eBusiness-Praxis für den Mittelstand.

3 Implementierungsphase Hardwarebeschaffung RFID, Anpassungs- und Schnittstellenprogrammierung

Durchführung geplant für September 2008
Start Juni 2008
Ende Dez. 2008

Stand: 31.12.2008
abgeschlossen abgeschlossen
erfolgreicher Verlauf erfolgreicher Verlauf

Materialbewegungen aufgegliedert, Bereitstellung RFID-Labels, SQL-Abfragen entwickelt

Aufgliederung der Materialbewegungen in Einzelschritte und Verbuchung im ERP-System, Bereitstellung und Freigabe von RFID-Labels, Lagerplätze sind für RFID vorbereitet, Materialbewegungen erfolgen künftig über Pufferbereiche, Reichweitentests wurden druchgeführt, Buchungsdaten werden über RFID Handgeräte eingegeben, SQL-Abfragen entwickelt.


Folgende Berichte aus dem Projektverlauf liegen vor:
31.10.2008: Anpassung der Ablauforganisation und der internen Prozesse

Alle betriebsinternen Materialbewegungen wurden in Einzelschritte aufgegliedert, dies gilt für Wareneingänge nach Bestellungen und Zugänge aus Produktion ebenso wie für Materialverbräuche in der Produktion und Bestandsabgänge für den Verkauf. Jede Materialbuchung für diese vier Abläufe besteht aus einem Buchungsvorgang im ERP-System und einer Datenerfassung per RFID-Reader. Bei Zugangsbuchungen müssen weiterhin RFID-Labels für die Kennzeichnung der Ware bereitgestellt werden, bei Abgangsbuchungen sind unter Umständen die RFID-Labels freizugeben und einer erneuten Verwendung zuzuführen.

Da nahezu alle Warenbewegungen über Pufferläger abgewickelt werden (Wareneingangszone, Produktionsläger, Versandbereich), lösen später die per RFID-Handgerät erzeugten Lagerbuchungen im ERP-System immer eine Umlagerung von oder auf diese Pufferläger aus. Auf diesen Pufferlägern erfolgen dann die automatischen Verbrauchsbuchungen der Produktionsaufträge, bzw. der Lieferscheine im Verkauf, ebenso die Warenzugänge aus Wareneingangslieferscheinen oder Produktionszugängen. Die internen Abläufe werden bereits zum jetzigen Zeitpunkt Schritt für Schritt auf diese Vorgehensweise umgestellt und das Lagerpersonal entsprechend geschult.

Die Verwendung von Pufferbereichen bei allen Materialbewegungen wurde im ERP-System vorbereitet und organisatorisch mit den einzelnen Abteilungen bzw. dem Lagerpersonal umgesetzt. Die spätere Umstellung auf RFID-Buchungen bedeutet dann nur noch die Verwendung eines anderen Buchungsmediums, der logische Ablauf muss dann nicht mehr verändert werden.

Die bereits im August eingeleitete Abwicklung der Materialbuchungen über Pufferzonen (Wareneingangszone, Warenausgangszone, Produktionsbereich) wurde auf alle Fertigungsbereiche (Mischanlage, Abfüllerei und Konfektion) ausgeweitet. Die Umlagerungen aus und in diese Pufferzonen werden größtenteils bereits direkt vom Lagerpersonal gebucht (zeitnahe Buchungen!). Das Lagerpersonal wurde in den ersten Buchungstagen angeleitet und unterstützt. Für die Kontrolle wurden mehrere Auswertungen programmiert. Die Fehlbuchungen (auch Doppelbuchungen oder vergessene Buchungen) konnten dadurch deutlich reduziert werden. Nach Installation des RFID-Systems gibt das Lagerpersonal diese Buchungsdaten dann nicht mehr am ERP-Bildschirm, sondern über das RFID-Handgerät ein. Die Umstellung auf das RFID-System erfordert somit später kein inhaltliches Umlernen des Lagerpersonals, es ändert sich lediglich das Eingabemedium.

