Inhaltsverzeichnis

Gesch  äftsmodellentwicklung im Bereich RFID am Beispiel eines  

internationalen  Logistikdienstleistungsunternehmens  

Inhaltsverzeichnis   

Inhaltsverzeichnis   II

Abk  ürzungsverzeichnis  V

Abbildungsverzeichnis   VII

Tabellenverzeichnis   VIII

1  Einleitung  1

1.1  Ausgangssituation  1

1.2  Zielsetzung  3

1.3  Abgrenzung  3

1.4  Aufbau  4

2  RFID - die Technologie  6

2.1  Bestandteile eines RFID-Systems  8

2.2  Arten von RFID-Transpondern  10

2.2.1  Energieversorgung  11

2.2.2  Frequenzen und Reichweiten  12

2.2.3  Funktionsumfang  15

2.3  Standardisierung  18

2.4  Datenverwaltung  19

3  Geschäftsmodelle - Definitionen und Bestandteile  22

3.1  Begriffserklärung - Geschäftsmodell  23

3.2  Literaturübersicht  24

3.2.1  Alt und Zimmermann (2001)  25

3.2.2  Amit und Zott (2001)  25

3.2.3  Buchholz und Bach (2001)  26

3.2.4  Kobler (2005)  27

3.2.5  Porter (2001)  28

II

Inhaltsverzeichnis

3.2.6  Rentmeister und Klein (2001)  29

3.2.7  Slywotzky, Morrison und Andelman (1998)  29

3.2.8  Stähler (2002)  31

3.2.9  Weill und Vitale (2001)  33

3.2.10  Wirtz (2001)  33

3.3  Literaturübersicht - Handlungsanweisungen  34

3.3.1  Forzi und Laing (2003)  34

3.3.2  Timmers (1998)  36

3.4  Zusammenfassung und Kategorisierung der Definitionen  37

3.5  Innovationen und Geschäftsmodelle  39

3.6  Strategie und Geschäftsmodelle  41

3.7  Validierung neuer Geschäftsmodelle  44

4  Logistikdienstleister  45

4.1  Klassifizierung  47

4.1.1  First Party Logistics Service Provider  48

4.1.2  Second Party Logistics Service Provider  48

4.1.3  Third Party Logistics Service Provider  48

4.1.4  Fourth Party Logistics Service Provider  49

4.1.5  SC-MIT Berater  49

4.1.6  Logistikberater  50

4.2  Beispiel eines Logistikdienstleisters - die Schenker AG  50

4.2.1  Geschäftsfeld Luft- und Seefracht  53

4.2.2  Geschäftsfeld Landtransport  53

4.2.3  Geschäftsfeld Kontraktlogistik / SCM  54

4.2.4  Zukunft und Strategie der Schenker AG  55

5  Herleitung von RFID-Geschäftsmodellen  57

5.1  Nutzenbeitragsmodell für den RFID-Einsatz  58

5.1.1  Einfluss des RFID-Einsatzes auf die Prozesslandschaft  67

5.1.2  Einfluss der Nutzenbeiträge auf den Unternehmenswert  69

5.2  Prozessmodell im Bereich RFID  70

5.2.1  Optimierungsansätze der Supply Chain  72

5.2.2  Integrationstiefe eines Logistikdienstleisters  73

5.3  Verknüpfung von Nutzenbeitrags- und Prozessmodell  75

III

Inhaltsverzeichnis

5.4  Teilnehmermodell im Bereich RFID  77

5.5  Erlösmodell im Bereich RFID  79

6  RFID in der Schenker AG  82

6.1  Potenzielle Einsatzfelder  82

6.2  RFID-Pilotprojekte  84

6.2.1  Schenker Smartbox  85

6.2.2  Wechselbrückenidentifizierung  87

6.3  Fazit der Pilotprojekte  89

7  Fazit und Ausblick  91

Literatur  - und Quellenverzeichnis  94

Anhang   i

IV

Abkürzungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

μC: Mikrocontroller 1PL: First Party Logistics Service Provider 2PL: Second Party Logistics Service Provider 3PL: Third Party Logistics Service Provider 4PL: Fourth Party Logistics Service Provider Auto-ID: Automatische Identifizierung B2C: Business to Customer Bit: binary digit EAN: European Article Number EAS: elektronische Artikel Sicherung EDI: Electronic Data Interchange EPC: Electronic Product Code ERP: Enterprise Resource Planning F&E: Forschung und Entwicklung FCL: Full Container Load FIFO: First in First Out FTL: Full Truck Load GHz: Gigahertz GPRS: General Packet Radio Service GPS: Global Positioning System GS1: Global Standards 1 HF: High Frequency Hz: Hertz IEC: International Electrotechnical Commission ISO: Internationale Organisation für Normung IT: Informationstechnik JIT: Just-in-Time KHz: Kilohertz LCL: Less than Container load LDL: Logistikdienstleister LF: Low Frequency LGF: Logistikgeschäftsfeld

