RFID OP ZOEK NAAR PLAATSJE IN INDUSTRIE 4.0

Industrie 4.0-technologie avant la lettre

De laatste jaren komen de technische innovaties in de maakindustrie met sneltreinvaart op ons af. Verbeteringen in automatisering, gebruik van HMI's, cyber physical systems (CPS) en de intrede van draadloze toepassingen doen in sneltempo nieuwe mogelijkheden ontstaan. De vraag stelt zich hoe we zaken als RFID verder kunnen inpassen in de drang naar flexibiliteit en efficiëntie.

RFID ALS INDUSTRIE 4.0-ENABLER

RFID kan met recht en reden een Industrie 4.0-technologie avant la lettre genoemd worden, want het principe is sinds jaar en dag een vaste klant in voornamelijk supplychaintoepassingen en grondstoffenbeheer. Dankzij een verdere integratie van de data in het productieproces kan nu ook een hoger niveau van automatisering bereikt worden. Dat leidt op zijn beurt tot een betere efficiëntie en zet de deur open voor flexibeler en goedkoper produceren.

RFID-GELEIDE AGV'S

AGV's (Automatic Guided Vehicules) zitten sterk in de lift. Maar de wagentjes kiezen uiteraard niet zelf hun bestemming. In de meeste gevallen wordt er gebruikgemaakt van een fysieke elektrische kabel of van optische sensoren om ze te leiden. Dat heeft als nadeel dat ze minder goed aanpasbaar zijn, iets wat in een hedendaagse productieomgeving steeds vaker een hinderpaal blijkt. Geleiding via herschrijfbare RFID-tags brengt hier soelaas. Op elke productendrager wordt er een RFID-tag geplaatst. De antennes in de vloer kunnen de tags vanop afstand uitlezen en sturen die data verder naar het besturingssysteem, dat op zijn beurt de AGV de goede richting uitstuurt. Die werkwijze heeft het grote voordeel dat er geen aanpassing van de installatie meer nodig is, enkel van de informatie op de tag. Een omgekeerde toepassing kan ook, om elke AGV te lokaliseren. De tags worden dan op de grond geplaatst en de antennes op de AGV's. De tags doen hierbij dienst als positiebepaler, terwijl de antennes op de AGV via de communicatiemodule de informatie doorsturen naar de operator.

Ontdekking van verborgen potentieel

Zoals kauwgom per abuis ontstond dankzij de zoektocht naar een vervanger voor synthetisch rubber, zo lijkt het erop dat men nu pas het verborgen potentieel van RFID ontdekt. Het enige wat nodig is om die omslag te verkrijgen, is invers denken. RFID werd altijd vanuit zijn functie als datadrager ingezet. Externe data werden erop gezet, om in een latere fase gebruikt te worden (bij de verpakking of bij de communicatie met klanten). Te weinig werd eraan gedacht dat de data ook tijdens het productieproces ingezet konden worden om via RFID acties op het werkstuk uit te voeren. Kortom, plaats een RFID-tag op het stuk, sla de specifieke productieopdrachten erin op en zorg ervoor dat de opdrachten gecommuniceerd worden naar de machines.

VERGELIJKING MET BARCODESCANNING

In vergelijking met andere identificatietechnologieën, zoals barcodescanning, hebben RFID-tags twee grote voordelen: ze hebben geen eigen voeding, noch line-of-sight nodig. Dat laatste is in een hedendaagse productie-omgeving een niet te versmaden voordeel. Veel vaker dan vroeger worden productiefaciliteiten aangepast aan nieuwe noden. Een technologie waarbij er geen rechtstreeks contact nodig is tussen zender en ontvanger, heeft hier een voetje voor. Bovendien laten de tags een snelle en efficiënte overdracht van meerdere kilobytes toe. Dat de informatie ook nog eens onderweg aangepast kan worden, is misschien nog het grootste wapen. Alle data rond de processen onderweg kunnen zo in een tag opgeslagen worden. Dat biedt bijvoorbeeld de mogelijkheid om klanten een rapport van alle data van hun product mee te sturen. Die data kunnen heel algemeen zijn, zoals de datum van fabricage. Maar evengoed kan bijvoorbeeld de omgevingstemperatuur tijdens de fabricage meegedeeld worden, omdat de klant daar bepaalde maximumeisen over formuleerde. Een ander voorbeeld is dat op een machine het trillingsniveau gemeten wordt tijdens de bewerking van een gevoelige component. Via RFID wordt deze informatie onmiddellijk in de tag geladen. Die informatie kan gecommuniceerd worden met de klant ter controle, maar evengoed kunnen deze gegevens intern verwerkt worden, zodat onderhoudsbeurten beter ingepland kunnen worden.

RFID-TECHNIEK

Een standaard-RFID-systeem bestaat uit drie grote blokken.

