Bedeutung der RFID-Technologie für die Logistik

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Kennzeichen von Radio Frequency Identification
Ziele und Inhalt
Einführung zu den Automatischen Identifikationssystemen
Systemaufbau
Funktionsweise
Unterscheidungsmerkmale der RFID-Systeme

Standardisierung bei der RFID-Technologie

Einsatz von RFID in der Logistik
Anwendungsmöglichkeiten
Der Logistikbegriff
Beschaffungslogistik
Produktionslogistik
Distributionslogistik
Anwendungsbeispiele
Produktionssteuerung mit RFID bei Infineon
Automatisierung des Materialflusssystems mit RFID bei Ford
Lokalisierung der abzuholenden Fahrzeuge bei Volkswagen
Bewertung der Anwendungsbeispiele

Vor- und Nachteile von RFID gegenüber dem Barcode

Datensicherheit

Zukunftsaussichten der RFID-Technologie

Literaturverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1 : schematische Darstellung eines RFID-Systems

Abbildung 2 : Nummernaufbau des EPC

Abbildung 3 : Mögliche Vorteile von RFID in der Logistik

Abbildung 4 : DisTag in der Infineon-Fertigung

Abbildung 5 : Hype Cycle Report

Abbildung 6 : Weltmarktentwicklung RFID bis

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1 : weitere ISO-Standards im RFID-Bereich

Tabelle 2 : Vergleich Barcode mit RFID

Kennzeichen von Radio Frequency Identification

Ziele und Inhalt

In der Radio Frequency Identification (RFID), der Identifizierung per Funk bzw. kontaktlosen Identifizierung durch an Objekten befestigten Chips, sehen viele Experten Möglichkeiten Logistikprozesse noch effizienter und kostengünstiger abzuwickeln. Ziel dieser Studienarbeit ist es, darzulegen, welche Bedeutung die RFID-Technologie für die Optimierung von Logistikprozessen bei Industrieunternehmen hat.

Zu Beginn werden die Automatischen Identifikationssysteme vorgestellt und die RFID-Technologie hinsichtlich ihrer Bestandteile, ihrer Funktionsweise und den Unterscheidungsmerkmalen der einzelnen Systeme analysiert.

Anschließend wird der Fortschritt bei der Standardisierung der RFID-Technologie dargestellt.

Im Hauptteil werden die unterschiedlichen Anwendungsgebiete in der Produktionslogistik, der Beschaffungslogistik und der Distributionslogistik dargelegt. Dabei beschränkt sich die Betrachtung nicht nur auf die theoretischen Einsatzmöglichkeiten im Industrieunternehmen, sondern es fließen auch bereits eingeführte RFID-Prozesslösungen in die Betrachtung mit ein.

Im Anschluss wird ein Vergleich zu der weitverbreitetsten Auto-ID-Lösung - dem Barcode - gezogen und auf den kritischen Punkt der Datensicherheit eingegangen.

Diese Studienarbeit schließt mit einem Ausblick auf die Zukunft der RFID-Technologie ab und soll die Frage beantworten, welche Bedeutung RFID für die Logistik hat.

Einführung zu den Automatischen Identifikationssystemen

Seit vielen Jahren haben Automatische Identifikationssysteme in der Logistik Einzug gehalten. Ihre Aufgabe ist der Abruf von Informationen zu Waren und Gütern, sowie eine Reduzierung von manuellen Prozessschritten aufgrund der automatisch ablaufenden Datenerfassung. In der Industrie spielen folgende Auto-ID-Technologien eine Rolle: Schrifterkennung, Chip-Karten, Barcode und RFID. Aufgrund der geringen Anschaffungs- und Unterhaltungskosten hat der Barcode bisher die größte Bedeutung in der Logistik erlangt. Zunehmende Automatisierung und weitergehende Anforderungen gegenüber den Identifikationssystemen bezüglich Speicherfähigkeit und Flexibilität der Datenübertragung, hat in den letzten Jahren dafür gesorgt, dass die Verbreitung von RFID in den Industrieunternehmen zugenommen hat. Die anderen Techniken zur automatischen Identifizierung benötigen im Gegensatz dazu Sicht- oder mechanischen Kontakt. Auch bei der Speicherfähigkeit liegt RFID an der Spitze.^[1]

