Was Sie bei der Implementierung von RTLS in Ihrer Fertigungsumgebung beachten, sollten:
Automobilhersteller scheinen bei der Einführung von Industrie 4.0 und dem „Industriellen Internet of Things“ ganz vorne mit dabei zu sein. Ziel ist die Überwachung und Messung von Gütern während des gesamten Herstellungsprozesses, vom Wareneingang bis zum endgültigen Versand. Dadurch wird der gesamte Produktionsprozess sichtbarer, effizienter und letztlich auch rentabler. In vielen Fertigungsbetrieben ist die Entwicklung, den Arbeitsablauf sichtbarer zu machen, bereits umgesetzt oder im Gange.
Es gibt jedoch einige Bereiche im Prozess, in denen Anlagen, Materialien und sogar fertige Fahrzeuge in der digitalen Welt nicht sichtbar sind. Dies gilt vor allem für den Produktionsprozess von Fahrzeugen, bei dem die Anlagen nicht einem vorgegebenen Pfad folgen. Sobald ein Fahrzeug beispielsweise die Fertigungsstraße verlässt und in den Endbearbeitungsbereich gelangt, kann es sich frei auf dem Produktionsgelände bewegen. Die Herausforderung besteht darin, den Standort jedes Fahrzeugs zu einem bestimmten Zeitpunkt zu kennen und dadurch Produktionsverzögerungen zu vermeiden. Diese Situation gilt auch für Fertigungsprozesse, bei denen Roh- oder Halbfertigprodukte auf Wagen frei durch die Anlage bewegt werden.
Selbst bei den besten manuellen Verfahren können die Wagen an der falschen Stelle landen, was zu massiven Zeit- und Produktivitätsverlusten führt. Um diese Herausforderungen zu meistern, können Echtzeit Monitoring Systeme Ihnen dabei helfen, nicht geführte Prozesse deutlich sichtbar zu machen und in die digitale Landschaft zu integrieren. Die Integration eines RTLS in Ihre Fertigungslandschaft kann sehr komplex sein, und eine Investition in diesem Bereich sollte gründlich geprüft werden. Um die Implementierung und die Auswahl des richtigen Systems zu vereinfachen, müssen einige Fragen beantwortet werden, die Ihnen bei der Entscheidungsfindung helfen.
In vielen Fällen konzentrieren sich Kunden, die eine RTLS-Implementierung in Betracht ziehen, auf die Frage: „Wie genau ist das System?“ Da die Antwort auf diese Frage jedoch von Ihren spezifischen Bedürfnissen abhängt, müssen Sie sich als Unternehmen über ihre Ausgangssituation im Klaren sein bevor Sie die ideale RTLS-Lösung für Ihre Situation auswählen. Sie sollten Ihre Fertigungsprozesse genau untersuchen und das Problem und die zu verbessernde Situation definieren. Um die Auswahl zu erleichtern, ist eine spezifische Dokumentation erforderlich, die Skizzen, Layouts und ein klares Bild des gewünschten Ergebnisses enthält.
So sind alle am Prozess Beteiligten auf dem neuesten Stand und gut informiert. Die Klarheit über Ihre aktuelle Situation ermöglicht es Ihnen, die beste RTLS-Lösung für Ihr Unternehmen auszuwählen, was oft zu der Erkenntnis führt, dass es bei der Frage nach der Genauigkeit vor allem um prozessbasierte Anforderungen geht.
Die meisten RTLS-Transponder benötigen eine freie Sichtlinie zu "Satelliten", die rund um die Anlage angebracht sind. Mindestens drei Satelliten müssen sich in Reichweite befinden, um einen Standort über Trilateration/ Multilateration zu berechnen. Manchmal ist dies jedoch nicht möglich, z. B. bei der Reifenherstellung.
