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Die von Productronic gemeinsam mit dem RFID-Konsortium organisierte Podiumsdiskussion während der Productronica 2017 ging den Fragen nach, wie künftig die bidirektionale Kommunikation zwischen Produkten und Anlagen funktionieren wird. (Bild: Messe München)

Noch nie zuvor war die Welt so vernetzt wie heute: Dieser enorme Wandel führt zu ungeahnten Möglichkeiten, nicht nur für den einzelnen Konsumenten, sondern auch für Unternehmen. Die vierte industrielle Revolution gilt als Innovationstreiber der Wirtschaft und zwingt die Industrie zum Umdenken. Kein Wunder also, dass Industrie 4.0 immer konkretere Formen annimmt. Linienübergreifende Softwarelösungen lassen die Ziele von Smart Factory, Lean Production und Losgröße 1 zunehmend Realität werden. Doch Smart Production setzt auf cyberphysikalischen Systemen auf, bei denen die zu fertigenden Produkte mit den Fertigungsmaschinen interagieren. Wie bringt man demnach Leiterplatten und eine SMT-Fertigungslinie dazu, die relevanten Prozessdaten bidirektional in Echtzeit auszutauschen?

Traceability nicht nur an der Fertigungslinie

Linienübergreifende Lösungen sollen helfen, Flaschenhälse in der elektronischen Baugruppenfertigung zu identifizieren, Fehler zu vermeiden und zu informieren, ob der Zieldurchsatz erreicht wird. Die intelligente Fabrik der Zukunft setzt fließende Produktionsprozesse voraus. Dies erfordert von jedem Akteur entlang der Fertigungs-Wertschöpfungskette einen gewissen Grad an Wandlungsfähigkeit, was letztlich in Ressourceneffizienz und Ergonomie münden soll. Demnach hilft eine lückenlose Traceability, die Prozesse zu optimieren.

 

Doch den im RFID-Konsortium gebündelten Unternehmen (derzeit elf Firmen) geht das noch nicht weit genug. Zwar haben etablierte Identifikations- und Kennzeichnungstechnologien in der Produktion wie Barecodes, Dot-Matrix-Code oder Laserbeschriftung durchaus ihre Vorteile, aber: „Sie erlauben keine Flexibilität“, bringt es Alexander Schmoldt auf den Punkt. Der Manager Business Innovation & Incubation von Murata Europe ist seit fast zehn Jahren im Thema „RFID in der Elektronikfertigung“ unterwegs und weiß daher um die Nöte der Anwender: „Identifikation ist der Schlüssel zur nötigen Transparenz der Produktions- und Logistikprozesse. Im RFID-Chip lassen sich nicht nur wichtige Daten hinterlegen, sondern auch kontinuierlich aktualisieren. Dadurch wird es möglich, die gesamte Produktlebenszeit abzubilden, die jederzeit abrufbar ist.“ Konkret bedeute dies, dass RFID als Produktgedächtnis und Datenspeicher fungieren könne, was gerade angesichts der zunehmenden Komplexität der Integration von verschiedenen Systemen immer wichtiger werde. Prozessabläufe werden selbstständig beeinflusst oder überwachen sich selbst.“

 

Wie dies in der Praxis aussehen kann, erläutert Thomas Mückl, Deputy Director von Zollner Elektronik. Er ist im Bereich Global Engineering tätig und verantwortet dabei alle Planungsprozesse und Produktrealisierung. Demnach beinhaltet das komplexe Thema Industrie 4.0 für ihn gleich zwei Themengebiete: „Erstens muss ich die Produktion intelligent gestalten, das geht aber nur, wenn ich – zweitens – ein intelligentes Produkt bringe, das eben auch die Möglichkeit bietet, sich den Fertigungsfluss oder die Abfolge in der Fertigung selbst zu suchen.“ Was nütze ein selbstregelnder Prozess, wenn die Fertigung an einem „dummen Etikett“ hinge, stellt er die rhetorische Frage und verweist dabei auf die bekannten Probleme wie Verwechslungen oder Variantenbildung und hoher Aufwand in der Logistik. „Für mich ist eigentlich die durchgehende Wertschöpfungskette wichtig, die bereits beim Leiterplattenhersteller beginnt. Er hinterlegt die ersten Informationen, auf denen ich später in der Fertigung aufsetzen kann.“ Bei den Informationen kann es sich um die eigenen SAP-Bestellungen genauso handeln wie um die Batch-ID des Leiterplattenherstellers und Stückzahlen.

