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Harting: Daten aus dem Inneren der Industrie 4.0 mit UHF-RFID

Artikel | von Harting Technologiegruppe | 04. Januar 2017
Für das raue Eisenbahnumfeld braucht es robuste Identifikationslösungen. Eine neuartige Kombination aus UHFRFID und Sensorik bringt den Gedanken der Industrie 4.0 jetzt auch in den Schienenverkehr. Für das raue Eisenbahnumfeld braucht es robuste Identifikationslösungen. Eine neuartige Kombination aus UHFRFID und Sensorik bringt den Gedanken der Industrie 4.0 jetzt auch in den Schienenverkehr.

Ein innovatives Sensor-UHF-Transponder-Konzept eröffnet neue Wege, Daten aus industriellen und logistischen Prozessen zu generieren. Flexible Hardware schafft die Voraussetzung für zahlreiche Vorteile.

Objekte in der Produktion und der Logistik zu erfassen und eineindeutig zu identifizieren – das funktioniert perfekt mit UHF-RFID. Doch wo liegt der wirkliche Mehrwert für die Industrie 4.0? Diese Frage beantwortet das Technologieunternehmen Harting mit einem neuen Sensor-Transponder-Konzept, bei dem der Sensor und der UHF-Transponder entkoppelt sind. Im Gespräch mit „RFID im Blick“ erläutert Olaf Wilmsmeier von Harting, welche Vorteile durch dieses Konzept in unterschiedlichen Prozessen entstehen. Auch wirft er einen Blick auf den Nutzen modularer und industrietauglicher UHF-Hardware, flexible Antennenlösungen sowie sichere und standardisierte Datenkommunikation via OPC-UA. „Wir wollen Unternehmen Technologien bereitstellen, durch die sich komplett neue Möglichkeiten der Prozessoptimierung ergeben“, so Olaf Wilmsmeier.

Olaf Wilmsmeier, Produktmanager RFID, Harting Technologiegruppe, im Interview mit „RFID im Blick“

Industrie 4.0 mit UHF nah am Prozess

Um die industrielle Produktion fit für das digitale Zeitalter zu machen, wurden unterschiedliche Initiativen und Visionen wie Industrie 4.0 oder Internet of Things ins Leben gerufen. Aus Sicht von Olaf Wilmsmeier stehe im Vordergrund, ganz gleich wie die Initiative genannt werde, möglichst alle Objekte in einem Prozess eineindeutig zu identifizieren. „Aus Sicht der IT erhalten alle Objekte eine eigene IP-Adresse und sind so im Netzwerk identifizierbar. Es gibt jedoch Objekte, die auch in Zukunft keine eigene IP-Adresse erhalten werden, wie zum Beispiel ein Container, ein Zugwaggon oder auch ein Radsatz oder eine Palette“, erläutert Olaf Wilmsmeier und führt aus: „UHF-RFID bietet den Vorteil, auch solchen Objekten eine ID zu geben.

Die Technologie bietet sämtliche Benefits, um Medienbrüche zu vermeiden. Eine Identifikation kann jederzeit ohne Sichtkontakt und auch im Pulk erfolgen. Der Schlüssel zum Erfolg in digitalisierten Prozessen ist, dass Daten auf den UHF-Transpondern veränderbar sind. Das ist entscheidend, um Bewegungs- und Qualitätsmerkmale in selbstorganisierende Prozesse zu kommunizieren.“ Industrie 4.0 sei eine Vision, die nicht nur als Gesamtkonzept funktioniere, sondern immer auch sehr nah am ‚Ort des Geschehen‘ direkt in Kleinstsystemen realisierbar sei.

Olaf WilmsmeierOlaf Wilmsmeier „Die Möglichkeit, Sensordaten im Inneren von Maschinen oder auf rotierenden Teilen ohne Schleifkontakte oder aufwändige Verkabelungen auf Basis von Standard-UHF-RFID zu übertragen, kann zu einem wichtigen Baustein der Industrie 4.0 werden.“

Sensorik: The „Next Big Thing“?

„UHF-RFID ist zunächst eine Basistechnologie, die heute so weit entwickelt ist, dass sie auch in rauen industriellen Prozessen oder im Bahnumfeld prozessoptimierend eingesetzt wird. Die Technologie kann kontinuierlich in weitere Prozesse integriert werden. Das ist wichtig für Industrie 4.0, der nächste Schritt ist jedoch die Antwort auf die Frage: Was passiert eigentlich in der Umgebung der Prozesse? “, beschreibt Olaf Wilmsmeier eine aktuelle Herausforderung vor der Industrieunternehmen und Bahnbetreiber heute stehen. Der Einsatz von Sensorik sei die passende Antwort. Doch wie können Sensordaten beispielsweise direkt aus dem Inneren einer Maschine übertragen werden?

„Harting hat eine Möglichkeit geschaffen, passive UHF-RFID mit Sensorik zu verbinden. Das Innovative daran ist, dass der Transponder über eine Schnittstelle verfügt, an der ein beliebiger Sensorkopf angeschlossen werden kann. Der Sensor selbst wird im Inneren einer Maschine platziert und der Transponder außerhalb. Ein großer Vorteil ist die Übertragung der Sensordaten über die Luftschnittstelle. Handelt es sich um bewegliche Maschinenteile, auf denen der Transponder montiert wird, können die Daten sicher übertragen werden. Die aufwändige Installation von Schleifkontakten kann entfallen“, so Olaf Wilmsmeier.

