Aktuální vydání

celé číslo

07

2019

Řízení dopravy a budov

celé číslo

Optimalizace kontroly ve výrobě a logistice – synchronizace pomocí RFID

Široká nabídka modelů a odpovědnost za kvalitu výrobků na straně jedné a stálé požadavky na snižování výrobních nákladů na straně druhé vyžadují změny v řízení výrobních procesů. Musí být synchronizován tok materiálů a sbírána data o výrobě, která odpovídají skutečnosti, a součastně s tím musí být zkracovány doby trvání výrobních cyklů i prostoje. Systémy pro radiofrekvenční identifikaci (Radiofrequency Identification – RFID) z produkce společnosti Siemens, ukládající data přímo na výrobek, odlehčují podnikové informační infrastruktuře a umožňují optimalizovat výrobní procesy.
 

Optimalizace kontroly při výrobě

 
Má-li být výrobní závod schopen pracovat na vyšší úrovni řízení, je velmi důležité získávat informace potřebné ke kontrole posloupných výrobních kroků synchronně. V praxi to znamená, že součástí např. informace o aktuální pozici výrobku ve výrobním procesu (prováděné či provedené výrobní operaci) jsou také údaje o podmínkách při výrobní operaci a o kvalitě, s jakou byla provedena. V zásadě se lze setkat se dvěma přístupy k řešení uvedených úloh podle charakteru správy dat – centralizovaným a decentralizovaným.
 
Při centralizované správě dat jsou všechny údaje týkající se výroby ukládány a spravovány prostřednictvím provozních řídicích počítačů. K běžné komunikaci s výrobními stroji jsou většinou využívány průmyslové komunikační sběrnice. Chyby provozních počítačů nebo komunikačních sběrnic tudíž znamenají zastavení výroby.
 
V systému decentralizované správy dat jsou všechna relevantní výrobní data uložena na výrobku, a jsou tedy bezprostředně dostupná výrobním strojům. I v případě, že vznikne chyba v provozních počítačích řídících výrobu anebo v komunikačních sítích, výrobní proces za určitých podmínek může dále pokračovat i při přerušení centrální vazby.
 
Typicky se tzv. systémy RFID používají zejména proto, aby všechny důležité výrobní údaje byly k dispozici v koncentrované podobě na výrobku nebo v jeho těsné blízkosti. Jednotky uchovávající data – tzv. transpondéry (štítky, tagy) – se umísťují např. na přepravky s výrobky, transportní vozíky i přímo na výrobek. Tím jsou automaticky synchronizována data a tok materiálu. Skutečné výrobní údaje o výrobku jsou do transpondéru zapisovány anebo z něj čteny na všech výrobních stanovištích. Při decentralizované správě výrobních údajů nesených spolu s výrobkem lze tudíž porovnáváním skutečných hodnot výrobních údajů s jejich požadovanými hodnotami stoprocentně kontrolovat kvalitu. Nekvalitní díly je možné z výrobní linky okamžitě odstranit, popř. opravit. Je-li transpondér umístěn na přepravce s výrobky, jsou data z transpondéru čtena během celého výrobního cyklu a po jeho dokončení smazána. Přepravka je poté poslána zpět na začátek výrobní linky – v tomto případě se hovoří o tzv. uzavřené smyčce.
 
Přestože pořizovací cena opakovaně použitelných transpondérů odolávajících působení nepříznivých provozních podmínek ve výrobních závodech je v porovnání s cenou jednorázově použitelných transpondérů vyšší, celkové náklady mohou být ve skutečnosti naopak nižší, a to díky jejich opakovanému použití a dlouhé době provozního života.
 
Při použití systémů RFID řady Simatic RF300 od společnosti Siemens (obr. 1) mohou být bezkontaktně a velkou rychlostí přenášena z řídicí stanice na výrobek data jakéhokoliv druhu. Vedle transpondérů jsou klíčovými komponentami systému RFID čtecí a zapisovací zařízení (tzv. čtečky).
 
