Wenn die Bramme funkt

Dazu bietet die RFID-Technologie prinzipiell viele Möglichkeiten. RFID-Transponder sind klein, sie speichern die Identität des gekennzeichneten Produkts und erlauben es, diese Information mittels Antennen aus mehreren Metern Entfernung auszulesen. Doch für die RFID-Kennzeichnung im Stahlbereich gelten besondere Anforderungen. Zum einen werden die Radiowellen der RFID-Lesegeräte von Metallen reflektiert, was große Probleme beim Auslesen aufwirft. Zum anderen bereitet die Befestigung der Tags Probleme, weil die tonnenschweren Brammen während des Transports via Schiff und Bahn aneinander reiben und sich Etiketten lösen oder zerstört werden können.

Diesen Projektrisiken stand bei ThyssenKrupp aber ein enormes Effizienzpotenzial gegenüber: „Uns war schnell klar, dass eine automatisierte Identifikation per RFID enorme Kosten- und auch Qualitätsvorteile bringen würde. Der Verzicht auf das manuelle Auslesen der Etiketten, wie es Kennzeichnungen via Barcode oder Klarschrift erfordern, würde die kostspieligen Verlade- und Liegezeiten deutlich reduzieren. Die Geschwindigkeitsvorteile der Magnetkräne in den Häfen würden erst damit voll zum Tragen kommen. Zugleich lässt sich das mit einer manuellen Zuordnung verbundene Verwechslungsrisiko so nahezu ausschließen“, erläutert Loïc Feinbier die Vorteile des realisierten RFID-Systems.

Um die besonderen Herausforderungen der RFID-Technologie im Stahlbereich meistern zu können, entschloss sich ThyssenKrupp, diesem Thema eine eigene Fachabteilung zu widmen, und setzte ein besonderes Projektdesign auf. Das Projekt wurde in viele kleine Projektschritte unterteilt - um die nächste Projektphase zu starten, mussten bei jedem Milestone jeweils klare Spezifikationen erfüllt werden. Jede Abweichung vom Projektplan hätte zum Projektstopp geführt.

Die Spezifikationen reichten dabei von Nachweisen zu den Lesedistanzen in realistischen Umgebungen bis hin zu der Frage, ob die RFID-Tags ohne schädliche Rückstände oder Gase bei der Weiterverarbeitung der Brammen vernichtet werden. „Wir hatten bereits mit anderen Kennzeichnungsfirmen und Systementwicklern kooperiert. Wir wussten, dass ein von der Stahlbramme abgewinkelter RFID-Tag lesbar sein würde. Das Problem war jedoch, dass die vorgeschlagenen Lösungen entweder nicht ausreichend hafteten, oder die Anbringung der Etiketten aufwändige Spezialprozesse und -systeme im brasilianischen Werk erforderlich gemacht hätte“, erinnert sich Loïc Feinbier.

Alles im Laserdrucker

Den Durchbruch brachte dann die Zusammenarbeit mit den Experten der S+P Samson GmbH, die ihre langjährige Erfahrung mit Kennzeichnungen in der Stahllogistik einbrachten. Der Clou: S+P entwickelte ein Folienklebeetikett, bei dem der Teil mit dem Transponder wie eine Fahne über eine simple Perforation von der Bramme abgewinkelt und somit lesbar wird. Ein weiterer Vorteil: Die S+P Etiketten lassen sich über handelsübliche Lexmark-Laserprinter drucken, in denen eine zusätzlich installierte RFID-Einheit die Chips beschreibt. Die gleichzeitige Durchführung des Drucks und der RFID-Programmierung minimiert Arbeitsschritte und mögliche Fehler, zumal die erfolgreiche Beschreibung des RFID-Tags noch während des Druckvorganges verifiziert wird. Damit schlugen die von S+P vorgeschlagenen Laserdrucker nicht nur in der Funktionalität, sondern auch bei Anschaffungs- und Wartungskosten vergleichbare Lösungen mit Thermotransferdruckern.

Ausgiebige Tests belegten, dass sich die flexiblen Etiketten außerordentlich robust gegen die enormen physikalischen Belastungen bei Verladung und Transport zeigen. Trotz des widrigen Umfeldes (große Temperaturunterschiede auf dem Transport, Regen, Seewasser, Liegezeiten) und trotz des Stoßens oder Reibens der Brammen aneinander ließen sich schon bei Projektstart deutlich mehr als 90 Prozent der Etiketten über die gesamte Logistikkette durchgängig automatisiert auslesen.

„Die Lesbarkeit der RFID-Signale im metallischen Umfeld war ja zunächst als Hauptherausforderung eingestuft worden. Interessanterweise war das Auslesen der RFID-Tags im Stahlbereich über rechtwinklig abstehende, flexible Etiketten aber deutlich schneller und einfacher zu lösen als gedacht. Als deutlich größere Herausforderung präsentierte sich die Entwicklung des Spezialklebers, mit dem die Etiketten auf den rauen Brammenoberflächen angebracht werden und danach trotz Nässe oder Oberflächenfaktoren wie Zunder zuverlässig haften müssen“, erläutert Karl Tochtermann den Beitrag von S+P zum Projekterfolg.

Beispiel Brasilien

Mit der Verladung der ersten Stahlbrammen in Santa Cruz ging im September auch das RFID-System in Brasilien in Betrieb. Die Kennzeichnung der Brammen erfolgt parallel an zwei Haltestellen einer eigens zu diesem Zweck konzipierten Etikettierstation. Im System werden die Daten der im Schnitt 25 t schweren angelieferten Brammen abgeglichen und die Etiketten über den Laserdrucker erstellt. Das Personal an der Station reinigt die Brammen an vordefinierten Positionen mit einem Winkelschleifer und klebt die Etiketten auf. Die bereits beschriebene Perforation sorgt dafür, dass der nichtklebende Teil mit dem Transponder rechtwinklig absteht. Danach werden die Brammen zum werkseigenen Verladehafen transportiert.

Hier zeigen sich sofort die Vorteile des Systems: Die Transponderdaten werden bei der Beladung der Schiffe über Antennen am Magnetkran erfasst und in der Ladeliste automatisiert abgehakt. Anschließend erfolgt die Verschiffung in die Zielwerke. Die Brammen aus Brasilien versorgen das Werk in Duisburg und das ebenfalls neuerrichtete ThyssenKrupp-Werk im US-amerikanischen Calvert im Bundesstaat Alabama. In den Umschlaghäfen Rotterdam und Mobile erfolgt das Löschen der Ladung, und auch hier werden die Etiketten über an den Kränen montierte Antennen ohne manuellen Eingriff ausgelesen und entsprechend sortiert - in Zwischenlager oder für den direkten Weitertransport. Sind einzelne RFID-Etiketten nicht lesbar, werden diese Brammen vom Verladekran in einem speziellen Bereich abgelegt und via Barcode oder Klartext nacherfasst. Der Vorteil: Die großen Entladekräne in den Häfen können unterbrechungsfrei mit maximaler Geschwindigkeit arbeiten, die Liegezeiten für die Schiffe reduzieren sich erheblich.

ThyssenKrupp AG, E-Mail: [email protected], www.thyssenkrupp.com/de

S+P Samson GmbH, E-Mail: [email protected], http://www.sp-samson.com