Automatyczna kontrola wjazdu sterowana RFID
Oszczędza olej napędowy i optymalizuje logistykę
W ramach cyfryzacji innowacyjne systemy RFID odgrywają kluczową rolę w nowoczesnych obiektach produkcyjnych i logistycznych. Wsparcie od Balluff i wykorzystanie komponentów RFID w szwajcarskiej firmie zajmującej się transportem materiałów, pokazuje w jaki sposób bezbłędna, bezkontaktowa wymiana danych odbywa się na zewnątrz, przy każdej pogodzie i na dużą skalę.
Załadowana wykopaną ziemią, 6-osiowa wywrotka zbliża się do wjazdu na wysypisko śmieci Eichholz w pobliżu szwajcarskiego miasta Schmerikon. Brama jest zamknięta a portiernia bezobsługowa. Gdy odległość pojazdu od szlabanu zmniejsza się do zaledwie kilku metrów, brama otwiera się automatycznie i ciężarówka bez zatrzymywania kieruje się do miejsca rozładunku. System RFID Gate Access firmy Balluff rozpoznał zbliżający się pojazd, zweryfikował to w systemie i uruchomił bramę. Jednocześnie system harmonogramowania w siedzibie firmy zarejestrował aktualne położenie ciężarówki, wskazał rodzaj ładunku i wie, że już za kilka minut pojazd będzie gotowy do nowego zlecenia.
Systemy RFID wysokiej i niskiej częstotliwości (HF 13,56 MHz i LF 70/455 lub 125 kHz) to elementy firmy Balluff szeroko stosowane przemyśle do identyfikacji, monitorowania i śledzenia produktów z bliskiej odległości. Natomiast komponenty RFID oparte na ultra wysokiej częstotliwości (UHF) wykrywają obiekty nawet z kilku metrów. Są również w stanie odczytać wiele etykiet (transponderów) w tym samym czasie.
Zasada jest taka sama: antena z modułem odczytu / zapisu, umieszczona przy wejściu na składowisko obok bramy na wysokości około 3 metrów wysyła fale elektromagnetyczne. Po prawej stronie osłony chłodnicy, do ciężarówki przymocowany jest niepozorny, prostokątny 96-bitowy transponder zawierający mikroprocesor ze zintegrowaną pamięcią i anteną dipolową. Gdy tylko transponder odbierze fale emitowane przez antenę, energia o ultra wysokiej częstotliwości aktywuje transponder. Ten ostatni jest teraz w stanie odbierać polecenia z czytnika i wysyłać odpowiedzi z powrotem do czytnika / anteny. Sterownik i Ethernet TCP/IP przekazują sygnały do centralnego komputera przez Internet. Balluff RFID Gate Access jest połączony z systemem planowania ciężarówek za pośrednictwem odpowiedniego interfejsu. Proste, prawda? Tak i nie, ponieważ wyzwanie często tkwi w szczegółach!
Przy ujemnych temperaturach i lodowatym wietrze kierowca jest zadowolony, że nie musi opuszczać swojej ciepłej, ogrzewanej kabiny. Jeszcze kilka lat temu kierowcy musieli zatrzymywać się i pokazywać obsługującemu swoje dokumenty. Elektroniczna rejestracja pojazdów to wygoda i wydajność zarówno dla kierowcy jak i firmy. „Dzięki temu możliwe jest lepsze planowanie. Nasze zużycie oleju napędowego zostało również znacznie zmniejszone, ponieważ eliminujemy dziesiątki postojów i nieefektywne pod względem zużycia paliwa czasy odpraw. Jest to korzystne dla nas i dla środowiska” – podkreśla Matthias Dürst, dyrektor działu usług technicznych w JMS.
Johann Müller AG (JMS), z siedzibą w szwajcarskim mieście Schmerikon na wschodnim brzegu Jeziora Zuryskiego, z biegiem lat przekształcił firmę w wszechstronną maszynę do złożonych projektów budowlanych. Firma przewozi żwir, piasek, beton, wykopaną ziemię, odpady z rozbiórki i wysypisk śmieci, korzystając zarówno z własnego, jak i wydzierżawionego taboru samochodowego. JMS posiada własne wytwórnie żwiru i betonu, jak również rozbiórki i wysypiska śmieci we wschodniej Szwajcarii. Do planowania, realizacji i fakturowania usług wykorzystywany jest wewnętrzny system harmonogramowania. Ze względów ekonomicznych i ekologicznych efektywne wykorzystanie zdolności transportowych przy minimalizacji pustych przebiegów ma najwyższy priorytet.
Innowacje często wynikają z niezadowolenia: jeszcze w lutym 2017 roku JMS korzystał z systemu radiowego przy wjeździe na składowisko odpadów i wykopach. Okres ten charakteryzował się błędami i awariami, części zamienne były drogie, problemy z dostawami były typowe a producent nie podejmował żadnych wysiłków w celu optymalizacji systemu. „W rezultacie kierownictwo zdecydowało się na początku 2016 roku poszukać nowego rozwiązania” – mówi Matthias Dürst. Jednak średnie firmy, takie jak JMS, mają niewiele czasu na badanie systemów i przeciągające się testy. Potrzebna była zewnętrzna ekspertyza. Firma najpierw skorzystała ze sprawdzonego kontaktu z pobliską Politechniką w Rapperswil. Dr Christian Bermes, profesor automatyki i mechatroniki oraz jego wydział regularnie mają do czynienia z aplikacjami z rzeczywistego świata dlatego z powodzeniem wspierali JMS w całym projekcie.
W zarysie problem był prosty: nowy system dostępu dla ciężarówek w miejsce podatnego na błędy. Trzeba było niezawodnie wykrywać różne typy ciężarówek przy wjazdach do odpowiednich składowisk, wykopów i betoniarni. Potrzebny był odpowiedni interfejs, aby nowy system był zgodny z wewnętrznym systemem harmonogramowania i rozliczania firmy. Szansą było przeprowadzenie testów w celu określenia najbardziej niezawodnego i ekonomicznego systemu.
Na podstawie lokalnych wymagań Bermes wraz z JMS opracował wstępną propozycję projektu w oparciu o wysokowydajne systemy RFID UHF. Zespół uniwersytecki dokładnie przetestował naukowo oparte systemy różnych producentów w dwóch różnych wjazdach. „Jeśli chodzi o nas, nie było preferencji dla konkretnego dostawcy”, podkreśla Matthias Dürst. „Szukaliśmy systemu, którego komponenty mogłyby zagwarantować współczynnik detekcji na poziomie 98% i więcej. Jeśli chodzi o wsparcie i serwis, potrzebowaliśmy horyzontu planowania wynoszącego co najmniej 15 lat”.
Zastosowanie systemów RFID w przemysłowych środowiskach produkcyjnych jest łatwiejsze i bardziej przewidywalne. Na zewnątrz, przy wietrze i pogodzie oraz w różnych lokalizacjach, warunki i wymagania są znacznie surowsze. Jesienią 2016 r. w kopalni Eichholz przeprowadzono cztery tygodniowe testy. Testy były wykonywane jeden po drugim bez monitorowania. Należało odpowiedzieć na różne pytania, takie jak gdzie, na jakiej wysokości i pod jakim kątem anteny od odpowiednich dostawców dają najlepsze wyniki? Jak są tolerancje w stosunku do różnych typów ciężarówek i odstępstw od idealnej linii podejścia? Jakie jest najlepsze miejsce na ciężarówce, aby transponder został rozpoznany? Jaka jest maksymalna prędkość ciężarówki dla niezawodnego rozpoznania? A co jeśli wystąpią jakiekolwiek zakłócenia? Jak niezawodnie będą docierać sygnały ze sterownika do centralnego komputera? Które rozwiązanie jest najbardziej zgodne z wewnętrznym oprogramowaniem do planowania ?
Seria testów w kopalni Eichholz, a także dodatkowe miejsce referencyjne dały zaskakująco jasne wyniki, ujawniając jednocześnie mocne i słabe strony określonych produktów i systemów. Nie wszystkie anteny okazały się równie odpowiednie dla różnych typów pojazdów i różnych linii podejścia. Testy wykazały również przekonująco, że pojazdy były wykrywane najbardziej niezawodnie, gdy transponder znajdował się na osłonie chłodnicy. „W rzeczywistości byliśmy w stanie przetestować wszystkie systemy dostawców we wszystkich ich znaczących konfiguracjach, które w zasadzie wydawały się spełniać wymagania. Jak wyraźnie i przekonująco udokumentowano w naszych tabelach testowych, Balluff wyszedł na prowadzenie” – potwierdza Christian Bermes. „ Od samego początku po naszej stronie mieliśmy dwóch ekspertów z oddziału Balluff. Will Bränd ze wsparcia technicznego i Rolf Werner ze sprzedaży technicznej z wyprzedzeniem dostarczyli sprzęt testowy, wsparli nas fachowymi konsultacjami i ostatecznie przeprowadzili rozruch ”- podkreśla Matthias Dürst.
W międzyczasie wszystkie wjazdy do składowisk odpadów i wykopów JMS zostały wyposażone w RFID Gate Access firmy Balluff. Konfiguracja, rozwój interfejsu oraz integracja z systemami harmonogramowania przebiegały praktycznie bez incydentów a system dostępu działa niezawodnie i bez awarii.
„W najgorszym przypadku zawsze możemy liczyć na firmę Balluff, jeśli chodzi o obsługę” – podsumowuje Matthias Dürst.