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www.balluff.com Oliver Pütz-Gerbig / PM Balluff BU Ident 23.10.2012 SwissT.meeting Windisch 2012

Tracking und Tracing in der Automobilindustrie -

Datenschrauben optimieren die

Motorenproduktion

http://www.balluff.com/

http://www.balluff.de/datenschraube


BALLUFF – Sensors Worldwide

Mit über 50 Jahren Erfahrung ist die Balluff GmbH heute ein weltweit

führender und einer der leistungsfähigsten Hersteller von Sensortechnik mit

Firmensitz in Neuhausen direkt bei Stuttgart.

Innovative Technik und modernste Elektronik, anwendungsspezifische

Kundenlösungen sowie eine individuelle Beratung und ein erstklassiger Service

sind die herausragenden Merkmale unseres Unternehmens.

Dafür engagieren sich über 2.200 Mitarbeiter im In- und Ausland.

Für alle Bereiche der Automation –

umfassende Systemkompetenz aus einer Hand:

• elektronische und mechanische Sensoren

• rotative und lineare Wegaufnehmer

• RFID- und Vision-Systeme

• Anschluss- und Netzwerktechnik für die

Automatisierung

• Zubehör für alle Bereiche

Balluff steht für:

• ausgereifte Technik

• kontinuierliche Innovation

• erfahrene Experten

• höchste Qualität

• größte Zuverlässigkeit

• maximale Kundenorientierung


http://www.balluff.com/Balluff/de/ProductsChannel/Overview/de/Optoelektronische+Sensoren.htm

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Global Player

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Biel, Switzerland

Balluff Sensors

Chengdu, China

Balluff Inc.

Florence, USA

Balluff Controles

Vinhedo, Brazil

Balluff KFT

Veszprém, Hungary

Balluff GmbH,

Neuhausen, Germany Balluff SIE-Sensorik,

Viernheim, Germany

R+D, Fertigung R+D, Fertigung R+D Zentrum, Fertigung R+D, Fertigung

R+D, Fertigung

R+D, Fertigung

R+D, Fertigung



Industrien

Balluff ist in vielen Bereichen zu Hause

Automotive, Fabrikautomation, Metal Working, Regenerative Energien, Hydraulik und Pneumatik, Holzindustrie, Verpacken und Abfüllen, Plastik ...



Agenda:

• Tracking & Tracing – was bringt RFID?

• Stand der Technik

• RFID Datenschrauben – Optimierung

der Motorenproduktion

• Anwendungen im Detail


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Die zentralen Fragen der modernen Automobilproduktion:

Wie können Fertigungsprozesse optimal gesteuert werden?

Wie lassen sich Prozessdaten jederzeit transparent erfassen?

Typische Anforderungen sind…

- Das richtige Material wird am richtigen Ort, zur richtigen Zeit benötigt

- Jedes Produkt muss immer eindeutig identifizierbar sein

- Es werden Informationen benötigt darüber, wer, wann, was und wo produziert hat

- Die Daten müssen schnell verfügbar sein, damit Prozesse automatisiert ablaufen können

- Prozessparameter sollen (am Objekt, am Werkstück) dokumentiert werden

- Qualitätsdaten werden gesammelt und der Produktionshistorie hinzugefügt

- Produktionsprozesse werden mittels firmeninterner IT-Systeme und übergreifender IT-Netzwerke in die gesamte Supply Chain eingebunden (Tier 1, Tier 2, …)

- Traceability über den gesamten Produktionsprozess hinweg

Lösung: Einsatz moderner RFID-Lösungen



• Assembly errors

• Documentation of

security-relevant

parts

• Recall of products

• Prevention of

product counter-

feiting

• Reducing costs

• automated quality

checks

• Reduction of

consequential costs

and recall costs

• Body Shop

• Paintshop

• Assembly Line

• Finish

• Production Control

• Automatic Track&

Trace

• Integrated

Identification

• Error reduction

• Higher process

efficiency

• Higher flexibility

• Data transparency

Anwendung

Vorteile

• Container/Pallets

• Material flow

• Kanban

• Item identification

• CKD

• Transport/Outbound

• Distribution

• Reduction

Container stock

• Reduction manual

scanning (Barcode)

