Mit E-Paper Displays zu effizienteren Produktionsprozessen

Die Digitale Transformation im Labeling

Wer nicht heute schon papierlos in der Fertigung arbeitet, kennt es wahrscheinlich: Druckerprobleme, lange Laufwege zur Verteilung von Papieren in der Produktionshalle sowie verschmutzte Dokumente mit kaum lesbaren, handschriftlichen Notizen. Dazu kommt, dass immer wieder Begleitpapiere fehlen und für größere Aufträge mühsam zusammengesucht werden müssen. Das kostet Zeit und Nerven, während zusätzlich die Papier- und Energiepreise steigen. Eine mögliche Lösung sind E-Paper-Displays (Electronic Paper Displays, kurz EPD), die energieschonend, vernetzt und flexibel einsetzbar sind.

Den meisten sind E-Paper-Anwendungen aus dem Supermarkt bekannt, wo sie als digitale Preisschilder schon verbreitet sind. Während die ersten Modelle noch mit LC-Displays ausgestattet waren, findet man heute weiterentwickelte Geräte mit E-Paper-Technologie, leistungsfähigen Funkmodulen sowie langer Batterielaufzeit.

Anwendung in der Wertschöpfung

In der Fertigung werden EPD-Systeme zur Digitalisierung von Produktions- und Logistikprozessen eingesetzt und helfen so, Prozesse deutlich effizienter und flexibler zu machen.

Verfügbar sind  Applikationen zur Beschriftung von Lagersystemen und Behältern in der Materialbereitstellung und Kommissionierung, digitale Auftrags- und Warenbegleitkarten, Displays zur Unterstützung von Montageaktivitäten sowie zur Anzeige von Arbeitsplatz- und Maschineninformationen. Typische Größen der Geräte liegen zwischen 2,6 und 5,8 Zoll bei digitalen Begleitkarten für größere Ladungsträger. Das entspricht etwa den Größen einer Zigarettenschachtel bis zum iPhone 12.

E-Paper-Anwendungen tragen zur Verbesserung der informationsbasierten Steuerung von Prozessen bei. Dazu wird vom EPD zum Beispiel der nächste Arbeitsschritt oder das nächste Teil einer Stückliste angezeigt. Neben Artikel- und Auftragsnummer sowie Mengen- und Termininformationen können zusätzliche Daten per Bar- oder QR-Code abgerufen werden. Ist ein Prozessschritt beendet, wird die Anzeige automatisch aktualisiert.

Wichtig ist auch die Möglichkeit zur schnellen Darstellung von Änderungen während der laufenden Bearbeitung, wie zum Beispiel die Anpassung der Etikettenbeschriftung für Umlaufbehälter mit wechselndem Inhalt oder das Vorziehen eines Auftrags mit hoher Priorität.

Material-Suchzeiten minimieren

In einem Kundenprojekt von Trebing + Himstedt wurde ein EPD gestütztes Pick-by-Light System umgesetzt, welches Mitarbeiter in der Montage bei der Kommissionierung unterstützt.  Sobald ein Auftrag im Manufacturing Execution System (MES) markiert wird, erzeugen alle Kleinladungsträger mit Material für den ausgewählten Auftrag ein LED-Lichtsignal. Das spart den Mitarbeitern heute viel Zeit beim Suchen auftragsbezogener Komponenten. Auf diese Weise können auch in anderen Bereichen gesuchte Objekte schnell lokalisiert und bearbeitet werden.

Die typische Funktionsweise aktueller EPD-Systeme ist in Abbildung 2 dargestellt. Über ein Webinterface wird auf den EPD-Server zugegriffen und das System gesteuert. Der Server kommuniziert über ein Gateway mit den Displays und kann über eine Funkverbindung (WLAN) Daten übertragen und abfragen.

Einfache Systemarchitektur für die E-Paper Displays

Im Webinterface wird das konfigurierbare Label-Design mit den anzuzeigenden Daten verknüpft. Diese Daten können über vorhandene System-Schnittstellen (APIs) direkt aus Datenbanken von Drittsystemen generiert werden. Dadurch werden automatische Anzeigeänderungen realisierbar. Alternativ können Daten in ein Austauschformat, wie bspw. eine CSV-Datei, gespeichert und auf den Server hochgeladen werden.

EPD-Systeme werden zur standortunabhängigen Verwaltung auch in der Cloud angeboten, welche dann mit Drittsystemen wie einem MES On-Prem oder ebenfalls in der Cloud (Cloud2Cloud) integriert werden. Wegen der zunehmenden Marktdurchdringung  und Massenfertigung von EPD sind die Anschaffungskosten für solche Systeme über die letzten fünf Jahre deutlich gesunken. Der Wechsel von Papier zu EPD basierter Informationsdarstellung bietet hier verschiedene Optimierungspotenziale.

Papierbasierte Prozesse sind nicht miteinander gekoppelt. Der Zeitaufwand für das Handling von Papier wird allgemein unterschätzt und ist in den meisten Fällen nicht bekannt. Allein von Effekten aus dem Wegfall des Druckens, dem Verteilen und Suchen von Papier können sich für EPD-Systeme bereits kurze Amortisationszeiten ergeben. Durch die Einführung der Systeme steigt die Transparenz. Fehlerquellen und Durchlaufzeiten können reduziert werden.

EPD haben zudem einen geringen Energieverbrauch. Bei durchschnittlich drei bis vier Aktualisierungen am Tag beträgt die Standzeit der Batterie meist mehrere Jahre. Im Gegensatz zu Papieretiketten können sie beliebig oft beschrieben werden. Durch die mehrfache Anwendung bei geringen Energiekosten sind sie von der Nutzung her nachhaltig.