Bauteilerkennung durch RFID/NFC (Industrie)

[JumpY]

Hallo zusammen,

hier tummelt sich ja einiges an Fach- und Bastelwissen, deshalb werfe ich mal eine Problemstellung in die Runde..

Man hätte eine Maschinenanlage (4x3m o.ä.) und darin ganz viele verschiedene Vorrichtungen verbastelt. Nun gibt es aber z.B. "Wechseleinsätze" um z.B. statt einem 30mm Durchmesser einen 32mm Durchmesser zu fertigen. Um das ganze aber umzurüsten, muss man z.B. 5 verschiedene Vorrichtungen tauschen, weil die alle irgendwie aufeinander abgestimmt sind.

Was passiert: Irgendwer hat gepennt und nur 4 getauscht, es funktioniert irgendwie aber nicht richtig. Es fällt keinem auf -> Scheiße.

Nun die Abhilfe: Statt einfacher Beschriftung (reicht nicht) irgend eine technische Lösung gegen sowas finden. Man könnte die Vorrichtungen irgendwie "Codieren", z.B. durch Bohrungen an verschiedenen Stellen, die durch einen Sensor/Lichtschranke oder was auch immer erfasst werden. Problem: Man müsste jedes Teil einzelnd abfragen, da die an ganz verschiedenen Stellen sitzen. Bei zwei "Versionen" würde das noch irgendwie gehen, bei 10 Versionen wird es schon schwerer, weil man viel mehr Sensoren braucht.

Nun meine Idee: Gibt es so etwas, oder ähnliches vielleicht mit RFID/NFC? Die Idee muss doch sicher mal jemand gehabt haben. Beispiel: Jedes der Teile bekommt einen NFC-Tag aufgeklebt, es gibt eine relativ starke Sendeeinheit, die alle erfassen kann. Wenn die 5 Codes die man wirklich braucht vorhanden sind, wird freigeschaltet, wenn nicht eben nicht.
Das ist vorerst alles nur eine Idee, aber ich habe dazu absolut nichts gefunden. Ich bin mir irgendwie unsicher, aber das kann ja nicht so schwierig sein. Wenn nicht NFC, dann RFID oder ähnliches, die Tags sollten möglichst günstig sein. Problem was ich noch sehe ist die Reichweite. Gerade in der Industrie ist viel Aluminium / Edelstahl verbaut, das schirmt natürlich ab. Andererseits darf das Teil nicht zu stark sein, falls man z.B. nebenan eine weitere Anlage hat, die mit "gleichen" Tags arbeitet.

Hat da jemand was oder eine clevere Idee für einen Test?

[kpwn]

Viel einfacher ist es alle einzubauenden Teile zu scannen. Oder noch besser alle ausgebauten, wenn du dann nicht alle ausbaust kann man das starten verhindern. Scanner fest montieren, sonst kriecht damit einer in die Maschine und scannt vor...

[Jannyboy]

Nun meine Idee: Gibt es so etwas, oder ähnliches vielleicht mit RFID/NFC? Die Idee muss doch sicher mal jemand gehabt haben.

Die Idee hatten schon viele. Da wirds du an dem rauen EMV-Industrie Umfeld scheitern. Und so bald ein FU in der Nähe ist so wie so vorbei. Der stopft dir deinen RFID Empfänger mit EMV-Müll zu.

Das sind meine Erfahrungen dazu.

Ich würde das über QR-Codes lösen. Nach den Rüsten werde alle Vorrichtungen gescannt und ein Programm oder App sagt Dir ob alle gespannten Codes zum aktuellen Auftrag passen.

Grüße Jan

[Julez]

Erste Idee: Die Vorrichtungen farblich markieren, z.B. rote Serie, grüne Serie, blaue Serie. Zu jeder Serie einen passgenaue Box, in welche die Vorrichtungen einsortiert werden, also rote Box,... etc.
Man sollte also sofort bemerken, falls ein andersfarbiges Teil in eine Box kommt, oder eine der Boxen nur teilgefüllt ist.

