Auto-ID Wertschöpfungspotenziale erschließen mit intelligenten RFID-Systemen

Autor / Redakteur: Oliver Pütz-Gerbig / Volker Unruh

Intelligente RFID-Systeme bieten beste technische Voraussetzungen für die punktgenaue Taktung und Abstimmung moderner Fertigungsprozesse oder die lückenlose Rückverfolgbarkeit sicherheitsrelevanter Bauteile. Sinnvoll eingesetzt, lassen sich mit ihnen im Maschinenbau und in der Automobilindustrie noch Wertschöpfungspotenziale gewinnbringend ausnutzen.

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In modernen Fertigungsprozessen lassen sich mit RFID-Systemen Produktionsabläufe samt der dazugehörigen Logistik punktgenau takten und perfekt aufeinander abstimmen.
In modernen Fertigungsprozessen lassen sich mit RFID-Systemen Produktionsabläufe samt der dazugehörigen Logistik punktgenau takten und perfekt aufeinander abstimmen.
( Archiv: Vogel Business Media )

Elektronisch gespeicherte Komponentendaten und Produktionshistorien sind das Fundament für die lückenlose Rückverfolgbarkeit sicherheitsrelevanter Bauteile. Errichtet wird es beispielsweise im Maschinen- und Anlagenbau mithilfe intelligenter RFID-Systeme. Die Branche zählt zu den Vorreitern einer Technik mit großen Zukunfts-chancen.

Denn das Fortschreiten der Prozess-Automatisierung birgt noch enorme Wertschöpfungspotenziale. Schon deshalb gehören RFID-Systeme in modernen Fertigungsprozessen heute fast schon zum Standard. Mit ihrer Hilfe lassen sich Produktionsabläufe sowie die dafür benötigte Logistik punktgenau takten und perfekt aufeinander abstimmen. Eingesetzt werden dafür applikationsspezifische RFID-Systeme in Verbindung mit entsprechenden Lesegeräten und einer abgestimmten Software.

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Damit lassen sich die notwendigen Daten entlang der kompletten Liefer- und Wertschöpfungskette automatisch erfassen und berührungslos auch aus größerer Entfernung auslesen. Das ermöglicht die Identifikation und Steuerung von Baugruppen oder einzelnen Komponenten entlang der Fertigungslinie (Bild 1). Für den Materialfluss innerhalb des Produktionsbereichs sorgen automatische Transportsysteme und spezielle Werkstückträger oder Paletten.

Erfolgreiche RFID-Lösungen von der Stange gibt es nicht

Ein Transponder an einem Bauteil liefert die Daten zur automatischen Steuerung der Herstellungs- und Zulieferprozesse (Bild 2). Mehr noch: Der Weg einer jeden Komponente lässt sich damit durchgängig dokumentieren und zurückverfolgen. Verbleibt der Datenträger dauerhaft am Objekt, besteht zudem die Möglichkeit eines effizienten Product-Lifecycle-Managements. Das Objekt kann jederzeit als Originalbauteil authentifiziert werden. Auch der Nachweis vorgeschriebener Qualitätsprüfungen lässt sich auf dem Transponder dokumentieren.

Die Herausforderungen liegen jeweils im Detail, da kein Fertigungsprozess dem anderen gleicht. Erfolgreiche Lösungen von der Stange gibt es deshalb nicht. Jedes RFID-System muss exakt zu den Abläufen im jeweiligen Unternehmen passen. Welche Lösung erste Wahl ist, hängt von den Anforderungen der konkreten Applikation ab. Der Weg zu einem funktionierenden RFID-System führt daher immer über eine umfassende Analyse aller beteiligten Prozesse und Rahmenbedingungen. ?

m Maschinen- und Anlagenbau hängt die erfolgreiche Integration von RFID-gestützten Geschäftsprozessen von weiteren Faktoren ab, wie der exakten Hardwareintegration, dem Datenmanagement samt entsprechenden Backend-Systemen und der Verknüpfung von individuellen RFID-Daten mit ERP/EDI-Daten gemäß den gebotenen Standards.?

