RFID

Data moet nu in elke fase van het productieproces ontgonnen worden en drijft de volledige productie aan om tot een fabriek van de toekomst te komen.

03:56
14-02-2019

RFID als de ogen en oren van Industrie 4.0-systemen

Nog voor Industrie 4.0 een modewoord werd, brachten RFID-tags dit eigenlijk al in de praktijk. Vandaag dient deze technologie zich aan als een ideale manier om de ogen en de oren te vormen van Industrie 4.0-systemen. Wie de volgende sprong in automatisering wil nemen, zal immers meer data in de verschillende fases in zijn productieproces moeten integreren. RFID-tags zijn dan het perfecte antwoord om producten te begeleiden in de volledige flow doorheen de fabriek en zelfs tot in winkels.

RFID staat voor radio frequency identification. Het komt erop neer dat objecten kunnen geïdentificeerd worden op basis van radiogolven. De technologie ontwikkeld om van een afstand informatie op te slaan en af te lezen van zogenaamde RFID-tags. RFID-tags vind je vandaag op een grote variatie aan producten. Jeans, medicijnen en zelfs wagens worden ermee uitgerust zodat ze zonder enige vorm van twijfel geïdentificeerd kunnen worden tijdens de verzending. Het principe is bijzonder eenvoudig. Een RFID-tag is in feite een transponder. Wanneer hij een ontvanger, een RFID-reader, passeert, wordt de tag geactiveerd en wordt de informatie die in zijn geheugen opgeslagen staat onthuld. Dat biedt voor iedereen in de keten voordelen. De producent weet perfect wanneer het product zijn fabriek verlaten heeft, de verzender kan gedurende het hele traject zijn koers volgen en wanneer het product op bestemming aankomt kan men een signaal doorgeven dat het goed ontvangen is. 

RFID

Op de tags kan een schat aan informatie bewaard worden die de machines nodig hebben om te weten welke bewerkingsstap er nodig is voor het werkstuk in kwestie.

Bewerkingen aansturen op basis van tags
In het verleden beperkte de functionaliteit van RFID-systemen zich tot datadragers. Wat een grote doorbraak van de technologie in de weg stond, was de hoge kostprijs voor deze relatief eenvoudige taak. Toepassingen concentreerden zich veelal rond producten met een hoge toegevoegde waarde die de kostprijs konden rechtvaardigen. Er was zekerheid dat de fabrikant zijn waardevolle producten bij de klant kreeg, met desgewenst een perfecte traceerbaarheid. Met de intrede van Industrie 4.0 kunnen ze er echter een nieuw, uitgebreider takenpakket opnemen binnen de fabrieksmuren zelf. Data moet nu in elke fase van het productieproces ontgonnen worden en drijft de volledige productie aan om tot een fabriek van de toekomst te komen. RFID-technologie maakt in deze context het volgende niveau in automatisering mogelijk. Op de tags kan immers een schat aan informatie bewaard worden die de machines nodig hebben om te weten welke bewerkingsstap er nodig is voor het werkstuk in kwestie. Dat de technologie bovendien een stukje krachtiger (meer geheugen voor meer dataopslag) en goedkoper (grotere productieaantallen) geworden, doet zijn intrede in de fabriek van de toekomst nog versnellen.

RFID

RFID-tags vind je vandaag op een grote variatie aan producten: jeans,  medicijnen en zelfs wagens.

Geen externe voeding nodig
In deze rol heeft RFID een aantal belangrijke troeven ten opzichte van meer traditionele methodes zoals identificatie op basis van barcodes. Ze behoeven in de eerste plaats geen externe energiebron, die zit vervat in de chip of in de lezer. Dat betekent het onderscheid tussen actieve en passieve RFID-tags. De actieve beschikken over een zender en hun eigen ingebouwde voeding of batterij. De passieve RFID-tags hebben geen ingebouwde batterij of stroombron, maar krijgen hun voeding van het RFID-leesapparaat dat elektromagnetische golven uitzendt. Deze golven wekken een stroom op in de antenne van de tag en laten een wederzijdse communicatie toe. De semi-actieve RFID-tags zullen dan weer een batterij gebruiken om het geïntegreerd circuit op de tag te voeden, maar halen de vereiste voeding voor de communicatiestroom van het RFID-leesapparaat. 

