Sledovateľný pokrok vo výrobe (1)

So zavádzaním automatizačných a riadiacich systémov do výroby narastá aj potreba využívania automatizovaných spôsobov identifikácie dielov a materiálov vo výrobe. Aj z tohto dôvodu sa čoraz viac nasadzujú technológie RFID a Bluetooth, aby tak naplnili očakávania dopytu v nových oblastiach.
Sledovateľný pokrok vo výrobe (1)

Ak by ste v súvislosti s automatizáciou hľadali odpoveď na otázku, kde sa objavila prvýkrát, jednoznačne by ste museli svoju odpoveď nasmerovať na automobilový priemysel. Nie je teda žiadnym prekvapením, že technológie RFID sa naozaj prvýkrát objavili pri výrobe a montáži automobilov – a to na rôznych úrovniach či už u dodávateľov, alebo samotných výrobcov automobilov.

„Technológia RFID bola vždy veľmi úzko zviazaná s automatizáciou,“ konštatuje Mark Sippel, projektový manažér spoločnosti Balluff. „Čím viac je niečo automatizované, tým je pravdepodobnejšie, že sa budete chcieť pokúsiť implementovať nejaké sledovanie.“ A čím vyššia je hodnota automatizácie, tým väčšia je potreba automatického sledovania. „Pri nasadení väčšieho rozsahu automatizácie sa znižuje schopnosť manuálne sledovať alebo aplikovať sledovateľnosť niečoho, čo prechádza týmto procesom. Obzvlášť sa to prejavuje pri robotických pracoviskách, kde človek z hľadiska bezpečnosti nemá prístup,“ hovorí M. Sippel. „Dokonca aj menšie časti umiestnené na otočnej platni môžu byť pre človeka z hľadiska sledovania problematické.“ Časť prichádza a opúšťa otočný stôl, ktorý by mohol mať priemer niekoľkých desiatok centimetrov, v uzavretom priestore a rýchlosťou, ktorú človek nedokáže v tomto prostredí identifikovať a sledovať. No môžete mať na tomto mieste umiestnenú značku RFID, ktorá umožní každej stanici zapisovať informácie priebežne.“

Identifikácia a sledovanie

Schopnosť identifikácie a sledovania sa stáva mimoriadne dôležitou pri procesoch spojených s výrobu potravín, nápojov či vo farmaceutickom priemysle, pri ktorých je potrebná 100 % sledovateľnosť dokumentovania a reportovania procesov a v prípade chýb spätné dosledovanie ich pôvodu. „RFID poskytuje spôsob automatického sledovania prepraviek, zložiek, procesov sterilizácie/čistenia atď.,“ konštatuje Nicole Lautherová, vedúca rozvoja oddelenia lokalizačných systémov pracujúcich v reálnom čase v spoločnosti Siemens. No identifikácia a sledovanie sú čoraz dôležitejšie aj pre ostatné priemyselné odvetvia. „Dopyt po týchto riešeniach je dôležitý v každom odvetví, pretože tak možno zabezpečiť konkurencieschopnosť,“ uvádza N. Lautherová. „Objekty vybavené značkou RFID sú inteligentné, vďaka čomu dokážeme zhromažďovať údaje na úrovni prevádzky, čo znamená, že priemyselná identifikácia a lokalizačné technológie umožňujú zavádzať do prevádzok digitalizáciu.“

