Die Bandbreite der automatischen Identifikations-Aufgabenstellungen (Auto-Ident) hat in den letzten Jahren stark zugenommen und wird auf dem Weg zur Industrie 4.0 weiterhin steigen. Gleichzeitig erweitert sich die Leistungsfähigkeit der drei dominierenden Identifikationstechnologien (RFID, Kamera-basierte Code-Lleser und Laser-basierte Barcode-Scanner) kontinuierlich. Aus der Kombination dieser beiden Entwicklungen ergibt sich ein permanent wachsender ‚Lösungsraum‘. Für die Auswahl der optimalen Lösung ist daher eine applikationsspezifische Betrachtung und Bewertung sowohl technischer als auch wirtschaftlicher Randbedingungen erforderlich.

Jede Identifikationstechnologie hat ihre Berechtigung:

Der kamerabasierte Code-Leser bietet sich für das Lesen und Vergleichen von Klarschrift in verpackungstechnischen Applikationen an: Er liest Mindesthaltbarkeitsdaten und Chargen­nummern und identifiziert gleichzeitig alle gängigen 1D- und 2D-Codes.

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Die Stärke von RFID liegt in der hohen Robustheit für den Einsatz in rauen Umgebungen, der prinzipiellen Mehrfachverwendbarkeit von Datenträgern sowie in der Tatsache, dass sich Objekte ohne direkten Sichtkontakt identifizieren lassen und die Daten bei Bedarf am Objekt aktualisiert werden können.

Laserscanner punkten unter anderem durch ihre Tiefenschärfe sowie ihre großen Lesefelder, die eine sichere Lesung von Barcodes auch über große beziehungsweise wechselnde Lese-Abstände gewährleisten.
Kamerabasierte Code-Leser können Barcodes und 2D-Codes unterschiedlicher Symbologien sowie Klarschrift unabhängig von ihrer Ausrichtung lesen und ermöglichen eine Bildspeicherung zur Analyse und Datenarchivierung.

Bestimmte Applikationen profitieren zudem von einer Kombination verschiedener Technologien, wie zum Beispiel Hybridsysteme aus Barcode-Lesung und RFID zur Identifikation und Zielsteuerung von Fluggepäck an Flughäfen zeigen.

Der virtuelle Materialfluss

Die Handels- sowie die Produktions­logistik – etwa in der Automobilindustrie – gehören zu den Pionieren bei der Entwicklung und Umsetzung neuer Methoden zur Kennzeichnung und zur Identifikation. Dabei bedingen unterschiedliche informations- und anwendungstechnische Anforderungen die Nutzung verschiedener Identifikationstechnologien – sei es 1D-Barcode, 2D-Code oder RFID.

Paketdienste setzen oft eine Kom­bination aus 1D- und 2D-Codes ein (hier ein Maxi Code).

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Eine hohe Transparenz des Waren- und Materialflusses meint gleichzeitig die Virtualisierung des physischen Materialflusses. Aus Sicht der Sensorik geht es darum, Daten überhaupt zuverlässig zu erfassen und weitergegeben zu können. Voraussetzung dafür ist, dass Interoperabilität und Kommunikation auf Ebene der Sensorik und der Steuerung funktionieren. Intelligente Sensoren statten Anlagen und Maschinen mit der Fähigkeit des Erkennens und Kommunizierens aus, intelligente Software sorgt zudem dafür, die gewonnenen Daten effektiv nutzen zu können.

Ein solches ‚Automatisierungsnetzwerk‘ ist der Grundstein für Industrie 4.0 beziehungsweise die nahtlose Durchgängigkeit von Daten und Informationen vom Sensor bis zur Steuerung und zurück.

Innerhalb eines Unternehmens kann es durchaus vorkommen, dass aufgrund unterschiedlicher Rahmenbedingungen mehrere Identifikationstechnologien in verschiedenen Prozessen eingesetzt werden müssen. Aspekte wie die Datenmenge, Transportgeschwindigkeiten, Reichweiten respektive Lese-Abstand, Sichtfeld und Umfeld-Bedingungen spielen je nach Anwendung eine Rolle. Manchmal ist es erforderlich, die Technologie zu einem späteren Zeitpunkt zu ändern, weil sich Abläufe oder Anforderungen geändert haben. In diesen Fällen ist es nützlich, wenn den Identifikationssystemen eine einheitliche Plattform zugrunde liegt und sich die Geräte gleich verhalten sowie dieselbe Anschlusstechnik nutzen. Sick bietet eine solche Plattform: Alle drei Technologien der automatischen Identifikation – Scanner, Kamera und RFID – basieren auf einer einheitlichen Anschlusstechnik, der gleichen Bedienoberfläche und einem einheitlichen Zubehörkonzept. Dies ist die Grundlage für effektiven Datenaustausch und auch ein Wechsel von einer Ident-Lösung zu einer anderen ist leicht zu vollziehen.

