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Omlox omlox ist ein Technologiestandard, der eine technologie- und hersteller-unabhängige Bereitstellung von Ortungsdaten ermöglicht. Der Begriff omlox leitet sich aus den lateinischen Begriffen „omni“ = allgegenwärtig und „locus“ = Ort ab. Der omlox-Standard beschreibt im Wesentlichen zwei Kernkomponenten:
Alle anderen Ortungstechnologien (wie RFID, BLE, WLAN etc.) werden nicht von omlox selbst standardisiert, sondern können als sogenannte „complementary zones“ an einen omlox hub angebunden werden. Der Technologiestandard wird von der Industrievereinigung PROFIBUS und PROFINET International betreut. ZielsetzungOmlox stellt der Industrie einen einfachen, schnellen und kostengünstigen Zugriff auf Echtzeitortungsdaten zur Verfügung. Dies ermöglicht auch mittelständischen Unternehmen, ihre Wettbewerbsfähigkeit durch den Einsatz von Ortungstechnologien zu steigern.[1] Im industriellen Umfeld können Ortungsdaten in einer großen Bandbreite von Anwendungsfällen einen Wertbeitrag leisten. Nicht jede Ortungstechnologie ist für jeden Anwendungsfall gleich gut geeignet. Industrieunternehmen sind oft überfordert und Umsetzungen scheitern an der Komplexität und den damit verbundenen Kosten. Durch die Standardisierung mit omlox reduziert sich die technische Komplexität von Ortungssysteme und damit der Aufwand. In einer Art Bausteinkasten können Kunden die für ihren Anwendungsfall passende Kombination an Ortungstechnologien und Anbietern auswählen. Standardisierte Schnittstellen erleichtern die Integration der Systeme beim Kunden und ermöglichen einfach spätere Erweiterung. Anbieter von Ortungstechnologien werden durch omlox in die Lage versetzt, sich auf für sie relevante Leistungsaspekte zu konzentrieren und über Partnerschaften andere Teilkomponenten zu ergänzen. Dies umfasst dabei zum einen Produktaspekte wie Ortungshardware, Software-Bausteine und Anwendungen, aber auch die Bereiche Wartung und Betrieb. AnwendungsfälleDer Ortungsstandard omlox adressiert ein sehr breites Spektrum an Anwendungsfällen, die v. a. insbesondere in der Industrie und Logistik relevant sind. Zusammenfassend kann man dabei folgende Kategorien der Anwendungsfälle unterscheiden:
Architektur im Überblick Omlox bezeichnet Ortungstechnologien, die verschiedene räumliche Bereiche in einer Fabrik abdecken als Zonen. Dabei unterscheidet omlox zwei verschiedene Arten von Zonentypen:
Oberhalb der Zonen werden die Ortungsdaten von einer Ortungsmiddleware, dem omlox hub, zusammengeführt. Dieser Hub stellt die Daten über einheitliche Schnittstellen und in einem einheitlichen Format verschiedenen Anwendungen zur Verfügung, beispielsweise dem Warenwirtschaftssystem, der Lagerverwaltung, der Produktionsplanung oder dem Transport-Management.
