Bedeutung und Zukunft von RFID in der Supply Chain

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Grundlagen RFID
2.1 Definition und Bestandteile eines RFID-Systems
2.1.1 Antennen
2.1.2 Lesegeräte
2.1.3 Transponder
2.2 Aufbau und Funktionsweise

3. Implementation of RFID in the Logistic
3.1 Logic implementation sequence and steps
3.1.1 Business Analysis
3.1.2 Testing
3.1.3 Pilot implementation
3.1.4 Full Deployment
3.2 Real-life example: Wal-Mart

4. Aktuelle Einsatzmöglichkeiten von RFID
4.1 Potentiale und Grenzen von RFID
4.1.1 Datenqualität in der Supply Chain
4.1.2 Aggregation der Losgrößen
4.2 Datenschutz und RFID-Blocker-Tags
4.3 Operativer Einsatz
4.4 Praxisbeispiele
4.4.1 METRO Group Future Store
4.4.2 Ford in Mexiko

5 Wirtschaftlichkeit von RFID-Systemen
5.1 Wirtschaftlichkeit von RFID-Systemen . anhand von einem Praxisbeispiel
5.2 Kosten- / Nutzenanalyse
5.3 Optische Systeme versus RFID
5.4 Optimierungspotenziale in der Logistik

6. Aussichten und Erfolgsfaktoren
6.1 Studien bezüglich der Aussichten
6.1.1 Booz Allen Hamilton
6.1.2 Accenture
6.2 Erfolgsfaktoren
6.2.1 Technik
6.2.2 Beherrschung der Komplexität
6.2.3 Vernetzte Wertschöpfungskette
6.2.4 Brauchbarkeit von RFID

7. Schlussbetrachtung

Abkürzungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Literaturverzeichnis

1. Einleitung

Die automatische Identifikationssysteme (Auto-ID) nehmen in den Dienstleistungsbereichen, Beschaffungs- und Distributionslogistik als auch im Handel eine immer wichtiger werdende Rolle ein. Das Ziel der Auto-ID Systeme ist es, die Bereitstellung der Daten und Informationen über Güter und Waren sicherzustellen.

Einer der Revolutionen in der Auto-ID stellen die Barcode-Etiketten dar. Sowohl auf der Verpackung als auch auf dem Markt und Handel ist es die günstigste Variante. Aufgrund der geringen Speicherkapazität und der unmöglichen Umprogrammierbarkeit der Daten reicht die Barcode-Technik in der Logistik nicht mehr aus.

Im Gegensatz dazu bietet das RFID-System (Radio Frequency Identification) die Möglichkeit eine höhere Menge an Daten zu speichern und diese durch ein dazugehöriges Lesegerät kontaktlos auszutauschen.

Die Entwicklungsgeschichte der RFID-Systeme geht bis in die Zeit des Zweiten Weltkriegs zurück, in der die britischen Kampfflugzeuge die RFID-Technik als Freund-/Feinderkennung angewandt haben. Jedoch waren die damals eingesetzten Transponder nicht hauchdünn wie man sie heutzutage kennt, sondern eher schwer und hatten die Größe eines Koffers. Erste Anwendungen der RFID-Systeme im Handel erfolgten in den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts. Die Technik wurde als Warensicherungssystem verwendet um Diebstähle zu verhindern. Des Weiteren fanden RFID-Systeme in der Landwirtschaft Anwendung. In den 80er Jahren wurde die Entwicklung der RFID-Systeme vor allem durch die Vereinigten Staaten vorangetrieben, um es im Straßenverkehr für Mautsysteme einzusetzen. Nach weiteren Entwicklungen dieser Technik wurde das Einsatzspektrum erweitert. Beispiele dafür sind Wegfahrsperren, Skipässe, Tankkarten sowie Zugangs-kontrollen.

Aktuelle Entwicklungen gehen in Richtung der Logistik und Handel um die RFID-Technologie einheitlich entlang der gesamten Supply Chain anzu-wenden.

Inwieweit das RFID-System in der Supply Chain implementiert werden kann und welche Möglichkeiten es dafür gibt, wird im dritten Kapitel erläutert. Anhand eines Praxisbeispiels werden die aktuellen Einsatzmöglichkeiten des RFID-Systems näher gebracht. Das darauf folgende Kapitel stellt einen Vergleich zwischen Kosten und Nutzen dar. Im letzten Kapitel werden Zukunftsaussichten des RFID-Systems und deren Erfolgsfaktoren aufgezeigt.

Zunächst werden jedoch die Grundlagen des RFID-Systems vorgestellt, um die Basis für die darauffolgenden Kapiteln zu verschaffen.

2. Grundlagen RFID

2.1 Definition und Bestandteile eines RFID-Systems

Die RFID-Technologie ist eng mit der Chipkarte verwandt. Hier werden die Daten und Informationen ebenfalls auf elektronische Datenträger, wie z. B. Transpondern gespeichert. Ein entscheidender Unterschied der RFID-Technik im Vergleich zur Chipkarte ist, dass der Datenaustausch durch Einsatz von magnetischen oder elektromagnetischen Feldern erfolgt und nicht durch galvanisches Kontaktieren. Die Wurzeln des RFID-Verfahrens stammen aus der Funk- und Radartechnik. Demzufolge steht die Abkürzung RFID für „Radio Frequency Identification“, sprich die Identifikation durch Radiowellen.