 

Lückenlose Traceability beginne demnach nicht erst am Wareneingang oder gar an der SMT-Linie. „Bisher hatten wir das Problem, das wir nicht wussten, welche Historie die Leiterplatte hat, also welche relevanten Daten vor dem ersten Aufbringen des Etiketts bereits existierten.“ Im Fehlerfall – und damit im Reklamationsfall – habe es durchaus Schwierigkeiten gegeben, den Fehler korrekt zuzuordnen. Über Auslagerungen im Lager könne man zwar die ungefähre Anlieferung hochrechnen, doch hatte man dann letztendlich nur eine Lieferschein-Nummer als maßgebliche Information. Hier könne RFID klar seine Vorteile ausspielen, ist sich Thomas Mückl von Zollner Elektronik sicher: „Wenn die Informationen im RFID-Chip in der Leiterplatte gespeichert sind, hat der Leiterplattenhersteller die Möglichkeit, bei sich in der Produktion zurückzuspielen und dann zu bewerten, ob noch mehr Kunden mit dieser Leiterplattencharge betroffen sind oder nicht. So ist auch die Logistik plus die Intelligenz das Entscheidende im Fertigungsfluss und eben auch für Industrie 4.0.“

RFID-Technologietag

Am 10.04. fand im Technikum der Zollner Elektronik AG ein RFID Technologietag statt. Neben Fachvorträgen zu RFID konnten sich die Teilnehmer bei einer Live Demonstration von der Funktionsfähigkeit und der einfachen Nachrüstung in den SMT Anlagen überzeugen.

https://www.murata.com/en-eu/about/newsroom/news/event/europe/2018/0208

Dem pflichtet auch Claus Heller bei. Der Senior Quality & Technology Specialist von Nokia Networks arbeitet im Bereich Manufacturing und treibt dort die Technologieentwicklung voran. Für ihn steht fest: „Die Qualitätsvorschriften fordern eine eindeutige Kennzeichnung der Produkte.“ Wieso ein Tag oder Label ganz schnell an die Grenzen des Machbaren gerät, erläutert er ebenfalls: „In einem RFID kann ich zum Beispiel auch hinterlegen, dass das Produkt kaputt ist und idealerweise auch, was genau kaputt ist. Ich könnte da auch einen Link eingeben, wo ich das im Fertigungssystem finde.“ Damit sei sichergestellt, dass das Produkt nicht mehr im Fertigungskreislauf einfließt. Schließlich könne ja die Maschine auf die in der defekten Baugruppe hinterlegte Fehlermeldung prompt reagieren und die Baugruppe an die Nachbearbeitung weiterleiten: „Der Operator, der die Baugruppe reparieren muss, weiß dann ganz genau, was zu tun ist.“

 

Thema auf der nächsten Seite RFID embedded in der Platine.

RFID embedded in der Platine

Nicht wenige assoziieren mit RFID schwer ablösbare Label auf Weinflaschen. Von dieser Vorstellung könne man sich getrost verabschieden, versichert Gernot Seeger, Geschäftsführer von Beta Layout. Der Leiterplattenhersteller hat sich auf das Prototyping und die Kleinserienfertigung spezialisiert und beschäftigt sich seit dem Jahr 2010 mit dem Einbetten von RFID-Chips in den Leiterplatten. „Die Technologie bietet sich einfach an, in die Leiterplatte einzubetten. RFID direkt im Entstehungsprozess in Produkte einzubringen, ist die effektivste Form von Source-Tagging.“ Schließlich ist die Leiterplatte in der Fertigungskette der elektronischen Baugruppe das erste Glied, argumentiert er. „Sozusagen von Geburt der Leiterplatte respektive Baugruppe an, kann man die RFID-Technik nutzen, um fertigungsrelevante Informationen zu hinterlegen und auszulesen. Und der RFID-Chip ist alles, was benötigt wird, um der Leiterplatte eine digitale ID zu geben.“

