Demir Çelik Üretiminde RFID Çözümleri

Canan Eser
Egen Barkod Etiket ve Promosyon
Sanayi Ticaret Limited Şirketi
Genel Koordinatör

Demir Çelik Sektöründe RFID                                                                                   
Mevcut düzende, bilginin okunması için düşük maliyetli barkodlar kullanılır. Barkodların; okuma yönü, çalışma ortamı koşullarına duyarlılık ve kolayca hasar görme gibi sınırlılıkları vardır. İlk maliyet düşükken, kullanımda pek çok maddi olmayan maliyet doğurur. Okuma oranları çevresel koşullar ve işleme gibi birden fazla faktörden etkilenmektedir. Terminal bilgileri okuyamadığında, çalışanın ürünü bulması zaman alır. Kamyonlar taşıma kontrol noktalarında birikir ve üretim hattında kapasite düşer. Demir çelik sektöründeki manuel uygulamalar, güvenlik riski de taşır. Vinçlerin zamanlamasında, manuel değerlendirme ve sesli interkom kullanılır. Bu durum, hem güvenlik riski taşımakta, hem de yüksek işçilik maliyetine neden  olmaktadır.

RFID, şirket veya sektör ne olursa olsun, lojistik ve envanter yönetimini büyük ölçüde verimli hale getirir. Bazı akıllı planlama ve kapsamlı testlerle, RFID'yi entegre etmek, üretkenliği ve maliyet tasarrufunu artırmanın en basit yollarından biridir. Demir çelik üreticileri, RFID sürecini yönlendirecek doğru çözüm ortağıyla, iş yapma şekillerinde devrim yaratabilirler. Çelik imalat sektöründe, RFID tabanlı bir sistemin uygulanması, üretkenliği artırır ve maliyetleri azaltır.


Faydaları yanında, zorluklara da değinmek gerekir. Ortam koşulları ağırdır, ürünler metalden imal edilmiştir ve fabrikanın ortam sıcaklığı yüksektir.  Bu nedenle RFID kullanımının bazı teknik sınırlamaları vardır, ancak RFID teknolojisindeki gelişmeler, bunlara da çözüm sunuyor.
 
Ortam Koşulları
RFID çip ve etiketlerin zorlu ortamlara dayanması zorunluluğu, temel sorundur. Çelik üretimi, son derece yüksek ısı kullanan, karmaşık bir süreçtir. Çelik levhalar, üretildikten bir süre sonra daha ısıyı muhafaza eder. Levhaların üretim sonrası, hala sıcakken tanımlanması ve etiketlerin sıcak metal yüzeylere yapışması gerekir. Etiketler, güçlü asitler, alkali çözeltiler ve ıslatıcı maddeler gibi, kimyasallara da dayanıklı olmalıdır.

RFID teknolojisindeki son gelişmeler, artık hemen hemen her tür etikete, RFID çip aplike edilmesine olanak veriyor. Yapışkanlı veya yapışkansız, yüksek ısı, asit ve yağlara dayanıklı etiketler üretiliyor.

Metal Yüzeylerde Yansıma
Zorluklardan biri de, çipler tarafından yayılan sinyallerin, metal yüzeylerden yansımasıdır. Yansıma, terminallerin okuma yeteneğini azaltır. Önlemek için, RFID etiketleri metal levha ve ruloların, mümkün olduğunca dışına, uygun bir açıyla yerleştirmek ve test etmek gerekir.

Metal Etiketleri Bozar mı?
Bir diğer sorun ise, metalin çiple temas ettiğinde, RFID anten ayarlarını bozma ihtimalidir. Çipin metalle doğrudan temas etmesini ve nihayetinde ayarının bozulmasını engellemek için, yansımayı emen çipler mevcuttur. Ayrıca, daha uzun okuma mesafesi elde etmek için, özel anten tasarımları kullanılır.
RFID'ye geçmeden önce, yukarıdaki noktaların dikkatle değerlendirilerek test edilmesi, uygulamanın toplam kalitesini artıracaktır.
Örnek RFID Uygulamaları
Almanya merkezli, çelik üreticisi olan ThyssenKrupp, RFID sistemini uyguladı. Başlangıçta temel hedef, zamandan tasarruf etmek ve işçiliği azaltmaktı. Levhaların çalışan tarafından elle tanımlanması, işi yavaşlatıyordu. Levhalar açık havada depolandığından; yağmur, buz, kar ve güneş ışığı, barkod etiketlerinin okunmasını zorlaştırıyordu.

Bu sebeple, UHF (Ultra Yüksek Frekans) akıllı etiketler ürettirdiler ve plakalara yapıştırdılar. Plakalar boşaltılırken taramak için, okuyucuları vinçlere monte ettiler. Başlangıçta sistemi, Brezilya'daki bir fabrikada, 1000 levhaya etiketler yapıştırıp, Almanya'ya taşınırken test ettiler. Uygulama, boşaltma sürelerini önemli ölçüde kısaltıp, şirkete tasarruf sağlayınca, tüm Brezilya fabrikaya genişletildi. Hatta, araç ve ekipman kullanımlarını takip etmek için, RFID tabanlı bir "ödünç alma kutusu" bile başlattılar.

Başka bir demir çelik üreticisinde ise, daha öteye gidildi ve RFID ile IIot içeren, Endüstri 4.0 uygulandı.

Örnek fabrikada; eritme, pota takibi, kalıba dökme ve haddeleme safhalarının tümünde; IIoT, RFID sensörler, internet, bulut, büyük veri, analiz ve makine öğrenmesini içeren, Endüstri 4.0 uygulandı.

