UWB – Wie funktioniert UWB Technologie und wie lässt sich UWB nutzen?

Zur Beantwortung dieser Fragen begeben wir uns am besten zunächst auf eine kleine Zeitreise zurück ins frühe 20. Jahrhundert. Zu diesem Zeitpunkt kam die Nutzung einer Drahtlostechnologie auf, deren Weiterentwicklung schließlich jene Ultrabreitband-Technologie hervorgebracht hat, die sich heutzutage immer größerer Beliebtheit erfreut.

Was ist UWB?

Als Schöpfer aller Drahtlostechnologien wird der italienische Erfinder Guglielmo Marconi angesehen, dessen Arbeit im Jahr 1901 die erste transatlantische Funkübertragung ermöglichte. Marconi perfektionierte den in den 1880er Jahren von Heinrich Hertz entwickelten Knallfunkensender, der bis zum ersten Weltkrieg die fortschrittlichste Technologie für drahtlose Kommunikation in der Schifffahrt darstellte. 

Heute gibt es zahlreiche verschiedene Drahtlostechnologien. Bei einer der führenden handelt es sich um die lang etablierte, standardisierte Ultrabreitband-Technologie (engl.: Ultra Wideband, kurz UWB). Ebenso wie bei WiFi und Bluetooth Low Energy handelt es sich bei UWB um ein Funkprotokoll für die Nahbereichskommunikation, dass in einem hohen Frequenzbereich (bis zu 10 GHz) und über ein breites Spektrum arbeitet. Es hebt sich u. a. dadurch von den anderen erwähnten Technologien ab, dass es eine sehr viel präzisere Ortung von Objekten ermöglicht.

UWB: die wichtigsten Vorteile der UWB-Technologie

Vielleicht fragen Sie sich nun, wofür genau UWB eingesetzt wird. Ultrabreitband eignet sich insbesondere perfekt für den Einsatz in Asset-Tracking-Lösungen für Unternehmen. Zu den etlichen UWB Vorteilen in diesem Anwendungsfall zählen: 

• Geringer Energieverbrauch bei Aufrechterhaltung einer hohen Bandbreite (500 MHz). Mit einem Frequenzbereich des Signals zwischen 3,1 und 10,6 GHz ermöglicht die UWB-Technologie trotz der hohen Senderate einen niedrigen Energieverbrauch pro Datenmenge. Somit eignet sich UWB ideal zur Übermittlung größerer Datenmengen zwischen Geräten, wobei Übertragungsraten zwischen sieben und 27 MB pro Sekunde erreicht werden können.
• Die Ortung erfolgt nicht anhand der Stärke, sondern anhand der Triangularisierung, der Laufzeit des Signals. Das auf dem Laufzeitunterschied (engl.: time difference of arrival, kurz TDoA) basierende Verfahren funktioniert ganz ähnlich wie jenes, das bei GPS zum Einsatz kommt. Es berechnet die Position der verwendeten Empfangsgeräte anhand der unterschiedlichen Signallaufzeiten.
• Geringere Störungsanfälligkeit in industriellen Umgebungen. UWB erreicht eine hohe Echtzeit-Genauigkeit, indem es eine Milliarde Pulse pro Sekunde aussendet, was ungefähr einem Puls pro Nanosekunde entspricht.
• UWB unterscheidet sich außerdem darin maßgeblich von anderen Technologien, dass Ultrabreitband die Feststellung sowohl der Entfernung als auch der Position eines Empfängers ermöglicht. Die folgende Grafik zeigt die Genauigkeit dieser Parameter bei Ultrabreitband im Vergleich zu den Konkurrenztechnologien. 

Einsatz der UWB-Technologie bei Comarch

Bei unserer Lösung Comarch Asset Tracking, mit deren Hilfe Unternehmen einfach und sicher ihre Produktionsprozesse optimieren und integrieren können, setzen wir selbst stark auf Ultra Wideband.

Ortung von Betriebsmitteln durch die Ultra Wideband Lösung

Dank der Präzision von UWB bei der Ortung von Objekten lässt sich deren Position bis auf einen halben Meter genau bestimmen, was das Auffinden von Betriebsmitteln deutlich beschleunigt. Insbesondere bei der alljährlichen Inventur kann UWB sehr nützlich sein.

Überwachung der Produktionslinie mit Ultra Wideband  

Durch Einteilung der Produktionslinie in digitale Produktionsabschnitte (Zonen) lassen sich die darin befindlichen überwachten Objekte mittels UWB nachverfolgen. So weiß der Produktionsleiter stets über den aktuellen Standort eines Werkstücks Bescheid. Auch die Verweildauer der Werkstücke an den einzelnen Stationen kann so analysiert werden. Mittels der erhobenen Daten lässt sich anschließend der Herstellungsprozess einzelner Komponenten mit UWB-Geräten  rekonstruieren, bspw. zur Qualitätskontrolle oder zu Auditzwecken.

Optimierung des Materialflusses mit UWB-Systemen 

Speziellintegrierte UWB-fähige Analysetools ermöglichen die ausführliche Überwachung, Auswertung und Optimierung des Materialflusses zwischen aufeinanderfolgenden Produktionsabschnitten, wodurch die allgemeine Prozesseffizienz gesteigert werden kann. Des Weiteren können entsprechende Warnbenachrichtigungen eingerichtet werden, die mittels Ultra Wideband dabei helfen, Engpässe zu vermeiden.

Messung der Nutzungsintensität von Arbeitsmitteln mit UWB

Liegen nicht ausreichend objektive Daten zur tatsächlichen Nutzung von Arbeitsmitteln (wie Gabelstaplern) vor, kann dies zu kostspieliger Ressourcenverschwendung führen. Der Einsatz von  UWB-Technologie ermöglicht die Erstellung zusammenfassender Berichte (z. B. über die tägliche Gesamtfahrtzeit von Fahrzeugen), die bei der Entscheidungsfindung hinsichtlich Investitionen oder der Umverteilung von Mitteln hilfreich sein können.

Überwachung von Pufferbeständen

Durch die mit Ultrabreitband umgesetzte automatische Zählung von Artikeln (z. B. in Kanban-Regalen) lassen sich Pufferbestände stets im Auge behalten. Zudem können die zuständigen Mitarbeiter automatisch durch die UWB-Systeme  benachrichtigt werden, wenn bestimmte Teile nachgefüllt werden müssen oder deren Produktion vorübergehend ausgesetzt werden sollte. 

Prüfung der Materialkommissionierung 

Durch UWB-basiertes Asset Tracking kann des Weiteren vor Beginn eines Produktionsauftrags geprüft werden, ob sich alle Bauteile im korrekten Container oder an der richtigen Produktionsstation befinden. Dies sorgt für eine erhebliche Arbeitszeitersparnis und verhindert zudem Fertigungsfehler und Produktionsunterbrechungen.

Wenn Sie mehr über Comarchs Lösung für UWB-basiertes Asset Tracking oder über unsere Industrie 4.0-Lösungen-Lösungen wie IoT MES erfahren möchten, schreiben Sie uns gern über unser entsprechendes Kontaktformular.