Aktuální vydání

celé číslo

03

2024

Automatizační technika v energetice a teplárenství, úspory energie

Snímače teploty

celé číslo

RFID: udržitelná optimalizace času a nákladů v logistice

Společnost Turck nabízí komponenty pro RFID: tagy, čtecí a zapisovací hlavy, moduly pro sběr dat, ale i kompletní systémy RFID tzv. na klíč. Turck Vilant Systems, jedna z předních světových firem v oboru radiofrekvenční identifikace (RFID), která je součástí Turck Group, realizovala více než tisíc instalací po celém světě. Článek popisuje některé z nich.

 

Co mají společného spolehlivé dodací lhůty, bezchybná a agilní výroba? Všechny vyžadují bezproblémovou transparentnost procesů. Zastaralé procesy, složité struktury a vysoký tlak na náklady představují pro společnosti ve výrobním průmyslu a logistice stejnou výzvu: rychlé rozhodování, které je stále důležitější pro udržení konkurenceschopnosti, je možné jen s využitím informací v reálném čase.

Jak ale tyto informace získat? Systémy RFID překlenují propast mezi fyzickým světem výroby (OT) a systémy MES a ERP ve virtuální oblasti IT. Propojením fyzických objektů s daty prostřednictvím systémů RFID realizují potřebnou transparentnost pro digitalizované dodavatelské řetězce. Souhrnné informace, jako jsou časy, místa, uživatelé nebo dokončené procesy, umožňují realizovat automatizované výrobní a objednávkové procesy, identifikovat zdroje chyb nebo přesně předpovědět, kde mohou být úzká místa. Tímto způsobem se zvyšuje efektivita a rozvíjí odolnost proti nepředvídatelným událostem.

 

ABB: zvýšení produktivity a kapacity výroby

V roce 2011 závod ABB na výrobu spínací techniky ve finské Vaase vyrobil zhruba 80 % všech produktů ABB v této kategorii. Vedení ABB Group stanovilo klíčovou iniciativu ke zvýšení produktivity továrny, jejíž součástí byla také implementace systému RFID Vilant od firmy Turck (obr. 1).

Rozhodujícím prvkem v automatizaci materiálového toku se stala radiofrekvenční identifikace zbožových položek, RFID, která se používá pro logistiku na příjmu i výdeji zboží. Když kamion zajede do továrny, čtečky RFID zaregistrují každou položku v dodávce přímo do firemního systému ERP (SAP), v němž jsou okamžitě k dispozici informace o dostupnosti.

Jakmile je zboží podle zákaznické objednávky vyrobeno, je každá manipulační jednotka monitorována opět pomocí RFID. SAP vystaví dodací listy a další potřebné dokumenty a poté jsou všechny manipulační jednotky přesunuty do výdejového nákladního prostoru a naloženy na kamiony. Proces nakládky je automaticky, rychle a bezchybně monitorován a kontrolován s pomocí RFID.

Dnes je továrna téměř plně automatizovaná s více než dvaceti roboty, automatizovanými vysokozdvižnými vozíky a bezproblémovými toky materiálu. Výsledkem je, že produktivita továrny vzrostla o 60 % a objem výroby rovněž roste.

 

Sandvik Mining and Construction: sledování kritických zásilek

Podobně i strojírenská skupina Sandvik dosáhla transparentnosti pohybu materiálu zavedením automatizovaných procesů příjmu zboží s použitím RFID. Divize Mining and Construction finské firmy Sandvik je známá výrobou strojů a nástrojů pro těžbu hornin, ražení tunelů, hloubení základů staveb, demoliční práce, stavbu silnic nebo recyklaci stavebních materiálů (obr. 2). Sortiment produktů zahrnuje vrtné soupravy, bourací kladiva, povrchové i důlní dobývací stroje, stroje na ražení tunelů, drticí a prosévací stroje atd. Při výrobě svých produktů se spoléhá na desítky dodavatelů surovin po celém světě a chtěla mít kontrolu nad procesy svého zásobování včetně nákupních objednávek a zásilek od dodavatelů a dobrý přehled o nich. Vzhledem k tomu, že materiálová transparentnost je pro plánování výroby zásadní, je třeba mít informace o stavu zásilek a nákupních objednávek, včetně jejich zpoždění, v reálném čase. Stav zásilky byl v mnoha případech zjišťován reaktivně a často poté, když zásilka nedorazila včas. Navíc pomalé manuální příchozí procesy byly náchylné k chybám.

