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Verfolgung leicht gemacht

Text: Bert Kinzius, Turck Fotos: Mlenny Photography; Turck
Ein Hersteller von Fahrradkomponenten automatisiert die Steuerung seiner Produktion mit einem RFID-System. Lagerbestände lassen sich nun tages- und minutenaktuell abrufen. Damit wird nicht nur effizienter gearbeitet, sondern auch die Qualität der Produkte gesichert.

Der Fahrradzulieferer Thun hat in Zusammenarbeit mit dem Systemintegrator Weingärtner und RFID-Komponenten von Turck weite Bereiche seiner Fertigungsprozesse transparent und rückverfolgbar automatisiert. Thun beliefert die Fahrradindustrie mit Innenlagern für City-, Trekking-, Kinder- und Mountain-Bikes, aber auch mit kompletten Systemkomponenten für Fahrräder mit elektrischen Hilfsantrieben, so genannten Pedelecs. „Wenn wir zuverlässig und nachhaltig produzieren wollen, geht das nur automatisiert und mit so wenig manuellen Eingriffen wie möglich“, sagt Heinz Ehmann, EDV-Leiter und Controller bei Thun. Das Unternehmen entschloss sich 2009 zu einer umfassenden Modernisierung seiner Produktionskette. Das Ziel war unter anderem eine saubere Chargenverfolgung mit RFID über die gesamte Produktionskette hinweg. Im ersten Schritt sollte die Montage der Tretlager gesteuert, der Wareneingang der Zulieferteile per Funk erfasst und die Veredelung und Galvanik von Wellen sowie selbstgefertigten Vorprodukten chargenrein verbessert werden. Dafür wurden zunächst UHF-Lösungen favorisiert. Die höhere Reichweite dieser Technik stellte mehr Flexibilität in der Handhabung in Aussicht. Im konkreten Produktionsumfeld, befestigt an Metallkästen, waren die UHF-Tags allerdings nicht mehr zuverlässig lesbar. Letztlich entschied sich Thun für eine alternative Lösung, die Weingärtner mit dem RFID-System BL ident erarbeitet hat. Das RFID-System erlaubt den Einsatz von UHF- und HF-Komponenten, wobei im konkreten Anwendungsfall nur die HF-Technik im 13,56MHz-Band eingesetzt wurde. Da Störeinflüsse in diesem Frequenzbereich deutlich geringer sind, wird eine zuverlässige und präzise Lesbarkeit erreicht. Ein Dauertest der RFID-Tags in Galvanikbädern zeigte, dass sie sich für den harten Produktionseinsatz eignen. Die hohen Temperaturen und die saure Umgebung in der Galvanik konnte den IP67-tauglichen Tags nicht schaden.

Kommunikation abstimmen

Eine Herausforderung bestand allerdings in der Abstimmung der Kommunikation zwischen den Feldkomponenten, zum Beispiel den RFID-Antennen, den Sensoren und der Middleware Visam, die auf der anderen Seite an das ERP-System Navision angepasst werden mussten. Die Identifikation beginnt im Wareneingang: Die Komponenten der Zulieferer werden durch den Datamatrixcode auf dem Lieferschein erfasst. Die entsprechenden Daten gelangen direkt ins ERP-System und werden mit der Unique Identification des RFID-Tags am jeweiligen Transportkasten verknüpft. Alle Daten liegen in einer zentralen SQL-Datenbank, die über die Middleware ausgelesen und beschrieben wird. Die Erfassung der Lagerbestände lässt sich somit immer tages- und minutenaktuell über das ERP-System abrufen. An dieser Stelle wurde der Prozess noch verbessert, indem die Lieferanten eigenständig die Lagerbestände auf einem Mindestniveau halten können. Die aktuellen Bestände und Bedarfsmengen können jederzeit über einen Online-Zugang aus dem ERP-System abgerufen werden.Den größten Effekt erzielt das System durch die Einbindung der RFID-Überwachung in die Prozessabschnitte Veredelung und Montage. Vorprodukte wie Fahrradwellen produziert der Hersteller selbst, Kunststoffkomponenten werden zugeliefert. Auf dem Weg zum fertigen Lager muss in allen anderen Prozessschritten die Chargenreinheit gewährt bleiben. Durch den in der Zuführung integrierten RFID-Schreiblesekopf weiß die Maschine jederzeit, welche Charge bearbeitet wird. Eine K50-Leuchte signalisiert dem Mitarbeiter, ob die richtige Charge zugeführt wurde und leuchtet rot, wenn der Prozess durch Fehler unterbrochen wurde.

Nebeneffekt Qualitätssicherung

Einen weiteren Vorteil brachte die Einbindung der automatischen Montagemaschinen. Die Maschinen setzen Tretlager entsprechend der auftragsspezifischen Konfiguration zusammen. Früher wurde die Konfiguration manuell über ein Display an der Maschine eingegeben. Heute wird der Auftrag zentral über das ERP-System eingepflegt und direkt an der Maschine ausgegeben, wo ein Mitarbeiter den Prozess startet. Die Maschine zieht mit dem Auftrag alle relevanten Daten aus der Datenbank und hat unmittelbar die korrekte Konfiguration für den Kundenauftrag einprogrammiert. Die mit Tags versehenen Transportbehälter werden an den Zuführungen der Montagemaschinen jeweils von einem Schreiblesekopf ausgelesen. So ist sichergestellt, dass die für den aktuellen Auftrag passenden Komponenten verbaut werden. Hier erfassen Neigungssensoren von Turck, ob die Kisten in den Zuführungen vollständig gekippt und entleert sind. Dieser Prozess spart Zeit und erhöht die Flexibilität und die Zuverlässigkeit. Die Daten der Schreibleseköpfe und Neigungssensoren werden über das I/O-System BL67 direkt an den Maschinen gesammelt und über das CoDeSys-programmierbare Feldbus-Gateway per Modbus TCP an die Middleware Visam gesendet. Thun ist überzeugt, dass durch die Chargenverfolgung und Rückverfolgbarkeit ein hoher Mehrwert geschaffen wurde. Die neu gewonnene Transparenz erlaubt flexible Fertigungsmöglichkeiten, ohne dass die Kosten steigen.

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