Wo befindet sich was wann im Betrieb?

Mit RTLS den Weg eines Produkts, Werkstücks oder Werkzeuges lückenlos nachvollziehen.

Unternehmen treiben die digitale Transformation ihrer Prozesse deshalb voran, weil sie sich im globalen Wettbewerb behaupten müssen. Die Produktion soll flexibel auf neue Kundenwünsche reagieren können. Ein breites Sortiment will kostengünstig umgesetzt und die Qualität der Erzeugnisse erhöht werden.

Doch wie kann der Fertigungsbetrieb flexibler, besser und gleichzeitig kostengünstiger in seinen Abläufen gestaltet werden? Ein neuer Ansatz ist das Aufbrechen der klassischen Reihenfertigungslinien. Wo schnelle Anpassungen oder spezielle Varianten gefordert sind, erweist sich das Flussprinzip als zu statisch. Immer mehr Unternehmen setzen deshalb auf fahrerlose Transportsysteme (AGVs), mit denen die Werkstücke von einer Bearbeitungsstation zur nächsten gebracht werden können. Einzelne Abschnitte können bei simplen Varianten einfach übergangen werden. Fertigungsjobs mit niedriger Priorität werden geparkt und später ohne Suchaufwand wieder in den Fluss eingeführt.

Die Basis für die Realisierung einer solchen flexiblen Fertigung sind Funkortungssysteme, die alle Objektbewegungen erfassen und an die Steuerungssysteme bzw. die Transportfahrzeuge melden. Ein solches System ist zum Beispiel das Echtzeit-Funkortungssystem SIMATIC RTLS von Siemens. Das System lokalisiert Objekte zentimetergenau und stellt die Positionsbestimmungen übergeordneten Systemen in Echtzeit zur Verfügung.

Das RTLS System des Dresdener Unternehmens Zigpos bietet Sensor-Netzwerke an, die vom Nutzer selbst in Betrieb genommen werden können und leicht zu bedienen sind. Jedes browserfähige Gerät zeigt die Positionen und Objektstati an.

KIO Indoor RTLS von Eliko ist eine preiswertere Lösung und findet Objekte innerhalb von 5-30 cm. KIO basiert auf der Ultraweitbereichs-Technologie.

Was ist RTLS?

RTLS steht für Real-Time Locating System. Mit der RTLS Technologie kann festgestellt werden, wo sich ein Produkt, ein Prototyp, ein Werkstück oder ein Werkzeug im Betrieb aktuell befindet.

In Fertigungshallen befinden sich verschiedene Produktionselemente wie Transportfahrzeuge und mobile Roboter, die mit Menschen, Maschinen und Systemen zusammenarbeiten. Der Standort der Maschine oder eines Transport-Roboters ist in dieser Hinsicht eine relevante Variable. Zu wissen, wo sie sich im Betrieb befinden, ist daher für die Echtzeit-Visibilität bzw. für einen nahezu selbstgesteuerten, hocheffizienten Arbeitsablauf unerlässlich.

RTLS bietet heute vielfältige Möglichkeiten zur Verbesserung und Steigerung der Effizienz. Darum haben RTLS-Technologien traditionsgemäss in vielen Bereichen Anwendung gefunden:

• Kliniken und Krankenhäuser sowie Pflegeeinrichtungen setzen RTLS ein, um ihre Pflegeleistungen zu optimieren. Die Echtzeit-Lokalisierung von medizinischem Personal kann in Notfallsituationen von bedeutender Entscheidung sein. Auch teure und gemeinsam genutzte Geräte wie z.B. Infusionspumpen können schneller geortet werden. Die präzise Lokalisierung von Geräten verbessert die Bestandskontrolle, welches sich positiv auf die Anschaffungs- bzw. Mietausgaben auswirkt.

