Automatisieren mit Funk RFID optimiert die Prozesse in Fertigung und Logistik

Geht es um die Automatisierung von variantenreichen Prozessen, ist RFID in der Fertigung schon seit langem das Mittel der Wahl. Doch zunehmend findet diese Funktechnologie ihre Anwendung auch in der Logistik der Industriebetriebe – von der Materialflusssteuerung bis zur lückenlosen, automatischen Rückverfolgung der Erzeugnisse.

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Für die einen eine bahnbrechende Innovation, für die anderen bewährtes Arbeitsmittel: Radio Frequency Identification (RFID) – die Technologie zur berührungslosen Identifikation per Funk von Gütern aller Art — beflügelt die Phantasie von Produktions- und Logistikexperten. Doch wie funktioniert die Technologie, und wie lässt sich RFID in der Fertigung einsetzen? Sie vereinfachen die Steuerung von Produktion und Materialfluss, optimieren Logistikprozesse und ermöglichen die umfassende Rückverfolgung von Produkten - RFID-Funkchips sind wahre Tausendsassas.

Dabei ist ihre Funktionsweise vergleichsweise einfach: Ein Speicherchip wird über eine kleine elektronische Schaltung mit einer Antenne versehen. Dieser Funkchip (Transponder) kann über ein Sende- und Empfangsgerät (RFID-Reader) über Funkbefehle angesprochen werden, um Daten in dem Speicherchip abzulegen oder auszulesen. Meist wird dieser RFID-Reader gerätetechnisch in eine Verarbeitungseinheit und ein oder mehrere Antennen aufgeteilt. Als Besonderheit fehlt dem Transponder jedoch eine eigene Stromversorgung, so dass die benötigte Energie in der Regel dem elektromagnetischen Feld des Sendegeräts entnommen wird. Somit gelingt es, die Transponder in ihrer einfachsten Form extrem kostengünstig zu produzieren.

Wahl der Frequenz ist entscheidend

Der wichtigste technische Parameter ist die Übertragungsfrequenz des RFID-Systems, die von 125 KHz bis 2,45 GHz oder höher reicht. Die Wahl der Frequenz ist deshalb so entscheidend, weil sie die Gesamtfunktionalität des Systems maßgeblich beeinflusst. Abhängige Parameter sind zum Beispiel die Übertragungsgeschwindigkeit der Daten, die Reichweite der Antennen oder die Empfindlichkeit des Systems gegen Störeinflüsse. Praktisch hängt auch die mögliche Speichergröße in gewissen Grenzen von der gewählten Frequenz ab. So kann eine hohe Speicherkapazität bei hohen Frequenzen (im Gigahertz-Bereich) nur mit aktiven Transpondern versehen werden, die über eine zusätzliche Batterie verfügen (was den Transponder natürlich verteuert). Die kleinsten Transponder bieten eine Kapazität von gerade mal 96 Bit – aber bereits dieser kleine Speicher reicht völlig aus, um mit dem elektronischen Produktcode (EPC) eine weltweit eindeutige Identifikationsnummer abzulegen. Die gängigsten Systeme arbeiten bei 13,56 MHz (HF) im Nahbereich (z.B. Simatic RF300 von Siemens) oder bei 865 MHz (UHF) im Fernbereich (z.B. Simatic RF600 mit einer Reichweite von mehreren Metern).

SmartLabel für Einmal-Anwendungen oder auf Dauer

Ein weiterer Parameter für die Ausführung eines RFID-Systems ist die Bauform. Die kostengünstigsten Transponder, sogenannte SmartLabel, werden auf einer Trägerfolie aufgebaut und zum Teil in Papieretiketten eingebracht. Diese Labels eignen sich vor allem für Einmal-Anwendungen in der Logistik, wo sie zum Beispiel auf einer Versandeinheit aufgeklebt werden. Der Nachteil: Die Labels sind vergleichsweise empfindlich gegen Umweltbedingungen wie Temperatur und Feuchtigkeit oder mechanische Beanspruchungen.

Ungleich robuster sind hingegen die industrietauglichen Transponder. Durch ein stabiles Gehäuse lassen sie sich auch auf Dauer einsetzen, etwa zur automatischen Identifikation von Behältern. Spezialausführungen können sogar hohen Temperaturen von über 200°C ausgesetzt werden. Weitere Varianten eignen sich besonders zum Einsatz auf metallischen Objekten wie Behältern oder Fässern.

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