Dipl. Inform. Sebastian Entian

Transkript

1 Lückenlose Überwachung kritischer physikalischer Umgebungsgrößen während des Transports und der Lagerung von empfindlichen Gütern mit Hilfe von multisensorischen RFID Transpondern Dipl. Inform. Sebastian Entian Institut für Distributions und Handelslogistik (IDH) des Vereins zur Förderung innovativer Verfahren in der Logistik e. V. Univ. Prof. Dr. Ing. habil. Rolf Jansen Giselherstr Tel.: Fax: ev.de Verein zur Förderung innovativer Verfahren in der Logistik e. V.

2 Verein zur Förderung innovativer Verfahren in der Logistik (VVL) e. V., IfV Forschung und Entwicklung, Planung und Beratung im Auftrag von Bundes / Landesministerien, EU, Stiftungen, Verbänden, Industrieunternehmen u. a. akkreditierte Forschungsstelle der BVL, des DVEU und der GVB 2

3 3

4 Warenrückverfolgbarkeit Erzeuger Schlachtung / Zerlegung TK Lager Handel Warenfluss Aufwärtsgerichtete Rückverfolgung Abwärts gerichtete Rückverfolgung Informationsfluss 4

5 AutoID Technologien GS1 128 GS1 DataBar EAN 13 Code khz LF Mifare ISO ISO EPC Class 1 Gen 2 DataMatrix 13,56 MHz HF Atztec Code Code MHz UHF Biometrie OCR Ortung 5

6 AutoID Barcode / 2D Code Vorteile: Etablierte Standards Technik weit verbreitet Preisgünstig Nachteile: Sichtkontakt erforderlich Anfällig für Verschmutzung Begrenztes Informationsvolumen (Mehr Daten Mehr Fläche) 6

7 AutoID RFID Vorteile: Pulkerfassung Kein Sichtkontakt erforderlich Auslesen durch Material Hohe Speicherkapazität Leicht in Produkte integrierbar Nachteile: Noch relativ teuer (> 5 Cent / Tag) Eventuell aufwändige Installation (abhängig von der Einsatzumgebung) 7

8 RFID in der Käseproduktion 8

9 Daten auf dem Transponder Zusammensetzung Datum, Ort, Hersteller Seriennummer Lagerung/ Zeit Besonderheiten 9

10 Distributionskette Produzent Spediteur Handel 10

11 RFID und Sensorik 11

12 Umgebungseinflüsse Stöße Schwingung Fallen Stapeldruck Temperatur Luftfeuchte klimatisch Schimmel mechanisch Feuer elektromagnetische Strahlung sonstiges Belastungskollektiv während TUL Prozesse Abgase chemisch biologisch Warensicherung Schutz der Ware Schutz der Umwelt 12

13 Probleme Schadensregulierungskosten Gewinneinbußen Imageschaden 13

14 Lückenlose Zustandsüberwachung Produzent Spediteur Handel Aktivierung Auslesung 14

15 Mögliche Einsatzgebiete Kühlkette Papierindustrie Elektronikindustrie 15

16 Waren in der Kühlkette I Einflussgrößen auf die Qualität Fisch, Fleisch (TK) Temperatur zu hoch: Ware verdirbt Schwankungen: ständiges Auftauen und Neugefrieren Entstehung von Eiskristallen Zerstörung der Zellwände Luftfeuchte zu niedrig: Gefrierbrand bei loser Ware Verpackungen oder undichten 16

17 Waren in der Kühlkette II Einflussgrößen auf die Qualität Obst und Gemüse Stoß, Schwingung, Druck Beschädigungen Druckstellen führt zur Fäulnis Temperatur zu niedrig: Kälteschäden zu hoch: vorzeitiges Reifen Luftfeuchte zu hoch: Schimmelpilzbefall Transport in Kontrollierter Atmosphäre besondere Anforderungen an Temperatur Luftfeuchte O 2 und CO 2 Gehalt 17

18 Waren in der Kühlkette III Einflussgrößen auf die Qualität Pharmazeutika Stoß, Schwingung Verluste durch Abrieb möglich (Dragees und Tabletten) Temperatur zu hoch: chemische Veränderungen Zersetzung von Wirkstoffen Entmischung 18

19 Ausblick: Sensoren für Reifegas Ethylen Fraunhofer Institut für physikalische Messtechnik (IPM) 19

20 Waren in der Kühlkette IV Übersicht 20

21 Waren der Papierindustrie I Einflussgrößen auf die Qualität Papierballen Stoß, Schwingung, Druck Beschädigungsgefahr Gefahr von Diagonalverschiebungen Temperatur Vergilben Erhöhte Sprödigkeit Verspannungen steigende Brandgefahr Feuchtigkeit Deformierungen Veränderungen in Glattheit und Farbe Verminderung Reißfestigkeit Welligwerden Trocknungsränder 21

