RFID am Gabelstapler - Springer-VDI- · PDF fileMöglichkeiten:...
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Institut für Transport- und AutomatisierungstechnikProf. Dr.-Ing. Ludger Overmeyer
LeibnizUniversität Hannover
© ITA – CeMAT 2008
RFID am Gabelstapler
CeMAT 2008
Andreas Jungk, Ludger Overmeyer
Jungk: RFID am Gabelstapler© ITA – CeMAT 2008
Universität Hannover Inst itut für Transport- undAutomat isierungstechnik Prof. Dr.-Ing. Ludger Overmeyer
Seite 2
Gliederung
• Wozu RFID am Gabelstapler ?
• Auswahl bestehender RFID-Systeme für den Gabelstaplereinsatz
• Neue Möglichkeiten und Visionen
• BMBF-gefördertes Forschungsvorhaben IdentProLog
• Neuentwickelte Komponenten und Prüfverfahren
• Zusammenfassung und Ausblick
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Seite 3
Anforderungen an die Intralogistik
Anforderungen an die
Intralogistik
Transparenz
Kosten
ZeitFlexibilität
Zuverlässigkeit
Robustheit
Nachverfolg-barkeit
Überwach-barkeit
Bestehende Anforderungen steigen, neue Anforderungen kommen hinzu
Müssen sinken!
Muss verbessert werden!
Müssen steigen!
Muss erhöht werden!
Internet
Produktionsnetzwerke
Elektronik
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Konventionell organisierte Intralogistik
BarcodeEtikettSicht
Papier
Ware / Ladungsträger Umschlagspunkte
Schwächen:
• Überwachbarkeit
• Bedienerfehler möglich
• Transparenz
Stärken:
• Flexibilität
• Robustheit
• einfache Struktur
Schwächen aufgrund des manuellen Informationstransportes
Bei vollautomatischen Systemen wechseln Stärken und Schwächen!
zentrales DV-System
Quelle: Jungheinrich AG
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Materialfluss vs. Informationsfluss
Materialfluss
Informationsfluss
Stationäres Gate
Stationäres Gate
WMS/PPS/ERP
Materialfluss
InformationsflussMaterialfluss und Informationsfluss
Mobiles Gate
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RFID: verwendete Frequenzbereiche
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Vision: Zukünftige Systemarchitektur
MM
I
RFID RFID
RFID
RFID
WL
AN
Kommunikationsfähiger
Fahrzeugschlüssel
Kommunikationsfähige
Ladungsträger / Ware
Kommunikationsfähige
Transportwege
Kommunikationsfähige
Umschlagspunkte
PPS ERP WMS
zentrale DV-SystemeBetriebsdatenerfassungMaterialflussoptimierung
Ferndiagnose
Flurförderzeug als zentrale Schnittstelle in der Intralogistik zur automatisierten Informationsübertragung und Fahrerunterstützung
Quelle: Jungheinrich AG
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Möglichkeiten: Intelligente Transportwege
Quelle: Still GmbH
Passive Transponder im Boden,
Rastermaß: 1m x 1m
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Möglichkeiten: STILL-RFID-LOCATOR/-INTERFACE
Echtzeitdatenerfassung
Indoor + Outdoor Betrieb
Deutliche Kostenersparnis gegenüber Barcode
Dokumentation jeder StaplerbewegungChargenrückverfolgung
Verknüpfung mit Fahrzeugzustandsdaten
Quelle: Still GmbH
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Möglichkeiten: Kommunikationsfähige Ladungsträger/ Ware
Transponderintegration:
Vorteile:
• einfache Identifikation
• Zielinformation kann auf FFZ übertragen werden
• verbesserte Lesbarkeit durch standardisierte
Schnittstelle zwischen Ladungsträger und FFZ
• bidirektionaler Datenaustausch ist möglich
• Artikelnummer(n)• (Gesamt)gewicht• Gefahrenhinweis• Zielort• …
Transponderinhalt
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Möglichkeiten: Kommunikationsfähige Transportwege
Realisierung von Fahrzeugortung und Kennzeichnung von Gefahrenstellen
Aktive Verkehrsschilder:
Beispiel Torüberwachung
Vorteile:
• einfache Positionsbestimmung
• Zugangsbeschränkung möglich
• Kennzeichnung von Gefahrenstellen
