Vorsprung durch industrielle Identifikation

Identifikationstechnologie unterstützt stärkere Verzahnung von Produktion und Logistik

Wie können Unternehmen im globalen Wettbewerb bestehen? Die Digitalisierung der Industrie verspricht große Optimierungen für die Prozesse in Produktion und Logistik. Letztlich verändert dieses Konzept die Zusammenarbeit zwischen Unternehmen grundsätzlich – von austauschbaren Lieferanten zu Partnern einer weltweiten, integrierten Wertschöpfung. Die Identifikationstechnologie spielt für die Umsetzung eine wesentliche Rolle.

Die modernen Kommunikationseinrichtungen haben zu einer deutlichen Verschärfung des globalen Wettbewerbs geführt. Durch Internet und Email ist eine nie gekannte Transparenz der Märkte entstanden, die in hohem Maße das Einkaufsverhalten beeinflusst. Denn zum einen sind alle Informationen zu Produkten und Dienstleistungen mit geringem Aufwand verfügbar, zum anderen ist ein alternativer Lieferant oft nur einen Mausklick entfernt. Neue Vergabeinstrumente, wie etwa Einkaufsauktionen, tun ein Übriges, um Produktlieferanten das Leben schwer zu machen.

Bestell- und Lieferprozesse automatisieren

Allerdings bietet die hohe Transparenz auch Vorteile auf der Lieferantenseite. Denn so wie die Kunden, verfügen nun auch die Anbieter über deutlich mehr Informationen als früher. Nicht nur die technischen Eigenschaften der Wettbewerbsprodukte sind gut bekannt, auch bei Preisen und Lieferkonditionen wissen die Unternehmen oft über ihre Konkurrenten gut Bescheid. Wohin das führt, zeigt ein Blick auf die Auktionsplattform eBay: Wer dort nach einem bestimmten Produkt sucht, findet oftmals eine Reihe von Angeboten, die alle den gleichen Preis fordern. Ähnlich die Situation im Business-to-Business-Bereich: Zusätzliche Einsparungen im Einkauf sind auf diesem Weg immer weniger realisierbar. Hinzu kommen die Risiken bei Lieferantenwechseln: Bis sich eine Lieferbeziehung auch im Detail „eingeschwungen“ hat, kann einiges schief gehen – was sich natürlich in den Kosten niederschlägt.

Aus diesen Gründen steht nun ein anderer Trend im Vordergrund: die Automatisierung der Beschaffung im Hinblick auf Bestell- und Lieferprozesse. Denn auch die Beschaffung selbst erzeugt ja Kosten, so dass Unternehmen lieber einen mehrjährigen Rahmenvertrag ausgiebig verhandeln, statt mit Einzelbestellungen zu hantieren. Der Lieferant wird mit dem gesamten Beschaffungsprozess beauftragt, das heißt, er erkennt und prognostiziert eigenständig die Bedarfe und kümmert sich um rechtzeitige Anlieferung der benötigten Teile. Unter Umständen gehört auch der Rücktransport der Leerbehälter dazu.

Wie bei fast allen Automatisierungsaufgaben, benötigen die entstehenden Systeme jedoch eine sinnvolle Sensorik, um die Veränderungen der realen Welt in Echtzeit zu erfassen, zu digitalisieren und den Systemen als Informationen zur Verfügung zu stellen. Im Bereich des Internets der Dinge (Internet of Things, IoT) wird diese Rolle oftmals Radio Frequency Identification (RFID) oder optischen Codes (1D/2D Codes) zugesprochen. Durch eine entsprechende Ausrüstung der Zulieferteile oder Transporteinheiten mit RFID-Transpondern oder das Aufbringen entsprechender Codes sowie deren Erfassung an Bereichsübergängen kann automatisch und in Echtzeit festgestellt werden, welche Ware den Bereich verlassen hat beziehungsweise neu angeliefert wurde. Denkbar wäre auch eine permanente und automatische Inventur, zum Beispiel von Zwischenlagern, so dass der Bestand für jedes einzelne Teil sowie seine Abrufstatistik jederzeit zur Verfügung steht.