Die rasante Entwicklung der RFID-Technologie lässt sich an folgenden beiden Sachverhalten verdeutlichen:

Umsatzentwicklung RFID-Systeme weltweit:

2000: 900 Mio. US-$

2006: 2,77 Mrd. US-$^[2]

ausgelieferte RFID-Transponder weltweit:

1944-2004: 1,8 Mrd. Stück

2005: 600 Mio. Stück^[3]

Systemaufbau

Ein RFID-System besteht aus einem Datenträger, genannt Transponder bzw. Tag, einem Lesegerät und einem Computersystem zur Datenverarbeitung.^[4]

Der Transponder, in welchem die Daten gespeichert werden, setzt sich aus einem Chip, einem Kopplungselement (Antenne oder Spule) und einem Gehäuse zusammen. Das Kopplungselement dient der Übermittlung der Informationen zum Lesegerät. Je nach Einsatzgebiet unterscheidet sich das Aussehen des Transponders. Am häufigsten werden sie in Spritzgussgehäusen eingebaut. Bei hohen mechanischen Anforderungen kommen Plastikgehäuse zum Einsatz. Daneben gibt es mittlerweile auch RFID-Klebeetiketten, Smart Label genannt, welche problemlos, ähnlich dem Barcode, auf Waren aller Art angebracht werden können. Neben diesen wichtigsten Bauformen gibt es noch viele weitere. Zusätzlich zu diesen drei Bestandteilen kann auch eine eigene Stromversorgung in Form einer Batterie integriert sein.^[5]

Das Lesegerät dient zum Auslesen der Informationen, die auf dem Transponder gespeichert sind. Einige Lesegeräte können zusätzlich Tags beschreiben. Seine Bestandteile sind ein Hochfrequenzmodul, welches als Sender und Empfänger dient, ein Kopplungselement, eine Auswerteeinheit und eine standardisierte Schnittstelle zur Datenübertragung. Bei den Lesegeräten gibt es zwei unterschiedliche Typen: stationäre und Handlesegeräte. Die fest installierten Systeme haben eine größere Reichweite als die Handlesegeräte.^[6]

Die meisten RFID-Systeme sind an die lokale IT-Infrastruktur gekoppelt. Zur Auswertung der vom Lesegerät bereitgestellten Daten müssen diese aufbereitet werden. Dazu bedient man sich einer Middleware-Software, welche für die Kommunikation zwischen der IT-Infrastruktur und dem Lesegerät sorgt. Die Verarbeitung der Daten findet abschließend in den Warenwirtschaftssystemen statt.^[7]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: schematische Darstellung eines RFID-Systems; Quelle: Bibliotheca RFID Library Systems AG: Was ist RFID? , Online im Internet, http://www.bibliotheca-rfid.com/index.php?nav=25,73, Abfrage vom 02.01.08

Funktionsweise

Es gibt zwei verschiedene Arten der Datenübertragung zwischen Transponder und Lesegerät. Bei der aktiven Datenübertragung sendet der Transponder ein eigenes Signal an das Lesegerät, während bei der passiven Datenübertragung das Signal vom Lesegerät ausgeht und der Transponder es reflektiert um die Daten zu übertragen.

Der Informationsfluss findet in drei Schritten statt:

Das Lesegerät sendet ein permanentes, hochfrequentes Signal ab, welches die in seinem Bereich befindlichen RFID-Tags zur Kommunikation aktiviert. Bei den aktiven Transpondern dient es lediglich als Weckruf zur Aktivierung des RFID-Tags. Die Energie zum Datentransfer stellt die Batterie bereit. Bei den passiven Transpondern kommt die Energie zur Datenübertragung aus den magnetischen bzw. elektromagnetischen Wellen.

