Identifikationstechnik Das zweite Leben von RFID

Derzeit ist RFID wieder in aller Munde. Das war schon einmal so – vor mehr als zehn Jahren, als sich ein richtiger RFID-Hype ausbildete. Es folgte die Ernüchterung. Die Technik war für die hoch gesteckten Erwartungen noch nicht ausgereift. Mittlerweile hat sie sich deutlich weiterentwickelt und ist ein fester Bestandteil in vielen Branchen geworden, sei es im Fahrzeugbau, im Maschinen- und Anlagenbau oder in der Logistik. Wohin die Reise genau gehen wird, kann sicherlich noch niemand abschließend beantworten. Doch sind sich die Experten einig, dass die Ideen von Industrie 4.0 die Produktionswelt nachhaltig verändern und zu neuen Geschäftsmodellen führen werden. Dabei ist RFID eine der Techniken, die eine zentrale Rolle spielen wird.

Für die produzierende Industrie bringt das Internet der Dinge viele Möglichkeiten mit sich. Ein Kerngedanke ist, dass das einzelne Bauteil oder Produkt und jedes Werkzeug oder jede Maschine identifiziert werden und mit allen anderen am Produktionsprozess beteiligten Einheiten kommunizieren kann. Ziel ist eine dezentrale, reaktionsfähige und kontextadaptive Steuerung von Produktions- und Logistikprozessen. Die Vision von Industrie 4.0 wird nicht über Nacht umgesetzt werden. Vielmehr werden die Firmen ihre Prozesse in kleinen Schritten anpassen und geeignete Anwendungen mit der entsprechenden Technik nach und nach ausstatten.

Individuell gesteuerte Fertigung

Seit Jahren ist RFID bereits in der Produktion und in der Logistik etabliert. Doch dies waren meist Insellösungen. Aktuell wird in vielen Firmen daran gearbeitet, diese autarken Lösungen zu überwinden und zu einem unternehmensweiten, integralen Konzept zu kommen, dass Lieferanten und Kunden einschließt. Dazu ist es notwendig, dass das einzelne Bauteil über Informationen verfügt, die maßgebliche Relevanz für einen oder mehrere folgende Produktions- oder Logistikschritte besitzt. An dieser Stelle – spätestens – kommt die Radiofrequenzidentifikation (RFID) als grundsätzliche Kommunikationstechnik ins Spiel: Der Transponder am Bauteil tauscht seine Daten mit einem Kommunikationsbaustein entlang der Produktions- und Logistikkette aus. Da der Austausch und die Weitergabe aktueller Informationen nahezu in Echtzeit erfolgen können, steigert dies die Effizienz entlang der Wertschöpfungsprozesse erheblich.

Besitzen Werkstückträger oder auch die Werkstücke selbst Transponder, können diese auch in der Produktion selbst vielfältig genutzt werden. Im globalen Wettbewerb stehen die produzierenden Unternehmen immer mehr vor der Herausforderung, die vielen Kundenanforderungen durch eine Vielzahl an Produktvarianten erfüllen zu müssen. Um dies in der nötigen Schnelligkeit und Qualität zu erreichen, bedarf es einer hohen Flexibilität in der Produktion. Auch hierzu kann RFID wieder eine Lösungsmöglichkeit sein. Der mit dem Werkstück verbundene Transponder beinhaltet alle produktionsrelevanten Informationen, die während den einzelnen Fertigungsschritte genutzt werden können, um die Produktion zu flexi​bilisieren.

Transponder, die an Maschinen oder Werkzeugen angebracht sind, tragen desweiteren dazu bei, die Produktionsqualität zu erhöhen. So lassen sich Informationen darüber abspeichern, wie oft ein Werkzeug verwendet wurde oder seit wann eine Maschine in Betrieb ist. Diese Daten geben Hinweise darauf wann Verschleißteile auszutauschen sind, so dass es nicht erst zum Bruch und einem Stillstand der Anlage kommt. Umgekehrt lässt sich die volle Lebensdauer der Teile nutzen.

Flexible Frequenzbänder

Im Zuge der Diskussion um Industrie 4.0 sind RFID-Systeme im UHF-Frequenzbereich, die mit ihren großen Reichweiten insbesondere Logistikprozesse effizienter und transparenter machen, weiter in den Fokus gerückt. Im Gegensatz zu den induktiven LF- und HF-Systemen mit maximalen Lese- und Schreibreichweiten von einigen zehn Zentimetern bietet UHF in der Anwendung große Vorteile aufgrund seiner höheren Reichweite. Diese Flexibilität ist notwendig, wenn sich die Produktionsprozesse autonom, dezentral und anpassungsfähig organisieren sollen.

Ein weiterer, entscheidender Pluspunkt der UHF-Technik ist der Preisvorteil bei Transpondern und Labeln gegenüber induktiven Systemen. Ebenso existieren UHF-Transponder in vielfältigen Bauformen. Weitere Vorteile von UHF-Systemen sind die höheren Datenübertragungsraten sowie die Multitag-Lesung im Pulk. Damit sind alle Voraussetzungen gegeben, um die einzelnen Komponenten der Fabrik der Zukunft dezentral über den Nahbereich hinaus vernetzen zu können.

Eine der wichtigsten Standardanwendungen für die Logistik ist das RFID-Gate, bei dem alle Produkte beim Durchfahren des Tores erfasst werden sollen. Es besteht aus vier großen, räumlich getrennten Antennen, die durch empfindliche HF-Kabel mit der abgesetzten Reader-Elektronik verbunden sind. Will man aber nun einzelne Produkte und Betriebsmittel bereits während der gesamten Produktionskette identifizieren, sind die in der Logistik eingesetzten großen Antennen beziehungsweise Reader und deren Anordnung aus Platzgründen oftmals ungeeignet und verlangen nach anderen Lösungen.

Hier werden kompakte, kleine UHF-Reader benötigt, die beim Einbau in Produktionsanlagen nur wenig Platz erfordern. Aus diesem Grund sind besonders Reader geeignet, deren Antenne in das Gehäuse integriert ist. Aufgrund der Antennengröße und des daraus resultierenden geringeren Antennengewinns ist die Lese- und Schreibereichweite des Readers jedoch beschränkt. Die mögliche Reichweite von einem bis zwei Metern ist für eine Vielzahl von praktischen Anwendungen jedoch vollkommen ausreichend.