Durch Rückverfolgbarkeit der Teile entsteht mehr Sicherheit

Jedes durch RFID gekennzeichnete Teil wird von Schreib-Lese-Geräten an wichtigen Punkten der Logistikkette identifiziert, vom übergeordneten Datennetzwerk erfasst, weiterverarbeitet und bei Bedarf mit zusätzlichen Daten beschrieben. Mit diesen Informationen lassen sich einzelne Produktionsschritte effizient durchführen und steuern. Zudem erhöht das dezentrale Speichern von Produktionsdaten die Ausfallsicherheit des Systems und ermöglicht ein störungsfreies Aus- und Einschleusen von Bauteilen in die Fertigungslinie – etwa bei Nacharbeiten.

In der Praxis ist die sequenzielle Bearbeitung an Fertigungsinseln oder Montagelinien von den Informationen des RFID-Tags abhängig: Erst wenn ein Bauteil gemäß Fertigungsplan eindeutig identifiziert ist und die relevanten Produktions- und Qualitätsdaten verifiziert wurden, wird die Anlage für die Weiterbearbeitung freigegeben. Moderne Datenträger wie Tags oder Smart-Labels können ein Produktleben lang am Bauteil bleiben und ermöglichen auch nach Jahren eine zweifelsfreie Rückverfolgung.

Typische Informationen auf einem Smart-Label sind individuelle Produktdaten und die Identifikationsnummer, die sogenannte „Unique ID“. Hinzu kommen Informationen zum Bearbeitungsstatus in der Produktion, Qualitätsparameter sowie die Bedingungen und der Zeitpunkt der Fertigung. Auch für den After-Sales-Bereich sind die auf dem Tag dokumentierten Informationen von Nutzen – etwa im Hinblick auf Wartungsintervalle, Reparaturdienste oder Garantieansprüche. Dabei verhindern moderne Verschlüsselungstechniken jeden nicht legitimierten Zugriff auf vertrauliche Daten.

Beispiel Maschinen- und Anlagenwartung: Hier kann das Personal alle Daten eines Bauteils berührungslos abfragen. Benötigte Ersatzteile können dann typgenau beschafft werden. Die durchgeführten Wartungen und Reparaturen werden auf dem Datenträger dokumentiert. Tritt ein Bauteilfehler gehäuft auf, hat der Hersteller zudem die Möglichkeit, notwendige Rückrufaktionen effizient und effektiv durchzuführen. So werden größere Folgeschäden und -kosten wirksam vermieden.

Alle wichtigen Daten befinden sich direkt am Objekt

Inzwischen erobern intelligente RFID-Systeme immer neue Einsatzbereiche – zum Beispiel metallische Untergründe. Beim Beschreiben und Auslesen der Transponder über Funknetzwerke entstehen elektromagnetische Felder. Wurden solche Label auf massiven Metalluntergründen eingesetzt, kam es früher zu Übertragungsstörungen und Reichweiteneinschränkungen.

Moderne UHF-on-Metal-Label von Schreiner Logidata machen sich die Metallumgebung sogar zunutze: Ihr spezielles Antennendesign arbeitet mit gewollten elektromagnetischen Kopplungen zwischen Label und Untergrund. So wird das Metall selbst zur erweiterten Antenne und sorgt für eine zuverlässige Datenübertragung mit großen Reichweiten (Bild 3).

Zuverlässige Identifikation unter erschwerten Bedingungen

Im Maschinen- und Anlagenbau eröffnet das völlig neue Möglichkeiten – etwa für das lückenlose Tracking im Produktionsprozess. Denn wenn einzelne Bauteile oder ganze Anlagen eine Lackierstraße (Paint Shop) passieren müssen, waren bisher mehrere Systeme erforderlich. Da herkömmliche Identifikationssysteme den thermischen und chemischen Belastungen in einer Lackierstraße nicht standhalten, wurden die Produktionsdaten beim Übergang vom Rohbau zur Lackierung bisher von einem Datenträger auf ein anderes System übertragen.