Stellen Sie sich eine Anwendung vor, bei der Materialwagen in der Werkshalle geortet und dann in eine Produktionsmaschine gefahren werden. In dem Moment, in dem der Materialträger in die Maschine einfährt, kann das System ihn nicht mehr über RTLS lokalisieren, zumindest nicht genau genug. Mit einem System, das RTLS mit einem Nahbereichs-Identifikationssystem, auch bekannt als aktives RFID, kombiniert, kann dieses Problem gelöst werden. Die Nahbereichs-Identifikation ermöglicht nicht nur die genaue Lokalisierung eines Produktionsträgers innerhalb der Maschine, sondern bestätigt auch, dass das richtige Material und die richtige Charge verwendet wird, wobei beispielsweise das Verfallsdatum berücksichtigt wird (erfahren Sie mehr über das Pick by light System).
Ein weiterer Vorteil des Einsatzes eines Echzeit Monitoring Systems, das beide Technologien umfasst, ist die Kosteneffizienz, insbesondere für Fahrzeughersteller. In Fällen, in denen Fahrzeuge vorübergehend auf einem anderen Parkplatz abgestellt werden müssen, kann es ausreichen, ein Tor mit Nahbereichserkennung an einem Ein- oder Ausfahrtspunkt zu installieren, anstatt den gesamten Bereich mit einer RTLS-Infrastruktur auszustatten.
Je nach Bedarf und geforderter Genauigkeit stehen verschiedene RTLS-Technologien zur Verfügung, am häufigsten 2,4 GHz, Ultrabreitband (UWB), Bluetooth LE oder Wi-Fi-basierte Systeme. Die Wahl des idealen Systems ist von entscheidender Bedeutung, insbesondere in einer Produktionsumgebung (1).
Alle Technologien haben ihre eigenen individuellen Vor- und Nachteile. So reflektiert beispielsweise ein Hallenboden mit vielen Metalloberflächen einige Signale und beeinträchtigt die Positionsgenauigkeit.
Einige Systeme benötigen einen digitalen Fußabdruck der Werkshalle, der als Referenz dient. Ändert sich der Fußabdruck durch das Verschieben von Maschinen oder anderen Referenzpunkten, sinkt die Zuverlässigkeit. Zur Vermeidung von Ausfällen, Pannen und hohe Wartungskosten für das Echtzeit Monitoring-system, ist die richtige Wahl des RTLS für Ihre spezifische Umgebung entscheidend, um die bestmögliche Leistung zu erzielen.
Unabhängig von den verschiedenen RTLS-Lösungen, die auf dem Markt erhältlich sind, ist die Umwandlung von Trilaterations-/Multilaterations-Standortdaten in spezifische Positionen integraler Bestandteil jeder Software. Die gewählte Software muss sich nahtlos in Ihre aktuelle IT-Landschaft einfügen, aber wie bereits erwähnt, ist auch hier der Ausgangspunkt die Definition des Kernproblems, das Sie zu lösen versuchen.
Traditionell verfolgt ein Realt Time Location System die Position von Transpondern. Betreiber wollen jedoch auch Vermögenswerte wie Fahrzeuge verfolgen. Nur wenige der verfügbaren Softwarepakete erlauben es, einen Transponder mit einer Anlagen- oder Fahrzeugnummer zu verknüpfen. Allein diese Funktion bringt enorme Vorteile, daher sollte Ihr Unternehmen darauf achten, dass eine solche Funktion enthalten ist.
Die benötigte RTLS-Software sollte so konzipiert sein, dass sie sich nahtlos in die Anwendungssoftware von Drittanbietern integrieren lässt und daher mit Ihrer aktuellen IT-Landschaft, Datenbanken, Produktionsmanagement- und ERP-Systemen kompatibel ist.
Einige RTLS-Lösungen basieren auf Frequenzen, die nur für den Einsatz in Innenräumen geeignet sind. Es ist auch wichtig zu wissen, dass ein einfaches Vordach für eine RTLS-Lösung technisch gesehen „indoor“ ist, während es aus rechtlicher Sicht „outdoor“ ist.
Daher muss man sich überlegen, ob die Anwendung nur in Innenräumen oder auch im Außenbereich eingesetzt werden soll. Während eine Lösung für den Innenbereich Ihre aktuellen Anforderungen erfüllen kann (z. B. für Ihre Industriebetriebe/ brownfield operations), sollten mögliche zukünftige Erweiterungen für den Außenbereich in Betracht gezogen werden. Andernfalls kann eine Erweiterung im Freien unmöglich werden.