Eritme safhasında; farklı değişkenlerin ölçümü için RFID sensör ve IIoT cihazlar kullanıldı. Bu sayede, ısının başlangıcı, bitişi, cüruf olayları, dokunma olayları tanımlandı ve izlendi.

Pota izleme safhası, ocaktan kalıba dökmeye kadar ısının yolculuğunu takip eder. Çelik ağırlığının, kalan ağırlığın ve dara ağırlığının potalara atanması, pasif RFID etiketlerin kütlesel analizi için önemlidir. Bu pasif etiketler, özel olarak tasarlanan RFID Koruma Kalkanı ile potalara asıldı. Fırın alanındaki RFID sensörleri, özel bir malzeme kullanılarak, özel tasarlanmış koruyucu bir kapak içine yerleştirildi.

RFID etiketler, koruma zırhının içinde bile olsalar, doğrudan sıçramalar, vincin çarpışma kancaları ve benzeri sebeplerle zarar görebilirler. Bu nedenle, koruma zırhının zarar görmesi durumunda, hızlı ve basit bir şekilde değiştirilecek şekilde tasarlandı.

Kalıba dökme, döküm istasyonundaki RFID tartım sensörleri sayesinde, kendisine bağlı IIoT üzerinden, ağırlık verilerine ulaşılarak debiler belirlendi. Bu bilginin, döküm istasyonunun alt bileşenlerinin konfigürasyonu ile birleştirilmesi sayesinde; her bir kütüğe ısı numarası verildi.  Uygulama, döküm makinesinden çıkan kütükleri taşıyan konveyörlere yerleştirilen RFID sensörleri kullanarak, kütüğün sıcak haddeleme için haddehaneye mi yoksa ileride kullanılmak üzere, bir soğutma yatağına mı taşındığını belirledi. Soğutma yatağına taşınan kütük için, barkod etiketi oluşturma seçimli olarak tanımlandı. Soğutulan kütük yeniden kullanılacağı zaman veya dışarıdan satın alınan kütükler kullanılacaksa tekrar ısıtma fırınından geçirilir. Barkod etiketleri, yeniden ısıtmadan geçen kütüklerin tanımlanmasını sağladı.

RFID sensörler kullanarak, bir kütüğün doğrudan döküm makinesinden mi  (sıcak haddeleme), yoksa yeniden ısıtma fırınından mı geldiğini belirlemek mümkün hale getirildi.

Haddeleme safhasında, haddehane otomasyon sistemi, kütüğün çubuğa dönüştürülmesini takip eder. Böylece çubuk nihayet soğutma yatağından çıktığında, izleme yazılımı çubuğun hangi kütüğe ait olduğunu bilir ve dolayısıyla ait olduğu ısı numarası ve kimyası gibi şecere bilgisine sahiptir.

Desteleme safhasında, otomasyon uygulaması, desteleme tanımlama numarasını ve destenin hangi çubuklardan oluştuğunu, desteleme otomasyon sisteminden alır. Buna dayanarak, izleme uygulaması, pakete iliştirilmiş QR kodlu bir etiket yazdırır. QR kodunun taranarak, teknik ve ticari bilgiler okunur. Bu QR kodu, sevkiyat için sahadaki paketi tanımlar ve gerekirse bayi / son müşteri tarafından çubuk kimyasını tanımlamak için kullanışlıdır. Bir mobil uygulama, bayilerin QR Kodu taramasına ve anında kimya ayrıntılarını ve gerekli diğer ayrıntıları almasına yardımcı olur.

Bu örnek olayda, RFID etiketler içeren ve doğru uygulanan Endüstri 4.0 teknolojisi; tüm üretim safhalarını birleştirip, tek bir sürecin parçası olarak birbirine bağladı.

Endüstri 4.0’ın olmadığı klasik durumda, süreç alanlarının ayrıntılarını ve bilgilerini birbirine bağlamakla ilgilenen, çok sayıda insan istihdam edilir. Bilgiler hatalara ve gecikmelere açıktır. Bu uygulamada devreye alınan takip çözümü, insan müdahalesini önemli ölçüde ortadan kaldırmıştır. Süreç ilerledikçe, bilgilerin zenginleştirilmesi neredeyse gerçek zamanlı olarak yapıldı. Öngörülemeyen olaylara yanıt verme yeteneği iyileştirildi. Ürünü kimya kayıtlarına kadar, güvenle izlemek mümkün hale geldi. Belirli bir ısı ile ilgili farklı boyutların post mortem analizleri (ne yanlış gitti düzeltilmeli ve ne doğru gitti tekrarlanmalı) kolay ve şeffaf bir şekilde yapıldı.

Tüm süreçlerde toplanan ve bulutta saklanan veri arttıkça, bir adım daha öteye geçilmesi mümkün olacak. Büyük veri teknikleri ve analitik kullanılabilecek.  Bu sayede, yeni bir üretim sürecinde, beklenen nihai üründeki belirsizlik ortadan kaldırılacak.

NEDEN EGEN

Egen RFID etiket üreticisi ve tedarikçisidir. RFID aplikasyon makinemiz ile, özellikleri müşteri tarafından belirlenen etiketlere, RFID çipleri aplike ediyoruz. Firmalara özel; baskılı, boş veya değişken data içerebilen RFID Etiketler üretiyoruz.

Avery Dennison/ Smartrac ile işbirliği halinde; RFID sistemleri kuran ve donanım sağlayan, uzman iş ortakları ile birlikte hareket ediyoruz. Etiket yapışkanları ve üst yüzeyleri konusunda uzmanlığımızı paylaşarak, ortam koşullarına en uygun yüzey, yapışkan ve çip ile RFID etiket üretiyoruz.