Eine wesentliche Ursache für ungeplante Verzögerungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie ist ineffizientes Werkzeugmanagement – sowohl in der Fertigung als auch bei der Flugzeugwartung. Von den hohen Folgekosten einmal abgesehen, geht es hierbei auch um Compliance mit branchenspezifischen Sicherheitsbestimmungen. Von Flugzeugbauern werden regelmäßige Kontrollen des Werkzeugbestands verlangt, um beispielsweise zu verhindern, dass ein Mechaniker versehentlich sein Werkzeug in einer gewarteten Maschine liegen lässt.

Vor diesem Hintergrund hat der ­französische Anbieter industrieller Tracking- und Sicherheitslösungen Nexess RFID-Lösungen, die sich in anderem Anwendungskontext bereits bewährt haben, zu einer durchgängigen Werkzeugmanagement-Plattform zusammengefügt. Das System namens 'NexCap Tool Tracking Solution' ­besteht im Wesentlichen aus drei ­Komponenten:

• einem Smart Counter mit integrierter Waage, um die Rückgabe von Werkzeug automatisch zu verbuchen und zugleich seine Vollständigkeit zu überprüfen,
• einem intelligenten Werkzeugschrank namens 'Smart Cabinet', der ohne menschlichen Eingriff permanent eine Inventur des eigenen Bestands durchführt
• und einer mobilen PDA-Lösung zur Suche und Identifikation von verlegten Werkzeugen.

Selbstverwaltendes Werkzeuglager

Ein 'Multi Tag Proximity Reader' prüft die ID auf dem RFID-Badge des Mitarbeiters und öffnet die Verriegelung.

© Feig Electronic

'Smart Cabinet' ist ein Metallschrank für bis zu 150 Werkzeuge. Gedacht ist er für Tools, die Mechaniker selbstständig entnehmen und wieder zurückbringen. Sein Kern ist ein RFID-Ultrahochfrequenz-Reader mit 860 bis 960 MHz von Feig Electronic, dessen Aufgabe es ist, den Ein- und Abgang der Werkzeuge zu protokollieren. Eine zweite Lese-Einheit – ein 'Multi Tag Proximity Reader', ebenfalls von Feig – dient zur Identifikation der Mitarbeiter, die zu diesem Zweck eine entsprechende Plakette mit RFID-Tag (Badge) bei sich tragen. Die eingesetzte Proximity-Reader-Technik mit 13,56 MHz wird auch in Ticketing-, Zeiterfassungs- und Zutritts-Kontrollsystemen genutzt und ist dank ihrer robusten Ausführung und hoher Temperaturtoleranz selbst unter rauen Bedingungen außerhalb geschützter Fabrikhallen nutzbar.

Der Werkzeugschrank lässt sich wahlweise via Ethernet oder per Wireless LAN an ein Backend-System anschließen, auf dem die NexCap-Managementsoftware läuft. Sobald ein Mechaniker sein RFID-Badge vor den Schrank hält, liest der Proximity Reader die ID. Nun verifiziert die Software die Mitarbeiter-Identität und öffnet die Verriegelung. Hat der Mechaniker die benötigten Werkzeuge entnommen und schließt die Tür wieder, erfasst der UHF-Reader die IDs aller entnommenen Tools und gibt sie an die Software weiter. Über eine Schnittstelle lässt sich die Nexess-Plattform zudem an das ERP-System andocken. Auf diese Weise lassen sich für jedes Werkzeug beispielsweise Check-up- oder Wartungsaufträge anhand der tatsächlichen Nutzungszyklen automatisch auslösen.