V

Abkürzungsverzeichnis

LKW: Lastkraftwagen LLP: Lead Logistics Provider LTL: Less than Truckload MHz: Megahertz MIT: Massachusetts Institute of Technology MTV: Mehrwegtransportverpackungen OEM: Original Equipment Manufacturer RFID: Radio Frequency Identification ROI: Return on Investment RTLS: Real Time Location System SCM: Supply Chain Management SHRIMP: Schenkers RFID Middleware Project TEU: Twenty-foot Equivalent Unit UHF: Ultra High Frequency USP: Unique Selling Proposition VAD: Value Added Service VLF: Very Low Frequency WLAN: Wireless Local Area Network WORM: write-once / read-many

VI

Abbildungsverzeichnis   

Abbildungsverzeichnis   

Abbildung  1: Aufbau der Arbeit  

Abbildung  2: Preisentwicklung passiver Label  

Abbildung  3: Prinzip der induktiven Kopplung  

Abbildung  4: Aufbau und Funktionsweise eines RFID-Systems  

Abbildung  5: Leistungsparameter eines Transponders  

Abbildung  6: House of Value Creation  

Abbildung  7: Geschäftsmodelldefinitionen  

Abbildung  8: Validierungswürfel für Geschäftsmodelle  

Abbildung  9: Logistische Teilprozesse  

Abbildung  10: Klassifizierung der Logistikdienstleister  

Abbildung  11: Standorte der Schenker AG  

Abbildung  12: Schenkers networking competence  

Abbildung  13: Einfluss auf die Prozesslandschaft  

Abbildung  14: Operative Stellhebel zur Steigerung des Unternehmenswertes  

Abbildung  15: Ordnungsraster der E-Logistik  

Abbildung  16: Prozesse eines Logistikdienstleisters  

Abbildung  17: Aspekte der RFID-Integration  

Abbildung  18: Matrix der Nutzenpotentiale und LDL-Prozesse  

Abbildung  19: Beziehungen der Akteure  

Abbildung  20: Einsatzmöglichkeiten von RFID bei Schenker  

Abbildung  21: Nutzenpotenziale der Smart Box  

Abbildung  22: Nutzenpotenziale der Wechselbrückenidentifizierung  

Abbildung  23: Validierung der Geschäftsmodelle  

Abbildung  24: Nutzenpotenziale des E-Business  

VII

Tabellenverzeichnis   

Tabellenverzeichnis   

Tabelle 1:  Transpondereigenschaften bei unterschiedlicher Energieversorgung  12

Tabelle 2:  RFID-Frequenzbereiche  13

Tabelle 3:  RFID-Reichweiten  14

Tabelle 4:  Eigenschaften von RFID-Systemen  17

Tabelle 5:  EPC Generationen und Transponderklassen  19

Tabelle 6:  Data on Tag vs. Data on Network  21

Tabelle 7:  Partialmodelle nach Kobler  28

Tabelle 8:  Gewinnmodelle nach Slywotzky  30

Tabelle 9:  Atomic Business Modells nach Weil und Vitale  33

Tabelle 10:  Geschäftsmodelldefinitionen und ihre Merkmale  37

Tabelle 11:  Basisstrategien des Nutzenbeitragmodells  58

Tabelle 12:  Akteure im Teilnehmermodell  79

Tabelle 13:  Erlösmodelle  80

VIII

1 Einleitung

1 Einleitung

Die optimale und effiziente Gestaltung einer Supply Chain ist die Kernaufgabe eines Logistikdienstleistungsunternehmens, auch Logistikdienstleister (LDL), genannt. Umfang und Komplexität der Logistikdienstleistungen nehmen immer weiter zu. Der seit den 1990er Jahren anhaltende Trend der Unternehmen zur Konzentration auf ihre Kernkompetenzen führt dazu, dass Bereiche wie die Logistik mit ihren umfassenden Zusatzaufgaben an externe Dienstleister ausgegliedert werden. ¹ Um hier die Effizienz für den LDL weiter zu steigern und Kosteneinsparungen zu erzielen, bietet sich die Technologie der Radio Frequency Identification (RFID) zur Optimierung von Geschäftsprozessen an. Diese Vorteile können jedoch nur realisiert werden, wenn dazu passende Geschäftsmodelle entworfen werden.

