METALSAN MAGAZIN SEPTEMBER 2022 AUSGABE,

RFID-LÖSUNGEN IN DER EISEN- UND STAHLPRODUKTION

RFID (Radio Frequency Identification), eine der sich am schnellsten entwickelnden Identifikationstechnologien; Es wurde an eine Vielzahl von Branchen wie die Automobil-, Luftfahrt-, Öl-, Gas-, Bau- und Eisen- und Stahlindustrie angepasst. Im Vergleich zu herkömmlichen Barcodes hat es verschiedene Vorteile. Es scannt mehrere Artikel gleichzeitig, ohne direkt zu sehen, bietet zusätzliche Sicherheit, Tags können mehrfach codiert werden, Daten im gesamten Prozess werden ständig und schnell verfolgt.

RFID in der Eisen- und Stahlindustrie

Im aktuellen Schema werden kostengünstige Strichcodes verwendet, um die Informationen zu lesen, aber sie haben einige Einschränkungen, wie Leserichtung, Empfindlichkeit gegenüber Arbeitsumgebungsbedingungen und leichte Beschädigung. Während die Anschaffungskosten gering sind, fallen bei der Nutzung viele immaterielle Kosten an. Die Leseraten werden von mehreren Faktoren wie Umgebungsbedingungen und Verarbeitung beeinflusst. Wenn das Terminal die Informationen nicht lesen kann, dauert es einige Zeit, bis der Arbeiter das Produkt findet. Lastwagen stauen sich an Transportkontrollpunkten und die Kapazität der Produktionslinien sinkt. Auch manuelle Anwendungen in der Eisen- und Stahlindustrie bergen ein Sicherheitsrisiko. Bei der Zeitmessung von Kränen kommen manuelle Auswertung und Sprach-Intercom zum Einsatz. Diese Situation birgt sowohl ein Sicherheitsrisiko als auch hohe Arbeitskosten.

Unabhängig vom Unternehmen oder der Branche macht RFID die Logistik und das Bestandsmanagement enorm effizient. Mit einer intelligenten Planung und umfangreichen Tests ist die Integration von RFID eine der einfachsten Möglichkeiten, die Produktivität zu steigern und Kosten einzusparen. Mit dem richtigen Lösungspartner zur Führung des RFID-Prozesses können Eisen- und Stahlhersteller ihre Geschäftsabläufe revolutionieren. In der Stahlindustrie steigert die Implementierung eines RFID-basierten Systems die Produktivität und senkt die Kosten.

Neben den Vorteilen sollten auch die Herausforderungen genannt werden. Die Umgebungsbedingungen sind rau, die Produkte bestehen aus Metall und die Umgebungstemperatur der Fabrik ist hoch. Daher hat die Verwendung von RFID einige technische Einschränkungen, aber Fortschritte in der RFID-Technologie bieten auch Lösungen dafür 

Umgebungsbedingungen 

Die Herausforderung besteht darin, dass RFID-Chips und -Tags rauen Umgebungen standhalten müssen. Die Stahlherstellung ist ein komplexer Prozess, bei dem extrem viel Hitze verwendet wird. Stahlplatten speichern die Wärme noch eine Weile nach ihrer Herstellung. Bleche müssen nach der Produktion identifiziert werden, während sie noch heiß sind, und Etiketten müssen auf heißen Metalloberflächen haften. Auch gegenüber Chemikalien wie starken Säuren, Laugen und Netzmitteln müssen Etiketten beständig sein.

Jüngste Fortschritte in der RFID-Technologie ermöglichen nun das Anbringen von RFID-Chips auf fast jeder Art von Etikett. Es werden klebende oder nicht klebende, hochtemperatur-, säure- und ölbeständige Etiketten hergestellt.

Reflexion auf Metalloberflächen

Eine der Schwierigkeiten ist die Reflexion der von den Chips emittierten Signale an Metalloberflächen. Reflexion verringert die Lesefähigkeit der Terminals. Um dies zu verhindern, müssen RFID-Tags in einem geeigneten Winkel möglichst weit außerhalb der Bleche und Rollen platziert und getestet werden.