Čtečka bezkontaktně komunikuje s transpondéry a čte z nich, popř. do nich zapisuje data při použití rádiového přenosu. Data lze mezi transpondérem a čtečkou přenášet i při pohybu výrobku, což umožňuje zkrátit dobu trvání výrobního cyklu. Při uložení dat potřebných pro výrobu (např. typ výrobku, tolerance, stupeň komplexnosti atd.) na transpondéru lze vyrábět produkty, přičemž je synchronní výroba orientována na kontrolu vykonané práce a vyznačuje se mnoha přednostmi. K nim patří zejména:
  • zkrácení dob trvání výrobních cyklů, protože při přenosu dat za pohybu výrobku nevznikají prostoje na jejich čtení, popř. zápis,
  • snížení výrobních nákladů v důsledku včasné detekce chyb a stálé kontroly výrobních procesů,
  • naprosto automatická kontrola kvality,
  • možnost okamžitě nakládat s údaji, neboť výrobní údaje i údaje o kvalitě jsou stále k dispozici spolu s výrobkem.

Přesná sledování toku materiálu

 
Aby se co nejlépe využily přednosti systémů RFID, je s kontrolou toku materiálu třeba začít na samém začátku výrobního řetězce. Při použití kompatibilních systémů RFID na straně dodavatelů lze snáze zajistit včasnou dodávku komponent pro výrobu a obdržené zboží lze automaticky přímo vložit do výroby, bez kroků obvykle nutných při přejímce.
 
Díly vyráběné na sekundárních výrobních linkách nebo díly od subdodavatelů musí být k dispozici na hlavní montážní lince a při kontrole úplnosti finálního výrobku ve správnou dobu. Jako příklad lze uvést výrobu karoserie v automobilovém průmyslu. Na sekundární montážní lince – paralelně s hlavní montážní linkou – jsou vyráběny dveře pro auta, které musí být, kompletně sestavené, dodávány do výrobního procesu synchronně s chodem hlavní montážní linky.
 
Systém RFID Simatic RF300 nabízí nejlepší možné komponenty a funkce k řešení tohoto a podobných úkolů. Úplná množina výrobních dat umožňuje přesně zjistit celkový stav výroby i pozici jednotlivého výrobku ve výrobní sekvenci. Tím jsou vytvořeny předpoklady pro přesnou synchronizaci dílčích výrobních procesů.
 
Nejvýznamnějšími funkcemi systému Simatic RF300 při kontrole toku materiálu jsou:
  • synchronizace výrobních procesů a manipulace s materiály s využitím informací získaných ze systému správy výrobních dat,
  • kompaktní forma a velká odolnost proti nepříznivým provozním podmínkám (komponenty systému Simatic RF300 jsou univerzálně použitelné v nejrůznějších úlohách),
  • rychlý a bezpečný přenos dat,
  • flexibilní a snadná integrace do nadřazeného systému řízení,
  • komplexní sledování stavu a vnitřní diagnostika zařízení.

Přednosti systémů s RFID

 
Přednostmi využití techniky RFID při sledování a řízení výrobních a materiálových toků jsou kratší doby výrobních cyklů a zvýšení kvality výroby při levné a snadné instalaci a snadné integraci systému RFID do automatizačních a informačních struktur. Systém Simatic RF300 s rychlým a bezpečným přenosem dat rychlostí až 3 kB/s, transpondéry odolávajícími teplotě až 220 °C s velikostí paměti až 64 kB a krytím IP68, možností používat ruční čtečky (obr. 2) a snadnou integrací umožňující vybírat z široké nabídky komunikačních funkcí poskytuje uživatelům velké množství různých komponent k využití RFID v rozličných úlohách.
 
Počínaje možností přímého připojení k řídicím jednotkám systému Simatic S7 až po komunikaci prostřednictvím sítě Profinet, představuje sestava Simatic RF300 ideální systém RFID pro nejrůznější úlohy vyskytující se v prostředí průmyslové výroby.
 
Typickými oblastmi použití jednotek systému Simatic RF300 při sledování průběhu výroby a toku materiálů jsou:
  • linky na výrobu automobilů (výroba skeletu karoserie, lakovny, konečná montáž),
  • linky na výrobu motorů a převodovek,
  • dopravníkové systémy pro montáž protiblokovacích systémů (ABS), airbagů, brzdových systémů, dveří, kabin apod.
  • montážní linky elektrických spotřebičů pro domácnost,
  • montážní linky přístrojů spotřební elektroniky,
  • malé montážní linky na výrobu počítačů, motorů s malým výkonem, stykačů a spínačů,
  • výrobní linky ve sklářském a keramickém průmyslu.
 
Miloslav Kroupa,
 
Obr. 1. Jednotky RFID systému Simatic RF300
Obr. 2. Ruční čtečka RFID Simatic RF310MA