RFID: Funktion und Einsatz in der Fertigung

RFID (Radio Frequency Identification) identifiziert Objekte mithilfe von Funk. Ein Transponder am Objekt und ein Lesegerät tauschen Daten aus. In einer Fertigung kann beispielsweise ein Werkstückträger eine Kennung tragen, die an einem definierten Übergang gelesen wird.

GS1 Germany beschreibt RFID als kontaktlosen Datenaustausch zwischen Tag und Schreib-/Lesegerät; der Electronic Product Code (EPC) ist dabei das Identifikationsschema. Kennung am Objekt und technische Übertragung sind zwei verschiedene Bausteine eines nutzbaren Ereignisses.

Frequenzen und Bauformen

RFID-Systeme arbeiten in drei Frequenzbereichen. Die Angaben in der Tabelle stammen aus einem Wissensartikel von GS1; die Reichweiten sind Richtwerte und hängen von Umgebung und Aufbau ab.

In Europa beschreibt die harmonisierte Norm ETSI EN 302 208 RFID-Geräte im Band 865 bis 868 MHz mit bis zu 2 Watt und im Band 915 bis 921 MHz mit bis zu 4 Watt. Nach der Bauform unterscheidet GS1 passive und aktive Tags. Passive Tags haben keinen eigenen Sender; sie reflektieren das Signal des Lesegeräts und beziehen ihre Energie aus dessen Feld. Aktive Tags haben einen Sender und meist eine Batterie. Dazwischen liegen batteriegestützte passive Tags (BAP), die mit ihrer Batterie Chip oder Sensoren versorgen, aber weiter über Rückstreuung antworten. Aktive und BAP-Tags sind teurer und eignen sich laut GS1 für hochwertige Güter, die über große Entfernung gelesen werden.

Tag, Lesepunkt und Ereignis unterscheiden

Aus dem Empfang eines Funksignals folgt kein abgeschlossener Arbeitsgang. Die Auswertung legt fest, wann ein Lesen als Produktionsereignis zählt und wie wiederholte Lesungen behandelt werden.

Einen Lesetest mit Nenner planen

Angenommen, 100 gekennzeichnete Träger durchlaufen einen Testübergang. Für 97 Träger liegt mindestens eine korrekte Lesung vor, für drei fehlt sie. Die objektbezogene Erfassungsrate beträgt damit 97 / 100 × 100 = 97 Prozent. Kennungen und Zahlen sind ausgedacht.

Insgesamt können dabei 400 Lesevorgänge eingegangen sein. 400 Lesevorgänge geteilt durch 100 Träger sind vier Lesevorgänge je Träger, keine Erfassungsrate von 400 Prozent. Die Zahl der unterschiedlichen erfassten Objekte und die Zahl der Funksignale bleiben getrennt.

Ein weiterer Fehler wäre eine Kennung vom benachbarten Förderweg. Wird sie als Stationszugang gebucht, entstehen zusätzliche scheinbare Ereignisse. Der Test prüft deshalb auch, ob nur die vorgesehenen Objekte und Bewegungsrichtungen gezählt werden. Halten Sie zu jedem Lauf Frequenzband, Antennenposition und Geschwindigkeit fest, damit ein zweiter Test vergleichbar bleibt.

Die Umgebung in die Erprobung aufnehmen

Der konkrete Aufbau beeinflusst die Funkverbindung. Tagposition, Material am Objekt und Antennenanordnung gehören deshalb in den Testplan. Wie sich ein beladener Metallträger im tatsächlichen Übergang verhält, zeigt erst der Test am realen Aufbau.

Prüfen Sie die vorgesehenen Varianten und Betriebszustände: unterschiedliche Beladung, Abstand und Geschwindigkeit sowie mehrere Objekte im Lesefeld. Bleibt ein Träger unerkannt, braucht es einen geregelten Klärfall. Die Produktion ersetzt die fehlende Identifikation nicht still durch eine vermutete Zuordnung, und der spätere Bericht unterscheidet zwischen gelesen und nachträglich korrigiert.

Für einen belastbaren Ablauf wird die Trägerkennung mit einem gültigen Bezug verknüpft und beim Wechsel des Bauteils beendet oder erneuert. Die Prozessdokumentation beschreibt den Zusammenhang der Nachweise; eine vollständige Rückverfolgung entsteht aus den vereinbarten Zuordnungen und Ereignissen, der Funk-Tag liefert dafür die Identifikation.

Was SYMESTIC zur Identifikation beiträgt

Im Cloud-MES SYMESTIC arbeiten Auftragsstart und Qualitätsprüfung an der Station mit Barcodes. Aufträge lassen sich per Barcode-Scan an der Station starten, und bei der Qualitätsprüfung am Platz wird jedes Bauteil per Barcode-Scan mit seiner Seriennummer als OK oder NOK erfasst. Mehr dazu auf den Seiten zur Fertigungssteuerung und zur Qualitätskontrolle. Ob an einem Übergang RFID oder Barcode die passende Kennung ist, entscheidet der Aufbau, den ein Lesetest wie oben prüft.

Quellen

• GS1 Germany: EPC / RFID
• GS1: Difference between low, high and ultra-high frequencies
• GS1: Difference between passive and active tags
• ETSI EN 302 208 V3.4.1 (2023-12), RFID 865 bis 868 MHz

Über den Autor:

Martin Brandel

MES Consultant und Projektleiter bei der symestic GmbH, Schwerpunkt industrielle Automatisierung und Maschinenanbindung. Dipl.-Ing. Nachrichtentechnik.
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Wie Aufträge per Barcode-Scan gestartet werden, zeigt die kostenlose Live-Demo am eigenen Anwendungsfall.