RFID technologie zajistí spolehlivou sledovatelnost komponentů v automobilovém průmyslu

V řadě průmyslových odvětví je nutné dodržovat legislativní i oborové předpisy a v mnoha případech je dokonce stanovena povinnost dokládat průběh všech výrobních procesů. Například v automobilovém průmyslu musí být splněny požadavky na dokumentaci montáže konkrétních dílů, jako jsou airbagy a další bezpečnostní prvky. Společnost Siemens nabízí novou generaci RFID systémů Simatic RF600, které dokážou výrazně zlepšit kontrolu procesů ve výrobě díky identifikaci komponentů technologií UHF (Ultra high frequency). Komunikační technologie jako RFID nebo síťové technologie navíc patří mezi nejdůležitější prvky digitalizace průmyslové výroby a konceptu Průmysl 4.0, pro které má Siemens připravené komplexní portfolio řešení.

Vše je založeno na tzv. serializaci produktů v průběhu jednotlivých procesů. Jinými slovy – každý díl musí být možné jasně identifikovat a sledovat v rámci celého výrobního procesu. Tento způsob sledování produktu se obecně nazývá „Track & Trace“. Umožňuje zaznamenávat řadu nejrůznějších procesních parametrů, které jsou dál využívány a analyzovány.

Specifické procesy vyžadují různé technologie identifikace

V oblasti identifikace komponentů a dílů lze využít celou řadu nejrůznějších technologií. K tomuto účelu jsou vhodné průmyslové identifikační systémy, zejména optické identifikační systémy nebo RFID systémy (Radio Frequency Identification). K optické identifikaci je možné použít například finančně nenáročné kompaktní řešení pomocí Data Matrix kódů ( DMC ), které se různými způsoby aplikují na složitější povrchy, jako je kov nebo umělá hmota. Hlavní podmínkou pro použití optických kódů je neměnnost dat. To znamená, že po jejich aplikaci již nelze provádět žádné změny údajů. Veškeré stavové změny nebo změny informací musí být zaneseny v doprovodné databázi, která obsahuje odkaz na prvotní kód.

RFID nabízí výhody díky variabilnímu obsahu dat

Možnost ukládat a měnit data během procesu jsou rozhodující důvody, proč v řadě vysoce automatizovaných procesů nachází uplatnění právě systémy RFID. Přímé připevnění RFID tagů (transpondérů) na komponenty zajistí, že příslušné údaje uzavřou se svým dílem „partnerství“ a umožní tak jejich okamžitou identifikaci v průběhu celého výrobního procesu. Oproti nepřímé identifikaci nabízí přímé připevnění obrovské výhody. V případě nepřímé identifikace se tagy přichytí na přepravník obráběného kusu, který dopravuje nebo zpracovává daný díl. Oddělení transpondéru od vlastního komponentu tak ve svém důsledku vede k potřebě vést evidenci dat v paralelním IT systému vyšší úrovně.
Zavedením technologie UHF RFID (Ultra High Frequency - ultravysoká frekvence)se systém Siemens Simatic RF600 (na frekvenci 868 MHz v Evropě) došlo k propojení výhod optických identifikačních systémů a tradičních systémů HF RFID (High Frequency - vysoká frekvence), např. Siemens Simatic RF300. Podobně jako optické kódy se UHF RFID tagy identifikují na velké vzdálenosti, ale zároveň nabízejí možnost měnit data – čtení/zápis - v tagu uložené.