• Reduction of multi

labeling

• Reduction of

material stock

• optimised supply

chain

• Operator

• Equipment

• Machines

• Tooling

• Assets

• Facilities

• Improvement of

utilised capacity

• automatic

documentation

• automatic

programming

• Control of

periodicity of

maintenance

Karosserie Tracking Logistik Qualitätssicherung

Anwendungsbereiche von RFID in der Automobilindustrie

Asset Tracking



Typische Produktionsbereiche Warenausgang

Automatisierte

Montage

Metallbearbeitung

Blechbearbeitung

Materialfluss (Kanban)) Wareneingang



• höhere Fertigungsflexibilität

• Vermeidung von menschlichen Fehlern (Wegfall manueller Scans)

• Zeitersparnis durch höhere Datenraten und Informationen in Echtzeit

• höhere Prozessautomatisierung

• Transparenz der Daten

• Transparenz der Prozesse

• dezentrale Datenhaltung am Objekt (permanente Bestandskontrolle)

• in-line Dokumentation der Qualitätsdaten

• durchgängige Teile-Rückverfolgbarkeit

(Traceability)

Was bringt Produktionssteuerung mit RFID?



Maximale Transparenz in der gesamten Supply Chain (Zulieferer, Tier 1, Transport, After Sales)

100% Qualität und durchgängige Dokumentation

einfaches Life-Cycle-Management

Optimiertes Lager- und Inventarmanagement

Kennzeichnung als Unikat und Original (Schutz vor Produktpiraterie), Serialisierung

Zusätzlicher Nutzen über den Fertigungsprozess hinaus:



RFID-Projekt der Automobilindustrie: RAN

Was will RAN erreichen?

Aktuelle Entwicklungen in der RFID Technologie und die Möglichkeit des Austauschs

auftragsspezifischer Daten zwischen allen Beiteiligten der Prozesskette (OEM,

Zulieferer, Logistikdienstleister) eröffnen neues Möglichkeiten, um komplexe Prozesse

mit Hilfe eines "Info-Broker-Konzepts" zu steuern.

Firmenübergreifende intelligente Materialflusssteuerung soll effiziente

Produktion ermöglichen wie auch ökonomische, bestandsoptimierte Logistik.

Damit werden für alle beteiligten Firmen gültige Industriestandards geschaffen.

siehe auch:

http://www.autoran.de/home.html



Agenda:








Industrial RFID – Anforderungen an aktuelle Lösungen: breites Technik-Portfolio – verschiedene Systeme gleichzeitig in den selben Anlagen eingesetzt

(LF, HF, UHF – standardisierte und proprietäre Lösungen)

unterschiedlichste Erfassungsszenarien – für jede Applikation den richtigen Lesekopf verwenden

große Schnittstellenvielfalt – für zahlreiche Steuerungssysteme geeignet

kompakte Abmessungen – auch bei kleinen Einbauräumen (Fertigungszellen) problemlos einsetzbar

integrierter Feldbus – geringer Anschlußaufwand, hohe Datenraten, hoher Automationsgrad

Integration zusätzlicher Sensorik- oder Aktorik-Komponenten – Reduzierung von Installations- aufwand und –Kosten (weniger Komponenten, minimaler Verdrahtungsaufwand)

schneller Austausch von Komponenten – Wartungsfreundlich; skalierbar



0,1 1,0 10 100 1.000 10.000

Frequenz

[MHz]

125 – 135 KHz 13,56 MHz

UHF HF LF

LF (Low Frequency)

