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Lösungen für die Industrie 4.0

Vom Steckverbinder bis in den Webshop

Die Maschine steht: Ein Gabelstapler hat beim Verladen einer Gitterbox einen Steckverbinder beschädigt. Im Regelfall laufen Menschen nun los und durchsuchen zig Aktenordner in der Hoffnung, dort in der Dokumentation herauszufinden, um welchen Steckverbinder mit welchen Einsätzen es sich genau handelt. Welche Artikelnummer hat der Stecker? Welche Artikelnummer haben die Einsätze? Wo kann man Ersatzteile bestellen? Und dies geschieht in einem Zeitalter, in dem viele enthusiastisch über Industrie 4.0 sprechen.

Bild: Harting

Der gleiche Vorfall kann in einem Industrie 4.0-Szenario schon ganz anders aussehen: Der Gabelstapler beschädigt den Steckverbinder, die Maschine steht. Der Servicetechniker kommt mit seinem mobilen Handheld und liest den Radiofrequenzidentifikation-Transponder (RFID) am Steckverbinder aus. Die zugehörige App fragt beim Enterprise Resource Planning-System (ERP) an, um welche Komponente es sich handelt und erfährt die Artikelnummer inklusive der verbauten Einsätze. Mit dieser Information erfolgt der Systemwechsel zum eBusiness-Portal des Unternehmens, in dem Zeichnungen und Datenblätter zur Verfügung stehen. Nach einer Überprüfung können aus der App heraus über die Einkaufsplattform die passenden Ersatzteile bestellt werden.

Mobilgeräte sind die Basis für Vernetzung

Durch das Zusammenspiel von Technologie und der engen Vernetzung von realer Welt und den verschiedenen IT-Systemen kann ein solches System heute umgesetzt werden. Steckverbinder und Kabelkonfektionen lassen sich mit RFID-Transpondern ausrüsten, um Informationen und Daten der Komponenten mit der virtuellen Welt zu verknüpfen. Steckverbinder können eine eindeutige Identität und ein Gedächtnis erhalten. Anhand dieser eindeutigen Nummer kann im ERP-System ermittelt werden, um welche Komponente es sich genau handelt. Eine der Voraussetzungen für Anwendungen dieser Art ist die zunehmende Nutzung von Mobilgeräten in der Industrie. Die Bandbreite der Geräte reicht dabei von industrietauglichen Smartphones über klassische Handhelds bis hin zu Tablet-PC. Um laufend neue Anwendungsbereiche zu erschließen, erleichtern Softwareentwicklungsumgebungen die Erstellung von mobilen Apps. Durch den Einsatz von Technologien wie HTML5 und CSS3 lassen sich die Hilfsmittel unabhängig vom Betriebssystem des jeweiligen Gerätes betreiben.

Systemnutzen oft nicht ausgeschöpft

Im Szenario sendet das mobile Endgerät Informationen zum per RFID identifizierten Steckverbinder über WLAN an das ERP-System von SAP. Dieses übermittelt hinterlegte Informationen zurück – und es erfolgt der Wechsel zu einer Einkaufsplattform. Entsprechende Systeme und Technologien finden sich in den IT-Landschaften vieler Unternehmen. Das Potential der Systeme wird aber häufig nur unzureichend genutzt. Insbesondere durch ein wenig mehr Vernetzung und Integration können sich weitreichende Mehrwerte und Kostensenkungspotentiale heben lassen. Zum Beispiel, wenn sich der Zeitaufwand für die betroffenen Prozesse verringern und kostspielige Irrtümer durch falsche Ersatzteillieferungen bei Revisionsarbeiten verhindern lassen.

 

Der Barcode für RFID

Der EAN Barcode begegnet uns überall – auf dem Joghurtbecher im Supermarkt oder Versandpäckchen. Bei den Codes handelt es sich um weltweit eindeutige Identifikationsnummern. Der Vorteil liegt bei seiner weltweit lesbaren und verständlichen Codierung. Analog zum EAN für Barcode gibt es für RFID den Electronic Product Code (EPC), um diese Eindeutigkeit auch für RFID-Kennzeichen sicherzustellen. Im Rahmen des EPC sind Produkte zudem kategorisierbar, zum Beispiel als verkaufbares Gut oder ’serialized global trade item‘ (SGTIN) sowie als Palette – Global Returnable Asset Identifier (GRAI). Für RFID werden verschiedene Frequenzbänder genutzt, etwa Ultra High Frequency (UHF, 865 Megahertz), das Lesereichweiten von einem Zentimeter bis über zehn Meter erlaubt. Die Kommunikation zwischen RFID-Transponder und RFID-Reader ist als Epcglobal Class 1 Gen 2 – EPC C1G2 weltweit standardisiert. Von anderen Auto-ID Technologien unterscheidet sich RFID in folgenden Punkten:

  • Keine Sichtverbindung erforderlich, Lesen und Schreiben durch Folie oder Karton hindurch ist möglich
  • Keine spezielle Ausrichtung des Transponders in Bezug auf die Leseantenne notwendig
  • Lesereichweiten von einem Zentimeter bis über zehn Meter einstellbar
  • Informationen im Speichermedium können geändert und geschützt werden
  • Beschreiben der Transponder aus einem Zentimenter bis mehrere Meter Abstand
  • RFID ICs sind in verschiedenen Speichergrößen verfügbar
  • Bis zu 300 Transponder pro Sekunde können mittels ‚Bulk reading‘ parallel erfasst werden
  • Anbringen der Transponder auf Metall und in Beton möglich. Sie halten hohen Temperaturen stand und sind autoklavierbar
  • Vom Reader in Richtung Unternehmenssoftware gibt es einen Standard von der Epcglobal: ALE 1.1 – Application Level Events. ALE spezifiziert ein Interface für das Lesen von Transpondern, Schreiben und die Administration.

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