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Case study

Intier Seating ha risolto il problema della consegna sequenziale di parti (Sequenced Part Delivery, SPD) grazie ai sistemi RFID EMS

La consegna sequenziale delle parti (Sequenced Part Delivery, SPD) permette ai produttori automotive di esternalizzare intere parti del loro processo di assemblaggio creando essenzialmente una fabbrica senza confini. Il punto chiave di questo meccanismo di esternalizzazione delle attività è l’assoluta sincronizzazione della consegna delle parti prodotte da terze parti alla linea di assemblaggio dell’automobile.Intier Seating ha risolto tale problema di elevata affidabilità della sincronizzazione del processo utilizzando un sistema RFID industriale. La capacità di tale tecnologia di ridurre praticamente a zero gli errori di identificazione sulle linee automatizzate, unitamente alla registrazione dei risultati dei test e dei dati di assemblaggio nel processo, rappresenta l’elemento chiave della soluzione di Intier nella SPD di supporto alle linee di assemblaggio Ford per i modelli di auto Edge.

Delineazione del problemaIl problema da risolvere

I produttori di auto che esternalizzano a terze parti la produzione di alcuni componenti delle loro automobili e camion richiedono che un preciso insieme di prodotti sia consegnato all’impianto di assemblaggio principale secondo un preciso piano di SPD, giusto in tempo perché la parte sia aggiunta nell’autoveicolo finale.I fornitori devono essere in grado di tracciare in maniera precisa ed affidabile il proprio flusso dei materiali dalla produzione alla consegna, e quindi devono garantire che l’ordine in cui i beni sono prodotti e il carico della spedizione corrispondano esattamente alle richieste di consegna dell’impianto di assemblaggi principale.

Datalogic Automation SrlBusiness Unit RFIDVia S. Vitalino n. 1340012 Lippo di Calderara di RenoBologna - ItalyTel. +39 051 3147011Fax +39 051 3147453www.ems-rfid.com

La SPD è una tecnica molto efficace a patto che la parte svolta dal fornitore sia PRIVA DI DIFETTI. Si potrebbero imporre sanzioni elevate al fornitore ogni qual volta la linea di produzione è ferma a causa di consegne ritardate o non corrette.Intier Seating, azienda di Mississauga, in Ontario, ha chiesto aiuto ad Escort Memory Systems per sviluppare una soluzione che soddisfi le richieste di SPD da parte di Ford. Jeff Fuller, Assistant General Manager di Intier Seating, sostiene: “ Il clima dell’automotive odierna richiede che i nostri impianti abbiano la capacità di far funzionare sulla stessa linea molti tipi di veicolo. Il sistema RFID di Escort Memory Systems fornisce a Mississauga Seating Systems – una divisione di Intier Seating – un pallet intelligente che contiene il tipo di prodotto e rende possibile caricare le rispettive coppie, scansioni, temperature percentuali del forno, tempi di lavorazione e requisiti di test.Lo scenario odierno dell’industria automobilistica richiede che i nostri impianti abbiano la capacità di far funzionare sulla stessa linea molti tipi. Il sistema RFID proposto da EMS è il fattore chiave della nostra flessibilità e della nostra competitività”.

La SPD alla Intier Seating

L’industria automotive utilizza la SPD per creare una fabbrica senza confini. Questa avanzata tecnica di consegna delle parti Just In Time è stata sviluppata per rendere possibile l’outsourcing di alcune operazioni all’interno del processo di assemblaggio delle automobili. Se il processo viene gestito in maniera corretta, Ford è in grado di tracciare esattamente un carrello che si trova all’interno dell’area di assemblaggio e checontiene i componenti finiti pronti per la costruzione di un’autoparticolare, mentre il carrello stesso si muove lungo la linea.Ford ha cominciato a produrre due nuovi modelli: la Ford Edge e la Mercury MKX. La Intier Seating di Mississauga, Ontario, sta producendo i sedili per queste auto: i sedili, in quanto parti affidate in outsourcing SPD, devono arrivare all’impianto di assemblaggio Ford nell’instante preciso e nell’esatta sequenza. Tradizionalmente, questa programmazione era fatta all’interno delle mura dello stabilimento di assemblaggio principale con la coordinazione delle parti gestita dai programmi interni.La programmazione SPD è inviata ad Intier Seating da parte di Ford con una settimana di anticipo rispetto alla consegna; questa trasmissione di informazione include il numero di VIN del veicolo finale e la sequenza di consegna richiesta.

La soluzione alla SPD di Intier Seating

Escort Memory Systems ha lavorato con il Quality Team di Intier per sviluppare un sistema di tracciabilità di prodotto per i processi di automazione basato sulla tecnologia RFID (Radio Frequency Identification). I sistemi RFID sono stati impiegati

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.Controller/antenna RFID della serie Cobalt di Escort Memory Systems in una sezione di conveyor

.Pallet di spedizione con un tag RFID ad alta resistenza di Escort Memory Systems


per molti mesi sia nel processo di assemblaggio dei sedili, sia nel processo di preparazione alla spedizione.

