Anwendungsszenarien der RFID-Technologie und deren Potentiale

Die Zukunft funkt....


Diplomarbeit, 2008
115 Seiten, Note: 2,0

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Motivation und Zielsetzung

2 Einführung
2.1 Einordnung und Abgrenzung
2.2 Historie und Entwicklung

3 Technologische Grundlagen
3.1 Bestandteile eines RFID-Systems
3.2 Aktive vs. Passive Systeme
3.3 Reichweite
3.4 Informationsverarbeitung
3.5 Frequenz
3.6 Wichtige Bauformen von Transpondern

4 Anwendungsbereiche
4.1 Produktion
4.2 Logistik
4.2.1 Lagerund Bestandsmanagement
4.2.2 Investitionsgüterund Instandhaltungsmanagement
4.2.3 Transportmanagement
4.3 Handel und Konsumgüterindustrie
4.4 Supply Chain Management
4.5 Gesundheit und Pharmazie
4.6 Weitere Anwendungsbereiche
4.6.1 Sicherheit
4.6.2 Freizeit
4.6.3 Haushalt
4.6.4 Tiererfassung
4.6.5 Büroanwendungen
4.6.6 Öffentliche Einrichtungen
4.6.7 Militär
4.7 Zukünftige Anwendungen

5 Potentiale der Technologie
5.1 Stärken und fördernde Faktoren
5.1.1 Vorteile allgemein
5.1.2 Vorteile auf der Unternehmerseite
5.1.3 Vorteile auf der Verbraucherseite
5.1.4 Ökonomische Rahmenbedingungen
5.1.5 Politische Rahmenbedingungen
5.2 Schwächen und hemmende Faktoren
5.2.1 Kosten und Aufwand
5.2.2 Standardisierung und Normen
5.2.3 Datenschutz und Privatsphäre
5.2.4 Datensicherheit
5.2.5 Vertrauen und Akzeptanz
5.2.6 Weitere Risiken

6 Schlussbetrachtung
6.1 Auswertung und Potentialeinschätzung
6.2 Aktuelle Marktsituation und Entwicklung
6.3 Fazit und Ausblick

Anhang

Literaturverzeichnis

Rechtsquellen

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Übersicht der wichtigsten Auto-ID-Verfahren

Abb. 2: Reader und Transponder als Hauptbestandteile eines RFID-Systems

Abb. 3: Von RFID-Systemen verwendete Frequenzbereiche

Abb. 4: Aufbau einer kontaktlosen Chipkarte

Abb. 5: Identifikation getaggter Fahrzeuge durch ein stationäres Reader-Gate

Abb. 6: Prozesskette der AirCargo-Abwicklung

Abb. 7: RFID in der Lieferkette – vom Hersteller bis zum Endverbraucher

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Motivation und Zielsetzung

Das Thema RFID hat in den vergangenen Jahren Labors und Forschungseinrichtungen verlassen und ist dabei, verstärkt in den Fokus der Öffentlichkeit gerückt zu werden. Neben Fachmagazinen und Messen werden Entwicklungen auch immer wieder in überregionalen Tageszeitungen, Nachrichtensendungen, Unterhaltungsformaten und Internetforen thematisiert. Auch die Industrie ist nicht untätig und hat inzwischen weltweit und in allen Branchen etliche Case Studies[1] und Pilotprojekte durchgeführt und neue Anwendungsfelder erschlossen.

Eine nähere Betrachtung der verfügbaren Quellen ergibt allerdings, dass wenig qualifizierte und umfassende Fachliteratur zur Verfügung steht und wenn, dann erfolgt meist eine einseitige Betrachtung entweder aus Technikoder Anwendungssicht. Eine gezielte Analyse der Chancen und Risiken kommt dabei fast immer zu kurz, vernachlässigt entscheidende Kriterien oder findet nur in wenigen Fachstudien Beachtung. Die vorliegende Arbeit sammelt, analysiert und bewertet diese verteilten Informationen und führt die Ergebnisse strukturiert zusammen.

Dazu wird zunächst ein Überblick über die Entwicklung von RFID gegeben, die wichtigsten technischen Aspekte aufgezeigt und eine Abgrenzung bzw. ein Vergleich im Rahmen gängiger Auto-ID-Systeme ermöglicht.

