Industrie 4.0

Warum man RFID in der Supply Chain braucht

| Autor/ Redakteur: Frank Linti * / Margit Kuther

Rückverfolgbarkeit und eine automatisierte Produktionssteuerung sind unumgänglich für eine effiziente, transparente Supply Chain. Eine wesentliche Schlüsseltechnik hierfür ist RFID.

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DistaFerr Global Label: Die integrierte Dualband-Antenne ermöglicht das Auslesung der Frequenzbänder ETSI und FCC auf allen metallischen Untergründen.
DistaFerr Global Label: Die integrierte Dualband-Antenne ermöglicht das Auslesung der Frequenzbänder ETSI und FCC auf allen metallischen Untergründen.
( Bild: Schreiner Group )

Globalisierung, Elektrifizierung und Digitalisierung sind die großen Trends des 21. Jahrhunderts – Ländergrenzen werden geöffnet, Transport- und Warenströme verändern sich, Prozesse werden digitalisiert, Fahrzeuge elektrisch betrieben und autonom gesteuert. Für die Automobilindustrie bedeutet das, dass noch mehr Elektronik, Steuerungseinheiten, Sensorik und Antennen in einem Fahrzeug verbaut sind. Die Zukunft der Produktion ist die Industrie 4.0, eine unternehmensübergreifende und intelligente Materialflusssteuerung.

Die technische Industrie und die Automotivebranche setzen daher in Logistik und Produktion zunehmend auf RFID-Kennzeichnungslösungen. Dabei unterteilen sich die Haupteinsatzgebiete für den Einsatz von RFID überwiegend in den Bereich Mehrwegbehälter zur lückenlosen Erfassung der gesamten Supply Chain, Intralogistikanforderungen sowie der Kennzeichnung von Produktbaugruppen zur lückenlosen automatisierten Erfassung in der Produktion und Montage. Um in diesem Umfeld eine durchgängige Kennzeichnung der Objekte zu ermöglichen, ist es elementar wichtig, alle einzusetzenden Objekte erfassen zu können.

Megatrend Industrie 4.0: RFID-Labels in der Supply Chain

In der Automobilindustrie, im Maschinenbau und in der Elektronikbranche beschäftigen sich immer mehr Unternehmen mit dem Einsatz von RFID quer durch alle Prozesse. Eine modulare Fertigung in der Industrie 4.0 lässt sich nur mit einem ganzheitlichen RFID-Konzept umsetzen. In der klassischen Serienproduktion gelangen die zu verarbeitenden Teile meist immer noch via Kanban-System mit Barcode-Steckkartenfunktion in Behältern an die jeweilige Montagestation – ein aufwändiges wie fehleranfälliges Logistiksystem.

Die zukunftsorientierte Lösung sind mit RFID-Labels ausgestattete Behälter, die eine vollständige Pulkerfassung zulassen, lückenlose Chargenrückverfolgung auf Behälterebene garantieren und ein optimiertes Leergutmanagement durch Bestandsinfo in Echtzeit ermöglichen. Die Herausforderungen dabei sind die unterschiedlichen Behältergrößen und Behälter aus ESD-Materialien (electrostatic discharge), auf welchen herkömmliche RFID-Labels nicht optimal funktionieren.

Bei modernen industriellen Prozessen werden meist mehrere, von diversen Zulieferern teilproduzierte Baugruppen endmontiert. Mit RFID ausgestattete Einheiten sind dank dieser Kennzeichnung dazu in der Lage, völlig automatisiert ihre Identität über diverse Lesestationen in zentrale IoT-Plattformen zu kommunizieren. Diese Daten sind für alle Partner einsehbar und können jederzeit den Status der Baugruppe übermitteln. Wenn die RFID-Baugruppe an eine Maschine kommt, die sie automatisch erfassen und buchen kann, erfährt dieses Gerät, um welche Baugruppe es sich handelt und nach welcher Vorgabe oder nach welchem Bauplan sie zu bestücken bzw. zu montieren ist.