Zweite Idee: Jede Vorrichtung mit einem Stecker versehen, der durch einen bestimmten Widerstand codiert ist. Nach dem Einbau muss ein Kabel da dran gesteckt werden. Vor dem Start überprüft die Maschine, ob alle Widerstandswerte gleich sind.

[zauberkopf]

Was passiert: Irgendwer hat gepennt und nur 4 getauscht, es funktioniert irgendwie aber nicht richtig. Es fällt keinem auf -> Scheiße.

Das ganze geht auch komplett analog.
Mit Checklisten.
Obwohl ein Pilot z.B. komplett blind seine Maschine bedienen kann, und alles im schlaf auswendig aufsagen kann..
.... gehen die dennoch nach Checkliste vor.

Das ganze zusammen mit einer brauchbaren Arbeitsanweisung.... und der drops ist gelutscht.
Wichtig ist halt, das die Arbeitsanweisung, und Checkliste "liebevoll" geschrieben ist.
d.H. man kann sie mir in die Hand drücken, und ich weis was zu tun ist.

[Mechatronk]

Checklisten werden von allen, die nicht unbedingt Pilot sind und vorallem von Menschen in der Fertigung die oft den gleichen Arbeitsschritt macht gerne Ignoriert. Ich würde das ganze Organisatorisch angehen:

Alle Vorrichtungen in einem Regal, jeweils die zum Material passenden in einer Etage. Alle Farbig deutlich unterschiedlich, Das Regalbrett auch in der passenden Farbe. So gibt es eine rote, güne, blaue... Etage im Regal.

Eine Blaue Vorrichtung neben lauter grünen im Regal auf einem Grünen Brett fällt schnell auf. Genau so wie wenn in einer Etage nur ein einzelner liegt.

[Blechei]

+1 für qr Code. Und mal bei Keyence schnüffeln gehen.

[zauberkopf]

Checklisten werden von allen, die nicht unbedingt Pilot sind und vorallem von Menschen in der Fertigung die oft den gleichen Arbeitsschritt macht gerne Ignoriert

Jepp... deswegen meinte ich auch : Liebevoll

Bei QM ist das in etwa so geregelt : Wird die Arbeitsanweisung/Checkliste ignoriert und es entsteht Mist, dann wird sich hingesetzt, und überprüft, ob der Typ der das Ignoriert unfähig ist, oder derjenige der die Arbeitsanweisung geschrieben hat.
Jedenfalls, so sollte es sein.

Das Problem kann ja auch sein, das jemand der sowas verfasst, etwas... realtiätsfremd ist... und er diesbezüglich hilfe braucht.
Ich war ja mal Systemadmin.. und vieles mehr.. schon allein aus faulheit.. weil ich nicht dauernd den leuten das gleiche erklären will, habe ich angefangen, die Arbeitsschritte möglichst verständlich zu verfassen. Manche Experten, liesen mich besser werden..
Gerade so Funktionen, die nicht so häufig gebraucht werden, kommen ja gerne ins " Vergessbuch ".

Wenn das ganze also gut gemacht wurde, kann man damit sogar offene Türen einrennen.

[tom]

Schau mal bei der Firma Balluff, die machen das Professionell.

[Finger]

Da reichen die passiven Glastransponder, die hab ich schon auf mehrere Meter mit passiver verlängerung erfolgreich lesen können, 125kHz ist da noch recht gut beherrschbar. Obwohl die beiden Herren von Balluf etwas konsterniert geguckt haben: "Wollen Sie Produkte von uns kaufen oder Ideen abziehen?"... Die kamen jedenfalls nicht wieder

[JumpY]

Danke für die zahlreichen Meinungen, die decken sich teilweise mit meinen..

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Da wirds du an dem rauen EMV-Industrie Umfeld scheitern. Und so bald ein FU in der Nähe ist so wie so vorbei. Der stopft dir deinen RFID Empfänger mit EMV-Müll zu.

Sowas hatte ich fast vermutet. Dann fällt das wohl vermutlich aus.

