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Kern des Projekts YardManagementHDH ist die Automatisierung von Fahrzeugbewegungen auf dem Logistik-Yard. Dafür wird neben der Fahrzeugtechnik und einem hochentwickelten Gesamtsystem auch eine Netzinfrastruktur benötigt, welche die technischen Anforderungen erfüllt.

5G by ZDE: Hohe Erwartungen an eine Schlüssel-technologie

In diesem Projekt kommt dazu ein stand-alone 5G-Campusnetz zum Einsatz, das vom Projektpartner ZDE konzipiert, in Betrieb genommen und kontinuierlich überwacht wurde. Die Vorteile des Mobilfunkstandards 5G liegen auf der Hand: Hohe Datenraten, minimale Latenzen, größtmögliche Zuverlässigkeit. Alles unerlässliche Parameter, wenn es um die sichere Teleoperation und automatisierte Steuerung schwerer Logistikfahrzeuge geht.

Die Architektur eines 5G-Campusnetzes verspricht größte Sicherheit, da es. vollständig vom öffentlichen Mobilfunknetz isoliert und somit z. B. vor Angriffen von außen ideal geschützt. Dennoch zeigte sich im Projektverlauf, dass Software-Updates und Änderungen im öffentlichen Netz die Stabilität und Leistungsfähigkeit des Campusnetzes beeinflussen können. Fazit des Projektteams: Für den zuverlässigen Betrieb eines privaten 5G-Campusnetzes mit guter Leistung sind kontinuierliches Monitoring, regelmäßige Softwareupdates und Bug Fixes, sowie kontinuierliche Überprüfung der Funktionalitäten erforderlich.

Für das ZDE und das YardManagementHDH-Konsortium wurde deutlich, dass die Inbetriebnahme eines 5G-Campusnetzes im konkreten Anwendungsfall kein linearer Prozess ist. Auf die Phase des Planens und digitalen Simulierens folgte das Inbetriebsetzen. Daran anschließend waren jedoch ausgiebige Monitoring-Phasen, Optimierungszyklen, erneute Messungen und erneute Optimierungen notwendig. Ein iterativer Prozess, der den Projektbeteiligten auch die Komplexität des angestrebten Vorhabens verdeutlichte.

Noch kein Plug-and-Play für die Industrie

Was den Projektpartnern außerdem deutlich vor Augen geführt wurde, ist, dass ein industrieller Dauerbetrieb unter 5G nur nach einer eingehenden Optimierung des Netzes hin auf die zu bewältigenden Anwendungsfälle möglich ist. Zwar sind die am Markt erhältlichen Campusnetzlösungen in der Regel auf industrielle Anwendungen mit hohen Sicherheitsanforderungen vorkonfiguriert, vieles muss jedoch im spezifischen Fall angepasst und optimiert werden. Der mehrmonatige Dauerbetrieb des 5G-Campusnetzes im Projekt YardManagementHDH hat in dieser Hinsicht für die Projektpartner zu einem großen Lerneffekt geführt: Die Technik ist mächtig, ein „Plug-and-Play“ wie bei der Installation eines WLAN-Routers zu Hause war jedoch im Projektverlauf nicht vorauszusetzen.

Was bleibt: Klare Empfehlungen für die Praxis

Was empfiehlt also das ZDE als für den 5G-Bereich verantwortlicher Projektpartner möglichen 5G-Interessenten in der Industrie? Zuerst einmal einen eingehenden Dialog mit dem Endkunden zu Projektbeginn. In dieser frühen Phase müssen die Anforderungen an das Netz anhand der gewünschten Use Cases genau definiert werden. Die Auswahl der potenziellen Netzwerklieferanten wird dadurch möglicherweise schon deutlich eingeschränkt, da am Markt Spezialisierungseffekte auf bestimmte Sektoren erkennbar sind. Konkret am Beispiel YardManagementHDH war im Ausschreibungsprozess für das 5G-Netz beispielsweise der Parameter des „Cell Handover“, also der reibungslosen Übergabe des Fahrzeugs von einer 5G-Funkzelle in die nächste, von zentraler Bedeutung. Diese Funktionalität ist zwar mit 5G möglich, wird derzeit jedoch nicht von allen Lösungen unterstützt.

