II

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis   III

Abk  ürzungsverzeichnis  IV

1  Automatische Identifikationssysteme als Erfolgsfaktor in der  

Logistik   1

2  Grundlagen der RFID-Technologie  2

2.1  Was ist RFID?  2

2.2  Systemkomponenten eines RFID-Systems  2

2.2.1  RFID-Transponder und ihre Unterscheidungsmerkmale  2

2.2.1.1Energieversorgung   3

2.2.1.2Speichertechnologie   4

2.2.1.3Arbeitsfrequenz   4

2.2.2  Lesegeräte und ihre unterschiedlichen Ausführungen  7

2.3  Standardisierung und Funktionsweise der Datenübertragung  7

2.3.1  Der Electronic Product Code (EP)C und das EPCglobal  

Network  zur Schaffung einheitlicher Standards  7

2.3.2  Datenübertragung zwischen RFID-Transponder und  

Softwareschnittstelle   9

3  Mehrwert von RFID gegenüber dem Barcode  11

3.1  Einsatzpotenzial der RFID-Technologie in der Logistik anhand  

einiger  ausgewählter Anwendungsgebiete  14

3.1.1  RFID-Einsatz in der Lagerlogistik  14

3.1.2  RFID in der Produktionslogistik am Beispiel der  

Automobilbranche   17

3.1.3  RFID gestütztes Management von Container- und Mehrweg-  

Transportverpackungskreisl  äufen  20

4  Hemmende Faktoren und Zukunftsaussichten für den  

fl  ächendeckenden Einsatz der RFID-Technologie  22

Literaturverzeichnis   25

II

III

Abbildungsverzeichnis

Abb. 2-1 Frequenzbereiche der RFID-Technologie 6

Abb. 2-2 Aufbau des elektronischen Produktcodes anhand des EPC-96 8

Abb. 2-3 Datenübertragung nach dem Master-Slave-Prinzip 9

Abb. 2-4 Darstellung der zeitlichen Abläufe von Voll-, Halbduplex und sequentiellen Verfahren 11

Abb. 3-1 Barcode und RFID im Vergleich 13

III

IV

Abkürzungsverzeichnis

DNS Domain Name Service EAN European Article Number EPC Electronic Product Number GHz Gigahertz GPS Global Positioning System HF Hochfrequenz KHz Kilohertz MHz Megahertz MW Mikrowelle NF Niedrigfrequenz ONS Object Name Service

RFID SRAM UHF

IV

1 Automatische Identifikationssysteme als Erfolgsfaktor in der Logistik

In der heutigen Zeit, die durch Schnelllebigkeit und Sättigung des Marktes, den immer stärker werdenden Wettbewerb und die fortschreitenden Globalisierung geprägt ist, wachsen Anwendungspotenziale, aber gleichzeitig auch die Anforderungen an den Logistikbereich.Es gilt, die Waren- und Informationsflüsse effizienter zu gestalten. Die Zuordnung von Informationen zu Waren ist die Hauptaufgabe der automatischen Identifikationssysteme, deren populärster Vertreter der Barcode ist. Im Laufe der letzten Jahre ist jedoch eine neue Technologie aufgetaucht, die diesem seine Stellung als wichtigste Identifikationstechnologie streitig machen soll: Die Radio Frequency Identification - kurz RFID.

RFID ist keine Innovation im eigentlichen Sinne. Diese Technologie verrichtet in unserem täglichen Alltag bereits seit einigen Jahren unsichtbar ihre Arbeit. So dient sie z.B. in Kaufhäusern als Diebstahlschutz oder wird von der Automobilindustrie als elektronische Wegfahrsperre in Fahrzeugen verbaut. Doch gerade die technischen Fortschritte der letzten Jahre haben ein enormes Entwicklungspotenzial offenbart. Sicherlich steckt der Einsatz dieser Technologie noch in den Kinderschuhen, doch vorangetrieben durch bedeutende und finanzstarke Gesellschaften, wie z.B. der Metro Group, Walmart oder Vertretern der Automobilindustrie wie BMW, VW oder Mercedes, soll sie sich nach und nach als neuer Standard im Bereich der automatischen Identifikationssystemen etablieren.