Allgemein zu farbliche Markierungen, QR-Codes, Checklisten usw.
Das sind alles "Hilfen" um Fehler zu vermeiden, aber eben keine technische Maßnahme. Der ein oder andere hat es ja schon angesprochen, das funktioniert leider nicht zuverlässig immer. Ich hatte auch zunächst überlegt, z.B. eine Blaue, Rote, Gelbe Kiste zu machen, alle Bauteile die da reingehören ebenso farblich zu kennzeichnen. Nach einer Einrichtung muss die Kiste dann komplett leer sein. Aber in all diesen Dingen, kann es eben bei Unachtsamkeit passieren, dass der Mitarbeiter das ausgebaute Teil versehentlich wieder einbaut und das "neue richtige" in die falsche Box legt.
Ebenso werden Checklisten einfach häufig ignoriert, egal wie gut und gewissenhaft die geschrieben sind. Ich habe vor langem schon mal einige Checklisten erstellt, die wirklich simple waren und auch gut verständlich. (Von verschiedenen Positionen und Prozessfremden testen lassen und daraufhin angepasst) Da man aber nach jedem Arbeitsschritt (oder Arbeitsblock) ein Kreuz o.ä. machen muss, dauert es laut Mitarbeitern dann ja viel länger und das ist total umständlich. Ist natürlich kompletter Schwachsinn, aber dann fangen alle an am Ende die Checkliste einfach alles abzuhaken, was natürlich genau am Sinn vorbei geht... Diese Listen gibt es übrigens, werden aber definitiv sinnvoll angepasst.

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Zweite Idee: Jede Vorrichtung mit einem Stecker versehen, der durch einen bestimmten Widerstand codiert ist. Nach dem Einbau muss ein Kabel da dran gesteckt werden. Vor dem Start überprüft die Maschine, ob alle Widerstandswerte gleich sind.

Das behalte ich mal im Hinterkopf. Funktioniert leider an der Anlage nicht, könnte aber für anderes interessant sein. Die Bauteile sind teilweise zu klein / extrem beweglich an einem Roboter, weitere Kabel o.ä. sind da absolut störend.

[zauberkopf]

Moment.. es gibt eine Möglichkeit, um sicherzugehen, selbst im härtesten EMV umfeld, wie das mit RFID/NFC funktionieren könnte..
...
...
lieber gott ich bin nicht dumm.. ich kann das auch noch anders herum !

Die Bauteile werden mit RFID gekennzeichnet, und lagern in einer Kiste.
Wenn die Maschine eingerichtet wird, müssen die entsprechenden Bauteile also in der Kiste Fehlen.
Genau das kann man ja detektieren.

[Pinocchio]

Ist eine mechanische Sperre der Fertigungsmittel (Femi) eine Option: Absteckpins so anbringen, dass Femis für Setting 1 nur mit anderen Femis für Setting 1 verbaut werden können?

Erzwingt natürlich dass die umzubauenden Objekte irgendwie mechanisch miteinander in Kontakt stehen.

Andere Idee: wenn wir schon von Roboter sprechen, was für ein Robby ists denn? Hat der was taktiles? Über eineindeutige mechanische Eigenschaften (Abmessungen) ließe sich evtl mithilfe des Robbys ein Prüflauf realisieren:
Ich soll jetzt Item 1 bauen, dazu muss ich wenn ich an Koordinate XYZ fahre in 3mm entfernung eine Kante finden, wenn die da nicht ist-->Femi falsch, laut meckern

Wenn das natürlich ein Roboter ohne irgendwelches Feedback ist kann man das mit dem Antasten natürlich vergessen. Dieses Problem hatte ich mal so gelöst dass ich nen Renishaw der rumlag an den Roboter geschnallt habe, aber das war ne Entwicklungsanlage und nix für den scharfen Einsatz.

[Jerry]

Die Bauteile werden mit RFID gekennzeichnet, und lagern in einer Kiste.
Wenn die Maschine eingerichtet wird, müssen die entsprechenden Bauteile also in der Kiste Fehlen.
Genau das kann man ja detektieren.

So haben wir es bei uns auch gelöst - aber mit je einem Lichttaster pro Werkzeug. Alle zum entsprechenden Produktionsprogramm gehörenden Werkzeuge müssen entnommen sein (0-Signal vom Lichttaster), alle nicht benötigten Werkzeuge müssen an ihrem Platz sein (1-Signal vom Lichttaster). Den Rest macht die SPS über eine Matrix... Programm 1 - Signalmuster 11001111, Programm 2 - Signalmuster 11110011, usw... Wenn etwas nicht passt, bekommt der Maschinenführer einen entsprechenden Hinweis und kann die Produktion nicht starten.