Ebenso sollten sich Interessenten im Klaren darüber sein, dass der Betrieb eines eigenen 5G-Campusnetzes kein Einmalaufwand ist. Vielmehr muss das Netz wie jede digitale Infrastruktur mit Updates auf dem jeweils aktuellen Stand gehalten werden. Ein Learning aus dem Projekt: Nach jedem Update oder Upgrade müssen die KPI des Systems überprüft werden, um sicherzustellen, dass alles einwandfrei funktioniert. Dafür muss das Netz kontinuierlich genutzt werden. Außerdem sollte beachtet werden, dass die Antennenstandorte für das 5G-Campusnetz jeweils über einen Glasfaser- und Stromanschluss verfügen müssen. Ein gewisser Tiefbauaufwand muss daher mit eingeplant werden.

Kommunikation: Erfolgs-kritischer Faktor in Technologie-projekten

Neben den offensichtlichen technischen und organisatorischen Herausforderungen beim Betrieb eines komplexen Netzes ist ein Projektergebnis, dass die sensible, strategisch geplante und durchgeführte Kommunikation in Projekten mit Mobilfunkbezug gerade in der Industrie unerlässlich ist. Abseits von medienwirksamen Protesten gegen den Mobilfunkausbau im öffentlichen Raum besteht auch im industriellen Kontext die Gefahr, dass eine mangelhafte Einbeziehung der vor Ort Betroffenen den Erfolg der Projektumsetzung in Frage stellt. Aus diesem Grund wurde im Projekt YardManagementHDH von Beginn an der Betriebsrat am Standort in alle technischen Planungen mit einbezogen. Die Berufsgenossenschaft und Standortsicherheit wurden ebenso zu Beteiligten, eine unkontrollierbare Themenübernahme über die bestehenden Fakten hinaus wurde effektiv verhindert. Dafür hat sich neben gezielten, transparenten Informationskampagnen im Betrieb der Aufbau eines projektinternen Stakeholder- und Issues Management, gepaart mit funktionalen Kommunikationsprozessen und -strukturen bestens bewährt.

Die Automatisierung von Prozessen in der Logistikbranche schreitet mit beeindruckender Geschwindigkeit voran. Ein Schlüsselprojekt, das diese Entwicklung maßgeblich vorantreibt, ist die erfolgreiche Integration eines autonomen Fahrzeugs am BSH-Standort in Giengen an der Brenz. FERNRIDE spielte dabei eine zentrale Rolle und setzte wichtige Meilensteine, die den Weg für die Zukunft des autonomen Fahrens ebnen. In diesem Beitrag geben wir Einblicke in unsere Arbeit und die dabei gewonnenen Erkenntnisse.

FERNRIDE im Projekt: Integration eines autonomen Fahrzeugs in den laufenden Betrieb

FERNRIDE war im Rahmen des Projekts für die technische und prozessuale Integration eines autonomen elektrischen Fahrzeugs in den bestehenden Logistikbetrieb am Standort Giengen verantwortlich. Dabei lag der Fokus auf der Schaffung eines Konzepts, das als Blaupause für die Übertragbarkeit auf andere Fahrzeugplattformen und Standorte dienen kann. Dies ist ein entscheidender Schritt für die Skalierbarkeit und Weiterentwicklung autonomer Logistiklösungen.

FERNRIDE verfolgt den technologischen Ansatz der “human-assisted autonomy”, der die Fernsteuerung von autonomen, elektrischen LKW ermöglicht. Dies gewährleistet eine nahtlose Integration und einen zuverlässigen Betrieb von autonomen LKW für Logistikunternehmen. Die Vorteile dieser innovativen Technologie wurden auch in diesem Projekt erfolgreich erprobt.

