Fertigungslogistik RFID-Armband identifiziert Werkstücke

Franz Graser

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Moderne Identifikationssysteme wie die RFID-Technologie sind in der Lage, Fehler vermeiden zu helfen und Arbeitsabläufe effizienter zu gestalten. Dies gilt auch für die Elektronikfertigung.

Beugt Fehlgriffen vor: Das RFID-Armband des Fraunhofer-Instituts für die mobile Objekt-Identifikation. Das Armband ist nur rund 300 Gramm leicht und behindert oder ermüdet den Nutzer bei seinen Tätigkeiten nicht.
Beugt Fehlgriffen vor: Das RFID-Armband des Fraunhofer-Instituts für die mobile Objekt-Identifikation. Das Armband ist nur rund 300 Gramm leicht und behindert oder ermüdet den Nutzer bei seinen Tätigkeiten nicht.
(Bild: Treston)

Moderne Identifikationssysteme wie die RFID-Technologie sind in der Lage, Fehler vermeiden zu helfen und Arbeitsabläufe effizienter zu gestalten. Basierend auf dieser Technik bieten das Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg und der Arbeitsplatz-Spezialist Treston aus Hamburg eine gemeinsame Lösung – ein RFID-Armband für die mobile Objekt- und Prozessidentifikation.

Das RFID-Armband identifiziert Werkstücke und einzelne Bauteile im laufenden Prozess und unterstützt dabei, Güterströme transparent nachzuverfolgen, Handlingprozesse dezentral zu erfassen und zu überprüfen und die Daten an ein zentrales System zu übermitteln. In Kombination mit den Treston-Industriearbeitsplätzen auf dem neusten Stand ergonomischer Kenntnisse lässt sich dieses System in eine Arbeitsumgebung integrieren, die effizientes und ermüdungsarmes Arbeiten ermöglicht. „Effizientes Arbeiten in Produktion und Logistik kann nur gelingen, wenn Fehlerquellen klein gehalten werden, Prozesse optimiert ablaufen und eine ergonomische Arbeitsumgebung berücksichtigt wird“, bestätigt Dirk Jonsson, Geschäftsführer bei Treston Deutschland.

Identifikation und Nachverfolgbarkeit

Die Differenzierung zum Wettbewerb macht es nötig, bestehende Prozesse und Arbeitsweisen in Produktion und Logistik permanent auf Optimierungspotenziale hin zu überprüfen. Die Fehlertoleranz in Prozessen sollte gegen Null gehen und Informationen über Produktions- und Logistikprozesse sollten schnell verfügbar und transparent darstellbar sein.

Die RFID-Technik kann hier Lösungen bieten. Das RFID-Armband identifiziert Werkstücke und einzelne Bauteile im laufenden Prozess.

Es leistet außerdem Unterstützung, wenn es darum geht, Güterströme transparent nachzuverfolgen, Handlingprozesse dezentral zu erfassen, zu überprüfen und die Daten an ein zentrales System zu übermitteln.

Funketiketten in Produktion und Logistik

Alles im Blick: In Kombination mit den ergonomischen Arbeitsplätzen ermöglicht das RFID-Armband effizientes und ermüdungsfreies Arbeiten bei manuellen Greifprozessen.
Alles im Blick: In Kombination mit den ergonomischen Arbeitsplätzen ermöglicht das RFID-Armband effizientes und ermüdungsfreies Arbeiten bei manuellen Greifprozessen.
(Bild: Treston)

Das RFID-Armband ist in allen Produktions- und Logistikprozessen einsetzbar, in denen die Arbeitsschritte mit der Hand ausgeführt werden müssen. Ideal ist das System für Anwendungen, in denen viele ähnlich aussehende Teile zusammengebaut werden müssen oder die Prozessschritte einem regelmäßigen Wechsel unterzogen sind. Ein beispielhaftes Einsatzgebiet ist das One-Piece-Flow-Montagesystem, bei dem ein Teil im Produktionsfluss kontinuierlich weiterbearbeitet wird, bis es fertig ist. Objekte und Greifbereiche werden auch bei diesem Verfahren automatisch und schnell identifiziert.

Neben der Produktion profitiert auch die Logistik von dem RFID-Armband, denn die Warenflusssteuerung kann auf Basis der automatisch erfassten Güterinformationen ablaufen. Wenn Teileentnahmen im Rahmen der Montage direkt erfasst werden, ist man in der Logistik parallel zum Montageprozess über die Menge verarbeiteter und noch für die Montage zur Verfügung stehender Bauteile informiert und kann unmittelbar für Nachschub sorgen.

Der Produktionsprozess und die Teilezufuhr aus der Logistik werden durch den Einsatz des RFID-Armbands sicherer und effizienter. So verkürzen sich etwa die Durchlaufzeiten für jedes Werkstück. Im Vergleich zu anderen Systemen, die in manuellen Produktionsprozessen oder beleglosen Kommissionierverfahren eingesetzt werden, hat das mobile RFID-Armband entscheidende Vorteile. Zum einen hat der Mitarbeiter freie Hände für den Arbeitsprozess und muss keinen Handheld-Reader zur Prozessbestätigung nutzen. Zudem erhöht sich die Sicherheit, dass jeder RFID-Transponder gelesen wird, da das Armband die RFID-Transponder an den Bauteilen während jeder Armbewegung automatisch mitliest.

