Von Volker Klaas

Das Zukunftspotenzial des Marktes für Radio Frequency Identification (RFID) unterstreichen nicht zuletzt die aktuellen Zahlen des Marktforschungsinstituts Gartner: Lag der weltweite Umsatz mit RFID-Produkten 2007 bei 917,2 Mio. US-Dollar – 21% davon entfielen auf die Fertigungsindustrie –, soll er dieses Jahr um 31% auf 1,2Mrd. US-Dollar steigen. Für 2012 prognostiziert Gartner sogar etwa 3,5Mrd. Dollar Umsatz weltweit.

Die Vorteile von RFID für die Produktion kurz zusammengefasst: Daten können eindeutig und kontaktlos mittels Radiowellen identifiziert werden, ohne dass eine Sichtverbindung zwischen der Schreib-Lese-Einheit und dem Tag erforderlich ist. Der Chip kann also versteckt oder geschützt am Bauteil angebracht und selbst bei Verschmutzung ausgelesen werden. Das parallele Lesen mehrerer Transponder in einem Lesevorgang spart Zeit und verhindert Medienbrüche in der Logistikkette. Praxiserfahrungen zufolge lässt sich die Lesegenauigkeit bei einer Transportgeschwindigkeit von 3m/s bis nahezu 100% steigern. Zudem erhält das Kundenunternehmen frühzeitig Informationen über den Produktionsverlauf.

Zwei Fertigungslinien – eine Lösung

Das Siemens-Gerätewerk Amberg profitiert bereits seit 16 Jahren von der Funktechnologie: Moby I ist seit 1995 in verschiedenen Produktionslinien in Amberg im Einsatz, zuvor gab es Anwendungen mit Moby M, die Ende der 80er Jahre in Betrieb genommen wurden. Um den Materialfluss bei der Produktion von Niederspannungs-Schaltgeräten optimal zu steuern, ist in zwei Fertigungslinien das RFID-System „Moby I“ im Einsatz. Pro Linie sind etwa 60 individuelle Produktionsschritte nötig. Jede Montagelinie besteht aus 21 Montagezeilen, die durch ein einheitliches Werkstückträgersystem verbunden sind. Mit unterschiedlichen Baugruppen und Komponenten werden über 1500 verschiedene Schütze hergestellt.

Das Siemens-Gerätewerk Amberg ist die Leitfabrik für das weltweite Produktionsnetzwerk für Niederspannungsschaltgeräte. Per Funk steuert das Unternehmen vollautomatisch 35 000 unterschiedliche Schaltervarianten für die Produktion elektronischer Schaltgeräte.

Auf den Werkstückträgern erfolgt nicht nur der Transport der Schalter, sondern auch ihre Montage. Dazu enthält ein an der Unterseite des Werkstückträgers angebrachter RFID-Transponder spezifische Informationen über die zu montierenden Komponenten – neben sämtlichen Fertigungsparametern auch Prüf- und Qualitätsdaten. Etwa 100 berührungslose Schreib-/Lesegeräte übertragen die bereitgestellten, fertigungsrelevanten Informationen zunächst auf die mobilen RFID-Transponder. Die Integration des RFID-Systems erfolgt durch eine spezifische Baugruppe, an die bis zu vier Schreib-/ Lesegeräte über eine serielle Leitung angeschlossen und parallel betrieben werden können.

Vor und nach jedem Produktionsschritt lesen die Schreib-/Lesegeräte die Daten aus. Somit können die Informationen aus dem Fertigungsprozess sowie aus den ständigen Qualitätssicherungen laufend aktualisiert werden. Ist ein Modul fehlerhaft, wird es automatisch abgewiesen, anschließend repariert und wieder in den Montagevorgang zurückgeführt. Die Speicherung des gesamten Fertigungsfortschritts im mobilen Datenspeicher macht den Produktionsprozess zuverlässiger.

Zusätzlich zu den integrierten Qualitätsprüfungen ist am Ende der Montagelinie ein Prüfautomat installiert, der die einzelnen Schütze auf ihre technischen Leistungswerte kontrolliert. Die dazu notwendigen Daten erhält er über ein Lesegerät vom Transponder am Werkstückträger. Nach Abschluss der letzten Prüfung beschriften Lasergeräte die Typenschilder und Geräte-Abdeckungen. Den Abschluss der vollautomatischen Montagestraße bildet ein Verpackungsautomat.