Unsere Hauptaufgaben im Überblick:

Entwicklung und Aufrüstung des Fahrzeugs: Unser Team arbeitete intensiv an der technischen Weiterentwicklung und Aufrüstung des Basisfahrzeugs zu einem autonomen Fahrzeug, das den Anforderungen des Betriebs gerecht wird.

Integration des Fahrzeugs: In enger Zusammenarbeit mit allen Stakeholdern vor Ort, darunter der operative Betrieb von BSH, die Arbeitssicherheit, und der Betriebsrat, haben wir das autonome Fahrzeug in den laufenden Betrieb integriert.

Fernsteuerung im 5G-Netzwerk: Ein zentrales Element unserer Arbeit war der Aufbau einer lokalen Control Station, die über das 5G-Netzwerk am Giengener Standort betrieben wird. Dies ermöglicht eine stabile, latenzarme Steuerung und Überwachung des Fahrzeugs in Echtzeit.

Integration der Infrastrukturdaten: Die vom ITK Engineering bereitgestellten Infrastrukturdaten, wie etwa Sensorik an den Toren, wurden erfolgreich in die automatisierten Fahrprozesse integriert und in der Control Station visualisiert.

Live-Demo und Presseevent: Als Highlight unserer Arbeit konnten wir gemeinsam mit allen Projektpartners eine erfolgreiche Live-Demonstration der Technologie im Rahmen eines Events für Medienvertreter*innen und Politiker*innen präsentieren.

Meilenstein: Autonomer Fahrbetrieb im 5G-Netz

Ein besonderer Erfolg des Projekts war der Übergang des autonomen Fahrzeugs in den regulären Betrieb. Bereits im Jahr 2023 konnte das Fahrzeug vollständig automatisiert im 5G-Campusnetzwerk von BSH betrieben werden – und das innerhalb von nur fünf Monaten. Diese rasche Implementierung zeigt die Leistungsfähigkeit moderner Technologien und den reibungslosen Ablauf der Zusammenarbeit aller beteiligten Partner.

Learnings: Integration ins 5G-Netzwerk

Während des Projekts konnten wir wertvolle Erkenntnisse sammeln, insbesondere bei der Integration in das 5G-Netz. Die Ergebnisse sprechen für sich und erleichtern das künftige Ausrollen der Technik an anderen Standorten. Der BSH-Standort wies multiple Herausforderungen, insbesondere hinsichtlich der Sicherheit auf, die im Rahmen des Projekts gelöst wurden: Dank der hohen Bildauflösung durch die hervorragende Konnektivität konnten wir eine durchgehend stabile Verbindung gewährleisten. Dies ist eine besonders wichtige Anforderung für den automatisierten Containertransport, wo mobile Netzwerke oft an ihre Grenzen stoßen.

Fazit

Die erfolgreiche Integration eines autonomen Fahrzeugs in den regulären Betrieb am BSH-Standort Giengen markiert einen bedeutenden Schritt in der Automatisierung von Logistikprozessen. Die Zusammenarbeit mit den verschiedenen Stakeholdern, der Aufbau eines 5G-basierten Betriebs und die Entwicklung eines fahrzeugübergreifenden Konzepts sind wertvolle Bausteine für die zukünftige Übertragbarkeit dieser Technologie.

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Auf dem Logistik-Yard der BSH Hausgeräte GmbH in Giengen an der Brenz wird mit Hochdruck an Zukunftsthemen des Frachtverkehrs geforscht. Davon machten sich Vertreterinnen und Vertreter von Politik und Wirtschaft nun bei einer Live-Demonstration ein Bild. 

Fachkräftemangel, Dekarbonisierung, Sicherheit: Es sind vielfältige Themen, die derzeit die Logistikbranche umtreiben. Der Stellvertretende Ministerpräsident und Digitalisierungsminister Thomas Strobl verschaffte sich am 18. Januar in Giengen an der Brenz als Teil einer Delegation aus Politik und Wirtschaft einen Überblick über mögliche Lösungsansätze. Zum Vor-Ort-Termin hatte das Projektkonsortium von YardManagementHDH geladen.

