ReICOvAir - Reliable Industrial Communication Over the Air

Zuverlässige drahtlose Kommunikation in der Industrie

Drahtgebundene Verbindungen durch drahtlose zu ersetzen und zuverlässige funkbasierte Verbindungen für moderne Fertigungs- und Verarbeitungssysteme bereitzustellen, ist die Vision des Celtic-Plus Projekts ReICOvAir für die nahe Zukunft von Industrie 4.0.

Durch die Nutzung der ReICOvAir-Lösungen lässt sich eine größere Flexibilität beim Einsatz von Maschinen erzielen, da drahtlose Funksysteme für industrielle Anwendungen frühzeitig und nach standardisierten Testkriterien bewertet werden können. Gleichzeitig verringern sich die Gesamtkosten für die Installation.

Projektlaufzeit: 1. Januar 2016 bis 31. Dezember 2018

Standards für das Testen industrieller Drahtlosverbindungen

© Fraunhofer IIS

Die entscheidende Frage lautet: Ist es möglich, die drahtgebundene Kommunikation in der Industrie durch ausreichend zuverlässige drahtlose Kommunikationsverbindungen zu ersetzen oder drahtlose Kommunikation in neuartigen Systemen einzusetzen? Die drahtlose Kommunikation ist der Schlüssel für die Anbindung von Orten und Bereichen, die mit drahtgebundenen Systemen bislang nicht oder nur sehr schwer zu erreichen sind (z. B. rotierende Teile, autonom verfahrende Maschinen, intelligent gesteuerte Objekte wie Werkstückträger und fahrerlose Transportfahrzeuge). Obwohl bereits viel im Bereich Netzwerkplanung und Konnektivität investiert wurde, gibt es nach wie vor kein standardisiertes System zur Bewertung, inwiefern sich ein drahtloses System in bestimmten Anwendungsszenarien eignet.

Im ReICOvAir-Projekt werden die Standards, Methoden und Testinstrumente entwickelt, die für den Nachweis der Realisierbarkeit industrieller drahtloser Kommunikationssysteme erforderlich sind. Zu den Aufgaben gehört die Standardisierung der Testfälle und der Methodik in den entsprechenden Standardisierungsgremien. Zudem soll die Entwicklung umfassender Lösungen für Software- und Hardware-Testumgebungen mit vereinheitlichter Steuerung vorangetrieben werden. Durch Gewinnung von Informationen zu den Anforderungen der Industrie, aktuelle Forschungsaktivitäten (z. B. FITS-Projekt) und Standardisierungsaktivitäten (z. B. 3GPP, LoRa Alliance) wird ein Bewertungssystem für drahtlose Kommunikationssysteme entwickelt.

Mit ReICOvAir wird die Industrie in der Lage sein, die Unsicherheiten in der Nutzung drahtloser Kommunikation in Fertigungsprozessen zu überwinden.

Testumgebungen für Kommunikationssysteme

Für den Bewertungsprozess werden verschiedene Testfälle entwickelt. Diese umfassen Standard-Anwendungsfälle sowie Methoden zur Anwendung von individuellen Empfangsszenarien auf bestimmte Standard-Testfälle (z. B. Ermittlung des Worst-Case-Szenarios eines realen Einsatzes). Sowohl das Bewertungssystem als auch die Testfälle sollen bei europäischen Standardisierungsgremien wie dem ETSI eingereicht werden.

Um die Bewertung von Kommunikationssystemen in der Praxis zu ermöglichen, werden Testumgebungen entwickelt, die folgende Bestandteile umfassen:

  • Ein hochmodernes Modell für Übertragungskanäle, das für Anwendungsfälle in der Industrie erweitert wird: QuaDRiGa 2.0
  • Parameter für dieses Kanalmodell, generiert aus Channel Sounding-Messkampagnen in verschiedenen industriellen Umgebungen
  • Methoden zur Berücksichtigung des Medienzugangsverhalten in industriellen Umgebungen basierend auf einem Funk-Transfer-Tester (FTT) für industrielle Funklösungen
  • Software-Testumgebung für die hardwareunabhängige Bewertung von Kommunikationsstandards auch während der Entwicklung neuer drahtloser Kommunikationssysteme
  • Hardware-Testumgebung für die Bewertung bestehender drahtloser Kommunikationslösungen
  • Eine vereinheitlichte Steuerungsanwendung, mit der die Software- und die Hardware-Testumgebung gesteuert werden können; der Benutzer hat dabei keine Kenntnis von der tatsächlichen Implementierung der Emulation.