• Pflegeeinrichtungen. Gewissheit zu haben, wo sich ein Alzheimer- oder Demenzpatient oder -Patientin in der Einrichtung aufhält, ist besonders wichtig für deren Sicherheit. RTLS alarmiert Pflegerinnen und Pfleger, wenn sich eine Heimbewohnerin oder -Bewohner ausserhalb eines bestimmten Umkreises begibt oder versucht, das Gelände zu verlassen.

• Besucher-Ortung. Besucher-Identifikations-Tags sind seit längerem für die Gewährleistung der Sicherheit von Büro- und Industrieanlagen im Einsatz. Da diese Tags jedoch nicht aus der Distanz lokalisiert werden können, ist die Wirksamkeit eingeschränkt und die Besucher müssen begleitet werden. Mit einem RTLS können sie jederzeit lokalisiert werden. Sicherheitsbeauftragte können feststellen, wer sich in welchem Bereich der Anlage befindet, ihre Bewegungen verfolgen, und sicherstellen, dass die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften gewährleistet ist.

• Fertigung. RTLS können die Suchzeiten in Fertigungsbetrieben deutlich verkürzen. Dies ist besonders wichtig, wenn Teile aufgrund von Rückrufaktionen aussortiert werden müssen. Dadurch wird die Produktivität gesteigert und der Materialfluss verbessert. Zudem kann die Anlagenauslastung erhöht werden.

Wie funktioniert SIMATIC RTLS?

Echtzeit-Funkortungssysteme bestehen aus aktiven Transpondern, die an den Werkstückträgern, Werkzeugen, AGVs, Prototypen oder an Erzeugnissen angebracht werden. Über eine Ortungs-Infrastruktur, bestehend aus sogenannten Ankern (Anchors) und einem Ortungsdienste-Server können die Transponder dann in Sekundenbruchteilen automatisch lokalisiert und ihre Position an die

Steuerungssysteme übermittelt werden. Dabei spielt die Ultraweitbereichs-Technologie (Ultra Wide Band, UWB) eine entscheidende Rolle. Diese nutzt vergleichsweise schwache Funksignale, die sich aufgrund der geringen Sendepegel nicht mit anderen Systemen stören, sowie über ein grosses Frequenzspektrum (3-7 GHz) verfügen. Dies ermöglicht eine hohe Präzision der Ortung. Die aktiven Transponder senden in definierten Zeitabständen ein Funksignal aus, das von mindestens drei untereinander synchronisierten Ankern empfangen wird. Die Anker übertragen die Erfassungsdaten mit der Transponder-Kennnummer (ID) und der gemessenen Empfangszeit über ein Gateway an den Ortungsserver, der aus diesen Informationen die Position jedes Transporters errechnet.

Systemarchitektur

Vorteile

• Die Material-Entnahme an Lagersystemen kann überwacht und die korrekte Verwendung von Bauteilen sichergestellt werden.

• Es wird damit möglich, eine automatische Bestandsüberwachung und damit -optimierung für Hilfszeuge (Behälter, Gitterboxen oder Werkzeuge) zu realisieren.

• Per RTLS kann der Weg eines Werkstücks lückenlos nachvollzogen werden, um automatisch die einzelnen Bearbeitungsschritte zu dokumentieren.

• Die Position von Fertigerzeugnissen kann überwacht werden und Suchprozesse beim Zwischenparken der Produkte aufgrund von Störungen oder Prioritätenänderungen im Produktionsablauf minimiert werden.

• Da die komplette Fertigungshalle und zahllose Objekte mit Transpondern ausgestattet werden können, dient RTLS als Infrastruktur für eine Vielzahl von Anwendungen.

• Es wird sicher gestellt, dass allen übergeordneten intelligenten Systemen Informationen über den genauen Standort der Produktionsressourcen zur Verfügung stehen. Somit können Manufacturing Execution Systeme (MES) oder Cloud-basierte Anwendungen speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) oder AGVs auslösen.

Technologie-Vergleich RTLS, Bluetooth, WIFI, RFID und GPS

Fotos: Siemens, Shutterstock; Tabelle: SolutionSync, adaptiert von Decawave.

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