Der erste Hauptteil stellt ausgewählte Anwendungsmöglichkeiten vor und strukturiert diese anhand verschiedener Unternehmensbereiche und Branchen. Dabei soll insbesondere die Vielfältigkeit der Nutzung an ausgesuchten Praxisbeispielen dargestellt und eine Einordnung existierender Ansätze ebenso wie zukünftiger Entwicklungen ermöglicht werden. Zur Komplettierung werden ausgewählte Forschungsrichtungen erläutert, die mögliche Zukunftstendenzen aufzeigen sollen.

Im zweiten Hauptteil werden Faktoren aufgezeigt, die die zukünftige Entwicklung der Technologie positiv oder negativ beeinflussen könnten. Vorteilen und Nutzenaspekten allgemein, aus Unternehmerund Verbrauchersicht sowie ökonomischen und politischen Rahmenbedingungen als fördernden Faktoren, werden Hemmnisse und künftig noch zu lösende Herausforderungen gegenübergestellt und in unterschiedlichen möglichen Sichtweisen beleuchtet.

Abschließend erfolgen die Bewertung der ermittelten Stärken und Schwächen, die eine Beurteilung der aktuellen und zukünftigen Potentiale ermöglichen soll, sowie eine Betrachtung der vergangenen und gegenwärtigen Entwicklung des RFID- Marktes und eine Einschätzung diesbezüglich zu erwartender Tendenzen.

2 Einführung

Die Abkürzung RFID steht für Radio Frequency Identification. Der Begriff erläutert bereits die Kernaufgabe: das automatische Identifizieren eines Objekts mittels Funkwellen (Radiowellen bzw. elektromagnetische Felder). Dabei wird für die Datenübertragung weder direkter noch visueller Kontakt zwischen Sendeund Empfangseinheit des Systems benötigt. RFID-Systeme gehören zu den in Abschnitt 2.1 näher behandelten Automatischen Identifikationssystemen.[2]

Die zentralen Einheiten eines RFID-Systems sind die sogenannten Tags[3]. Diese bestehen im Wesentlichen aus einem Mikrochip, der mit einer Antenne verbunden ist. Über die Antenne kann der Tag u.a. Signale empfangen und senden und der Mikrochip enthält die Daten zur Identifikation sowie ggf. weitere Informationen, beispielsweise einen Bestimmungsort oder ein Verfalldatum[4].

Der zweite wichtige Bestandteil des Systems ist das Lesegerät (Reader). Dieses strahlt über eine oder mehrere Antennen ein Signal aus, das alle in Reichweite befindlichen Tags empfangen. Daraufhin werden die Daten des Chips ausgelesen und, in einem Antwortsignal verpackt, an den Reader zurückübertragen.

Im Hintergrund steht ein Computersystem, das, mit Middleware[5] und Anwendungssoftware versehen, die Daten verarbeiten und interpretieren kann.

Zentrale Merkmale jedes RFID-Systems sind also[6]:

- Elektronische Identifikation

Jedes Tag-Objekt innerhalb des Systems ist eindeutig gekennzeichnet und so elektronisch identifizierbar.

- Kontaktlose Datenübertragung

Die auf den Objekten gespeicherten Daten können über Funksignale ohne Kontakt mit der Leseeinheit ausgelesen werden.

- Senden auf Abruf

Das Objekt stellt seine Daten nur dann zur Verfügung, wenn es durch ein Signal des Lesegerätes zur Übertragung aufgefordert wurde.

2.1 Einordnung und Abgrenzung

In vielen industriellen Bereichen, beispielsweise in Produktion und Logistik, sind heute automatische Identifikationssysteme (Auto-ID)[7] allgegenwärtig. Ziel ist es, Informationen über Güter, Personen oder Tiere automatisch bereitzustellen und damit die Identifikation und Verfolgung der Objekte zu erleichtern[8].

Abb. 1: Übersicht der wichtigsten Auto-ID-Verfahren

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: in Anlehnung an: Finkenzeller, Klaus (2006), S. 2.

Ein Barcode ist ein eindimensionaler Binärcode, besteht aus senkrechten Strichen unterschiedlicher Breite und unterschiedlichem Abstand zueinander und wird mithilfe eines optischen Lasers ausgelesen. (Alpha-)Numerisch interpretiert stellen die Striche die gespeicherten Daten dar. Unter den heute etwa zehn verschiedenen Codes ist der dreizehnstellige EAN-Code (European Article Number)[9] am weitesten verbreitet. Verwandt mit dem Barcode ist der zweidimensionale Data Matrix Code, der die Daten in Form von schwarzen und weißen Punkten speichert. Neben einer höheren Informationsdichte bietet er ein Verfahren zur Fehlerkorrektur und ist damit dem Barcode überlegen[10].