- Geringe Datenraten

- zuverlässig bei

kleinen Abständen

- Unempfindlich

gegen Störungen

- beste Eignung für

Metallapplikationen

UHF (Ultra High Frequency)

- Große Reichweiten

(mehrere Meter)

- Pulklesen

- weltweite Standards

( Datenformat, Protokolle)

- Low-Cost-Tags einsetzbar (RFID-Label)

HF (High Frequency)

- Höhere Datenraten

- weltweite

Standardisierung

- Kleine Transponder-

Bauformen

Standardisierte

Frequenzen

Regional verschieden 860 – 960 MHz

5,8 GHz 2,45 GHz

(MW)

RFID Systeme nach Arbeitsfrequenzen



RFID – die Bestandteile des Systems:

Processor

Schreib/Lesekopf Datenträger

Luft-Schnittstelle



RFID System Optionen – Flexibilität je nach Einsatzfall

Tag Schreib-Lese-Kopf Auswerteeinheit

+

+ +

Antenne mit integriertem

RFID-Controller

- PLC

- ERP

- PC

Tag

+ Mobiler Handheld-Reader

or

or

RS232


http://images.google.de/imgres?imgurl=http://www.abus-sc.at/var/securitycenter/storage/images/media/images/funkwellen-081021-gb/1905266-1-ger-DE/Funkwellen-081021-GB_small.jpg&imgrefurl=http://www.abus-sc.at/AT/Service-Downloads/Infopages/Vergleich-der-Alarmanlagen&usg=__ZInlvhy-qHfypQ1ZqSok5zAqod4=&h=100&w=94&sz=27&hl=de&start=45&tbnid=ox88lf160_qwCM:&tbnh=82&tbnw=77&prev=/images?q=Funkwellen&gbv=2&ndsp=18&hl=de&sa=N&start=36

http://images.google.de/imgres?imgurl=http://www.abus-sc.at/var/securitycenter/storage/images/media/images/funkwellen-081021-gb/1905266-1-ger-DE/Funkwellen-081021-GB_small.jpg&imgrefurl=http://www.abus-sc.at/AT/Service-Downloads/Infopages/Vergleich-der-Alarmanlagen&usg=__ZInlvhy-qHfypQ1ZqSok5zAqod4=&h=100&w=94&sz=27&hl=de&start=45&tbnid=ox88lf160_qwCM:&tbnh=82&tbnw=77&prev=/images?q=Funkwellen&gbv=2&ndsp=18&hl=de&sa=N&start=36

http://www.google.de/imgres?imgurl=http://www.elec-intro.com/EX/article/355x266_rc_profibus.jpg&imgrefurl=http://www.elec-intro.com/profibus-dp-module&usg=__8P-F7guYA23-EPNxk9-5mC1v_jI=&h=266&w=355&sz=11&hl=de&start=6&um=1&itbs=1&tbnid=IsP6vYp3YJkzkM:&tbnh=91&tbnw=121&prev=/images?q=profibus+dp&um=1&hl=de&sa=N&tbs=isch:1

http://www.google.de/imgres?imgurl=http://de.hilscher.com/images/home_products_bild_bus_devicenet_02.jpg&imgrefurl=http://de.hilscher.com/products_bus_devicenet.html&usg=__QbMmlCtpCWL6_aZIEAUedERVkaQ=&h=92&w=233&sz=16&hl=de&start=10&um=1&itbs=1&tbnid=SsOA6hcgDZ_RlM:&tbnh=43&tbnw=109&prev=/images?q=Devicenet&um=1&hl=de&tbs=isch:1

http://www.google.de/imgres?imgurl=http://www.ixxat.com/download/presse/press-2009-ethernet_ip.jpg&imgrefurl=http://www.ixxat.com/press_2009_en.html&usg=__2LqwhcyL1VfHRPiFOqkwvFTd3Q0=&h=374&w=1048&sz=103&hl=de&start=4&um=1&itbs=1&tbnid=QLowJvTU0BBVWM:&tbnh=54&tbnw=150&prev=/images?q=Ethernet+IP&um=1&hl=de&tbs=isch:1

