Die neue Rolle von RFID

Die RFID-Technologie erklimmt eine neue Entwicklungsstufe: Kombiniert mit Sensorik ist RFID nicht mehr nur fähig die Identität eines Gegenstandes preiszugeben – der Gegenstand gibt auch Auskunft darüber, wie schnell er sich bewegt oder welchen Temperaturen er ausgesetzt ist.

Wenn eine Flasche weiß, ob sie später einmal Wein oder Essig enthalten wird, wird sie höchstwahrscheinlich gerade in einer „Smart Factory“ eingesetzt. An diesem Ort weiß jedes einzelne Produkt, woher es kommt und wofür es bestimmt ist. Dies ist die Vision des Zukunftsprojekts „Industrie 4.0". Die Initiatoren rechnen damit, dass die Produktlebenszyklen grundsätzlich kürzer und Kundenanforderungen individueller werden. Aus diesem Grund muss es eine automatisierte und effiziente Produktion abseits der Massenfertigung geben. Die Fabrik der Zukunft nutzt das sogenannte Internet der Dinge als Teil seiner Vision. Dabei verfügen alle Objekte verfügen über ein digitales Produktgedächtnis. Sie sind dank RFID-Smart-Labels mit hoher Speicherkapazität eindeutig identifizierbar.

Auf den Smart Labels des digitalen Produktgedächtnisses (OMM – Object Memory Modeling) werden Informationen kompakt in einem Binärformat gespeichert. Hochwertige Anlagenkomponenten erhalten eigene Gedächtnisse, die mit dem Produktgedächtnis der Anlage im Austausch stehen. So weiß zum Beispiel die Maschine, ob ein bestimmtes Teil eingebaut ist und das Teil weiß, in welcher Maschine es sich befindet. Das OMM dient zudem der Interoperabilität über Unternehmensgrenzen hinaus. Jedes Unternehmen der Lieferkette kann individuelle Bereiche des OMM beschreiben. Die so gespeicherten Daten sind für den nachfolgenden Nutzer aber nur vollständig abrufbar, wenn er das Speicherformat seines Vorgängers kennt und die entsprechende Zugangsberechtigung hat.

Der Anspruch an Echtzeitverarbeitung könnte in der Smart Factory erstmals erfüllt werden. Bei ERP-Lösungen gilt Echtzeit maximal für betriebswirtschaftliche Daten. Was in der Fabrik und in der internen Logistik passiert, ist im Manufacturing Execution System zentralisiert. Durch cyber-physische Systeme entstehen in der modernen Fabrik erstmals umfassende Informationsflüsse jedes Sensors und jeder Station im Produktionsprozess zum ERP-System. So wird die Vision vom transparenten Management Realität: Der Unternehmer kann zu jeder Zeit nicht nur den Soll-, sondern auch den Ist-Zustand der Produktion ermitteln und sofort eingreifen, wenn Kundenanforderungen nicht erfüllt werden.

Arbeitswalzen mit Glastranspondern identifizieren

Ein klassischer Anwendungsfall von RFID in Produktion und Logistik ist die Nutzung der Technologie im Stahlwerk von ThyssenKrupp Nirosta in Dillenburg. Hier werden Arbeitswalzen mit Glastranspondern und die Lagerplätze mittels passiver UHF-Tags identifiziert. Die Technologie stammt von Feig Electronic. Die Lagerplatzverwaltung wird via automatischer Platz- und Kassette-Erfassung gesteuert. Um den Qualitätsansprüchen gerecht zu werden, müssen die Arbeitswalzen entsprechend dem zu walzenden Blech ausgewählt werden. Mithilfe der RFID-Technik lassen sich die betreffenden Arbeitswalzen schneller und effektiver lokal finden. Fehler verursachende Walzen können zudem schnell identifiziert und aussortiert werden. Um die Walzen jederzeit ausfindig machen zu können, wurde jeder potentielle Lagerplatz auf der Kassette, im Regal, auf dem Vorratstisch und den Bodenstellplätzen mit 125-kHz-Glastags ausgerüstet und in einem separaten Lagersystem eingepflegt. Für Aussagen über den aktuellen Lagerort der Walzen ist eine zeitnahe Meldung jeder Transportbewegung erforderlich. Um die Transportbewegung per Stapler zu automatisieren, wurden die Kassetten und Regale und alle Lagerplätze – im ersten Prototypen circa 100 Plätze – zusätzlich mit passiven UHF-Transpondern ausgestattet.

Dies ist ein klassisches Beispiel für „RFID 1.0“, die klassische Identifikation von Objekten. Im Zusammenhang mit „Industrie 4.0“ kommt der Technologie eine größere Bedeutung zu. In der Automobilindustrie beispielsweise werden seit einiger Zeit die Karossen in der Montage mit Transpondern versehen. Sie beinhalten Informationen über die Karosserie und das, was während der Produktion passieren soll. Die Transponder kommunizieren mit den Maschinen und den Mitarbeitern am Band. Beide, Mensch und Maschine, lesen Informationen aus bzw. ein, so dass am Ende der Montage all das gemacht und belegt wurde, was auf dem Transponder an Modelldetails vorgegeben war. Im Maschinenbau sind solche eingebetteten Systeme ebenfalls weit verbreitet. Aber wie könnte diese Vision plastisch aussehen? Ein Zulieferbetrieb erhält via Internet einen Auftrag, der an einem bestimmten Tag beim Kunden sein muss. Sind die erforderlichen Objekte in der Produktion verfügbar, erhält jedes Teil einen RFID-Tag, auf dem alle wichtigen Daten vorhanden sind und der sich über WLAN mit dem Internet verbinden kann. Die Teile fragen darüber dann im Maschinenpark nach, wer sie verarbeiten kann. Vier Produktionsmaschinen melden sich zurück. Zwei antworten, dass sie ausgebucht sind. Die dritte Maschine informiert, dass sie gerade frei ist und eine bestimmte Anzahl an Objekten verarbeiten kann. Die vierte Maschine erklärt, dass sie einen Tag später die restlichen Teile schafft. Allerdings muss sie dafür umgerüstet werden. Sie schickt daher eine kurze Mitteilung auf die Smartphones der dafür qualifizierten Mitarbeiter.

Während die Teile bearbeitet werden, haben sie schon mit dem Versand einen Verpackungstermin vereinbart. Auch der Spediteur ist bereits bestellt, um die Produkte zum Kunden zu bringen. Der hat sich schon via Internet bei seinen Teilen erkundigt, wie der Status quo ist. Das entstehende Produkt steuert somit den Produktionsprozess selbst, überwacht über die eingebettete Sensorik die relevanten Umgebungsparameter und löst bei Störungen entsprechende Gegenmaßnahmen aus – es wird gleichzeitig zum Beobachter und Akteur.

www.feig.de

Bildquelle: Jurec/Pixelio.de

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