To vedie priamo k tomu, že RFID sa využíva v čoraz väčšom počte nových aplikácií. Dôvodom je najmä to, že náklady klesajú a realizácia prínosov rastie. „To platí predovšetkým pre viaceré miesta v oblasti výroby, napríklad v automobilovom a farmaceutickom priemysle, kde je dôležité sledovanie produktov a dielcov,“ hovorí Don Eichman, produktový manažér pre technológie RFID v spoločnosti Turck. „Čoraz viac spoločností si uvedomuje, že potrebujú transparentnosť vo svojich výrobných procesoch, takže chápu výhody sledovania dielov a poznanie stavu objektov,“ poznamenáva D. Eichman. „Medzi výhody spomínaných technológií patrí flexibilita procesov, rýchlejšie výrobné kroky, odstránenie záznamov v papierovej forme, chybných a zmeškaných činností či škôd, dodanie materiálov just-in-time, automatická dokumentácia a sledovateľnosť. To všetko pomáha spoločnostiam ušetriť čas a náklady. Výrobcovia motorov v automobilovom priemysle môžu nájsť hneď niekoľko aplikácií na využitie technológie RFID, napríklad pri párovaní častí, ako je blok motora a hriadeľ, môže sa už pri ich zoraďovaní ušetriť čas tým, že viete, ktoré diely patria k sebe.“ uzatvára D. Eichman.

RFID nachádza miesto aj v oblasti domácich spotrebičov, kde najmä zmluvní výrobcovia často kombinujú viacero produktov na jednej linke – či už súbežne, alebo jeden za druhým. „Identifikačné informácie sa s produktom pohybujú automatizovaným procesom montáže tak, aby bolo vždy možné overiť, aká operácia na konkrétnom výrobku prebehla,“ vysvetľuje M. Sippel. Letecký a kozmický priemysel musel vždy spĺňať vyššiu mieru sledovateľnosti vo výrobe. „V minulosti sa väčšina týchto činností vykonávala manuálne v papierovej forme,“ hovorí M. Sippel. „Teraz sa to posúva smerom k používaniu RFID, napríklad aby sme mohli zabezpečiť sledovateľnosť – dokonca aj vtedy, keď sa stále vykonáva manuálne.“ Oblasť spotrebného tovaru, najmä tovaru vyššej triedy, ako je elektronika, si tiež čoraz viac všíma technológiu RFID predovšetkým na využitie v montážnych a výrobných procesoch.

Správny dátový nosič pre aplikáciu

Existuje niekoľko spôsobov identifikácie, pričom to, ktorý z nich je najlepší, závisí od toho, čo sa výrobca snaží dosiahnuť. Zo širšieho pohľadu môžeme povedať, že existuje priemyselná identifikácia ako RFID, priemyselná lokalizácia s rastúcim využívaním lokalizačných systémov pracujúcich v reálnom čase (RTLS). „Jedným z hlavných rozdielov je, že s priemyselnými systémami identifikácie dokážete povedať, čo to je a kde to je, keď to prechádza určitým miestom osadeným čítačkou,“ hovorí N. Lautherová. „Vďaka týmto identifikačným systémom dokážete povedať, čo a kde sa presne nachádza. A to všetko v reálnom čase. Môžete ich použiť aj pri rozpracovanej výrobe; to jednoducho závisí od toho, s akou presnosťou chcete sledovať a aké informácie potrebujete na to, aby ste optimalizovali svoje procesy.“

Rovnako ako pri väčšine automatizačných a meracích systémov, aj technológia RFID mala obdobie, keď bola viac proprietárna – systém jednej spoločnosti nefungoval so systémami iných spoločností z viacerých dôvodov. Do istej miery je to stále pravda, ale aj v tomto prípade ďalší vývoj smeroval k otvorenejším štandardom. „Dátové nosiče (značky) s nízkou frekvenciou (LF) mali tendenciu byť veľmi proprietárne a neboli v podstate regulované Federálnou komisiou pre komunikáciu (FCC), pretože vysielacie pásmo bolo na veľmi nízkej frekvencii,“ hovorí M. Sippel. Tieto značky sa používajú stále aj dnes, zvyčajne na označovanie hospodárskych zvierat. V rámci výrobných procesov sa LF značky najčastejšie používajú na sledovanie foriem a lisovníkov obrábacích strojov.

