Automobil-Zulieferer nutzt Hochtemperatur-RFID-System (SPS/IPC/Drives: 7-351) Produktion Just in Time - wirautomatisierer

Automobil-Zulieferer nutzt Hochtemperatur-RFID-System (SPS/IPC/Drives: 7-351)

Produktion Just in Time

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Der amerikanische Tower-Automotive-Konzern zählt zu den größten unabhängigen Autozulieferern der Welt. Für sein Werk im belgischen Gent, das Pressteile in die benachbarte Volvo-Fertigung liefert, hat das Unternehmen ein neues RFID-System von Turck eingeführt, das im Gegensatz zur bislang genutzten Lösung endlich eine fehlerlose Identifikation ermöglicht.

Gino de Koninck ist technisch-kommerzieller Berater bei der belgischen Turck-Tochter Multiprox NV (www.turck.com)

Seit 2004 betreibt Tower Automotive in der Nähe des Volvo-Werks im belgischen Gent ein Produktionswerk, dass Teile für die Volvo-Modelle V50 und S40 direkt in die drei Kilometer entfernte Fertigung des schwedischen Autobauers liefert. Die Pressteile werden mit der Bahn aus Schweden geliefert und in Gent zu Bodenplatten, Dächern, Fahrwerkkomponenten sowie Türen und Kofferraumdeckeln zusammengefügt; im Wesentlichen durch Verschweißen. Die Kapazität des Werkes liegt bei 220 000 Teilen pro Jahr.
„Für etwa 700 Autos täglich produzieren wir Teile, die auf Abruf in das Volvo-Werk geliefert werden“, sagt Luc Willems, Wartungs-Ingenieur bei Tower Automotive. „Unsere Produktion ist auf minimale Lagerhaltung abgestimmt. Wir müssen immer genug Teile für eine Produktionsdauer von 6 Stunden vorhalten; insgesamt fasst das Lager einen Vorrat für maximal 18 Stunden.“ Transportiert werden die Volvo-Teile mit LKWs, die etwa siebzigmal pro Tag fahren und auf der Rückfahrt die leeren Verpackungen mitnehmen. Um die geforderte Flexibilität und pünktliche Just-in-Time-Lieferungen zu garantieren, muss das Unternehmen eine zuverlässig fließende Produktion sicherstellen. Dazu hat man den Großteil der Produktion mit mehr als 180 ABB-Robotern automatisiert.
In einem stark automatisiertem Werk wie dem von Tower Automotive in Gent trägt die Geschwindigkeit der internen Förderkette erheblich zu einem effizienten Produktionsprozess bei. Wichtig dabei ist das sogenannte Tracking & Tracing; also eine transparente Produktion. Für diese Aufgabe hatten die Planer von Tower Automotive RFID vorgesehen und installiert. Das ursprünglich eingesetzte System wies allerdings eine Fehlerrate von 0,5% pro Schicht auf, was nicht akzeptierbar war, sodass eine neue Lösung gefunden werden musste. „Die größte Herausforderung in unserem Prozess sind die extrem hohen Temperaturen, mit denen zahlreiche RFID-Systeme Probleme haben“, erklärt Luc Willems. „Die mit Datenträgern (Tags) ausgerüsteten Teile sollen schließlich durch einen Ofen mit 180 °C fahren. Da drängt sich die Frage auf, was mit der Elektronik der RFID-Tags bei diesen extremen Temperaturen geschieht.“
Nach einer Marktuntersuchung haben sich die Verantwortlichen bei Tower Automo- tive für das BL ident RFID-System von Turck entschieden, das extremen Temperaturen von -40 bis +210°C widersteht. „Neben der Temperaturfestigkeit hat uns überzeugt, dass BL ident ein offenes System ist, das SPS-unabhängig arbeiten kann und speziell für die industrielle Automation entwickelt wurde“, kommentiert Willems die Entscheidung. Als RFID-System der neuen Generation arbeitet BL ident mit einer Frequenz von 13,56 MHz. „Dieser weltweite Standard auf einer höchst störungsarmen Frequenz passte ideal in das Konzept der gesamten Anlage.“
Herausforderung Hochtemperatur
Nach den schlechten Erfahrungen mit dem ersten System wurde die Turck-Lösung vorab ausführlich getestet. „Unter anderem haben wir die Datenträger zehn Tage lang in einem Ofen bei +180 °C aufgehängt. Auch nach diesem Härtetest funktionierte das System hervorragend“, so Willems. Und während andere Lösungen erst abkühlen müssen, können die Turck-Tags direkt nach Verlassen des Ofens gelesen und beschrieben werden. Für die hitzebeständigen Tags hat Turck ein Sondergehäuse entwickelt, das einfach zu montieren und zu demontieren ist. Bei spezifikationsgemäßem Einsatz garantiert Turck eine Lebensdauer von zehn Jahren. Zurzeit sind bei Tower Automo- tive insgesamt 240 Datenträger im Betrieb.
BL ident ist ein offenes System, das mit den gängigen Feldbussen kommunizieren kann. Turck bietet Interfaces für Profibus-DP, De- vicenet, Modbus-TCP, Profinet IO und Ethernet/IP. Jedes Interface verfügt über einen eigenen Datenspeicher und passt sich automatisch der jeweiligen Applikation an. Augrund seines modularen Aufbaus kann eine BL-ident-Station mit 2, 4, 6, 8 oder 16 Kanälen eingesetzt werden. Die RFID-Module lassen sich zudem softwaremäßig so einstellen, dass jeder Kanal mit Lese- und Schreibkopf separat im Parallel-/Multiplex-Modus arbeitet. Das ist vor allem für Applikationen interessant, bei denen sich zwei Schreibleseköpfe sehr nahe aneinander befinden, wie bei der Teilung der Förderkette in mehrere Linien.
Steigerung des Wirkungsgrads
Das Turck-System erfüllte auch die Anforderungen hinsichtlich der Geschwindigkeit. Dazu Luc Willems: „Wo viele traditionelle RFID-Systeme ausschließlich statisches Schreiben und Lesen erlauben, ist mit dem BL ident-System sowohl Lesen als auch Schreiben möglich, während die Tags in Bewegung sind (on the fly). Auch dieser Punkt war uns wichtig.“ Die schnellere Datenübertragung ist unter anderem durch den im Werk eingesetzten FRAM-Speicher (Ferromagnetisches RAM) möglich, der nahezu keine Wartung erfordert. Abhängig vom Datenträger und der Datenmenge kann das BL ident-System Lese- und Schreibzyklen mit einer Geschwindigkeit von 10 m/s verarbeiten. „Wir konnten mit den FRAM-Datenträgern die Schreiblesezeit pro Station um fast zwei Sekunden verringern und die Förderkette dadurch beschleunigen – weil keine Stops zum Lesen und Schreiben mehr notwendig sind“, resümiert Luc Willems, „und daraus resultiert eine höhere Produktion.“
eA 524