Das Armband ist nach ergonomischen Aspekten gestaltet: Das Handgelenk kann sich flexibel bewegen, weil der Reader, die Funkschnittstelle und die Batterie im Gehäuse integriert sind. Das Armband ist nur rund 300 Gramm leicht und behindert oder ermüdet den Nutzer bei seinen Tätigkeiten nicht. Die Akkulaufzeit bei Dauerleistung beträgt 7,5 Stunden. „Damit kann das Armband über eine Schicht ermüdungsfrei getragen werden“, so Dirk Jonsson.

Wichtig für den Einsatz von RFID-Technologie ist das Zusammenspiel von RFID-Armband und Arbeitsumfeld. Deshalb stimmt Treston sein breites Produktportfolio an klassischen Arbeitsplatzsystemen, Profiltechnik und Materialflusssystemen auf die individuellen Arbeitsabläufe beim Anwender ab. Es besteht zudem die Möglichkeit, die Hard- und Software kundenindividuell anpassen zu lassen. Das Fraunhofer-Institut bietet speziell zugeschnittene Softwarelösungen und ist in der Lage, die Technologie in die vorhandene IT-Struktur zu integrieren.

Damit können die üblichen weiterführenden Funktionen, wie Dokumentation von Umschlagprozessen oder die Überprüfung von Greifoperationen im Montageprozess im zentralen Unternehmenssystem abgebildet werden. Ebenso verfügt das Armband über standardisierte Funkschnittstellen wie ZigBee zur Datenübertragung und zur Energieversorgung. Auf Kundenwunsch ist das mobile System auch als RFID-Handschuh mit Leseantenne in der Handinnenseite erhältlich. Die Greifprozesse können dann im Nahfeldbereich noch gezielter identifiziert werden.

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Das Funktionsprinzip des Armbands basiert auf UHF-RFID-Technologie. Im Gehäuse des RFID-Armbands ist hierfür ein UHF-RFID-System integriert (Frequenzband ETSI zwischen 865 und 869 MHz), das die Transponder mithilfe von elektromagnetischen Wellen identifiziert. Die Energie für das Auslesen der Transponder wird durch das Lesegerät des RFID-Armbands über hochfrequente Radiowellen hinzugefügt.

Die auf Höhe des Handgelenks eingearbeitete Antenne kommuniziert mit dem Transponder am Gut und übermittelt die Güter- und Prozessinformationen in Echtzeit an ein zentrales System. Die Ausleseenergie ist ausreichend, um den Chip des Transponders zu lesen und die im System gespeicherten Daten an das Lesegerät zurückzuschicken.

Traceability bei manuellen Arbeitsschritten

Richtige Reihenfolge: Der Mitarbeiter erfährt über den Bildschirm, welche Bauteile der Reihe nach entnommen werden müssen und erhält bei Entnahmefehlern einen Hinweis.
Richtige Reihenfolge: Der Mitarbeiter erfährt über den Bildschirm, welche Bauteile der Reihe nach entnommen werden müssen und erhält bei Entnahmefehlern einen Hinweis.
(Bild: Treston)

Bevor ein Montageauftrag beginnt, werden die Montagebehälter mit den einzelnen Baugruppen bestückt und mit den entsprechenden Transpondern markiert. Ist der ZigBee-Stick an den USB-Port angeschlossen wird die Touch-Funktion des Monitors im Rechner via USB aktiviert. Um den Montageauftrag zu starten, wird er über die Kommunikation zwischen Armband und Transponder eingelesen. Der Produktionsmitarbeiter erhält auf einem Bildschirm Informationen über einzelne Montageschritte, die in der vorgegebenen Reihenfolge abzuarbeiten sind.

Ob per Bild, Zeichnung oder Video: Die Art der Darstellung kann beliebig gewählt werden. Beispielsweise könnte bei korrekter Abfolge die Baugruppe grün markiert werden. Bei falscher Reihenfolge wird der Mitarbeiter über einen Text auf der Nutzeroberfläche aufgeklärt und die entsprechende Baugruppe rot dargestellt. Damit kann der Mitarbeiter noch während des Montageprozesses Fehlgriffe korrigieren. Der Treston-Geschäftsführer klärt auf: „Durch diese Funktion leistet das RFID-Armband einen erheblichen Beitrag im Rahmen der Traceability. Manuelle Arbeitsschritte sind überwachbar und rückverfolgbar.“

Wahlweise stehen zwei Lesemodi zur Verfügung: Einzellesung und Dauerlesung. Die Einzellesung ist der primäre Modus, bei dem eine kurzzeitige Lesung durchgeführt wird. Dieser Modus wird für die gezielte und dokumentierte Entnahme von Baugruppen genutzt. Bei der Dauerlesung erfolgt die Lesung kontinuierlich und muss durch den Anwender beendet werden. Dieser Modus eignet sich bei Inventuren oder bei der Kalibrierung des Armbands.

Um RFID in Produktions- und Logistikprozessen effizient nutzbar zu machen, erstellt Treston zusammen mit dem Fraunhofer IFF anforderungsgerechte Konzepte. Die Hardware-Anforderungen für die Implementierung des RFID-Systems sind gering. Deshalb lässt es sich in Verbindung mit ergonomischen Arbeitsplätzen auch für mittelständische Unternehmen ohne großen Aufwand umsetzen.

* * Dirk Jonsson ist Geschäftsführer von Treston Deutschland (www.treston.de).

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