• Anwendungsbereich







    Keine Auswahl

    Schlagwortsuche
    Technologie






Balluff

Mit UHF-RFID von Balluff löst die Gießerei Weso die Ermittlung von OEE-Kennzahlen

Use Cases | von Balluff | 19. November 2014
Lesestation 3 - Während der Dichtigkeitsprüfung sind maximal vier Heizkessel in der Prüfzone. Lesestation 3 - Während der Dichtigkeitsprüfung sind maximal vier Heizkessel in der Prüfzone. BILD: Balluff

Selektive Identifikation für eine effiziente Produktion

UHF-RFID ermöglicht das Monitoring von Energieverbräuchen der Fertigung von Heizkesseln in der zur Viessmann-Gruppe gehörenden Gießerei Weso bis auf die Produktebene

Wie hoch ist der tatsächliche Verbrauch von Betriebsstoffen pro gefertigter Einheit? Die Antwort auf diese Frage ermöglicht deutlich gesteigerte Prozesseffizienz, da sie Optimierungspotenziale sichtbar werden lässt. Mit der Installation eines Ultrahoch-Frequenz Industrial RFID Systems von Balluff an einer Montagelinie für Heizkessel hat die zur Viessmann-Gruppe gehörende Gießerei Weso eine der schwierigsten Aufgaben zur Ermittlung von OEE-Kennzahlen gelöst. Im Gespräch mit „RFID im Blick“ berichten Michael Kreide, Weso, und Werner Bloch, Balluff, über die speziellen Herausforderungen der Installation und die erbrachten Mehrwerte.

Michael Kreide, Abteilungsleiter Instandhaltungsmanagement, Weso und Werner Bloch, System Consulting, Balluff, im Interview mit „RFID im Blick“

Herausfordernde Kennzahlenermittlung

Das Ermitteln von OEE (Overall Equipment Efficiency)-Kennzahlen gestaltet sich immer dann extrem schwierig, wenn in Prozessabläufen ein steuerungstechnisches Erfassen und Vergleichen von Parametern nicht möglich ist. Dies gilt häufig für Montagelinien mit überwiegend manuellen oder teilautomatisierten Prozessen. Hier lassen sich oft keine zusätzlichen Messsysteme wie etwa Druckluft-Durchflusssensoren oder Stromzähler integrieren, deren Messwerte über eine Steuerung, zusammen mit anderen Parametern, den einzelnen Produkten zugeordnet werden könnten. Im Rahmen eines ReVista-Projektes hat sich Michael Kreide mit einer Montagelinie für Heizkessel gezielt den am schwierigsten zu erfassenden Bereich ausgesucht, um das bestehende Monitoring des Energiemanagementsystems mittels Bauteileidentifizierung durchgängig bis auf die Produktebene zu realisieren.

Prozesse mit RFID optimieren, ohne sie zu verändern

Werner BlochWerner Bloch„Unsere Zielsetzung war, eine Lösung zu entwickeln, bei der die Gießerei Weso keinen Prozess in der Fertigung verändern oder anpassen musste. Dies ist trotz der herausfordernden Umgebung mit Bauteilen aus Metall, unterschiedlicher Lesereichweiten aufgrund verschiedener Lesestellen und 135, in der Größe stark variierenden Bauteilmodellen auf einer Montagelinie mit einer UHF-RFID-Applikation gelungen. Ohne den Einsatz statistischer Auswertungen konnten wir für Weso eine Lösung implementieren, die eine selektive Bauteilerfassung ermöglicht – nur anhand der Ausnutzung physikalischer Möglichkeiten.“

Balluff-Know-how im Forschungsprojekt

ReVista steht für ganzheitliche ressourcen- und verfügbarkeitsorientierte Instandhaltungsstrategien, die eine material- und energieeffiziente Produktion ermöglichen und eine bedarfsgerechte Verfügbarkeit im Betrieb sicherstellen. In den Forschungs- und Entwicklungsprojekten, finanziert mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF), geht es letztlich auch um die Steigerung der Prozesseffizienz, die bei Weso auf dem Grundgedanken der kontinuierlichen Verbesserung (KVP) basiert und als Unternehmensziel verankert ist. „Voraussetzung für den Erfolg war das Know-how der Spezialisten von Balluff, die mit ihrem Power-Scan-Verfahren die Prozessparameter des Lesesystems vor Ort optimal eingestellt haben“, resümiert Michael Kreide, der bei Weso für das IHManagement zuständige Abteilungsleiter.

