Auto-ID Wenn Etiketten fühlen lernen

Autor M. A. Benedikt Hofmann

Die Geschichte der RFID-Technik geht zurück bis zum Ende des Zweiten Weltkriegs. Viel hat sich seither getan und die Technologie hat sich in Form von Etiketten einen festen Platz in Logistik und Industrie gesichert. Durch Digitalisierung und Vernetzung erschließen sich den Labeln jetzt völlig neue Einsatzgebiete. Gleichzeitig stellen sich neue Herausforderungen.

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Das Label RFID-Distaferr Mini ist das kleinste Produkt aus der Distaferr-Produktfamilie und durch die Verwendung von speziellen Materialien beständig gegen aggressive Substanzen, die in der Industrie eingesetzt werden.
Das Label RFID-Distaferr Mini ist das kleinste Produkt aus der Distaferr-Produktfamilie und durch die Verwendung von speziellen Materialien beständig gegen aggressive Substanzen, die in der Industrie eingesetzt werden.
(Bild: Schreiner Protech)

RFID-Labels zur Produktkennzeichnung machen Frank Linti zufolge vor allem in drei Fällen Sinn: Wenn die Daten sehr schnell erfasst werden müssen, es keinen direkten Sichtkontakt zum Etikett gibt oder wenn das Etikett auf Lebensdauer durch Umwelteinflüsse unleserlich werden kann. Linti muss es wissen, immerhin verantwortet er bei Schreiner Logidata den Bereich Business Development RFID. Die Identifikationssysteme sind aus Logistik und Maschinenbau schon heute nicht mehr wegzudenken. Beispielsweise helfen sie dabei, Prozessabläufe sicher und effizient zu steuern.

Nimmt man hier aber die Produktion als Beispiel, sind die derzeit eingesetzten RFID-Lösungen hauptsächlich in der Werkzeugsteuerung direkt am Werkzeug oder am Schlitten als Mehrweglösung im Einsatz. „Der nächste Schritt in der Evolution zu einer durchgängigen Prozesssteuerung – auch über Fertigungszellen hinweg – ist die Kennzeichnung der Maschinen- und Gerätebauteile mittels RFID-Etiketten direkt auf dem Objekt“, so Linti. „Möglich sind heute bereits UHF-Labels auf Metall, ESD und Carbon, HF-Labels auf Metall und NFC-Labels – jeweils in Verbindung mit Sensorik.“

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Die Umgebung macht's

Die vielen verschiedenen Varianten sind nötig, da sich das Material, auf dem das Etikett aufgebracht wird, und die Umgebung deutlich auf dessen Leistung auswirken. So wird der zuverlässige Einsatz in Logistik und Industrie häufig durch die starke Beeinflussung durch ein elektromagnetisches Feld erschwert. Für die Serie der RFID-Onmetal-Labels nutzen die Experten bei Schreiner daher Abschirmmaterialien, um die Funktionalität auch auf metallischen Oberflächen sicherzustellen. Ein Beispiel hierfür ist das extrem kleine UHF-RFID-Label Distaferr Mini, das trotz seiner geringen Maße von 10 mm × 50 mm × 1,7 mm leistungsstark genug ist, um selbst auf sehr schmalen Bauteilen oder Gehäusen sehr gute Lesereichweiten zu erzielen. Deshalb eignet es sich unter anderem als Servicelabel oder als intelligentes Kommunikationsmittel zwischen Produkt und Maschine. Grund für die Lesereichweite des neu entwickelten Labels, die die von herkömmlichen HF-Lösungen bis zu um das Zehnfache übersteigt, ist eine speziell kreierte Antenne.

Wie gemacht für Industrie 4.0

Ein ideales Einsatzbeispiel des Labels könnte Schreiner zufolge so aussehen: Der Zulieferer bringt bei der Produktion des Bauteils das RFID-Label auf dem Material oder dem Modul an. Alle weiterführenden Befüllungs-, Bestückungs- und Qualitätssicherungsprozesse werden automatisch über das RFID-Label dokumentiert. In der Folge werden die Bauteile beim Eintritt in die Produktionskette mittels des Etiketts erfasst und gebucht.

Trifft ein Bauteil auf eine Fertigungsmaschine, werden die codierten Informationen des RFID-Transponders im Label mit der RFID-Reader-Einheit in der Maschine abgeglichen. Ist die Freigabe „OK“, kann die Maschine weiterarbeiten. Ist die Codierung nicht akzeptabel, weist sie auf weiterführende Aktionen hin.

