Print

Jak zvýšit návratnost investic pomocí RFID

-- 16.07.09

Snížení stresu pacientů a současně zdokonalení lékařské přístrojové techniky používané pro detekci rakoviny při běžných kontrolách je příznivé pro všechny zúčastněné strany. To bylo úkolem, který řešili výzkumníci v Centru pro fundamentální vědy při tokijské univerzitě Kitasato. Hlavním bodem jejich výzkumu bylo zdokonalit tradiční metody detekce rakoviny, které neposkytují dostatečné rozlišení nebo jejichž použití vystavuje pacienta při kontrole silnému stresu.

Využívání radiofrekvenční identifikace (RFID) ve výrobních linkách je stále oblíbenější a o této technologii se velmi často hovoří. Proč? Technologická vylepšení posunula RFID vysoko nad technologie čárového kódu a získala jí pozornost díky její schopnosti zvýšit návratnost investic (ROI). Zatímco některé společnosti dříve argumentovaly, že si nemohou dovolit implementovat RFID do svých provozů, mnoho z nich nyní tvrdí, že si nemohou dovolit tuto technologii nepoužívat. Znalost základních podmínek, jak a kdy může RFID zvýšit ROI základní provozní úrovně, je prvním předpokladem pro pochopení jejího významu pro váš provoz.

Základní fakta o současné technologii RFID

Technologie RFID byla původně vyvinuta jako metoda dálkového sběru dat prostřednictvím značek neboli vysílačů připevněných nebo zabudovaných do objektu, ze kterého měla být data získávána. Tyto značky obsahují vnitřní elektronické obvody a anténu vysílající vysokofrekvenční signál, který je zjištěn a analyzován čtečkou RFID. Systém se často používá v průmyslu pro rozpracovanou výrobu (Work-in-Progress – WIP) a pro sledování toku materiálu výrobním procesem. Díky kompaktnímu provedení své elektroniky mohou mít značky RFID prakticky jakoukoli fyzickou podobu – od mimořádně malých zařízení, která lze snadno zabudovat, až po ploché štítky nebo nálepky.

V průmyslu se RFID často implementuje v provedení, které lze snadno integrovat do stávajících systémů. Například výrobci integrují RFID do krytů senzorů, protože technici závodů již dobře vědí, jak nejlépe instalovat senzory na základní provozní úrovni. Starší systémy RFID pracují na frekvenci 125 kHz, ale jejich moderní nástupci se obvykle drží standardu 13,56 MHz, což výrazně zlepšuje jejich použitelnost. A zatímco mnoho starších systémů RFID umožňuje pouze statické operace čtení a zápisu, moderní systémy mohou čtení a zápis dat provádět kdykoli.

Paměť ve značce

Dnešní systémy mohou používat novější paměťovou ukládací technologii pro prodloužení provozní životnosti. Značky RFID v současnosti používají jako nosič dat buď elektricky vymazatelné programovatelné paměti určené pouze pro čtení (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory – EEPROM), nebo feroelektrické paměti s libovolným (náhodným) přístupem (Ferroelectric Random Access Memory (FRAM). Každá umožňuje neomezené operace čtení. FRAM umožňuje zpracování dat rychlostí desáté mocniny rychlosti technologie EEPROM. Při této rychlosti umožňují značky s paměťmi FRAM přenos dat pro čtení a zápis za dobu kratší než 10 ms.

Datové nosiče na bázi paměti FRAM navíc vydrží mnohem více zápisových operací než značky s paměťmi EEPROM, které obvykle nabízejí 100 000 zápisových cyklů, což znamená, že uživatelé mohou do značky zapisovat každou sekundu po dobu jednoho dne. Datové nosiče na bázi pamětí FRAM však umožňují až 1 miliardu zápisových operací. Dokonce i při tempu 100 000 zápisů za den by to představovalo životnost 27 let, což znamená, že výměna značek v podstatě není nutná. Tyto nové vlastnosti společně s několika klíčovými výhodami oproti konvenční technologii čárového kódu dále přesvědčily mnoho výrobců o výhodách a zvýšené ROI, kterou tato technologie může poskytnout.