Das ausgesandte Signal wird vom Transponder moduliert, also abgeändert und an das Lesegerät zurückreflektiert oder es verändert das magnetische Feld des Lesegeräts

Das Lesegerät empfängt das Signal bzw. registriert die Magnetfeldänderung und dekodiert es, wodurch die auf dem RFID-Tag gespeicherten Informationen auf das Lesegerät übergehen. Anschließend wird es über die Middleware an die lokale IT-Infrastruktur weitergeleitet und dort weiterverarbeitet.^[8]

Unterscheidungsmerkmale der RFID-Systeme

Neben den unterschiedlichen Gehäusen, in welche die RFID-Tags integriert werden und der aktiven bzw. passiven Datenübertragung gibt es noch viele andere Unterscheidungsmerkmale. Exemplarisch sollen an dieser Stelle die vier wichtigsten Merkmale aufgeführt werden: Frequenz, Beschreibbarkeit, Lebensdauer und Speichergröße.

Die Größe des Speichers reicht von einem Byte bis zu über 100 KB. Transponder auf denen Daten geschrieben werden sollen, benötigen zur Speicherung EEPROM oder RAM-Speichertechnologie. Transponder, die lediglich der Identifikation ihrer Trägerobjekte dienen, müssen nicht beschrieben werden können. Ihre Daten sind in einem Leitrechner unter der jeweiligen Identifikationsnummer gespeichert.^[9]

Die Lebensdauer hängt von dem Transpondertyp ab. Bei aktiven RFID-Tags, welche die Energie zur Übertragung von einer Batterie erhalten, liegt sie bei unter 10 Jahren. Bei semi-aktiven Transpondern, bei denen die Batterie für die Energieversorgung des Speichers verantwortlich ist, liegt die Lebensdauer bei ca. 10 Jahren. Passive RFID-Tags haben eine unbegrenzte Lebensdauer.^[10]

Bei dem Merkmal Beschreibbarkeit unterscheidet man zwischen einfach und mehrfach beschreibbaren Transpondern. Die einmal beschreibbaren Transponder werden als Read-only-Tags bezeichnet. Sie werden bei der Produktion beschrieben und enthalten meist nur eine Identifikationsnummer. Eine Variante davon sind die WORM-Transponder. Sie können einmalig beschrieben werden und sind mehrfach lesbar. Die Read-Write-Tags können im Gegensatz dazu beliebig oft vom Lesegerät beschrieben werden.^[11]

Die unterschiedlichen Frequenzen haben vielfältige Auswirkungen auf die Eigenschaften des RFID-Systems. Man unterscheidet zwischen drei Frequenzbereichen: der Niedrigfrequenz (Low Frequency) mit bis zu 300KHz, der Hochfrequenz (High Frequency) mit bis zu 100 MHz und der Ultrahochfrequenz (Ultra High Frequency) mit über 100 MHz. Von der Frequenzhöhe hängt die Identifikationsreichweite des RFID-Systems ab. Je höher die Frequenz desto höher ist auch die Reichweite. Bei den Low Frequency Systemen beträgt die Reichweite zwischen 1mm und mehreren Zentimetern. Bis zu einem Meter beträgt die Reichweite im Hochfrequenzbereich. Mit der Ultrahochfrequenz sind mehrere Meter Abstand zwischen Transponder und Lesegerät überbrückbar. Allerdings muss bei dieser Entfernung auf aktive RFID-Tags zurückgegriffen werden, während in den beiden anderen Frequenzbereichen passive Transponder zum Einsatz kommen können. Neben der Reichweite hat die Frequenz Einfluss auf die Fähigkeit durch Material, speziell durch Metall und Wasser, zu senden. Im Niedrigfrequenzbereich ist die Durchdringung von Wasser gut. Je höher die Frequenz wird desto schlechter wird die Fähigkeit Wasser zu durchdringen. Bei Tags, die mit niedriger und hoher Frequenz arbeiten, ist auch die Durchdringung von Metall mittlerweile unproblematisch, während dies bei der Ultrahochfrequenz noch nicht der Fall ist. Eine weitere von der Frequenz abhängige Größe ist die Lesegeschwindigkeit. Zur Interaktion zwischen Transponder und Lesegerät muss eine gewisse Verweildauer im Bereich des Lesegeräts eingehalten werden. Bei niedrigen Frequenzen ist die Geschwindigkeit, die ein mit einem RFID-Tag bestücktes Objekt haben darf, geringer als bei der Ultrahochfrequenz. Ebenfalls von der Betriebsfrequenz abhängig ist die Pulklesefähigkeit, d.h. die Möglichkeit gleichzeitig mehrere Chips, die sich in der Reichweite des Lesegeräts befinden, zu erfassen. Im Hochfrequenz- und auch im Ultrahochfrequenzbereich ist die Pulklesefähigkeit realisiert, während bei niedrigen Frequenzen diese oft problematisch ist.^[12]

