IIoT und RFID für effektives Asset Management

Die Manufacturing Vision Study 2017 berichtet, dass 62% der Hersteller weltweit immer noch Tabellenkalkulationen verwenden, um ihre Vermögenswerte (Assets) zu verfolgen. Es wird aber erwartet, dass diese Zahl bis 2022 aufgrund der Weiterentwicklung von intelligenten Lösungen zur Verfolgung und Standortbestimmung von Gegenständen (Asset Tracking) voraussichtlich um 20% sinken wird. Durch die Bereitstellung wertvoller Informationen über den aktuellen Status und die Lokalisierung von Gegenständen über eine kontaktlose Funktechnik werden der Aufwand von Mitarbeitern, die manuell Daten eingeben mussten, und damit verbundene Fehler beseitigt.

In diesem Blogbeitrag werden wir unsere Erfahrung in der IoT-Entwicklung teilen und uns mit den Technologien befassen, die dazu beitragen, die Transparenz und Automatisierung bei der Verfolgung von Vermögensgegenständen deutlich zu verbessern.

IoT-gestütztes Asset Tracking im industriellen Umfeld

Warum ist ein intelligentes Asset Tracking für Unternehmen unerlässlich?

Bevor wir uns näher mit der Frage befassen, was das Asset Tracking intelligent wird, müssen wir verstehen, in welchem Maß Geschäftsprozesse und betriebliche Abläufe in den meisten Unternehmen derzeit transparent und automatisiert gestaltet sind. Betrachten wir ein Beispiel, um mehr Klarheit dazu zu verschaffen.

Ein Bauunternehmen besitzt einige Hunderte Baumaschinen und -geräte, von Zementmischern bis hin zu Baggerladern. Diese Maschinen bewegen sich von einem Lagerhaus aus zu, angenommen, fünfzig Baustellen pro Jahr. Das Unternehmen muss Baumaschinen und Baugeräte lokalisieren, ihre Betriebsstunden und Kraftstoffverbrauche überwachen sowie verfolgen, wer und welche Baumaschine fährt.

Um diese Parameter zu verfolgen, gibt es zwei Wege. Der erste besteht darin, relevante Informationen über die zu verfolgenden Maschinen oder Geräte sowie die ausgeführten Aktivitäten zuerst schriftlich notieren und dann die aufgezeichneten Daten in eine Tabelle eingeben.

Aber wie geht es mit einer wachsenden Anzahl an Baumaschinen und Geräten, Baustellen und damit verbundenen Operationen, die jede Maschine ausführen muss? Es ist unvorstellbar, wie viel Zeit das Unternehmen bei der Verfolgung von allen Gegenständen bzw. Aktivitäten verliert (ganz zu schweigen von der Tatsache, dass etwa 88% der Tabellen Fehler enthalten).

Um die Verfolgung von Ausrüstungsgegenständen und die Lagerverwaltung zu automatisieren, die Arbeitszeit der Mitarbeiter zu entlasten und die Möglichkeit menschlicher Fehler zu minimieren, beginnen die Hersteller, technologiegestützte Asset-Tracking-Lösungen einzusetzen.

Technologien hinter intelligenten Asset-Tracking-Lösungen

Das industrielle IoT und RFID sind die Hauptspieler auf dem Gebiet Smart Asset Management. Hier folgt eine kurze Einführung:

RFID

RFID-Systeme bestehen aus drei Hauptkomponenten: RFID-Tags, RFID-Antennen und RFID-Lesegeräten.

RFID-System

RFID-Tags

Ein RFID-Tag (ein RFID-Transponder) kann an unterschiedlichen physischen Oberflächen angebracht werden - von Rohstoffen und Einzelteilen bis hin zu handbetriebenen Werkzeugen und großen beweglichen Maschinen. Jedes RFID-Tag hat eine ID, die die Daten über das Objekt enthält, an das das Tag angebracht ist. Im industriellen Bereich kommen hauptsächlich passive Tags (ohne eigene Batterie zur Stromversorgung) zum Einsatz. Solche Tags sind ziemlich billiger als aktive RFID-Tags, die im Gegenteil zu passiven Tags eine Stromquelle besitzen. Aber passive Tags müssen vom Lesegerät mit Strom versorgt werden, um Daten übertragen zu können.