Systém RFID Vilant od firmy Turck byl integrován do systému ERP V10 od firmy CGS, který firma Sandvik používá. Pro kaž­dou objednávku, kterou dodavatel obdrží, systém vytvoří štítek RFID, který zásilku po cestě sleduje. Štítek je vytištěn na RFID tiskárně u dodavatele a následně je ještě před odesláním připevněn nebo přiložen k zásilce. Zásilky jsou potom automaticky registrovány při vstupu do podniku. Jakmile zásilka dorazí od dodavatele, projde bránou RFID, která přečte informace na štítku RFID a automaticky je předá do systému ERP prostřednictvím serverového softwaru Vilant.

Objednávka je vyřízena se 100% přesností a není nutné ručně zadávat čísla nákupních objednávek nebo skenovat čárové kódy. To vedlo k okamžitému zpřesnění stavu zásob, zkrácení ztrátových časů ve výrobě a možnosti snížit stav zásob na skladě.

 

JYSK: zajištění přesnosti dodávek

Distribuční centrum firmy Jysk v Nässjö ve Švédsku obsluhuje 200 obchodů řetězce Jysk Nordic v severských státech Evropy. Zboží, jako jsou matrace, židle, stoly nebo ložní prádlo, je denně vychystáváno a baleno na tisíc až dva tisíce palet. Hotové palety nakládají řidiči kamionů externích přepravních firem na své vozy (obr. 3).

Každý manuální proces může být zdrojem chyb. Společnost Jysk proto pověřila společnost Turck, aby do distribučního centra dodala jednoduché, a přitom chytré řešení, které se skládá z jednorázových štítků RFID, směrových čtecích bran RFID a semaforů, které indikují správnost načítání.

Každou paletu lze potom sledovat v systému pro správu skladu (WMS – Warehouse Management System).

Nyní mohou řidiči kamionů snadno rozpoznat, zda jsou palety, které nakládají, opravdu určené pro ně. Firma dosáhla větší spokojenosti zákazníků díky zajištění přesnosti dodávek.

 

Sledování velkoobjemových vaků

Při přepravě chemikálií se často využívají univerzální velkoobjemové vaky, tzv. big bag (obr. 4). Přeprava chemických surovin je vázána přísnými právními předpisy a požadavky týkajícími se sledovatelnosti. Společnost vyrábějící hnojiva, která se potýkala s manuálními a částečně nekonzistentními procesy v dodavatelském řetězci, proto místo dříve používaných čárových kódů implementovala systém RFID, aby mohla bezkontaktně sledovat původ i obsah každého vaku. Protože RFID nevyžaduje přímou viditelnost, je systém spolehlivější než optická identifikace. Konec každé výrobní linky byl vybaven zařízením pro čtení tagů RFID na velkoobjemových vacích. Kromě toho jsou čtečkami RFID vybavena i užitková vozidla, jako jsou nákladní automobily, vysokozdvižné vozíky a traktory. Inteligentní algoritmy zjišťují, které vaky jsou právě umístěny na vidlici vysokozdvižného vozíku a expedovány zákazníkům. Vaky jsou identifikovány při nakládání, takže i zde je zaručena skvělá sledovatelnost. Implementace RFID zajistí uživateli soulad s právními předpisy a kontrolu nad výrobním a dodacím procesem od výroby až po logistiku.

 

Decentralizovaný systém UHF RFID s čtecí vzdáleností až tři metry

Pro zajištění efektivních a transparentních toků zboží lze použít systém s čtecími a zapisovacími hlavami UHF (Ultra-High Frequency) a kompaktními rozhraními TBEN-S od firmy Turck. Čtecí a zapisovací hlavy Turck TN-Q120 a TN-Q175 UHF přenášejí informace o zboží na přepravních paletách, zatímco RFID rozhraní TBEN-S umožňují rychlý přenos dat do systému ERP.