               

Problémy se štítky s čárovým kódem

U komerčních aplikací, jako je například maloobchod, se čárové kódy používají pro identifikaci konkrétních produktů a často se umísťují na nálepky na produktech. Maloobchodníkům to vyhovuje, protože většina potřebuje zkontrolovat produkty jen za účelem inventarizace, nikoli z důvodu řízení kvality a množství produktů (což probíhá na úrovni výroby). Na jeden typ produktu stačí jeden čárový kód, takže je vyžadováno méně typů značek. A protože jsou produkty jednoduše umístěny ve skladu nebo v regálu a nejsou tedy vystaveny nepříznivým výrobním procesům, umístění těchto dat na nálepku obvykle stačí. Pro průmyslové účely je však zapotřebí zcela jiná technologie sledování. I když se čárové kódy typicky používaly pro nedokončenou výrobu, často neobstojí v náročných podmínkách, které tyto aplikace představují.

Nálepky se odlepují a čísla se snadno sedřou nebo jsou nečitelná působením vody, oleje nebo prostě častým používáním. U některých aplikací v automobilovém průmyslu musí být čárový kód aplikován během jednoho výrobního cyklu tři- až čtyřikrát. Tím se značně zvyšují náklady na výměnu a snižuje se i jejich spolehlivost v nepříznivém prostředí závodu, což vede ke zvýšené pravděpodobnosti výroby zmetků nebo ke špatné identifikaci zmetků, které již byly vyrobeny. To může být pro výrobce velmi nákladné a navíc tento proces vyžaduje i více času. Čárové kódy, na rozdíl od technologie RFID, vyžadují pro odečet přímou viditelnost. Aby mohla čtečka čárového kódu produkt identifikovat, musí být tento produkt na výrobní lince náležitě orientován.

U nepravidelně tvarovaných výrobků, jako jsou automobilové díly, může udržování správné orientace vyžadovat určitý čas a úsilí. Namísto toho výrobci často nechávají pracovníky na výrobní lince ručně skenovat každý čárový kód při průchodu produktu linkou. To navíc vyžaduje čas, který je potřebný pro uchopení produktu, jeho nasměrování, skenování a umístění zpět na linku, což výrazně snižuje rychlost výroby a zvyšuje možnost lidské chyby. Kvůli nákladům na vznik nebo pro špatnou identifikaci zmetků a zpomalení výroby je technologie čárových kódů dražší než technologie RFID.

Mnoho předností oproti technologii čárového kódu

Nahrazení čárových kódů technologií RFID v průmyslových aplikacích přináší mnoho výhod. Protože značky RFID obsahují veškerou elektroniku v odolném ochranném pouzdře, nabízejí mimořádně dlouhou životnost – dokonce i ve znečištěném nebo mokrém výrobním prostředí. Značku lze na díl navíc umístit v podstatě v jakékoli orientaci, protože čtečky RFID dokážou identifikovat značky i pod úhlem 90 °. Efektivita výroby se tím zvyšuje dvěma způsoby: zaprvé úsporou času hned na začátku, kdy je potřebná správná orientace produktu, a zadruhé odstraněním procesu, kdy operátoři ručně skenují produkty na výrobní lince.

Následně se tím odstraní i riziko lidských chyb. Robustní provedení značek RFID zajišťuje výrobci mnohem nižší náklady na výměnu, protože tyto značky nabízejí neomezený počet čtecích operací. Jak již bylo uvedeno, když se používají datové nosiče na bázi paměti FRAM, spolu s vyšší rychlostí nabízí tento nosič 1 miliardu zápisových operací pro každý kus, což pro uživatele znamená možnost přiřadit 1 miliardu variací barev, automobilových dílů, datových značek, informací o složení nebo v podstatě jakýchkoli potřebných informací o dílech procházejících výrobní linkou.

Každá značka se tak může používat několik desetiletí. Protože každá značka může obsahovat jedinečné údaje o sériovém kódu, čtečky RFID mohou skenovat jeden produkt a sledovat jej v průběhu celého výrobního procesu. Mohou se tak odstranit výrobní chyby, které technologie čárového kódu často přehlíží. Umístěním čtečky RFID do každého výrobního kroku mohou výrobci určit, zda díl některý krok přeskočil. Pokud například produkt projde kroky 1 a 2 a skončí v kroku 5, čtečka dokáže zjistit, že produkt kroky přeskočil, a okamžitě tento zmetek vyřadí z výrobní linky.