[Cubicany]

Wie wäre es, die Vorrichtungen mit Bohrungen zu codieren?

Ich denke an einfachen Binärcode mit 4 Löchern.

Wahrheitstabelle:

1111
0000
1000
1100
1110
1010
1011
1001
1101
1011

Usw. falls noch was fehlt.

Dann brauchst du je Vorrichtung 4 Inis und müsstest dann
nur noch die Abfrage implementieren.

Wäre das eine gangbare Lösung?

[zauberkopf]

Schalter ? Also.. das ist doch jetzt mal zu einfach..
Denk immer daran : Wenn der Inschenöörr nicht mehr weiter weiß, nimmt er ein Relais !

Wobei.. man jetzt hingehen könnte, wenn man böswillig ist, und die Bauteile einfach an den falschen Platz legt..
Das wäre mit RFID so nicht möglich..
Dafür gibts ne andere Fehlerquelle :
Geht so ein Tag kaputt, funktioniert gar nix mehr. bzw nur noch ein Bauteilsatz....

[Sunset]

Das große Thema oben drüber ist Risiko und Fehlermanagement.

Checklisten sind sehr sinnvoll zur Überprüfung von Arbeitsschritten / Zuständen.
Eine gute Checkliste braucht in der Erstellung viel Gehirnschmalz, hat dann aber das Potential, einen katastrohpalen Ausgang eines Ereignisses zu verhindern.

Beispiel Flugzeug:

Landecheckliste:
Fahrwerk... ausgefahren!

Verhindert eine Landung mit eingefahrenem Fahrwerk und schwere Beschädigung des Flugzeugs.

Die Palette möglicher Maßnahmen ist sehr weit gespannt von technischen Schutzeinrichtungen zu Verfahren und Training/Schulung.

Warum ignoriert ein Mitarbeiter eine Checkliste?
Meist weil er den Sinn nicht verstanden hat und der Arbeitgeber im Vorfeld nicht oder nicht ausreichend in das Training und die Ausbildung der Mitarbeiter investiert hat.
Ausbildung kostet Zeit, wertvolle Arbeitszeit und produziert erstmal nichts, das man anfassen und verkaufen kann.
Erst später kann Ausbildung Kosten sparen, indem Fehler verhindert werden.
Fehlerhaft montierte Maschinen, die zurückgerufen und repariert werden müssen sind ein Beispiel, das hohe (messbare) Kosten verursachen kann, nicht passierte Fehler sind dagegen schwierig messbar, weil eben genau keine Kosten entstehen.

[Sunset]

Eine simple Maßnahme wäre auch Überprüfung anhand einer Checkliste durch eine 2. Person nach Umbau, Vier-Augen-Prinzip.

Die Maschine darf dann nur nach Freigabe erneut in Betrieb genommen werden.

Schlüsselschalter? Maschine vor Umbau ausser Betrieb nehmen, Schlüssel abziehen und abgeben, nach Umbau Kontrolle und Übergabe des Schlüssels.
Maschine wieder in Betrieb nehmen.

[Sir_Death]

Wenn man etwas mehr Gehirnschmalz in die Maschine versenkt, kann man folgende 2 Ansätze verfolgen:

1. Alle Teile sind Größen-Unabhängig. - Gerade mit Rundteilen extrem einfach - mit V-Aufnahmen arbeiten. Über die Auswahl an der Steuerung, welches Produkt gefertigt wird, weiß der Robbi nachher wo sein zentraler Greifpunkt ist
2. Werkzeugbahnhof. Der Robbi holt sich einfach selbst das richtige Werkzeug für den jeweiligen Auftrag - ebenfalls über die Steuerung eingestellt.

Darf euch hier nicht mehr verraten, aber bauen wir schon länger genau so.