Produktkennzeichnungs- und Nachverfolgungsmöglichkeiten

IoT oder Smart Factory sind Begriffe, die seit Jahren intensiv diskutiert werden. Das Thema kommt aus dem Handel: Jeder Artikel bekommt seine individuelle Adresse durch eine individuelle Nummer. Auf Automobilkomponenten sind diese bereits in Form von Barcodes oder RFID vorhanden; sie sind an sich schon IoT-fähig, da jedes Bauteil seine eigene Nummer hat. Nur die Logistikbehälter müssen für ein lückenloses Tracking mit eingebunden werden.

Die Vorteile liegen auf der Hand: Durch moderne Technologien wie RFID ist eine Effizienzsteigerung möglich und mit RFID kann automatisiert oder im Pulk erfasst werden. So ist ein optimiertes Arbeiten möglich, ohne dass die Bauteile in die Hand genommen werden müssen. Auch ein Scanner ist nicht mehr notwendig. Die Prozesse werden verschlankt, verbessert und automatisiert und Datensätze können weltweit zur Verfügung gestellt werden – sofern die richtige Datenbankstruktur vorhanden ist (Big Data).

((rfid))-DistaFerr ESD Label: Es dient zur Kennzeichnung von Behältern oder Objekten aus ESD-Materialien.
((rfid))-DistaFerr ESD Label: Es dient zur Kennzeichnung von Behältern oder Objekten aus ESD-Materialien.
( Bild: Schreiner Group )

Neben Metall stellen Behälter und Transporteinheiten aus ESD-Materialien ebenfalls eine Herausforderung für RFID-Anwendungen dar, weil der ableitende Materialaufbau die Rückmeldung des Chips an das Lesegerät stört. Auch solche Behälter erfordern deshalb spezielle Labellösungen, wie das ((rfid))-DistaFerr ESD von Schreiner ProTech, das auch in einer LongRange-Variante erhältlich ist. Es ist für ESD-Behälter aller gängigen Varianten und Antistatik-Level konzipiert. In der LongRange-Version erreicht das RFID-Label eine Lesereichweite von bis zu sechs Metern, je nach Graphitanteil im Behältermaterial. Das ((rfid)) DistaFerr ESD Version B ist aufgrund seiner geringen Größe auch auf ESD-Trays und -Blistern einsetzbar. Unternehmen können die individuelle Programmierung des Chips sowie den Aufdruck von Barcode, Klarschrift und Logos direkt vor Ort vornehmen.

Weltweit einsetzbar – auch auf Metall

Die Mehrzahl der Bauteile, Behälter und Transportgestelle sind aus Kunststoff, welches als Material relativ gut mit RFID-Labeln ausgestattet und auch auf größere Lesereichweiten mit RFID-Lesesystemen erfasst werden kann. Es gibt aber auch eine große Menge an Behältern und Bauteilen, die aus Metall sind. Herkömmliche UHF-RFID-Label können auf diesen nicht ausgelesen werden, da metallische Untergründe das elektromagnetische Feld beeinflussen.

RFID-Label, die auf metallische Untergründe optimiert sind, funktionieren darüber hinaus meistens nur in einer der beiden weltweit gängigen Frequenzen: ETSI (European Telecommunications Standards Institute) in Europa, Afrika und Indien oder FCC (Federal Communications Commission) in USA, Kanada, Südamerika und Asien. Wird ein Bauteil in verschiedene Regionen exportiert, mussten Unternehmen bislang zwei verschiedene Labels aufbringen – was aufwendig und teuer ist. Die effizientere Lösung ist das ((rfid))-DistaFerr Global Label, das weltweit auf Metall auslesbar ist.