Beschädigt Metall RFID-Etiketten?

Ein weiteres Problem besteht darin, dass Metall, wenn es mit dem Chip in Kontakt kommt, die Einstellungen der RFID-Antenne durcheinander bringen kann. Um zu verhindern, dass der Chip in direkten Kontakt mit dem Metall kommt und schließlich aus der Ausrichtung gerät, gibt es Chips, die Reflexionen absorbieren. Darüber hinaus werden spezielle Antennendesigns verwendet, um größere Leseentfernungen zu erzielen.

Vor dem Umstieg auf RFID wird eine sorgfältige Bewertung und Prüfung der oben genannten Punkte die Gesamtqualität der Anwendung verbessern.

RFID-Fallanwendungen

ThyssenKrupp, ein in Deutschland ansässiger Stahlhersteller, implementierte das RFID-System. Ursprünglich war das Hauptziel, Zeit zu sparen und Arbeitsaufwand zu reduzieren. Die manuelle Identifizierung der Bleche durch den Mitarbeiter verlangsamte die Arbeit. Da die Platten im Freien gelagert werden; Regen, Eis, Schnee und Sonnenlicht machten Barcode-Etiketten schwer lesbar.

Aus diesem Grund stellten sie UHF (Ultra High Frequency) Smart Tags her und befestigten sie an den Platten. Sie montierten Lesegeräte an Kränen, um beim Entladen der Platten zu scannen. Zunächst testeten sie das System in einer Fabrik in Brasilien, brachten Etiketten auf 1000 Bögen an und wurden nach Deutschland transportiert. Die Anwendung wurde auf das gesamte brasilianische Werk ausgeweitet, da sie die Entladezeiten erheblich verkürzte und dem Unternehmen Geld sparte. Sie haben sogar eine RFID-basierte „Leihbox“ auf den Markt gebracht, um ihre Fahrzeug- und Gerätenutzung zu verfolgen.

Bei einem anderen Eisen- und Stahlproduzenten ging es noch weiter und implementierte Industrie 4.0, zu der RFID und IIoT gehören.

In der Beispielfabrik; in allen Phasen des Schmelzens, Pfannenfahrens, Formens und Walzens; Industrie 4.0 wurde angewendet, einschließlich IIoT, RFID-Sensoren, Internet, Cloud, Big Data, Analytik und maschinellem Lernen.

In der Schmelzphase; RFID-Sensoren und IIoT-Geräte wurden verwendet, um verschiedene Variablen zu messen. Auf diese Weise wurden Wärmebeginn und -ende, Schlackenereignisse, Berührungsereignisse identifiziert und überwacht.

Die Tiegelüberwachungsphase verfolgt den Weg der Wärme vom Ofen bis zum Gießen. Die Zuordnung von Stahlgewicht, Restgewicht und Taragewicht zu Pfannen ist wichtig für die Massenanalyse von passiven RFID-Tags. Diese passiven Tags werden mit einem speziell entwickelten RFID-Schild an Tiegel gehängt. RFID-Sensoren im Ofenbereich wurden in einer speziell konstruierten Schutzhülle aus einem speziellen Material untergebracht.

RFID-Tags, auch innerhalb der Schutzpanzerung, können durch direkte Spritzer, Absturzhaken des Krans etc. beschädigt werden. Daher ist der Schutzpanzer im Schadensfall für einen schnellen und einfachen Austausch ausgelegt.

Dank der RFID-Wägesensoren in der Gießstation wurden die Durchflussmengen durch den Zugriff auf die Gewichtsdaten über das damit verbundene IIoT ermittelt. Durch Kombinieren dieser Informationen mit der Konfiguration der Teilkomponenten der Gießstation; Jedem Stamm wurde eine Schmelznummer gegeben. Mithilfe von RFID-Sensoren, die an Förderbändern angebracht sind, die die Knüppel von der Gießmaschine transportieren, ermittelte die Anwendung, ob die Bramme zum Warmwalzen in das Walzwerk oder zur späteren Verwendung in ein Kühlbett transportiert wurde. Für den zum Kühlbett transportierten Knüppel wurde die Barcode-Label-Erzeugung als selektiv definiert. Wenn der gekühlte Knüppel wiederverwendet werden soll oder wenn von außen gekaufte Knüppel verwendet werden sollen, wird er durch den Wiedererwärmungsofen geleitet. Barcode-Etiketten ermöglichten die Identifizierung von Knüppeln, die einer Wiedererwärmung unterzogen wurden.

