Sistemi RFID nello stampaggio industriale di metalli

Accertarsi che sia utilizzata la matrice corretta per una determinata attività è forse lo step di controllo degli errori più importante in un processo di stampaggio. E perché? Una matrice non corrispondente può bloccarsi sulla prima corsa, e in quel caso l'azienda dovrà far fronte sia ai costi tangibili dovuti al danneggiamento di strumenti e macchina, nonché ai costi opportunità dei tempi di fermo non pianificati, che spesso si estendono per giorni, a volte settimane.

Il processo di identificazione del set di matrici e caricamento delle informazioni nel software di controllo della pressa è sempre stato tradizionalmente manuale, e quindi soggetto a errori umani. I numeri di serie semplici colorati e stampati sono probabilmente il più comune identificatore della matrice. Tuttavia, nel tempo i contrassegni si usurano e diventano irriconoscibili, aumentando il rischio di errori. Un codice ID sporco o usurato potrebbe esser letto come "KY537-2" o "KV537-2": tutto dipende dall'interpretazione visiva dell'operatore. Anche se un numero di serie colorato viene letto correttamente, un operatore potrebbe digitare erroneamente i caratteri errati nell'inserirlo.

La scansione dei codici a barre è un miglioramento dell'identificazione umana delle matrici. Se collegati a un sistema di controllo della pressa, i sistemi a codici a barre eliminano gli errori umani identificando automaticamente la matrice tramite scansione elettronica. Esistono molte tecnologie di lettura diverse di tipo ottico, dall'utilizzo di etichette adesive al martellamento a penna, alla stampa o all'incisione laser di codici Data Matrix sul blocco matrice. Tuttavia, i codici a barre autoadesivi spesso non presentano la durata richiesta nella sala stampa, mentre le varianti più costose e robuste sono meccanicamente durevoli ma imprevedibili in termini di leggibilità. Specialmente quando i contaminanti si accumulano o a distanze maggiori tra scanner e codice.

Nessuna delle opzioni precedenti offre la sicurezza o la leggibilità di una soluzione RFID. 

I vantaggi dell'RFID non si limitano alla stampa. Iniziano prima, nella zona di immagazzinamento delle matrici. La disposizione dei magazzini delle matrici varia da lotti disposti in modo poco ordinato sparsi sul pavimento a sistemi di scaffali ben coordinati. Tutto dipende dalle esigenze, dalle dimensioni e dal budget dell'azienda. In qualsiasi momento, possono esserci da "decine" a "centinaia" di matrici a disposizione, alcune delle quali utilizzate ogni settimana, mentre altre sono necessarie solo una volta ogni tot. di anni.

Più facile è individuare una matrice, più velocemente la pressa può iniziare lo stampaggio dei pezzi e generare introiti. Individuare una matrice "taggata" è semplice come visualizzare la posizione di prelievo sul dashboard del computer o del telefono, verificare l'ID con un lettore portatile e trasferire la matrice alla pressa. Senza la verifica RFID, un operatore potrebbe prelevare accidentalmente una matrice dallo scaffale errato. Oppure potrebbe selezionare la posizione corretta, ma è inutile se vi è stata immagazzinata la matrice sbagliata in seguito a un'attività precedente. Una scansione ID attiva una notifica immediata di un posizionamento errato.

Se la matrice errata arriva alla pressa, l'operatore può rilevare l'errore prima dell'avvio. Tuttavia, anche se la fortuna e l'attenzione dell'operatore hanno evitato un blocco, l'errore si paga comunque. Il processo di disinstallazione della matrice sbagliata porta via ore preziose, che potrebbero essere state spese nella produzione di pezzi.

Con le matrici "taggate" e una scansione di conferma da parte di un lettore RFID, si impedisce una selezione o un posizionamento errati delle matrici.

Vi sono svariati prodotti RFID che consentono di superare i limiti dell'identificazione ottica e umana.

Un sistema RFID è costituito da uno scanner, un tag ID, e un controller. Non solo è possibile leggere i tag elettronici, ma anche scrivere sul tag le informazioni sull'attività. Pertanto, dati come l'utilizzo della matrice, la cronologia dell'operatore e istruzioni di configurazione specifiche della matrice sono aggiornabili e disponibili all'istante. Inoltre, molti tag possono essere integrati a filo nel metallo, così da proteggerli da danni durante l'immagazzinamento e il recupero.

È possibile una conferma del set della matrice RFID senza contatto con il 100% di certezza. A differenza dei lettori ottici, l'allineamento offre una maggiore tolleranza. L'antenna utilizzata per leggere o aggiornare le informazioni sui tag copre un'area ampia. Questo ampio campo di rilevamento è particolarmente utile per presse di grandi dimensioni, in cui le matrici superiore e inferiore sono immagazzinate separatamente. Se le matrici superiore e inferiore non sono accoppiate correttamente durante l'installazione, è inevitabile che si verifichi un blocco della matrice. Un singolo sistema UHF può leggere contemporaneamente i tag montati sulle matrici superiore e inferiore prima dell'avvio, per assicurarsi che corrispondano. 

Caratteristiche tecniche dei lettori e tag RFID

• Frequenza di funzionamento 13,56 MHz
• Conformità ad ISO 15693
• Grado di protezione (IP67/68)
• I tag ID possono essere integrati a filo nel metallo e presentano distanze di lettura fino a 13 piedi
• Fori di montaggio per una semplice installazione dei tag
• Le teste di lettura/scrittura sono dotate di due LED per il display funzioni
• I sistemi UHF permettono la lettura di tag multipli

I vantaggi dell'RFID vanno ben oltre la semplice ma importante verifica iniziale degli errori. Sono di fatto limitati solo dai requisiti della sala stampa e da eventuali ingenuità tecniche. È qui che entra in gioco l'IIoT.

Con l'efficiente identificazione delle matrici, è semplice tenere traccia delle ore di utilizzo. Invece di affidarsi ad un essere umano per determinare le condizioni di una matrice, è possibile attivare automaticamente la manutenzione preventiva. Non ci si dovrà più preoccupare di produrre pezzi di qualità ridotta per via di strumenti che non sono stati rinnovati a tempo debito.

La combinazione degli scanner RFID con i sensori dei pezzi offre una visualizzazione ad alta risoluzione dell'effettivo utilizzo delle matrici. Molti sistemi RFID si collegano facilmente al software MES/ERP/SCADA di un'azienda tramite protocolli di comunicazione IIoT standard, come ad esempio MQTT, OPC UA o REST API. In questo modo è più facile che mai passare dall'analisi delle performance tradizionale umana basata su fogli di lavoro agli aggiornamenti di stato in tempo reale e privi di errori. Il numero di pezzi prodotti, le ore rimanenti alla manutenzione richiesta, la posizione delle matrici, lo stato di disponibilità e i risultati mensili delle matrici: tutti i dati che si considerano importanti possono essere visibili a chiunque, in qualsiasi momento, ovunque.

• L'identificazione automatica della matrice elimina gli errori umani
• L'implementazione dell'RFID nella sala stampa porta all'attuazione di iniziative IIoT che migliorino l'efficienza
• Eventuali blocchi della matrice, dovuti alla selezione e al posizionamento non corretti della stessa, sono evitati
• Informazioni importanti sull'attività, come l'utilizzo delle matrici, possono essere scritte sui tag RFID