Aber nicht nur verschiedene Materialien und Umgebungen – wie zum Beispiel Tiefkühlräume – stellen die smarten Etiketten vor große Herausforderungen. Im Zuge von Industrie 4.0 und Logistik 4.0, wenn man es so nennen will, kommt ihnen eine völlig neue Bedeutung zu. Linti bereitet das aber kein Kopfzerbrechen: „Die RFID-Labels bringen alle Anforderungen, die Industrie 4.0 benötigen wird, schon mit. Das erheblich größere Problem bei der Umsetzung von Industrie 4.0 ist die Standarisierung der Daten auf dem Label übergreifend über alle Partner. Das Etikett wird in Zukunft noch stärker die Maschinen steuern oder Prozesse anstoßen, damit eine optimale Flexibilität möglich ist.“

Wie der Fachmann berichtet, beobachtet sein Unternehmen bei Kunden aus der Automobilbranche und der technischen Industrie, dass die Anforderungen der modernen Produktion immer komplexer werden. Um sie optimal meistern zu können, ist es deshalb wichtig, dass die Datenträger und Typenschilder, die für Geräte und Komponenten geliefert werden, den Sprung auf die nächste Ebene der Prozess- und Fertigungsautomatisation ermöglichen. Hier wird es nötig, jedes Teil einzeln identifizieren zu können. Mit RFID-Technik sei es hier möglich, jedem Teil seine Identität zu geben, diese kontaktlos zu kommunizieren und den Verlauf der Fertigung oder den Warenfluss direkt auf dem Teil zu dokumentieren. Sonst, da ist Linti sicher, hat die vierte industrielle Revolution keine echte Chance: „Vor allem die für den Einsatz von RFID sehr schwierigen Untergründe sind da oft ein Showstopper. Denn Industrie 4.0 funktioniert nur, wenn die Erfassung der Produkte durchgängig und ihre Kommunikation selbstständiger wird. Intelligente RFID-Datenträger sind dafür ein wichtiger Baustein.“

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RFID und Sensorik

Es kommt darauf an, dass die Hersteller und Zulieferer RFID-Etiketten wählen, die sich den Anforderungen optimal anpassen. Dann stehen die Chancen gut, denn sie sind in der Lage, auf metallischen Untergründen, verschiedensten Kunststoffen, ESD oder Karbon zuverlässig zu arbeiten, und überdauern extreme Hitze und Kälte.

In Zukunft sollen RFID-Etiketten mit integrierter Sensorik oder hohem Speichervolumen außerdem ein wichtiger Bestandteil einer intelligenten Bauteilkommunikation hin zum Verarbeitungssystem sein. „In den Arbeitsprozessen steuern intelligente Datenträger die Aktionen und Arbeitsschritte an ihren Bauteilen künftig selbstständig. So geben sie dem darüber liegenden Software- und Fertigungsplanungssystem die höchstmögliche Flexibilität – sowohl auf Fertigungszellenlevel als auch standortübergreifend. Nur dann erfüllen die RFID-Lösungen die komplexen Anforderungen und ermöglichen zugleich echte Industrie-4.0-Szenarien“, erklärt Linti.

Linti spricht hier von „RFID@Sensorik“, also Etiketten auf UHF- oder NFC-Frequenz, die zusätzlich verschiedene Zustände, wie Feuchte, Temperatur, Manipulation, Stoß oder Druck, erfassen und weitergeben können. Fähigkeiten also, die gerade in der Logistik dazu dienen könnten, den ordnungsgemäßen Umgang mit und die ordnungsgemäße Lagerung von Gütern und Produkten nachzuvollziehen und zu protokollieren. Doch der Experte sieht noch weitere mögliche Einsatzgebiete, von der Automobilindustrie bis hin zur Pharmabranche, dem Maschinenbau und der Elektronik. Bei Lebensmitteln, für deren Überwachung die Technik wie gemacht zu sein scheint, macht Linti Einschränkungen: „In der Lebensmittelbranche dürfte es höchstens beim Transport von sehr hochwertigen Gütern infrage kommen, ansonsten werden die Sensoriklabel dem Handel zu teuer sein.“

Pilotprojekte laufen

Insgesamt sieht Linti in der Technologie aber einen aufwandsarmen und zuverlässigen Weg für Unternehmen, um sicherzustellen, dass die Bedingungen stimmen und im Zweifelsfall zeitnah eingegriffen werden kann. Verfehlungen sollen so nachvollziehbar gemacht werden, was für den Umgang mit etwaigen Abschreibungen oder Haftungsforderungen wichtig ist. Technisch werden die Voraussetzungen für derartige Lösungen bereits geschaffen.

So laufen bei Schreiner Pilotprojekte zu der Technologie, die sich aber noch in einem frühen Stadium befindet. Dabei spielt auch die gedruckte Elektronik, also elektronische Bauelemente, die mittels Druckverfahren hergestellt werden, eine Rolle. So drucken die Experten bei Schreiner Antennen und Kontaktschleifen sowie Widerstände für die Sensorlabels selbst, um diese an die Platzverhältnisse, Frequenzvorgaben und Bauformvorgaben der Kunden anpassen zu können. „Die Basis unserer Produktentwicklungen ist aber natürlich immer die Wirtschaftlichkeit, da der Kunde sonst keinen Anreiz hat, auf eine hochpreisige Lösung zu wechseln“, ergänzt Linti. ■

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