Standardisierung bei der RFID-Technologie

Der Einsatz der Radio Frequency Identification geht zurück bis zum 2. Weltkrieg. In den letzten Jahren hat die Nachfrage nach RFID-Systemen deutlich zugenommen. Allerdings liegt die Bedeutung von RFID in der Logistik noch hinter der des Barcodes. Dies liegt unter anderem an der nicht ausreichenden Standardisierung der Technologie und bei den Datenstandards. Fehlende Standards führen dazu, dass installierte Systeme eine Insellösung darstellen, wodurch Synergieeffekte bei der Beschaffung des RFID-Systems nicht realisiert werden können. Dies schreckt potentielle Anwender vor Investitionen ab. Durch die Standardisierung können neben der Realisierung von Synergieeffekten auch die Herstellungskosten von Transpondern und Systemen durch den Effekt der economies of scale gesenkt werden. Standards sorgen für die Kompatibilität der einzelnen Systeme, wodurch sich der Konkurrenzdruck unter den Herstellern erhöht und Preise verringern wird.^[13]

Die Internationale Organisation für Standardisierung (ISO) und das Electronic-Product-Code-Netzwerk (EPC Global) sind zwei der wichtigsten Organisationen, welche die Einführung weltweiter Standards bei der RFID-Technologie vorantreiben. In den ISO-Nummern 18000-2 bis 18000-7 wird die Kommunikation zwischen Transpondern und Lesegeräten geregelt. Dazu gehört die Festlegung der zu verwendenden Frequenzen, die vom Niedrigfrequenz- bis zum UHF-Bereich reichen. In manchen Frequenzbereichen ist es trotz der Einführung der Norm nicht gelungen weltweit eine einheitliche Frequenz festzulegen, da es Überschneidungen mit den freigegebenen Frequenzbereichen für andere Anwendungen gibt. Für die Zertifizierung und Einordnung eines Produkts zu der entsprechenden Norm kommen von der ISO standardisierte Prüfverfahren zum Einsatz welche unter anderem die Feldstärken, die Bearbeitungszeit und die Reichweite testen. Neben diesen Kommunikationsstandards hat die ISO weitere Technologie- und Datenstandards eingeführt:^[14]

Tab. 1: weitere ISO-Standards der RFID-Technologie

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: eigene Darstellung, vgl. Einbock, M./Kummer, S./Westerheide, C.: RFID in der Logistik, Bohmann Druck und Verlag, Wien 2005, S.34

Das EPC Global ist eine Non-Profit-Organisation, dass sich als ein Joint Venture zwischen Uniform Code Council und EAN International darstellt. Beide Organisationen arbeiten bereits seit vielen Jahren an der Entwicklung von Standards im Bereich der automatischen Datenerfassung und dem elektronischen Datenaustausch. Ziel des EPC Global ist die Einführung eines einheitlichen Standards zur Produktinformation. Zweck des Elektronischen Produktcodes ist die eindeutige und schnelle Verfolgung bzw. Rückverfolgung von Waren auf Basis von RFID. Vom Aufbau ähnelt der EPC dem EAN-Code, der beim Barcode eingesetzt wird. Im Gegensatz zum EAN-Code ermöglicht es der EPC, dass nicht nur Artikel voneinander unterschieden werden können, sondern jedes einzelne Stück kann identifiziert und sein Weg nachverfolgt werden. Der Aufbau sieht folgendermaßen aus:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Nummernaufbau des EPC; Quelle: Sharma, S. (Hrsg.): EPC – Elektronischer Produkt Code, Online im Internet, http://www.rfid-ready.de/294-0-epc-eletronischer-produkt-code.html, Abfrage vom 07.01.08