Umsetzung in der C-Teile-Logistik

Eine reale Umsetzung dieses Konzepts findet man bei Würth Industrie Service. Mit einem breit gefächerten Sortiment mit über 1.000.000 Artikeln, von Verbindungs- und Befestigungstechnik über Werkzeuge bis hin zu chemisch technischen Produkten, hat sich das Unternehmen erfolgreich als Partner für die Versorgung mit Kleinteilen (sogenannte C-Teile) platziert. Seit rund einem Jahr ergänzen innovative RFID-Kanban-Systeme die bisherigen Lösungen für die Belieferung der Kunden. CPS RFID steht für die funkgesteuerte und automatische Übermittlung der Artikel- und Behälterdaten von der Produktion des Kunden zum Würth-Zentrallager in Bad Mergentheim. Die RFID-Palettenbox, auch iBox genannt, ist das Herzstück der neuen Logistiklösung. Der Warenbedarf wird durch das Ablegen eines leeren Teilebehälters in diese Box signalisiert. Sobald ein Mitarbeiter einen Leerbehälter in die iBox gestellt und den Deckel geschlossen hat, liest ein in der Box installierter RFID-Reader die Transponder-Daten des Kleinteilebehälters.

Die Daten erlauben eine eindeutige Zuordnung von Kunden, Behältergröße, Füllmenge und Lagerort, aber auch die Chargenrückverfolgung. Die Daten werden regelmäßig an das Würth-Logistikzentrum übermittelt, wodurch die Auftragsabwicklung ohne Verzögerung erfolgt. „Das RFID-gestützte C-Teile-Management erlaubt dem Kunden eine übersichtliche Lagerhaltung, optimale Platznutzung und die Möglichkeit, alle Behälterbewegungen und damit den Teileverbrauch zu verfolgen und auszuwerten“, beschreibt Heiko Ehrmann, bei Würth Industrial Services verantwortlich für Software und Entwicklung. Die Lösung schafft Transparenz und bietet höchstmögliche Sicherheit im Kanban-Prozess. Darüber hinaus hat der Kunde jederzeit Zugriff auf statistische Auswertungen bis auf Behälterebene. Aufgrund des schnellen, transparenten Informationsflusses und der permanenten Datenübertragung an das Logistikzentrum ergibt sich eine sehr hohe Versorgungssicherheit. Ehrmann berichtet weiter: „Bedarfsschwankungen lassen sich zeitpunktgenau analysieren, sodass die Artikelverfügbarkeit in der richtigen Menge und zum richtigen Zeitpunkt in der Kundenfertigung gewährleistet ist.“

RFID-Reader: integrierte Antenne mit variabler Polarisation

Dennoch bleiben für eine breite Anwendung noch technische Herausforderungen, die es zu meistern gilt. Als universelle Technik für Identifikationsaufgaben in Produktion und Logistik eignet sich vor allem RFID im UHF-Bereich (865 MHz). Damit sind ausreichend große Reichweiten erzielbar, um zum Beispiel Verladetore mit automatischer Identifikation auszustatten; gleichzeitig sind die Transponder in Form von intelligenten Etiketten („Smart Labels“) so günstig, dass eine dauerhafte Auszeichnung von Teilen immer rentabler wird. Doch die RFID-UHF-Projekte gelten als aufwändig, weil die Technik nicht so problemlos einsetzbar ist, wie etwa bei HF-Systemen (High Frequency, 13,56 MHz). Aus diesem Grund investiert zum Beispiel der RFID-Anbieter Siemens stark in die Diagnose und Inbetriebnahmemöglichkeiten seiner Geräte. Im Idealfall sollen sich die Systeme automatisch an verändernde Randbedingungen anpassen. Hierzu haben die Siemens-Ingenieure etwa den neuen RFID-Reader Simatic RF685R mit einer integrierten Antenne mit variabler Polarisation ausgestattet. Ob linear oder zirkular polarisiert – der Reader ermittelt automatisch die optimale Einstellung und verändert diese auch wieder, falls sich die Funkbedingungen ändern. Die Inbetriebnahme wird durch einen eingebauten Web-Server unterstützt, so dass die Techniker vor Ort ohne zusätzliche Software die Antennenposition und die anderen Reader-Parameter ermitteln können – mit nur wenigen Mausklicks. Schließlich erlauben die eingebauten Diagnosewerkzeuge eine schnelle Ermittlung von Abweichungen, zum Beispiel durch ein Live-Monitoring oder einen Diagnosepuffer.

