Digitale Beleuchtung in der Industrie

Technologisch haben Unternehmen die Wahl zwischen schaltbaren LEDs (ET) und dimmbaren LEDs (ETDD). Schaltbare Lösungen sind in der Regel kostengünstiger als dimmbare LEDs – können aber nur zwischen dem Betriebszustand »An« oder »Aus« wechseln. Ergo lassen sie sich auch nur mit Sensoren kombinieren, die nach dem »Alles-oder-Nichts«-Prinzip funktionieren, beispielsweise Präsenzmelder.

Ganz anders dagegen dimmbare LEDs: Sie können ihre Lichtstärke sehr präzise auf ­einen bestimmten Wert einstellen. Über Sensoren zur Konstantlichtregelung lassen sich LEDs beispielsweise so dimmen, dass sie das im Raum vorhandene natürliche Tageslicht optimal ausnutzen – und nur die Lichtmenge zusteuern, die nötig ist, um ein bestimmtes Beleuchtungsniveau zu erreichen. Das Ergebnis sind weitere Energieeinsparungen; im Vergleich zu konventionellen Lösungen um bis zu 85 %. Darüber hinaus bieten dimmbare LEDs weitreichende Möglichkeiten bei der Vernetzung und Steuerung – und sorgen so für die gewünschte Flexibilität und Zukunftssicherheit.

Vernetzung und Licht­management

Die Vernetzung und digitale Steuerung der Leuchten durch ein Lichtmanagementsystem macht aus »dummen« LEDs ein intelligentes Beleuchtungsnetzwerk. Die Lichtpunkte können per Software – manuell oder automatisiert, einzeln oder in Gruppen – präzise angesteuert und geregelt werden. Das ist komfortabel und bietet ein Maximum an Transparenz.

Über die Cloud haben Unternehmen auch die zentralen Betriebsdaten jedes einzelnen Lichtpunkts im Blick und im Griff, zum Energieverbrauch, dem Dimmlevel oder der Gesamtbrenndauer. Anhand dieser Daten erkennt das System, ob ein Eingreifen notwendig ist. So können Unternehmen ihre Wartungszyklen an den realen Bedarf anpassen. Predictive Maintenance – also die bedarfsgerechte Wartung – ist deutlich effizienter als starre Wartungszyklen und senkt das Risiko von Störungen sowie beispielsweise damit verbundenen kostenintensiven Produktionsausfällen.

Lichtqualität und individuelle Steuerung

Das Licht von morgen wird zudem immer persönlicher – und bietet den Nutzern umfangreiche Möglichkeiten zur Individualisierung. Schon heute können Mitarbeiter ihre persönlichen Bedürfnisse und Vorlieben bei der Beleuchtungsstärke und Lichtfarbe per App abspeichern und automatisch abrufen. Das ist weit mehr als eine technische Spielerei. Es unterstützt Unternehmen dabei, optimale Arbeitsbedingungen für ihre Mitarbeiter zu schaffen, und zwar über die normativen Mindestanforderungen hinaus. So nimmt die Sehkraft beispielsweise mit zunehmendem Alter ab, während die Blendungsempfindlichkeit steigt. Ein 65-Jähriger benötigt demnach ein deutlich höheres Beleuchtungsniveau als ein 20-Jähriger. Herausforderungen, die die aktuelle Norm nicht abbildet – die sich aber durch die Möglichkeit zur individuellen Beleuchtungssteuerung meistern lassen.

HCL – ein natürliches Bedürfnis

Neben der rein visuellen Wirkung rückt auch die biologische Wirkung des Kunstlichts immer mehr in den Fokus. Das natürliche Sonnenlicht ändert seine spektrale Zusammensetzung im Tagesverlauf – und triggert so eine Reihe physiologischer Prozesse wie den Schlaf-Wach-Zyklus. Zur Mittagszeit enthält das Sonnenlicht einen hohen Blauanteil, der die Bildung des Schlafhormons Melatonin hemmt. Der Mensch ist wach und leistungsfähig. Blaues aktivierendes Licht während der Nacht kann hingegen langfristig zu einer Störung des biologischen Rhythmus führen. Industrieunternehmen mit Schichtbetrieb können das Risiko von störenden Blaulichteffekten reduzieren, indem sie den blauen Anteil während der Nachtstunden minimieren ohne das Beleuchtungsniveau zu senken.

