FlexShield

Resilient 5G networking for industrial real-time applications

Doel van FlexShield

De verdergaande digitalisering in de logistiek vereist een moderne communicatie-infrastructuur die gekenmerkt wordt door hogere bandbreedtes en sterkere real-time eisen.

In onderzoeksproject FlexShield worden nieuwe aspecten en mogelijkheden van real-time besturing voor robot- en voertuigteloperatieprocessen in de logistiek gedemonstreerd, geanalyseerd en geïmplementeerd. Als concrete use-case wordt het 5G-campusnetwerk van een logistiek bedrijf, dat wordt gebruikt voor telebesturing van vrachtwagens, nader onderzocht.

Hier worden veerkrachtinnovaties ontwikkeld en gedemonstreerd die de op 5G gebaseerde infrastructuur versterken en tegelijk een continue dienstverlening garanderen voor kritieke industriële toepassingen zoals teleoperatie van logistieke campustransportsystemen.

Deze innovaties richten zich op drie concepten, namelijk:

de redundantie van 3,7 GHz en mmWave 5G-radioketens,
het gebruik van transmissiemechanismen voor tijdgevoelige netwerken (TSN)
het gebruik van hardwarematige authenticatie en softwarematige integriteitscontrolemechanismen tijdens runtime.

De focus van dit project ligt op het kruispunt van teleoperatie op afstand, cyberbeveiliging en real-time werking via 5G-netwerken.

Aanpak project

Het project bestaat uit twee ontwikkelings- en implementatiefasen die zijn ingebed in de werkpakketten (WP). Hiervoor wordt een iteratieve “voorbereidende” fase uitgevoerd binnen de vier werkpakketten (WP). Te starten met een “voorbereidende” fase, bijvoorbeeld het ruwe concept in WP1 of de ruwe ontwikkeling van de use-case in WP2. De ontwikkeling vindt plaats in WP2, zodat dit als input door kan stromen naar het volgende werkpakket. De tweede ontwikkelfase dient om de ontwikkeling verder te verfijnen en aan te passen.

Voor de implementatiegerichte werkpakketten WP3 en WP4 geldt een vergelijkbaar principe voor integratie en implementatie. De eerste fase dient om de basisfunctionaliteiten veilig te stellen, terwijl in de tweede fase verfijning en uitbreiding van deze functionaliteiten plaats vindt op basis van de eerdere resultaten van vooraf gedefinieerde functies en prestaties. Mijlpalen zijn de voltooide resultaten van de respectievelijke werkpakketten.

De aanpak van FlexShield is gebaseerd op intelligent gecontroleerde redundantie in het draadloze 5G-gedeelte en het bedrade Time-Sensitive Networking-gedeelte om de continuïteit van de dienstverlening te garanderen, hardware-gebaseerde beveiligingsmechanismen en runtime integriteitscontrole.

De resultaten van het project zijn gericht op campus 5G-toepassingen en kunnen worden ingevoerd in internationale standaardiseringsinstanties in samenwerking met andere industriële partners.

Meer informatie FlexShield

Contactpersoon V-tron:

Rakshith Kusumakar

CTO V-tron

T: +31 (0) 570 74 54 30

E: info@v-tron.eu

Verwachte resultaten

Het verwachte resultaat van FlexShield is een verhoging van de efficiëntie in de waardeketen door de combinatie van automatisering en tele-operatie voor complexe activiteiten in logistieke processen.

Een van de doelen is om het totale proces te optimaliseren met behulp van 5G, waardoor handmatige werkstappen tussen opslag, laden en lossen niet nodig zijn.
Competenties op het gebied van planning, bouw en optimalisatie van veerkrachtige 5G-campusnetwerken worden verbeterd om ze beschikbaar te maken voor andere industrieën op industriële locaties in Duitsland.

Een bijzondere focus ligt op de veerkrachtige architectuur van het netwerk om nog beter gebruik te maken van campusnetwerken in de industrie. De resultaten van het project worden op verschillende niveaus benut. Werk- en processtromen worden geoptimaliseerd, rekening houdend met het veerkrachtige 5G-netwerk en het tele-operatie platform.
Gewijzigde processen worden aangepast aan de werk- en infrastructuuromstandigheden. Bovendien is de langetermijncreatie van nieuwe werkprofielen gepland, die verband houden met mobiele robotica, tele-operatie van voertuigen en robots. Dit is bedoeld om zich op de lange termijn te richten op hoogwaardige werkactiviteiten en de activiteiten in de logistiek aantrekkelijker te maken.

Uitdagingen

Veilige, op 5G gebaseerde innovaties in Industrie 4.0 zijn van cruciaal belang voor de digitaliseringsstrategie van Duitsland. Ze versterken de digitale soevereiniteit van het land en stellen het in staat om een leidende rol te spelen als technologieleverancier in de wereldwijde 5G/6G-competitie.

Het gebruik van bestuurderloze transportsystemen in logistieke processen is momenteel beperkt tot vooraf gedefinieerde trajecten. Tele-operatie als overdrachtstechnologie voor het overnemen van kritieke activiteiten door een tele-operator belooft een veelbelovende verdere ontwikkeling, maar brengt verschillende uitdagingen met zich mee.

Een tele-operator kan worden gebruikt om verschillende voertuigen zoals vrachtwagens, vorkheftrucks of andere industriële trucks door één persoon te laten besturen.
Hoewel tele-operatie de logistieke medewerkers ontlast en het risico op ongelukken vermindert, brengt het ook uitdagingen met zich mee, aangezien het gebruik van tele-operatieve transportsystemen afhankelijk is van een mobiele telefooninfrastructuur die gevoelig is voor aanvallen en de kwaliteit van de dienstverlening.

In principe bieden gestandaardiseerde 5G-campussystemen een ideale infrastructuur voor tele-gestuurde transportsystemen. Als onderdeel van ‘FlexShield’ moeten de risico’s voor het gebruik van deze moderne netwerktechnologieën worden onderzocht en geminimaliseerd.

De opgedane inzichten en ervaringen met het 5G-netwerk zullen worden gebruikt om de volgende generatie onderzoeksactiviteiten te starten met flexibele integratie van heterogene technologieën in 5G-netwerken.