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Darüber waren sich die Podiumsgäste einig: Angesichts der zunehmenden Komplexität der Integration der verschiedenen Systeme kann RFID als Produktgedächtnis und Datenspeicher fungieren. Prozessabläufe werden selbstständig beeinflusst oder überwacht. Messe München

 

Das RFID-Modul in die Leiterplatte einzubetten ist kein besonders großer Aufwand. Im Wesentlichen sind Maschinen im Einsatz, die beim Leiterplattenhersteller sowieso vorhanden sind. Gesonderte Fertigungsschritte sind dennoch notwendig, erläutert er: „Natürlich gibt es einen Schritt, wo das Modul in die Leiterplatte reingeschoben wird – im Übrigen nicht in die einzelne Leiterplatte, sondern im Fertigungsnutzen. Dies passiert in einem sehr frühen Produktionsschritt.“ Dafür hat Beta Layout eigens eine Maschine mit dem klangvollen Namen Proof-of-Concept entwickelt. Das System lässt sich zudem problemlos hochskalieren, um auch eine Serienfertigung realisieren zu können. Andererseits sind die eingebetteten Mini-Tags nicht auf bestimmte Leiterplattentechniken limitiert. In der kleinsten Ausprägung sind diese gerade einmal 1,2 mm x 1,2 mm groß und so robust, dass sich das Modul mit integrierter Antenne direkt im Spritzgussprozess in Leiterplatten einbringen lässt, betont Gernot Seeger von Beta Layout: „Mit unserer Technologie sind wir in der Lage, RFIDs in jegliche Platinen einzubetten. Das können einlagige Leiterplatten, doppelseitige Multilayer oder HDIs sein – da gibt es keine Restriktionen.“

Limitierende Faktoren sind Metallflächen. Jedoch gibt es mittlerweile RFID-Metall-Tags, die sich auf Metall aufbringen lassen. Der eingearbeitete Abstandshalter zur Metalloberfläche ermöglicht die Lesbarkeit, hat Claus Heller von Nokia die Erfahrung gemacht: „Diese für Metalloberflächen tauglichen Tags lassen sich auch durch Bohren kleiner Kavitäten im Metall implementieren. Dabei ist im Guss darauf zu achten, dass ein gewisser Freiraum gegeben ist.“ Auch die Ablenkung der Lesbarkeit durch Groundplains hat ihren Schrecken verloren, bestätigt Alexander Schmoldt von Murata: „Bei Nutzung der Groundplain als Tagantenne reduziert sich einfach die Reichweite mit kleinerer Groundplain, die Funktionalität bleibt aber immer gegeben.“ Immerhin beinhalten mehr als 90 Prozent der Platinen eine ausgedehnte Kupferschicht. Dieses Hindernis ließe sich zum Vorteil münzen, indem statt einer Dipolantenne die Metallfläche der Leiterplatte selbst als Boosterantenne fungiert. Daher ergänzt er: „Es besteht bei problematischen Gegebenheiten dann immer noch die Möglichkeit, auch eine spezifische Antenne zu entwickeln. Man kommt mit Minimalaufwand immer zu einer Lösung.“ Beispielsweise ließe sich über eine Kanten-Metallisierungen nachdenken, wodurch der Umfang der Platine als Antenne zur Verfügung stünde. Auch sei es möglich, über Vias eine Schlaufe herzustellen.

