Automatisierung im Industriebetrieb

RFID als Datenbasis für Industrie 4.0

Die RFID-Technologie gewinnt in der Produktkennzeichnung und –verfolgung, im Verkauf, in der Industrie, für die Lagerhaltung und viele andere Bereiche eine immer größere Bedeutung. Die Etikettenbranche ist hier einerseits Lieferant, andererseits aber auch Nutzer. RFID kann jedoch auch im Hinblick auf die Entwicklung der Produktionsunternehmen in Richtung Industrie 4.0. interessant sein.

Klaus Dargahi

Fabian Magnus Isensee
Klaus Dargahi, ist Geschäftsführer der Smart-TEC GmbH & Co. KG, Oberhaching, ein Unternehmen der Rathgeber-Gruppe. Seit über 15 Jahren werden dort kundenindividuelle RFID-Transponder entwickelt und hergestellt. Mit ihrem Know-how im Bereich der RFID-Technologie unterstützt Smart-TEC ein wesentliches Ziel von Industrie 4.0: eine optimale digitale Kommunikation zwischen Mensch und Maschine (Quelle: Smart-Tec)

Industrie 4.0 wird in als die vierte große technologische Revolution betrachtet. Die Zeitrechnung beginnt schon Ende des 18. Jahrhunderts mit der Entdeckung von Wasser- und Dampfkraft (1. Revolution). Es folgen zu Beginn des 20. Jahrhunderts die Fließband- und Massenproduktion (2. Revolution) und in den 70er Jahren das digitale Zeitalter (3. Revolution). Industrie 4.0 beschreibt den vierten großen Umbruch für die Industrie. Die Digitalisierung macht’s möglich: Eine branchen- und technologieübergreifende Integration von Prozessen und Systemen, die alles miteinander vernetzt – Produktion, Dienstleistungen, Logistik, Personal- und Ressourcenplanung.

Das Konzept der digitalen Fabrik beruht im Wesentlichen auf vier Prinzipien:

  • technische Assistenz,
  • automatisierte Entscheidungen,
  • Informationstransparenz und
  • volle Vernetzung

Besonders wenn es darum geht, Maschinen, Geräte, bewegliche Güter und Menschen zu vernetzen, können sowohl RFID als auch NFC als Schlüsseltechnologien bezeichnet werden.

RFID: Bewährte Technik im Einsatz

Eine Grundlage für Funktionalitäten der Industrie 4.0 sind Daten, welche mit RFID-Technologie übertragen werden. Mithilfe der bewährten Technik lassen sich nicht nur Informationsübergabe und Ortserkennung, sondern darüber hinaus auch eine weltweit eindeutige Identifikation von Gegenständen realisieren. Beschränkte sich der Einsatz von RFID bis vor einiger Zeit noch auf die diskrete Fertigung, wirkt der Ansatz nun immer stärker in zahlreiche Prozesse und Branchen hinein.

Smart-Tec Transport
Das innerbetriebliche Transportwesen wird durch RFID transparent gemacht (Quelle: Smart-Tec)

„Eine Grundlage für Funktionalitäten der Industrie 4.0 sind Daten, welche mit RFID-Technologie übertragen werden.“

Im Zuge der zunehmenden Forderung nach Automatisierung gewinnt die RFID-Technologie neuen Rückenwind. Der Grund: Industrie 4.0 erfordert eine digitale Identifizierung von Werkstücken, Werkzeugen, Behältern, Maschinen und Geräten. Diese Objekte müssen zudem Informationen untereinander austauschen können. Für annähernd jeden Entfernungsbereich existieren passende RFID-Lösungen. Der RFID-Transponder kann zudem auf einem Produkt verbleiben und dient somit der Rückverfolgbarkeit, welche ein wesentliches Gebot der Stunde in der Fertigungs- und Prozessindustrie ist. Mithilfe von RFID-Transpondern können aktuelle Maschinendaten ausgelesen und anschließend automatisierte Statusmeldungen an definierte Empfänger verschickt werden.

NFC: Bestandteil der automatisierten Fertigung

Die Nahfeldkommunikation, kurz NFC, ermöglicht das berührungslose Auslesen von Daten mit mobilen Endgeräten und ist im Consumer-Bereich auch unter dem Stichwort „kontaktloses Bezahlen via Handy“ bekannt. Zukünftig werden alle gängigen Smartphones und Tablets die „Near Field Communication“ unterstützen. Auch im Kontext der Industrie 4.0 schafft die Technologie enormen Mehrwert für Unternehmen. Wie auch bei RFID wird ein Objekt zum Informationsträger, jedoch ist das Lesegerät bei der NFC-Technologie ein mobiles Endgerät wie Handy oder Tablet, anstatt ein Industrielesegerät wie es bei der RFID-Technologie notwendig ist.