1.1 Ausgangssituation

Die fortschreitende Globalisierung und der zunehmende Wettbewerbsdruck verknüpft mit den steigenden Erwartungen der Kunden, gestalten die Aufgaben eines LDL immer komplexer, wodurch neue Lösungsansätze gefragt sind. ² Seit Jahren trägt die Informationstechnologie in Form von Enterprise Resource Planning (ERP) Systemen oder Electronic Data Interchange (EDI) zunehmend zur Verbesserung dieser Aufgaben bei. RFID als automatisches Identifizierungssystem ist auf dem Weg sich zu einem Weiteren dieser Meilensteine in der Logistik zu entwickeln. Sinkende Stückpreise der Transponder ³ sind ein Wegbereiter für die stark ansteigende Verwendung der RFID-Technologie, wodurch der Einsatz attraktiver und von den Kunden internationaler Logistikdienstleister zunehmend gefordert wird. In der Funktion als Global Player nehmen Logistikdienstleister eine Vorreiterrolle ein und haben durch den Einsatz von RFID ein hohes Erfolgspotenzial. Auf der Cebit 2006 erklärte die Bundeskanzlerin Frau Merkel, das RFID sich als Technik durchsetzen und die Logistik revolutionieren werde. 4

In einer Studie von AMR Research wurde die Entwicklung des RFID-Marktes in drei Phasen, die Pionierphase von 2003 bis 2006, die Wachstumsphase bis 2010 und

¹ Vgl. Pflaum, A. (2007), S. 3

² Vgl. Wildemann, H. (2001), S. 2 f.

³ Vgl. Overmeyer, L.; Vogeler, S. (2006), S. 36

⁴ Vgl. Bönsch, R. (2006), S. 28

- 1 -

1 Einleitung

anschließend die breite Adaptionsphase, eingeteilt. ⁵ Der Wert eines Netzes wächst exponentiell mit der Anzahl seiner Nutzer. Die Implementierung der RFID-Technologie wird in vielen Unternehmen in naher Zukunft notwendig werden, um die Anforderungen der Zukunft zu erfüllen und den Anschluss am Markt nicht zu verlieren.

Aktuell sind viele Machbarkeitstudien bereits abgeschlossen und erste Pilotprojekte realisiert. Die getätigten Investitionen haben, abgesehen von der gewonnen Erfahrung, noch keinen großen unternehmerischen Wertbeitrag geleistet. Es steht die Phase an, in der durch die neu gewonnene Möglichkeit der Datenerfassung durch RFID, Unternehmen ihre Prozesse effizienter gestalten können und damit einhergehend neue Integrationsmöglichkeiten dieser Technologie in Form von Geschäftsmodellen gefunden werden müssen. Dazu bedarf es weiterer Investitionen in die hierfür benötigte Infrastruktur. Darüber hinaus wird die Verbreitung durch die Weiterentwicklung von Standards für den RFID-Datenaustausch vorangetrieben, wodurch der unternehmensübergreifende Einsatz erleichtert wird. 6

Das Handelsunternehmen Wal-Mart Inc. hat 2003 angekündigt seine 100 Top-Lieferanten auf RFID umstellen zu wollen. ⁷ Die Metro Group hat auf RFID basierende Anwendungen wie den Future Store initiiert. ⁸ Solche Aktionen veranlassen Händler und Lieferanten sich dieser Entwicklung anzuschließen.

Eine Befragung der Wegweiser AG Anfang 2006 von 6000 Unternehmen u.a. aus den Bereichen des produzierenden Gewerbes, des Handels sowie des Dienstleistungs-sektors ergab, dass bis Ende des Jahres 2006 bereits 9% der Studienteilnehmer RFID-Systeme eingesetzt hatten. Weitere 19% der Befragten beabsichtigten RFID im Laufe des Jahres 2007 oder später zu implementieren. Der Einsatz und die Einsatzplanungen von RFID betreffen in erster Linie logistische Prozesse wie Wareneingangs- und Ausgangskontrolle, Lagerverwaltung, Objektidentifikation und die Überwachung von Distributionsketten. 9

⁵ Vgl. Aimi, G. (2006)

⁶ Vgl. Rindle, K. (2006)

⁷ Vgl. A.T. Kearney (2004[b]), S. 1

⁸ Vgl. BAH (2004)

⁹ Vgl. Wegweiser (2006), S. 37 f.

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1 Einleitung

1.2 Zielsetzung

Erfolgreiche Unternehmen heben sich oft nicht durch Konzepte oder Ideen, sondern durch die Umsetzung dieser Ideen, also der erfolgreichen Realisierung tragfähiger Geschäftsmodelle, von anderen Unternehmen ab. ¹⁰ Viele Autoren haben sich mit dem Begriff Geschäftsmodell auseinandergesetzt, jedoch gibt es in der Fachliteratur zu diesem Zeitpunkt noch keine eindeutige Definition. ¹¹ Seine größte Bedeutung hat der Begriff im Jahr 2000 in der Start-up Zeit bekommen und wird seitdem in verschiedenen Ausprägungen benutzt. ¹² Somit wird eine umfassende Erläuterung des Begriffes Geschäftsmodell in dieser Arbeit angestrebt.

Globalisierung, Spezialisierung, Individualisierung und Komplexitätsreduzierung verändern die Strukturen eines Unternehmens. Die fortschreitende Entwicklung der Informationstechnik unterstützt dabei diesen Strukturwandel. Der RFID-Technologie wird in der Zukunft dabei eine wichtige Rolle zugesprochen. Um von dieser Entwicklung zu profitieren und gegenüber der Konkurrenz zu bestehen, ist es wichtig wettbewerbsfähige Geschäftsmodelle zu entwickeln. In der Literatur sind bereits einige Anwendungen für RFID erläutert, jedoch bereitet die Implementierung in der Praxis für viele Unternehmen bisweilen Probleme.

