Jump to ContentJump to Main Navigation
Show Summary Details
More options …

Bibliotheksdienst

Editor-in-Chief: Michalke, Karin / Ihrig, Hartmuth

Online
ISSN
2194-9646
See all formats and pricing
More options …
Volume 50, Issue 6

Issues

RFID-Technologie ermöglicht Smart Maintenance für Smart Factories

Smart Maintenance mit Hilfe der RFID-Technologie als Wettbewerbsvorteil im Zeitalter der Industrie 4.0

Marcel Rüdiger
Published Online: 2016-05-10 | DOI: https://doi.org/10.1515/bd-2016-0066

Zusammenfassung:

Smart Factories sind in Deutschland schon lange das zentrale Thema im Zuge des Wandels hin zur Industrie 4.0. Ziel ist die nachhaltige Steigerung der Produktivität und Effizienz durch die digitale Vernetzung zwischen Maschinen, Rohstoffen, Produkten und Menschen. Insbesondere bei Wartungs- und Serviceprozessen können durch den Einsatz von intelligenten Technologien erhebliche Wettbewerbsvorteile erzielt werden. Die Implementierung von RFID- und NFC-Komplettsystemen ist hierbei hervorragend dafür geeignet, nachhaltig eine Effizienzsteigerung voran zu bringen.

Abstract:

In Germany, smart factories have long been a central topic in the course of change towards industry 4.0. The object is to sustainably increase productivity and efficiency by digitally interlinking machines, raw materials, products and humans. Especially in maintenance and service processes, considerable competitive advantages can be achieved by applying intelligent technologies. Implementing RFID and NFC systems is excellently suited to sustainably advance an increase in efficiency.

Schlüsselwörter: RFID-Technologie; Industrie 4.0; Smart Maintenance; Smart Factories

Keywords: RFID technology; industry 4.0; smart maintenance; smart factories

1 Einleitung

Smart Factories sind in Deutschland schon lange das zentrale Thema im Zuge des Wandels hin zur Industrie 4.0. Ziel ist die nachhaltige Steigerung der Produktivität und Effizienz durch die digitale Vernetzung zwischen Maschinen, Rohstoffen, Produkten und Menschen. Hierfür müssen intelligente Technologien, die jetzt schon zur Verfügung stehen, zielgenau in den Wertschöpfungsprozess implementiert werden. „Intelligent“ wird die Vernetzung grundsätzlich durch übergreifende Kommunikation. Hierbei entsteht zwangsläufig ein immenses Datenvolumen, welches erfasst, gefiltert, verarbeitet und bewertet werden muss. Einen nachhaltigen Nutzen aus der Digitalisierung können daher vor allem Unternehmen ziehen, die in der Lage sind alle relevanten Daten zu erfassen und zu interpretieren. Ein Bereich, der sich durch intelligente Technologien besonders gut optimieren lässt, ist die Instandhaltung und der Service. Essentiell ist dabei die kosten- und zeiteffiziente Umsetzung der Instandhaltungsprozesse mit Hilfe aller verfügbaren Daten – Smart Maintenance. Ausgereifte RFID- und NFC-Systeme eignen sind heutzutage hervorragend, um die notwendigen Daten kontaktlos, sicher und schnell zu erfassen.

Die grundsätzliche Relevanz einer nachhaltigen Effizienzsteigerung im Bereich der Wartung und Instandhaltung wird deutlich wenn man sich vor Augen hält, dass diese Prozesse bis zu 40 % der Unternehmenskosten beziffern. Alleine die Instandhaltungsaufwendungen für Sachanlagen, Wohnungswirtschaft, private Haushalte und Kraftfahrzeuge betrugen in Deutschland 2009 rund 255 Mrd. Euro. Eine Studie des VDI zum „Instandhaltungsaufwand in Deutschland“ schätzt die indirekten Instandhaltungskosten sogar auf das drei- bis fünffache.