 

Herausforderung Löttechnologie

Eine nicht unwesentliche Aufgabe gilt es dennoch im heißesten Bereich der SMT-Fertigung zu bewältigen: Potenzial der RFIDs in den Reflow-Lötanlagen vollständig auszuschöpfen. Drahtlose Temperaturmesssysteme haben den Weg der Datenerfassung bereits geebnet. Für Paul Wild, Deputy Head of R&D von Rehm Thermal Systems, ist damit das Ende der Fahnenstange noch lange nicht erreicht. In seinem Aufgabenbereich der Anlagen- und Prozessentwicklung ist eine RFID-gebundene Datenkommunikation auch in der Peakzone ein „hochgestecktes Ziel, mit sehr vielen Herausforderungen. Wir kommen dennoch sehr schnell voran.“ Dass Rehm es schaffen wird, den Lötanlagen beizubringen, mit den Produkten während der kompletten Prozessdauer zu kommunizieren, ist seit Jahren ein Ziel, welches nun zum Greifen nahe sei.
Dabei gehe es nicht nur um Messparameter, sondern vor allem auf welcher Ebene diese abgegriffen werden. Rehm hat  bereits Temperaturmesssysteme für thermische Prozesse wie Procap Kic oder WPS2.4 in die Prozesse und Anlagen integriert. Bei thermischen Prozessen wie dem Löten, Trocknen oder Aushärten von elektronischen Baugruppen ist eine zuverlässige und reproduzierbare Temperaturprofilierung wichtig, um belastbare Aussagen über die eingebrachte thermische Energie zu erzielen. Im anspruchsvollen Lötprozess hat die Temperaturerfassung daher einen besonderen Stellenwert. So wurde etwa in Kooperation mit Pro-Micron eine drahtlose Temperatursensorik entwickelt, die auf die spezifischen Anforderungen des Kondensationslötens mit der Condenso-X-Baureihe von Rehm Thermal Systems abgestimmt ist. Somit sei eine lückenlose Überwachung von Lötprozessen bis 300 °C sichergestellt, aber: „Die Temperaturfühler messen die Temperatur nur in der Atmosphäre innerhalb der Lötanlage“, ruft er und zieht anschaulich den Vergleich, in dem er die Hand nach seinem Sitznachbarn Gernot Seeger von Beta Layout ausstreckt: „Wenn ich jetzt so die Hand davor halte, spüren Sie meine Temperatur? Nein, sicherlich nicht. Erst wenn ich Sie anfasse, wissen wir mehr über unseren thermodynamischen Zustand.“
Perfekt wäre es, wenn man die Temperatur direkt auf dem Produkt messen könnte, vor allem bei sicherheitskritischen Anwendungen. „Momentan haben wir immer einen Abstand von circa 20 mm zur Baugruppe in der Atmosphäre.“ Das Verfahren mit den Temperaturfühlern ist etabliert und funktioniert für die jetzigen Anforderungen sehr gut, betont Paul Wild, auch mit Blick auf eine durchgehende Traceability: „Es kann zu jeder Baugruppe ein Lötprofil oder Temperaturen zugeordnet werden. Aber wie gesagt: da ist noch ein Abstand dazwischen. Dieser Abstand ist für höhere Ansprüche mit einem gewissem Risiko verbunden.“ Bis eine durchgängige RFID-Lösung möglich sei, werde es eine Übergangslösung aus beiden Technologien – also Temperaturfühler und RFID – geben. Dennoch werde mit Hochdruck daran gearbeitet, wenngleich die Ausgangsbedingungen mit wenig Bauraum und hohen Temperaturen nicht gerade einfach sind: „Zuerst gilt es die Hürde in der bleifreien Löttechnik mit Peaktemperaturen von bis zu 300 °C zu nehmen. Wenn wir das überbrückt haben, und die Lücke im Peakbereich geschlossen ist, können wir in weitere Bereiche vorstoßen. Aufgrund der hohen Prozesstemperaturen müssen wir bei der Realisierung dieser Ziele eine gewisse Pionierarbeit leisten: Wenn wir es tatsächlich schaffen, im Lötbereich die Daten von der Baugruppen-oberfläche zuverlässig zu übertragen, wird dadurch die Anwendung von RFID in Bereichen mit niedrigerer Temperaturbeanspruchung deutlich einfacher.“ Paul Wild schätzt, dass das Projektteam bei Rehm in etwa drei Jahren soweit sei, nicht nur in den Vorheiz- und Kühlzonen lückenlos via RFID mit den Produkten zu kommunizieren, sondern dann durchgehend über alle Zonen die Produkttemperatur beim Löten zu monitoren.