Například čínský integrátor New Trend International Logistics Technology Co., Ltd. se rozhodl použít právě systém UHF RFID, protože vzdálenost mezi čtečkou a tagem může být až několik metrů. Data jsou zachycena, i když se objekty pohybují velkou rychlostí. Jeden z jejích zákazníků je chemická společnost, která přepravuje zboží na vratných paletách (obr. 5). RFID štítek opatřený jedinečným ID je vložen do každé přepravní palety a umožňuje spárovat data s dopravovaným materiálem nebo výrobkem. To zajistí čtecí a zapisovací hlavy Turck TN-Q120. Stejné čtečky jsou instalovány i ve skladu podél automatizované dopravní linky a zaznamenávají příjem a výdej zboží i přesnou polohu palet. Čtecí hlavy TN-Q120 ve tvaru krychle vyhovují normě ISO 18000-6 (Information technology – Radio frequency identification for item management, Part 6: Parameters for air interface communications at 860 MHz to 960 MHz General), typ C, a díky svému krytí IP67 mohou pracovat i v prašném a vlhkém prostředí. Rozsah pracovních teplot je –20 až +50 °C. Čtecí a zapisovací hlavy TN-Q175 jsou vhodné tam, kde je vyžadováno čtení více tagů najednou. Umožňují totiž spolehlivé čtení až devíti naskládaných palet.

 

Decentralizovaná kontrola chladicích stanic

Při výrobě automobilových kabelových svazků musí zalisované konektory nejprve po určitou dobu vytvrdnout, než je zaměstnanci mohou dodávat do dalších výrobních kroků. Aby bylo zajištěno dodržení předepsaných dob chlazení, společnost Turck nabízí řešení se světelnými sloupky TL50 (obr. 6). Každá chladicí stanice je vybavena modulem TBEN-S2 RFID. S ARGEE, bezplatným softwarem společnosti Turck, může tento modul plnit funkce logického řízení. Turck takové decentralizované programovatelné automaty nazývá Field Logic Controllers, FLC. V tomto případě to znamená, že v TBEN-S2 mohou uživatelé snadno nakonfigurovat časovač, který se spouští s každým nově dodaným stojanem pro kabelové svazky.

RFID umožňuje výměnu informací mezi stojanem s kabelovými svazky a modulem TBEN-S2. Chladicí stanice jsou vybavené čtecími a zapisovacími hlavami Q80L400 HF, které čtou tagy RFID připevněné ke stojanům kabelových svazků. Díky podlouhlé konstrukci čtečka spolehlivě identifikuje štítky bez ohledu na to, jak jsou kabelové stojany umístěny v chladicí stanici.

Když je detekováno identifikační číslo, TBEN-S2 spustí časovač a aktivuje signální světlo. Není k tomu třeba žádný zásah z centrálního řídicího systému, ale systémy vyšší úrovně mohou sledovat, které dávky kabelových svazků dokončily chlazení.

Zaměstnanci mohou identifikovat stav chlazení, který je indikován žlutou kontrolkou světelného sloupku TL50. Je-li stojan z chladicí stanice vytažen v předstihu, světlo se změní na červenou. Zelené světlo znamená, že proces je dokončen.

 

Sledování výroby bez databáze a PLC

Firma Kirschenhofer Maschinen vyvinula pro firmu Britax Römer Kindersicherheit na míru přizpůsobený systém řízení výroby a zajištění kvality dětských autosedaček s využitím tagů RFID Turck a multiprotokolových I/O modulů Turck TBEN-S napojených na software Labview od firmy National Instruments.

Firma Kirschenhofer implementovala sledovací systém pro dětské sedačky bez jakýchkoliv programovatelných automatů nebo centrálních databází: jako datový pool fungují tagy RFID, které obsahují pořadí montážních stanic a v nichž se dokumentují všechny výrobní kroky.