Im ersten Teil dieser Arbeit soll dem Leser das nötige Verständnis der Materie der RFID-Technologie vermittelt werden. Aufgrund der Variantenvielfalt und der unterschiedlichen technischen Spezifikationen im Bereich der RFID-Systeme ist dieses Verständnis notwendig, um die Einsatzmöglichkeiten in den unterschiedlichen Anwendungsbereichen beurteilen zu können. Eine Betrachtung sämtlicher Einsatzgebiete dieser Technologie würde den Rahmen dieser Arbeit bei weitem sprengen. Deshalb werden im zweiten Teil einige Anwendungsbeispiele aus dem Logistikbereich exemplarisch ausgewählt und auf ihr Steigerungspotenzial durch die RFID Technologie im Vergleich zum heutigen Standard - dem Barcode - untersucht.

1

2 Grundlagen der RFID-Technologie

2.1 Was ist RFID?

Die Abkürzung RFID steht für Radiofrequenz-Identifikation. Diese Technologie gehört, wie z.B. auch der Barcode, zu den automatischen Identifikationstechnologien, welche auch kurz Auto-ID Techniken genannt werden. ¹ Bei der Radiofrequenz-Identifikation werden Daten kontaktlos auf Basis induktiver Kopplung oder elektromagnetischer Wellen übermittelt. 2

2.2 Systemkomponenten eines RFID-Systems

Es gibt viele verschiedene Ausführungen von RFID Systemen, was in der Ausrichtung auf spezielle Anwendungsfelder und Einsatzbereiche begründet liegt. ³ Trotzdem sind der grundsätzliche Aufbau und die Funktionsweise stets gleich. Zwingend erforderlich sind die folgenden zwei Komponenten: Ein RFID-Transponder - auch RFID-Tag oder auch nur Tag genannt - und ein Lesegerät, welches auch als Transceiver oder Reader bezeichnet wird und je nach Ausführung zusätzlich in der Lage ist, RFID-Tags zu beschreiben. ⁴ Optional kann zum weiteren Verarbeiten der Daten ein Backend-Informationssystem zum Einsatz kommen. 5

2.2.1 RFID-Transponder und ihre Unterscheidungsmerkmale

Der Begriff Transponder setzt sich aus den englischen Begriffen Transmitter (Sender) und Responder (Antwortsender) zusammen, was zugleich auch eine grobe Beschreibung seiner Funktionalität darstellt. 6

Dieser Transponder fungiert als eigentlicher Datenträger eines RFID-Systems und besteht üblicherweise aus einem Koppelelement, in Form einer Antenne und einem elektronischen Mikrochip, auf dem die erforderlichen Daten gespeichert

¹ Vgl. Weigert (2006), S. 24 ff.

² Vgl. Finkenzeller (2002), S. 22 ff; Mähler, u.a. (2005), S. 17.

³ Vgl. Oertel u.a. (2004), S. 27.

⁴ Vgl. Götz, Safai, Beer (2006), S. 5.

⁵ Vgl. Götz, Safai, Beer (2006), S. 5.

⁶ Vgl. Vilkov (2007), S. 24.

2

werden. ⁷ Er wird unmittelbar auf oder in einem Objekt angebracht und kann dort berührungslos und ohne Sichtverbindung ausgelesen und je nach Technologie auch wieder beschrieben werden. 8

RFID-Transponder existieren in zahlreichen Bauformen, um den Anforderungen spezieller Einsatzbereiche gerecht werden zu können. Da diese Thematik im Rahmen dieser Arbeit nicht weiter vertieft werden kann, sei hier auf weiterführende Literatur verwiesen. 9

Grundlegend lassen sich Transponder nach der Art der Energieversorgung, nach Art der Speichertechnologie und nach ihren Arbeitsfrequenzen klassifizieren. Diese Unterscheidungsmerkmale sollen im Folgenden kurz vorgestellt werden.

