19 Jul 2018

Asset Tracking für Industrie 4.0

Asset Tracking zur Identifikation und Standortbestimmung von Gegenständen

Für Tracking-Prozesse sind Barcodesysteme oft noch das Mittel der Wahl. Wenn sich die Objektdaten häufiger ändern, sind sie allerdings zu unflexibel. Barcodes werden deshalb immer häufiger durch RFID-Lösungen ersetzt. In Verbindung mit aktiven Funktechnologien wie WLAN sowie Sensoren wird RFID zum Schlüsselelement für vernetzte Prozesse.

Wo befindet sich der Behälter? Ist der Ladungsträger leer? Wie viele Objekte befinden sich auf der Palette? Lässt sich die Stückzahl zuverlässig und automatisch erfassen? Kann ich dem Werkstück im Fertigungsprozess mehr Informationen mitgeben und diese laufend aktualisieren? Auch ohne ständige Verbindung zu einer zentralen Datenbank?

RFID-Lösungen (Radio Frequency Identification) werden für unterschiedlichste Anwendungen eingesetzt. Sie eignen sich, um Container zu tracken, die Materiallogistik zu automatisieren, für das Behälter- oder Palettenmanagement oder um ganze Fertigungsprozesse zu optimieren. RFID-Systeme im UHF-Band (860-960 MHz) ermöglichen hohe Leseraten und große Reichweiten. Die RFID-Tags aus Mikrochip und kleiner Antenne arbeiten batterielos, sind wartungsfrei und können über Entfernungen von mehr als 10 Metern auch ohne Sichtverbindung ausgelesen werden. Die RFID-Tags sind robust und langlebig und wie geschaffen für ein raues industrielles Umfeld. Mit dem gleichen RFID-Schreib-/Lesegerät werden auch Hunderte von gestapelten Objekten auf einer Palette innerhalb von Sekunden erfasst.

Asset Tracking im Industrieumfeld
Asset Tracking ist die drahtlose Identifikation und Standort-Bestimmung physikalischer Gegenstände. Dafür kommen Technologien wie Barcode, Bluetooth, RFID, WLAN, GPS als auch LoRa und NB-IoT zum Einsatz. Zweck ist z.B. die Identifikation und Integration unterschiedlichster Produktionsgüter /-Mittel für optimierte Betriebsabläufe. Eine weitere Anwendung ist die Standortbestimmung von (mobilen) Gegenständen. Insbesondere durch Industrie 4.0 Konzepte gewinnt die digitale Integration aller Vermögenswerte zunehmend an Bedeutung. Im Sinne eines Asset Managements können zudem alle Wertgegenstände papierlos dokumentiert werden, z.B. für Inventur- und Wartungszwecke.

RFID optimiert die Supply Chain

Wenn sich die Informationen zu einem Objekt entlang der Supply Chain oder in Bearbeitungsprozessen ändern, ist RFID gegenüber Barcodesystemen deutlich flexibler. Bei RFID-Tags können Daten ersetzt und im Bearbeitungsprozess weiter ergänzt und aktualisiert werden. Der wiederholte manuelle Austausch von Barcode-Etiketten entfällt.

Anwendungsbeispiel Elektronikfertigung: Distributoren, Zwischenhändler und Bauteillieferanten nutzen jeweils eigene Kennzeichnungssysteme zur Etikettierung. Vor der Bestückung erhalten Leiterplatten dann nochmals ein neues Label mit Informationen zur Elektronikfertigung. Durch die Nutzung von RFID-Tags kann das manuelle Handling mit Etiketten entfallen. Der RFID-Mikrochip wird geschützt in eine Innenlage der Leiterplatte eingefügt und kann in jeder Stufe der Supply Chain individuell genutzt werden. An jedem Punkt der Lieferkette werden die Produktionsdaten der Leiterplatten und weitere relevante Daten digital übergeben.