Přímá identifikace komponentů ve výrobě motorů pro automobily

Identifikace pomocí RFID technologie se dá použít i v případě, že se na jedné výrobní lince vyrábí různé motorové bloky – se čtyřmi, šesti či osmi válci. I s takovou situací si technologie UHF, která je součástí systému Simatic RF600, snadno poradí. V minulosti se k tomuto účelu často využívaly optické identifikační systémy s laserem vyznačenými nebo vytečkovanými Data Matrix kódy. Během strojního zpracování však docházelo k tomu, že ne vždy bylo možné kódy spolehlivě načíst, mj. i kvůli používání chladicích kapalin při vrtání, kovovým hoblinám či oxidaci povrchů. Vzhledem k vysoce rozmanité povaze výroby je nezbytné stav konstrukce a jednotlivých variant ukládat dynamicky a přímo při montáži během zpracování. Neustále se také zvyšují i vzdálenosti pro čtení a zápis – například kvůli instalačním podmínkám. Ústřední roli zde potom hraje spolehlivost identifikačního procesu.
Velkou výhodou RFID technologie je přenášení údajů o procesu a jakosti přímo na obráběný kus. Na jednu stranu to umožňuje včasnou eliminaci vadných kusů vzniklých kvůli chybným procesním krokům, a na druhou stranu je možné si na konci výrobní linky načíst celou výrobní historii, například přímo na dokončeném motoru. V kontextu zajištění jakosti nabývá sledovatelnost jednotlivých procesních kroků na významu. Tímto způsobem je možné průběžně optimalizovat kvalitu procesu.

Transpondéry ve tvaru šroubu šetří prostor

UHF transpondéry systému Simatic RF630T mají tvar šroubu a díky tomu je lze použít i v případě malého prostoru na ploše odlitku. V sestaveném stavu nezabere tento transpondér více prostoru než laserem vyznačený Data Matrix kód. Díky symetrickému poli může být RFID transpondér během procesu spolehlivě detekován i v různých čtecích polohách. Tato vlastnost umožňuje flexibilitu montáže RFID antén, a zrychluje tak zprovoznění RFID systému jako celku. To představuje významnou výhodu, protože prostor pro instalaci RFID antény v kompletně automatizovaném prostředí strojní výroby bývá často velmi omezený.
Kapacita uživatelské paměti transpondéru systému Simatic RF630T (64 bytů) je dostačující pro ukládání relevantních údajů přímo z automatizovaných procesních stanic a řídit tak další procesy. Umožňuje zdokumentování každého jednotlivého kroku v celém procesu a následně jejich konečnou kontrolu. Zpětně lze zjistit, která stanice pracovala s jakým komponentem, nebo zda byla provedena opatření pro optimalizaci jakosti.

Modulární RFID systém pro různá umístění

Komunikace mezi anténou čtecího zařízení a transpondérem probíhá v případě UHF RFID přes radiové vlny. Vzhledem k odrazu vln na kovových površích, který vzniká v prostředí výroby, může docházet k tzv. „křížovému čtení“. Pokud jsou například bloky motorů postaveny těsně vedle sebe, může dojít k načtení několika bloků najednou, nikoli pouze jednoho, který je určen pro další zpracování. Jednou z možností, jak podobným situacím zamezit nebo jim úplně předejít, je použití několika druhů RFID antén. Různé detekční vlastnosti antén vycházejí z jejich rozměrů, polarizace (lineární, kruhová), zisku antény a úhlu vyzařovaného signálu. Anténa RF620A UHF je vhodná obzvláště pro instalace v omezených prostorech. Adaptivní anténa RF680A zase nabízí spolehlivou detekci především v reflektivních prostředích, zejména ve výrobě. Tato externí anténa může být použita například ve spojení se čtečkou RF680R a začleněna do automatizačních systémů díky rozhraní Profinet, které je součástí čtečky.
Jednotné vývojové prostředí TIA Portal společnosti Siemens umožňuje snadnou integraci RFID komponentů do řídicích systémů. Pomocí standardních funkčních bloků lze data snadno načíst z RFID transpondéru a zpracovat v řídicím systému, nebo data z řídicího systému zapsat na transpondér.

Cílem je konzistentní identifikace

Cílem průmyslové výroby je co nejkonzistentnější identifikace jednotlivých dílů v průběhu celého výrobního procesu. Díky RFID tagu lze finální komponent – například motor – konzistentně identifikovat pomocí jednoduché technologie během celého procesu výroby – od slévárny, přes mechanické strojní zpracování, montáž, závěrečné testování až po instalaci do pohonu. A to vše je možné nejen ve výrobním prostředí, ale i například v logistice. Technologie UHF v průmyslových prostředích s vysokými procesními nároky dospěla a nabízí obrovský potenciál při propojování konceptů průběžné identifikace v rámci stávajícího výrobního procesu.

Více informací naleznete na siemens.cz/rfid