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, eine Brücke zwischen dem theoretischen Verständnis für die Entwicklung von Geschäftsmodellen und möglichen Einsatzszenarien dieser im Bereich RFID für Logistikdienstleister zu schaffen. Auf diese Weise soll eine Unterstützung bei der Erarbeitung und Formulierung von Geschäftsmodellen für Logistikdienstleistern im Bereich RFID gegeben werden.

Der Begriff des Geschäftsmodells ist stark mit dem E-Business verknüpft. In dieser Arbeit wird eine allgemeine Betrachtung vorgenommen, die sich vom Begriff des E-Business loslöst.

1.3 Abgrenzung

Aufgrund der Vielfalt von Potenzialen die sich für den Einsatz von RFID im Bereich Logistik ergeben, wird die Entwicklung von Geschäftsmodellen in dieser Arbeit auf den

¹⁰ Vgl. Kagermann, H.; Österle, H. (2006), S. 11

¹¹ Vgl. Porter, M. (2001[a]), S. 71

¹² Vgl. Rentmeister, J.; Klein, S. (2003), S. 17

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1 Einleitung

Bereich eines internationalen Logistikdienstleisters eingeschränkt. Diese nehmen gerade im Bereich der Kontraktlogistik vielfältige logistikrelevante Aufgaben wahr und können somit eine auch auf andere Unternehmen transferierbare Sicht auf die Potenziale der RFID-Technologie liefern.

Die technischen Fragestellungen im Bereich RFID sind in der Fachliteratur ausführlich behandelt, so gehört z. B. das RFID-Handbuch von Finkenzeller zur Basisliteratur. Die Technologie wird zum besseren Verständnis im Weiteren nur sekundär betrachtet. Der Fokus der Arbeit liegt auf den Anwendungen für Logistikdienstleister und den für deren Kunden daraus resultierenden Nutzen.

1.4 Aufbau

Die Arbeit ist in sieben Kapitel unterteilt. Das Kapitel 1 erläutert die Motivation und beschreibt das Umfeld dieser Arbeit. In Kapitel 2 wird ein Überblick über die RFID-Technologie vermittelt, um Grundlagenkenntnisse aufzubauen, die für das Verständnis der Arbeit von Bedeutung sind. Hier wird zuerst auf die einzelnen Bestandteile eines RFID-Systems eingegangen. Anschließend erfolgt eine Unterscheidung der einzelnen Systemvarianten. Damit kann den später entstehenden Geschäftsmodellen die entsprechende Technologie zugeordnet und technische Grenzen aufgezeigt werden.

¹³ Eigene Darstellung

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1 Einleitung

Im Kapitel 3 wird auf verschiedene Definitionen und Bestandteile von Geschäftsmodellen eingegangen. Die Literatur liefert hierüber viele Definitionen, die ihre Schwerpunkte sehr unterschiedlich gelegt haben. Um eine detaillierte Betrachtung zu ermöglichen, soll eine für diese Arbeit eindeutige Positionierung des Begriffes Geschäftsmodell gefunden sowie eine Segmentierung in Teilmodelle vorgenommen werden. Die Branche der Logistikdienstleister wird in Kapitel 4 genauer betrachtet und klassifiziert, um einzelne Geschäftsfelder herausarbeiten zu können. Am Beispiel der Schenker AG, eines internationalen Logistikdienstleisters, werden diese Geschäftsfelder im Kapitel 4.2 zur besseren Veranschaulichung erläutert. Der Fokus dieser Arbeit, das Herleiten von Geschäftsmodellen, wird in Kapitel 5 dargestellt. Die vorgenommene Submodellierung eines Geschäftsmodells wird hier mit praktischen Anwendungen und Beispielen gefüllt, mit dem Ziel durch die Kombination der einzelnen Teilmodelle ein anwendbares Geschäftsmodell im Bereich RFID für einen Logistikdienstleister herzuleiten. In Kapitel 6 werden die Potenziale, die sich durch RFID für die Schenker AG ergeben, aufgezeigt sowie Pilotprojekte dargelegt. Das Kapitel 7 gibt einen zusammenfassenden Überblick über die Ergebnisse dieser Arbeit, einen Ausblick in die Zukunft und Handlungsanweisungen für ein weiteres Vorgehen. Einen Überblick über die Zusammenhänge der einzelnen Kapitel sowie den Aufbau der Arbeit liefert die Abbildung 1.

- 5 -

2 RFID - die Technologie

2 RFID - die Technologie

Dieses Kapitel erläutert die RFID-Technologie, um für die weitere Arbeit ein Grundverständnis aufzubauen und die Möglichkeiten der RFID-Anwendung besser interpretieren zu können.