22 Waren der Papierindustrie II Übersicht Einfluss von Feuchtigkeit und anschließender Trocknung beschädigte Papierrolle 22

23 Waren der Elektronikindustrie I Elektrogeräte Stoß, Schwingung, Druck Deformierung der Gehäuse, Kratzer, Beulen Zerstörung innerer Einbauteile Knicke an Leitungen Lösung von Schraubverbindungen Temperatur Schwankungen: Verspannugen und Risse an Einbauteilen (z.b. Platinen) oder Verlötungen Kondenswasserbildung (bei Transporten durch verschiedene Klimagebiete Luftfeuche Korrosionsgefährdung bei nicht ausreichendem Schutz 23

24 Waren der Elektronikindustrie II Einflussgrößen auf die Qualität außerdem Verunreinigungen in der Luft (SO 2, SO 3 ) korrosionsfördernd, Reaktion mit versilberten Leitern Verringerung der Leitfähigkeit starke elektrische oder magnetische Strahlung elektrische Geräte können unbrauchbar werden Ladungssicherung Laptop 24

25 Auswertung der Anforderungen verschiedener Einsatzszenarien (Güterklassifizierung nach dem Warenverzeichnis für die Außenhandelsstatistik und der kombinierten Nomenklatur der Europäischen Gemeinschaften) 25

26 Einsatz des multisensorischen Transponders in TUL Prozessen Überwachung Transport Umschlag Lagerung Multisensorischer Transponder 26

27 Anwendungsbeispiel Papierindustrie I Transport und Weiterverarbeitung Papier wird auf Hülsen aus Pappe aufgewickelt Kennzeichnung große Produktvielfalt, optische Unterscheidung schwierig oftmals Identifikation über Barcode Probleme Kennzeichnung auf der Außenseite oft nicht ausreichend (Abrollen der ersten Papierlage Kennzeichnung nicht mehr zu erkennen) Kennzeichnung auf Hülse nicht praktikabel (Scan nicht möglich) 27

28 Anwendungsbeispiel Papierindustrie II falscher Materialtransport Verzögerungen falsche Materialzuordnung Fehlproduktion Lösung Kennzeichnung mittels RFID Transponder in der Kernhülse (z. T. schon im Einsatz) Vorteile Lesung durch Papierrolle möglich Management während der gesamten Lebensdauer des Produkts möglich Erhöhung der Lagertransparenz Lokalisierung von Standorten + Sensorik Rückverfolgbarkeit erheblicher Zusatznutzen durch Überwachung und Dokumentation der TUL Prozesse 28

29 Aufbau des multisensorischen Transponders Sensorik Stoß Schwingung Druck Temperatur Feuchtigkeit 29

30 Aufbau weitere Aspekte I Energieversorgung Anforderung: energiesparend und langlebig semiaktiv aktiv passiv Batterie versorgt ausschließlich Sensorik Senden/Empfangen über Antennenfeld Batterie für Senden/Empfangen und Sensorik hoher Energieverbrauch geringe Lebensdauer lückenlose Überwachung nicht möglich (Energieversorgung nur im Antennenfeld) 30

31 Aufbau weitere Aspekte II Frequenz bestimmt Lesegeschwindigkeit, Übertragungsreichweite HF (13,56 MHz) geringer Einfluss von Flüssigkeiten UHF (868 MHz), SHF (2,4 GHz bis 5,8 GHz) Dämpfungseffekte beim Durchdringen von Wasser teuer LF (135 khz) geringe Reichweite geringe Datenübertragungsrate 31

32 Kooperationspartner und Sponsoren 32

33 Zusammenarbeit mit AiF Mitgliedsvereinigungen Akkreditierte Forschungsstelle (IDH) der Bundesvereinigung Logistik (BVL) Gesellschaft für Verkehrsbetriebswirtschaft und Logistik (GVB) e. V. Forschungsgemeinschaft Intralogistik/Fördertechnik und Logistiksysteme (FG IFL) e. V. Branchenübergreifend in der Zusammenarbeit mit anderen Forschungsinstitutionen, wie z. B.: Institut für Betriebswissenschaften und Fabriksysteme, TU Chemnitz Lehrstuhl für Forstliche Arbeitswissenschaft und angewandte Informatik, München Forschungsgemeinschaft Bekleidungsindustrie, Köln Fraunhofer Institut für Kurzzeitdynamik, Freiburg Sächsisches Textilforschungsinstitut e. V., Chemnitz Institut der Feuerwehr in Sachsen Anhalt, Heyrothsberge Institut für Hochfrequenztechnik und Funksysteme, Universität Hannover Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration, Berlin 33

34 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Dipl. Inform. Sebastian Entian Tel.: Fax: ev.de Institut für Distributions und Handelslogistik (IDH) des Vereins zur Förderung innovativer Verfahren in der Logistik e. V. 34