Das Lagerpersonal bucht seit August 2008 den Großteil der Entnahmen für die Produktion selbst, die entsprechenden Daten werden aus dem entsprechenden gedruckten Produktionsauftrag entnommen und die tatsächliche Materialbewegung ebenfalls dort vermerkt. Die Fahrwege der Gabelstapler wurden dahingehend abgeändert, dass seit September 2008 bei jeder Fahrt immer zwingend die RFID-Gates passiert werden müssen. Zur Inbetriebnahme des RFID-Systems im November 2008 erfolgen die entsprechenden Warenbewegungen also bereits auf den benötigten Wegen. Das Lagerpersonal wurde in Gesprächen auf die bevorstehenden technischen Änderungen vorbereitet, um auch die notwendige Akzeptanz zu gewährleisten.

30.11.2008: Schnittstellenprogrammierung zu externen Systemen (Datenschnittstelle von RFID-Reader zu ERP-System)

Im derzeit eingesetzten ERP-System werden für alle Materialbuchungen sogenannte Posting-Tabellen verwendet, die auch von externen Systemen benutzt werden können. Mit der Programmierabteilung des ERP-Systems wurden die Möglichkeiten diskutiert, wie diese Posting-Tabellen mit Buchungsdaten aus dem RFID-System zu befüllen sind, ohne dass der sehr stabil funktionierende ERP-Normalbetrieb in irgendeiner Weise gestört wird. In Frage kommt eventuell eine Programmroutine, die die RFID-Daten in bestimmten Zeitfenstern in die Posting-Tabellen übernimmt. Eine Entscheidung über die endgültige Vorgehensweise kann erst erfolgen, wenn die ersten RFID-Geräte zur Verfügung stehen, dies wird voraussichtlich Anfang Juli der Fall sein.

Mit dem Hersteller des ERP-Systems wurden die Details zu den Posting-Tabellen geklärt und daraufhin erste Tests ausgeführt. Aus dem jetzigen Stand der Erkenntnisse ist keine gesonderte Funktion erforderlich, die die Daten aus dem AUTO-ID-Server des RFID-Systems in die Posting-Tabellen überträgt, vielmehr können diese aus dem RFID-System per ODBC-Zugriff direkt dorthin geschrieben werden. Eine endgültige Aussage darüber, ob dies im Tagesgeschäft auch praktizierbar ist, kann aber erst getroffen werden, wenn mit den RFID-Handgeräten umfangreichere Test ausgeführt werden können.

Die im Juli installierten WLAN-Komponenten wurden einem umfangreicheren Funktionstest unterzogen. Damit nach Anlieferung der RFID-Reader eine zügige Inbetriebnahme gewährleistet ist, wurde mit Hilfe eines Notebooks die Funkverbindung zu den Access-Points getestet. Auch größere Datenmengen können über die Funkverbindung problemlos übertragen werden. Die funktechnische „Ausleuchtung“ (Reichweitentest) auch der weiter entfernteren Lagerbereiche erfolgt mit den RFID-Handgeräten.

Das ERP-System benötigt für das Verarbeiten der Buchungsdaten aus dem RFID-System eine Funktion, die im Automatikbetrieb periodisch aktiviert wird, die Buchungsdaten ausliest, in die Posting-Tabelle einträgt und danach die entsprechenden Buchungen ausführt. Über diese Aktivitäten wird ein Logbuch geschrieben, insbesondere müssen nicht automatisch buchbare Vorgänge erkennbar sein und eventuell von Hand nachgebucht werden. Der Aufbau dieser Funktion wurde mit Infor besprochen, die Realisierung ist für Dezember 2008 geplant.

