Vom Steckverbinder bis in den Webshop

Vom Steckverbinder bis in den Webshop

Vernetzung und Integration von Geräten senkt Kosten

Die Maschine steht, nichts geht mehr. Der Grund: Ein Gabelstapler hat beim Verladen einer Gitterbox einen Steckverbinder beschädigt – eine kleiner Unfall, aber mit großer Wirkung. Nun laufen in der Regel Mitarbeitende panisch los und durchsuchen zig Aktenordner, in der Hoffnung dort in der Dokumentation herauszufinden, um welchen Steckverbinder mit welchen Einsätzen es sich genau handelt. Welche Artikelnummer hat der Stecker? Welche Artikelnummer haben die Einsätze? Wo kann man Ersatzteile bestellen?

Derzeit dominieren proprietäre Protokolle und spezifische Treiber die Automatisierungswelt. Dies erschwert die Integration von Komponenten und erhöht dadurch die Kosten. OPC UA bietet die Chance ohne Treiberprobleme die Kommunikation zwischen Geräten, Controllern und Anwendungen herzustellen. Die Vorteile im Überblick: -Senkung der Integrationskosten, indem nur eine gängige Architektur für den Zugriff auf Informationen genutzt wird, -Verschlüsselung / Sicherheit / Zertifikate: Zugriffe über Firewall und Internet, -integriert bestehende OPC-Spezifikationen in eine einzige Spezifikation, -Konfigurierbare Timeouts, Fehlererkennung, -Plattformunabhängigkeit (Linux, Windows XP Embedded, VxWorks, Mac, Windows 7), -Serviceorientierte Architektur, -Binäre Schnittstelle verfügbar für Echtzeitanwendungen EPC: Der Barcode für RFID

Der EAN Barcode begegnet uns überall – auf dem Joghurtbecher im Supermarkt oder Versandpäckchen. Bei den Codes handelt es sich um weltweit eindeutige Identifikationsnummern. Der Vorteil liegt in der weltweit lesbaren und verständlichen Codierung. Analog zum EAN für Barcode gibt es für RFID den EPC (Electronic Product Code), um genau diese Eindeutigkeit auch für RFID sicherzustellen. Im Rahmen des EPC sind Produkte auch kategorisierbar, zum Beispiel als verkaufbares Gut (SGTIN: serialized global trade item) oder Palette (GRAI: Global Returnable Asset Identifier)).

Für RFID werden verschiedene Frequenzbänder genutzt, etwa UHF (Ultra High Frequency, 865 MHz) das Lesereichweiten von 1 bis über 10m erlaubt. Die Kommunikation zwischen RFID-Transponder (Tag) und RFID-Reader ist weltweit standardisiert (EPCglobal Class 1 Gen 2 – EPC C1G2). RFID bietet eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber anderen Auto-ID Technologien: -Keine Sichtverbindung erforderlich (Lesen und Schreiben durch Folie oder Karton hindurch), -Keine spezielle Ausrichtung des RFID-Transponder in Bezug auf die Leseantenne notwendig, -Lesereichweiten von 1 cm bis über 10 m einstellbar, -Informationen im RFID-Tag können geändert und geschützt werden, -Beschreiben der RFID-Transponder von einem cm bis mehrere Meter, -RFID ICs in verschiedenen Speichergrößen verfügbar, – Bis zu 300 Transponder pro Sekunde können parallel erfasst werden (Bulk reading), -Transponder für schwierigste Umgebungen erhältlich (auf Metall, in Beton, hohe Temperatur, autoklavierbar). Vom Reader in Richtung Unternehmenssoftware gibt es auch einen Standard von der EPCglobal: ALE 1.1 (Application Level Events). ALE spezifiziert ein Interface für das Lesen von RFID-Transpondern, Schreiben und auch die Administration. (siehe Link der GS1 zu ALE 1.1 zertifizierten Produkten)