Ortungs-Middleware: omlox hubDer omlox hub entkoppelt industrielle Anwendungen, die Ortungsdaten verarbeiten, von den eigentlichen Ortungstechnologien und deren Herstellern. Durch dieses Architektur-Prinzip einer Middleware wird die Integration von Ortungstechnologien in Anwendungen vereinfacht und eine beliebige Kombination von Technologien und Herstellern ermöglicht. Der omlox hub aggregiert die Ortungsdaten, bringt diese in ein einheitliches Datenformat und stellt einige immer wieder benötigte räumliche Kernfunktionen bereit. Die Positionsdaten werden in 3D mit x-, y- und z-Koordinaten bereitgestellt. Über moderne APIs wird eine einfache Integration des omlox hub ermöglicht. Ein omlox hub ist als leichtgewichtige Software konzipiert, die auch die Anforderungen einer Echtzeitdatenverarbeitung der Automatisierung erfüllen kann. Die Spezifikation des omlox hub kann bei Profibus und Profinet International (PI)[3] bezogen werden. Trackable als bewegliches ObjektIn einem omlox hub können bewegende Dinge (Assets, Werkzeuge, Fahrzeuge, Personen) als Trackables beschrieben werden. Ein Trackable ist dabei durch einen eindeutigen Identifier, eine räumliche Ausdehnung, weiteren Attribut-Daten und der dynamischen Kombination verschiedener Ortungstechnologien charakterisiert. Je nach Anwendungsfall, räumlicher Konstellation oder vorhandener Ortungstechnologie können Ortungsdaten einem Trackable dynamisch über APIs zugewiesen werden. Software-Anwendungen können somit über eine API einfach den letzten bekannten Aufenthaltsort eines Trackables abfragen. Die tatsächliche Ortungstechnologie tritt dadurch in den Hintergrund und wird austauschbar. Geo-ReferenzierungEin omlox hub transferiert Ortungsdaten aus den verschiedenen, meist lokal installierten Zonen, auf ein globales Koordinaten-Referenzsystem. Damit erhalten industrielle Anwendungen immer einheitliche Daten und es wird ein nahtloses Outdoor-Indoor-Tracking ermöglicht. Je nach Anwendungsfall sind unterschiedliche Level an Ortungsgenauigkeit erforderlich und da eine omlox-hub-Anwendung in verschiedenen Ortungen auf der Welt zum Einsatz kommen kann, unterstützt ein omlox hub verschiedene Koordinaten-Referenzsystems. Dabei nutzt omlox die EPSG-Nomenklatur zur Beschreibung von Koordinaten-Referenzsysteme. Ein omlox hub unterstützt auch den umgekehrten Weg, indem Positionsdaten von einer globalen Koordinate wieder auf ein lokal installiertes Ortungssystem, mit seinem lokalen Koordinatensystem, übersetzt werden kann. FunktionsbereicheNeben dem Konzept der Trackables und der Geo-Referenzierung unterstützt der omlox hub zwei räumliche Kernfunktionen, die in vielen Anwendungsfällen nützlich sind. Fencing Oft ist es von Interesse zu wissen, ob sich ein Objekt innerhalb oder außerhalb eines Bereiches (=Fence) befindet. Über die omlox hub API können Fences definiert werden und ein omlox hub berechnet, ob ein Trackable einen Fence betritt oder verlässt. Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal zu klassischen Ortungssystemen ist der Umstand, dass das Fencing ebenfalls unabhängig von der Ortungstechnologie funktioniert und technologie-übergreifende Fences definiert werden können. Um eine maximale Interoperabilität zwischen verschiedenen omlox-hub-Implementierungen zu gewährleisten, sind innerhalb von omlox auch die Rahmenparameter zur Berechnung eines Fence-Eintritts oder Austritts definiert, z. B. Zeitintervalle, um Schwankungen in den Ortungsdaten auszugleichen. KollisionenFür viele Anwendungsfälle ist es ebenfalls von Interesse, die Distanz zwischen sich bewegenden Objekten berechnen zu können und eine Benachrichtigung bei Unterschreitung eines definierten Minimalabstandes zu erhalten. Dieses Verhalten ist innerhalb von omlox als Kollision-API definiert. Die Rahmenparameter, die eine Kollision definieren, sind innerhalb der Spezifikation abgebildet. SchnittstellenZielstellung von omlox ist es, eine leichtgewichtige und schnelle Integration von Ortungsdaten zu ermöglichen, um auf Basis der standardisierten APIs auch die Software-Integrationskosten zu senken. Aus diesem Grund unterstützt omlox derzeit die folgenden Zugriffsmethoden