30.11.2008: Installation der RFID-Umgebung: RFID-tagging Lagerplätze und Transportbehälter, Netzanbindung

Zur späteren Inbetriebnahme der RFID-Handgeräte wurden 2 WLAN-Antennen und 2 WLAN-Access-Points montiert, verkabelt und an das Firmennetzwerk angeschlossen. Ein erster Funktiontest wurde erfolgreich durchgeführt. Die einzelnen Lagerplätze werden mit Magnettafeln mit einer Größe von ca. 150x40mm gekennzeichnet, die Lagerplatznummer wird in Normalschrift und als Barcode aufgedruckt. Die verwendeten RFID-Handgeräte können auch Barcodes scannen, so dass eine manuelle Eingabe der Lagerplatzidentifikation mit den möglichen Zahlendrehern und Verwechslungen nicht mehr möglich ist. Die entsprechenden Vorbereitungen sind bereits getroffen, sobald die RFID-Handgeräte eingetroffen sind und erste Tests gemacht wurden, erfolgt die durchgängige Kennzeichnung aller Lagerplätze.

Die bereits vorbereitete Kennzeichnung der Lagerplätze mit Magnettafeln, auf denen die Lagerplatzidentifikation als Barcode (Code 39) und in Normalschrift gedruckt ist, wurde fortgesetzt. Die bereits vorhandenen Magnettafeln werden überklebt und neu bedruckt.

Durch Mitarbeiter der Firma PCO wurden 3 RFID-Gates installiert und an das firmeninterne Computernetzwerk angeschlossen. Jedes RFID-Gate besteht aus 4 Antennen, die paarweise links und rechts am Lagereingang angebracht sind. Dadurch können RFID-Tags, die in verschiedenen Höhen an der Palette angebracht sind, problemlos gelesen werden. Ankommende und abfahrende Transportfahrzeuge werden über zwei Bewegungsmelder erkannt, dies aktiviert dann die RFID-Antennen und die an der transportierten Ware befindlichen RFID-Tags werden gelesen. Je transportierter Palette genügt ein RFID-Tag zur Kennzeichnung, deshalb wurden die RFID-Antennen an beiden Seiten des Lagereingangs montiert. Aufgrund seiner räumlichen Lage wurde am Lager 20 das RFID-Gate 1 zusätzlich mit einer Kamera ausgerüstet, dadurch kann überwacht werden, ob sich nicht autorisierte Personen im Lagerbereich aufhalten. Die entstehenden Bilder werden über einen längeren Zeitraum gespeichert. Zusätzlich zu den RFID-Gates wurde innerhalb von Lager 10 und Lager 20 jeweils ein WLAN-Accesspoint installiert und an das firmeninterne Computernetzwerk angeschlossen. Über diese Accesspoints können mobile RFID-Reader mit dem RFID-System (Auto-ID-Server) kommunizieren. Zusätzlich wurden mit Hilfe eines Notebooks erste Reichweitentests innerhalb der Lagerhallen durchgeführt. Die endgültige Installation und Inbetriebnahme des gesamte RFID-Systems ist für Anfang Dezember 2008 geplant.

31.12.2008: Anpassungsprogrammierung: Bedienungsbildschirme und Buchungsdialoge am RFID-Reader konzipieren

Die Dateninhalte, die zwischen dem ERP-System und dem RFID-Server ausgetauscht werden müssen, wurden festgelegt. Für einen nachvollziehbaren Warentransport zwischen den einzelnen Lägern werden insgesamt 3 RFID-Gates installiert, die in Verbindung mit den RFID-Handgeräten den physischen Warentransport verifizieren und somit sicherstellen, dass im ERP-System die korrekten Buchungsdaten verwendet werden. Für einen RFID-gestützten Wareneingang wurde mit einer Zulieferfirma eine Vereinbarung unterzeichnet, dass künftig die gelieferte Ware bereits mit RFID-Tags gekennzeichnet ist, so dass der Wareneingang ohne weitere Vorbereitungen gebucht werden kann. Bei allen angelieferten Waren, die nicht mit RFID-Tags ausgestattet sind, werden diese vor der eigentlichen Wareneingangsbuchung erzeugt und an der gelieferten Ware (pro Palette) angebracht. Im RFID-System ermöglicht der AUTO-ID-Server die Verknüpfung des RFID-Tags mit weiteren Informationen, wie Chargennummer, Liefermenge, aktueller Bestand usw., diese Daten können über die RFID-Handgeräte abgerufen werden.