Bei der Optical Character Recognition (OCR) werden Klarschriftleser auf speziellen Schrifttypen eingesetzt. Sie kommen u.a. in Banken bei dem Auslesen von Kontonummern auf Scheckvordrucken zum Einsatz. Ein großer Vorteil von OCR ist dabei, dass die relevanten Daten bei Problemen in der maschinellen Erkennung oder auch zur Kontrolle auch von Menschen lesbar sind[11].

In der Biometrie werden mathematische bzw. statistische Verfahren eingesetzt, um Lebewesen zu identifizieren. Insbesondere die eindeutige Identifikation von Personen, beispielweise durch unverwechselbare Fingerabdrücke, Gesichtsmerkmale, Stimmenmuster oder Netzhauteigenschaften, gewinnt in den letzten Jahren vor allem in Sicherheitsanwendungen eine immer größere Bedeutung[12].

Chipkarten sind elektronische Datenspeicher – meist im Kreditkartenformat (Speicherkarte). Ist eine zusätzliche Verarbeitung der Daten nötig, können die Karten Mikroprozessoren enthalten (Mikroprozessorkarte). Zum Auslesen wird ein Kontaktfeld mit der Leseeinheit in Verbindung gebracht. Die Technik kommt z.B. bei Krankenversicherungskarten oder seit 1984 bei Telefonkarten zum Einsatz. Vorteil der Technologie ist dabei die mögliche Datenverschlüsselung. Zu den Nachteilen zählt u.a. die Anfälligkeit gegen äußere Einflüsse, die das Kontaktfeld beschädigen und so ein Auslesen der Daten unmöglich machen können[13].

RFID-Systeme sind mit den Chipkarten eng verwandt. Auch hier werden Daten auf einem Chip abgelegt und mithilfe einer Leseeinheit ausgelesen. Wichtiger Unterschied ist aber die kontaktlose Datenübertragung. Durch zahlreiche Vorteile, die RFID-Systeme beispielsweise gegenüber dem Barcode bieten, haben sie sich in den letzten Jahren zu einem ernstzunehmenden Konkurrenten der etablierten Systeme entwickelt. Heute werden RFID-Systeme z.B. in der Logistik, bei der Zugangskontrolle oder in elektronischen Bezahlsystemen eingesetzt[14].

2.2 Historie und Entwicklung

Grundlage der RFID-Technologie war die Weiterentwicklung der Radartechnologie vornehmlich durch den Physiker Sir Robert Alexander Watson-Watt gegen Ende des Zweiten Weltkrieges. Mithilfe von Funktransmittern an den eigenen Flugzeugen gelang den Briten durch die Interpretation der Peilsignale eine zuverlässige Freund-Feind-Unterscheidung über größere Entfernungen. Damit war das erste passive Identifikationssystem auf der Basis von Funkwellen geboren.

In den 1950er und 1960er Jahren wurde die Funktechnologie weiterentwickelt und etwa in Anti-Diebstahl-Systemen, wie sie auch heute noch in Kaufhäusern verbreitet sind, eingesetzt. Sog. „1-Bit-Transponder“, die beim Bezahlen an der Kasse deaktiviert werden können, verhindern ein widerrechtliches Entfernen von Artikeln durch einen von Readern an den Ausgängen ausgelösten Alarm[15].

In den 1970er Jahren kamen u.a. erste Systeme zur Zugangskontrolle und zur Tieridentifikation mithilfe von Tags in verschiedenen Bauformen zum Einsatz. Nachdem sich diese ersten niederfrequenten Transponder verbreitet hatten, konzentrierte sich die Entwicklung auch auf hochfrequente Funkwellen. Damit konnte eine größere Reichweite der Signale und eine schnellere Datenübertragung realisiert werden[16] und die Bandbreite der möglichen Einsatzgebiete vergrößerte sich.

Anfang der 1990er Jahre gab es die ersten ultrahochfrequenten RFID-Systeme mit einer Reichweite von mehreren Metern. Der Versuch des Einsatzes in größeren Stückzahlen scheiterte damals noch an den hohen Kosten der einzelnen Tags.