In diesem vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr geförderten Forschungsprojekt dreht sich seit Anfang 2022 alles um die genannten Herausforderungen. Ein interdisziplinäres Team erforscht vor Ort, wie digitale Lösungen auf Basis der 5G-Mobilfunktechnologie die Yard-Logistik fit für Morgen machen können: Um sicherzustellen, dass Logistikprozesse und Lieferketten trotz drastischem Personalmangel effizient funktionieren und mit den Ansprüchen an Umweltverträglichkeit sowie heutigen Sicherheitsstandards vereinbar sind.  

„Hier wird echte Pionierarbeit geleistet. Das Projekt YardManagementHDH ist ein gutes Beispiel für die Anwendung von modernster 5G-Mobilfunktechnik im Bereich der Logistik und zeigt einmal mehr: In Baden-Württemberg schlägt das Innovationsherz Europas. Als Digitalisierungsminister freue ich mich besonders, dass mit Hilfe innovativer Technologien ein echter Mehrwert geschaffen wird, der künftig auch anderswo im Land genutzt werden kann.“, sagte Minister Thomas Strobl. 

Die BSH führt das Projektkonsortium an und stellt den unternehmenseigenen Logistik-Yard am Standort Giengen als Testfeld zur Verfügung. Hier müssen jeden Tag bis zu 200.000 Hausgeräte transportiert werden, schließlich ist BSH ein führendes Unternehmen der Branche und Giengen für die Bosch-Tochter eines der zentralen Logistik-Drehkreuze. Das führt zu Personalaufwand, anspruchsvollen, zeitkritischen Prozessen und komplexen Mischverkehren auf dem Gelände. Die Ausschreibung der 5G-Projektförderung des Bundes sah Landrat Peter Polta als Chance für Akteure im Landkreis Heidenheim. Über die bestehenden Netzwerke ist das Förderprojekt entwickelt worden sowie das Konsortium entstanden. „Digitalisierung richtig genutzt und eingesetzt, bringt Wirtschaftsstandorte voran. Ich freue mich, dass im Rahmen des Projekts YardManagementHDH Innovation im Landkreis Heidenheim entwickelt und erprobt wird“, so Landrat Peter Polta. 

Teleoperation: Der Fahrer sitzt jetzt im Büro 

Die geladenen Gäste konnten nun das digitale Gesamtsystem live in Aktion erleben. Dabei wurde unter anderem ein automatisiert fahrender Lkw demonstriert. Der Konsortialpartner Fernride hat ein marktübliches, vollelektrisches Fahrzeug entsprechend umgebaut. Gesteuert wird der Lkw derzeit noch von der zugehörigen „Teleoperation-Station“ aus. Das ist ein stationäres, im Bürotrakt des BSH-Standorts aufgebautes Lkw-Cockpit. Kameras und Sensoren am Fahrzeug übertragen ihre Daten in Echtzeit an dieses Cockpit. Der dort sitzende „Fahrer“ gibt bei Bedarf über die Bedienelemente des Cockpits Steuerimpulse, die auf demselben Weg zurück an das Fahrzeug gesendet werden. Auf diese Art kann perspektivisch, mit zunehmendem Grad der Automatisierung, eine Person mehrere Fahrzeuge betreuen. Rund 80.000 Fahrerinnen und Fahrer fehlen derzeit in Deutschland, Tendenz rasant steigend.  