 

Auf der nächsten Seite geht es um den Weg zur CPS-basierten Produktion.

Auf dem Weg zur CPS-basierten Produktion

Die Kommunikation wird von einer RFID-Lese-Schreibeinheit (Reader) initiiert. Im RFID-Modul ist ein Mini-UHF-Tag (Transponder) integriert. Die Technik hierfür – vom Transponder bis zum Softwarepaket –kommt von Harting. Grundsätzlich ist es möglich, bis zu mehrere 100 Objekte zu erfassen, ohne dass – im Gegensatz zum Barcode – eine Sichtverbindung notwendig ist. Die erhobenen Daten stehen unmittelbar unternehmensweit zur weiteren Verarbeitung bereit. In der elektronischen Baugruppenfertigung ist das Bestreben des RFID-Konsortiums, einen durchgängigen Datenaustausch von Beginn der Platinenfertigung über die Aufbau- und Verbindungstechnik nebst Prüftechniken und Nachbearbeitung bis hin zum After-Sale, Wartung und End-of-Live des Produkts zu ermöglichen.

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Mit RFID ist es möglich, von der Geburt eines Produkts bis zu dessen Lebensende eine lückenlose, datenreiche und Prozesse optimierende Traceability zu verwirklichen, die auf einer – mitunter vielleicht lebhaften – bidirektionalen M2M-Kommunikation beruht. Messe München

Olaf Wilmsmeier ist als Business Development Manager für den Bereich RFID bei Harting verantwortlich und damit im Bereich der Embedded-Plattformen angesiedelt. Für ihn ist klar: „Letztendlich muss Technologie anwendbar sein und Probleme lösen können. Was ganz wichtig dabei ist, ist, dass wir nichts schaffen wollen, was irgendwie isoliert arbeitet, sondern, dass man die Technik in die Bestandsysteme integrieren kann.“ Es gelte einen Mehrwert in den bereits existierenden Maschinenpark und IT-Landschaft zu bringen. „Keiner will auf sein MES oder datenbankbasiertes System verzichten, in denen alle Kundenaufträge und Fertigungsplanungen hinterlegt sind. Wir wollen vielmehr die Flexibilität erhöhen genauso wie die Produktionsgenauigkeit, Prozessstabilität und die Traceability“, bekräftigt Wilmsmeier ergänzend.

 

RFID muss sich einbinden lassen in bestehende Produktionsprozesse und -umgebungen. Fertigungslinien mit Anlagen und Maschinen auf- und umzurüsten ist alles andere als trivial. Prozesse sind anzupassen, Bibliotheken müssen umgeschrieben beziehungsweise ergänzt werden. Dabei sollte idealerweise die laufende Produktion nicht beeinträchtigt werden. „Wir haben jetzt einen RFID-Reader konzipiert, der mit einer Koaxialleiterantenne ausgestattet ist und der mehr kann, als nur RFID-Tags zu lesen. Damit kann die komplette RFID-Datenverarbeitung direkt und standardkonform an der Maschine erfolgen“, erläutert Wilmsmeier. Damit würden Leiterplatten eineindeutig identifiziert und Daten, wie Statusinformationen und Bearbeitungszeiten, bidirektional zwischen Produkt und Maschine respektive MES sicher ausgetauscht. „Dadurch können die ersten Schritte ohne eine IT-Integration ablaufen. So ist es beispielsweise möglich, den Reader parallel zur Maschine zu installieren. Gleichzeitig besteht aber jederzeit die Möglichkeit, eine Integration zu schaffen, sowohl zur Maschine hin wie auch zu vorhandenen MES, Datenbanksystemen oder zu höher liegenden Softwaresystemen wie Clouds. Das schafft eine hohe Flexibilität.“