Die Art und Weise, wie ein Transponder an einer Anlage befestigt wird, ist ein kritischer und manchmal unterschätzter Teil der Installation. Denken Sie an schwere Kabelrollen auf Stahltrommeln, die in Maschinen hinein- und herausgerollt werden.
Die Lokalisierungsgenauigkeit kann beeinträchtigt werden, wenn der Transponder an einer Stelle angebracht ist, die sich beim Rollen in der Höhe verändert. Außerdem kann keine Metallabschirmung zwischen Transponder und Satellit angebracht werden. Wenn beispielsweise zwei Rollen nebeneinander angebracht sind, könnte das Signal durch die benachbarte Rolle abgeschirmt werden, so dass die Position der Anlage nicht ermittelt werden kann.
In vielen Fällen befinden sich Objekte in einem Gebiet, und die Kenntnis des Standorts reicht möglicherweise nicht aus, um sie sofort zu finden. Für diese Fälle bieten einige Systeme Transponder an, die mit visuellen Signalen ausgestattet sind, um die Objekte sofort zu identifizieren, anstatt sie suchen zu müssen.
Natürlich erfordert eine solche Option mit LED ausgestattete Transponder und eine spezielle Software, damit das Personal in der Werkstatt die visuellen Signale einfach über eine mobile Anwendung aktivieren kann. Einige Lösungen bieten sogar Transponder mit mehrfarbigen LEDs an, die für andere betriebliche Zwecke genutzt werden können, z. B. für den Status der Anlage, die Materialbestätigung usw.
Alle RTLS-Transponder benötigen eine Batterie, es sei denn, das Fahrzeug oder die Anlage kann Strom liefern. Die Lebensdauer der Batterie hängt von der Häufigkeit und Art der Nutzung ab. Ein qualifizierter Integrator kann eine Schätzung der Batterielebensdauer geben. Leider bieten viele RTLS-Lösungen Transponder mit fest eingebauten Batterien an, die nicht gewechselt werden können.
Sobald die Batterie leer ist, muss das gesamte Gerät ersetzt werden. Gute RTLS-Lösungen bieten Transponder mit austauschbaren Batterien an. Obwohl die anfänglichen Investitionskosten pro Transponder höher sein können, ist der Austausch der Batterien kostengünstiger als der Kauf eines komplett neuen Geräts (siehe auch: RTLS Chip und die CHIRP Technologie).
Viele Produktionsprozesse erfordern es, dass Scanner bestätigen, dass eine bestimmte Aufgabe ausgeführt wurde. Einige RTLS-Transponder bieten eine Drucktaste, die für diesen Zweck verwendet werden kann. Da das RTLS den genauen Standort kennt, wenn die Drucktaste aktiviert wird, wird das Ereignis, das durch die Drucktaste im Produktionsmanagementsystem ausgelöst wird, mit dem Standort des Fahrzeugs oder der Anlage verknüpft.
Eine Drucktastenfunktion am RTLS-Transponder kann andere Formen der Benutzerbestätigung für Ihr ERP-System überflüssig machen und Ihnen unnötige Investitionen ersparen.
Der beste Weg, Echtzeit Monitoring über RTLS in Ihre Umgebung zu integrieren, besteht darin, klein anzufangen. Beginnen Sie vielleicht mit dem dringendsten Bereich, in dem Sie den größten Nutzen erzielen. Sobald dies etabliert ist und funktioniert, können Sie das System auf weitere Bereiche innerhalb der Anlage ausweiten.
Dies erfordert ein System, das leicht skalierbar ist. Einige der auf dem Markt erhältlichen Systeme erlauben nur eine maximale Anzahl von Transpondern. Achten Sie darauf, zukünftige Erweiterungen zu berücksichtigen, um die Einschränkungen Ihrer Lösung zu vermeiden.
Einige Systeme erfordern umfangreiche Maßnahmen bei der Installation der Satelliten, die als Gegenstücke zu den Transpondern im Trilaterations-/Multilaterationsprozess dienen. Es gibt Systeme, die erfordern, dass jeder Satellit mit einem Ethernet- und Stromanschluss ausgestattet ist. Angesichts der Tatsache, dass es möglicherweise Hunderte solcher Satelliten in einer großen Anlage gibt, können diese Installationsmaßnahmen sehr kostspielig sein. Andere RTLS-Lösungen benötigen überhaupt kein Datenkabel, da sie lediglich mit einer einfachen Niederspannungsstromversorgung arbeiten.