Die Technologie der Radio Frequency Identification gehört, wie der Barcode, zu den automatischen Identifikationstechniken und kann sowohl zur kontaktlosen Identifizierung von Produkten und Objekten jeglicher Art, als auch zur Erfassung und Übertragung von Informationen per Funk eingesetzt werden. Ein Sender, auch als Transponder oder Tag bezeichnet, kommuniziert hierbei drahtlos mit einer Empfangseinheit. 14

Gerade für die Logistik bringt diese Technologie ein enormes Potenzial mit sich. Prozesse können effizienter gestaltet und entlang der gesamten Supply Chain die Informationen transparenter bereitgestellt werden, womit auf Kundenbedürfnisse schneller und besser reagiert werden kann. Die Technologie gewinnt besonders dort an Wert, wo die Rahmenbedingungen den Einsatz anderer Auto-ID Technologien erschweren oder die Daten auf dem Transponder während der Abwicklung verändert werden sollen. So können sämtliche Informationen über den Herkunfts- und Zielort, über den momentanen Aufenthaltsort, über einzelne Umweltbedingungen der Güter sowie jegliche vom Anwender gespeicherten Information entlang der gesamten Supply Chain gespeichert, ausgelesen und je nach Art des Transponders auch verändert werden. 15

RFID ist keine grundsätzlich neue Technologie. In den 50er Jahren wurde diese Technik vom US-Militär eingesetzt, um die eigenen Flugzeuge von denen der Gegner zu unterscheiden. In den 60er Jahren zeichnete sich der erste Einsatz von Transponder zur Diebstahlsicherung in Warenhäusern ab. ¹⁶ Ein Tag mit einer Speicherkapazität von einem Bit informierte über die Anwesenheit oder das Fehlen eines Artikels, somit wurde eine preiswerte Sicherung vor Ladendiebstahl entwickelt. 17

Weitere Anwendungsmöglichkeiten, denen eine kompliziertere

Transponderarchitektur zugrunde liegt, werden im Kapitel 2.2 dargestellt. Diese RFID-

¹⁴ Vgl. Obrist, A. (2006), S. 17

¹⁵ Vgl. Melski, A. (2006), S. 4

¹⁶ Vgl. Kummer, S. et al. (2005), S. 13

¹⁷ Vgl. Obrist, A. (2006), S. 18

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2 RFID - die Technologie

Systeme haben heutzutage erst in wenigen Unternehmen Einzug gefunden, da die Implementierung enorme Prozessanpassungen und Investitionen in die Hardware erfordert. ¹⁸ Durch die fortlaufend sinkenden Kosten der Transponder, wird die schnelle und flächendeckende Verbreitung unterstützt. In Abbildung 2 wird die Preisentwicklung von Transpondern im Mikrowellenbereich (UHF) und von Transpondern im Kurzwellen Bereich ohne zusätzlichen Mikroprozessor (HF), sowie mit Mikroprozessor (HF C) prognostiziert.

Durch die Verknüpfung von RFID mit einem ERP-System wird die Vision von einem Unternehmen, dessen gesamte Prozesse in Echtzeit abgebildet werden, immer realistischer.

Oft wird die RFID-Technologie nur als eine moderne Form des Barcodes gesehen, sie hat jedoch ein weitaus größeres Nutzenpotenzial. Im Fokus stehen hier das berührungslose Lesen und Schreiben ohne Sichtkontakt auch bei bewegten Objekten, die Wiederbeschreibbarkeit der Datenträger, die Widerstandsfähigkeit gegen äußere Einflüsse und die Fähigkeit zum Massenlesen (Pulk-Erfassung) von Objekten. 20

RFID-Tags können in fast allen Formen und Materialien vorkommen. Die gebräuchlichsten sind dabei, kleine Kunststoff oder Epoxidharz Disks in die der RFID-Chip

¹⁸ Vgl. Melski, A. (2006), S. 6

¹⁹ Overmeyer, L.; Vogeler, S. (2006), S. 36

²⁰ Vgl. Melski, A. (2006), S. 13

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2 RFID - die Technologie

eingelassen ist, Glasröhrchen oder Plastikgehäuse, kontaktlose Chipkarten sowie die aufklebbaren Smart Label. 21

2.1 Bestandteile eines RFID-Systems

Die zwei Hauptkomponenten aller RFID-Systeme sind der Transponder und das Lese- bzw. Schreibgerät, auch Reader genannt. ²² In den meisten Fällen wird dieses System um eine IT-Infrastruktur erweitert. In diese Infrastruktur integriert ist die Middleware, welche die Daten für die im Unternehmen angeschlossenen Applikationen nach den geschäftsprozessrelevanten Informationen filtert und aufbereitet. Hierbei kann es sich z. B. um das Enterprise Resource Planning (ERP) System des Unternehmens handeln. Dadurch werden die gewonnen Daten in das Unternehmensnetzwerk eingebunden. ²³ Der Transponder wird am Produkt befestigt, um sowohl eine eindeutige Identifikation zu ermöglichen, als auch zusätzliche Objektinformationen zu speichern. Das Lesegerät steht am Ort der Eventmeldung. Sobald der Tag in den Empfangsbereich des Lesegerätes kommt, wird die Kommunikation ausgelöst. Bei niedrigfrequenten Systemen geschieht das in einigen Fällen nach dem Prinzip der kapazitiven Kopplung (elektrisches Feld), häufiger jedoch nach dem Prinzip der induktiven Kopplung (magnetische Feld), welches in Abbildung 3 schematisch abgebildet ist.