1999 gründeten der Uniform Code Council (UCC)[17], EAN International, Procter & Gamble Co. und The Gillette Company das Auto-ID-Center am Massachusetts Institute of Technology (MIT). Dort wurde u.a. an der Entwicklung von kostengünstigeren Tags gearbeitet. In den folgenden vier Jahren schlossen sich dem Konsortium über 100 große Firmen, Institutionen und viele Anbieter von RFID- Systemen an. In dieser Zeit gründete das Auto-ID-Center mehrere Labors (Auto- ID Labs) weltweit[18], etablierte zwei Schnittstellenprotokolle, führte den Elektronische Produktcode (EPC) ein und baute eine elektronische Netzwerkarchitektur für die Suche nach Produkten bzw. den dazugehörigen Tags im Internet auf[19].

Im Oktober 2003 wurde das Auto-ID-Center aufgelöst und die Non-Profit- Organisation EPCglobal Inc. aus einem Joint Venture des UCC und der EAN International gegründet, um eine kommerzielle Weiterentwicklung der Technologie voranzutreiben. Diese Organisation beschäftigt sich seither insbesondere mit Fragen der Datensicherheit, der Entwicklung und Etablierung von technischen Spezifikationen für Hardund Software und die Netzwerkarchitektur. Seit Dezember 2004 existiert das von EPCglobal weiterentwickelte Datenübertragungsprotokoll „Gen 2“[20], das den Masseneinsatz der Technologie erleichtern und vorantreiben soll[21]. Inzwischen sind mehr als 1.000 Unternehmen weltweit Mitglied im EPCglobal-Netzwerk[22] und helfen durch eigene Pilotprojekte bei der Weiterverbreitung der Technologie[23].

3 Technologische Grundlagen

3.1 Bestandteile eines RFID-Systems

Wie bereits erwähnt, hat ein RFID-System immer zwei Hauptbestandteile[24]:

- einen RFID-Tag, aufgebracht auf die zu identifizierenden Objekte
- einen Reader mit, bauformabhängig, Leseoder Schreib-Lese-Funktion.

Abb. 2: Reader und Transponder als Hauptbestandteile eines RFID-Systems

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Finkenzeller, Klaus (2006), S. 7.

Das Lesegerät[25] beinhaltet u.a. ein Sendeund Empfangsmodul, eine oder mehrere Antennen und eine Schnittstelle, die die empfangenen Daten an ein Computer- System weiterleitet[26]. Das von ihm abgestrahlte (elektro-)magnetische Feld bzw. Funkwellen dienen für alle Tags in Reichweite u.a. zum Auslesen der Daten.

Der Tag stellt im System den Datenspeicher dar und enthält neben einer Antenne für die Verbindung zum Lesegerät[27] einen elektronischen Mikrochip. Außerhalb der Reader-Reichweite ist er meist passiv, wird erst durch dessen Signal „geweckt“ und zur automatischen und kontaktlosen Datenübertragung aufgefordert[28].

In den meisten Fällen enthält der Chip auf dem Tag eine eindeutige Nummer, den 64- oder 96 Bit-Produktcode EPC, der u.a. Hersteller, Artikelart und, im Gegensatz zum Barcode, jeden einzelnen Artikel spezifizieren kann[29].

3.2 Aktive vs. Passive Systeme

Aktive Tags beinhalten neben Antenne und Chip ein spezielles Sendemodul (Transmitter) und eine eigene Stromquelle – meist in Form einer Batterie. Die Tags werden durch einen Reader in Reichweite angesprochen und senden aktiv Signale zur Datenübertragung zurück. Die Stromquelle wird dabei sowohl für die Rechnerleistung des Chips, als auch für die Datenübertragung benötigt[30]. Neben den genannten Bauteilen können weitere Funktionen, beispielsweise Temperaturoder Erschütterungs-Sensoren sowie Kryptographiemodule enthalten sein[31].

Sie werden meist auf Verpackungseinheiten wie Containern oder bei wertvollen Gütern eingesetzt, die auf Distanz auslesbar sein sollen und arbeiten dazu mit UHF bzw. Mikrowelle[32], die eine Reichweite von mehr als 100m ermöglichen[33].