Vor diesem Hintergrund sind effiziente Prozesse unter Verwendung innovativer Technologien gefragter denn je – Smart Maintenance. Die RFID-Technologie wird hierbei immer mehr essenzieller Bestandteil intelligenter Instandhaltungsprozesse. Grundsätzlich eignen sich RFID-Transponder im Hochfrequenzbereich von 13,56 MHz sowie im Ultrahochfrequenzbereich von 860 bis 960 MHz besonders gut für den Einsatz im Bereich Smart Maintenance. Entscheidend für die erfolgreiche Einbindung von RFID-Technologien ist die exakte Kenntnis der Rahmen- und Einsatzbedingungen. So müssen die passenden RFID-Transponder hinsichtlich der Frequenz und der RFID-Lesegeräte ausgewählt werden. Beispielsweise können alternativ zu robusten und industrietauglichen RFID-Lesegeräten auch Smartphones als Leseeinheit eingesetzt werden. Dazu werden die Transponder anstatt mit einem RFID-Chip mit einem NFC-Chip ausgestattet. Dies reduziert die Einstiegskosten und verkürzt den ROI-Zeitraum. Bei der Auswahl der Komponenten ist zudem zu berücksichtigen, in welchem Umfeld die Transponder eingesetzt werden, welche Lesereichweiten benötigt werden und welchen Umwelteinflüssen sie ausgesetzt sind. Gerade in Produktionsprozessen müssen sie oft widerstandsfähig gegenüber chemischen Substanzen wie Laugen, Säuren und Fetten sein. Auch Nässe, Schmutz und hohe Temperaturen sind wichtige Parameter, die sich auf die Auswahl der RFID-Transponder auswirken. Lange waren beispielsweise hohe Temperaturen eine der größten Herausforderungen für RFID-Transponder. Heute können sogar Etiketten (smart-LABELS) mit integrierten RFID-Transpondern für einen definierten Zeitraum problemlos Temperaturen bis zu 180 Grad Celsius standhalten.

2 Papierlose und kontaktlose Wartung durch Smart Maintenance

Meist sind Wartungs-, Service- und Instandhaltungsprozesse durch schier endlosen Papierkrieg begleitet. Insbesondere, weil ein lückenloser Nachweis aller Prozesse zwingend erforderlich ist. Der Einsatz von RFID-Technologie löst dieses Problem mühelos, da jedes mit einem RFID-Transponder versehene Produkt/Gerät durch die weltweit einmalige Identifikationsnummer (UID) des RFID-Transponders eindeutig identifizierbar ist. So wird der spezifische Nachweis von relevanten Prozessschritten lückenlos gewährleistet.

Ein weiterer immenser Vorteil gegenüber anderen Identifikationssystemen ist, dass RFID-Lesegeräte keinen mechanischen Kontakt oder Sichtkontakt zum RFID-Transponder benötigen. RFID-Transponder können trotz Verschmutzung oder der Anbringung an schwer zugänglichen Stellen, problemlos ausgelesen werden.

3 Treiber für ein RFID-gestütztes Prüfsystem

Folgende internen und externen Treiber für die Implementierung der RFID-Technologie in Prüfsysteme wurden von der Technischen Universität München ermittelt1 .

Interne Treiber:

  • Entwicklung innovativer Dienstleistungen und Produkte,

  • Erhöhung der Prozesseffizienz durch Optimierung der Auftragsreihenfolge, durch ausreichende Informationsbereitstellung und durch Vermeidung von Verwechslungen durch fehlende oder beschädigte Objektkennzeichnung,

  • Prozesstransparenz durch lückenlose Rückverfolgbarkeit und Aktualität der Prozesszustände,

  • Erhöhung der Datenqualität durch die Reduktion fehlender oder fehlerhafter Daten am Objekt,

  • verbesserte und nachvollziehbare Erfüllung von Sicherheitsanforderungen und gesetzlichen Vorgaben (BetrSichV, BGV etc.).

Externe Treiber:

  • Steigerung der Kundenzufriedenheit durch sichergestellte Prozessabläufe,

  • Steigerung der Supply-Chain-Leistung,

  • Erfüllung rechtlicher Vorgaben.

Zur effizienten und papierlosen Abwicklung der Prüfvorgänge werden folgende Komponenten benötigt:

Anforderungen an RFID-Transponder:

  • hohe, frei programmierbare Speicherkapazität (v. a. bei dezentraler Datenhaltung),

  • Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen,

  • Temperaturbeständigkeit (idealerweise bis zu 250 °C),

  • optimale Anbringungsmöglichkeiten (Montageloch, selbstklebend, nieten etc.),

  • geringe Sensibilität gegenüber metallischen Umgebungsbedingungen,

  • Robustheit gegenüber mechanischen Belastungen,

  • lange Lebensdauer,

  • kundenindividuelle Bedruckbarkeit (z. B. Kunden-Logo, Barcode, Seriennummer),

  • Sicherstellung der optimalen Lesereichweite,

  • optimale Abstimmung aller RFID-Transponder-Komponenten (Material, Kleber, Folie, Aufdruck, Form, Farbe, Größe etc.) auf die jeweiligen Projektanforderungen.

Exemplarisch verschiedenste RFID-/NFC-Transponder.
Abb. 1:

Exemplarisch verschiedenste RFID-/NFC-Transponder.

Anforderungen an mobile RFID-Schreib-Lesegeräte:

  • geringe Größe,

  • geringes Gewicht,

  • gute Bedienbarkeit auch im industriellen Umfeld,

  • hohe Robustheit gegenüber mechanischen Belastungen,

  • hohe Akkuleistung inkl. schnelle Wiederaufladbarkeit,

  • unkomplizierte Dateneingabe mittels Tastatur/Touchscreen, auch mit Handschuhen,

  • ausreichende Zusatzfunktionen wie z. B. integrierte Kameras.