Der Datenkopf gibt die verwendete Version des Produktcodes an. Der EPC-Manager bezeichnet den Hersteller des Produktes und das Herstellungsland. Er umfasst 28 Bit, wodurch bis zu 268 Millionen Hersteller unterschieden werden können. Die Objektklasse gibt den Artikel (~16 Millionen Möglichkeiten) an und die Seriennummer dient zur Produktidentifizierung (~68 Milliarden Möglichkeiten). Diese Nummer soll auf jedem Transponder implementiert werden. Weitergehende Informationen zum Produkt sollen nicht auf dem Transponder gespeichert werden, sondern in einer Datenbank, wodurch der RFID-Tag lediglich als Zugriffsschlüssel dient. Neben der Vergabe der Nummern beziehen sich die Aktivitäten des EPC Global auch darauf, Standards für das komplette RFID-System, vom Transponder mit der einzigartigen EPC-Nummer, über die Middleware, bis hin zur Kommunikation mit der zentralen Datenbank des EPC-Netzwerks, voranzutreiben.^[15]

[...]

^[1] vgl. Glasmacher, A.: Grundlagen der Radio Frequenz Identifikation (RFID), in: Decker, J./Seifert, W. (Hrsg.): RFID in der Logistik, Deutscher Verkehrs-Verlag, Hamburg 2005, S. 23; vgl. Finkenzeller, K.: RFID-Handbuch, 3. Aufl., Carl Hanser Verlag, München Wien 2002, S. 2 ff.

^[2] Finkenzeller, K.: a. a. O. S. 1; Witte, C. (Hrsg.): Der RFID-Boom hat gerade erst begonnen, Online im Internet, http://www.computerwoche.de/nachrichten/579177, Abfrage vom 25.12.07

^[3] IDTechEx: RFID tag sales in 2005 – how many and where, Online im Internet, http://www.idtechex.com/products/en/articles/00000398.asp, Abfrage vom 25.12.07

^[4] vgl. Dittmann, L.: Der angemessene Grad an Visibilität in Logistik-Netzwerken, Deutscher Universitäts-Verlag, Wiesbaden 2006, S.38

^[5] vgl. Obrist, A.: RFID und Logistik, VDM Verlag Dr. Müller e.K. und Lizenzgeber, Saarbrücken 2006, S. 18 f.; Finkenzeller, K.: a. a. O. S. 14 ff.

^[6] vgl. Obrist, A.: a. a. O. S. 19 f.; vgl. Dittmann, L.: a. a. O. S. 25 f.

^[7] vgl. Obrist, A.: a. a. O. S. 20

^[8] vgl. Glasmacher, A.: a. a. O. S. 26 f.; vgl. Obrist, A.: a. a. O. S. 20

^[9] vgl. Finkenzeller, K.: a. a. O. S. 12

^[10] vgl. Glasmacher, A.: a. a. O. S. 26 f.

^[11] vgl. Dittmann, L.: a. a. O. S. 40 f.

^[12] vgl. Obrist, A.: a. a. O. S. 22 f.; vgl. Glasmacher, A.: a. a. O. S. 27 ff.

^[13] vgl. Einbock, M./Kummer, S./Westerheide, C.: RFID in der Logistik, Bohmann Druck und Verlag, Wien 2005, S.27

^[14] vgl. ebenda S.32 ff.

^[15] vgl. Einbock, M./Kummer, S./Westerheide, C.: a. a. O. S.32 ff.; vgl. Dittmann, L.: a. a. O. S. 53 ff.