Steuern per Funk
Für Fertigungsautomatisierer ist die RFID-Technologie seit vielen Jahren das Mittel der Wahl, wenn es um die effiziente Herstellung variantenreicher Produkte geht. Doch inzwischen hat RFID für die Produktion von Automobilen oder Elektronik mehr zu bieten – von der Materialfluss-Steuerung bis zum Tracking & Tracing, der lückenlosen Rückverfolgung jedes Erzeugnisses. Möglich macht dies der UHF-Standard, der zunehmend seinen Weg in die Fabrikhallen findet.
Veröffentlicht: Novemberausgabe 2008 "RFID im Blick"
RFID wird in der Produktion häufig zur dezentralen Steuerung von Maschinen oder Robotern eingesetzt. Das Konzept: Die Produkte werden mit flexiblen Fertigungsautomaten bearbeitet, die jeweils einen bestimmten Herstellungsschritt für alle möglichen Produktvarianten durchführen können. Durch die automatische Identifikation der Werkstücke können die Maschinen ihr Fertigungsprogramm auf das jeweilige Erzeugnis einstellen. Doch statt die benötigten Informationen aus einer leistungsfähigen Datenbank abzurufen, stellen RFID-Transponder alle Angaben schnell und direkt in der Feldebene zur Verfügung. Die Funkchips werden dazu in den Werkstückträger eingebracht. Ist das Erzeugnis fertig, wird der Werkstückträger für den nächsten Fertigungsdurchlauf und damit für das nächste Produkt verwendet.
Produktvariationen erwünscht
Ein Beispiel ist die Elektronikfertigung. Im Siemens-Gerätewerk im bayrischen Amberg werden unter anderem elektrische Schaltgeräte der Sirius-Familie für den Weltmarkt produziert. Die außerordentlich hohe Variantenvielfalt dieser Produkte stellt für die Logistik ein vielschichtiges Problem dar. Eine große Zahl an elektrischen und mechanischen Parametern, wie Anschlussart oder Speisespannung und die daraus resultierenden Kombinationen führen zu über 1 500 Typen bei der Schützbauform S00. Eine Vorab- Produktion sämtlicher Geräte „auf Lager“ ist kaum möglich.
Neues Konzept für Produktverfügbarkeit
Die Lösung ergibt sich durch die Einführung eines „Make-to-Order“-Produktionskonzepts, das heißt, die Schaltgeräte werden erst nach Bestelleingang in der gewünschten Menge hergestellt. Trotzdem ist die Anlage hoch automatisiert und erlaubt so gleichbleibend hohe Qualität bei vergleichsweise niedrigen Kosten. Der Einsatz von RFID ist ein wesentlicher Baustein. Die rund 60 Bearbeitungsstationen können je einen Fertigungsschritt flexibel durchführen, etwa den Spulenkörper für alle Varianten einsetzen. Durch die im Werkstückträger eingebrachten Funkchips werden alle benötigten Produktionsdaten zur Verfügung gestellt, beispielsweise welcher genaue Spulentyp für ein bestimmtes Gerät verwendet werden muss. Durch die neue Serie von RFID-Lesegeräten Simatic RF300 mit deutlich höherer Lesegeschwindigkeit konnte auch dieses bereits seit etwa 1990 bewährte Konzept weiter verbessert werden.
Flexibles Umlaufsystem schafft höhere Auslastung
Für die neue Amberger Linie zur Produktion der Kompaktabzweige Sirius 3RA6 wurde an diesem Punkt angesetzt – die Abkehr von der starren Linienführung hin zu einem flexiblen Umlaufsystem und angedockten Arbeitsstationen mit Bypass-Funktionalität. Die Werkstückträger mit den Schaltgeräten können damit nahezu beliebig durch die Anlage gefahren werden, ohne eine feste Reihenfolge der Bearbeitungsstationen einhalten zu müssen. Dadurch können Arbeitsplätze umfahren oder eine Zuweisung zu verschiedenen Stationen entsprechend der Auslastung gesteuert erfolgen. Der Vorteil: eine deutlich höhere Auslastung der gesamten Anlage. Möglich wird dies durch das neue RFID-System Simatic RF300 von Siemens, genauer: die RFID-Transponder Simatic RF340T. Neben den Produktionsdaten enthalten diese Transponder mit einer Speicherkapazität von acht Kilobyte nun auch den kompletten Fahrplan durch die Anlage, das heißt, welche Stationen in welcher Reihenfolge angefahren werden. Etwa 25 Lesegeräte (Simatic RF340R) erfassen diese gespeicherten Daten, ohne dass die Werkstückträger angehalten werden müssten. In Ergänzung zu spezialisierten Systemen sorgt seit einiger Zeit der EPCglobal-Standard auch in der Fertigung für Furore. Die Vorteile der Technologie, die eigentlich zur Optimierung von Logistikprozessen im Handel entwickelt wurde, liegen auf der Hand: kostengünstige Datenträger (weniger als 0,15 Cent) bei gleichzeitig hoher Reichweite von fünf Metern und mehr. Doch die UHF-Smart Labels sind nicht nur billiger, sondern bedeuten einen Paradigmenwechsel in der Fertigungsautomatisierung. Erstmals können nun die RFID-Transponder fest in die Erzeugnisse eingebaut werden, statt wie bislang auf dem Werkstückträger zu verbleiben. Dies erlaubt nicht nur die Steuerung der Fertigungsanlagen, sondern auch die lückenlose Rückverfolgung der Produkte (Tracking & Tracing) über die reinen Herstellprozesse hinaus. Auch die Logistik profitiert davon, zum Beispiel bei der Kommissionierung der Fertigware.