 

Ein weiteres Argument liefert Olaf Wilmsmeier gleich nach: „Das zweite ist, dass wir uns auch darüber Gedanken gemacht haben, wie denn die Daten auf der Leiterplatte wirklich abgespeichert werden. Auch hier sind wir im Konsortium übereingekommen, dass wir auf Standards setzen wollen. Denn nur wenn man hier standardisiert, hat man hier die Möglichkeit zu wachsen und das Ganze modular aufzusetzen.“ In der Praxis könnte das so aussehen, dass man an der Anlage einen zusätzlichen Endschalter anbringt, womit sich überwachen lässt, wo und wann vielleicht eine Haube oder Sichtfenster geöffnet wurde und diese Information in die RFID-Technik einspeisen.

Identifikation in der Smart factory

RFID ist eine drahtlose Identifikationstechnik, bei der über Funk mit dem Transponder (Objekt) kommuniziert wird. Die Kommunikation wird hierbei von einer RFID-Lese-Schreibeinheit (Reader) initiiert. Der Transponder ist direkt in das Objekt eingebettet. Das bietet die geforderte Echtzeit-Transparenz und Eindeutigkeit. Zudem liefert es kontextbezogene Informationen, die im Prozess der Anlage genutzt werden aber auch zugleich den Menschen als einen zentralen Akteur in der Produktion unterstützen. RFID kommt damit eine zentrale Rolle zu. Sie gibt Produkten mittels Tags die erforderliche Identität, ermöglicht die bi-direktionale Kommunikation zwischen Objekt und IT-Welt.

Ist aber RFID die einzig sinnvolle Datenplattform? Wann der Einsatz von RFID sinnvoll ist, erklärt Thomas Mückl von Zollner Elektronik. Eine eigens weiterentwickelte MES-Suite und die RFID-Plattform seien ein gutes Tandem für eine flexible und effiziente Produktion, die letztendlich eine hohe Prozesssicherheit erlaubt, weiß er zu berichten: „Den Hauptnutzen von RFID sehen wir darin, den Datentraffic auf der Netzwerkleitung zu reduzieren. Somit bilden wir die Track- and Trace-Informationen und den Baugruppenstatus über RFID ab und schreiben die Prozessdaten zu dieser Baugruppe später in die MES-Plattform.“ Vor allem bei 20 bis 25 SMT-Linien an einem Standort käme schnell ein enormes Datenvolumen auf, das sich via MES nicht so einfach bewältigen ließe. Ergänzend dazu merkt Olaf Wilmsmeier von Harting an: „Wir setzen hier einen RFID-Reader ein, der bereits eine gewisse Logik mitbringt und in Millisekunden kommunizieren kann, um den Traffic zunächst zu reduzieren.“ Schließlich ist das MES oder SAP eventbasiert. Das bedeutet, dass man via Web-Services die entsprechenden für MES relevanten Events übermittelt, während zur M2M-Kommunikation die RFID-Plattform ausreichend ist. „Mit RFID kann ich nicht nur gut vorarbeiten, sondern auch das Netzwerk entlasten – also das SAP oder MES ein Stückchen weit zu entkoppeln“, unterstreicht Wilmsmeier.

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Mit cyberphysikalischen Systemen auf dem Weg zur Elektronikindustrie 4.0: Die RFID-Technik erlaubt eine bidirektionale Kommunikation zwischen den zu fertigenden Produkten und den Maschinen und Anlagen entlang der SMT-Fertigung. Murata

Ist ein Schutz vor Hackerangriffen möglich?