Die Lieferkette im Blick: Dank der Kombination von RFID mit Sensorik und einer Batterie kann die Loggingfunktion für einen definierten Zeitraum ein Aktivitätsprofil erfassen, das via Mobiltelefon oder einer RFID-Lesestation weltweit auslesbar ist.
Die Lieferkette im Blick: Dank der Kombination von RFID mit Sensorik und einer Batterie kann die Loggingfunktion für einen definierten Zeitraum ein Aktivitätsprofil erfassen, das via Mobiltelefon oder einer RFID-Lesestation weltweit auslesbar ist.
( Bild: Schreiner Group )

Nutzbringende Kombination von RFID und Sensorik

Die Nutzung von Datenträgern zur reinen Datenerfassung mittels Barcode oder 2D-Code ist derzeit immer noch die verbreitetste, weltweit genutzte Variante, um Informationen zu Produkten und Bauteilen zu erhalten. In der Industrie, der Logistik und im Dienstleistungsbereich bietet die Kombination mit RFID seit Jahren etliche zusätzliche Optionen, die einen Datenträger vielfältiger und wesentlich effizienter nutzbar machen als bisher. Pulkerfassung und ergänzendes Datenmanagement, etwa für Smart-Factory-Anwendungen, sind nur einige Beispiele dazu. Der Trend geht ganz klar in Richtung RFID-Lösungen die die Prozesse in der Produktion, Montage und Logistik besser verzahnen sowie flexibler und sicherer machen.

Neu ist die Kombination von RFID und Sensorik in einer flachen, leicht anzuwendenden und kostengünstigen Bauform. Die Kombination mit RFID eröffnet eine neue Dimension der Informationsgewinnung. Zusätzlich zu allen bisher genutzten Informationen kann der Zustand eines Objekts automatisiert erfasst werden, und ohne direkten Sichtkontakt ausgelesen werden. Dies funktioniert zum Beispiel mit NFC weltweit und via Mobiltelefon. Das bietet in vielen Bereichen eine völlig neue Qualität in der Prozesssteuerung, der weltweiten Erfassung und Datenkommunikation in Echtzeit.

In der Produktion, der Montage und in der Logistik sind RFID-Sensoriklösungen überall dort hilfreich, wo es um eine lückenlose Zustandsdokumentation geht, oder ein direkter Sichtkontakt zum Zustand des Produkts fehlt:

Der RFID-Nässesensor ermöglicht eine Echtzeit-Nässeprüfung. Dadurch kann ein Gehäusechassis oder ein Bauteil auf Nässeeintritt geprüft werden, ohne direkten Sicht- oder Berührungskontakt. Das ermöglicht schnelle Prüfprozesse ohne hohen personellen Aufwand.

Der RFID-Schocksensor ermöglicht eine Prüfung (auch durch die Verpackung hinweg), ob kalibrierte Bauteile nach der Einstellung möglicherweise einem Sturz ausgesetzt waren. Dies wird immer wichtiger je mehr Sensoren oder Hightech-Steuerungen in der Produktion verbaut werden müssen.

Der RFID-Manipulationssensor legt etwa eine Kontaktschleife, angebunden an das RFID-Label, über sensible Komponenten und ermöglicht so die berührungslose Kontrolle auf Beschädigung, Positionsveränderung und Erstöffnung.

Alle Sensorlösungen bieten eine automatische Kommunikation über den Zustand mit dem System, sodass keine physische Kontrolle von Hand nötig ist. Die Daten werden dann direkt mit der Fertigungsmaschine oder dem Dienstleister abgeglichen.

RFID-Labels: 360-Grad-Modell
RFID-Labels: 360-Grad-Modell
( Bild: Schreiner Group )

Auch im Zuge der Elektrifizierung werden in einem Fahrzeug immer mehr Elektronik, Steuerungseinheiten, Sensorik und Antennen verbaut. In der Produktion, Montage und Logistik der entsprechenden Komponenten sind daher ESD-fähige RFID-Labels gefragt, die die Steuerung und Koordination im Produktionsprozess übernehmen und gleichzeitig die Bauteile vor antistatischer Aufladung schützen.

Dieser Beitrag ist ursprünglich erschienen in der Fachzeitschrift ELEKTRONIKPRAXIS Ausgabe 13/2019 (Download PDF)

* Frank Linti ist Business Development Manager RFID bei Schreiner ProTech in Oberschleißheim

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