Das fränkische Feuchtwangen ist der wichtigste Standort von Rehau, wenn es um die Fertigung von Kunststoffteilen für die Automobilfertigung geht. Hier werden unter anderem komplette Außenanbauteile wie Stoßfänger und Längsträgerverkleidungen produziert, die an zahlreiche Fahrzeughersteller geliefert werden. Der Polymerverarbeiter setzt bei Produktion und Logistik vom Spritzguss bis zum Versand auf Konzepte mit Radio Frequency Identification (RFID).
Bei RFID werden kleine Speicherchips mit Antennen verbunden und auf Papier- oder Folienetiketten aufgebracht. Mit RFID-Lesegeräten können die Daten auf diesen sogenannten Transpondern kontaktlos über bis zu fünf Meter ausgelesen werden. Der Clou: Da die Funkchips ihre Energie aus dem elektromagnetischen Feld der Antennen entnehmen, benötigen sie keine eigene Batterie. Zwar wird in der Industrie RFID bereits seit über 25 Jahren eingesetzt, doch erst die Nutzung des UHF (Ultra High Frequency)-Bandes und des EPC-global-Standards ermöglichte die Entwicklung der kostengünstigen „Smart Label“-Transponder, die mit einer Speicherkapazität von 96 Bit ausreichend Platz für eine weltweit eindeutige Identifikation von Erzeugnissen aller Art bieten. Wurden herkömmliche Transponder aufgrund ihres vergleichsweise höheren Preises am Ende der Produktion vom Produkt abgenommen und wieder verwendet, verbleiben diese Smart Labels im Erzeugnis und erlauben so eine Nutzung über die eigentliche Fertigung hinaus.
RFID-Einsatz ab dem Spritzguss
In der Produktion der Stoßfänger für die E-Klasse von Mercedes-Benz setzt der Kunststoffverarbeiter RFID nahezu in der kompletten Prozesskette zur Fertigungssteuerung und späteren Rückverfolgung ein. Unmittelbar nach der Herstellung versieht ein RFID-Etikettendruckspender von Bluhm Systeme die Spritzguss-Rohteile mit einem Funketikett (Smart Label). Diese kostengünstigen RFID-Transponder werden im „Print, Code & Apply“-Verfahren in einem Gerät beschrieben, bedruckt und gespendet. Um die Qualität zu sichern, sortiert eine „Bad Tag Reject“-Einheit fehlerhafte Labels sofort ohne Unterbrechung des Produktionsablaufs aus. Zum Anbringen wird der Stoßfänger von einem Roboter aus der Spritzgießanlage entnommen und genau über dem Spendestempel des Druckspenders positioniert. Im „Tamp-Blow“-Verfahren bläst der quasi auf dem Kopf stehende Druckspender das Smart Label sanft von unten auf den Stoßfänger, ohne die Produktoberfläche zu beschädigen. Bei Rehau programmiert der RFID-Etikettendruckspender den RFID-Chip mit einer eindeutigen Nummer und bedruckt die Papier-Vorderseite des Transponders mit Klarschrift-Informationen und Barcodes für die Identifikation außerhalb des Werkes. Für den Kunststoff-Spezialisten ist jedoch die im RFID-Chip gespeicherte Teilenummer von größerer Bedeutung, macht sie doch aus einem früheren Massenartikel ein Einzelprodukt. In der zentralen Produktionsdatenbank des Herstellers findet sich zu jedem Teil ein genauer Datensatz mit allen Informationen zur gewünschten Ausstattung, Produktionsfortschritt und Qualität des Stoßfängers.
Auch Maschinendaten werden gespeichert
Nach dem Spritzgussverfahren durchlaufen die Stoßfänger die Lackierstraße. Der Datensatz wird hier um die gewünschte Farbvariante ergänzt – nun gibt es bereits rund 300 Varianten. Neben den eigentlichen Produktdaten werden jedoch auch die benutzten Maschinen und Anlagen vermerkt: Bei Fehlern lässt sich so gezielt die Ursache finden und beheben. Diese Kombination von RFID-Daten mit weiteren Informationen ist ein wesentlicher Schlüssel, um die Qualitätsziele zu erreichen. So wird zum Beispiel bei der Kontrolle des Farbauftrags das Prüfergebnis per Spracherkennung im Datensatz jedes Stoßfängers gespeichert. Die Mitarbeiter legen je einen Stoßfänger unter die Leuchtwanne, kontrollieren das Ergebnis von Spritzguss und Lackierung und protokollieren die Prüfung mit einem in das Headset gesprochene „In Ordnung!“. Durch die RFID-Etiketten und die an jedem Prüfplatz angebrachten Antennen und Lesegeräte wird dieses Urteil automatisch dem jeweiligen Produkt zugeordnet – eine manuelle Erfassung des Stoßfängers per Barcode-Handscanner entfällt.
Diese ersten Herstellungsschritte werden von Rehau noch ohne konkreten Auftrag produziert, um die geforderte Liefergeschwindigkeit einhalten zu können. Für die weitere Bearbeitung wird der Stoßfänger jedoch einem konkreten Fahrzeug zugeordnet. Ab dieser Stufe darf kein Fehler passieren, um die Liefertreue nicht zu gefährden. Das RFID-System sammelt deshalb nicht nur Qualitätsdaten, sondern steuert aktiv die Prozesse in der Montage. In der Kommissionierung der benötigten Teile werden die RFID-Transponder nicht mit fest installierten Antennen, sondern mit mobilen Lesegeräten erfasst.