Mittels RFID-Sensoren konnte festgestellt werden, ob eine Bramme direkt von der Gießmaschine (Warmwalzen) oder vom Wärmofen kam.

In der Walzphase überwacht die Walzwerksautomatisierung die Umwandlung des Knüppels in Stangen. Wenn die Rute schließlich aus dem Kühlbett kommt, weiß die Überwachungssoftware, zu welchem ​​Stamm die Rute gehört, und verfügt daher über genealogische Informationen wie die Brunstnummer und die Chemie, zu der sie gehört.

In der Stapelphase erhält die Automatisierungsanwendung vom Stapelautomationssystem die Stapelidentifikationsnummer und aus welchen Stäben der Stapel besteht. Auf dieser Grundlage druckt die Tracking-Anwendung ein Etikett mit einem QR-Code, der auf dem Paket angebracht ist. Durch Scannen des QR-Codes werden technische und kaufmännische Informationen ausgelesen. Dieser QR-Code identifiziert das Paket im Feld für den Versand und ist bei Bedarf nützlich, um die Stabchemie durch den Händler/Endkunden zu identifizieren. Eine mobile App hilft Händlern, QR-Codes zu scannen und sofort chemische Details und andere notwendige Details zu erhalten.

In dieser Fallstudie Industrie 4.0-Technologie, die RFID-Tags beinhaltet und richtig angewendet wird; alle Produktionsphasen zusammengeführt und in einem Prozess miteinander verknüpft.

In der klassischen Situation ohne Industrie 4.0 sind viele Menschen beschäftigt, die daran interessiert sind, die Details und das Wissen der Prozessbereiche zu verknüpfen. Informationen sind anfällig für Fehler und Verzögerungen. Die in dieser Anwendung implementierte Tracking-Lösung hat menschliche Eingriffe erheblich eliminiert. Im weiteren Verlauf des Prozesses erfolgte die Anreicherung von Informationen nahezu in Echtzeit. Die Fähigkeit, auf unvorhergesehene Ereignisse zu reagieren, wurde verbessert. Es wurde möglich, das Produkt sicher bis zu den Chemieaufzeichnungen zurückzuverfolgen. Post-Mortem-Analysen verschiedener Dimensionen in Bezug auf eine bestimmte Temperatur (was schief gelaufen ist, sollte korrigiert und was richtig gelaufen ist, sollte wiederholt werden) wurden einfach und transparent durchgeführt.

Mit der Zunahme der Daten, die in allen Prozessen gesammelt und in der Cloud gespeichert werden, wird es möglich sein, noch einen Schritt weiter zu gehen. Es werden Big-Data-Techniken und -Analysen verwendet. Auf diese Weise wird die Ungewissheit des erwarteten Endprodukts in einem neuen Produktionsprozess eliminiert.

WARUM EGEN

Egen ist Hersteller und Lieferant von RFID-Tags. Mit unserer RFID-Applikationsmaschine bringen wir RFID-Chips auf Etiketten auf, deren Eigenschaften vom Kunden bestimmt werden. Speziell für Unternehmen; Wir produzieren RFID-Tags, die gedruckte, leere oder variable Daten enthalten können.

In Zusammenarbeit mit Avery Dennison/Smartrac; Wir arbeiten mit kompetenten Geschäftspartnern zusammen, die RFID-Systeme installieren und Hardware bereitstellen. Indem wir unser Know-how in Etikettenklebstoffen und Oberflächen teilen, produzieren wir RFID-Etiketten mit der am besten geeigneten Oberfläche, dem Klebstoff und dem Chip für die Umgebungsbedingungen.