Ein RFID-System besteht aus den wesentlichen drei Komponenten:

- Eine Antenne oder Spule
- Ein Erfassungs- oder Lesegerät
- Ein Transponder

Im Folgenden werden die drei Komponenten erläutert und auf deren Funktionen innerhalb eines RFID-System näher eingegangen.

2.1.1 Antennen

Innerhalb eines RFID-Systems eingesetzte Antennen können unterschiedliche Formen und Größen haben, die je nach Einsatzgebiet variieren. Beispielsweise werden Antennen an Türrahmen implementiert, um Informationen bzw. Daten von Personen oder Gegenständen zu sammeln, die die Türe passieren. Ein weiteres Einsatzgebiet der Antenne sind Mautstationen, um den Verkehr auf den Autobahnen im Auge zu behalten. Die Antenne erzeugt ein elektromagnetisches Feld, welches kontinuierlich aktiv sein kann, wenn dauernd Abfragen getätigt werden, durch mehrere Transponder. Wenn dies nicht der Fall ist, kann das elektromagnetische Feld auch durch Sensoren gesteuert werden.

2.1.2 Lesegeräte

Eines der wichtigsten Bestandteile des RFID-Systems ist das Schreib-/Lesegerät, auch „Reader“ genannt. Es ist eine aktive Einheit, welches Informationen aus einem Transponder auslesen und bei Bedarf auch Daten auf einen Transponder schreiben kann. Je nach Anwendung kann der RFID-Reader aus einer Lese oder Schreib/Lese-Einheit bestehen.

Zu den Hauptaufgaben des Readers gehören:

- Generierung des Sendesignals
- Filterung des Antwortsignals
- Aufbereitung bzw. Auswertung der Daten in Hostsystemen

Beispielsweise können Hostsysteme Warehousemanagement Systeme/ Lagerverwaltungssysteme, Produktionsplanungs-, Warenwirtschafts- oder ERP-Systeme sein.

Ein RFID Schreib- und Lesegerät kann in Abhängigkeit der Leistung und der genutzten Radiofrequenz Radiowellen in Reichweiten von einem Zoll (engl.: Inch) bis zu 100 Fuß (engl.: Foot) oder mehr senden. Die unterschiedlichen RFID Schreib- und Lesegeräte können nach der Reichweite, Frequenz, Datenübertragungsprotokolle und Leistung gegliedert werden. Aber im Wesentlichen werden die RFID Schreib- und Lesegeräte in die zwei Hauptgruppen; stationäre und mobile Reader unterteilt. Die stationären Reader, die eine Schnittstelle zu externen Antennen haben, werden in den RFID-Systemen am häufigsten eingesetzt. Der Reader wird durch überlagerte Hostsysteme gesteuert und dies ermöglicht ebenso die Verarbeitung der Informationen. Diverse Schnittstellen, wie z.B. Ethernet, RS485 etc. bauen die Verbindung zwischen dem Hostsystem und dem Reader auf.

Die mobilen Reader hingegen sind sehr kompakt und haben eine integrierte Antenne, daher werden sie auch RFID-Gesamtsysteme genannt. Die Unabhängigkeit des Readers an einer Station bietet dem Anwender die Möglichkeit diverse Transponder einfach Vorort zu identifizieren bzw. sie zu manipulieren. Durch eine gewisse Speicherkapazität des mobilen Readers können Daten vorerst auf dem Gerät zwischengespeichert und erst später durch beispielsweise Funk-LAN oder Docking Station mit dem Hostsystem synchronisiert werden.

2.1.3 Transponder

Es gibt eine Vielzahl von Transpondern die sich lediglich in der Form und Größe voneinander unterscheiden, entsprechend den Anforderungen der Einsatzbereiche. Beispielsweise gibt es für die Tieridentifikation Transponder, die unter die Haut des Tieres injiziert werden und die Größe einer Bleistiftmine haben. Für Identifikation von Bäumen oder Holzartikel bestehen Transponder in Form einer Schraube. Desweiteren gibt es Transponder in Form einer Kreditkarte und für die Diebstahlsicherung in Kaufhäuser werden Anhänger aus Kunststoff an die Waren angebracht, die als RFID-Transponder dienen.

Der Transponder ist ebenfalls ein Bestandteil eines RFID-Systems. Der Begriff Transponder ist ein Kunstwort, das aus „Transmitter“ (also einem Sender) und „Responder“ (dem Empfänger) zusammengesetzt wurde. Der Transponder ist lediglich ein Datenträger mit Antenne und Datenspeicher, welches sich kontaktlos auslesen und beschreiben lässt.