Bei der Anlieferung der Leiterplatten wird das gesamte Paket im Pulk gelesen, die Bestelldaten werden automatisiert überprüft und die Lieferung im ERP-System als Wareneingang verbucht. Eine manuelle Erfassung ist nicht mehr notwendig. Vor der Bestückung wird auf dem RFID-Chip beispielsweise eine eigene Artikelnummer mit Informationen zum Produkt, zum Nutzen, den Bauteilen usw. gespeichert. Diese Daten können jetzt bei jedem Bearbeitungsschritt automatisch ausgelesen und um weitere Bearbeitungs-, Test- und Statusinformationen ergänzt werden. Die fertig bestückte Leiterplatte wird anschließend in eine andere Halle oder in ein anderes Werk transportiert und hier mit anderen Komponenten in einem Gehäuse montiert, verpackt und zum Kunden ausgeliefert. Das Tracking&Tracing der Leiterkarte ist dank der RFID-Technik auch durch das geschlossene Gehäuse möglich. So kann ein Wartungstechniker die relevanten Daten jederzeit auslesen.

RFID verbessert das Asset Management

In Industrie-4.0-Umgebungen reichen reine Track-&Trace-Funktionen nicht aus. Es geht um das Sammeln, Speichern und Auswerten von Prozessdaten und die Integration in die IT-Systeme. Mit der MICA-Systemfamilie von Harting lassen sich die RFID-Reader auch um weitere Schnittstellen wie Bluetooth Low Energy (BLE), WLAN oder LTE erweitern. Außerdem können die RFID-Tags mit Sensoren kombiniert werden, um Sensordaten wie an/aus, Temperatur etc. zu übertragen. So können beim Überschreiten von Grenzwerten Aktionen ausgelöst oder Prozesse aktiviert werden.

Anwendungsbeispiel Spritzgusswerkzeuge: In der Harting-Fertigung werden viele Spritzgussmaschinen eingesetzt, um robuste Steckverbinder herzustellen. Weil in den Spritzgusswerkzeugen sehr viel Know-how und auch ein großer materieller Wert steckt, ist deren sichere und effiziente Lagerung und Verwaltung wichtig. In der Vergangenheit wurden für mehrere Hundert Werkzeuge deshalb eigene Listen geführt. Weil sie als wertvolle Anlagegüter auch steuerlich relevant sind, müssen regelmäßig Inventuren durchgeführt werden. Mit hohem manuellem Aufwand.

Für den Spritzgussprozess ist es außerdem wichtig, dass für jedes Spritzgusswerkzeug immer die richtige Handlings-Unit zum Einsatz kommt, denn deren Greifer sind exakt für das jeweilige Werkzeug ausgelegt. Wird die falsche Handlings-Unit zum Entnehmen des Werkzeugs eingesetzt, kann es zu Beschädigungen am Werkzeug kommen. Durch die über Jahre gestiegene Variantenvielfalt reichten einfache Codierungen nicht mehr aus, um diese Zuordnung sicher leisten zu können. Mit Hilfe von RFID-Tags werden die Komponenten jetzt eindeutig und sehr effizient identifiziert.

Die RFID-Lösung wird im Industrie-4.0-Umfeld der Harting-Fertigung außerdem für weitere Auswertungen genutzt. Das Controlling wertet anhand der in SAP gespeicherten RFID-Daten aus, welche Werkzeuge in den letzten 12 Monaten genutzt wurden. So kann die Inventur deutlich vereinfacht werden. Das Asset Tracking wird zudem mit Zusatzdaten erweitert. Es wird registriert, welches Werkzeug auf welcher Maschine eingesetzt wird und wie hoch die Strom-Verbrauchsdaten je Auftrag sind. Die Daten wurden über einen langen Zeitraum gesammelt und daraus Soll-Ist-Vergleiche erstellt. Daraus kann abgeleitet werden, ob das Werkzeug und die Maschine noch im Normbereich arbeiten. Das ist sehr relevant, weil bei der Fertigung von Hochleistungssteckverbindern ein glasfaserverstärkter Kunststoff eingesetzt wird. Das Material führt zu einem Verschleiß der Schneckenförderung in der Maschine. Der Verschleiß kann anhand der RFID-Daten und der Verbrauchswerte jetzt vorausgesagt werden. So werden durch eine vorausschauende Wartung eine erhöhte Ausschussrate und mögliche Schäden an der Anlage vermieden.

Alle Use Cases zum Thema Asset Tracking finden Sie hier…