RFID-Technik optimiert Intralogistik

RFID-Technik optimiert Intralogistik
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Die IO-Link Smart Light kann deutlich mehr Hinweise und Zustände signalisieren als herkömmliche Leuchten.
19.06.2014 | Kanban dient der effizienten Produktionssteuerung und Bestandsführung. Vor dem Hintergrund des technologischen Fortschritts in der Steuerungs- und Automatisierungstechnik hat diese Methodik noch erhebliches Optimierungspotenzial. Mit dem Einsatz von RFID-Technik hat Balluff gemeinsam mit einem mittelständischen Unternehmen ein in sich geschlossenes, automatisiertes E-Kanban-System geschaffen, das produktiver, zuverlässiger arbeitet und vielseitig einsetzbar ist.

Kanban ist in der Industrie eine anerkannte und weit verbreitete Methode zur Produktionssteuerung. Das System stellt sicher, dass an einem Montageplatz bei Erreichen eines definierten Mindestwertes (Meldebestand) eine Nachschub- oder Fertigungsanfrage ausgelöst wird, somit stets ausreichend Material vorhanden ist und die Fertigungskette nicht unterbrochen wird. Gleichzeitig reduziert Kanban die Lagerbestände auf ein notwendiges Minimum. Das System basiert auf Karten, die in ein dafür vorgesehenes Behältnis gelegt werden, sobald das letzte Montageteil aus einer Transportkiste genommen wurde. Dieses Behältnis wird regelmäßig geleert und der Bestand entsprechend nachbestellt.


Inzwischen ist Kanban über 60 Jahre alt und nicht frei von systemimmanenten Schwächen. Eine Schwachstelle in diesem System ist mitunter der Mensch: Gibt ein Mitarbeiter die Karten nicht rechzeitig beim Supermarkt genannten Lager ab oder wurde nicht ausreichend Material in Umlauf gebracht, um die im Wiederbeschaffungszeitraum auftretenden Bedarfsmengen zu decken, gerät das System aus dem Tritt: Die Fertigungslinie bricht ab, Stillstand und Produktionseinbußen sind die Folge.


Industrie 4.0 bezeichnet eine Hightech-Strategie der Bundesregierung mit dem Ziel, die „Informatisierung“ klassischer Industrien wie der Produktionstechnik voranzutreiben. Der Begriff umschreibt gleichzeitig Konzepte und Maßnahmen, die Automatisierungstechnik mit Verfahren zur Selbstoptimierung, Selbstkonfiguration und Selbstdiagnose effizienter und intelligenter machen und Menschen bei ihrer zunehmend komplexen Arbeit effektiver unterstützen sollen. Beim schwäbischen Spezialisten für Sensorik und Wegmesssysteme Balluff dokumentieren nicht zuletzt zahlreiche Patente den kontinuierlichen Innovationsansatz. Auf der internationalen Fachmesse für Distribution, Material- und Informationsfluss Logimat 2013 stellte das Unternehmen erstmals ein E-Kanban-System vor, das auf RFID-Technologie beruht. Die Idee im Kern: Die mit RFID-Tags ausgestatteten Behältnisse melden dem Steuerungssystem selbständig ihren Bedarf und lösen die Nachschublieferung automatisch aus.


Dieses Messeexponat ist auch Joachim Walter,  Mitglied der Geschäftsleitung von Beewatec GmbH, aufgefallen. Das innovative Unternehmen mit Sitz in Pfullingen hat sich den Themen Lean Manufacturing und effiziente Intralogistik verschrieben. Baukastenartig verknüpft man bei Beewatec jahrelanges Know-how bei der Auslegung und Gestaltung von Montage-, Kommisionierungsarbeitsplätzen mit modernen Transport- und Kanban-Konzepten. „Gemeinsam mit Balluff haben wir dann ein modernes E-Kanban-System entwickelt, dass weit zuverlässiger und effizienter als ein klassisches Kanban-System arbeitet.“, sagt Joachim Walter. Bereits auf der Fachmesse für Produktions- und Montageautomatisierung Motek im Herbst 2013 präsentierten die beiden Unternehmen ein voll automatisiertes E-Kanban-Szenario. Das Exponat bestand aus einem Supermarkt-Regal, einem FTS-Shooter und einem Kanban-gesteuerten Montageplatz. In der Folge haben beide Unternehmen diesen Prototyp zu einem integrierten Gesamtsystem ausgebaut, das nun, voll funktionsfähig, vielfältig und flexibel einsetzbar, dem Markt zur Verfügung steht.