Anspruchsvoll ist auch das Thema Schutz vor Hackerangriffen in einer vernetzten Welt. Schließlich geht es darum, ein „offenes System“ effektiv zu schützen und somit darum, zusätzliches IT-Equipment oder Rechnersysteme in eine IT-Landschaft einzubetten. „Ich denke, da ist einfach auch die IT der Unternehmen gefragt. So wie ich sonst meine Maschine in mein Netzwerk einbinde, muss ich auch sehen, wo ich die RFID-Technik einbinden kann“, wirft Olaf Wilmsmeier von Harting in die Diskussion und mahnt: „Als Anwender muss man sich einfach darüber im Klaren sein, die IT-Sicherheit entsprechend aufzubauen.“

 

Heruntergebrochen auf den RFID-Chip auf dem Board empfiehlt Wilmsmeier: „Auch hier muss ich die Möglichkeiten der Technik nutzen, um solch eine ID entsprechend zu schützen und nicht klonbar zu machen.“ Ein Beispiel: Wenn die Leiterplatte wirklich einem Roboter sagen könnte, welche Bewegungen er durchführen soll, dann könnte die Platine auch sagen, welches Programm er ausführen soll – bis hin zum Ausschuss. Wo sind also hier die Grenzen? „Da muss ich mir natürlich wirklich sicher sein, dass diese Information, die auf der Leiterplatte ist, auch so abgelegt wird, dass sie nicht einfach kopiert werden kann und dass Außenstehende den Roboter plötzlich via RFID-Tag aktivieren können“, rät er und merkt weiter an: „Die Techniken sind da, man muss sie aber auch richtig nutzen, um sich vor solchen Angriffen effektiv schützen zu können.“

Thema auf der nächsten Seite: RFID vs. etablierte Lösungen

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Alexander Schmoldt von Murata (mit Mikrofon) ist davon überzeugt, dass die Identifikation der Schlüssel zur nötigen Transparenz der Produktions- und Logistikprozesse ist und dass dies am besten mit der RFID-Technik gelingt. Messe München

RFID vs. etablierte Lösungen

In welchem Zusammenhang steht die RFID-Technik tatsächlich mit Industrie 4.0 und Smart-Factory? Immerhin dreht die Elektronikfertigung mit linienübergreifenden Softwarelösungen wie Pulse von Asys oder dem de-facto-Standard der M2M-Kommunikation „The Hermes“ ziemlich stark an der Optimierungsschraube. „Ich würde sagen, wir sind mit unserer RFID-Technik ganz klar noch einen Schritt vorher angesiedelt. Wir schaffen die Basis für das Ganze“, argumentiert Alexander Schmoldt von Murata. Schließlich ist von cyberphysikalischen Systemen die Rede, indem Produkte und Maschinen kommunikativ verbunden sind. „Wir brauchen eine zuverlässige Verbindung zwischen der digitalen Welt, den digitalen Standards, die wir haben, und unseren Objekten“, resümiert er. Die Technologie der Wahl ist ganz klar RFID, denn: „unsere Produkte haben ja im noch-nicht-fertigen Zustand oder auch im Defektfall keinerlei eigene Energieversorgung. Demnach wird eine Technologie benötigt, die über eine normale Identifikation hinausgeht und die Flexibilität bietet, Daten abzulegen. Diese Technologie muss auch dann funktionieren, wenn keine Stromversorgung zur Verfügung steht. Und das geht eben nur mit RFID.“

Teilnehmer der RFID-Podiumsdiskussion

Die Podiumsgäste waren einhellig der Überzeugung, dass RFID die Bestrebungen von Industrie 4.0 und der damit verbundenen Smart Factory erheblich voranbringen kann. Die Teilnehmer waren (in alphabetischer Reihenfolge):

 