Software-Anbindung an das betriebsinterne ERP-System,

  • Schnittstellen zum RFID-Reader,

  • Middleware zur Synchronisation der mobilen Einheit mit dem Backend-System.

4 Vorteile und Nutzen der RFID-Technologie

Immer mehr Unternehmen erkennen die Vorzüge der RFID-Technologie. Neben den Vorteilen für Smart Maintenance Prozesse, kann die RFID-Technologie zudem die Lagerbestandsoptimierung und die Dokumentation von Materialflüssen ermöglichen. Grundsätzlich lassen sich die Chancen durch die Einbindungen der RFID-Technologie wie folgt zusammenfassen:

  • eindeutige und schnelle Identifikation von Maschinen und Anlagen durch RFID,

  • konsequente Prozessunterstützung ohne Medienbruch,

  • Effizienzgewinn bei der Erstprüfung als auch Folgeprüfungen vor Ort,

  • sofortige Verfügbarkeit von Informationen zur vorangegangenen Prüfung durch den jeweiligen RFID-Transponder,

  • Vollständigkeit der Daten und automatische Inventarisierung,

  • transparente und lückenlose Dokumentation der Prüfhistorie,

  • Rechtssicherheit im Nachweis der Prüfungen,

  • hohe Kosten- und Zeitersparnis,

  • Reduktion manueller Datenübertragungsprozesse und dadurch potenzieller Fehlerquellen,

  • Minimierung der Papierdokumentation und deren Archivierung.

Funktionsweise von RFID-/NFC-Systemen.
Abb. 2:

Funktionsweise von RFID-/NFC-Systemen.

5 NFC-Technologie in Abgrenzung zur RFID-Technologie

Near Field Communication (NFC) ist ein auf der RFID-Technik basierender internationaler Übertragungsstandard zum kontaktlosen Austausch von Daten. NFC ist bereits in den meisten mobilen Endgeräten wie Smartphones oder Tablet-PCs integriert und ist auf kurze Lesereichweiten von wenigen Zentimetern ausgelegt. Derzeit kommt diese Technologie vor allem im bargeldlosen Zahlungsverkehr von kleineren Beträgen (Micropayment) zum Einsatz. Zunehmend werden aber auch klare Nutzenpotentiale für industrielle Kunden deutlich. Hierbei besteht ein wesentlicher Vorteil darin, dass mit Hilfe existierender mobiler Endgeräte (Mobiltelefon/Tablet) auf einfache Art und Weise Wartungsdaten, Produktionsdaten ausgelesen und weiterverarbeitet werden können, ohne dass eine neue Infrastruktur aufgebaut werden muss. Diese Potenziale sollen im Weiteren spezifiziert werden.

Vorteile der NFC-Technologie gegenüber anderen RFID-Frequenzstandards:

  • NFC ist bereits in einem Großteil der am Markt erhältlichen Mobiltelefone integriert.

  • NFC-Komplettsysteme sind schnell und kostengünstig umzusetzen.

  • Grundsätzlich wird keine spezielle App zur Nutzung der Technologie benötigt.

6 Ausblick RFID

Die RFID-/NFC-Technologie wird immer mehr unverzichtbar zur Optimierung und Effizienzsteigerung zahlloser Wartungs-, Service- und Instandhaltungsprozesse. Sie ermöglicht Unternehmen Kosten- und Zeiteinsparungen gegenüber Wettbewerbern am Markt zu realisieren. Des Weiteren wird die RFID-Technologie im Zuge der Industrie 4.0 durch die Verknüpfung mit Messtechniken und Sensorik weitere Einsatzbereiche und Nutzenpotenziale erschließen. Der AIM-Trendbarometer zeigt eine steigende Bedeutung der RFID-Technologie im Zuge der Industrie 4.0. Demnach gaben 58,1 % der befragten Unternehmen an, Lösungen für die Industrie 4.0 zu liefern und somit Smart Factories zu unterstützen. Erst 2014 waren die Prognosen der befragten Unternehmen hingegen noch verhalten. Der Trend zum Smart Maintenance mit Hilfe der RFID-Technologie ist klar erkennbar.

Footnotes

  • 1

    Bericht des Lehrstuhls für Fördertechnik Materialfluss und Logistik der Technischen Universität München. 2011. 

About the article

Marcel Rüdiger

Marcel Rüdiger

smart-TEC GmbH & Co. KG, Kolpingring 3, 82041 Oberhaching, Deutschland


Published Online: 2016-05-10

Published in Print: 2016-06-01


Citation Information: Bibliotheksdienst, Volume 50, Issue 6, Pages 578–584, ISSN (Online) 2194-9646, ISSN (Print) 0006-1972, DOI: https://doi.org/10.1515/bd-2016-0066.

Export Citation

© 2016 by De Gruyter.Get Permission

Comments (0)

Please log in or register to comment.
Log in