http://www.google.de/imgres?imgurl=http://www.hilscher.com/images/home_products_bild_bus_interbus_02.jpg&imgrefurl=http://www.hilscher.com/products_bus_interbus.html&usg=__w49JVq6BbyD81xIxrQJPHD59JCg=&h=140&w=178&sz=16&hl=de&start=6&um=1&itbs=1&tbnid=qyPaPflRPom3xM:&tbnh=79&tbnw=101&prev=/images?q=interbus&um=1&hl=de&tbs=isch:1

http://www.google.de/imgres?imgurl=http://www.profibus-goedicke.de/pics/profibus_goedicke/Profinet_Logo_300dpi_B5.28_H2.0cm.jpg&imgrefurl=http://www.profibus-goedicke.de/&usg=__LijC-0gExS6Qqc-rt0YY0eqIyQU=&h=236&w=624&sz=104&hl=de&start=2&um=1&itbs=1&tbnid=ei95PGZHtM7QmM:&tbnh=51&tbnw=136&prev=/images?q=Profinet&um=1&hl=de&tbs=isch:1

http://www.google.de/imgres?imgurl=http://www.eme-net.de/deutsch/CC-Link/cclink_logo.gif&imgrefurl=http://www.eme-net.de/deutsch/CC-Link/CC-Link.htm&usg=__lAXq5nw6grtAFsdhWbSvtwSJfkY=&h=75&w=150&sz=2&hl=de&start=2&um=1&itbs=1&tbnid=UAZUa-FPSMGs4M:&tbnh=48&tbnw=96&prev=/images?q=CC-Link&um=1&hl=de&tbs=isch:1



RFID Tags für die Automobilindustrie Eine Vielzahl von Datenträgern für unterschiedliche Applikationen

Ausführungen hängen von den

gegebenen Anforderungen ab –

kundenspezifische, individuelle

Lösungen möglich, wenn nötig


http://images.google.de/imgres?imgurl=http://www.plasticard.de/uploads/pics/rfid-label.jpg&imgrefurl=http://www.plasticard.de/index.php?id=210&usg=__k4NkqMA7IA37a2zxbP-HjJzmzcU=&h=227&w=340&sz=6&hl=de&start=2&um=1&tbnid=DiggnjB0V0JIgM:&tbnh=79&tbnw=119&prev=/images?q=Label+RFID&hl=de&um=1



Ausblick: intelligente Vernetzung von RFID und

Sensorik

S/L-Kopf 1

S/L-Kopf 3

S/L-Kopf 2

S/L-Kopf 4

Power

oder

oder Power

PLC


http://www.google.de/imgres?imgurl=http://www.elec-intro.com/EX/article/355x266_rc_profibus.jpg&imgrefurl=http://www.elec-intro.com/profibus-dp-module&usg=__8P-F7guYA23-EPNxk9-5mC1v_jI=&h=266&w=355&sz=11&hl=de&start=6&um=1&itbs=1&tbnid=IsP6vYp3YJkzkM:&tbnh=91&tbnw=121&prev=/images?q=profibus+dp&um=1&hl=de&sa=N&tbs=isch:1


Agenda:








Mögliche Lösung 1:

HF (13,56 MHz):

- Datenschraube + Schreib/Lesekopf

oder + Datenschraube

• HF

• 2000 Byte

• ISO 15693

~ 100mm



BIS-Datenschrauben – RFID Tag für Metallobjekte

BIS C BIS M

BIS C-140-05/L-M8 (-M6)

BIS C-140-05/L-M7-SP58

BIS C-140-05/L-M8-SP32

BIS M-140-02/A-M8 (-M6)

bündig nicht-bündig 15mm




Datenschraube BIS M140 – Technische Beschreibung




HF (13,56 MHz):

- FerroIdent + Schreib/Lesekopf

oder + FerroIdent

• HF

• 2000 Byte

• ISO 15693

~ 130mm



Beispiel: UHF Applikationen

…. Sichere Identifikation auch aus großer Entfernung

In allen Anwendungen…

…mit Abständen über 0,5 Meter

…wo Dynamik eine Rolle spielt

…in denen Pulkerfassung die

Prozesse beschleunigt

…in denen EPC Gen2 Standard für Transparenz in der Logistik sorgt.