PRAXIS PLUS
Zur SPS/IPC/Drives in Nürnberg stellt Turck für sein RFID-System BL ident aktive Schreibleseköpfe vor, die im UHF-Frequenzband zwischen 865 und 928 MHz arbeiten. Die hohe Frequenz der neuen Antennen erlaubt Reichweiten bis zu drei Meter und erweitert damit deutlich das Anwendungsspektrum des RFID-Systems, für das bereits zahlreiche Schreibleseköpfe im störungsunempfindlichen 13,56-MHz-Bereich verfügbar sind. Alle Schreibleseköpfe lassen sich unabhängig von ihrer Frequenz über eine einzige BL ident-Station in Automatisierungsnetze einbinden und bei Bedarf auch parallel betreiben. Eine aufwändige Konfiguration ist dazu nicht erforderlich. Über Gateways, die für die gängigen Feldbusprotokolle Profibus-DP, Devicenet, Ethernet/IP, Modbus-TCP und Profinet IO verfügbar sind, lässt sich die RFID-Lösung einfach in bestehende Steuerungen einbinden.

Als Ergänzungen des Hochtemperatur-RFID-Systems BL ident bietet Turck einen Handheld-Reader auf PDA-Basis sowie einen Schreiblesekopf an, der über eine für industrielle Anwendungen Reichweiten bis zu 500 mm verfügt. Der Schreiblesekopf, der Antenne und Elektronik in einem Gerät vereint, erlaubt den Einsatz in zahlreichen industriellen Anwendungsfeldern. Er ist überall dort einsetzbar, wo große Toleranzen in der Überfahrposition auftreten können oder besonders hohe Schreibleseabstände gefordert sind, beispielsweise beim Auslesen von Datenträgern, die an der Unterseite eines Fahrzeugs angebracht sind Mit dem Handheld-Reader auf PDA-Basis bietet Turck eine preiswerte Lösung, die sich ideal für den Einsatz in Instandhaltungs- und Serviceanwendungen eignet. Der Turck-Reader kann Philips-I-Code-SL2(SLI)- und FRAM-Datenträger bearbeiten.
Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik eine interessante Studie mit dem Titel „Risiken und Chancen des Einsatzes von RFID-Systemen“ herausgegeben.

eA-INFO-TIPP
Die RFID-Technologie bietet enorme Chancen, da die Systeme in vielen Bereichen, darunter die gesamte Logistik und die Lagerbewirtschaftung, nutzbringend eingesetzt werden kann. Zu beachten ist jedoch, das der Technikeinsatz hinsichtlich seiner Auswirkungen auf die unterschiedlichen Anwendungen zu untersuchen ist, die Auswirkungen des Technikeinsatzes zu beschreiben und zu bewerten sind und die sich ergebenden Chancen und Risiken benannt werden müssen, um zu Handlungsempfehlungen für Politik, Industrie und Wissenschaft zu gelangen. Dazu hat das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik eine interessante Studie mit dem Titel „Risiken und Chancen des Einsatzes von RFID-Systemen“ herausgegeben:
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