5G? Mehr als Telefonie 

Im ersten Schritt rollt ein Lkw teleoperiert über den Giengener Yard und übernimmt reguläre Transportaufgaben – mitten im Mischverkehr mit herkömmlichen Fahrzeugen aller Art. Dabei findet die Datenübertragung über ein unternehmenseigenes 5G-Campusnetz statt, das vom Projektkoordinator Zentrum für Digitale Entwicklung (ZDE) konzipiert wurde. Dieses Netz ist gänzlich unabhängig vom öffentlichen Mobilfunknetz, was dem Betreiber BSH volle Datenhoheit und Sicherheit bei voller 100 MHz-Bandbreite und Datenübertragung in Echtzeit garantiert. Essenzielle Faktoren, wenn es um die Steuerung schwerer Fahrzeuge geht. Die optimale 5G-Ausleuchtung des verwinkelten Areals erwies sich als knifflig. Container und die Fassaden der Logistikhallen sind aus Stahl und haben somit die Eigenschaft, Funkwellen zu reflektieren. Dies musste ebenso berücksichtigt werden wie eine Redundanz bei den Abdeckungsbereichen der Funkzellen. Sollte eine der fünf an Laternenmasten montierten und über Glasfaser mit dem Server verbundenen 5G-Antennen ausfallen, reichen die umliegenden Antennen für einen sicheren Weiterbetrieb des Netzes provisorisch aus. 

Sicherheit an erster Stelle 

Der Truck ist technisch in der Lage, autonom zu fahren. Zur Absicherung der Praxistests befindet sich jedoch noch ein Sicherheitsfahrer im Lkw und könnte bei Bedarf jederzeit eingreifen. Als Innovationspartner trägt mit ITK Engineering ein weiteres Bosch-Tochterunternehmen die Verantwortung für das digitale Ökosystem und somit auch für das umfangreiche Anforderungs- und Sicherheitsmanagement. Darüber hinaus entwickelt ITK ein Assistenzsystem, das die Sicherheit bei der Rückwärtsfahrt eines Lkw an ein Ladetor deutlich verbessert und so hilft, den Stand der Technik weiterzuentwickeln. Dazu wurden in Giengen Sensorik-Systeme an zwei Ladetoren installiert, die ebenfalls über das 5G-Campusnetz Daten übertragen. Wenn z. B. ein Fußgänger hinter dem Lkw den Fahrweg kreuzt, wird in Echtzeit eine Warnmeldung an ein Smartphone des Fahrers ins Fahrzeug gesendet.

Chancen und Herausforderungen 

Der Standort Heidenheim der Dualen Hochschule Baden-Württemberg stellt die wissenschaftliche Begleitung des Projekts sicher. Studierende aus dem Bereich Wirtschaftsingenieurwesen erforschen derzeit, wie tragfähige Geschäftsmodelle für die Anwendung der Projektergebnisse in der Wirtschaft aussehen könnten. Eines steht dabei schon jetzt fest: Eigene Hochleistungsnetze und sichere, digitalisierte Logistikprozesse gibt es nicht zum Nulltarif, und 5G allein löst noch keine Probleme. Nicht zuletzt trägt die Vielzahl an technischen und regulativen Vorgaben in Deutschland dazu bei, dass manch einem theoretisch möglichen Lösungsansatz der Sprung in die Praxis derzeit noch verwehrt bleibt. 

Für Konsortialführer BSH stellen sich ebenfalls wirtschaftliche sowie administrative Fragen nach dem Roll-out der 5G-Technologie und weiteren möglichen Anwendungen, die über die Projektergebnisse hinausgehen. Einigkeit herrscht dahingehend, dass die Investition in digitale Zukunftsprojekte unumgänglich für die Standortsicherung ist. Deshalb finden in Giengen seit Dezember 2023 auch erste Testfahrten von Fernride in einem autonomen Fahrzeugmodus statt. Bis diese über die Teleoperation hinausgehende Technik jedoch in die Praxis Einzug halten kann, wird noch Zeit vergehen. Einen weiteren Erfolg können sich das BSH-Logistikteam und das Projektkonsortium hinter YardManagementHDH jedoch zweifelsohne anheften: Sie haben Pionierarbeit betrieben und wissen nun um die realen Chancen und Herausforderungen von 5G und Automatisierung im Logistikbereich. Der Wert dieses Wissensschatzes ist in heutiger Zeit nicht zu unterschätzen. 

In diesem Video zeigen wir anhand einer Simulation, was genau auf dem BSH-Yard in Giengen schon sehr bald möglich sein wird. Viel Spaß beim Ansehen!