Návratnost investic specifická podle konkrétní aplikace

Schopnost sledovat jednotlivé produkty také umožňuje zabránit tomu, aby se cestou od výrobce k zákazníkovi mezi produkty vmísily padělky, což je otázka aktuální ve farmaceutické výrobě. Přísné kvalitativní požadavky americké organizace FDA (Food and Drug Administration) nutí výrobce implementovat technologii RFID, jež nese kritické informace – například údaje o surovinách použitých v produktu, výrobním datu šarže, původním výrobci apod. Tyto informace lze sledovat v rámci celé výroby, a dokonce i během distribuce. To firmám umožňuje včas identifikovat, zda nedošlo ke vmísení falšovaného produktu (bez náležitého původu), a neprodleně jej odstranit dříve, než se produkt dostane k zákazníkům.

Obdobně lze RFID nyní používat v aplikacích výroby potravin a nápojů k identifikaci potenciálně zdraví škodlivých nebo cizích materiálů. Uživatelé mohou RFID využít například ke sledování místa zpracování a šarže produktu pro každou ingredienci, kterou obsahuje. Pokud uživatel zjistí znehodnocení určité šarže materiálu, může zkontrolovat své záznamy a určit, odkud každá ze složek jeho produktu pocházela, a rychle tak stanovit, které produkty mohou být znehodnoceny. Tento systém také uživatelům pomáhá identifikovat cizí elementy, které se mohou do jejich produktů dostat. Pokud se například ingredience z šarže obsahující arašídy nedopatřením smísí s produktem, který měl obsahovat samotnou čokoládu, technologie RFID může uživatelům pomoci identifikovat a odstranit zmetky během výroby, aby se nedostaly do distribuce, což by mohlo být kritické pro spotřebitele s alergií na arašídy.

Kombinace zajištěné kvality produktu, zvýšené rychlosti výroby a delší životnosti, která přináší nižší náklady na výměnu, obvykle vedou u mnoha aplikací k návratnosti investic v řádu 12–18 měsíců, včetně farmaceutické výroby, potravinářství a automobilového průmyslu. Například výrobce automobilů může vyrábět 1 000 vozů denně. Pro aplikaci čárových kódů na vozidla, aby se mohl sledovat jejich průchod výrobními fázemi, se používají roboty v ceně přes 200 000 dolarů. Vozidla pak procházejí intenzivními procesy, při kterých jsou často běžné čárové kódy zničeny. V některých případech se musí čárový kód opětovně aplikovat třikrát až čtyřikrát, než dané vozidlo projde výrobním cyklem.

Takže nejde jen o počáteční náklady na roboty pro aplikaci čárového kódu, ale také o náklady na údržbu těchto strojů a doplňování dodávek čárových kódů. U technologie RFID lze značky, které jsou navrženy tak, aby vydržely nepříznivé prostředí, instalovat na dané vozidlo pouze jednou a používat je pro sledování průchodu vozidla výrobním procesem stále znovu, v některých případech až celé desetiletí. Jestliže u technologie RFID stojí implementace jednoho datového nosiče 2 000 korun a v závodě jich je 1 000, pak je těchto 2 miliony korun pořád o mnoho méně, než je cena jen jediného robota. Tato investice bude navíc využitelná po mnoho let téměř bez nároků na údržbu a bez ušlého času ve výrobě, který by byl potřeba pro výměnu poškozených čárových kódů.

 Kromě těchto přínosů technologie RFID zlepšuje správu dat tím, že nabízí jednoduchou integraci do řídicích prostředí. Pomocí vhodné technologie rozhraní lze data shromážděná čtečkami RFID přenášet prostřednictvím průmyslových sítí, jako jsou Profibus-DP, DeviceNet, Modbus TCP, Profinet, EtherNet/IP a další. Uživatelé tak mohou využívat technologii, která je již součástí jejich provozu, ukládat s její pomocí data a náležitě řídit procesy. Použitím stávajícího řídicího systému k implementaci RFID mohou uživatelé dosáhnout návratnosti investice rychleji. Na jednom uzlu sítě lze obvykle implementovat pouze dva kanály RFID.

Nicméně nedávné modernizace systému umožnily použít na jednom uzlu až osm kanálů RFID. Navíc lze RFID integrovat s jinými analogovými a diskrétními I/O body na stejném uzlu v rámci sítě namísto nutnosti použít dvě samostatné brány. V takové situaci je integrace RFID do stávající sítě stejně snadná jako přidání další „části“ („slice") do brány. Představuje tak komplexní, snadno použitelné a dlouhotrvající řešení.

Mark DiSera je manažer produktového marketingu pro systémy RFID společnosti Turck.