Bei größerem Werkzeugbestand mit vielen hundert oder gar tausenden Tools favorisieren die meisten Unternehmen ein Werkzeuglager mit einem Counter-Mitarbeiter. Hierfür gibt es den 'Smart Counter' – eine Kombination aus Touchscreen, integrierter Waage und HF-Reader: Ein Mechaniker, der bestimmte Werkzeuge entleihen will, hält sein RFID-Badge an den Reader und wird so vom System identifiziert. Der Counter-Mitarbeiter wiederum erfasst die gewünschten Tools beim Aushändigen mit dem Reader und verbucht somit den Vorgang im System. Per Gewichtskontrolle wird gleichzeitig die Vollständigkeit des jeweiligen Werkzeugs überprüft; das Gleiche geschieht bei der Rückgabe. Somit ist ausgeschlossen, dass Werkzeuge versehentlich ohne Akku oder einen zugehörigen Aufsatz wieder eingelagert werden. Die Counter-Lösung steht auch als Selbstbedienungsterminal zur Verfügung, bei dem die Gewichtssensoren direkt in die Regale eingebaut sind. Die Vollständigkeitskontrolle erfolgt hier unmittelbar im Lager bei der Entnahme beziehungsweise beim Zurücklegen.

Verlegte Werkzeuge lassen sich mittels der mobilen PDA-Lösung suchen und auffinden. Zugleich lässt sich auf diese Weise sicherstellen, dass nach einer Wartung keine Werkzeuge in sensiblen Bereichen – etwa in unmittelbarer Reaktor-Nähe oder im Innern eines Flugzeugs – vergessen wurden.

Weichenstellung Richtung Industrie 4.0

RFID ist in Produktionshallen nicht nur mit Gewichtssensoren kombinierbar, sondern ebenso mit Taktzählern, Thermostaten, Feuchtigkeitsmessern und prinzipiell jeder Art von Sensorik. Ist von Industrie 4.0 oder der vierten industriellen Revolution die Rede, geht es meist um futuristisch anmutende Szenarien, in denen intelligente Werkstücke mit ebenso intelligenten Anlagen und Maschinen quasi autark die nächsten Schritte im eigenen Fertigungsprozess aushandeln. Möglich werden soll dieses Szenario unter anderem durch cyberphysische Systeme. Aber dies ist nicht der einzige Weg, breit verteilte Intelligenz in Fabrikhallen zu implementieren. Viele Fertigungsbetriebe nutzen schon heute aktive Transponder zur Markierung von Teilen und Transportbe­hältern, um ihr ERP-System in Echtzeit über den momentanen Aufenthaltsort auf dem Laufenden zu halten.

Ein RFID-UHF-Reader protokolliert genau, welche Werkzeuge aus dem intelligenten Werkzeugschrank entliehen und zurückgebracht werden.

© Feig Electronic

RFID-Chips können zudem bereits absolvierte Stationen im Fertigungsprozess speichern. Passiert der Chip beziehungsweise das damit markierte Werkstück ein Logistik-Tor mit integriertem Reader, erhält das ERP-System unverzüglich eine Meldung über den aktuellen Bearbeitungsstand. Solche Lösungen bieten sich insbesondere bei Produkten mit hoher Variantenvielfalt an, insofern als RFID Transparenz über Lagerbestände sowie über den in der Fertigung befindlichen Komponenten-Anteil schafft. So lässt sich unnötige Vorratswirtschaft abbauen und die damit einhergehende Kapitalbindung auflösen. Zudem kann beispielsweise ein Zulieferbetrieb flexibler auf Kundenwünsche reagieren, wie sie beispielsweise große Auftraggeber in der Automobilindustrie für ihre Just-in-Time-Produktion erwarten.

Transponder kommen prinzipiell für beliebige Status- und Response-Informationen in Frage – auch als Träger für komplette Fertigungspläne. Damit ein zu produzierendes Produkt nahezu selbstständig durch Fertigungsstraßen navigieren und den eigenen Herstellungsprozess moderieren kann, muss allerdings noch der Maschinen- und Anlagenpark in die Echtzeit-Kommunikation mit dem ERP-System eingebunden werden. Dies gelingt zumindest punktuell schon heute durch die erwähnte Kombination der Anlagensensorik mit RFID.

Autor:
Andreas Löw ist bei Feig Electronic in Weilburg zuständig für Marketing und Kommunikation.