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FUNKNetzwerke und industrielle Automatisierung

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Authoren
Xavier Bush
Jesper Lindström
Prof. James Gross

Es ist allgemein bekannt, dass Industrie 4.0, oder Industrial Internet of Things (IoT), eifrig nach Lösungen suchen, um die Produktion von morgen zu ermöglichen. Neu entstehende Geschäftsmodelle (wie die Massenindividualisierung von Produkten) verlangen, dass die Automatisierungstechnik weitaus flexibler, mobiler und skalierbarer werden muss, als sie es derzeit ist. Der Schlüssel dieser Entwicklung sind drahtlose Netzwerke. Es herrscht jedoch die Auffassung, dass die drahtlose Technologie noch nicht so weit ist, dass sie den robusten Anforderungen einer automatisierten Fabrik gerecht wird. Warum ist das der Fall?

Die Antwort kann in den 1980er und 90er Jahren gefunden werden, als die Automatisierungsindustrie ihre Prozesse aufrüstete und rationalisierte. Die Forscher lernten bald, dass eine zuverlässige Maschine-zu-Maschine-Kommunikation bei weitem einer der wichtigsten Faktoren für die Effizienz von Maschinen ist. Daher wurden drahtgebundene industrielle Feldbus-Lösungen in die Automatisierungssysteme integriert, um die Verkabelung zu reduzieren und die Architekturen zu vereinfachen. Der Feldbus war ein bedeutender Erfolg und dominiert bis heute die Automatisierungsindustrie. Die Einführung der Technologie wurde durch eine ideale Abstimmung zwischen Geschäft und Technologie möglich gemacht.

Hochgerechnet sind Geschäftsmodelle und Technologieniveau die beiden Hauptfaktoren, die die drahtlose Industrieautomation seit den 1990er Jahren stagnieren lassen. Im Falle der Geschäftsmodelle war der Druck des Automatisierungsmarktes, sich in Richtung drahtloser Systeme zu bewegen, bisher gering bis nicht vorhanden. Verdrahtete Feldbuslösungen haben die Leistungs- und Betriebsanforderungen perfekt erfüllt, ganz zu schweigen davon, dass die Automatisierungsindustrie eine langsame und konservative Einstellung gegenüber neuen Technologien hat. Das liegt daran, dass die bewährte Zuverlässigkeit das Hauptanliegen einer Branche ist, die komplexe Prozesse überwacht. Was das technologische Niveau betrifft, so steckten die kommerziell verfügbaren drahtlosen Technologien noch in den Kinderschuhen, als in den 1980er und 90er Jahren der Feldbus eingeführt wurde, und waren zu diesem Zeitpunkt keine brauchbare Alternative. Die Dinge beginnen jedoch sich zu ändern.

Das anhaltende Interesse an Industrie 4.0 hat neuen Marktdruck für zuverlässige industrielle Drahtloslösungen geschaffen. Drahtlose Technologien (vor allem Mobilfunk und Wi-Fi) haben sich auf dem Verbrauchermarkt gut entwickelt, doch es herrscht nach wie vor die Überzeugung, dass drahtlose Lösungen nicht robust oder zuverlässig genug sind, um Kabel in kritischen Echtzeitanwendungen zu ersetzen. Angesichts der Tatsache, dass die drahtlose Forschung und Entwicklung in den letzten 25 Jahren enorme Fortschritte gemacht hat, ist diese Vorstellung im Jahr 2020 immer noch so gültig wie 1995?

Wir werden diese Frage in einer Reihe von drei zusammenhängenden Blogbeiträgen untersuchen und schließlich beantworten. Der erste, " Auswirkungen der drahtlosen Übertragung und ihr Einfluss auf die zuverlässige Übertragung", befasst sich mit den zufälligen Selbstinterferenzeffekten, die direkt aus der so genannten drahtlosen Übertragungsumgebung selbst entstehen. Der zweite und dritte Artikel, „Vermeidung von Kollisionen: Determinismus zu meinem Netzwerk hinzufügen" und „Interferenzen: Wie andere drahtlose Netzwerke mein eigenes beeinflussen", konzentrieren sich auf die Interferenzprobleme, die auftreten, wenn mehrere Knoten (oft elektromagnetische Transceiver) auf denselben Funkfrequenzen senden. Drahtlose Interferenzen sind eine der größten Herausforderungen, die es zu überwinden gilt, bevor kritische Operationen an drahtlose Systeme übertragen werden.

Diese Reihe wird zeigen, dass die Herausforderungen, denen sich die industrielle Drahtlostechnik gegenübersieht, durchaus mit intelligenten Lösungen angegangen werden können. Genau wie drahtgebundene Feldbussysteme vor Jahrzehnten, stellen industrielle drahtlose Netzwerke wie EchoRing eine ideale geschäftliche und technologische Ausrichtung für die zukünftige Automatisierungsindustrie dar.