Noch einen Schritt weiter gehen HCL-Lösungen (Human Centric Lighting): Die Leuchten verändern ihre spektrale Zusammensetzung analog zum Tageslicht – und bringen so das natürliche Sonnenlicht mit seinen positiven Wirkungen auf das Wohlbefinden und den biologischen Rhythmus zurück in das Gebäudeinnere (Bild 2). Bislang existiert zwar noch keine verbindliche Norm zur spektralen Zusammensetzung des Lichts, das Thema steht jedoch bei vielen Normierungsausschüssen auf der Agenda, so dass verbindliche Vorgaben oder Empfehlungen in den nächsten Jahren zunehmend wahrscheinlicher werden.

Location Based Services überwachen Warenströme

Die Digitalisierung ist in vielen Unternehmen eine der dringendsten Aufgaben, die über die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit mitentscheidet. Häufig sind die Digitalisierungsprojekte jedoch so komplex, dass die Planung und Umsetzung viel Zeit und Ressourcen kostet. Eine schnelle, einfache und sichere Alternative: Unternehmen können das Beleuchtungsnetzwerk als Infrastruktur für Industrie 4.0 und IIoT-Anwendungen nutzen. Es ist in jedem Raum vorhanden und bietet »nebenbei« die erforderliche Stromversorgung sowie einen Zugang in die Cloud. Damit Kunden diese Potenziale schnell und einfach erschließen können, hat z. B. Trilux die neueste Generation der Industrie-Leuchten mit einer standardisierten Schnittstelle für Industrie 4.0-Module ausgestattet.

Typische marktreife IoT-Anwendungen sind Location Based Services. Diese ortsabhängigen Dienste werden beispielsweise zur Überwachung von Warenströmen genutzt sowie zur Orientierung und Navigation innerhalb von Gebäuden. Die vier wichtigsten Services sind Proximity Marketing (Ortsabhängiges Bereitstellen von Informationen für Handys), Indoor Navigation, also die Ortung und Navigation in Gebäuden, Data Visualization (grafische Darstellung von Daten, z. B. Heat Mapping) und Asset Tracking (Warenverfolgung).

Technisch basieren alle diese Anwendungen auf demselben Prinzip: Ein Beacon (englisch für Leuchtfeuer) sendet kontinuierlich ein Bluetooth-Signal mit geringer Reichweite aus. Fängt ein Empfänger, z. B. ein Tablet, Smartphone oder ein Analyse-Dashboard, das Signal auf, kann es dort – je nach Programmierung – eine große Bandbreite an Aktionen auslösen.

Proximity Marketing und Indoor Navigation

Beim Proximity Marketing erhalten die Nutzer ortsbezogene Informationen, beispielweise standortkorrelierte Sonderangebote oder Rabatte, Willkommensnachrichten oder touristische Informationen. Im Einzelhandel gewinnt das Proximity Marketing als Teil eines Multi-Channel-Marketings immer mehr an Bedeutung: Schätzungen zufolge steigert es den Wert des Warenkorbes um bis zu 10 %. In der Industrie wird Proximity Marketing unter anderem zur Kommunikation mit den Mitarbeitern eingesetzt. Sie können z. B. über zeit- oder ortsbasierte Nachrichten über Kundenbesuch im Haus oder anstehende Serverarbeiten informiert werden.

