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AntriebstechnikAutoID optimiert Prozesse

Über den Einsatz automatischer Identifikation AutoID wächst die Effizienz von Fertigungs- und Liefervorgängen ebenso wie sich die Qualität von Dienstleistungen und Produkten erhöht. Material- und Informationsfluss lassen sich durchgängig und zuverlässig steuern sowie dokumentieren. Besonders leistungsfähig arbeitet die Radio Frequency Identification RFID mit neuen Möglichkeiten für Lagerlogistik und Plagiatschutz. Die Überwachung der Distributions-/Herstellungskette („Tracking and Tracing“) erfolgt lücken- und fehlerlos selbst unter Extrembedingungen in der Umgebung. Zugleich ist die Nutzung für das Warten von Maschinen und das Retten von Menschen sinnvoll. Fehlerursachen sind einfacher zu ermitteln, Ersatzteile leichter vorzuhalten. Bei großem Speicher können historische Daten registriert werden.

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Übersicht

Antriebstechnik: AutoID  optimiert Prozesse

Zur AutoID zählen die optischen, zu direktem Sichtkontakt zwingenden Verfahren Bar-Code (Etiketten), 2-D-Code (Etiketten) oder Quick Response-QR-/Data-Matrix-Code (auch ohne Etiketten) sowie die berührungslose Lösung RFID.

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2-D-Codes

Der Data-Matrix-Code/zweidimensionaler Barcode besitzt gegenüber eindimensionaler Verschlüsselung bei gleicher Fläche eine 100-fach höhere Speicherkapazität. Seine hervorragende Lesbarkeit flankiert eine hohe Daten-Redundanz, die sogar bei Zerstörung von 25 Prozent des Areals die Rekonstruktion der Codierung erlaubt. Beim QR-Code enthält eine sogar direkt aufprägbare, quadratische Matrix aus schwarzen und weißen Punkten die binären Daten. Hinzu kommt eine spezielle Markierung aller Ecken. Auch hier gestattet ein Fehlerkorrektiv die Decodierung selbst bis zu 30 Prozent defekter Darstellungsfläche.

RFID

Diese Technik zur flexiblen Identifizierung, Lokalisierung, Überwachung von Produkten und Lebewesen basiert auf der berührungslosen, verschleißfreien Datenübertragung mittels elektromagnetischer Funkwellen oder induktiver Kopplung (Bild 1). Auf den Gegenstand werden sogenannte Tags (Transponder mit energiesparenden Bauelementen) aufgebracht, deren Speicher (≤64 kByte) Informationen zur Identität (Nummer, Produktionsschritt, -zeitpunkt, Bearbeitungsstatus) enthält. Ihre konstruktive Form (2-D oder 3-D; Bild 2) bestimmt der Prozess.

Aktive Tags besitzen eine interne Stromversorgung (Batterie/Akku, Netz) für große Reichweite ≤100 Meter. In semiaktiven Typen übernimmt die Batterie lediglich die Speisung des Schaltkreises. Passive Tags für geringen Aktionsradius verzichten auf die externe Einspeisung, da sie die benötigte Energie aus dem Signal der Leseeinheit induktiv über eine Spule auskoppeln. Mit Harvesting wird nicht nur Energie gespart, zugleich steigt die Verfügbarkeit. Zugeschnittene Schreib-/Leseköpfe (Bild 3) erfassen die gespeicherten Informationen. Die wartungsfreien Funk-Tags lassen sich an Produkten und Bauteilen, an Transportbehältern, Fertigungsschlitten anbringen. Bei Bedarf erhält eine Maschinensteuerung oder ein ERP-System vom Schreib-/Lesekopf über eine busfähige Zwischenstation verwertbare Signale.

Sofern sich die Geräte an zutreffende Standards (ISO/IEC 18000 und weitere) halten, werden die Daten zuverlässig übertragen. Die Beachtung der zugewiesenen Frequenzbereiche vermeidet zudem die Kollision mit Mobilfunk, Bluetooth, WLAN u. ä..

Eigenschaften und Anwendungen

Bar-Code und 2-D-Codes benötigen Etiketten, QR-/Data-Matrix-Code eignet sich für das direkte Aufdrucken, Stanzen, Einätzen. RFID ist gegenüber rauer Umgebung (Metallkapselung mit Schutzklasse bis IP69K, Temperatur minus 40 bis plus 210 Grad Ceslius, zum Beispiel http://www.Turck.de, Schmutz/Staub, Feuchte, Reinigungsmittel, Ex-Schutz zum Beispiel http://www.stahl.de etc.) unempfindlich. Die verwendete Ausführung bestimmen letztlich individuelle Anforderungen (Reichweite, Lese-/Schreibrate), zugehörige wirtschaftliche Auswahlüberlegungen. Mehrheitlich führt die kostenintensivere Funklösung zum Optimum. Den komplementären Einsatz mit eingestanztem 2-D-Code verlangen durch Wasser und Abschirmung gekennzeichnete Bereiche. Mit steigender Sendefrequenz erhöht sich die Aktualität des Protokolls, weil die Übertragungsrate zunimmt. Die Geschwindigkeit der Beschreibbarkeit begrenzt der verwendete Speicher, FRAM´s etwa sind weitaus schneller als EEPROM´s.

„Just-in time“ über den gesamten Produktions- und Logistikprozess (Luftfahrt, Handel, Textil-, Pharma-, Lebensmittel- und Automobilindustrie – auch zum Verbessern des Akku-Managements im E-Mobil, Maschinenbau, Erdöl/Gas-Bereich etc.) liefern Funk-Tags detaillierte Informationen ohne Sichtkontakt zu Lesegeräten. Selbst im Pulk während des Vorbeifahrens („on-the-fly“) lassen sich große Datenmengen erfassen. Nicht unterbrochene Kühlketten mit Temperaturmessung, die Bereitstellung von Arzneimitteln sowie von verderblicher Ware, andere vergleichbar sensible Vorgänge bauen auf RFID. Smart Card, Zugangskontrolle, Wegfahrsperren und Ticketverkauf greifen ebenfalls darauf zurück. Entsprechende Leser sind sogar in Panel-PC`s untergebracht (www.Beckhoff.de). Die FunkID leistet einen wichtigen Beitrag zum Heben des Einsparpotenzials in der Intralogistik (Beispiel Bekleidungsdistribution, Bild 2c). Sogar im Sanitätswesen spielt RFID eine lebensrettende Rolle, da mit ihnen die Echtzeitlokalisierung Verunfallter auf wenige Meter genau erfolgt.

Bisher kommt die drahtlose Technik meist bei geschlossenen, unternehmensinternen Prozessen zur Anwendung. Übergreifende Lieferketten erfordern natürlich die Fähigkeit zur Interoperabilität aller RFID-Komponenten in einem Multi-Vendor-System.

Schutz und Sicherheit

Sichtbar und verdeckt montierte Tags mit manipulationssicherer Kennung (Unique ID´s) schützen Hersteller und Verbraucher. Gegenstände können während des gesamten Vertriebswegs verifiziert werden. Neben Produktsicherheit gewährleisten Transponder Prozesssicherheit bei lückenloser Kontrolle von Ausrüstungen.

Perspektive

Künftig verknüpfen AutoID-Technologien über IT-Infrastrukturen weltweit Lieferketten für optimale Fertigung, Produktnutzung, -reparatur und -wartung selbst von Alltagsgegenständen. Ihre Fähigkeit im UHF-Band, die Antenne an umgebende Metallstrukturen anzupassen, verwandelt Gehäuse u. ä. zum Booster.

Joachim Krause

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