Kostet zwar in der Maschinenerrichtung etwas mehr, dafür ist die Rüstzeit de Facto Null Minuten, keine Fehler die Zeit und damit Geld kosten, kein Personal, dass das machen muss - amortisiert sich durchaus, wenn man realistische Zahlen einsetzt.

[fiete]

Also das IFAM (Frauhenhofer-Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung) in Bremen schafft es zumindest RFID-Chips in Gussteile einzubringen. Also direkt beim gießen.

klick mich (pdf)

[Finger]

Aluguss. Aber sehr beeindruckend

[Anse]

Schon mal bei Pepperl und Fuchs geschaut? Von denen verbauen wir als RFID Transponder zur Identifizierung von Werkstückträgern. Das ist wahrscheinlich so was in der Art, was Du beschreibst.

[Jannyboy]

Schon mal bei Pepperl und Fuchs geschaut? Von denen verbauen wir als RFID Transponder zur Identifizierung von Werkstückträgern. Das ist wahrscheinlich so was in der Art, was Du beschreibst.

Ja da ist der Leser auch gleich in Werkzeugwechselkopf eingebaut. Reichweite ist da ein paar Millimeter. Ja kann man einen Leser pro Station verbauen. Das sollte auch im Industriellen Umfeld möglich sein. Dann braucht man für 20 Stationen eben auch 20 Leser. Es gibt welche für 125 kHz Transponder mit Modbus-Interface auf RS-485 Basis.

Grüße Jan

[JumpY]

Allgemein gesagt, treten solche Probleme immer wieder auf, an verschiedensten Anlagen. Deshalb war die Frage nicht als direkte Umsetzung zu verstehen, aber für die Zukunft einfach mal Ideen sammeln, wenn sowas wieder mal auftritt oder das Risiko dafür da ist. Beim letzten Falle gab es eine Checkliste (neu, gabs vorher nicht), aber ganz ehrlich weiß doch jeder wie das ist... Wenn ein Fehler erstmalig nach 5 Jahren und 250 Umbauten passiert und dann der Grund "Mitarbeiter war abgelenkt durch XY" war, wird sowas als einmalig abgetan. Ich bin mir 100000% sicher, dass es mit Checkliste beim 251x auch schief gehen wird, weil irgendwas nicht korrekt beachtet wurde oder "der MA wieder abgelenkt wurde...". Ich bin absoluter Freund von technischen Lösungen, die sowas einfach verhindern. Ob RFID, Codierstifte, irgendwelche technischen Erkennungen sollten in einer Neuanlage einfach bedacht sein. Oder das dämliche Gefasel von 0-Fehler-Politik oder 100% Qualität sollen die halt abschaffen, wenn nicht technisch verhindert.

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Die Bauteile werden mit RFID gekennzeichnet, und lagern in einer Kiste.
Wenn die Maschine eingerichtet wird, müssen die entsprechenden Bauteile also in der Kiste Fehlen.
Genau das kann man ja detektieren.

Gar nicht so dumm die Idee, auch das behalte ich mal im Hinterkopf, das nächste Problem wird sicher in der Richtung auftauchen.

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So haben wir es bei uns auch gelöst - aber mit je einem Lichttaster pro Werkzeug.

Was genau meinst du mit Lichttaster? Es wird natürlich schnell kompliziert+teuer, wenn jedes Bauteil durch irgendwelche Sensorik erfasst/unterschieden wird, oder meinst du was ganz simples dafür?

Code: Alles auswählen

Dann brauchst du je Vorrichtung 4 Inis und müsstest dann nur noch die Abfrage implementieren.

Ja, wäre es. Aber auch da: Wie fragt man "Bohrungen" sinnvoll ab / mit möglichst wenig Aufwand/Sensoren.

Code: Alles auswählen

Schon mal bei Pepperl und Fuchs geschaut?

Ja, da kommt aber das Reichweitenproblem hinzu / Umsetzbarkeit auf vielen ganz verschiedenen Anlagen. Das mag gehen, wenn das Werkzeugmagazine sind, oder Produkterkennung auf Laufbändern o.ä.