Innerhalb der aktiven Tags unterscheidet man Transponder, die erst durch das Signal eines Readers „geweckt“ werden und deshalb stromsparend arbeiten und Beacons, die in bestimmten Zeitintervallen selbständig Signale aussenden, um beispielsweise eine Echtzeit-Standortbestimmung des Objektes zu realisieren[34].

Die Kosten pro Tag liegen z. Zt. je nach Bauart und Funktionsumfang zwischen 10,- und 50,- US-$. Werden die Tags in speziellen Behältern eingebaut, z.B. um sie vor Witterungseinflüssen besser zu schützen, können diese Kosten noch steigen[35]. Auch deshalb sind Unternehmen an einer Wiederverwendung interessiert.

Passive Tags dagegen verfügen über kein Sendemodul und keine Stromquelle[36]. Die Energie wird durch Induktion[37], ausgehend vom Reader erzeugt, wobei die Antenne als Spule dient und ein Kondensator für die dauerhafte Stromversorgung sorgt[38]. Die Datenübertragung selbst erfolgt durch Lastmodulation, d.h. im Takt des Datenstroms wird ein Lastwiderstand variiert und somit das vom Tag reflektierte Signal moduliert[39]. Ohne Sendemodul und Signalverstärkung haben passive Tags meist nur eine Reichweite zwischen wenigen Zentimetern und 10m[40].

Ohne die zusätzlichen Bauteile sind die Herstellungskosten für passive Tags erheblich geringer – sie liegen zurzeit in den einfachsten Ausführungen zwischen 0,20 und 0,40 US-$ – und sorgen für eine deutlich höhere Verbreitung als bei aktiven Tags. Nichtsdestoweniger verhindern ebendiese Stückkosten noch einen Masseneinsatz auf einzelnen Produktverpackungen im Handel. Für diesen Zweck werden mittelfristig Stückkosten von deutlich unter 0,05 US-$ angestrebt[41].

Neben den beiden genannten Arten gibt es auch noch Semi-passive bzw. Batterieunterstützte Tags, die über eine eigene Stromquelle verfügen, diese jedoch nur für die Versorgung des Chips (bzw. ggf. integrierte Sensoren) verwenden. Die Signalübertragung erfolgt analog zu passiven Tags, wobei die gesamte Energie des Reader-Signals zur Verfügung steht, was die Reichweite gegenüber passiven Systemen erhöht. Die Kosten liegen, wieder je nach Ausstattung, bei etwa 1,- US-$[42].

3.3 Reichweite

Die Art der Datenübertragung zwischen Tag und Reader bestimmt, insbesondere bei nicht signalverstärkten passiven Systemen, die Reichweite des Systems[43].

Bei einem Close Coupling System wird der Tag auf die Oberfläche des Lesegerä- tes platziert oder in dieses eingeführt. Die Reichweite liegt zwischen 0,1 und 1cm. Die Datenübertragung erfolgt durch elektrische und magnetische Felder[44].

Eine größere Reichweite bieten die sog. Fernkopplungs-Verfahren (remote coupling). Sie arbeiten mit Verfahren der induktiven (magnetischen), sowie vereinzelt der kapazitiven (elektrischen) Kopplung im LF- und HF-Bereich, also zwischen 30 kHz und 30 MHz, und ermöglichen eine Datenübertragung mit einer Reichweite von bis zu einem Meter. Die Frequenzbereiche vereinfachen auch die Übertragung in der Nähe von Metall und Flüssigkeiten[45]. In diese Gruppe gehören auch die sog. Near Field Communication (NFC) -Systeme[46], die mittels eines speziellen Protokolls im HF-Bereich mit 13,56 MHz arbeiten[47]. Ein Tag ist in einem solchen „Nahfeld“, wenn er sich innerhalb der vollen Wellenlänge des Reader-Signals befindet[48], üblicherweise also weniger als 20cm vom Reader entfernt[49].

Für Langreichweiten-Verbindungen (long range) wird eine elektromagnetische Backscatter-Kopplung verwendet. Die Systeme arbeiten meist im UHF- und Mikrowellenbereich. Durch die kürzeren Wellenlängen sind kleinere und effizientere Antennen möglich und die Reichweite[50] vergrößert sich auf mehrere Meter[51].

3.4 Informationsverarbeitung

Ein wichtiges Abgrenzungskriterium betrifft den Funktionsumfang der Tags hinsichtlich Informationsverarbeitung und Speicherkapazität.