Claus Heller, Senior Quality & Technology Specialist von Nokia Networks

Thomas Mückl, Deputy Director von Zollner Elektronik

Alexander Schmoldt, Manager Business Innovation & Incubation von Murata Europe

Gernot Seeger, Geschäftsführer von Beta Layout

Paul Wild, Manager R&D von Rehm Thermal Systems

Olaf Wilmsmeier, Business Development Manager für den Bereich RFID von Harting

Auch hinsichtlich des Produkt-Lebenszyklus‘ kann RFID einen wertvollen Beitrag leisten. Schließlich trägt die Branche der Elektronikfertigung durchaus einen Großteil der Verantwortung für Technologien der Zukunft. Daher sollte berücksichtigt werden, welche Lebens- und Nutzungsdauer elektronische Produkte haben sollten und was mit diesen beim End-of-Life geschehen wird. Der intelligente und nachhaltige Umgang mit Rohstoffen, wie seltenen Erden, ist eine zentrale gesamtwirtschaftliche Aufgabe. Gerade High-Tech-Produkte und kurzlebige Konsum- und Produktionsgüter enthalten unzählige Rohstoffe, deren Förderung kostspieliger ist als das Recycling, weshalb Alexander Schmoldt von Murata betont: „Um die in den Geräten schlummernden Wertstoffe wieder zu nutzen, kann die Tag-Funktion wichtige Angaben des Herstellers zu Materialkompositionen liefern.“ Die Nutzung von Sekundärrohstoffen tritt immer mehr in den Vordergrund, je weniger Ressourcen zur Verfügung stehen. So werden beispielsweise nach Angaben der Plattform Mining.com bis zum Jahr 2035 weltweit 200 Kupferminen schließen. Marktexperten sind sich einig, dass die bestehende Minenproduktion von derzeit 20 Mio. Tonnen Kupfer pro Jahr auf unter 12 Mio. Tonnen im Jahr 2034 sinken wird.

 

Vor diesem Hintergrund argumentiert Schmoldt, dass getaggte Produkte die Rationalisierung der Stoff- und Materialströme maßgeblich vorantreiben könnten: „Was fehlt ist der Link zu den Objekten und damit die Information darüber, welche Wertstoffe tatsächlich in welcher Menge in den Produkten enthalten sind. Diese Informationen darüber – also, was da enthalten und verbaut wurde – kann ja bereits im RFID-Tag enthalten sein oder könnte in den Datenbanken der OEMs oder EMS hinterlegt sein. Für das End-of-Life ist es ganz entscheidend, zuverlässige Informationen über Materialkompositionen und Materialinhalte zu bekommen – mit einem zuverlässigen und eindeutigen Link zu den Objekten. Und genau das schaffen wir gerade.“ Claus Heller von Nokia sieht das ähnlich. Ihm schwebt da eher eine gesperrte oder „private“ Cloud-Datenbank vor, zu der der Recycler einen Zugang bekommt. „Der Recycler erhält dann entsprechend dem, was er abnimmt, ein Summenprotokoll, was sich innerhalb einer Charge von Leiterplatten oder Elektronikschrott befindet. Daraus erfährt er, welche Stoffe enthalten sind und er erfährt auch, wie diese Stoffe miteinander verknüpft sind.“

 

Mit Elektroschrott im klassischen Sinne ist es für Heller allerdings noch nicht getan. Er geht noch einen Schritt weiter: „Der Recycler erfährt aber auch, ob da Bauteile dabei sind, die sich nochmals recyceln lassen. Das ist vor allem dann interessant, wenn diese Bauteile nicht mehr weiter gefertigt werden, aber für einen Reparaturprozess langfristig noch gebraucht werden könnten.“ Auf diese Weise ist es mit RFID möglich, von der Geburt eines Produkts bis zu dessen Lebensende eine lückenlose, datenreiche und Prozesse optimierende Traceability zu verwirklichen, die auf einer – mitunter vielleicht lebhaften – bidirektionalen M2M-Kommunikation beruht.

SMT Hybrid Packaging 2018:

Rehm Thermal Systems: Halle 4A, Stand 100

Marisa Robles

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Chefredakteurin Productronic

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