²¹ Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S. 14 ff.

²² Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S. 7

²³ Vgl. Melski, A. (2006), S. 8

²⁴ Finkenzeller, K. (2006), S. 44

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Bei hochfrequenten Systemen werden elektromagnetische Fel lder zur Kopplung verwendet. ²⁵ Dieses Pr rinzip wird auch Backscatter Kopplung ge enannt, da hier die elektromagnetischen We ellen vom Objekt reflektiert werden. Die G Größe des reflektierenden Objektes muss a aus physikalischen Gründen mindestens der h halben Wellenlänge entsprechen. Daher ei ignet sich dieses Verfahren besonders für hochfrequente Anwendungen, da klein ne Bauformen realisiert werden können. Je nach Transponder-System wird der Tag hie erbei aus der Energie des magnetischen Wec chselfeldes das vom Lesegerät erzeugt wird v versorgt oder er besitzt eine eigene Energiequ uelle.

Lese- bzw. Schreibge eräte kommen als mobile Handhelds oder als stationär installierte Geräte vor. Das Le esegerät sendet ein Signal, welches genau der Frequenz des Transponders entspricht t. Dadurch wird sowohl die Energie für den Tag zur Verfügung gestellt, als auch die Da aten auf das Lesegerät übertragen. Zusätzlich h sendet es den für Takt. ²⁶ Somit erfüllt die Synchronisation zwi ischen Lese- und Empfangsgerät benötigten T es zwei Aufgaben: 27

1. Es aktiviert den Tr ransponder sobald er sich in der Reichwei ite des Lesegerätes befindet.

2. Es dient als Schnit ttstelle zwischen der Quelle, der Ort an de em sich die Daten befinden, und der S Senke, der Ort an dem die Daten gesamme elt, aufbereitet und analysiert werden.

Melski, A. (2006), S. 8

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2.2 Arten von RF FID-Transpondern

Die zentralen Untersc cheidungsmerkmale bei RFID-Systemen sin d einerseits die Art der Energieversorgung und damit verbunden die Größe des D Datenspeichers und andererseits der Freque enzbereich, der einen Einfluss auf die Re eichweite hat. Des Weiteren unterscheiden sich die RFID-Systeme anhand verschiedene er Funktionsumfänge und Bauformen.

Bei der Energievers sorgung wird unterschieden zwischen Syst emen ohne eigene Stromversorgung und S Systemen, die sich autark mit Energie vers orgen können. Die Frequenzbereiche könne en in niedrig- und hochfrequente Systeme un nterteilt werden. Bei den Funktionsumfängen n wird zwischen nicht beschreibbaren u und beschreibbaren Transpondern unterschi ieden. In der Abbildung 5 werden die Zu usammenhänge der einzelnen Faktoren darg estellt und anschließend näher erläutert.

²⁹ Melski, A. (2006), S. 12

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2 RFID - die Technologie

2.2.1 Energieversorgung

Die Art der Energieversorgung lässt sich in drei verschiedene Systeme gliedern.

1. Passive Systeme

Die passiven Systeme besitzen keine eigene Energieversorgung, weshalb die gesamte Energie dem elektromagnetischen Feld des Readers entnommen wird. Die Energie in Form von magnetischen oder elektromagnetischen Wellen des Lesegerätes dient zur Datenübertragung zum Tag und wieder zurück zum Reader. Ist der Tag außerhalb der Reichweite des Readers, ist er nicht in der Lage ein Signal zu senden. ³⁰ Durch die geringe Energieversorgung haben passive Systeme eine begrenzte Reichweite und einen geringen Datenspeicher auf ihrem Tag. Sie sind eine sehr preiswerte Transpondervariante, wodurch auch nicht wiederverwendbare Lösungen realisiert werden können. Mit dieser Tag Alternative können sehr kleine Bauformen erreicht werden. Sie werden in den meisten Fällen in Systemen eingesetzt, in denen die Identifikationsnummer auf dem Tag gespeichert ist. Die Verknüpfung der Daten erfolgt über eine externe Datenbank (siehe Kapitel 2.4).

