Claire Swedberg
• Etiqueta em forma de cavilha construída para madeira
• Capturando o trabalho em andamento via RFID
• Economizando Milhares de Euros Anualmente
Quando construtores e proprietários exigem janelas e esquadrias feitas sob medida, eles normalmente têm pouco espaço para atrasos. Com isto em mente, Van de Vin implantou recentemente uma solução baseada em RFID para rastrear seus caixilhos de janelas de madeira personalizados à medida que avançam pela produção. O resultado, segundo a empresa, tem sido a redução dos custos relacionados ao rastreamento manual de pedidos e produtos em papel, a identificação e prevenção de erros e a melhoria da eficiência. O sistema automatizado aproveita a tecnologia RFID UHF passiva do Reino Unido e Alemanha RFIDdirect, desenvolvido para operar de forma confiável no ambiente altamente desafiador de montagem de produtos de madeira.
As etiquetas Timber UHF RFID Dowel da empresa são inseridas na extremidade de cada tábua de madeira e são lidas em oito estações de trabalho por meio de leitores fixos embutidos no piso. O sistema de execução de fabricação (MES) da Van de Vin, fornecido pela Matrix Software, gerencia os dados de leitura RFID coletados e fornece atualizações e alertas em tempo real com base nas atividades de produção, bem como instruções para os trabalhadores em cada estação no chão de produção, específicas para cada quadro. A solução foi lançada no final de 2021 e supostamente aumentou a eficiência da empresa e reduziu o risco de erros.
A Van de Vin fabrica esquadrias de madeira para a construção e reforma de casas e apartamentos. Suas esquadrias sob medida, produzidas na cidade holandesa de Heeze, são vendidas como produtos semi-acabados, ou podem ser vendidas prontas para instalação – lacadas, envidraçadas e preparadas para o edifício a que se destinam. O rastreamento de pedidos pode ser uma tarefa desafiadora. Tradicionalmente, a empresa usava papel para gerenciar os pedidos manualmente, além de um adesivo de código de barras em cada quadro que podia ser escaneado para identificar um quadro até o ponto em que foi pintado.
A empresa tentou gravar o quadro na linha de processamento com um número de identificação exclusivo, mas o identificador exigia que alguém procurasse o número de série gravado, o que se mostrou complicado. Para ganhar visibilidade com menos intervenção manual, a Van de Vin buscou uma forma de rastrear automaticamente cada prancha de madeira utilizada na fabricação de esquadrias. Mas, embora o RFID forneça essa funcionalidade de rastreamento automático, foi um desafio tecnológico para a empresa de marcenaria, de acordo com Rudolph Den Boer, gerente de TI da Van de Vin. O RFID não transmite inerentemente bem dentro e ao redor da madeira, diz ele, já que a madeira é densa, com um alto volume de líquido que obstrui os sinais de RF.
Etiqueta em forma de cavilha construída para madeira
A empresa investigou a RFID, diz Den Boer, mas descobriu que a tecnologia ficou aquém de suas expectativas. A gerência “apenas brincou com sistemas de controle de acesso”, lembra ele, “que se mostraram inadequados para a rastreabilidade do produto”. Além disso, qualquer identificador tinha que ter vida longa – até 75 anos, a vida útil típica do quadro. A empresa aceitou o desafio para RFIDdirect, que realizou seus próprios testes de campo e sugeriu como implantar as etiquetas RFID. “Eles queriam identificar os produtos individuais” para medir o desempenho de entrega e capturar detalhes do trabalho em andamento, lembra Mohssine Ouchen, gerente de desenvolvimento de negócios da RFIDdirect.
O projeto levou tempo para ser desenvolvido, de acordo com Frits van Calker, diretor administrativo da RFIDdirect. A empresa estava familiarizada com o desafio, diz ele, e realizou algumas pesquisas acadêmicas sobre o assunto. Começou com um aluno de mestrado da École Supérieure du Bois, uma faculdade de engenharia em Nants, França, para entender o comportamento químico e mecânico da madeira. O resultado foi publicado pela Bangor University como um artigo acadêmico.
A RFIDdirect realizou um estudo mais aprofundado por dois anos com três alunos da West Chester University, no Reino Unido, para entender com mais detalhes o comportamento eletromagnético de RFID embutido em madeira. Além disso, a instalação é outro desafio, então a empresa teve que produzir uma etiqueta que pudesse ser perfurada dentro da madeira. A RFID não foi adotada em larga escala no setor de carpintaria de madeira, diz van Calker, em parte por causa desses desafios.
