Zweck von FlexShield
Die fortschreitende Digitalisierung in der Logistik erfordert eine moderne Kommunikationsinfrastruktur, die durch höhere Bandbreiten und stärkere Echtzeitanforderungen gekennzeichnet ist.
Im Forschungsprojekt FlexShield werden neue Aspekte und Möglichkeiten der Echtzeitsteuerung für Roboter- und Fahrzeugzählprozesse in der Logistik aufgezeigt, analysiert und umgesetzt. Als konkreter Anwendungsfall wird das 5G-Campusnetz eines Logistikunternehmens, das für die Fernsteuerung von LKWs genutzt wird, weiter untersucht.
Hier werden Resilienz-Innovationen entwickelt und demonstriert, die die 5G-basierte Infrastruktur stärken und gleichzeitig einen kontinuierlichen Betrieb für kritische industrielle Anwendungen wie die Teleoperation von Logistik-Campus-Transportsystemen sicherstellen.
Diese Innovationen konzentrieren sich auf drei Konzepte, nämlich:
- die Redundanz von 3,7GHz- und mmWave-5G-Funkketten,
- die Verwendung von Übertragungsmechanismen für zeitabhängige Netze (TSN)
- die Verwendung von hardwarebasierten Authentifizierungs- und softwarebasierten Integritätskontrollmechanismen zur Laufzeit.
Der Schwerpunkt dieses Projekts liegt auf der Überschneidung von Fernsteuerung, Cybersicherheit und Echtzeitbetrieb über 5G-Netze.
Projektansatz
Das Projekt besteht aus zwei Entwicklungs- und Implementierungsphasen, die in die Arbeitspakete (AP) eingebettet sind. Dazu wird innerhalb der vier Arbeitspakete (AP) eine iterative „Vorbereitungsphase“ durchgeführt. Begonnen wird mit einer „vorbereitenden“ Phase, z.B. dem Grobkonzept in WP1 oder der Grobentwicklung des Anwendungsfalls in WP2. Die Entwicklung findet in WP2 statt, so dass sie als Input in das nächste Arbeitspaket einfließen kann. Die zweite Entwicklungsphase dient der weiteren Verfeinerung und Anpassung der Entwicklung.
Für die umsetzungsorientierten Arbeitspakete WP3 und WP4 gilt ein ähnliches Prinzip zur Integration und Umsetzung. Die erste Phase dient der Sicherung der Basisfunktionalitäten, während in der zweiten Phase die Verfeinerung und Erweiterung dieser Funktionalitäten auf Basis der bisherigen Ergebnisse der vordefinierten Funktionen und Leistungen erfolgt. Meilensteine sind die abgeschlossenen Ergebnisse der jeweiligen Arbeitspakete.
Der Ansatz von FlexShield basiert auf intelligent gesteuerter Redundanz im drahtlosen 5G-Teil und im drahtgebundenen Time-Sensitive Networking-Teil, um die Kontinuität der Dienste zu gewährleisten, sowie auf hardwarebasierten Sicherheitsmechanismen und Integritätsprüfungen zur Laufzeit.
Die Ergebnisse des Projekts sind auf 5G-Anwendungen auf dem Campus ausgerichtet und können in Zusammenarbeit mit anderen Industriepartnern in internationale Standardisierungsgremien eingebracht werden.
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Erwartete Resultate
Ein Ziel ist es, den Gesamtprozess mit 5G zu optimieren und manuelle Arbeitsschritte zwischen Lagerung, Be- und Entladung zu eliminieren.
Die Kompetenzen für die Planung, den Aufbau und die Optimierung von belastbaren 5G-Campusnetzen werden ausgebaut, um sie anderen Branchen an Industriestandorten in Deutschland zur Verfügung zu stellen.
Modifizierte Prozesse werden an die Arbeits- und Infrastrukturbedingungen angepasst. Darüber hinaus ist die langfristige Schaffung neuer Arbeitsprofile im Zusammenhang mit mobiler Robotik, ferngesteuerten Fahrzeugen und Robotern geplant. Damit sollen langfristig hochwertige Arbeitstätigkeiten in den Mittelpunkt gerückt und die Attraktivität von Tätigkeiten in der Logistik gesteigert werden.
Herausforderungen
Der Einsatz von fahrerlosen Transportsystemen in Logistikprozessen ist derzeit auf vordefinierte Routen beschränkt. Tele-Operation als Übertragungstechnologie für die Übernahme kritischer Tätigkeiten durch einen Tele-Operator verspricht eine vielversprechende Weiterentwicklung, birgt aber einige Herausforderungen.
Mit einem Tele-Operator können mehrere Fahrzeuge wie LKW, Gabelstapler oder andere Flurförderzeuge von einer Person bedient werden.
Die Teleoperation entlastet zwar das Logistikpersonal und verringert das Unfallrisiko, birgt aber auch Herausforderungen, da der Einsatz von teleoperierten Transportsystemen von einer Mobilfunkinfrastruktur abhängt, die anfällig für Angriffe und die Qualität der Dienste ist.
Die Erkenntnisse und Erfahrungen aus dem 5G-Netz werden genutzt, um die nächste Generation von Forschungsaktivitäten zur flexiblen Integration heterogener Technologien in 5G-Netzen anzustoßen.
Projektpartner:
FlexShield ist ein vom BSI (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik) gefördertes Forschungsprojekt
Laufzeit vom 31.12.2022 bis 31.12.2024