Alle Warenbewegungen (Wareneingang, Materialentnahme für Produktion, Zugänge aus Produktion und Kommisionierung von Verkaufsaufträgen) lassen sich in 2 Buchungsphasen aufteilen: In Phase 1 wird der (Papier-)Beleg im ERP-System bereitgestellt (Bestellung, Produktionsauftrag, Packliste für Verkauf), dieser Beleg enthält die für die Buchung benötigten Daten (Belegnummer, Artikelnummer) als Barcode. In Phase 2 erfolgt die physiche Materialbewegung mit Eingabe bzw. Einscannen der Buchungsdaten im RFID-Handgerät und anschließender Übergabe der Buchungsdaten an das ERP-System über dessen Posting-Tabellen.

Die unterschiedlichen „Buchungsabläufe mit RFID“ werden in programmierbare Einzelschritte aufgegliedert, die dann für die späteren Benutzer als Anleitung zur Verfügung stehen. In den Bereichen Wareneingang, Produktion und Verkauf erfolgen alle Materialbewegungen künftig über Pufferbereiche. Zur Vorbereitung auf die RFID-Buchungen werden die derzeitigen Materialbuchungen ab sofort über diese Pufferbereiche abgewickelt. Für den Wareneingang mit RFID werden für die erwarteten Wareneingänge die zugehörigen Bestellungen bereitgelegt und - sofern die Verpackungseinheiten bekannt sind - die RFID-Tags vorab erzeugt. Die gelieferte Ware wird abgeladen, in der Wareneingangszone (=Pufferbereich) abgestellt und mit RFID-Tags versehen. Die tatsächliche Einlagerung mit Zuordnung der Ware an die Lagerplätze kann dann zeitlich entkoppelt erfolgen. Dies vermeidet unnötige Wartezeiten für die anliefernde Spedition. Der an der Ware befindliche RFID-Tag wird mit dem Lagerplatz der Einlagerung datentechnisch verknüpft.

Für die Materialbereitstellung der Produktionsaufträge werden die anstehenden gedruckten Produktionsaufträge ebenfalls bereitgelegt. Die laut Stückliste benötigten Materialpositionen werden dann von den Lagerplätzen in das Produktionslager (=Pufferbereich) umgelagert. Für die an der Ware befindlichen RFID-Tags wird diese Umlagerung vermerkt. Die eigentlichen Verbrauchsbuchungen erfolgen erst im Rahmen der Zubuchung der Fertigteile beim Abschluss des Produktionsauftrages. Nach dem Verbrauch der Ware wird der Dateninhalt der verwendeten RFID-Tags gelöscht, diese stehen dann für eine erneute Verwendung bereit.

Die Einlagerung der Verkaufsware im Außenlager Sonnefeld wird ebenfalls über ein Pufferlager abgewickelt, da mit Abschluss der Produktionsaufträge die Fertigware in das Produktionsausgangslager gebucht wird. Von diesem Produktionslager erfolgt dann eine Umlagerung in das Außenlager. Da das Außenlager zur Zeit noch nicht an die innerbetriebliche EDV angebunden ist, wird diese Verkaufsware vorerst mit Papier-Tags versehen, so dass nach dem Anschluss des Außenlagers an die EDV ein möglichst reibungsloser Übergang zu RFID-Buchungen, insbesondere zur RFID-gestützten Kommisionierung der Verkaufsaufträge möglich wird. Aufgrund des dafür recht hohen Aufwandes und der bis Ende 2008 begrenzten Laufzeit des PROZEUS-Projektes ist dies nicht Projektbestandteil, jedoch müssen die innerbetrieblichen Abläufe bereits jetzt entsprechend gesteuert und angepasst werden.