Bausteine einer smarten Fabrik

RFID und NFC können Objekte intelligent machen. Zu verarbeitende Materialien tragen RFID-/NFC-Transponder, die alle für den Produktionsprozess erforderlichen Informationen enthalten. Die Daten werden mit einem Industrie-Reader oder einem mobilen Endgerät ausgelesen und teilen so den Fertigungseinrichtungen mit, was mit dem Material geschehen, bzw. wie es weiterverarbeitet werden soll. Grundsätzlich würde ein Barcode diesen Zweck ebenfalls erfüllen. Er hat jedoch einen entscheidenden Nachteil: Informationen können nur in eine Richtung fließen, da die Daten des Barcodes nicht veränderbar sind.

Smart-Tec Inspektion
MiguelMalo
Inspektionsaufgaben an technischen Einheiten werden durch RFID vereinfacht (Quelle: Smart-Tec)

Genau dies ist jedoch bei der „Smart Factory“ notwendig, die einen großen Bestandteil von Industrie 4.0 ausmacht. Die Fabrik der Zukunft steuert das herzustellende Material individuell im Rahmen der Produktionsphase. Mithilfe der RFID- bzw. NFC-Technologie von Smart-TEC ist das Werkstück in der Lage, bidirektional mit einem Reader zu kommunizieren. So können die Informationen auf dem angebrachten RFID-/NFC-Transponder nicht nur gelesen, sondern auch aktualisiert bzw. ergänzt werden. Das Werkstück kann aus diesem Grund jederzeit darüber Auskunft geben, welche Schritte des Produktionsprozesses bereits durchlaufen wurden und welcher Schritt als nächstes folgen muss. Die Rede ist in diesem Zusammenhang auch häufig von einem sogenannten digitalen Produktgedächtnis.

Weitere Vorteile der RFID- und NFC-Technologie sind:

  • Jeder Chip verfügt über eine eindeutige und weltweit nur einmal vergebene Seriennummer (UID) wodurch eine eindeutige Zuordbarkeit auf Einzelproduktebene ermöglicht wird.
  • Sichtkontakt-lose Kommunikation zwischen RFID-/NFC-Transponder und Schreib-Lesesystem. Dadurch ergibt sind eine Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen durch Anbringung an geschützten Stellen und eine nahezu 100%ige Erstleserate.
  • Gleichzeitiges Lesen mehrerer RFID-/NFC-Transponder in einem Arbeitsschritt (Pulkerfassung).

Produktionseinrichtungen kommunizieren untereinander

Nicht nur Produkte, auch Maschinen werden mithilfe der RFID– bzw. NFC-Technologie in die Lage versetzt, untereinander zu kommunizieren. Tritt etwa eine Störung auf, so kann eine Anlage diese Information ohne Zeitverzug weiterleiten. Dank einer solchen Meldung ist es nicht nur möglich Ausfallzeiten zu reduzieren. Es kann sogar eine automatische Auswahl getroffen werden, welche Maschine den Auftrag übernimmt. Betroffene Werkstücke werden umgeleitet und eine entsprechende Information wird auf dem RFID-/NFC-Transponder gespeichert. Das Ergebnis: Die Produktion läuft ohne Unterbrechung weiter, während die ausgefallene Maschine selbstständig eine Wartung anfordert.

„Nicht nur Produkte, auch Maschinen werden mithilfe der RFID– bzw. NFC-Technologie in die Lage versetzt, untereinander zu kommunizieren.“

RFID- und NFC-Technologie ist nicht nur in der Produktion, sondern auch in angrenzenden Bereichen einsetzbar. Dort ermöglicht sie ebenfalls eine weitgehende Automatisierung von Prozessen. RFID-Lesegeräte punkten etwa durch Geschwindigkeit und eignen sich beispielsweise dafür, den Wareneingang deutlich zu vereinfachen. Innerhalb weniger Augenblicke können mehrere Hundert RFID-Transponder – von Waren auf einer Palette – ausgelesen werden. Gelingt es, diese Daten in bestehende ERP-Systeme zu integrieren, so lassen sich die erfassten Artikel online mit der getätigten Bestellung abgleichen. Beim Warenausgang können die Güter erneut erfasst werden, was das frühzeitige Erkennen kritischer Lagerbestände unterstützt. In der gesamten Logistikkette sind Artikel mit RFID-Transponder eindeutig zu identifizieren, wodurch wiederum der Materialfluss in der ganzen Wertschöpfungskette transparent ist. Diese Vernetzung aller am Produktlebenszyklus beteiligten Parteien ist eine weitere wichtige Komponente der Digitalisierung.