RFID-Antennen

Eine RFID-Antenne empfängt elektromagnetische Funksignale vom RFID-Lesegerät, um die Tags mit dem für den Betrieb erforderlichen Strom zu "füttern" und das von Tags ausgesandte Funksignal an die Lesegeräte zu geben und in die Cloud weiterzuleiten.

RFID-Lesegerät

RFID-Lesegeräte - sei es stationär oder tragbar - verwenden Funkwellen zum Schreiben und Lesen von Tags. Sie können gleichzeitig aus mehreren Tags entfernt lesen. Ein Lesegerät ruft die IDs der Tags ab und überträgt sie zusammen mit den Daten über den Standort des Lesegeräts und den Zeitpunkt des Lesens in die Cloud, um sie dort zu speichern und zu verarbeiten.

IIoT

Kurz gesagt, das industrielle IoT verwandelt die von RFID-Lesegeräten erfassten Daten in aussagekräftige Einsichten über den Standort, den Status, die Bewegungen usw. von Vermögenswerten und gibt den Benutzern der Asset-Tracking-Software entsprechende Ergebnisse weiter.

Zum Beispiel kann eine IIoT-Lösung einen optimalen Wartungszeitpunkt für einen Maschinenteil empfehlen sowie die damit verbundenen Kosten für Wartungsteile und Arbeitskosten schätzen. Zu diesem Zweck kombiniert eine IIoT-Lösung die Daten darüber, wie lange jeder Maschinenteil im Betrieb ist, mit den Daten über die ausgeführten Wartungsarbeiten und verwendet Analytics-Tools für die Verarbeitung von zusammengeführten Daten.

Die Ergebnisse einer industriellen IoT-Lösung können verschiedene Formen haben. Zum Beispiel kann die IoT-gesteuerte Lösung die Benutzer melden, falls z. B. eine Maschine bzw. Gerät oder ein Lagerartikel fehlen. Oder sie kann die Wartungsaktivitäten automatisch planen, wenn ein Ausrüstungsteil (oder jeweilige Ausrüstungsgegenstände) nicht mit voller Kapazität eingesetzt wird, usw.

Des Weiteren können IIoT-Lösungen mit anderen Systeme wie ERP integriert werden. Die Daten können in beiden Richtungen geteilt werden, um eine größere Transparenz im gesamten Unternehmen bereitzustellen. Zum Beispiel kann eine IoT-basierte Asset-Tracking-Lösung die Daten über Vermögensgegenstände in die Buchhaltungsabteilung übermitteln, um Steuerbeiträge und Versicherungen für verlorene oder entfernte Gegenstände zu vermeiden, oder einen Zugriff auf die Wartungspläne in der Wartungsabteilung zu ermöglichen usw.

Intelligentes Asset Management basierend auf IoT und RFID

Und jetzt zurück zu unserem Beispiel über die Verfolgung von Ausrüstungsgegenständen in der Bauindustrie. Wie geht es mit dem Einsatz von IoT-Technologien?

Das intelligente Asset Tracking ermöglicht sowohl handbetriebene Geräte als auch bewegliche Großmaschinen zu verfolgen und zu lokalisieren. Dafür erhält jede bewegliche Maschine oder Gerät - sei es eine Bohrmaschine oder ein Bulldozer - ein passives RFID-Tag. Über RFID-Tags sind alle Objekte immer verfolgbar. Jedes Tag hat eine ID, die verschlüsselte Daten über das Objekt enthält, an das es angebracht ist, z. B. Beschreibung, Hersteller, Kosten, Zustand, Modell, Seriennummer, zuständige Mitarbeiter, Standort usw.

Diese Informationen werden bei der Autorisierung eines Tags in einem Big Data Warehouse gespeichert - einem cloudbasierten Datenspeicher. Um das Tag zu autorisieren, scannt es ein Lagerarbeiter mit einem tragbaren RFID-Lesegerät und gibt die Daten über den entsprechenden Gegenstand via eine App für die Verfolgung ein. Diese App leitet die Daten in Big Data Warehouse weiter, wo sie gespeichert werden. Sobald das Tag autorisiert ist, erhält die Asset-Tracking-Software einen Befehl, dieses Tag zu verfolgen.

Autorisierungsprozess von einem RFID-Tag

Um die Verfolgung zu ermöglichen, werden stationäre RFID-Lesegeräte fest installiert, um die Tags zu scannen. Die Lesegeräte werden in Checkout-Bereich für Werkzeuge, in den Türöffnungen bei Ausgängen im Lagerhaus, wo die Bauausrüstung aufbewahrt wird, am Eingang zur Baustelle oder sogar in Fahrzeugen (befindet sich das Werkzeug in der Nähe, wird sein Tag erkennt) installiert.

Wenn passiv markierte bewegliche Baumaschinen einen Fuhrpark und Geräte und Werkzeuge einen Lagerraum für die Ausrüstung verlassen, scannt ein RFID-Lesegerät die IDs der Tags am Ausgang und leitet sie in die Cloud weiter. Die Cloud aggregiert die Daten von mehreren Lesegeräten, verarbeitet sie und stellt fest, dass die beweglichen Objekte mit den entsprechenden IDs den Checkout-Bereich für Werkzeuge im Lagerraum oder den Fuhrpark verlassen haben. Die Cloud-Software aktualisiert die Daten über die entsprechenden Objekte in Big Data Warehouse und zeigt die Aktualisierungen den Benutzern an.

Wenn die bewegliche Ausrüstung die Baustelle betritt, erfassen die an den Eingängen installierten RFID-Lesegeräte die IDs der Tags und leiten sie in die Cloud weiter, um zu prüfen, ob alle Maschinen und Werkzeuge auf der Baustelle angekommen sind.

Darüber hinaus bietet die Asset-Tracking-Lösung unter Verwendung von mehreren RFID-Lesegeräten mit Hochfrequenz, die an den Schlüsselpunkten der Baustelle eingesetzt werden, den Mitarbeitern die Echtzeitdaten über die Bewegungen von Baumaschinen und Werkzeugen. Wenn eine bewegliche Baumaschine den zugewiesenen Bereich verlässt, außerhalb der Betriebszeiten oder von einer nicht autorisierten Person verwendet wird, sendet die Asset-Tracking-Lösung eine Warnmeldung einem zuständigen Mitarbeiter zu.

Außerdem können die Mitarbeiter, die bewegliche Baumaschinen verwenden, ein aktives RFID-Tag tragen, das ständig Daten überträgt, ohne vom Lesegerät mit Energie versorgt zu werden. Das wird praktiziert, um einen unbefugten Zugriff auf bestimmte Maschinen zu verhindern. Das wird durch die Ortung von Mitarbeitern ermöglicht. Damit erhält der Beschaffungsmanager ein klares Bild davon, wo sich alle Baumaschinen, Baufahrzeugen und Werkzeuge befinden, wer sie verwendet und für welche Zeiträume.

Intelligente Vermögensverwaltung auf der Baustelle

Die Vorteile vom IIoT-gestützten Asset-Tracking

Die Bauindustrie setzt auf intelligente IoT-gestützte Lösungen, die in Bauunternehmen auf verschieden Niveaus Prozesse optimieren können. Die IoT- gestützten Asset-Tracking und Lagerverwaltung bilden eine solide Grundlage für industrielle Prozessverbesserungen und fördern die Geschäftsabläufe. Hier sind nur einige Vorteile, die bei Unternehmen zu reibungsloseren Abläufen beitragen:

  • Automatisierung von Asset-Tracking-Prozessen. Passiv markiert werden die Vermögensgegenstände automatisch gescannt, während sie sich innerhalb oder zwischen Abteilungen bewegen. Das entlastet die Arbeitszeit von Mitarbeitern und ermöglicht ihnen, sich auf die Bereiche zu konzentrieren, die sich tatsächlich positiv auf das Endergebnis auswirken.
  • Ständige Transparenz von Daten über Vermögenswerte. Die IoT-gesteuerte Asset-Tracking-Software bietet eine präzise Transparenz über den Fluss von Rohstoffen, fertigen und unfertigen Erzeugnissen, langlebigen Ausrüstungsgegenständen, sodass die Benutzer sehen können, wann ein bestimmter Gegenstand an einen bestimmten Standort ankommt oder den verlässt.
  • Auslastungsoptimierung der beweglichen Ausrüstung. Mit RFID-Tags, die an den beweglichen Maschinen und Geräten angebracht sind, erhalten die Mitarbeiter die Daten darüber, wie häufig und wie lange jede bewegliche Maschine und Gerät verwendet werden. Sie können die Auslastung von beweglichen Maschinen und Geräten berechnen und rechtzeitig Maßnahmen ergreifen, um Leerlaufzeiten zu reduzieren und die Auslastung zu optimieren.
  • Bestandsoptimierung. Die Lagerverwalter kennen die Menge des Lagerbestands und dessen Standort und können die Lagerverwaltungsprozesse so abstimmen, um Lagerbestände möglichst niedrig zu halten und gleichzeitig die Kundenanforderungen am Ende der Lieferkette zu erfüllen.
  • Engpässe in den Herstellungsprozessen finden. Durch die Verwendung von Daten aus den Tags können die Hersteller im Leerlauf befindliche, falsch eingesetzte oder zu wenig genutzte Maschinen lokalisieren und Korrekturmaßnahmen ergreifen. Mit den Berichten über die Anzahl und den Standort einzelner Lagerartikel können die Mitarbeiter beispielsweise erkennen, dass sich ein Teil der Lagerbestände vor einer Maschine anhäuft, oder dass die Maschine nicht voll ausgelastet ist, und basierend auf den Ergebnissen Wartungsaktivitäten effizient planen.

Herausforderungen und Grenzen

Eine Asset-Tracking-Lösung umzusetzen bedeutet mehr als nur Tags und Lesegeräte einzusetzen und für deren Kommunikation mit der Cloud zu sorgen. Die Implementierung der Asset-Tracking-Lösungen auf Basis von RFID und IIoT kann durch folgende Herausforderungen behindert werden:

  • Wenn die Hersteller RFID-Tags an Rohteile anbringen, müssen sie gewährleisten, dass das Tag sich auf alle damit verbundenen Operationen negativ nicht auswirkt.
  • RFID-Lesegeräte können Probleme beim Scannen von Metall und Flüssigkeiten haben. Um das zu vermeiden, müssen die Hersteller mit einem zuverlässigen Anbieter zusammenarbeiten, um das richtige RFID-System für die zu verfolgenden Gegenstände auszuwählen.
  • Die Preise für RFID-Tags liegen zwischen 5 Cent und 10 Dollar pro Stück. Der Preis von RFID-Lesegeräten (inklusive Installation und Konfiguration) kann je nach Typ zwischen 3.000 und 20.000 US-Dollar betragen. Daher sollten die Kosten der Produkte hoch genug sein, damit sich der Einsatz von RFID-Tags und -Lesegeräten auszahlt.

Knapp und kurz zusammenfassend

Mithilfe von IoT-gestützten Asset-Tracking-Lösungen lassen sich Standort, Betriebszeiten, Status, Bewegungen und andere wichtige Informationen zu einzelnen Vermögensgegenständen verfolgen. Somit tragen diese Lösungen zu einer höheren Auslastung der langlebigen Ausrüstungsgegenstände bei, minimieren die Suchzeit und senken die Kosten für Ersatzteile. 

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