Pro více informací navštivte: www.truck.cz

 

Co RFID výrobě přináší?

„Zákazníci z řad výrobců, kteří využívají systémy radiofrekvenční identifikace (RFID),“ říká Ed Housler, obchodní manažer společnosti Siemens Energy & Automation pro diskrétní senzory určené pro automatizaci a výrobu, „zjišťují, že technologie RFID jim pomáhá:

• zvýšit návratnost investice (ROI) pomocí optimalizace jejich procesů a zajištění přehlednosti na základní výrobní úrovni v reálném čase,

• nacházet úzká místa a sledovat skladové zásoby,

• shromažďovat informace automatizovaným způsobem a dosahovat tak vysoké spolehlivosti dat.“ Technologie RFID se používá na základní výrobní úrovni již po desetiletí a v celé řadě průmyslových aplikací.

Umožňuje:

• optimalizovat procesy ve všech odvětvích pomocí hardwaru, který lze nainstalovat v prostředí s vysokou teplotou, v korozívním prostředí a fyzicky náročném prostředí, díky čemuž je technologie RFID použitelná v aplikacích, jež v minulosti nebyly realizovatelné,

• získávat ze značky údaje o receptuře, což může být přínosné pro automatizovanou výrobní buňku; do značek RFID lze rovněž zapisovat údaje o procesu,

• ukládat na značku data z několika zdrojů a po dokončení dílu je přenášet do centrálních datových záznamů. „Výpočty ROI pro implementaci systému RFID se mohou dramaticky lišit podle úrovně požadované přehlednosti,“ říká Housler. „Například přední firma zabývající se pěstováním semen využila RFID pro dosažení 100 % přehledu o předzpracovaných sklizených plodinách,“ vysvětluje. To bylo pro její procesy významné, protože špatná identifikace jediného vzorku, buď jeho ztráta nebo přehlédnutí, by mohla způsobit nepoužitelnost tohoto vzorku a mohla by poslat hodnocení produkce plodin zpět na začátek celé pěstební sezóny.

Upravil Mark T. Hoske, šéfredaktor časopisu Control Engineering, hoske@reedbusiness.com.

Je systém RFID pro vaši aplikaci tím pravým?

Aby uživatelé posoudili, zda systém RFID zlepší jejich operace a přinese výrazné zlepšení ROI, musí zvážit několik faktorů.

1. Určete, která data se musí z produktů nebo komponentů získávat a jak se mají tato data používat. RFID se nejčastěji používá pro řízení kvality – začněte tedy přezkoumáním stávajícího systému řízení kvality a zjistěte, které oblasti jsou problematické. To vám pomůže určit, kde by se technologie RFID měla zavést, a usnadní měření ROI po instalaci.

2. Při posuzování, zda je technologie RFID vhodná pro vaši aplikaci, zohledněte rozsah projektu nebo velikost závodu.

3. Zjistěte požadavky aplikace, protože ne všechny systémy RFID jsou stejné. Pokud aplikace zahrnuje prostředí s mimořádně vysokou teplotou, jako jsou lakovny nebo vypalovací linky, a značky RFID by tímto procesem měly procházet, uživatelé musejí své potřeby specifikovat ještě před implementací systému.

4. Počítejte dobře. Pokud náklady na řešení přesahují hodnotu přínosů systému RFID, včetně snížené chybovosti nebo pracnosti, pak pro vás RFID nemusí být tím pravým – prozatím.

5. Zajistěte dobrou technickou úroveň realizace systému RFID a vašeho poskytovatele servisu, abyste dosáhli spolehlivého provozu výrobní linky a spolehlivé podpory, bude-li potřeba.

 

Autor: Mark DiSera, Turck


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Trendy v robotizaci 2020
2020-01-28 - 2020-01-30
Místo: Best Western Premier / Avanti, Brno
DIAGO 2020
2020-01-28 - 2020-01-29
Místo: Orea Resort Devět Skal ***, Sněžné - Milovy
Trendy automobilové logistiky 2020
2020-02-20 - 2020-02-20
Místo: Parkhotel Plzeň
Úspory v průmyslu
2020-03-03 - 2020-03-03
Místo: Ostrava
AMPER TOUR 2020
2020-03-17 - 2020-03-19
Místo: Brno

Katalog

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

EWWH, s. r. o.
EWWH, s. r. o.
Hornoměcholupská 68
102 00 Praha 10
tel. 734 823 339

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI