Warum Rückverfolgbarkeit der Schlüssel für die Automobilherstellung ist

In der Automobilbranche ist die Fertigung ein komplexer Prozess. Ein ausgedehntes Netz von Zulieferern liefert Teile „just in time“ für die Montage nach festgelegten Protokollen. Die Rückverfolgbarkeit ermöglicht es allen Beteiligten, die genaue Herkunft jedes Teils zu bestimmen, bis hin zu Bauteileil, Seriennummer, Losnummer, Produktionszeit und -datum, Herstellungsort und mehr.

Wenn ein Fahrzeug aus Zehntausenden von Teilen besteht, ist es aus verschiedenen Gründen von kritischer Bedeutung, jedes einzelne Teil zurückverfolgen zu können. Zu diesen zählen:

• Montagegenauigkeit und Qualitätskontrolle: Die Qualitätssicherung setzt voraus, dass die richtigen Teile in der richtigen Reihenfolge zusammengebaut werden. Die Rückverfolgbarkeit durch Barcodes gewährleistet, dass bei der Montage keine Fehler gemacht werden.
• Rückverfolgung von Teilen von der Wiege bis zur Bahre: Die Verbesserung der Rückverfolgbarkeit einzelner Komponenten ermöglicht den Herstellern ein besseres Verständnis der Leistungseffizienz bis hin zu den kleinsten Teilen. Diese Daten können bei zukünftigen Konstruktions- und Herstellungsbemühungen helfen, um die Lebensdauer und den Nettowert jeder Komponente zu maximieren.
• Transparenz der Lieferkette: Ausgedehnte Zulieferer-Ökosysteme belasten die Lieferketten und schaffen Herausforderungen, die durch Faktoren wie Geopolitik und plötzliche Unterbrechungen wie Krankheiten und Naturkatastrophen noch verstärkt werden. Die Möglichkeit, Zehntausende von Bauteilen zu verfolgen, ist ein Muss für den Fertigungsbetrieb und für belastbare Lieferketten.
• Effiziente Rückrufe: Im Falle eines Rückrufs eines fehlerhaften Teils ist es hilfreich, jedes Teil bis zu seinem ursprünglichen Lieferanten zurückverfolgen zu können, einschließlich der Los- und Teilenummer und ähnlicher Informationen. Anstatt Millionen von Dollar für umfangreiche Rückrufe zu verschwenden, können die Automobilunternehmen eine kleinere Untergruppe von Fahrzeugen mit einem defekten Teil eines bestimmten Herstellers und einer bestimmten Serie genauer eingrenzen. Eine solche Effizienz reduziert den Abfall, spart Geld und schützt möglicherweise den Ruf der Marke.
• Vermeidung von Fälschungen: Da die Fahrzeughersteller von einer Reihe von Zulieferern abhängig sind, können Fälschungen in das System gelangen, wenn sie nicht kontrolliert werden. Diese Bauteile können den Ruf des Herstellers ernsthaft schädigen und mögliche Rückrufaktionen erschweren. Die Rückverfolgbarkeit stellt sicher, dass Unternehmen die Herkunft von Teilen leicht überprüfen und sie zu ihrem ursprünglichen Lieferanten zurückverfolgen können, um Fälschungen zu vermeiden.
• Integration in die datengesteuerte Industrie 4.0: Die Rückverfolgbarkeit mit Barcodes oder RFID-Etiketten ist Teil einer Reihe von Technologien, die den Aufbau intelligenterer Fabriken ermöglichen. Manufacturing Execution Systems (MES) können mit Daten aus Rückverfolgungsprozessen integriert werden, um reibungslosere und schnellere Produktentwicklungs- und Fertigungszyklen zu gewährleisten. Die Rückverfolgbarkeit in Echtzeit hilft den Automobilherstellern, den diskreten Fertigungsprozess zu optimieren, da sie die Komponenten in der Produktionslinie verfolgen können.

Mit Hilfe einlesbarer Barcodes lassen sich Produktionslinien leicht überwachen und vergleichen, so dass Betriebsleiter feststellen können, welche Prozesse zeitaufwändiger sind und diese entsprechend optimieren können. Die genaue Verfolgung der Produktion hilft den Betrieben auch, Probleme schnell zu finden und zu lösen, bevor sie sich zu größeren Herausforderungen auswachsen. Solche proaktiven Maßnahmen sind besonders wichtig, da Ausfallzeiten in der Fertigung Tausende von Dollar, wenn nicht gar Millionen kosten können. Die Rückverfolgbarkeit hilft den Unternehmen, solche hohen Kosten zu vermeiden.

Rückverfolgbare Fertigungsdaten sind ein wertvoller Input für Algorithmen des maschinellen Lernens, die auf vergangenes Verhalten trainieren können, um zukünftige Erkenntnisse zu verbessern. Wenn man weiß, dass ein Teil unter bestimmten Bedingungen versagt, kann man beispielsweise Algorithmen entwickeln, die proaktiv vor künftigen Ausfällen warnen.

• Effizienz von der Wiege bis zur Bahre: Die Möglichkeit, Teile zurückzuverfolgen und die Performance auch nach dem Verkauf eines Produkts nachzuvollziehen, kann wertvoll sein, da die Hersteller anhand von Daten aus dem Markt wertvolle Einblicke in die Verwendung ihrer Waren erhalten. Solche Informationen können den Herstellern helfen, proaktiv auf den Austausch von Teilen und andere Zusatzleistungen zu reagieren, die nicht nur die Kundenzufriedenheit verbessern, sondern auch eine zusätzliche Einnahmequelle für Servicevereinbarungen auf dem Ersatzteilmarkt darstellen können.
• Ermöglichung der Einhaltung von Vorschriften: Hersteller müssen häufig strenge Industrienormen und Vorschriften für Sicherheit, Qualität und Nachhaltigkeit einhalten. Die Integration der Rückverfolgbarkeit in die Produktionsprozesse erleichtert den Unternehmen die Einhaltung dieser Normen und die Erstellung der erforderlichen Auditunterlagen.

Die Schritte der Rückverfolgbarkeit

Umfassende Rückverfolgbarkeit bedeutet, dass die Teile markiert, verifiziert und gelesen werden müssen, damit die Daten in Echtzeit an das MES übermittelt werden können.

• Kennzeichnung: Die Informationen zur Gewährleistung der Rückverfolgbarkeit werden in der Regel in Form eines Strichcodes auf das Teil gestempelt, der als direkte Teilemarkierung (DPM) bezeichnet wird. Mit Lasertechnologien lassen sich dauerhafte Kennzeichnungen wie Seriennummern, Strichcodes und mehr erstellen. Barcodes können eindimensional oder zweidimensional sein, wobei letzteres die Speicherung von mehr Informationen ermöglicht, indem sowohl die horizontale als auch die vertikale Richtung genutzt wird.
• Verifizierung: Hochauflösende Kameras überprüfen, ob die Markierungen den Standards für Größe, Form und Position entsprechen. Diese Kameras, die die Genauigkeit sowohl der von Menschen als auch der maschinell lesbaren Informationen überprüfen, lassen sich zur Echtzeitüberprüfung in das MES integrieren.
• Scannen: Barcode-Scanner lesen Informationen über jedes einzelne Bauteil in systematischen Abständen während des gesamten Herstellungsprozesses - von den Rohstoffen bis zur Qualitätssicherung. Die stationären industriellen Barcodeleser V430 (MicroHAWK-Produktlinie) von Omron Automation (Abbildung 1) sind leistungsstarke Barcodeleser für die einfache, schnelle und zuverlässige Dekodierung von 1D- und 2D-Barcodes. Die Lesegeräte dekodieren 1D/2D- oder DPM-2D-Barcodes auf einer Vielzahl von Etiketten und bilden einen integralen Bestandteil eines Systems zur Rückverfolgbarkeit der Produktion.

Abbildung 1: Die industriellen, fest montierten Barcodeleser V430 von Omron Automation sind Hochleistungs-Barcodeleser, die für die einfache, schnelle und zuverlässige Dekodierung von 1D- und 2D-Barcodes entwickelt wurden. (Bildquelle: Omron Automation)

Das robuste, ultrakompakte Gehäuse verfügt über eine doppelte Frontfensterkonstruktion, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit im Fenster kondensiert. Die Benutzerfreundlichkeit, die Dekodierleistung, der optionale Autofokus mit Flüssiglinse und der ultrakleine Formfaktor machen den V430 zu einem kompakten Scanner, der in Branchen wie der Automobil-, Lebensmittel-, Rohstoff-, Elektronik-, Biowissenschafts-, Logistik- und Lagerindustrie eingesetzt werden kann.

Bewältigung der Herausforderungen der barcodegestützten Rückverfolgbarkeit

Eine gängige Methode zur Einführung der Rückverfolgbarkeit ist die Erstellung von Strichcodes für jedes Teil. Eine solche Methode ist zwar nützlich, aber das Stempeln von Strichcodes auf die kleinsten von Tausenden von Teilen kann sich als schwierig erweisen. Ähnliche Herausforderungen gelten für das Scannen von Etiketten auf schnell laufenden Fließbändern in der Produktion. Uneinheitliche Code-Etiketten, schlechte Beleuchtung, unterschiedliche Etikettenausrichtung und ungleichmäßige Etikettengeometrie verstärken die Probleme.

Außerdem können raue Umgebungsbedingungen zu einer Abnutzung der Etiketten führen. Wenn Teile in einem frühen Stadium des Fertigungsprozesses gestanzt werden müssen, können sie großer Hitze, Druckschlauchabspritzungen oder korrosiven Chemikalien ausgesetzt sein.

Barcode-Scanner müssen die Etiketten nicht nur schnell lesen und auch unter rauen Bedingungen gut funktionieren, sondern sie müssen dies auch mit Etiketten tun, deren Qualität nicht optimal ist. Lesegeräte mit niedriger Latenz und hochauflösender Bildverarbeitung können beschädigte oder verschmutzte Barcodes genau dekodieren. Die MicroHAWK-Produktlinie ist eine ultrakompakte Familie von Barcode-Lesegeräten, die speziell für Anwendungen entwickelt wurde, bei denen die Lesegeräte in komplexe Anlagen eingebaut werden müssen und unter widrigen Bedingungen arbeiten. Die Sensorauflösungen reichen von 0,3 MP bis 5 MP, und sie sind mit verschiedenen Optiken und Beleuchtungsoptionen erhältlich (Abbildung 2).

Abbildung 2: Die ultrakompakten industriellen Ethernet-Barcodeleser der Serie MicroHAWK V430 sind mit verschiedenen Optiken und Beleuchtungsoptionen erhältlich. (Bildquelle: Omron Automation)

Die Lesegeräte verfügen über Dekodieralgorithmen, eine Vielzahl von Sensorkonfigurationen, Ethernet/IP- und Profinet-Anschlussmöglichkeiten sowie eine Autofokus-Technologie mit Flüssiglinse. Besonders wichtig sind die X-Mode-Dekodieralgorithmen im MicroHAWK, die in der Lage sind, Symbole zu rekonstruieren und daher auch verzerrte oder verblasste Codes lesen können.

Dank dieser Innovationen ist der MicroHAWK in der Lage, eine Vielzahl von Codes in unterschiedlichen Entfernungen zu lesen. Die Scanner funktionieren direkt mit dem browserbasierten WebLink-Programm, ohne dass eine spezielle Software installiert werden muss.

Fazit

Im Zeitalter von Industrie 4.0 hat die zunehmende Komplexität in der Fertigung den Bedarf an Transparenz und Sichtbarkeit nicht nur in der Lieferkette, sondern im gesamten Prozess von der Wiege bis zur Bahre erhöht. Barcode-Scanner und -Lesegeräte von Omron leisten einen wichtigen Beitrag zur Rückverfolgbarkeit und sind ein fester Bestandteil der modernen Automobilfertigung.