RFID-kontrollierte und auftragsbezogene Montage
In den weiteren Montageschritten werden nun bis zu 200 weitere Bauteile angebracht. Als Hilfestellung für die Werker finden sich an jedem Arbeitsplatz RFID-Antennen, welche die Funketiketten in den Stoßfängern automatisch auslesen. Mit dieser Nummer wird der entsprechende Auftrag auf den Bildschirm angezeigt beziehungsweise direkt zur Steuerung der Maschinen genutzt. Je nach Arbeitsplatz finden sich weitere Maßnahmen zur Qualitätssicherung: So sind beim Einbau der Scheinwerfer abhängig von der Stoßfängervariante eine unterschiedliche Zahl von Schrauben einzudrehen. Durch die Verknüpfung der Sensoren im Schrauberwerkzeug mit den RFID-Nummern wird das Werkstück erst dann zur weiteren Bearbeitung freigegeben, wenn die richtige Anzahl von Schrauben eingedreht wurde.
Nach abschließender Kontrolle müssen die Stoßfänger in der richtigen Reihenfolge zur sequenzgenauen Befüllung der Ladungsträger gebracht werden (just-in-sequence), bevor diese anschließend durch den Spediteur übernommen werden. Die RFID-Erfassung sorgt für eine automatische Ausbuchung im Warenwirtschaftssystem des Zulieferers und für die Einhaltung der Liefersequenz, um teure Verzögerungen im Daimler-Werk Sindelfingen zu verhindern. Auch für das automatische Verladen der Kunststoffteile durch den Frachtführer werden die Funkchips genutzt. Ehe aber die Stoßfänger das Werk verlassen, werden die RFID-Transponder dauerhaft funktionsunfähig gemacht.
300 RFID-Lesestellen installiert
Insgesamt hat Rehau in den Werken Feuchtwangen und Brake rund 300 RFID-Lesestellen installiert. Die IT-Spezialisten haben sich dabei für das RFID-System Simatic RF600 von Siemens entschieden. Dessen Komponenten verknüpfen eine hohe Erfassungsrate mit einer besonders robusten Geräteausführung. Die erfassten Transponderdaten geben die RFID-Leser an die von Rehau erstellte Produktionssteuerungs-Software weiter, die Schritt für Schritt ein vollständiges Produktprofil je Artikel erstellt und in der Datenbank ablegt.
Zusätzlich nutzt der Automobilzulieferer auch die Handheld-Geräte Simatic RF610M für die Kommissionierung. Am Warenausgang arbeiten zwei stationäre RFID-Lese-Systeme parallel. Der Grund: Während ein Lesegerät über seine IT-Integration die richtige Ladesequenz sicherstellt, überwacht das zweite Gerät autark die automatische Verladeanlage. Da hier die vom gleichen Anbieter stammenden Steuerungen Simatic S7 auf die RFID-Daten zugreifen müssen, setzt der Zulieferer die RFID-Middleware Simatic RF-Manager ein, welche die gelesenen Informationen der Steuerungstechnik zur Verfügung stellen kann. „Mit dieser RFID-Anwendung haben alle Beteiligten Neuland betreten“, erklärt Reinhard Lippert, der den fertigungsnahen IT-Einsatz verantwortet.
Auch das Kompetenznetzwerk des Automationsunternehmen, das neben eigenen RFID- und Anlagen-Spezialisten auch den Kennzeichnungs-technik-Anbieter Bluhm Systeme umfasst, war für die erfolgreiche Umsetzung des Projekts wichtig. Das vollautomatische Erfassen jedes Einzelteils macht es für das Unternehmen möglich, individuelle Einzelstücke nach Kundenauftrag statt einheitlicher Massenware zu erstellen. „Für uns war dies die beste Möglichkeit, auf die deutlich gestiegene Variantenvielfalt zu reagieren“, erläutert Reinhard Lippert. Da die RFID-Leser ohne manuelle Bedienschritte die Werkstücke identifizieren, können sich die Mitarbeiter auf die eigentlichen Montage- oder Prüfaufgaben konzentrieren. „Die RFID-Lösung wurde deshalb von Anfang an voll akzeptiert“, sagt der IT-Spezialist.
Gerade bei der Produktionssteuerung beweist RFID seine Stärken. „Die vielfältigen Einlegepositionen in den Maschinen und Konfektions-einrichtungen machen eine vergleichbare Automatisierung mittels Barcode unmöglich. Hier kommen die Vorteile der kontakt- und sichtlosen RFID-Technik besonders zum Tragen.“ Ebenso wichtig ist jedoch das Einhalten des hohen Qualitätsmaßstabs: Immer das richtige Teil in einwandfreier Ausführung zum richtigen Zeitpunkt im richtigen Lkw zu liefern. Durch die RFID-Etiketten findet eine lückenlose Kontrolle von Fertigung und Logistik statt. Und sollte bei der internen Prüfung doch ein fehlerhaftes Erzeugnis auftauchen, so kann das Problem über die gesammelten RFID-Daten schnell behoben werden.
Neue Technologien
RFID-Kennzeichnung in der Kunststoffverabeitung
Kunststoffbauteile, die mit RFID Transponder versehen sind, lassen sich von der Produktion bis zum Warenausgang nachverfolgen. Das ermöglicht eine sichere und kosteneffiziente Kontrolle der Qualität.
Das RFID-System sammelt jedoch nicht nur Qualitätsdaten, sondern steuert aktiv die Prozesse in der Montage. So befindet sich das benötigte Teil zur geplanten Zeit am richtigen Montageschritt und alle notwendigen Arbeitschritte werden kontrolliert. Das vollautomatische Erfassen jedes Einzelteils macht es möglich, individuelle Einzelstücke nach Kundenauftrag statt einheitliche Massenware herzustellen.