Transparenz im Telefon
Im Leipziger Telefonwerk von Siemens Enterprise Communications Manufacturing (SECM) werden alle Telefone der neuen OpenStage-Linie mit einem UHF-Smart Label ausgerüstet. Das Funketikett hilft zur Identifikation der Telefone bei der Endmontage und Verpackung im Werk. Danach werden die Telefone ins Distributionszentrum im fränkischen Eltersdorf gebracht. Ein RFID-Gate auf der Basis von Simatic-RF600- Komponenten dient zur automatischen Erfassung des Wareneingangs – nun in Gebinden zu über 100 Geräten. Später werden die Labels bei der Kommissionierung der Komplettanlagen genutzt. Sollten irgendwann die Telefone zu Service oder zur Reparatur wieder zu Siemens zurückkommen, können dank der RFID-Chips die Geräte genau identifiziert und alle Informationen aus der Datenbank abgerufen werden. Die Leipziger SECM ist mit ihrer umfassenden RFID-Lösung der erste Hersteller in Deutschland, der in der Massenfertigung von Elektronikprodukten Funkchips einbaut und damit eine Pulk-Erfassung ermöglicht. Doch auf diesen Lorbeeren will sich das Unternehmen nicht ausruhen: Geplant ist der Einsatz bei anderen hochwertigen Elektronikprodukten sowie in werksinternen Prozessen wie SMDBestückung oder dem Bestandsmanagement.
Lückenloser RFID-Einsatz
Die Beispiele zeigen, wie RFID schrittweise zur vollständigen Erfassung und Dokumentation des gesamten Produktlebenszyklus genutzt wird. Standen früher Einzelanwendungen im Fokus, geht es jetzt um integrierte Lösungen, bei denen ein RFID-Transponder vielfache Aufgaben über die Lebensdauer eines Produkts übernimmt. Die Vision des lückenlosen RFID-Einsatzes – von der Produktion über die Logistik bis ins Warenregal – ist einen Schritt näher gerückt.
Markus Weinländer ist Marketing-Leiter des Competence Center RFID der Siemens AG.
info.rfid(at)siemens.com
www.siemens.de/rfid
UHF erlaubt die durchgängige Prozessoptimierung ab Herstellung
Ein Kommentar von Rainer Brehm, Siemens AG, Factory Sensors
Hatten sich die UHF-basierten RFID-Systeme mit einem großen Paukenschlag in die Logistikprozesse eingeführt, erobert die gleiche Technologie nun vergleichsweise leise auch die Produktionsautomatisierung. Damit vollzieht sich der Übergang von Closed- Loop-Applikationen – also Anwendungen mit mehrfach genutzten RFID-Transpondern – hin zum Open-Loop-Konzept, bei dem die Transponder fest in das Erzeugnis eingebaut werden. Möglich wird dies durch kostengünstige Smart Labels, die zu einem Bruchteil der Kosten eines Industrie-Transponders zu haben sind. Gleichwohl wäre eine einfache Nutzung der für die Logistik entwickelten RFID-Reader zu kurz gesprungen. Fertigungsanwendungen haben spezifische Anforderungen an RFID, die auch für UHF-Systeme gelten. Aus diesem Grund bringt Siemens in Kürze zwei neue UHF-Reader der Simatic-RF600-Familie auf den Markt, die sich wesentlich vom etablierten Logistik-System abheben. Die Unterschiede beginnen bereits bei den Algorithmen zur Erfassung der Transponder. Während in der Logistik die Pulk-Erfassung gemischter Paletten als die größte Herausforderung gilt, geht es in der Produktion meist nur um einige wenige Transponder, die noch dazu in genau definierten Umgebungen gelesen werden. Stattdessen müssen Überreichweiten und Reflexionen beherrscht werden, um eine vereinzelte Erfassung zu gewährleisten. Nicht immer gelingt dies, so dass auch für hochwertige RFID-Systeme mit aktiver Reichweitenbegrenzung (wie beispielsweise Moby U) nach wie vor eine breite Nachfrage besteht. Auch die Integration unterscheidet sich erheblich von den EPCAnwendungen. Während letztere über Ethernet und TCP/IP an IT-Systeme gekoppelt werden, finden sich in der Fertigung vor allem Automatisierungssysteme (beispielsweise Simatic S7) mit speziellen Bussystemen wie Profinet. Schließlich sind in der Produktion besonders kompakte Geräte notwendig, zum Teil sogar mit integrierter Antenne. Doch der besondere Vorteil der UHF-Technik ist nicht allein der Preis für den Transponder, sondern die damit verbundene Möglichkeit, alle Produkte ab der Herstellung mit einer eindeutigen, maschinenlesbaren Identität auszustatten. Durch den EPCglobal- Standard kann eine umfassende Produkthistorie erzeugt werden, die nicht nur die Produktionsprozesse verbessert, sondern auch in Logistik und Handel bis hin zu Kundendienst oder Reparatur für umfassende Verbesserungen sorgen kann.
Rainer Brehm leitet das Geschäftssegment Factory Sensors bei der Siemens AG, zu dem auch die RFID-Systeme gehören.
PAV reagiert auf die steigende Nachfrage nach umweltfreundlichen Kartenprodukten mit klimaneutralen Produktionsprozessen nach den Vorgaben der Klimainitiative der Druck- und Medienverbände. Das Famili...