Mehr drahtlose Kommunikation in Produktionssystemen

Mit zunehmendem Vertrauen in drahtlose Kommunikationssysteme in der Industrie wird sich in Europa der Blick auf drahtlose Übertragungssysteme wandeln. Entsprechend wird sich die Auslegung von Produktionsstätten erheblich ändern. Die Standardisierung, eines der Hauptziele dieses Projekts, wird die europäische Industrie stärken.

Vorteile für die Hersteller industrieller drahtloser Lösungen:

  • Bessere Konzeption und Beurteilung industrieller drahtloser Kommunikationssysteme durch Testumgebungen mit standardisierten Testkriterien
  • Bessere Vergleichbarkeit konkurrierender Lösungen
  • Bessere Vermarktung industrieller drahtloser Kommunikationslösungen durch die Zertifizierung nach standardisierten Kriterien

Vorteil für die Endanwender industrieller drahtloser Kommunikationssysteme (z. B. in der produzierenden Industrie):

Während des Auswahlprozesses für eine drahtlose Technologie bietet ReICOvAir klare Richtlinien für die Evaluierung/Bewertung/Bestimmung der Übertragungstechnologien und -standards, die für eine bestimmte industrielle Anwendung infrage kommen.

Europäische Zusammenarbeit bei ReICOvAir

Die Industrie tendiert immer mehr dazu, diverse proprietäre Lösungen und verschiedene drahtlose Übertragungsstandards wie IEEE 802.11, IEEE 802.15 und IEEE 802.16 zu verwenden. Für Anwendungen, in denen Verzögerungszeit und Sicherheit weniger kritische Faktoren sind, eignen sich diese Systeme durchaus. Für Anwendungen, die definierte maximale Übertragungszeiten oder eine bestimmte hohe Zuverlässigkeit erfordern, können diese Lösungen allerdings problematisch sein.

Um auch für diese kritischen Anwendungsfälle Lösungen bieten zu können, muss gewährleistet sein, dass ein drahtloses Kommunikationssystem die jeweiligen Anforderungen einer bestimmten industriellen Anwendung erfüllt. Daher ist es erforderlich, Kommunikationssysteme zu qualifizieren und ein standardisiertes Bewertungssystem bereitzustellen, auf das sich sowohl die Entwickler als auch die Kunden verlassen können. In ReICOvAir wird eine belastbare Prognose der Leistungsfähigkeit eines drahtlosen Kommunikationssystems erstellt. Diese basiert auf der Grundlage von Tests unter Referenzbedingungen (z. B. hinsichtlich Interferenzen, Empfangsleistung, Anzahl der eingesetzten Knoten) zur Ermittlung der Echtzeitfähigkeit bestehender und zukünftiger drahtloser Übertragungssysteme und einzelner Transceiver. Durch die Verwendung der Methoden und Instrumente, die in ReICOvAir für die Emulation der Ausbreitungseigenschaften in industriellen Umgebungen entwickelten wurden, wird es möglich, vorhandene oder neu entstehende Übertragungsstandards zu qualifizieren. Das gewährleistet, dass die richtige Technologie für die richtige Anwendung zum Einsatz kommt. Die Ergebnisse aus ReICOvAir ermöglichen zum einen die Qualifizierung von Geräten, die sich noch in der Entwicklung befinden. Zum anderen können Herstellerversprechen durch neutrale Stellen auf der Grundlage standardisierter Testbedingungen überprüft werden, wodurch sich zuverlässige Aussagen zur Qualität treffen lassen.

Durch die europäische Zusammenarbeit in diesem Projekt wird auch länderspezifischen Unterschieden in den relevanten Branchen Rechnung getragen. Dadurch, dass Menschen aus unterschiedlichen Ländern mit unterschiedlichen Herangehensweisen zur Problemlösung beitragen, können verschiedene Denkweisen in das Projekt einfließen. Daher sind die Gesamtergebnisse weniger fehleranfällig und die Projektergebnisse relevant für Unternehmen in ganz Europa.

Finanziert von

Veröffentlichungen

 

PDF

Download