Automatisierungstechnik

Transcription

Material Handling Systems
SPS
Roboter
Identifikation
Barcode
RFID
Industrial Engineering, WS 2006/2007, Dr. O. Gihr |
© Copyright IBM Corporation 2005
SPS (bzw PLC)
SPS – Speicherprogrammierbare Steuerung
PLC – Programmable logic controller (Englischer Begriff für SPS)
Die SPS steuert (mit ihren Ausgängen) die Eingangsdaten eines Industrie-Prozesses
und ist zu diesem Zweck programmierbar. Die Programmierbarkeit erlaubt den Einsatz
in verschiedensten Umgebungen, was die Flexibilität des Konzepts unterstreicht. Der
Einsatz speicherprogrammierbarer Steuerungen (Begriff im industriellen Sinn) bedeutet
nicht zwingend, dass regelungstechnisch gesehen nur gesteuert wird. Die SPS kann
durchaus Regelungsfunktionen übernehmen, d. h. Teile von Rückkopplungen sein.
Anwendungen von Automatisierung
Fertigungsautomatisierung
Verbindung von SPS‘en untereinander und mit Sensoren und
Aktoren.
Prozessautomatisierung
Anschluss intelligenter Aktoren und Sensoren.
Gebäudeautomatisierung
Steuerung von Heizung, Klima, Licht, Zugangskontrollen vorw. in
öffentlichen Gebäuden (Flughäfen, Krankenhäuser, Bürogebäude).
Besondere Herausforderung: online-Rekonfigurierung
Zusammenarbeit von SPS und Roboter
PLC
PLC
Operator Station
Engine Assembly
Robots
ethernet network
PLC
Windshield Robot
Part Pick
Part Call
Automatic Reader
Station 3000
Track Assembly On
Station 3100
Install Windshield
Station 3120
Install Console
Manual
Input
Station 3130
Quality Inspection
Marquee
Allen-Bradley
Cert Printers
DataLiner
MESSAGES
Station 3210
Print Cert Labels
Material Handling Systems
SPS
Roboter
Identifikation
Barcode
RFID
Barcode
A barcode (also bar code) is a machine-readable representation of information in a
visual format on a surface. Originally barcodes stored data in the widths and spacings
of printed parallel lines, but today they also come in patterns of dots, concentric circles,
and hidden in images. Barcodes can be read by optical scanners called barcode
readers or scanned from an image by special software. Barcodes are widely used to
implement Auto ID Data Capture (AIDC) systems that improve the speed and accuracy
of computer data entry.
Die EAN steht für International Article Number (früher European Article number) und ist
eine Produktkennzeichnung für Handelsartikel. Die EAN ist eine Zahl, bestehend aus 13
oder 8 Ziffern, die zentral verwaltet und an Hersteller auf Antrag vergeben wird.
Die EAN wird in der Regel als maschinenlesbarer Strichcode (Barcode, Balkencode) auf
die Warenpackung aufgedruckt und beim Bezahlen an Scannerkassen von einem
Laserscanner decodiert.
Was ist RFID?

„Elektronischer Barcode“, Bestandteil von Auto-ID

Ohne physischen / optischen Kontakt auslesbar

Einlesen von Informationen und Ortung in Echtzeit

Gleichzeitiges Lesen von bis zu
200 Etiketten pro Sekunde

Unterscheidung zwischen aktiven
und passiven Tags

Wiederbeschreibbar

RFID‘s auf verschiedenen
Ebenen:

Papieretikett mit
enthaltenem RFID
Chargen
Paletten
Kisten
Produkte
Antenne (gedruckt,
geätzt, gewickelt)…
… und einem angebrachten Chip
…auf einem Substrat
z.B. einer Plastikfolie…
Quelle: Auto-ID Center, IBM Business Consulting Services Analyse
The current RFID market is all about the tags
The majority of the cost in an RFID implementation is the cost of the tags (a single CPG trial for
example could consume tens of millions of tags)
Also, RFID functionality is derived from the tags; tracking their location and identity sensing
their proximity, which is what currently gives the overall system value
RFID Tags on face of a dime
RFID systems ultimately derive their value from their ability to
automate manual activities and processes, and provide
decision and control support to business systems
RFID tags and readers enable automatic identification of people,
machines or objects
RFlD is a system which reads (or writes) data from/to radio frequency (RF) tags. When the tags are
present in a radio frequency field projected from interrogators (readers) the ‘read’ automatically takes
place. Data contained in the tag’s memory may identify or otherwise communicate information relevant to
the object to which the tag is attached
Tag
Reader
Reader
ID
Tag
The reader calls
out with a radio
wave, looking for a
tag embedded on
an object
The tag sends
back its ID to
identify itself
RFID Frequency Bands
Low Freq
125KHz
High Freq
13.56MHz
UHF
862 – 928MHz
GHz
2.45GHz
Tags typically operate at a fixed frequency and different
frequency bands have very different performance
characteristics
Barcodes versus RFID
RFID has a number of advantages over barcodes:
z
z
z
z
z
z
z
z
Not limited to contact or line-of-sight
Tags are read at faster speeds
Extremely accurate, approaching 100%
Tags can be used in harsher environments, are virtually non-repudiating, and
can be reusable
Tags can be read through: dirt, paint, steam, mud, plastic, and wood
Passive RFID tags have virtually unlimited life
Tags carry larger amounts of data and have Read / write capability
Consumers view RFID as an “expanded barcode”
Barcodes are necessarily manual, not reusable,
static, and are susceptible to harsh or changing
conditions
Illustrative
The Auto-ID enabled Value Chain and Key Benefit Areas
1
Supplier
4
Tag:Raw materials and
finished goods.
Warehouse
Read: DC gate, DC 3
backdoor, MHE, storage
location
Store
2
Tag: Pallets, cases Read:
On production line,
storage locations, and
exist
6
Tag: Vehicle, order, item, container
Read: Back door
5
Tag: Case, tote, item
Read: Back door, storage
location, shelf, POS,
7
exit/entrance
Read: Storage location,
consumer appliance,
packaging
Cost
•
•
•
•
•
Tag: Trailer
Read: Fixed proximity/location
Handheld
Home
Operational Effectiveness
Revenue
Reduced labor costs
Lower shrink costs
Lower inventory costs
Reduced reconciliation costs
Reduced returns costs
•Improved product availability on shelf
•Increased cross channel selling
opportunities
•Enhanced ‘point of decision’ sales
capabilities
Source: IBM Business Consulting Services analysis, Auto-ID Center
•
•
•
•
•
•
Improved product visibility
Improved asset & labor visibility
Improved data accuracy
Reduced handling requirements
Greater temperature & rotation capability
Improved planning, forecasting & allocation
Reader Technologie entlang des Warenflusses
Batch
Eaches
Case
Shipment
unit
WIP
Wireless
Fixed Station
Grundlage des Auto-ID Systems ist der ePC (electronic product code)
Der ePC kann mehr als 1.3x1016 Produkte jährlich unterschieden (entspricht ca. der
Anzahl an Reiskörnern, die pro Jahr verzehrt werden) …
21.203D2A9.16E8B8.719BAE03C
Version — 8 bit
Hersteller — 28 bit
(> 268 Millionen)
Produkt Klasse — 24 bit
(> 16 Millionen)
Seriennummer — 36 bit
(> 68 Milliarden)
…und ist flexibel genug, jede notwendige Stufe eindeutig zu kennzeichnen
01.0016CA2.000104.0000005910
ePC einer Sendung
01.00142F.001COE8.0010298730
ePC einer Palette
01.000142F.001COF3.0000319280
ePC einer Transportverpackung
01.000A571.003459.000E9FC61B
ePC eines einzelnen Produktes
Quelle: Auto-ID Center, IBM Business Consulting Services analysis