To zajišťuje kvalitu a umožňuje později rychle a snadno identifikovat produkt, i když už je zabalený – na jakémkoliv místě a bez přístupu k databázi.

Důležitou podmínkou úspěchu projektu je propojení modulů TBEN-S s Labview od NI. Díky tomu firma Kirschenhofer vytvořila systém řízení procesů tak, že všechna data jsou ukládána do štítků RFID. Běžné sledovací systémy používají pouze ID štítku a související výrobní data ukládají do databáze na serveru, ke které lze přistupovat ze všech relevantních procesních bodů. Firma Kirschenhofer však zvolila jinou architekturu: bez centrálního serveru.

Společnost Turck pro takový systém nabídla inteligentní štítek RFID TW-L36-18-F-
-B320. S 320 bajty má tento štítek více paměti, než tento projekt požaduje, a je tedy možné do něj implementovat pozdější vylepšení systému, jestliže by bylo nutné přidat další kontroly nebo zvětšit počet stanic.

Společnost Kirschenhofer hledala řešení, které by umožnilo provoz systému bez po­užití centrálního PLC. Rozhodujícím bodem je řídicí systém pracovní stanice. Operátor vidí všechny potřebné informace na tabletu: zde se mu zobrazuje správná montáž i případné závady.

Firma Kirschenhofer si zvolila kompaktní moduly TBEN-S-RFID a různé čtecí a zapisovací hlavy od společnosti Turck – v závislosti na konkrétní stanici. Modul TBEN-S může vysílat RFID data ze čtecích a zapisovacích hlav, předem vyfiltrovaná, prostřednictvím protokolů průmyslového Ethernetu, Profinetu, EtherNetu/IP nebo Modbusu TCP, do systémů vyšší úrovně. V tomto případě je použitým protokolem EtherNet/IP a systémem vyšší úrovně není, jak bývá běžné, nadřazené PLC, ale přímo systém Labview.

 

Proč volit systémy RFID of firmy Turck?

Zákazníci společnosti Turck mohou vy­užít specifické zkušenosti firmy Turck Vilant Systems, která je jedním z předních evropských dodavatelů systémů RFID pro sledování zboží v dodavatelských řetězcích a výrobních procesech. Společnost byla založena v roce 2002 dvěma finskými inženýry jako start-up Vilant Systems a v roce 2017 se stala součástí koncernu Turck Group. Firma má 51 zaměstnanců (2024) a více než 1 000 realizovaných instalací v 35 zemích světa. Nabízí systémy RFID tzv. na klíč, včetně interního middlewaru a integrace s ERP. Ve spojení s dlouholetými zkušenostmi společnosti Turck s RFID pro řízení výroby nabízí kompletní řešení identifikace, která pokrývají celý dodavatelský a výrobní řetězec, od dodavatele přes výrobu až po expedici.

 

(Hans Turck GmbH & Co. KG)

Obr. 1. Klíčovým prvkem v automatizaci materiálového toku v závodě ABB ve Vaase se stala radiofrekvenční identifikace zboží na příjmu i výdeji

Obr. 2. Společnost Sandvik Mining and Construction je výrobce strojů a nástrojů pro těžební a stavební práce (foto: Sandvik)

Obr. 3. Nákladní rampa distribučního centra firmy Jysk v Nässjö ve Švédsku

Obr. 4. Při přepravě chemikálií se často využívají univerzální velkoobjemové vaky, tzv. big bag

Obr. 5. Společnost New Trend International Logistics Technology implementovala systém RFID u svého zákazníka, chemické společnosti, která přepravuje zboží na vratných paletách

Obr. 6. Při výrobě kabelových svazků hlídá systém RFID, aby se kabely se zalitými konektory dostatečně dlouho vytvrzovaly v chladicích stanicích

Obr. 7. Firma Britax Römer Kindersicherheit využívá systém bez centrální databáze: všechny informace o průběhu výroby a výsledcích kontrol kvality dětských autosedaček jsou uloženy v inteligentních štítcích RFID