2. Semi-passive Systeme

Semi-passive RFID-Systeme, in der Literatur auch als semi-aktive Systeme bezeichnet ³¹ , besitzen eine eigene Stromversorgung. Üblicherweise handelt es sich dabei um eine eingebaute Batterie. Es sind aber auch andere Lösungen wie z. B. Solarzellen denkbar. Die Stromversorgung dient hier der Spannungsversorgung des Transponders. Da keine Energie zur Transponderversorgung verwendet werden muss, kann ein energetisch schwächeres Feld vom Lesegeräte ausgesendet werden. Hierdurch haben semi-passive Systeme eine weitaus größere Reichweite im Vergleich zu passiven Tags. Die eigene Energieversorgung ermöglicht die Verwendung eines größeren Datenspeichers im Transponder. Semi-passive Systeme senden kein eigenes Signal an das Lesegerät, sondern werden wie beim passiven Transponder durch das Feld des Lesegerätes beeinflusst. ³² Dieser Transponder hat bedingt durch die Batterie eine begrenzte Lebensdauer und eine größere Bauform. Durch die aufwendigere Technologie ist er die teurere Variante gegenüber dem passiven Tag. 33

³⁰ Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S. 23

³¹ Vgl. Melski, A. (2006), S. 10

³² Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S. 24

³³ Vgl. Kummer, S. et al. (2005), S. 21

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2 RFID - die Technologie

3. Aktive Systeme

Eine ganz andere Art von Transpondern sind die aktiven Systeme. Diese verfügen über einen eigenen Sender und eine eigene Stromversorgung und sind somit nicht auf eine Aktivierung durch das Lesegerät angewiesen. Sie können ein Signal autark aussenden. Diese Systeme können bei ausreichender Sendeleistung Entfernungen von einigen hundert Metern überbrücken. ³⁴ Es handelt sich hierbei nicht um RFID-Transponder im eigenen Sinne, sondern um Kurzstreckenfunkanlagen. Diese Art der RFID-Systeme finden ihre Anwendungen, wenn alle Daten des Objektes auf dem Tag gespeichert werden und keine zusätzliche Datenbank zur Informationsverwaltung eingesetzt wird. Die unterschiedlichen Arten der Datenverwaltung werden in Kapitel 2.4 beschrieben.

Einen Überblick über die drei Arten der Energieversorgung sowie ihre unterschiedlichen Merkmale liefert die Tabelle 1.

2.2.2 Frequenzen und Reichweiten

Die verschiedenen Frequenzen sind ausschlaggebend für die Reichweite, die Durchdringungsrate verschiedener Materialien und die Lesegeschwindigkeit. 36

Die Tabelle 2 zeigt die Frequenzbänder mit ihren dazugehörigen Frequenzbereichen, die für RFID-Applikationen Verwendung finden.

³⁴ Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S. 25

³⁵ Melski, A. (2006), S. 10

³⁶ Vgl. Melski, A. (2006), S. 10

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2 RFID - die Technologie

RFID-Systeme mit einer Frequenz bis ungefähr 30 MHz arbeiten nach dem Prinzip der induktiven Kopplung. Bei den hochfrequenten Systemen und den Mikrowellensystemen kommen elektromagnetische Felder für die Kopplung zum Einsatz. Niedrigfrequente Systeme besitzen eine geringere Absorptionsrate als Systeme im Hochfrequenzbereich. Sie werden verwendet, falls eine Durchdringung von Materialien oder Gegenständen gewährleistet sein muss. Die Störung der Datenübertragung durch verschiedene Materialien wie z. B. Metall oder Wasser ist bei diesen niedrigfrequenten Systemen wesentlich geringer als gegenüber Mikrowellensysteme. Letztere hingegen weisen eine wesentlich höhere Reichweite auf, benötigen dafür jedoch eine eigene Energieversorgung. ³⁸ Für die Lesereichweite von RFID-Systemen sind somit das Frequenzband, der Montageuntergrund sowie das Material zwischen Lesegerät und Transponder entscheidend. Den Unterschied der Lesereichweiten zwischen verschiedenen Frequenzbändern sowie unterschiedlichen Materialien veranschaulichen die Abbildung im Anhang 1 und Anhang 2.

Die Reichweiten der RFID-Systeme werden in drei verschiedenen Kategorien unterschieden (siehe Tabelle 3). Bei RFID-Systemen mit einer Reichweite bis zu einem Zentimeter wird von Close-Coupling Systemen gesprochen. Sie arbeiten in einem Frequenzbereich bis 30 MHz und sind oft mit einem Mikroprozessor ausgestattet. Durch diesen Prozessor ist der Transponder in der Lage die gespeicherten Daten zu verschlüsseln. Sie werden bevorzugt eingesetzt, wenn hohe Sicherheitsanforderungen an das System gestellt sind. 39

³⁷ Kummer, S. et al. (2005), S. 16

³⁸ Vgl. Kummer, S. et al. (2005), S. 16

³⁹ Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S. 22

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2 RFID - die Technologie

Der Reichweitenbereich von Remote-Coupling Systemen beträgt bis zu drei Meter. Als Frequenzen kommen Bereiche unter 135 kHz für eine Reichweite bis zu 1,5 Meter und die Frequenz von 13,56 MHz für eine Reichweite bis zu drei Meter in Betracht. Hierbei handelt es sich um die meist verbreitete RFID-Variante. Der Anteil von Remote-Coupling Systemen an allen eingesetzten RFID-Systemen beträgt ca. 90%. ⁴¹ Die Frequenz von 13,56 MHz ist besonders geeignet für die Pulkerfassung, hat jedoch eine hohe Sensibilität gegenüber metallischen Objekten. ⁴² Für die Frequenzbänder der Remote-Coupling Systeme existieren eine Reihe von Normen für die technischen Spezifikationen der Transponder, wodurch systemübergreifende Anwendungen möglich sind.