ePC im Ablauf
Auto-ID System
3
1
Physisches
Objekt mit ePC
Etikett
2
RF Übertragung
Offene
Architektur
Middleware
(Savant Network)
Lesegerät
(Abfrageeinrichtung)
1
3
Jedes Objekt hat eine Objektidentifikations-nummer, jedes
Objekt kann eine eigene ePC haben – ein eindeutiger 96-Bit
Code mit der Flexibilität Chargen-, Paletten-, Kisten- und
einzelne Produkte zu verfolgen
2
Etiketten mit Radiowellen auf; dies löst aus, dass das
Etikett sein ePC zurücksendet
Quelle: Auto-ID Center, IBM Business Consulting Services Analyse
ONS
Server
Produktinformation
(PML Format)
4
Anwendungssysteme
Object Naming Service (ONS) –
Ein Server empfängt ePC durch Middleware
und verbindet es mit einer Internet-Adresse,
über die weitergehende, detaillierte
Informationen verfügbar sind
Electronic Product Code (ePC) –
RFID Etiketten und Lesegeräte –Lesegeräte spüren
Internet
4
Physical Mark-up Language (PML) –
Ein Standardvokabular für alle
Produktinformationen – Standort, Versandhistorie, Interaktionen, Bewegungen etc.
Das Auto-ID System stellt eine offene Umgebung zur
Verfügung, die Zusammenarbeit zwischen mehreren
Geschäftspartnern in der Wertschöpfungskette ermöglicht
RFID Anwendungen in der logistischen Lieferkette führen zu
folgenden Ergebnissen
Hersteller
Lager
Hersteller
Lager
Handel
Handelgeschäft
Endkunde
Physikalischer Warenfluss
verbesserte Produktivität
verbessertes QOS Management
verbessertes Kategorie-Management und Verkaufsaktionen
Auto-ID Wirkung
Schwundrückgang
Optimierte Lagerbestände
verbesserte Lagerbestandführung, Wareneingangs- und Ausgangsgenauigkeit
Deutliche
Auto-ID Wirkung
Reduktion der Lieferantenkredite / Reklamationen
Effizientere Retourenlogistik
Nachfrage/ Informationsfluss
RFID Anwendungen in der logistischen Lieferkette führen zu
Verbesserungen in folgenden Bereichen
Hersteller
Lager
Hersteller
Lager
Handel
Endkunde
Handelsgeschäft
Zeitnahe, detaillierte Daten und Aktivitäten
Beh
ältermanagement
Behältermanagement
Permanente
Permanente Bestandskontrolle
Bestandskontrolle
Event
Event Management
Management
Yard
Yard Management
Management
Secure
Secure Trade
Trade Lane
Lane
Value
Value Added
Added Services
Services
IBM RFID Software Solution Architecture
Systems
Systems Management
Management Domain
Domain
Antenna
Antenna and
and
Reader
Domain
Reader Domain
Edge
Edge Domain
Domain
Enterprise
Enterprise &
& Business
Business
Application
Domain
Application Domain
Premises
Premises Domain
Domain
Business
Business Process
Process
Integration
Integration Domain
Domain
Dock
Dock
Door
Door
Reader
Reader
Conveyor
Conveyor
Belt
Belt
Reader
Reader
Handheld
Handheld //
Portable
Portable
Reader
Reader
RFID
RFID
Label
Label // Tag
Tag
Printers
Printers
Visual
Visual
Indicators
Indicators
Switches
Switches
and
and
Sensors
Sensors
Object
Object Directory
Directory Domain
Domain
Product
Product
Information
Information
Services
Services
EPC,
EPC, WPC
WPC
Portal
Server
RFID
Controller
IBM Application Accelerators
DB2
WebSphere
Embedded
Software
w/ IBM RFID
enablement
RFID
Premises
Server
XML
overM
Q
WAS J2EE platform
MQ Messaging
IBM RFID Software
Business
Events
MQ
RFID
Integration
Server
XML
ERP
ERP
over
MQ
WMS
WMS
SCM
SCM
WBI Message Broker
WBI Integration Connectors
Tivoli Remote Management
XML
MQ
Supply Chain Business
Partners
End to End Reliable Messaging Ensures Data Integrity
Persistent Data
Flexible Integration
Market Assessment
RFID – A Global Market Opportunity
3000
463.4
382.7
2000
1500
1000
500
0
316.8
264.9
355.9
294.3
1051.9
436.7
525.5
3000
1513.4
1270.7
835.3
2002
Services
Software
2003
2004
Readers
596.1
2500
2005
Transponders
Venture Development Corporation 2000-05
Millions of $
Millions of $
2500
469.2
2000
372.5
1500
296.2
1000
519.2
500
648.9
0
2002
879.9
750.6
633.7
1170.7
806.3
983.3
2003
2004
Americas
EMEA
2005
A-P
Venture Development Corporation 2000-05
Beispiel Google Alert 24.09.2004
Interessante Webseiten
http://ibm.com/solutions/rfid/
http://w3.ibm.com/wireless/
http://www.rfidjournal.com ±
http://www.m-lab.ch/
http://www.autoidlabs.org/
http://www.epcglobalinc.org/
http://www.aimglobal.org/
http://www.future-store.org/