Fabbricare correttamente i sedili con RFID

Quando un ordine di produzione di sedili è lanciato sulla linea presso la Intier, il numero della commessa è trasmesso dal sistema RFID al transponder RFID, o “tag”, che è stato integrato nel pallet di assemblaggio del sedile. Una volta integrati nei pallets, i tag diventano una parte fissa dei pallet riutilizzabili. Il numero della commessa scritto nel tag viene dunque letto ad ogni stazione di lavorazione, affinché sia possibile iniziare il corretto processamento nel momento stesso in cui il sedile viaggia attraverso le stazioni nella linea di produzione. Il sedile assemblato rimane nel pallet durante tutto il processo di costruzione; quando un sedile è finito, viene rimosso dal pallet. Quest’ultimo viene riutilizzato per trasportare un altro sedile lungo la linea di assemblaggio e il tag viene riscritto con un nuovo numero di commessa. I pallet ed i tag ad essi associati possono essere riscritti più e più volte. I tag EMS scelti per questa applicazione non richiedono una batteria interna: essi ricevono potenza elettrica dall’energia del campo di radiofrequenza qualora siano in prossimità di un’antenna del sistema RFID. Questo tag “passivo” contiene una memoria digitale che di solito contiene da 1000 a 2000 bytes di dati.In ogni stazione di lavoro all’interno del sistema di conveyor, viene installato un sistema RFID integrato controller/antenna della serie Cobalt™ di Escort Memory Systems. Lo scopo è leggere automaticamente i dati identificativi della commessa, contenuti nel tag integrato nel fondo dei pallets stessi su cui viaggiano i sedili. Ogni operazione non corretta, come ad esempio passaggi saltati o fatti fuori dalla sequenza, sono immediatamente segnalati e vengono messe in atto delle azioni correttive.

Consegnare i sedili giusti

Non appena la lavorazione è completata, i sedili vengono trasferiti dai pallet di produzione ai pallets di spedizione. Anche i pallet di spedizione sono dotati di tag RFID integrati, di modo che i sedili finiti possano essere agevolmente identificati ai fini di una corretta gestione di magazzino e preparazione dei carichi di spedizione.L’elemento chiave nell’operatività di Intier Seating consiste nell’uso dei tag targati EMS che possono essere riutilizzati per centinaia di cicli di produzione. Nell’immagine di sotto vediamo un tag EMS integrato in un pallet di spedizione.

.Close-up di RFID Tag nella Spedizione Pallet

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Perchè non il codice a barre?

Giunti a questo punto, è legittimo porsi la domanda sul perché delle semplici etichette con codici a barre non siano state scelte per identificare i sedili nei loro movimenti lungo la linea. Dopotutto, il codice a barre è un identificatore univoco associato alla commessa, ed ogni singola etichetta costa meno di un tag RFID.Le ragioni sono semplici, eccezion fatta per le chiavi del successo di questa applicazione: affidabilità, costi e funzionalità.In primo luogo, i reader e i tag di EMS forniscono un’affidabilità dei dati molto più alta negli ambienti di produzione rispetto a quella che si può ottenere con la tecnica del codice a barre; infatti, su milioni di letture effettuate si verificano solo pochi errori di lettura.

Ciò significa che Intier Seating ha a disposizione un metodo molto efficace per identificare ogni pallet. Questo livello di affidabilità non si può ottenere con un sistema di lettura di codici a barre all’interno di ambienti industriali.

I sistemi a lettura ottica possono essere soggetti a varie fonti di errore negli ambienti manifatturieri, a causa della degradazione ottica, della presenza di condensa e di un danneggiamento del codice a barre. Inoltre, una volta che è stato creato, il codice a barre non può più essere cambiato.

I reader e i tag RFID sono isolati ermeticamente dall’ambiente circostante.Inoltre, i tag consentono operazioni multiple di lettura/scrittura per un uso continuativo.

In secondo luogo, i tag possono essere utilizzati migliaia di volte: ciò significa che il costo di un tag ad alta resistenza può essere spalmato su migliaia di cicli. Ciò li rende più economici da usare rispetto ad un’etichetta con codice a barre che dovrebbe essere riapplicata dopo ogni ciclo di produzione (ad esempio, col nuovo numero di commessa).Questo è un tipico esempio di vettori industriali o di container di spedizione riutilizzabili, così come i pallet usati per consegnare i sedili da parte di Intier Seating a Ford.Da ultimo, i tag RFID possono essere scritti durante il processamento stesso. Per Intier Seating si è trattato di un

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requisito critico nel momento in cui hanno avuto necessità di collaudare ogni sedile durante i test di conformità alle norme di sicurezza e di registrarne i risultati nel tag di spedizione per ogni ordine. Questo tag, e i dati scritti in esso, sono quindi trasferiti insieme al sedile fino a Ford.