Neue Ideen sind gefragt

Standard UHF-RFID-Technologie und Sensorik in dieser Form zu verbinden, soll Unternehmen anregen, eigene Ideen zu entwickeln, sagt Olaf Wilmsmeier: „Mit der Sensor-Transponderlösung lassen sich beispielsweise im Bahnumfeld Zustände dauerhaft überwachen. Bestimmte Qualitätsmerkmale, die bislang aufwändig manuell überprüft wurden, können automatisch kontrolliert werden. Einfache Fragen wie: ‚Ist ein Teil am Waggon dauerhaft befestigt?‘, lassen sich sicher und zuverlässig überwachen. Ebenso lässt sich die Funktionstüchtigkeit beweglicher Teile einer Hängebahn überprüfen. Obwohl erst seit einigen Monaten auf dem Markt, kommen Sensor-Transponder- Lösungen zur Schwellwerterfassung bereits in zahlreichen Applikationen weltweit zum Einsatz.“

Druck, Feuchte, Temperatur – vieles ist denkbar

„In der ersten Ausbaustufe ist eine Schwellwerterfassung möglich. Denkbar für die Zukunft sind aber auch die Erfassung genereller Sensordaten“, so Olaf Wilmsmeier. Die Schnittstelle am Transponder sei so gestaltet, dass die Anbindung unterschiedlicher Sensorköpfe leicht zu realisieren sei. „Hier sehen wir einen absoluten Mehrwert für die Automatisierung. Die eineindeutige ID eines Objektes plus Aussagen zu seiner Umgebung schaffen bessere Entscheidungsgrundlagen für übergeordnete Systeme. Besteht bereits eine UHF-RFID-Infrastruktur in einem Unternehmen, kann der Sensor-Transponder problemlos adaptiert werden. Es ist keine spezielle Technologie, sondern basiert auf den Standards und Spezifikationen von UHF-RFID. Der Einsatz einer zweiten (Funk-)Technologie kann entfallen.“

RFID-Reader werden flexibler

Neben dem Sensor-Transponder-Konzept hat Harting mit der Plattform MICA (Modular Industry Computing Architecture) eine modular aufgebaute Systemlösung mit offener Hard- und Software entwickelt. Diese könne, so Olaf Wilmsmeier, schnell und kostengünstig an zahlreiche industrielle Anwendungsbereiche angepasst werden. Ein erstes Produkt, basierend auf MICA, ist der Ha-VIS RF-R300, ein UHF-RFID-Reader, der nicht nur über die Schutzklasse IP67 verfügt, sondern auch nach diversen industrie- und bahnspezifischen Standards wie EN 50155 getestet wird.

Die offene Softwarearchitektur ermögliche Unternehmen, eigene Logiken zu implementieren und ein Standardprodukt an flexible Anforderungen anzupassen. Eine komplett neu entwickelte Speziallösung sei nicht mehr notwendig. „Die Adaption neuer Logiken kann durch Harting, aber auch durch die einsetzenden Unternehmen erfolgen, da das MICA-Konzept über offene Schnittstellen verfügt. Durch die Modularität der Lösung entfällt die Bindung an spezifische Skripte oder Programmiersprachen. Es kann genutzt werden, was der Kunde beherrscht und bereits im Einsatz hat“, erklärt Olaf Wilmsmeier.

Freiheit bei der Antennengestaltung

In der Industrie 4.0 stehe nicht nur die Digitalisierung von Prozessen und die Kommunikation im Fokus, sondern auch immer die Anforderung nach einem Höchstmaß an Flexibilität. Das betreffe insbesondere die eingesetzte Hardware, sagt Olaf Wilmsmeier: „Herausforderungen in der Logistik und Produktion können sich heute deutlich schneller ändern als noch vor wenigen Jahren. Flexible Lösungen sorgen in diesem Zusammenhang für Investitionssicherheit. Der Ha-VIS RF-R300 ist Teil einer Gesamtbetrachtung, zu der auch flexible Antennenlösungen passen.

Die Locfield RFID-Antenne ermöglicht es, einen maßgeschneiderten UHF-RFID-Lesebereich zu entwerfen. Ein Koaxialkabel wird zur Antenne und kann in jeder beliebigen 3D-Form installiert werden.“ So sollen Anwendungen realisiert werden, in denen bislang keine UHF-RFID-Erfassung möglich oder zu aufwändig gewesen wäre. „Die Locfield-Antenne kann sowohl in komplexe Maschinen verlegt werden, als auch in Regalen, Türen oder Durchführungen.“

Sicher Kommunizieren mit OPC-UA

Je mehr ID- und Sensordaten aus Prozessen erfasst und an unterschiedliche Teilnehmer im Netzwerk – ERP- und MES-Systeme, SPS beziehungsweise Maschinen – verteilt werden, desto wichtiger wird eine einheitliche Sprache. Gleichzeitig muss ein Höchstmaß an Sicherheit in der Kommunikation gewährleistet sein, damit beim Empfänger auch exakt die Information unverändert ankommt, welche vom Sender abgeschickt wurde.

„Ein vielversprechender Ansatz in diesem Kontext ist der Kommunikations- Layer OPC-UA, der exakt diese Sicherheit bietet. Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik hat das Sicherheitsniveau von OPC-UA bereits bestätigt. Eine aktuell erarbeitete Companion Specification ermöglicht den produktübergreifenden Einsatz im AutoID-Umfeld, sodass ein weiterer Schritt in Richtung Industrie 4.0 möglich ist“, schließt Olaf Wilmsmeier.

Letzte Änderung am Mittwoch, 04 Januar 2017 08:41
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Olaf Wilmsmeier

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