Identifikation und Industrie 4.0

Anforderungen und Trends aus der Entwicklung in Richtung Industrie 4.0, die sicherlich einen Einfluss auf die automatischen Identifikations-Aufgabenstellungen nehmen werden, sind unter anderem Flexibilität zum Beispiel für kleine, individualisierte Losgrößen, Leistungssteigerung für kürzere Verarbeitungszeiten sowie Einfachheit der Integration, Bedienung und Wartung.

Der Trend der Flexibilisierung etwa in der Produktionsautomatisierung lässt sich auch durch die Zielsetzung ‚das Produkt steuert seine Herstellung selbst‘ beschreiben. Damit einher geht in jedem Prozessschritt eine Identifikation der anstehenden Aktionen mit Hilfe des sogenannten Produktgedächtnisses, das je nach Art und Komplexität des Produkts eine geeignete Identifikationstechnologie erfordert.

Eine einheitliche Geräteplattform ermöglicht es, Investitionen in eine konkrete Identifikationslösung erst dann tätigen zu müssen, wenn die Anforderungen vollständig geklärt sind, da die Identifikationsgeräte über dieselben Schnittstellen verfügen.

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Eine weitere Dimension des wachsenden Lösungsraums liegt in der Steigerung der Leistungsfähigkeit der drei dominierenden Identifikationstechnologien. Sie wird auf der einen Seite durch die nach Moore’s Law beschriebenen Entwicklungen der Halbleitertechnik verbessert (zum Beispiel embedded Prozessoren oder Bildsensoren), auf der anderen Seite werden die Identifikations-Algorithmen immer effizienter und die Anzahl der unterstützten industriellen Kommunikationsprotokolle wächst.

Für das Zukunftsthema Industrie 4.0 wird das Ermitteln der Identität in­dustrieller beziehungsweise logistischer Einheiten eine wichtige Voraussetzung sein. In Anlehnung an das Internet der Dinge bekommen dann nicht nur die Dinge (Produkte), sondern auch die Produktionsmittel eine jeweils weltweit eindeutige Kennung. Dies macht eine weitere wichtige Funktion möglich: die industrieweit vernetzte Kommunikation. Industrie 4.0 wird zu einer ­stärkeren De­zentralisierung der Produktionsplanung führen, so dass zum Beispiel Produkt und Maschine auch ohne das zentrale MES individuelle Fertigungsschritte aushandeln können.

Herausforderung ‚Big Data‘

Intelligente Sensoren erfassen und kommunizieren Daten. Ein echter Mehrwert ergibt sich aber erst dann, wenn die erfassten Daten als Entscheidungsgrundlage für Verbesserungen nutzbar sind. Gerade in der Logistik, wo in Anlagen täglich mehrere Millionen Pakete bewegt werden, haben es Unternehmen wirklich mit ‚Big Data‘ zu tun. In diesen Daten steckt großes Potenzial – aber gleichzeitig auch die große Herausforderung, die Daten so aufzubereiten, dass die richtigen Entscheidungen getroffen werden können. Hilfreich kann hier die ‚Package Analytics‘-Software sein – eine Software-Lösung zur Datenerfassung und -analyse von Sick. Mit ihr lassen sich die System-Performance und der Status aller erfassten ­Daten abrufen und analysieren – vom einzelnen Paket auf dem Förderband bis zum Gesamtüberblick über alle ­Pakete, die pro Tag transportiert werden. So können Betreiber direkt auf die Schlüsselvariablen für den Materialfluss zugreifen, sie dadurch besser verstehen und steuern. Die dynamische Datenbanklösung vereinfacht das Überwachen, Analysieren und Erstellen von Berichten; Bilder oder Videos der ­Packstücke lassen sich über vorgege­bene Auswahlkriterien vorfiltern und analysieren.

Die Software kann die Barcode-Qualität und Leserate eines einzelnen Systems erfassen und visualisieren. Ebenso ist mit der Plattform aber auch der Einsatz über mehrere Anlagen eines Standortes bis hin zur Vernetzung über mehrere Standorte möglich. Service und Support können darüber hinaus aus der Ferne erfolgen – der integrierte Meeting Point Router (MPR) ermöglicht einen weltweiten Remote-Zugriff.

Außredem ermöglichen leistungsfähige Identifikationssensoren auch eine übergeordnete Verarbeitung und Auswertung der erfassten Daten und Informationen.

Eine der wichtigsten Aufgaben von intelligenten Sensoren respektive Sensor-Clustern für Industrie 4.0 wird jedoch das Sammeln und Bereitstellen von Daten sein. Hiermit sind nicht nur die Merkmale von Produkten wie Gewicht, Größe oder Farbe gemeint, sondern ergänzend dazu Maschinen- und Prozessdaten. Intelligente Sen­soren überwachen Maschinenlauf­zeiten und steuern Wartungsintervalle oder versehen Prozess-Ereignisse mit Zeitstempeln. Sensoren werden also künftig nicht mehr nur die ­Augen und Ohren der Automatisierung sein, sondern wollen und sollen ­‚mitdenken‘.

Autor: Manfred Pierl ist Vertriebsleiter CEP, Retail, Airport bei Sick in Düsseldorf.