Zum Einsatz kommen dafür beispielsweise Hilfsbleche mit gestanztem Ident-Code oder teure, aktive RFID-Systeme in vollständig dichten und thermisch isolierenden Gehäusen. Beide Lösungen sind meist nicht am Produkt selbst befestigt, sondern an speziellen Lackierstraßen-Schlitten. Ein Medienbruch, der aufwändig ist, arbeitsintensiv und zudem eine der größten Fehlerquellen beim Tracking.

Mit innovativen UHF-on-Metal-Labeln lassen sich diese Nachteile ausschalten: Die RFID-Tags verbleiben durchgängig auf dem Produkt und sind zudem deutlich günstiger in der Herstellung und Handhabung als alle bisherigen Systeme. Ein Fortschritt, den intensive Forschung und Entwicklungsarbeit möglich gemacht haben. Denn die neuen Hightech-Transponderlabel müssen nicht nur auf metallischen Untergründen funktionieren und besonders flach konstruiert sein, sondern auch Temperaturen bis zu 220 °C standhalten und das Lackieren heil überstehen.

Flag-Tags: flexibel und preiswert

Für den Einsatz auf metallischen Untergründen eignen sich auch die flexiblen und preiswerten Flag-Tags, die durch ihren speziellen Aufbau mit senkrecht zur Metallfläche ausgerichteter Dipolantenne über eine Reichweite von bis zu 4 m verfügen. Zum Schutz vor Feuchtigkeit, Fetten oder Schmierölen lassen sie sich auch mit Polyurethanharz beschichten.

Großes Potenzial hat die Autoidentifikation auf RFID-Basis auch für die Steuerung der Materialverfügbarkeit. Um im Fertigungsablauf die passenden Bauteile immer in ausreichender Menge am richtigen Ort zu haben, arbeiten viele Unternehmen der technischen Industrie mit Kanban-Systemen. Deren Prinzip ist ebenso einfach wie effizient: Wird an einer Fertigungsstation die definierte Mindestmenge der benötigten Bauteile unterschritten, hält der verantwortliche Mitarbeiter eine Kanban-Karte mit aufgedrucktem Barcode an ein Lesegerät und löst damit die Nachbestellung aus.

Durch RFID lassen sich diese Prozesse noch weiter vereinfachen und automatisieren. Denn wenn jedes Bauteil mit einem Transponder-Label ausgestattet ist, werden Verbrauch und aktueller Bestand an der Fertigungsstation automatisch per Funk an das EDV-System gemeldet – in Echtzeit und frei von menschlichen Fehlerquellen. So lassen sich selbst weit verstreute Produktionsstandorte oder Zulieferbetriebe punktgenau koordinieren und perfekt aufeinander einstellen.

Heute werden Transponder oft schon fest in Kunststoffbauteile oder Mehrwegtransportbehälter integriert. Mit diesen Inmold-Labeln lassen sich Transportbehälter und Logistikprozesse aktiv steuern und kontrollieren. Sie kombinieren Barcode- und RFID-Technik so miteinander, dass alle wichtigen Daten zu noch höherer Prozesssicherheit gleich mehrfach verfügbar sind.

Speziallösungen für besondere Einsatzgebiete

Die Beispiele zeigen: Moderne RFID-Systeme lassen sich in der Industrie vielfältig einsetzen und machen zahlreiche Abläufe spürbar effizienter – vom durchgängigen Tracking über die Rückverfolgung und die vollständige Dokumentation der Produkthistorie bis hin zur Produktions- und Distributionslogistik vom Werk zum Endkunden. Das Potenzial dieser Techniken ist schon heute riesig und wird in den kommenden Jahren durch gezielte Neuentwicklungen noch deutlich wachsen.

Oliver Pütz-Gerbig ist Leiter des RFID-Competence-Centers der Schreiner Logidata GmbH & Co. KG in München.

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