Für eine kommende Version des omlox-Standards ist auch eine MQTT-Schnittstelle geplant. Die Daten innerhalb der omlox-hub-API werden in einer JSON-Notation beschrieben. Das offene UWB-System: omlox core zoneDie omlox core zone ist ein offenes Echtzeitortungssystem (RTLS = real-time-location-system), dessen Spezifikation gemeinsam von allen omlox-Partnern[4] erarbeitet und weiterentwickelt wird. Es nutzt im Grundsatz eine Time-of-Flight-(ToF)-Messung von impulsförmigen Signalen, die drahtlos über Funkkanäle mit hoher Bandbreite und geringer Sendeleistung übertragen werden. Dies wird oft auch als IR-UWB (Impulse-radio ultra-wide-band) bezeichnet[5]. Die Spezifikation der omlox core zone ist über die Profibus und Profinet International (PI) Organisation zu erhalten[6] und unterliegt kontinuierlichen Anpassungen[7]. Ultra-wideband (auch: UWB oder deutsch Ultrabreitband) ist eine Nahbereichs-Funktechnik, die extrem große Frequenzbereiche mit einer Bandbreite von mindestens 500 MHz nutzt[8]. UWB arbeitet dabei mit einer niedrigen Sendeleistung (0,5 mW / −41,3 dBm/MHz), um bereits belegte Frequenzbereiche nicht zu stören. Nur spezielle UWB-Empfänger können das Signal erkennen. Der Frequenzbereich von Ultra-wideband liegt zwischen 3,1 und 10,6 GHz. Es liegt der Standard IEEE 802.15.4.z[9] zugrunde, der sich mit der Kommunikation von Sensoren und Aktoren in kabellosen Netzwerken beschäftigt.  Von anderen Echtzeitortungssystemen unterscheidet sich die omlox core-zone durch:
Satelliten als GebäudeinfrastrukturDie Realisierung der omlox core-zone benötigt eine Gebäudeinfrastruktur. Konkret sind fest installierte Transmitter notwendig, die in Anlehnung an GPS als Satelliten bezeichnet werden. In omlox V2 sind dies drei unterschiedliche Typen von Satelliten:
Für eine Ortung sind mindestens drei Satelliten notwendig. Je nach Fläche und erforderlicher Genauigkeit sind weitere Satelliten erforderlich. Nur ein FBS kann die Informationen einsammeln und an einen lokalen Server weiterleiten. Je nach eingesetzter Messmethode müssen unterschiedliche Satelliten eingesetzt werden. In omlox V1 werden nur FBS eingesetzt. Tags für die beweglichen ObjekteEin Tag ist ein omlox-kompatibler Transmitter, der auf einem zu lokalisierenden, beweglichen Gerät oder Resource montiert ist. Beim ersten Eintritt eines solchen Tags in eine omlox core zone wird eine Onboarding-Prozedur gestartet. Der Tag wird erkannt und im System registriert. Nach der Registrierung erhält er einen Zeitslot, in dem er über die UWB-Funkstrecke vermessen wird. Sowohl Onboarding-Prozedur als auch die UWB-Ortung sind bei omlox standardisiert. Ein Tag kann die folgenden Rollen annehmen:
Messmethoden zur OrtsbestimmungMit den unterschiedlichen Satelliten und Tags können verschiedene Messmethoden zur Ortsbestimmung realisiert werden:
Complementary ZonesInnerhalb einer omlox-Architektur lassen sich alle weiteren Ortungstechnologien – als komplementäre Ortungszonen – an einen omlox-Hub anbinden. Weitere Ortungstechnologien können z. B. sein
Das offene Architekturkonzept von omlox – auf Basis der verschiedenen Zonen (core zone und complementary zones) und deren Einbindung an einen omlox-Hub – erlaubt eine ganzheitliche, transparente Ortung über Technologiegrenzen hinweg. omlox ist somit
GeschichteDer Start für die offene Ortung wurde Anfang 2018 durch die Firma TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG initiiert. Hintergrund war, dass alle damals verfügbaren Ortungssysteme proprietär waren und dadurch wegen des lock-ins nicht breit eingesetzt werden konnten. Die Firma TRUMPF hat daraufhin weitere Unterstützer einer offenen Ortung gesucht und konnte schnell über 20 Firmen im deutsch-französischen Raum gewinnen. Unter dem Arbeitstitel „initiative LoTUS“ hat dieser lockere Verbund dann die Lasten und Leistungsdaten eines solchen offenen Systems erarbeitet und anschließend in einer agilen Entwicklung realisiert. Nach der erfolgreichen Erprobung wurde dann der erste Standard abgeleitet und das Ergebnis im Juni 2020 an die PI übertragen.[10] Weblinks
Einzelnachweise
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