Ein weiterer Punkt, den es zu berücksichtigen gilt, sind die Montagemöglichkeiten für den Transponder. Viele Produktionsanlagen benötigen Tausende von Transpondern, um ihre Anforderungen zu erfüllen. Wenn der Transponder nicht richtig an der Anlage montiert ist, führt dies zu viel unnötigem Aufwand.
Wie bei allen anderen Kapitalinvestitionen ist die Wahl eines seriösen Integrators von entscheidender Bedeutung. Während des Analyseprozesses hilft ein guter Partner, vorher nicht bedachte Fragen zu beantworten, die die Wahl der Lösung stark beeinflussen können. Es ist sehr wichtig, dass der Integrator nicht nur in der Lage ist, das Echtzeit Monitoring System zu entwerfen und zu installieren, sondern auch vollständige After-Sales-Services anbietet.
Die Investition in eine jährliche Systemprüfung ist immer lohnend. Wählen Sie außerdem einen Integrator, der sowohl Fern- als auch Vor-Ort-Support anbietet und über eine 24/7-Hotline verfügt, wie Sie es auch für jedes andere produktionsrelevante System tun würden.
Wählen Sie ein Unternehmen mit zuverlässigen Referenzen und langjähriger Erfahrung auf dem Markt. Klären Sie vor der Investition, wer die Hardware, Software, Strominstallation, LAN-Verbindungen und Dienstleistungen bereitstellt. Dies spart wertvolle Zeit und Geld.
In vielen Fällen ist ein RTLS kein eigenständiges Echtzeit Monitoring System, sondern muss in die bestehende Infrastruktur und IT-Landschaft integriert werden. Wenn Ihre Anwendung nur ein eigenständiges System erfordert, bei dem die Positionen von Anlagen auf Terminals in der gesamten Anlage angezeigt werden, ist die Installation relativ einfach.
Sollten Sie jedoch planen, das RTLS in Ihr aktuelles ERP- und Produktionsmanagementsystem zu integrieren, wird der Prozess erheblich komplexer. In diesem Fall beginnen Sie jedoch, die wahren Vorteile Ihrer Investition zu nutzen. Wenn Sie Buchungen in Ihrem ERP-System basierend auf dem Standort der Anlagen erstellen möchten, muss die Position korrekt sein, da ansonsten Anlagen am falschen Ort gebucht werden. Die Genauigkeit des RTLS wird dabei wichtiger als üblich, doch clevere Geschäftslogik in der Software bietet einen entscheidenden Unterschied.
Trotz der Tatsache, dass die Fertigungsindustrie der meisten Unternehmen stark digitalisiert und vernetzt ist, fehlt es in vielen Bereichen noch an Transparenz. Dies kann zu finanziellen Verlusten, Produktionsausfällen und Sicherheitsproblemen führen. Die Informationen und Funktionen von Echtzeit Monitoring via RTLS bieten einem Unternehmen großen Mehrwert. Da die Vorteile weitreichend sind, finden Sie nachfolgend einige der Vorteile:
Ein korrekt spezifiziertes RTLS bietet Ihnen betriebliche, entscheidungsrelevante, Service- und finanzielle Vorteile, die zu einer allgemeinen Qualitätsverbesserung des Endprodukts führen.
Die Implementierung eines RTLS in eine Fertigungsumgebung wirft viele Fragen auf. Die oben genannte Liste ist bei weitem nicht umfassend, bietet jedoch einen guten Ausgangspunkt für die Wahl des richtigen Systems.
Quellen:
(1) Sebastian Thiede, Brendan Sullivan, Roy Damgrave, Eric Lutters: Real-time locating systems (RTLS) in future factories: technology review, morphology and application potentials; Procedia CIRP, Volume 104, 2021, Pages 671-676, ISSN 2212-8271, https://doi.org/10.1016/j.procir.2021.11.113.