Bestandsmeldungen per Karte gehören der Vergangenheit an, das in sich geschlossene System überwacht sich quasi selbst. Stehen an einem Montagearbeitsplatz vier Linien mit unterschiedlichen Bauteilen zur Verfügung, meldet jede Linie das Unterschreiten eines vorab definierten Mindeststandes automatisch an die zentrale Steuerungseinheit. Jede Kiste ist mit einem RFID-Datenträger von Balluff versehen, der sich über einen entsprechenden RFID-Empfänger am Anfang der Bahn identifiziert. Geht das Montagegut zur Neige, erhält das von Beewatec entwickelte fahrerlose Transportsystem (FTS) per Funk den Auftrag, am entsprechenden Supermarktregal für Nachschub zu sorgen. Das sensoroptisch geführte Fahrzeug folgt der am Boden angebrachten Spur, ein integriertes Schutzsystem verhindert Kollisionen. „Vor Erreichen des angesteuerten Supermarktregals fragt das System nochmals den aktuellen Bestand am Arbeitsplatz nach – der Füllstand einer benachbarten Produktlinie könnte zwischenzeitlich ja ebenfalls den Meldestand erreicht haben.“, erläutert Joachim Walter. Im Supermarkt lädt das FTS die angeforderten Kisten und transportiert diese an den jeweiligen Arbeitsplatz. Der entsprechende Arbeitsplatz wiederum kann vom FTS über einen RFID-Tag identifiziert werden.


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Am Anfang der Bahn identifiziert ein RFID-Lesekopf jede Kiste

Von induktiven Balluff-Sensoren überwacht stoppt das Fahrzeug exakt an der vorbestimmten Position des Montageplatzes. Wie bereits bei der Aufnahme der Kisten sorgt bei der übergabe an die Station das System aus RFID-Tag an der Kiste und RFID-Lesekopf an der Bahn dafür, dass die Bauteile auf die richtige Spur gelangen. Der Arbeitsplatz ist anschließend wieder befüllt, das FTS fährt in Parkposition und wartet den nächsten Auftrag ab.


Wissen bei klassischen Kanban-Systemen Kunden erst dann über den Materialbedarf bescheid, wenn das Behältnis mit den Karten geleert wurde, übermitteln RFID-Lösungen von Balluff die Bestände in Echtzeit an ein übergeordnetes Leit- und Steuerungssystem. Das erhöht die Transparenz und senkt die Reaktionszeit. Zudem kommt es bei herkömmlichen Kanban-Systemen immer wieder zu Fehlern bei der Befüllung: Teile geraten auf die falsche Bahn, werden zu spät erkannt, Verzögerungen oder gar Stillstand sind die Folgen. Erkennt der RFID-Reader hingegen eine falsche Kiste, verhindert ein Stopper am Einlass der Bahn, dass diese bis an den Montageplatz gelangt. Der Mitarbeiter am Montageplatz muss sich also weder Gedanken um Nachschub noch darüber machen, ob die Bauteile korrekt sind. Optisch unterstützt von modernen Pick-to-Light und Monitor-Systemen greift er die richtigen Teile in der richtigen Reihenfolge aus den zur Verfügung gestellten Kisten und setzt sie korrekt zusammen. Etwaige Fehler erkennt das System sofort und weist den Arbeiter entsprechend darauf hin.


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Das E-Kanban-System auf RFID-Basis

Damit die komplette Sensorik einfach und ohne großen Verkabelungsaufwand zur Steuerungsebene gelangt, hat man sich bei Beewatec für die digitale I/O-Schnittstelle IO-Link entschieden. Die universelle Kommunikationsschnittstelle unterhalb der Bussysteme schafft eine bidirektionale Punkt-zu-Punkt Verbindung und damit einen leistungsfähigen Kommunikationskanal bis auf Aktor- und Sensorebene. Zwischen Sensor, Sensorhub und den an die Rechnerebene anbindenden Master kommen nur noch steckbare Dreidraht-Standardkabel zum Einsatz. Der Verkabelungsaufwand ist gering und spart Zeit. Flexible, einfach handhabbare Diagnose- und zentrale Parametrierungslösungen sind dank IO-Link unkompliziert realisierbar. Darüber hinaus überwachen im neuen energiesparenden Netzgerät Power Supply von Balluff mit einem Wirkungsgrad von 93% und einer extrem langen Lebensdauer spezielle Sensoren in Kombination mit einem Mikrocontroller kontinuierlich Verschleißfaktoren wie Temperatur, überlast, Störungen und andere Randbedingungen.


Als optischer Signalgeber kommt bei der innovativen E-Kanban-Lösung das neue IO-Link Smart Light von Balluff zum Einsatz: Mit den drei Betriebsarten Stacklight, Level und Run lassen sich deutlich mehr Hinweise, Zustandsanzeigen, Warnbotschaften oder Handlungsaufforderungen darstellen als mit herkömmlichen Leuchten. Blinkt die Lampe blau, weiß der Mitarbeiter, dass Handlungsbedarf besteht. Zeigt sie durchgängig grün, sind alle Linien mit Material befüllt. Rot zeigt an, dass in diese Bahn eine falsche Box gesetzt wurde, bei gelb ist der Montageplatz im Prüfmodus.


Für Beewatec liegen die Kundenvorteile eines automatisierten E-Kanban Systems auf der Hand: „Mit dieser intelligenten Lösung steigern Kunden ihren Output, gestalten ihre Fertigung stabiler und zuverlässiger, senken ihre Kosten und verschaffen sich Wettbewerbsvorteile gegenüber ihren Mitbewerbern“, fasst Joachim Walter zusammen.


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