Dann vielleicht noch ein Einwurf: Wenn man z.B. eine Vorrichtung durch Bohrungen "codieren" will -> Gibt es keinen Sensor, der wie eine Art "federnde Stange" aufgebaut ist und den Verfahrweg/Position der ausgefahrenen Stange ausgibt? Also dumm ausgedrückt, wenn ich einen federrückstellenden Pneumatikzylinder hätte mit Abfrage der Kolbenstangenposition und in die Vorrichtung Bohrungen in verschiedener Tiefen einbringe. So könne ich bei 2cm = Bauteil 1, 1cm = Bauteil 2 , 0cm = Bauteil 3 detektieren. Also simple: Eine Stange die per Feder gedrückt wird und eine Positionsabfrage hat. Das wäre dann 1 Sensor pro Vorrichtung, die "Verarbeitung" der Signale müsste man dann natürlich irgendwie Analog überlegen.

[Sunset]

Man könnte in die Lagerstelle der Teile eine Wägezelle bauen und die einzelnen Teile nach Gewicht unterscheiden.

Oder mit einer Kamera filmen/fotografieren und optisch erkennen, da ist mit Software sicher auch einiges machbar.
Jedes Handy kann mittlerweile irgendwo im Bereich der Aufnahme einen QR Code erkennen.

Oder eine Kombination, Gewicht, Größe, Farbe, QR Code, ...

[Anse]

Dann vielleicht noch ein Einwurf: Wenn man z.B. eine Vorrichtung durch Bohrungen "codieren" will -> Gibt es keinen Sensor, der wie eine Art "federnde Stange" aufgebaut ist und den Verfahrweg/Position der ausgefahrenen Stange ausgibt? Also dumm ausgedrückt, wenn ich einen federrückstellenden Pneumatikzylinder hätte mit Abfrage der Kolbenstangenposition und in die Vorrichtung Bohrungen in verschiedener Tiefen einbringe. So könne ich bei 2cm = Bauteil 1, 1cm = Bauteil 2 , 0cm = Bauteil 3 detektieren. Also simple: Eine Stange die per Feder gedrückt wird und eine Positionsabfrage hat. Das wäre dann 1 Sensor pro Vorrichtung, die "Verarbeitung" der Signale müsste man dann natürlich irgendwie Analog überlegen.

Linear-Poti wäre das dann. Aber analoge Lösungen sind imo da fehl am Platz. Wie wäre es mit mehreren Bohrungen nebeneinander, die durch Mikroschalter erfasst werden? So lassen sich z.B. mit vier Bohrungen schon 16 Module erfassen. Aber dann wäre auch RFID kein Problem.

[zauberkopf]

Beim letzten Falle gab es eine Checkliste (neu, gabs vorher nicht), aber ganz ehrlich weiß doch jeder wie das ist... Wenn ein Fehler erstmalig nach 5 Jahren und 250 Umbauten passiert und dann der Grund "Mitarbeiter war abgelenkt durch XY" war, wird sowas als einmalig abgetan. Ich bin mir 100000% sicher, dass es mit Checkliste beim 251x auch schief gehen wird, weil irgendwas nicht korrekt beachtet wurde oder "der MA wieder abgelenkt wurde...". Ich bin absoluter Freund von technischen Lösungen, die sowas einfach verhindern. Ob RFID, Codierstifte, irgendwelche technischen Erkennungen sollten in einer Neuanlage einfach bedacht sein. Oder das dämliche Gefasel von 0-Fehler-Politik oder 100% Qualität sollen die halt abschaffen, wenn nicht technisch verhindert.

Naja.. Das ganze ist schon etwas komplex. Ohne alles genauer zu kennen, kann ich wenig sagen..
z.B. bei Medinzintechnik und Pharma, wird nichts einfach so "abgetan".
u.A. deshalb, sind die Produkte dann meist auch etwas teurer...

Es gibt auch noch andere Bereiche, wo Qualitätsmanagement "gelebt" wird. Wo man das gar nicht glaubt.
z.B. hatte ich mal nen Nachbar der in einer Großbäckerrei arbeitet.

Allerdings haben technische Sicherheitslösungen auch ihre Fallen : Sie können dazu führen, das etwas unbenutzbarer wird, oder das eher zu Störungen neigt.
Oder noch schlimmer : Gefühlte Sicherheit.