RFID

RFID staat voor radio frequency identification. Het komt erop neer dat objecten kunnen geïdentificeerd worden op basis van radiogolven.

Geen rechtstreeks contact nodig tussen zender en ontvanger
De tweede belangrijke troef is dat er geen rechtstreeks contact tussen de zender en ontvanger moet zijn en dat ze ook niet in elkaar gezichtsveld moeten liggen. De communicatie gebeurt immers via radiogolven. Naargelang de vereisten van de toepassing, is er keuze uit verschillende frequentiebereiken, die ook een impact hebben op de plaatsing van het RFID-leesapparaat. LF (laag frequent) RFID-systemen gebruiken een bereik van 125 tot 134 khZ. Ze worden gekenmerkt door een beperkte leesafstand (zo’n 10 cm) maar bieden een betrouwbare en redelijke snelle oplossing voor de meeste standaard RFID-toepassingen. HF RFID-systemen (hoog frequent) gebruiken de frequentie 13, 56 MHz en worden gekenmerkt door een middelhoge tot hoge leessnelheid. Ze worden negatief beïnvloed door metalen omgevingen, maar zijn vrijwel ongevoelig voor vocht en water. Je vindt ze vooral terug in ticket- en betalingssystemen en datatransmissietoepassingen. UF (ultrahoge frequentie) RFID-systemen gebruiken frequentiebanden van 865 tot 928 MHz. Ze worden gekenmerkt door een zeer grote leesafstand (tot 15 m) en hoge leessnelheid. Bovendien zijn ze uiterst kostenefficiënt. Dit is het systeem dat het meeste toegang vindt in snelle fabrieken. 

RFID

In de toekomst zullen RFID-tags flinterdun moeten zijn en nog een stuk compacter dan vandaag al het geval is.

Informatie onderweg aanpassen
Een derde grote troef is dat de gegevens op de RFID-tag tijdens hun rondgang in de fabriek aangepast worden. Zeker nu hun geheugencapaciteit is uitgebreid tot enkele kb, betekent dat een brede waaier van extra mogelijkheden. Tags kunnen met andere woorden extra informatie aan boord krijgen, zoals bijvoorbeeld de productievereisten of het assemblageplan van het werkstuk in kwestie. De RFID-scanner op de machine kan zo uitlezen wat er te gebeuren staat en de corresponderende opdracht geven aan de robots of logistieke systemen om het werkstuk juist te positioneren voor de bewerkingsmachine. Na afloop kan de tag dan ook weer extra informatie over deze handelingen mee krijgen. Maar evengoed kan men er ook alle informatie rond de productieomstandigheden (temperatuur, trillingen, energieverbruik, afstand …) in opslaan. Hiermee kunnen RFID-systemen bedrijven helpen de stap te zetten naar de massaproductie van gepersonaliseerde producten. In de toekomst zal deze piste alleen maar meer bewandeld worden.

RFID

UF (ultrahoge frequentie) RFID-systemen gebruiken frequentiebanden van 865 tot 928 MHz. Ze worden gekenmerkt door een zeer grote leesafstand (tot 15 m) en hoge leessnelheid.

Uitdagingen
Wel zijn er nog twee belangrijke uitdagingen vooraleer dit werkelijkheid wordt. Allereerst is er nood aan een uniforme radiostandaard doorheen de industrie en doorheen de wereld. Dit zal een verdere doorbraak van RFID alleen maar in de hand werken. Daarnaast wordt er nog gewerkt aan nieuwe manieren om de tags van energie te voorzien. In de toekomst zullen ze immers flinterdun moeten zijn en nog een stuk compacter dan vandaag al het geval is. Dan zal de huidige voedingstechnologie tekort schieten. Momenteel wordt er gekeken of er energie via radiofrequentievelden kan opgewekt worden voor de tags door middel van elektromagnetische veldsynthese. Zo kan de tag eigenlijk gevoed worden terwijl hij door de fabriek beweegt.  

RFID

De tweede belangrijke troef is dat er geen rechtstreeks contact tussen de zender en ontvanger moet zijn en dat ze ook niet in elkaar gezichtsveld moeten liggen.

RFID

RFID-tags kunnen onderverdeeld worden in actieve, passieve en semi-passieve tags.

Tekst: Valérie Couplez
Beeld: Bosch, Pepperl+Fuchs en Siemens

Industrial Automation partners

LenzeBintz Technics