IA/DT GC 256/08

Elastomere sicher gemischt

RFID-Technologie macht jeden Schritt eindeutig nachverfolgbar
Alles im Eimer? Vor der Beschickung des Mischers wird der Transportbehälter nochmals identifiziert und die Rezeptur überprüft.
Elastomere sind Werkstoffe mit vielfältigen Aufgaben und ebenso zahlreichen Rezepturen. Speziell als Materialien für Dichtungsteile finden sie sich in nahezu jedem Industriebereich. Die Diversität setzt reproduzierbare Fertigungsverfahren und kontrollierte Rezepturen voraus. Ein Hersteller von O<nonbreaking-hyphen>Ringen bewältigt dies in seinem Mischsaal mit zuverlässiger RFID-Technologie.

Die Parker Hannifin Corporation mit Hauptsitz in Cleveland, Ohio (USA) ist nach eigenen Angaben der weltweit größte Anbieter von Komponenten und Systemen für die hydraulische, elektromechanische und pneumatische Antriebstechnik. Das Unternehmen beschäftigt mehr als 57.000 Mitarbeiter in 43 Ländern. Das Werk im schwäbischen Pleidelsheim ist Hauptsitz der O-Ring Division Europa, die zur Parker Dichtungsgruppe gehört. Im Rahmen eines Modernisierungsprojekts suchte der Hersteller nach einer Lösung, die Reproduzierbarkeit seiner rund 120 aktiven Elastomerrezepturen zu optimieren, und wandte sich damit an Harburg-Freudenberger Maschinenbau (HF). Kernkompetenz von HF ist die Entwicklung und Fertigung von Maschinen und Steuerungen für die Technische Gummiwaren- und Reifenindustrie, einschließlich kompletter Mischsäle, in denen für jede Gummisorte mehrere ganz spezifische Groß- und Kleinkomponenten dosiert und vermischt werden.

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Besser berührungslos

Mit Einführung eines Systems zur berührungslosen Erfassung der Rohstoffdaten hat Parker einen weiteren Modernisierungsschritt in der Herstellung von Gummimischungen vollzogen. „Neben der kontinuierlichen Modernisierung des Maschinenparks wollten wir auch die Verwiegung der Komponenten für unsere Rezepturen so weit wie möglich automatisieren,“ erläutert Dr. Hanns-Martin Schmid, verantwortlich für Entwicklung und Engineering vor Ort. „Als Automobilzulieferer mit zertifiziertem Qualitätsmanagementsystem nach ISO TS 16949:2002 müssen wir die Rückverfolgbarkeit unserer Produkte gewährleisten. Die bisherige halbautomatische Methode war zu aufwändig und genügte unseren Ansprüchen an die Prozess-Sicherheit nicht.“

Parker Hannifin hatte bereits ein Barcodesystem eingeführt, um die Rohstoffe bis zur fertigen Mischung durchgängig nachverfolgen zu können. Aufgrund der verarbeiteten Komponenten – darunter diverse Chemikalien, Ruß und Öle – wurden die Etiketten jedoch häufig verschmiert und waren dann schlecht lesbar.

Abhilfe sollte ein berührungsloses Identifikationssystem bringen. Gewählt wurde das RFID-System (siehe Infokasten) Moby D von Siemens. Damit erhalten die Materialbehälter eine eindeutige, nur einmal vergebene Nummer, die in eine Datenbank eingetragen wird. Sämtliche Rezepturbestandteile werden unter dieser Nummer erfasst. Die Nummern wiederum werden unabhängig von etwaiger Verschmutzung per Funk gelesen.