• Zielführung möglich
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Möglichkeiten: Kommunikationsfähige Umschlagspunkte
Transponderausrüstung von Lagerplätzen, Fertigungsanlagen, LKW, …
Vorteile:
• erhöhte Prozesssicherheit durch Ladungsträgerprüfung
• verbesserte Transparenz im Materialfluss
• dezentrale Bedarfssteuerung
• Chargenverfolgung
Beispiel LKW-Beladung
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Wirtschaftliche Aspekte - Prozessparallelisierung
Ware entladen und in WE Bereich transportieren
Ware im WE-Bereich abstellen
Ware mit Lieferschein vergleichen
Lieferschein ins System eingeben
Lieferscheine ins WE-Büro bringen
Wareneingangsschein drucken
WE-Schein an der Ware anbringen
WE-Schein lesen und Ware aufnehmen
Ware zum Zielort transportierenund Einlagern
Zielort per Barcodescan erfassen und dem System bestätigen
Manuelle
Informations-
verarbeitung
Prozessvereinfachung bei Wareneingang/-vereinnahmung
Beispiel heute: Warenfluss vomLKW ins Lager
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Verbesserung der Prozesse durch RFID-Einsatz
Ware entladen
Ware automatisch lesen / scannen
Automatischer Abgleich zwischen Bestellung und Ware
Fahrauftrag für das FFZ zum Lagerplatz generieren
Vergabe des Lagerplatzes
Fahrauftrag auf dem Display anzeigen
Ware zum Zielort transportierenund Einlagern
Automatische Erfassung und Bestätigung des Zielorts
Automatische Informations-Verarbeitung parallel zum Transport-prozess
Zukünftiger Soll-Prozess: Warenfluss ins Lager bzw. Vereinnahmung
Vorteile:
• Keine manuelle Bearbeitung der Ware, geringe Fehlerrate
• Transparenter, durchgängiger Prozess
• Produktivitätssteigerung durch Zeitersparnis
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Umsetzungshemmnisse für RFID
� Kosten der neuen Technologien müssen weiter sinken
� Funktionsfähigkeit der Transponder muss von der Umgebung unabhängig sein
� Robustheit von Transpondern und Lesegeräten muss verbessert werden
� Fehlende Standards in der Logistik
� Aufwändige Einbindung in bestehende DV-Systeme
Detaillierte, weitere Forschungsakitivitäten sind notwendig !
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BMBF-Forschungsvorhaben IdentProLog
Intralogistik
Produktion
PPS ERP WMS
WLAN, Datenfunk
RFID
Umschlagsstation z.B. Regal
Ladungsträger
„mobiles Gate“
zentrale DV-Systeme
Flexible Zielführung von Ladungsträgern in Produktion und Materialflusslogistik
• Automatische Identifizierung von Ladungsträgern
• Kommunikation mit Umschlagpunkten
• Flurförderzeug als mobiles Gate
• Anbindung an bestehende DV-Systeme
• Entwicklung robuster Systemkomponenten
• Definition und Schaffung von Standards für die Intralogistik
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BMBF-Forschungsvorhaben IdentProLog
Flurförderzeuge mit integrierter RFID-Technologie
Ladungsträger mit integrierten Transpondern
PPS ERP WMSÜbergeordnete DV-Systeme
Offene Software-SchnittstellenKommunikationsfähige Lager- und Bearbeitungsstationen
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Forschungsvorhaben IdentProLog
Elektronik-partner
Kern-konsortium
erweiterter Kreis
- nur Information -
erweiterter Kreis-in Entscheidungsfindung
-eingebunden -
FFZ-Hersteller
Praxistests
Ladungs-träger
Forschungs-institute
(WGTL)
EDV-System
-integrator
Anwender
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BMBF-Forschungsvorhaben IdentProLog
Eigene Antennenlösung zur Integration
am Gabelträger (Deister Electronic)
Zusätzlich ist ein Gabelbelegtsensor integriert (zur Ablaufsteuerung)
Im Schreib-Lesegerät sind Netzteil und RFID-Reader integriert
Die Frontplatte dient als mechanischer Schutz und Antennenelektrode (bei Beschädigung leicht auszuwechseln).