Durch den Einsatz der Pufferbereiche wird jede Materialbewegung über eine RFID-Buchung und eine Buchung im ERP-System abgewickelt. Im RFID-System ist dies eine Umlagerung, entweder vom Pufferbereich auf einen Lagerplatz, oder vom Lagerplatz in einen Pufferbereich. Dies reduziert den Programmieraufwand für die RFID-Handgeräte und erleichtert für das Bedienpersonal deren Handhabung. Die entsprechenden Details wurden mit PCO abgestimmt, so dass mit der Programmierung begonnen werden konnte.

Für die im Oktober anstehende Installation und Inbetriebnahme des RFID-Systems wurden im ERP-System per ACCESS mehrere SQL-Abfragen entwickelt, die den späteren Datenaustausch zwischen RFID-System und ERP-System unterstützen bzw. zur Kontrolle eingesetzt werden können. Die Posting-Tabellen des ERP-Systems können für den Testbetrieb mit Buchungsdaten gefüllt werden, ein Zugriff auf die Tabellen des RFID-Systems ist in Vorbereitung. Da über den RFID-Tag auf dem RFID-Handgerät auch Daten aus dem ERP-System (Lagerbestand, Chargennummer usw...) angezeigt werden sollen, wurden die dazu notwendigen Tabellen und Datenfelder des ERP-Systems bestimmt und im Testbetrieb ausgelesen. Die entsprechenden SQL-Statements können dann später ohne größeren Aufwand in das RFID-System übernommen werden.

Mit dem Software Anbieter Infor wurden weitere Details zum Befüllen der Posting-Tabelle im ERP-System erarbeitet. Jede im RFID-System erfasste Umlagerung hat in der Posting Tabelle 2 Einträge zur Folge, eine Abgangs- und eine Zugangsbuchung. Die dafür erforderlichen Informationen (wie z.B. die Artikelnummer oder der Abgangslagerort) werden über das RFID-Handgerät erfasst. Grundsätzlich darf keine Ware ein RFID-Gate passieren, die nicht mit einem RFID-Tag gekennzeichnet ist. Auch wenn bei der Einlagerung jede Palette bereits ein RFID-Tag erhalten hat, kann nicht davon ausgegangen werden, dass immer die gesamte Palettenmenge wieder entnommen wird. Umzulagernde Teilmengen erhalten deshalb ein Transport-Tag, welches nach dem endgültigen Verbrauch dieser Teilmenge neu initialisiert wird und somit für den nächsten Transport wiederverwendet werden kann. Die hierfür vorgesehenen Kunststoff-Tags sind sehr robust und können theoretisch bis zu 100.000 mal wiederbeschrieben werden. Beim Verlassen des Lagers wird das erste RFID-Gate passiert, über das Transport-Tag kann nun abgefragt werden, ob diese Ware über ein anderes RFID-Gate den Ziellagerort erreicht hat. Erst dann wird im ERP-System die entsprechende Warenbewegung gebucht. Abweichungen von diesem Ablauf werden protokolliert und über Kameras aufgezeichnet, optional kann auch eine Sirene auf den Fehlerfall hinweisen. Die Annäherung an ein RFID-Gate wird über Bewegungsmelder erkannt, erst dann wird das RFID-Gate aktiviert. Nachdem die Ware das RFID-Gate passiert hat, wird dieses wieder in den Stand-By-Modus gesetzt. Durch diese Maßnahmen werden alle physischen Materialbewegungen abgesichert und bleiben mit den Daten des RFID-Systems nachvollziehbar. Nur korrekt abgelaufene physische Materialbewegungen werden im ERP-System gebucht!