2.2.1.1 Energieversorgung

Bei der Energieversorgung unterscheidet man zwischen passiven und aktiven Transpondern. Passive Transponder haben keine eigene Stromversorgung. Sie beziehen die gesamte, zur Datenübermittlung und -manipulation notwendige Energie aus dem elektromagnetischen, beziehungsweise magnetischen Feld des Lesegerätes. ¹⁰ Das bedeutet, dass sich der Transponder in Abwesenheit eines Lesegerätes vollkommen passiv verhält und erst aktiv wird, also Daten übermittelt, wenn ein Lesegerät in Reichweite kommt. Aktive Transponder sind mit einer eigenen Stromversorgung in Form einer Batterie ausgestattet. Diese ermöglicht die permanente Energieversorgung des Mikrochips und bieten zusätzlich die Möglichkeit, Sensordaten auf diesem zu speichern. ¹¹ Während vollständig aktive Transponder ihre eigene Spannungsquelle zusätzlich verwenden, um die Sendeleistung zu erhöhen, versorgen die sogenannten semi-aktiven Tags nur den Mikrochip und beziehen die für die Übertragung notwendige Energie weiterhin aus dem elektromagnetischen/magnetischen Feld, das vom Lesegerät erzeugt wird. ¹² Passive Transponder sind wesentlich kleiner, kostengünstiger herzustellen und haben

⁷ Vgl. Finkenzeller (2002), S. 7 ff.

⁸ Vgl. Oertel u.a. (2004), S. 23.

⁹ Vgl. Finkenzeller (2002), S. 14-22.

¹⁰ Vgl. Finkenzeller (2002), S. 13; Vilkov (2007), S. 42.

¹¹ Vgl. Vilkov (2007), S. 42.

¹² Vgl. Jansen (2004), S. 12.

3

keine, durch die Batterie begrenzte Lebensdauer. Dafür erreichen sie nicht ansatzweise die Reichweite und Speicherkapazität ihrer aktiven Pendants. 13

2.2.1.2 Speichertechnologie

In Bezug auf die Speichertechnologie unterscheidet man hauptsächlich zwischen beschreibbaren - Read-Write - und nicht beschreibbaren - Read-Only - Speichern. ¹⁴ Die kostengünstigen Read-Only-Speicher werden beim Hersteller direkt beschrieben und lassen sich danach nur noch auslesen. Meist werden sie nur mit einer ID - einer Seriennummer - beschrieben, die danach zur Identifikation des Objektes genutzt wird. Sämtliche weiteren Informationen, die mit dieser ID assoziiert werden sollen, müssen in einer Datenbank im Backend gespeichert werden. ¹⁵ Wenn es nicht sinnvoll ist, den Speicher schon bei der Herstellung zu beschreiben, werden teurere Read-Write-Speicher eingesetzt, die aufgrund ihrer Wiederbeschreibbarkeit wesentlich mehr Flexibilität aufweisen und somit zum Speichern variabler Informationen geeignet sind. ¹⁶ An dieser Stelle sei wiederum auf weiterführende Literatur verwiesen. ¹⁷ Die Speichergrößen, welche die Herstellungskosten nicht unerheblich beeinflussen, reichen von 1-bit-Transpondern, die zur elektronischen Artikelsicherung dienen und nur die Zustände 0 - Transponder in Reichweite - und 1 - kein Transponder in Reichweite - kennen, bis zu 512 kByte der aktiven SRAMs. 18

2.2.1.3 Arbeitsfrequenz

Ein weiteres wichtiges Klassifizierungskriterium ist der verwendete Frequenzbereich. Aufgrund unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften hinsichtlich der Übertragungsreichweite, Übertragungsgeschwindigkeit und der Störanfälligkeit ist diese maßgeblich bestimmend für den Einsatzzweck. ¹⁹ Der Niedrigfrequenzbereich geht bis 300 kHz, darüber folgt bis 100 MHz der Hochfrequenzbereich. ²⁰ Frequenzen zwischen 100 MHz und 1 GHz werden als Ultrahochfrequenzen be-

¹³ Vgl. Sander, Stieler (2006), S. 6.

¹⁴ Vgl. Oertel u.a. (2004), S. 30.

¹⁵ Vgl. Oertel u.a. (2004), S. 30 ff.

¹⁶ Vgl. Schmidt (2006), S. 33 ff.

¹⁷ Vgl. Finkenzeller (2002), S. 307-312.

¹⁸ Vgl. Finkenzeller (2002), S. 30, 402.

¹⁹ Vgl. Götz, Safai, Beer (2006), S. 15.

²⁰ Vgl. Götz, Safai, Beer (2006), S. 15.

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