Vysokofrekvenčné značky RFID (HF) pracujúce v rozsahu 13,56 MHz sú rozšírené najmä v priemyselných výrobných aplikáciách. Napriek tomu, že predchádzajúci protokol (ISO/IEC 14443) bol vo všeobecnosti proprietárny – a stále sa používa hlavne v prípade bezpečnostných systémov –, novší protokol ISO/IEC 15693 je otvoreným štandardom. „Vďaka norme 15693 môže každý výrobca pracujúci v tomto protokole získať prístup k pamäti a iným informáciám inej organizácie. To tiež znamená, že dodávateľ, ktorý vyrába len značky alebo len čítacie hlavy, môže ľahšie konkurovať na trhu,“ konštatuje M. Sippel. „Podľa môjho názoru to je skutočne to, čo rozhýbe trh a zvýši konkurenciu. Nedávno sa začali používať značky s ultravysokou frekvenciou (UHF). Vysielacia frekvencia bola v rozmedzí 860 – 928 MHz, pričom táto technológia bola pôvodne poháňaná spotrebiteľským trhom, napríklad predajňami, ako je Walmart, ktoré chcú čo najlacnejšie riešenie (menej ako jeden cent) na označenie zásielok až po jednotlivej položky. No to nefungovalo. Bolo tam príliš veľa problémov fyzikálnej povahy a úspech nasadenia bol minimálny.“

Napriek tomu si UHF hľadá miesto vo výrobe. „Výrobcovia, ktorí využívajú aplikácie RFID založené na technológii HF, majú teraz oveľa širšiu škálu možností s novými schopnosťami, ktoré môže technológia UHF RFID poskytnúť, pretože UHF sa v priebehu posledných rokov značne rozvinula,“ hovorí N. Lautherová. „Avšak UHF nie je lepšia ako HF, je len iná, s odlišnými schopnosťami a odlišnými výzvami pri nasadení.“

V porovnaní s technológiou RFID na báze HF poskytuje UHF dlhšiu vzdialenosť čítania (až do 8 m v porovnaní s približne 1 m), dokáže čítať viac položiek naraz (asi 1 000) a dokáže ich čítať pri vyššej rýchlosti. „Poskytuje nám väčšiu flexibilitu pri používaní RFID v týchto typoch prostredia,“ hovorí M. Sippel. To bola oblasť, v ktorej sa s výhodou používali zariadenia Bluetooth, pretože dokážu pracovať na väčšiu vzdialenosť. „Vzhľadom na to, že technológia UHF je na rozdiel od zariadení Bluetooth pasívna, nevyžaduje batériu a zvyčajne je aj nákladovo efektívnejšia,“ uzatvára M. Sippel. „Pravdepodobne by ste nenechali na vozidle aktívnu technológiu; je to drahé. Mohli by ste však vziať pasívnu značku UHF, ktorá by vás stála najviac pár dolárov a môžete ju nechať na vozidle. To by mohlo byť zaujímavejšie.“

„UHF však ponúka nižšiu kapacitu pamäte,“ poznamenáva D. Eichman. Navyše výrobcovia budú pravdepodobne potrebovať pomoc systémového integrátora. HF má zvyčajne väčší zmysel, ak zákazníci potrebujú vyššiu kapacitu pamäte na ukladanie údajov na štítku, čítanie na menšiu vzdialenosť a odolnejšiu značku, ktorá je opätovne použiteľná. „Pre aplikácie s dlhším dosahom a nižšími požiadavkami na pamäť môže byť UHF vhodnejšie,“ dodáva. „S touto technológiou sú údaje uložené v PLC alebo vo vyššom podnikovom systéme, a nie na samotnej značke.“

Zdroj: Hand, A.: Tracking Progress in Manufacturing. [online]. publikované 6. 8. 2018. Dostupné na: https://www.automationworld.com/article/technologies/barcode-rfid/tracking-progress-manufacturing?ajs_uid=2137D2778701G1V&oly_enc_id=2137D2778701G1V&ajs_trait_oebid=6890E1361578B3P.