Anlagenführung mit RFID

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1 Projektarbeit Anlagenführung mit RFID Phase 1 Gliederung: 1. Fertigungskonzept der digitalen Fabrik 1.1 Was wird produziert 1.2 Wie wird produziert 1.3 Ablauf in der Prozessebene 1.4 Steuerung in der Prozessebene 2. IT-Struktur der digitalen Fabrik 2.1 Aufgabe des ERP-System 2.2 Aufgabe des MES-System 2.3 Schematische Aufbau der Systeme 3. Positionierung der Projektarbeit 3.1 Was ist RFID? 3.2 Vorteile der RFID-Technologie 3.3 Umsetzung von RFID in der digitalen Fabrik 3.4 Ziele der Projektarbeit 4. Quellenangaben Seite 1 von 6

2 Anlagenführung mit RFID 1. Fertigungskonzept der digitalen Fabrik 1.1 Was wird produziert? In der Schulfabrik können runde Türme produziert werden. Diese bestehen aus drei einzelnen Scheiben (ca. 50 x 10mm). Die Scheiben sind jeweils in drei unterschiedlichen Farben vorhanden. Die einzelnen Scheiben werden vollautomatisch nach Vorgabe zu einem Turm zusammen gesetzt. Es können somit 3 3 =27 verschiedene Türme produziert werden. 1.2 Wie wird produziert? Begriffsklärung: Losgröße: Unter der Losgröße versteht man die Menge von Produkten eines Fertigungsauftrages. Losgröße 1 bedeutet also dass sich jedes Produkt vom anderen unterscheidet kann, aber nicht unterscheiden muss. Jedes Produkt wird aber einzeln gefertigt. Charge: Unter Charge versteht man die Anzahl der Produkte die zusammen in einem Produktionszyklus gefertigt werden. Chargen zu je drei Produkten mit Losgröße 1 bedeutet also das jeweils drei Türme gefertigt werden, die sich aber voneinander unterscheiden können. Produziert wird in der Schulfabrik nur Losgröße 1 zu Chargen von drei Stück. Das bedeutet das die Anlage erst mit der Fertigung der Türme beginnt, wenn min. drei Türme in Auftrag gegeben wurden. Diese Türme können unterschiedlich sein, müssen aber nicht unterschiedlich sein. Es kann mit starrer Kopplung sowie auch in loser Kopplung produziert werden. 1.3 Ablauf der Produktion Der eigentliche Produktionsprozess findet im Stammwerk statt. Das Stammwerk ist über eine Transporteinheit ( Landstrasse ) mit einem Zulieferwerk verbunden und verfügt über ein eigenes Auslieferungslager. Der Zulieferer versorgt just-in-time und just-in-sequence über diese Transporteinheit das Stammwerk mit dem Basismodul (Basisscheibe). Sobald drei Basismodule im Stammwerk angekommen sind beginnt dort die Fertigung der Türme entlang einer Fertigungsstraße mit drei Fertigungszellen (Robotern). In der Fertigungszelle 1 legt der Roboter (Lineararm) das erste Basismodul auf das Förderband. Das Basismodul wird an die Fertigungszelle 2 transportiert. Dort wird eine zweite Scheibe mit Hilfe Seite 2 von 6

3 eines Vertikalarms auf das Basismodul gesetzt. Auf dem Förderband wird die so vormontierte Einheit weiter an die Fertigungszelle 3 transportiert. In dieser wird die vormontierte Einheit mittels eines Horizontaldreharms mit der dritten Scheibe komplettiert und in das Auslieferlager befördert. Um jeweils einen Schritt versetzt, werden die restlichen Türme gefertigt. 1.4 Steuerung der Prozessebene Bei dem Zulieferer erfolgt die Steuerung mittels einer Soft-SPS (PC basierte SPS). Im Stammwerk erfolgt die Koordination (Verkettung) der Fertigungsmodule durch eine S7 315dp (Master). Auf der Feldebene erfolgt die Mechaniksteuerung durch fünf S7 314 ifm (Slave). 2. IT-Struktur der digitalen Fabrik 2.1 Aufgabe des ERP-System ERP Enterprise Resource Planning. Planung [des Einsatzes/der Verwendung] der Unternehmensressourcen. ERP bezeichnet die unternehmerische Aufgabe, die in einem Unternehmen vorhandenen Ressourcen (Kapital, Betriebsmittel oder Personal) möglichst effizient für den betrieblichen Ablauf einzusetzen und somit die Steuerung von Geschäftsprozessen zu optimieren. Ein ERP-System ist eine komplexe Anwendungssoftware zur Steuerung und Verteilung der Ressourcen eines gesamten Unternehmens. Ein ERP System kann sehr viele Prozesse selbstständig regeln (Bestellannahme, erstellen von Rechnungen, erteilen von Disposition, ect). Oft wird mittlerweile ein ganzer Auftragsvorgang mittels eines ERP-Systems wie zb. SAP automatisch verarbeitet. Hardwaremäßig läuft dieses Programm auf einem Win2003-Server in einem eigenen IP-Netz und ist gesichert durch eine Firewall. Mit Hilfe des ERP-Systems kann der Kunde direkt Bestellungen im Internet aufgeben und diese kann im Idealfall automatisch weiterverarbeitet werden. 2.2 Aufgabe des MES-System MES - Manufacturing Execution System Das MES-System (in WinCC) koordinieren den Ablauf der Fertigung, indem Sie die Prozessautomatisierung (Master-SPS oder Soft-SPS) mit Fertigungsschritten beauftragt, die sich aus den Fertigungsaufträgen des ERP-Systems ergeben. Seite 3 von 6

4 2.3 Schematische Aufbau der Systeme 3. Positionierung der Projektarbeit 3.1 Was ist RFID? RFID - Radio Frequency Identification (Identifizierung mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen) Der englische Begriff Radio Frequency Identification (RFID) bedeutet im Deutschen Identifizierung mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen. RFID ermöglicht die automatische Identifizierung und Lokalisierung von Gegenständen und Lebewesen und erleichtert damit die Erfassung und Speicherung von Daten. Ein RFID-System besteht aus zwei Teilen: einem Transponder, dieser befindet sich an dem zu kennzeichnenden Gegenstand befindet. sowie einem Lesegerät zum Auslesen der Transponder-Kennung. Seite 4 von 6

5 In der Regel erzeugt das Lesegerät ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld geringer Reichweite, vorzugsweise mit Induktionsspulen. Damit werden nicht nur die Daten übertragen, sondern auch der Transponder mit Energie versorgt. Meist wird dazu eine Frequenz von 13,56 MHz benutzt. 3.2 Vorteile der RFID-Technologie Kein direkter Sichtkontakt zwischen Tag und Lese/Schreibgerät erforderlich Berührungslose Datenübertragung Unempfindlich gegen Verschmutzung Auch größere Datenmengen können gespeichert werden. Gespeicherte Daten können geändert werden Sehr kleine Bauweiseweise Sehr flexible Bauform 3.3 Umsetzung von RFID in der digitalen Fabrik Das Basismodul erhält bereits beim Zulieferer einen RFID-Tag. Auf diesem Tag werden dann alle erforderlichen/gewünschten Daten geschrieben. Das Stammwerk soll anhand dieser Daten jeden Turm eindeutig identifizieren können, die Prozessreihenfolge überprüfen und bei Abweichungen geeignete Korrekturmaßnahmen einleiten. Vor der praktischen Umsetzung des Projekts sind noch einige Fragen offen: 3.4 Ziele der Projektarbeit Um zuverlässig eine Fertigungsanlage in loser Kopplung zu betreiben ist eine Produktidentifikation notwendig. Das Steuerungssystem muss wissen welches Produkt sich an welcher Position im Werk befindet. Diese Identifikation soll hier mit Hilfe von RFID-Tags erprobt werden. Kennen lernen der RFID Technologie Kennen lernen des Aufbau u. Ablauf einer Produktion Weitere Applikationsmöglichkeiten herausfinden entstehende Probleme erkennen nach deren Lösungsmöglichkeiten suchen Seite 5 von 6

6 4. Quellenangaben Aufsatz: Was Intelligente Werkzeuge in der Fertigung leisten können Seite 6 von 6