Die folgende Abbildung verschafft einen Überblick über die Unterscheidungsmerkmale von RFID-Transpondern:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Speicherzugriff
Ein RFID-Transponder wird seitens des Herstellers mit einem unveränderbaren Identifikationsmerkmal versehen. Dies hat zur Folge, dass Daten nachträglich nicht verändert werden können. Derartige Transponder werden Read-Only Transponder genannt. Eine Alternative hierzu ist der Read/Write Transponder, der einen Austausch bzw. eine Überschreibung der Daten zulässt. Das Prinzip ist mit CD-ROM und CD-RW vergleichbar.

Betriebsart
Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist die Aktivierungsart von RFID-Transpondern. Transponder, die die notwendige Energie für das selbständige Senden, Empfangen und für den Betrieb des Mikrochips von einer Batterie entnehmen, werden aktive Transponder bezeichnet. Im Gegensatz dazu wird die benötigte Energie bei passiven Transpondern aus dem magnetischen Feld bezogen, welches durch ein Schreib- und Lesegerät angestoßen wird. Die Batterie kann in Kombination von Sensortechnologie zur Unterstützung von Zusatzfunktionen, wie zum Beispiel das überwachen von physikalischen Eigenschaften angewandt werden.

Frequenzen
Die Frequenzbereiche sind ein weiteres Differenzierungsmerkmal von Transpondern. Im Wesentlichen werden vier verschiedene Arten unter-schieden:

- Low Frequency < 135 KHz
- High Frequency 13,56 MHz
- Ultra High Frequency 860 – 930 MHz
- Microwaves 2,45 GHz

Das Frequenzband ist die Basis für die Kommunikation zwischen dem RFID-Reader und dem Transponder, daher ist es ein wichtiges Kriterium für die Auswahl von RFID-Systemen. Gerade hierbei ist zu beachten, dass keine Konflikte zwischen RFID-System und anderen Funksystemen entstehen. Aufgrund dessen werden RFID-Anwendungen, aus den Bereichen Industrie, Wissenschaft und Medizin auf sogenannten ISM-Frequenzbändern (ISM = Industrial, Scientifical, Medical) abgewickelt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Vor- und Nachteile der verschiedenen Frequenzbänder werden in der folgenden Tabelle veranschaulicht:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bauformen
Die Transponder sind auf dem Markt in den unterschiedlichsten Bauformen vorzufinden. Beispiele dafür sind:

- Disks und Münzen
- Glasgehäuse
- Plastikgehäuse
- Schlüssel und Schlüsselanhänger
- Uhren
- Kontaktlose Chipkarten
- Smart Label
- Smart-Ticket
- Coil on Chip

Lese- und Schreibabstand

Desweiteren können Transponder nach dem Lese- und Schreibabstand unterschieden werden. Hierzu gibt es drei Bereiche nach denen klassifiziert werden kann:

- Short range (wenige cm)
- Mid range (bis 40 cm)
- Long range (3-9m)

Die Reichweite, welches zwischen dem Lese-/Schreibgerät und dem Transponder benötigt wird ist durchaus von den folgenden Faktoren abhängig:

- Positioniergenauigkeit des Transponders
- Minimaler Abstand mehrerer Transponder im praktischen Einsatz
- Geschwindigkeit des Transponders im Arbeitsbereich

2.2 Aufbau und Funktionsweise

Ein RFID-System, dass aus den Bestandteilen Transpondern/Tag, Lesegerät/Reader, Antenne und einem Hostsystem besteht, ist folgendermaßen aufgebaut:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Basis jedes RFID-Systems ist die Nutzung von Radiowellen zwischen dem Transponder und dem Lesegerät. Dies bietet die Möglichkeit der automatischen Identifikation (Auto-ID) und verwendet Daten, die auf dem Transponder gespeichert sind, ähnlich wie bei einer Chipkarte. Die Übermittlung der Daten erfolgt kontaktlos und nur durch Abruf. Die wichtigste Rolle innerhalb eines RFID-Systems nehmen der Transponder und das Lesegerät ein. Der Transponder befindet sich am Objekt und das Lesegerät ist häufig stationär positioniert, an der die Identifikation erfolgen soll. Desweiteren haben beide Bestandteile jeweils eine Antenne zum Senden und Empfangen von Daten, sowie ein Chip, welches die Radiosignale verarbeitet. Durch die Anbindung des Lesegeräts an einen Computer, ist sowohl eine Stromversorgung, als auch eine Netzwerkverbindung gewährleistet. Die ausgetauschten Radiowellen sind kodiert und werden jeweils in der entsprechenden Elektronik dekodiert und weiterverarbeitet. Hier spielen die Frequenzen eine wesentliche Rolle. Für Anwendungen in der Industrie und Personenerkennung wird heutzutage weltweit am meisten die High Frequency mit 13,56MHz verwendet. Ein Transponder kann innerhalb eines RFID-Systems eine eigene Batterie haben und ist somit aktiv, oder sie wird per Induktion mit Strom versorgt (passiv). Das RFID ist in dem meisten Fällen noch an weiteres System angeschlossen, entweder direkt an einem Computer oder an ein Netzwerk. Die Schnittstellen dafür sind beispielsweise RS232, RS485 oder USB.

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