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Struktur des Systems auf dem Fahrzeug
(Ereignisbox)
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Austattung von Ladungsträgern mit Transpondern
Ziel: Entwicklung spezieller Lösungen für Ladungsträger mit RFID-Transponder
z.B.: Staplertasche mit Schlitztransponder
Auf die Wellenlänge abgestimmter Schlitz läßt elektromagnetische Welle einkoppeln, galvanische Verbindung mit Strap
z.B.: Europalette mit Spezialtransponder
Transponder auf Material abgestimmt, an mechanisch geschützter Position
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Seite 22
Spezielle Transponderlösungen für Ladungsträger
Schlitzantenne
FR4-AntenneChip
Richtungsunabhängige Antennenstruktur
Aluminiumstruktur, z.Zt. aus dem Vollen gefräst
Schlitz zur Einkopplung der elektromagnetischen Welle
Strap verbindet Oberflächenstrom Transponderchip Bild Strap
Kontaktierung
Chip
Strap
Quelle: Texas Instruments
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Versuchsfahrzeuge
Zwei Fahrzeuge für Testzwecke
•Jungheinrich EFG 316
•STILL RX20-20
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Seite 24
Reichweitenprüfstand am ITA
Reichweitenprüfstand: Absorber-material vermeidet Reflektionen
Reichweitenprüfstand: Verschiedene Testszenarien mit hoher Wiederholgenauigkeit
möglich
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Seite 25
Testszenario Einfahrt in Europalette
Systematische Untersuchung der Übertragungssicherheit im System Flurförderzeug mit RFID-Reader – Ladungsträger mit Transponder
Entwicklung einer Bewertungssystematik für die Ergebnisse
Ziel: Qualifizierung von Systemkomponenten in Abhängigkeit vom
Anwendungsfall
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Seite 26
Testszenario Regalplatzerkennung
Praxisnahe Testszenarios zum Vergleich
unterschiedlicher Transponder zur
Regalplatzkennzeichnung
Ziel:Identifikation von für den Anwendungsfall besonders geeigneten Transpondern
05
1015202530354045
Anzahl der Positionen mit erfolgreicher
Lesung
Transpondertyp
Lesezuverlässigkeit bei unterschiedlichen Beladungen
ohne Beladung
mit Wasser beladen
mit Stahlplatte beladen
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Zusammenfassung
� Im Umfeld der sich schnell verändernden globalen Bedingungen steigen die Anforderungen an die Intralogistik.
� Dezentrale Informationstechnologien (z.B. RFID) ermöglichen „intelligente“kommunikationsfähige Elemente in der Intralogistik.
� Kommunikationsfähige Flurförderzeuge bilden zukünftig eine zentrale Schnittstelle zu den „intelligenten“ Elementen der Intralogistik.
� Auf der Basis transparenter Prozesse sind zukünftig echtzeitfähige, sehr flexible Optimierungsprozesse denkbar.
� Forschungsvorhaben wie IdentProLog dienen als Grundlage zur Entwicklung und Koordination der Technologien von Übermorgen.
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Seite 28
Institut für Transport- und Automatisierungstechnik
Bei Fragen zu den vorgestellten Themen helfen wir gerne weiter:
Prof. Dr.-Ing. Ludger Overmeyer
Tel. +49 511 762-3524
Fax. +49 511 762-4007
M.Sc. Dipl.-Ing.(FH) Andreas Jungk
Tel. +49 511 762-2545
[email protected]: Eingang des Produktionstechnischen Zentrums Hannover
mit Hörsaal und Bürogebäuden.
Leibniz Universität Hannover
Institut für Transport- und Automatisierungstechnik
Produktionstechnisches Zentrum
An der Universität 2
30823 Garbsen
http://www.ita.uni-hannover.de