…mit Standardschnittstelle RS232 bzw. TCP / IP

Wo macht UHF Sinn?




UHF (868 MHz):

- RFID Tag + Antenne

+ Datenträger

• UHF

• 96 – 480 Bit EPC

• EPC gen 2

• user memory 512 bit

0,5 – 6 m verschiedene Antennentypen =

unterschiedliche Lesereichweiten

0,2 – 1 m

BIS U-100

BIS U-142




Agenda:








Was kann RFID in der Motorenfertigung bieten?

• geringe Abmessungen für kompakte Fertigungszellen oder Montagelinien

• hohe Robustheit bei schwierigen Identifikationsbedingungen

• mehrere Identifikationspunkte mit einer RFID-Controller-Unit überwachen

• gleichzeitiges Nutzen verschiedener Technologien (z.B. bestehende Tool-ID-

Systeme mit Werkstückträger-/Werkstück-Identifikation ergänzen)

• höhere Prozessautomatisierung durch Einsammeln von IO-Informationen

vorhandener Sensoren und Aktoren

• durchgängige Teile-Rückverfolgbarkeit

(Traceability)



Typ. Applikationsbeispiel

Anwendung

• Identifikation von Werkstückträger

in einer Montageanlage

• Datenträger direkt am

Werkstückträger (WT)

Nutzen

• verschiedene Varianten auf einer Linie

durch eindeutige Kennzeichnung d. WT

und Werkstücke

• platzsparender Einbau mehrerer RFID-

Systeme

• Einbindung vorhandener Sensorik



Typ. Applikationsbeispiel

Anwendung

• Fertigungslinie für Motorblöcke

• höchste Anforderung an die

Schutzklasse des Datenträgers

• Datenträger in unmittelbarer Nähe

zu Metall Nutzen

• Produktionsdaten am Objekt Flexibilität

• Nachvollziehbarkeit der Produktionsschritte

• Dokumentation der Qualitätsdaten

• Vermeidung von Fehlern



Volkswagen Applikation

Zylinderkopf




Kurbelgehäuse




Situation Abstand Schreib/Lesekopf – Datenschraube zu Werkstück




Zylinderkopf auf Palette



Manueller Schrauberplatz





Automatikschrauber



Automatisches Zuführsystem




Vorteile beim Einsatz von Datenschrauben

1.Datenschrauben können automatisiert direkt am

Werkstück angebracht und wieder entfernt werden

2.Datenschrauben erlauben Tracking & Tracing des

Werkstücks ohne Bezug zu einem Ladungsträger,

Palette etc.

3.Zuverlässigste Methode der Datenerfassung während

des Bearbeitunsprozesses.

4.Datenschrauben entsprechen weltweiten Standards

bzw. ISO-Normen Standard.

5.Datenschrauben sind auf Grund großer Speicher für

das dezentrale Speichern von Qualitätsdaten geeignet.

6.Datenschrauben sind in HF- und UHF-Technik

verfügbar.

7.Hervorragende Eignung auf metallischen Objekten



Vielen Dank für Ihr Interesse!

Oliver Pütz-Gerbig

Dipl.-Physiker

Senior Product Manager

BU Identification

BALLUFF GmbH

Schurwaldstraße 9

73765 Neuhausen a.d.F.

[email protected]

Tel: +49 7158 173-0

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Wir freuen uns auf Ihren Besuch!


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