Stark variierende Bauteiledimensionen

Weso, im mittelhessischen Gladenbach ansässig, ist eine der großen deutschen Gießereien mit mehr als 400 Mitarbeitern. Das Unternehmen fertigt seit über 120 Jahren hochwertige Grauguss-Produkte für den Weltmarkt. Heute versteht sich die Viessmann-Tochter als Komplettdienstleister rund um den Guss. Das Produktportfolio umfasst Präzisionsgussteile für den Maschinen- und Getriebebau, für Pumpen und Armaturen, für Kältemaschinen, für den Traktoren- und Schienenfahrzeugbau, bis hin zu Bauteilen für Heizkessel. Letztere werden in besagter Montagelinie in derzeit 135 unterschiedlichen Varianten in Größen von 15 bis 270 kW montiert. Die Durchlaufzeiten liegen zwischen 7,4 und 122 Minuten. „Zu den besonderen Anforderungen aus stark variierenden Bauteiledimensionen und wechselnden Montagelagen kommt, dass wir teilweise mit flüssigen Arbeitsstoffen hantieren, die in der ohnehin schon vergleichsweise rauen Umgebung jegliche Teileerkennung mit optischen Systemen zusätzlich erschweren“, ergänzt Kreide. Aus diesem Grund hat er nach einer RFID-Lösung gesucht, um die Heizkessel in den jeweiligen Stationen der Montagelinie einzeln zu identifizieren und so die tatsächlichen Betriebsstoffverbräuche wie Strom, Druckluft, Arbeitsstoffe und vieles mehr exakt jedem Heizkessel zuordnen und OEE-Kennzahlen ermitteln zu können.

Ideale Identifikationstechnologie

Michael KreideMichael KreideRFID ist für Michael Kreide angesichts der vorherrschenden Bedingungen deshalb die richtige Technologie, weil damit eine automatische Identifizierung von Objekten gleich welcher Art und sogar ohne direkten Sichtkontakt zwischen Datenträger und Lesegerät gewährleistet ist. Das bedeutet auch, dass im Vergleich zur optischen Erkennung selbst die Informationen von möglicherweise verschmutzten Datenträger, dank der Funk-Datenübertragung, lesbar sind. Von den fünf verschiedenen, mit unterschiedlichen Übertragungsfrequenzen arbeitenden RFID-Systemen von Balluff war für die Montagelinie bei Weso die UHF-Version BIS U die optimale Lösung. Mit 865 (EU) beziehungsweise 915 (US) MHz deckt sie Lesebereiche von bis zu sechs Meter ab.

Antennenkonfiguration für selektive Erfassung

Die Herausforderung bestand nun allerdings darin, die Prozessparameter des Lesesystems, das heißt den Arbeitspunkt so einzustellen, dass immer nur der Datenträger erfasst wird, der erfasst werden soll, selbst, wenn sich noch weitere Datenträger im unmittelbaren Umfeld befinden, was aufgrund der Gegebenheiten in der Montaglinie bei Weso unvermeidbar ist. Dies wurde dadurch erreicht, dass mittels Variation der Antennenleistung der Einstellwert bestimmt wurde, bei dem die Transponderfunktion gerade noch gewährleistet ist - andere Transponder jedoch nicht angesprochen werden. Durch eine applikationsabhängige Erhöhung der Antennen- Sendeleistung über die minimal notwendige Ansprechfeldstärke hinaus wurde der Arbeitspunkt so eingestellt, dass das Identifikationssystem – Transponder und Auswerteeinheit – immun gegenüber Veränderungen der Umgebung und Bauteil- oder Montageschwankungen ist. Dieser Wert bestimmt dann auch den tatsächlichen Lesebereich einer Antenne. Die richtige Einstellung war also die Voraussetzung für einen selektiven Erfassungsprozess.

Die verwendeten Transponder verfügen über ein Montagesystem mit Magneten.
Die verwendeten Transponder verfügen über ein Montagesystem mit Magneten.