Para a implantação de Van de Vin, a etiqueta é projetada para levar em conta as perturbações no sinal de retroespalhamento. A empresa desenvolveu um princípio de etiqueta em forma de cavilha, diz van Calker, que “foi o fator de forma preferido, embora isso não seja perfeito para antenas de chipset RFID”. A etiqueta em forma de cavilha vem com um invólucro de plástico para fornecer proteção contra umidade e pressão, e a empresa precisou fazer um furo e inserir a cavilha com um chip RFID embutido. Os testes descobriram que a etiqueta funcionou bem nesse ambiente, acrescenta ele, e que pode ser lida a uma distância de cerca de 2 a 4 metros (6,6 a 13,1 pés).
Capturando o trabalho em andamento via RFID
À medida que as vigas dos caixilhos das janelas saem de uma máquina de produção robótica, um furo de 50 milímetros (2 polegadas) de profundidade e 8 milímetros (0,3 polegada) de largura é perfurado para acomodar a etiqueta RFID. RFIDdirect construiu estações de leitura com leitores de código de barras Denso Wave e leitores RFID Impinj R700, juntamente com um conjunto de antenas na entrada de cada estação e uma segunda no ponto de saída, embutido no piso. O middleware da Impinj realiza o link do código de barras para a identificação da etiqueta RFID, além de controlar os indicadores luminosos para os operadores.
Quando um quadro etiquetado chega a uma estação, o leitor RFID captura a identificação da etiqueta e encaminha esses dados para o software Matrix, que atualiza o status do produto. Um trabalhador na estação usa uma tela sensível ao toque para visualizar informações sobre esse produto, e o software exibe os requisitos de montagem para esse quadro específico. Por exemplo, o software indica que tamanho e tipo de vidro vai na janela, antes de passar para outra estação para pintura, controle de qualidade e embalagem. Após o envio do produto, a etiqueta acompanha o produto e pode ser utilizada para fins de identificação, em caso de problemas de manutenção ou garantia.
A empresa emprega leitores RFID portáteis para localizar quadros específicos no caso de uma exceção, ou se os trabalhadores estiverem procurando sua localização e status. Além disso, o software armazena um registro de todas as leituras realizadas nas estações de trabalho, vinculadas ao processo concluído em cada estação, bem como quando ocorre um atraso. Desde que o sistema foi ativado, a tecnologia reduziu o número de produtos defeituosos com base em erros de montagem, além de aumentar a velocidade de produção, e a empresa agora pode responder às solicitações dos clientes relacionadas ao status de um pedido específico, visualizando esses dados em o software.
Economizando Milhares de Euros Anualmente
Quando usou papelada para rastrear manualmente os pedidos, a empresa diz que pagava cerca de € 30.000 (US$ 29.150) por ano, o que significa que o sistema economiza esse custo para Van de Vin. Isso porque os trabalhadores não precisam mais imprimir cartões de trabalho em papel, desenhos em papel dos quadros ou instruções. Além disso, diz Den Boer, a tecnologia permitiu que a Van de Vin eliminasse as pesquisas de produtos à medida que a visibilidade melhorava por meio do software, economizando cerca de € 18.000 (US$ 17.490) anualmente.
“O software foi fundamental nesse processo”, afirma Den Boer. “Agora que o sistema está operacional e todos os membros da equipe entendem os limites, não há mais problemas.” Um desafio inicial para Van de Vin foi obter um processo contínuo para comissionar novas etiquetas. Ela precisava da capacidade de escanear etiquetas de código de barras de madeira e combinar esses números de série com os números de identificação de etiquetas RFID no software, em um único movimento de escaneamento. “Isso é resolvido pelo projeto e entrega de uma unidade de digitalização sob medida pela RFIDdirect.”
A longo prazo, a Van de Vin espera usar as etiquetas RFID para fornecer a cada quadro um passaporte de produto vitalício. Dessa forma, poderia proporcionar a rastreabilidade dos produtos pós-venda, armazenando informações históricas de manutenção e gestão de manutenção preventiva. Além disso, as tags podem ser usadas durante o descarte de um quadro. Aqueles com leitores RFID podem escanear a etiqueta de um quadro no campo ou durante a sucata ou reconstrução, permitindo que eles contribuam para uma economia circular e melhorem a sustentabilidade.
Principais conclusões
• A RFIDdirect está fornecendo à Van de Vin um sistema RFID que funciona bem no ambiente altamente desafiador de madeira e molduras de madeira.
• Com a tecnologia instalada, a empresa conhece o status e a localização de cada quadro durante a produção, enquanto os dados RFID podem fornecer um histórico de vida até o descarte.