Das Szenario nun in der Industrie 4.0 Version: Der Gabelstapler beschädigt den Steckverbinder, die Maschine steht. Der Servicetechniker kommt mit seinem mobilen Handheld und liest den RFID-Transponder am Steckverbinder aus. Seine App fragt beim SAP-System an, um welche Komponente es sich genau handelt und erfährt die Artikelnummer, inklusive der verbauten Einsätze. Mit dieser Information erfolgt der Absprung ins eBusiness-Portal, in dem direkt Zeichnungen und Datenblätter zur Verfügung stehen. Nach kurzer Überprüfung können aus der App heraus im eBusiness die passenden Ersatzteile bestellt werden. Klingt nach Fiktion? Keinesfalls, denn dank Industrie 4.0 und der engen Vernetzung von realer Welt und den verschiedenen IT Systemen kann ein solches System heute umgesetzt werden. Steckverbinder und Kabelkonfektionen können mit UHF-RFID-Transpondern ausgerüstet werden, um Informationen und Daten der realen Komponenten mit der virtuellen Welt zu verknüpfen. Damit erhält der Steckverbinder eine eindeutige Identität und ein Gedächtnis. Mit dieser eindeutigen Nummer kann der Kunde im ERP-System erfragen, um welche Komponente es sich genau handelt. Im Feld setzen sich zunehmend mobile Endgeräte durch, vom Industrie-Smartphone über klassische Handhelds bis hin zu Tablets. Moderne Softwareentwicklungstools ermöglichen die Erstellung von mobilen Apps, und dies unabhängig vom Betriebssystem des jeweiligen Gerätes, dank des Einsatzes aktueller Technologien wie HTML5 und CSS3. Das mobile Endgerät sendet die Information des per RFID identifizierten Steckverbinders über WLAN an das SAP-System. SAP liefert die hinterlegten Informationen zurück und es erfolgt der Absprung ins eBusiness. Solche Systeme und Technologien sind heute in vielen Firmen zu finden: WLAN, ERP und eBusiness. Das Potenzial der Systeme wird aber nur unzureichend genutzt. Durch ein wenig mehr Vernetzung und Integration lassen sich große Mehrwerte und Kostensenkungspotentiale heben. Dies führt zu einer signifikanten Senkung des Zeitaufwands und verhindert kostspielige Irrtümer, beispielsweise dass falsche Ersatzteile bei Revisionsarbeiten bestellt werden. Damit ein solches Konzept im Feld zuverlässig funktioniert, bedarf es im Hintergrund allerdings einer detaillierten und relevanten Datenbasis. Sie beinhaltet neben der Konfiguration des Steckerverbinders auch die Möglichkeit des ortsunabhängigen Zugriffs. Detaildaten von identifizierbaren Objekten werden Anwendern deshalb via Internet zur Verfügung gestellt. Die Herausforderung liegt häufig in der Kommunikation zwischen der Feldebene und den IT System. Hier bietet sich oft das M2M Protokoll OPC-UA an. Es ist plattformunabhängig, herstellerunabhängig, schnell und bietet Sicherheit. Bereits zur Hannover Messe 2015 wurde hierzu ein neuer Kommunikationsstandard für Auto-ID-Geräte auf Basis von OPC-UA vorgestellt. Viele Industrieunternehmen, inklusive Siemens und Harting, haben im Rahmen einer vom AIM Verband geleiteten Arbeitsgruppe intensiv an der sogenannten ‚companion specification‘ gearbeitet und entwickeln diese auch kontinuierlich weiter. Dieser neue Standard definiert unter anderem, wie die bereits durch die GS1 standardisierten EPCs (Electronic Product Code) per RFID und OPC-UA abgefragt werden können. Damit wird ein Hauptkritikpunkt an Industrie 4.0 entkräftet: ein Mangel an Standardisierung. Per OPC-UA kann ein RFID Reader beispielsweise direkt mit dem SAP Modul Plant Connectivity (PCo) kommunizieren. Eine andere Option ist die Nutzung der SAP Auto-ID Infrastructure (AII). Damit der Teil des Prozesses, der außerhalb des SAP geschieht, leicht zu erstellen ist, bequem angepasst werden kann und auch in Zukunft verständlich ist, empfiehlt sich dessen Beschreibung in BPMN. Dabei handelt es sich um ein Werkzeug zur visuellen Modellierung von Prozessen. Das Model kann anschließend ‚übersetzt‘ werden und dient als schneller Einstieg in die Erstellung der mobilen App. Die Harting Technologiegruppe hat mit den eigenen eBusiness-Lösungen bereits ein umfangreiches Kompetenz- und Erfahrungspotenzial aufgebaut, das direkt den Nutzern und Anwendern zufließt. Das entwickelte Konzept ermöglicht den zuverlässigen und schnellen Zugriff auf Detaildaten von Produkten oder Maschinen und lässt sich für weiter reichende Geschäfts- und Produktionsprozesse nutzen. Die RFID-Technologie ermöglicht auch weitere Innovationen in Bezug auf objektspezifische Datenerfassung und Speicherung: RFID Tags können Objekte nicht nur eindeutig kennzeichnen. Der Anwender kann den Transponder mit zusätzlichen Informationen beschreiben, welche bei Bedarf ausgelesen oder aktualisiert werden können. Mit Sensortranspondern lassen sich zusätzliche Daten, wie Temperaturwerte, direkt am Objekt erfassen und im Transponder hinterlegen. Diese zusätzlichen, direkt am Objekt aufgenommenen Daten ermöglichen z.B. Rückschlüsse auf den fehlerhaften Gebrauch von Maschinen – ein weiteres Plus an Sicherheit. Der Vorteil von RFID: Es ist die einzige Technologie, die Informationen direkt am Produkt speichern und im Laufe des Produktionsprozesses ändern kann. Interpretiert man die Einheit physikalisches Produkt + RFID-Transponder als ‚Cyber Physical System‘, ist man bereits im Herzen der Integrated Industry angekommen.

Harting KGaA
www.HARTING.com

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