RFID bei BMW

Auch im Münchner BMW-Werk optimiert die Funktechnik die Fertigungsabläufe: Die Mitarbeiter kombinieren Tausende von Einzelteilen und Arbeitsschritten täglich neu und in unterschiedlicher Reihenfolge. Hinzu kommt, dass ein Großteil der Komponenten von externen Zulieferern stammt. Damit am Ende wirklich das bestellte Auto just-in-time vom Band rollt, müssen Bauteile oder Fahrzeuge schnell identifiziert und lückenlos entlang der gesamten Wertschöpfungskette verfolgt werden.

Via RFID werden Karosserie-Träger per Funk identifiziert und lokalisiert. Auch bei der Radmontage sowie der Montage von Vorder- und Hinterachsen der Limousinen hilft ein RFID-System von Siemens, den Materialfluss sicherzustellen. Darüber hinaus wird die Auslieferung der Fahrzeuge bis zur Übergabe an den Vertrieb mit einem RFID-Ortungssystem optimiert.

Das berührungslos arbeitende Identifikationssystem Moby I zeichnet sich durch eine hohe Störfestigkeit gegenüber elektromagnetischen Feldern, Schmutz und Temperaturschwankungen aus.

Als eines der wichtigsten Einsatzgebiete der Funktechnik gilt im Unternehmen die eindeutige Identifizierung von Kabelbäumen. Der Kabelbaum ist nicht nur die „Lebensader“ des Automobils – seine richtige Zuordnung entscheidet auch über den wirtschaftlichen Erfolg der Produktion. Denn ein einziger Fehler in der Montage ist kaum mehr rückgängig zu machen und kann im schlimmsten Fall zur Verschrottung des Fahrzeugs führen. Umso wichtiger ist es, dass jeder Kabelbaum bei Lieferung, Lagerung und Entnahme aus dem Depot sowie bei der Einsteuerung in die Montage eindeutig und fehlerfrei identifiziert wird. Der Leitrechner erhält die dazu notwendigen Informationen vom RFID-System, das im Kabelbaumlager des Werks sowie beim Lieferanten installiert ist.

Die Kabelbäume werden einzeln, in Säcke verpackt, in robusten Transportkisten bei BMW angeliefert. In die Säcke sind mobile Datenspeicher eingenäht, auf denen der Lieferant die erforderlichen Daten zur eindeutigen Identifizierung speichert. Sobald die Transportkisten im Werk ankommen, werden sie dem Regalbediengerät des Kabelbaumlagers stückweise zugeführt. Dabei passieren sie das unter dem Transportband installierte Schreib-/Lesegerät mit Antenne. Diese erzeugt ein induktives Wechselfeld, das die passiven Baugruppen des Datenspeichers mit Energie versorgt und das Senden der Daten veranlasst. Im Fall der BMW-Kabelbäume sind dies spezifische Ordernummern, die ausschließlich einem bestellten Fahrzeug zugeordnet sind.

Am Anfang der Montagelinie fordert der Leitrechner über die Ordernummer den zugehörigen Kabelbaum für die Karosse an. Dieser wird aus dem Lager geholt, erneut identifiziert und in eine Auslagerstation in der Montage eingesteuert. Vor der Installation in die Karosse verifiziert eine dritte Station die Daten erneut. Um spätere Verwechslungen auszuschließen, werden die Datenspeicher anschließend gelöscht.

Eine Herausforderung bei der Installation des RFID-Systems war der hohe Kupferanteil in den Kabelbäumen. Denn Metalle können die Stärke des von der Antenne erzeugten Wechselfelds schwächen und somit die Leseabstände zum Datenspeicher verringern. Die Lösung des Problems: Zwei Metallrollen im Antennenbereich wurden durch Kunststoffwalzen ersetzt.

Auch die RFID-Installation bei BMW amortisierte sich bereits nach etwa zwei Jahren.

Autor

Volker Klaas ist Head of Global Competence Center Auto ID/RFID bei Siemens IT Solutions and Services.