Tag

De tag (transponder) is het label dat op het werkstuk wordt aangebracht. Ondanks zijn minieme afmetingen bevat een tag een kleine antenne en een microchip met een unieke EPC-code van 96 of 240 bits ter identificatie van de tag. Voor de meeste toepassingen volstaan tags in een eenvoudige labelvorm. Voor uitdagende toepassingen worden ze in een stevige behuizing geplaatst.

Reader

De RFID-reader (transceiver) leest de informatie op de tag door een radiofrequentiesignaal uit te sturen via het EPC-protocol. Bij aankomst op de tag zorgt het signaal voor de voeding van de microchip van de tag die vervolgens zijn boodschap kan sturen naar de transceiver. Readers kunnen ook nieuwe informatie wegschrijven naar de tags, zoals de geschiedenis van het stuk tijdens de productie, de bestemming of de eigenschappen.

Communicatie

De communicatiemodule, ten slotte, verzorgt de communicatie tussen de RFID-reader en de database van het bedrijf, of het overkoepelende MES-systeem. Die verdere communicatie kan dan ook dienen voor een realtime monitoring van de voorraad, maar evengoed kunnen er vanuit de communicatiemodule data naar een PLC gaan, die als een reactie, bijvoorbeeld via een actuator, de betreffende component een andere transportband opstuurt.

UITGEBREIDE OPSLAGCAPACITEIT

RFID in smart manufacturing is quasi altijd long range RFID (UHF-frequentieband). De uitlezing kan zo tot op 15 m ver uitgevoerd worden. Een groot nadeel tot nu toe was de beperkte opslagcapaciteit, maar dankzij recente innovaties is dit ondertussen opgelopen tot enkele kilobytes, zodat er meer data op te slaan zijn. Data die gebruikt kunnen worden om robots en transportbanden aan te sturen op maat van de component die de tag draagt. De aard van de data loopt uiteen. Denk aan temperatuur, trillingen, elektriciteitsverbruik ...

UNIEKE KLEINE REEKSEN

Deze manier van werken zet de deuren open naar een echt op maat afgestelde productielijn die zeer kleine series kan verwerken. Een mooie Industry 4.0-toepassing dus, waarbij data via draadloze communicatie ingezet worden om bepaalde handelingen uit te voeren en waarbij de data altijd realtime aan te passen zijn.

TOEPASSINGEN

In productie

RFID kan bijvoorbeeld toegepast worden om een hangkar met salami’s te identificeren

Optimalisering van assets ligt in het DNA van RFID. De data in de tags vertellen een machine exact welke grondstof nodig is, de te ondernemen actie en het in te zetten gereedschap. Dat maakt een grondige opvolging van de assets mogelijk. Het bijhouden van de grondstoffen laat toe om een beter voorraadbeheer te krijgen, terwijl het opvolgen van de frequentie waarmee een bepaald gereedschap ingezet wordt, toelaat om een preventief onderhoud of vervanging te regelen na een x-aantal bewerkingen. RFID kan bv. toegepast worden om een hangkar met salami's te identificeren. De salami's worden ingedeeld in classificaties, die afhankelijk zijn van de ingrediënten, hun gewicht en het vochtgehalte, bepaald door de droogtijd. Een correcte opvolging van het productieproces is dan cruciaal. Ook een optimale benutting van de vleeshaken wordt nagestreefd. Met hygiëne als een topprioriteit, is er in de voedingswereld een RFID-systeem nodig waarbij componenten in de onmiddellijke nabijheid van de voedingswaren perfect bestand zijn tegen reiniging door hoge druk en/of stoom.

RFID-toepassing bij een producent van schakelkasten

Een andere RFID-toepassing is bij een producent van modulaire middenspanningscellen of schakelkasten van 3 tot 36 kV. Door het sterk geautomatiseerde productieproces heen, waarbij tot dertig assemblageposten worden doorlopen, wordt de aanwezigheid van de correcte schakelkast gecontroleerd via RFID. Tegelijk wordt ook de tijd opgetekend die nodig is voor het bestukken van de kasten. Ten slotte moeten alle middenspanningscellen meerdere testprocedures in een drietal testkamers doorlopen. Ook hier checkt het identificatiesysteem of de cellen aan de testen onderworpen werden. Door het RFID-systeem wordt het assemblageproces continu gemonitord en, waar nodig, bijgestuurd. Ook het inspectieproces verloopt automatisch en foutloos, voor de garantie op een onberispelijke kwaliteit.

Track & trace in supply chain

RFID kan ingezet worden als track & trace-component. Digitale info, verzameld tijdens het productieproces, geeft de gebruiker de zekerheid dat er geen namaak in het spel is. Ook tegen de grijze markt (legale namaak van componenten) is het adequaat.

Rol in e-commerce

Een component die de gebruiker lang na aankoop attent maakt op een nodig onderhoud, info geeft over wisselstukken en waarborgregelingen ... dat is mogelijk via RFID en is een volgende stap in e-commerce. De interactie met de klant stopt niet bij de aankoop, maar wordt voortgezet en creëert zo extra kansen.

RFID op zoek naar plaatsje in Industrie 4.0