Neben den Geräten rückt auch das Gesamtsystem zunehmend in den Fokus der Hersteller für Identifikationsgeräte. Die Integration von RFID & Co gilt für viele Projekte noch als Kostentreiber, da jeder Hersteller eigene Schnittstellen implementiert – unter Umständen sogar innerhalb der eigenen Produktfamilien. Das macht es für Kunden teuer, auf alternative Geräte zu wechseln, um zum Beispiel den Gate-Reader von Hersteller A und den Kompaktreader von Hersteller B zu wählen. Die Ident-Branche hat diesen Engpass erkannt und arbeitet deshalb auf Initiative von Harting und Siemens an einem neuen Integrationsstandard für Auto-Ident-Systeme auf Basis der OPC Unified Architecture (OPC UA). Die gemeinsame Arbeitsgruppe vom Industrieverband AIM und der OPC Foundation, der zahlreiche namhafte deutsche Hersteller für Identifikationsgeräte angehören, möchte zur Hannover-Messe 2015 eine erste Version der Spezifikation als auch eine prototypische Implementierungen vorstellen.

Anforderungen an Weiterentwicklungen von Identifikationssystemen

Letztlich führen die genannten Trends und Aktivitäten zu einer immer stärkeren Verzahnung von Produktion und Logistik, die zunehmend auf einem gemeinsamen Identifikationsmerkmal aufsetzen wird. Bereits heute sind beide Bereiche eng verwoben – beispielsweise hinsichtlich der durch die Produktionsvorgaben gesteuerten Just-in-Time- und Just-in-Sequence-Logistik. Wird nun bei einem Zulieferer die Produktion durch RFID-Labels gesteuert, ist es schon aus Kostengründen sinnvoll, diesen Transponder auch bei der Zwischenlagerung, der Verladung, dem Transport, dem Wareneingang beim Weiterverarbeiter und natürlich in dessen Materialfluss- und Produktionssteuerung zu nutzen.

Das Lastenheft der Anwender an die Hersteller für Identifikationsgeräte ist damit jedoch noch nicht zu Ende. Wenn zum Beispiel die Transportbehälter oder die eigentlichen Waren bereits mit Transpondern versehen sind, wäre eine Ortung in einem bestimmten Gebiet ein wichtiger Zusatznutzen. Damit könnten Suchprozesse entfallen und die Lagerverwaltung vereinfacht werden. Auch die Ausstattung mit Sensorik ist ein wichtiges Thema, um die Transportkonditionen zu überwachen – anhand der Messung von Feuchtigkeit, Temperatur oder Erschütterung. Ein dritter Aspekt betrifft die Intelligenz der Transponder – auch wenn die Funketiketten als „intelligent“ (smart labels) bezeichnet werden, sind die tatsächlich nur „dumme“ Datenspeicher, die das Objekt begleiten. Erst durch die Möglichkeit, eigene Regeln zu verarbeiten und Entscheidungen zu treffen, wird ein Transponder wirklich „smart“. Damit wandelt sich ein Werkstück vom passiven Objekt, das durch die Fertigung geschleust wird, zu einer in gewissem Rahmen selbst entscheidenden und damit steuernden Komponente. Statt einer Identifikation per Funk wird dann von einer Steuerung per Funk zu reden sein.

Unverzichtbares Erfolgspotenzial

Für europäische Unternehmen – Konzerne wie Mittelständler – ist ein Wettbewerbsvorsprung oft eine Frage des richtigen Technologieeinsatzes, um bei vergleichsweise hohen Lohnkosten im Rennen um die Kundenaufträge durch konkurrenzfähige Preise oder höhere Qualität von Produkten oder Services bestehen zu können. Das Internet der Dinge und seine zunehmenden Ausprägungen in Produktion und Logistik verbunden mit fortschrittlicher Identifikationstechnologie wird künftig ein unverzichtbares Werkzeug sein, um im globalen Wettbewerb bestehen zu können. Erste Umsetzungen unterstreichen schon heute das enorme Erfolgspotenzial.

Weitere Informationen:
Markus Weinländer
Leiter Produktmanagement SIMATIC Ident
Siemens AG
Process Industries and Drives
Process Automation
www.siemens.de/ident

Quelle: Titelstory aus ident Ausgabe 2-2015

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"Letztlich führen die genannten Trends und Aktivitäten zu einer immer stärkeren Verzahnung von Produktion und Logistik, die zunehmend auf einem gemeinsamen Identifikationsmerkmal aufsetzen wird", Markus Weinländer, Siemens AG.
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