Individuelle Einstellung vor Ort

Bei der Einstellung der Prozessparameter war allerdings der reale Verlauf der Felddämpfung unbedingt zu berücksichtigen. In einer realen Umgebung treffen die von einer Antenne ausgesandten elektromagnetischen Wellen auf Objekte in unterschiedlicher Form, Größe und Materialbeschaffenheit. Dies führt zu Streuungen und Reflektionen, wodurch sich sogenannte vagabundierende Wellen mit den Primäroder mit bereits an anderen Objekten reflektierten Wellen überlagern können. Da sich die Umgebungssituationen der einzelnen RFID-Lesestellen voneinander unterscheiden, musste die Ansprechfeldstärke beziehungsweise die korrespondierende Antennen-Sendeleistung für jeden Erfassungspunkt einzeln bestimmt werden. Balluff ermöglichte dies it Werner Bloch, Balluff vor Ort mit dem unternehmenseigenen speziellen Power- Scan-Verfahren, das von einer speziell für die Inbetriebnahme solcher Applikation entwickelten Software unterstützt wird. Damit wird die Sensitivität der Datenträger an einem Montagepunkt im Raum vor der Antenne gemessen und so die minimal notwendige Antennen-Sendeleistung ermittelt. Bei Kenntnis des sogenannten charakteristischen Anregungskennfeldes ließ sich der Lesebereich nun so festlegen, dass ein ungewolltes Auslesen von Datenträgern im näheren Umfeld unterbleibt.

Vier Antennen an einer gemeinsamen Auswerteeinheit

Bei Weso wurden einhergehend mit der Einstellung der Prozessparameter über das Power-Scan-Verfahren auch die idealen Positionen für die Antennen sowie die am besten geeignete Anbringung der austauschbaren Datenträger an den Heizkesselgehäusen ermittelt. Insgesamt wurden zur Überwachung der Arbeitsstationen in der Montagelinie vier Antennen installiert, die alle über eine einzige gemeinsame Auswerteeinheit angeschlossen sind. Die erste Antenne deckt den Bereich der Einschleusung ab. Hier werden die Einzelsegmente der Heizkessel manuell aufgelegt und ein Datenträger mit einer festen Identifikationsnummer am Grundkörper befestigt. Dazu entnimmt der Werker einen Transponder aus einer Vorratsbox und hält diesen in den Lesebereich der Antenne. Deren Sendeleistung ist so gedrosselt, dass der Leseabstand des Transponders nur circa 30 Zentimeter beträgt. Mit dieser Einstellung ist sichergestellt, dass nur der unmittelbar vor die Antenne gehaltene Transponder gelesen und im System angemeldet wird. Die nebenan in der Vorratsbox liegenden Transponder werden dagegen nicht erfasst. Beim Einfahren des Kessels in die folgende Fügestation erfasst eine zweite Antenne den Transponder. Nach dem Verpressen erfolgt die Montage diverser Anbauteile, bevor die Heizkessel in eine Prüfstation zur Dichtigkeitsprüfung kommen. Eine dritte, hier installierte Lesestation ermöglicht ebenfalls wieder die selektive Zuordnung der Betriebs- und Hilfsstoffverbräuche.

„Die Einstellung der Lesestation in diesem Bereich erwies sich als besonders anspruchsvoll, weil sich je nach Kesselvariante bis zu vier Kessel auf engem Raum innerhalb der Prüfstation befinden und sich aufgrund der kontinuierlich laufenden Vormontage unmittelbar vor dem Einlauf der Prüfstation weitere Kessel ansammeln“, berichtet Michael Kreide. Ist die Dichtigkeitsprüfung abgeschlossen gelangen die Heizkessel in den Verpackungsbereich, wo auch der Transponder wieder entfernt wird und gleichzeitig die Fertigmeldung über die vierte an dieser Stelle installierte Antenne erfolgt. Rückblickend sagt Michael Kreide zu der erfolgreichen Installation des Balluff RFID-Systems: „Die wussten was sie tun!“

Letzte Änderung am Mittwoch, 21 Oktober 2015 17:15
Das Fachmagazin „RFID im Blick“
Fachmagazin „RFID im Blick“Das ganze Spektrum von RFID, NFC, Smart Cards, BLE und Wireless IoT
Recherchiert, innovativ, praxisorientiert, am Puls der Zeit!
RFID & Wireless IoT tomorrow 2019
RFID and Wireless IoT tomorrow 2019Der europaweit größte Kongress für RFID & Wireless IoT
Di, 29.- Mi, 30. Oktober
Darmstadtium, Darmstadt bei Frankfurt, Deutschland
Kongress | Ausstellung | Live-Demos
Folgen Sie uns auf www.rfid-wiot-tomorrow.com/de
Wir freuen uns auf Sie!
 
RFID tomorrow

RFID & Wireless IoT tomorrow 2018

Kompendium

Company + Application Guide RFID | NFC | Smart Cards

Bestellungen

Fachmagazin RFID im Blick

Kontakt

Kontakt RFID im Blick