Entrando nello specifico: il fattore affidabilità

Esistono molti modi per misurare e prevedere il grado di affidabilità dei sistemi complessi, delle attrezzature, ecc, compresi i tempi medi relativi ai guasti, i tempi medi di riparazione ed altre tipologie di ”tempo medio”. Un altro modo per misurare l’affidabilità consiste nell’analisi del tasso di errore. E’ proprio quest’ultimo metodo alla base dell’approccio “6-sigma” al continuo miglioramento del processo.

L’approccio “6-sigma” al miglioramento dei processi utilizza le metodologie di “Statistical Process Control” (o SPC) delineate di seguito. In sostanza, secondo l’SPC ogni fase di un processo è soggetta ad un determinato tasso di errore. Se si allineano tutte queste fasi di processo (o fasi di fabbricazione, se si preferisce) in un unico flusso di processo per creare un certo prodotto, allora il tasso di errore dell’intero processo è determinabile dalla combinazione dei tassi di errore delle singole fasi:

Tasso di errore combinato (%) = Numero di fasi del processo ^ (1-tasso di errore di ogni fase)

Errori di identificazione in funzione della complessità del processo

Un esempio concreto di questo fenomeno è stato osservato alla Intier Seating. Ogni giorno, la Intier spedisce approssimativamente 1000 sedili a Ford.

Usando l’identificazione umana: 1000 sedili x 100 fasi x 1/100 = 1000 errori di identificazione al giornoUsando l’identificazione Barcode: 1000 sedili x 100 fasi x 1/1000 = 100 errori di identificazione al giorno

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Usando l’identificazione RFID: 1000 sedili x 100 fasi x 1/10000 = 10 errori di identificazione al giorno

Gli effetti degli errori di identificazione spaziano dall’interruzione della produzione all’intervento manuale per ripristinare parti sbagliate; entrambi errori onerosi all’interno di un contesto automatizzato.

In conclusione, i sistemi RFID offrono la forma di auto-identificazione più affidabile in assoluto rispetto agli altri sistemi attualmente disponibili.

Sequenced Part Delivery a Ford

Una volta che i sedili sono sul pallet di spedizione, i sensori di peso all’interno dei sedili sono testati in ottemperanza ai requisiti federali di sicurezza (OCS, occupant child safety) per assicurare il corretto funzionamento dei sistemi di controllo degli airbag. Il risultato di questo test viene successivamente salvato nel tag RFID integrato nel pallet di spedizione. Le unità sedile/pallet sono poi immagazzinate in modo automatico nell’ASRS (Automated Seat Retrieval System), in attesa di essere caricate sui rimorchi destinati allo stabilimento di assemblaggio Ford. Il mattino della spedizione dell’ordine, il sistema ASRS estrae i sedili in base alla conferma dell’ordine. Ad ogni fase di caricamento dei sedili, il tag RFID posizionato sul pallet di spedizione viene letto in modo da confermare la sequenza in cui i pallets sono caricati sul rimorchio. Prima che il sedile venga caricato sul rimorchio, sul tag RFID viene scritto un numero di rotazione. Quando il rimorchio giunge allo stabilimento Ford, dal tag RFID viene ricavato il numero di rotazione per verificarne la sequenza della linea di produzione.Con sole quattro ore di inventario all’interno dell’ASRS, ogni comparto del sistema produttivo deve lavorare senza difetti. Pertanto, l’elemento chiave del successo del SPD di Intier Seating risiede nell’affidabilità della soluzione RFID di Escort Memory Systems, e nell’abilità di questi sistemi di comunicare con gli apparati di controllo industriale standard attualmente in uso.Lungo la linea di produzione, i controllers RFID comunicano con un PLC Contrologix di Rockwell Automation tramite Industrial Ethernet IP. Le antenne RFID sul sistema di spedizione comunicano attraverso un Remote I/O Allen-Bradley verso un controller PLC5 e, direttamente tramite il backplane, su un modulo di interfaccia SLC500. Le antenne sono multi-drop nei moduli di interfaccia tramite MUX32.

Problema Risolto

Le soluzioni industriali RFID di Escort Memory Systems sono state scelte per una missione applicativa altamente critica da Intier Seating, un fornitore SPD degli stabilimenti di

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assemblaggio di Ford e MKX. Il modello di automazione dei processi con tecnologia RFID scelto da Intier ha soddisfatto tutti i requisiti richiesti:• Auto-identificazione estremamente sicura a supporto della linea di produzione mediante i lettori della famiglia Cobalt HF• Minor costo possibile mediante l’utilizzo di tags ad alta resistenza• I dati di produzione e di test sui prodotti finiti forniti all’end user tramite tag RFID

L’eccezionale robustezza dell’RFID negli ambienti ostili, il basso costo in ambito manifatturiero e la capacità di modificare i dati esistenti scrivendo semplicemente dei novi dati nella memoria del tag rendono l’RFID la soluzione ideale ai complessi problemi nel campo dell’automazione industriale.

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