Ab einer Reichweite von drei Metern wird von Long-Range RFID-Systemen gesprochen. Diese arbeiten im UHF-Bereich auf dem Frequenzband von 868 MHz in Europa und auf 915 MHz in Amerika mit einer Reichweite von bis zu 50 Metern. Des Weiteren gibt es Long-Range Systeme im Mikrowellenbereich mit 2,5 GHz und einer Reichweite von bis zu 100 Metern. In der Entwicklung befinden sich Systeme die eine Frequenz von 5,8 GHz nutzen, Reichweiten von bis zu 1000 Metern aufweisen und zugleich weniger störanfällig für metallische Oberflächen sind. ⁴³ Aufgrund seiner größeren Reichweite, die für logistische Zwecke erheblich besser geeignet ist, wird der UHF Frequenzbereich momentan stark durch den EPC-Standard (siehe Kapitel 2.3)

⁴⁰ Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S. 22 f.

⁴¹ Vgl. Bovenschulte, M. et al. (2007), S. 13

⁴² Vgl. Melski, A. (2006), S. 11

⁴³ Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S. 23

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2 RFID - die Technologie

vorangetrieben und wird dadurch in Zukunft eine bedeutende Rolle für Logistikdienstleister einnehmen. 44

2.2.3 Funktionsumfang

RFID-Transponder unterschieden sich hinsichtlich ihres Funktionsumfangs in der Speicherstruktur, der Speicherkapazität, der Betriebsart und der Art der Datenverarbeitung.

Die elementarsten und günstigsten Transponder sind die elektronischen Artikelsicherungssysteme (EAS). Aufgrund ihrer Speicherkapazität von nur einem Bit, ist lediglich die Kontrolle der Anwesenheit eines Transponders möglich. 45

Die read-only Transponder, die zur Gruppe der induktiven Transponder gehören, verfügen über die Speicherkapazität einer mehreren Bytes lange Nummer, wie zum Beispiel dem Electronic Product Code (EPC). Der EPC wird zur Identifizierung ausgesendet, solange sich der Tag im Feld des Lesegerätes befindet. ⁴⁶ Aufgrund des geringen Energie- und Speicherbedarfs können diese Transponder sehr klein gehalten werden und sind sehr preiswert in der Herstellung. 47

Die Backscatter Systeme sind die verbreiteteste Variante der beschreibbaren Systeme und weisen die größte Typenvielfalt auf. Diese Systeme gibt es sowohl in aktiver als auch in passiver Form und in allen für RFID zur Verfügung stehenden Frequenzbändern. Es wird zwischen write-once / read-many (WORM) und read / write Transpondern unterschieden. Im ersten Fall können die Daten vom Produzenten einmalig dem Objekt zugeordnet und dann beliebig oft gelesen werden. Im zweiten Fall können die Daten beliebig oft auf dem Transponder verändert und gelesen werden. ⁴⁸ Sehr häufig unterstützen diese Transponder Verfahren zur Datenverschlüsselung oder Antikollisionsverfahren, wodurch sich mehrere Tags im Bereich des Lesegerätes befinden können. 49

⁴⁴ Vgl. Bovenschulte, M. et al. (2007), S. 13

⁴⁵ Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S. 25

⁴⁶ Vgl. Kummer, S. et al. (2005), S. 19

⁴⁷ Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S. 26

⁴⁸ Vgl. Melski, A. (2006), S. 11

⁴⁹ Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S. 27

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2 RFID - die Technologie

Die Closed-Coupling Transponder stellen das technologisch anspruchsvollste RFID-System dar. ⁵⁰ Sie sind mit Mikroprozessoren ausgerüstet. Hierdurch lassen sich komplexe Verfahren zur Verschlüsselung und Authentifizierung durchführen. Diese Systeme können ausschließlich auf sehr kurzen Distanzen eingesetzt werden (siehe Kapitel 2.2.2). 51

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist die Betriebsart des Transponders. Beim Voll- oder Halbduplexverfahren sendet der Transponder, während das Feld des Lesegerätes eingeschaltet ist. Beim sequentiellen Verfahren hingegen, erfolgen das Senden des Transponders und das Lesen des Readers nacheinander. In den Lesepausen hält hierbei ein Kondensator die Spannung des Transponders aufrecht. 52

Die folgende Tabelle 4 gibt einen vollständigen Überblick über die verschiedenen RFID-Systeme und ihre Einsatzgebiete.

⁵⁰ Vgl. Kummer, S. et al. (2005), S. 25

⁵¹ Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S. 27

⁵² Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S. 57 f.

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