Per Telefon und eMail wurden mit dem zuständigen Programmierer von PCO die für die Fertigstellung der Programmierung erforderlichen Details besprochen. Die Buchungsdaten werden, abweichend von der ursprünglichen Planung aus dem RFID-System nicht direkt in die Posting-Tabellen geschreiben, sondern in einer Zwischentabelle des RFID-Systems abgelegt und von dort durch eine im ERP-System periodisch aufgerufene Funktion in die Posting-Tabelle des ERP-Systems übertragen und dann unter Berücksichtigung der diversen Einstellungen des ERP-Systems verbucht. Beispielsweise erfolgt die Vergabe von Chargennummern im ERP-System nach vorgegebenen Regeln, die im RFID-System nicht bekannt sind, bzw. mit nur erhöhtem Aufwand dorthin exportiert werden könnten. An das RFID-System werden alle offenen Bestellungen mit den zugehörigen Bestellpositionen und ebenso alle offenen Produktionsaufträge mit den zugehörigen Materialpositionen übertragen. Der Benutzer kann dann am RFID-Handgerät auswählen, für welche Bestellung der Wareneingang erfasst, bzw. für welche Produktionsaufträge das benötigte Material kommisioniert werden soll. Bei Wareneingang wird, sofern nicht schon vom Lieferanten angebracht, pro Palette ein RFID-Tag beschrieben, darin ist ein Verweis auf die relevanten Daten gespeichert (Nummer des Bestellbeleges, Positionsnummer, Artikelnummer, Menge). Abschließend wird der Lagerplatz für die Einlagerung gescannt, damit sind alle relevanten Buchungsdaten für die aktuelle Position erfasst und für die ERP-Buchung bereitgestellt.
Bei der Materialentnahme für einen Produktionsauftrag, wird dieser am Bildschirm des RFID-Readers ausgewählt, die gewünschte Materialposition angewählt, das an der entsprechenden Palette befindliche RFID-Tag gelesen und die Entnahmemenge eingegeben. Zielort ist das „Pufferlager Produktion“. Diese Buchungsdaten werden als Umlagerungsbuchung an das ERP-System übergeben. Da beim physischen Transport in das „Pufferlager Produktion“ in der Regel 2 RFID-Gates passiert werden, fordert das RFID-System für einen abgesicherten Transport ein Transport-Tag. Sofern eine gesamte Palette entnommen wird, dient das an der Palette befindliche RFID-Tag als Transport-Tag, bei der Entnahme von Teilmengen wird ein neues Transport-Tag beschrieben. Dieses bleibt an dieser Palette, bis die Ware endgültig verbraucht wurde. Anschließend wird das Transport-Tag gelöscht und kann erneut verwendet werden.

Paletten mit Verkaufsware erhalten vor der Umlagerung in das Außenlager Sonnefeld ein Smart-Tag (Papieretikett mit RFID-Chip), da auch diese Paletten vor dem Abtransport ein RFID-Gate passieren müssen. Bis zur Anbindung des Außenlagers an das RFID-System (voraussichtlich im 2. Halbjahr 2009) werden diese Smart-Tags nach dem Abkommisionieren der gesamten Palette nach Stockheim rückgeführt und erneut verwendet. Ein Trägersystem für das Anbringen der Smart-Tags ist in Planung.

Mit dem Programmierer von PCO wurden zum Abschluss der Programmierarbeiten alle Abläufe für Materialzugang nach Wareneingang und Materialentnahme für Produktion besprochen und mit dem RFID-Reader durchgespielt, ebenso die Umlagerung von Waren mit Durchfahren von RFID-Gates und Erstellen von RFID-Transport-Tags für die Bewegung von Teilmengen einer Palette. Die Abläufe sind absolut funktionsfähig, weitere Verfeinerungen nach einigen Monaten Praxisbetrieb sind denkbar.