Doppelter Vorteil

Die RFID-Technologie bringt für die Automatisierung der Abläufe zwei entscheidende Vorteile mit sich: Neben der Rückverfolgbarkeit erlaubt sie auch eine zeitliche Entzerrung der Rezepturen: Es lassen sich einzelne Komponenten nacheinander für mehrere Rezepturen verwiegen, was den innerlogistischen Aufwand verringert. So können einzelne Komponenten auf Vorrat oder Rezepturen nur teilweise verwogen werden und erst später zum Einsatz kommen – die eindeutige Identifizierung des Behälters macht es möglich. Dies erleichtert es dem Hersteller auch, Vormischungen für andere Unternehmensstandorte herzustellen, beispielsweise für die Schwesterwerke in Tschechien und Italien.

Nach umfangreichen Tests konfigurierte HF das Identsystem aus sechs Schreib-/Lesegeräten, die an den fünf Wiegestationen und vor dem Mischer in das Fördersystem eingebaut wurden. Mit einem möglichen Leseabstand von maximal 120 Millimeter und Schutzart IP 65 sind sie für den Einsatz im rauen Industrieumfeld und in der Nähe von Lösungsmitteln und Ölen geeignet. Ihre Anbindung an das zentrale Leitsystem geschieht über eine eingebaute RS232-Schnittstelle, über die auch die Kommunikation mit der Datenbank läuft. Die Datensatznummer, hinter der sich die Details der Rezeptur und der Verwiegung verbergen, wird vom Schreib-/Lesegerät auf einen der rund 250 im Umlauf befindlichen mobilen, etwa scheckkartengroßen Datenträger geschrieben. Deren EEprom kann 112 Byte speichern. Zusätzlich enthält der Speicher ab Werk eine unveränderbare Seriennummer von 8 Byte, die bei Parker Hannifin aber nicht genutzt wird.

Technik nach Maß

Anfangs wurde erwogen, die gesamte Rezeptur mit allen Daten auf die mobilen Speicher zu schreiben. Das hätte aber relativ große und teure Datenträger erfordert, da bis zu zehn unterschiedliche Komponenten in einen Behälter verwogen werden. Außerdem wäre das System bei größeren Datenmengen deutlich langsamer geworden – und der Bediener hätte immer zu prüfen, ob der Schreib-/Lesevorgang schon abgeschlossen ist. Deshalb werden in dieser Anwendung lediglich die eindeutige Erkennungsnummer des Datensatzes auf den MDS des Behälters, die dieser so lange behält, bis er neu gefüllt wird.

Ein weiterer wichtiger Grund für die Wahl des Datenträgers war dessen Biegsamkeit, dank der er sich problemlos auch an den runden Kunststoffbehältern für Öle und andere Fluide befestigen ließ.

Neben dem RFID-System komplettieren weitere Automatisierungskomponenten von Siemens das System. So werden die Mitarbeiter an den Einzelplätzen von 15“-Flatpanels in Touch-Ausführung informiert, während in der Ruß- und in der Kleinmengenverwiegung je eine Steuerung Simatic S7-300 eingesetzt wird – zur Ansteuerung des Wiegekarussells einschließlich einer automatischen Waage Siwarex U. Am Mischer steuert ein Panel PC mit Soft-SPS WinAC RTX die automatischen Abläufe in Echtzeit. Übergeordnetes Leitsystem ist das PKS-JBA von HF.

Einsatz ohne Probleme

Das neue System ist seit Juni 2007 im Einsatz und läuft seither zur Zufriedenheit des Betreibers und auch der Mitarbeiter. Spürbar entlastet von zeitraubender Dokumentation und Mehrfachkontrolle können sie jetzt ihre volle Aufmerksamkeit der Mischungsherstellung widmen.

Im Pleidelsheimer Werk schließt das RFID-System Moby D den Kreis zwischen der durchgängigen Erfassung aller Komponenten im Wareneingang und der Rückverfolgbarkeit der Endprodukte. Überall, wo Materialien offen gehandhabt werden, ersetzt die RFID-Technologie die anfälligeren Barcodes – und sorgt zudem für einen deutlichen Produktivitätsschub.
Der Beitrag basiert auf einem Manuskript von Birgit Gottsauner, Siemens AG, Bereich Industry Automation.

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