Indoor Navigation nutzt die Kommunika­tion zwischen Beacon und Smart-Device zur genauen Positionsbestimmung und Naviga­tion innerhalb von geschlossenen Gebäuden. Dabei ist die Position jedes Beacons in einem digitalen Gebäudegrundriss hinterlegt. Die App erkennt jeden einzelnen Beacon an seinem digitalen Fingerabdruck – und weiß damit genau, wo sich der Nutzer auf dem Grundriss befindet. Über die Triangulation dreier Beacons lässt sich die Position auf bis zu 2 m genau bestimmen. Im Einzelhandel werden beide Dienste gerne kombiniert: Erst erhält der Kunde per Proximity Marketing ein Sonderangebot. Dann wird er per Indoor Navigation direkt zum entsprechenden Produkt geleitet.

Asset Tracking – bewegte Güter jederzeit im Griff

Ob Gabelstapler, Industriestaubsauger oder Firmenlaptop: Mit Asset Tracking können Unternehmen die genaue Position von ­Gütern und Betriebsmitteln innerhalb des Gebäudes verfolgen und diese damit deutlich schneller finden. Das Marktforschungsunternehmen Gartner schätzt, dass der Anteil von Unternehmen, die Asset Tracking nutzen, bis 2022 von derzeit 10 % auf 66 % steigen wird.

Technisch gesehen werden die Beacons beim Asset Tracking – anders als bei klassischen Location Based Services – nicht fest im Raum installiert, sondern an den beweglichen Assets angebracht. Ihr Signal wird von den dauerhaft in der Beleuchtung montierten Beacon Controllern aufgefangen. Über den Gebäudegrundriss und die Triangulation lässt sich die Position der Assets analog zur Indoor Navigation präzise bestimmen. Eine entsprechend programmierte App kann sogar erkennen, ob und wie lange ein Gegenstand bewegt wird. Anhand dieser Informationen lässt sich die Nutzungsdauer realistisch berechnen – und so die Wartungszyklen optimieren.

Data Visualization – aus Daten werden Informationen

Eine der größten Stärken (aber auch eine der größten Herausforderungen) sind die enormen Datenmengen, die sich über Location Based Services gewinnen lassen, beispielsweise zu den Laufwegen oder Aufenthaltsdauern in bestimmten Gebäudebereichen. Data Visualization verwandelt diese Rohdaten in aussagekräftige Informationen, die Unternehmen zur Optimierung ihrer Prozesse nutzen können.

Beim Heat Mapping werden die Aufenthaltsdauern und -häufigkeiten der Nutzer grafisch anschaulich auf dem Gebäudegrundriss dargestellt. Industrieunternehmen können anhand dieser Informationen beispielsweise Engpässe oder Umwege in der Logistik identifizieren und die Routen der Gabelstapler optimieren. Branchenübergreifend wird Heat Mapping eingesetzt, um die Reinigungszyklen im Gebäude an den realen Bedarf anzupassen, z. B. indem Bereiche mit hohem Publikumsverkehr früher gereinigt werden.

Zukunftsfähigkeit – heute für morgen entscheiden

Das Potenzial einer digitalen Beleuchtung reicht weit über reine Beleuchtungsaufgaben hinaus. Unternehmen, die über eine neue Beleuchtung nachdenken, sollten deshalb neben der Effizienz auch die Zukunftsfähigkeit der Lösung im Blick behalten – Stichwort: Dimmbarkeit, Vernetzung und Intelligenz.

Firmen wie Trilux stehen Unternehmen auf der Suche nach einer maßgeschneiderten Lösung mit einem breit gefächerten Portfolio an Industrie-Leuchten zur Seite – von Hallentiefstrahlern für die Logistik über Lichtbänder in der Produktion bis hin zu repräsentativen Leuchten für Meeting-Räume und Büros. Und man geht auch den nächsten Schritt in Richtung Zukunft: Die Leuchten lassen sich mühelos per Plug & Play über das firmeneigene Lichtmanagementsystem »Livelink« vernetzen und über die Cloud überwachen und steuern (Bild 3). Dank eines standardisierten IoT-Harbours ist auch die nachträgliche Integration von Industrie-4.0-Komponenten in viele Leuchten pro­blemlos möglich. Damit ist die Beleuchtung nicht mehr nur Bestandteil, sondern sogar Treiber der Digitalisierung.