Die unterste Ebene bilden die elektronischen Artikelsicherungssysteme (EAS) bei denen der Transponderchip lediglich eine eindeutige Seriennummer beinhaltet, mit deren Hilfe ein Reader die Anwesenheit eines Tags im Erfassungsbereich erkennen kann. Der Chip ist bei diesen Systemen nicht beschreibbar (read-only)[52].

Eine Ebene höher sind Systeme angesiedelt, bei denen zum einen der Datenspeicher wesentlich größer ist (100 kByte und mehr), zum anderen der Chip (wieder)beschreibbar ist, d.h. die gespeicherten Informationen durch den Reader ver- änderbar sind. Darüber hinaus werden in diesen Tags Antikollisionsverfahren[53] und sogar einfache Datenverschlüsselungsverfahren unterstützt[54].

Noch größere Funktionalitäten bieten High-end-Systeme, die neben den üblichen Bauteilen auch über einen Mikroprozessor verfügen. Dadurch wird die Verwendung von Sensoren oder komplexen Verschlüsselungsalgorithmen möglich[55].

3.5 Frequenz

Hinsichtlich der Betriebsfrequenz, also der Frequenz, auf der Reader und Tag kommunizieren, wird grob zwischen niederfrequenten (low frequency (LF), 30 bis 300 kHz), hochfrequenten (high frequency (HF), 3 bis 30 MHz), ultrahochfrequenten (ultra high frequency (UHF), 300 MHz bis 3 GHz) und Mikrowellen- Systemen (über 3 GHz) unterschieden[56].

Abb. 3: Von RFID-Systemen verwendete Frequenzbereiche

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Finkenzeller, Klaus (2006), S. 169.

Da RFID-Systeme elektromagnetische Wellen abstrahlen, können nur Frequenzen genutzt werden, die keine anderen Dienste (z.B. Funktelefone) in ihrer Funktion stören. Deshalb wurden früher insbesondere die Industrial-Scientifical-Medical (ISM)-Frequenzbänder verwendet, die speziell für industrielle, wissenschaftliche und medizinische Zwecke zur Verfügung stehen. In letzter Zeit werden vor allem in Europa aber zunehmend auch Frequenzen als eigene Anwendung innerhalb der Short Range Devices (SRD, Kurzstreckenfunk) reserviert[57].

Generell steigen mit höheren Frequenzen die Datenrate und damit die Systemleistung (u.a. für Kryptofunktionen), aber auch der Preis der Komponenten[58].

Die Frequenzen waren früher teilweise für Erfassungsprobleme verantwortlich: UHF-Signale können an metallenen Oberflächen abprallen und werden von Wasser absorbiert. Dem Problem begegnet man inzwischen z.B. durch einen ausreichend großen Luftzwischenraum zwischen Tag und Oberfläche[59]. So hat u.a. die Firma Paxar ein RFID-Etikett entwickelt, das über eine 3 bis 8mm dicke Zwischenlage aus wasserfreiem Schaumstoff verfügt, um Irritationen zu vermeiden[60].

3.6 Wichtige Bauformen von Transpondern

Die häufigste Bauform von Transpondern sind die sog. Münzen oder Disks. Dabei sitzen Antenne und Chip kreisförmig in einem runden Kunststoff-Gehäuse von bis zu 10cm Durchmesser. Zusätzlich ist häufig ein Loch für eine Befestigungsschraube vorhanden[61]. Zum Einsatz kommen die Chips etwa bei Zugangskontrollen wie z.B. im Stadtbad Trier, wo die Tags die Nutzungshäufigkeit speichern.

Glastransponder werden vor allem bei Tieren verwendet und dazu unter die Haut injiziert oder in den Magen verbracht. Das zylinderförmige meist 12-32mm lange Glasröhrchen beinhaltet im Inneren eine um einen Stab gewickelte Antenne[62].

Für Anwendungen unter harten äußeren Bedingungen ist das Plastikgehäuse vorgesehen. Im Aufbau ähnlich dem Glastransponder, kann es aufgrund der größeren Bauform und der damit möglichen längeren Antenne höhere Reichweiten erzielen. Plastikgehäuse werden u.a. für elektronische Wegfahrsperren verwendet[63].

Eine weitere Bauform sind kontaktlose Chipkarten. Der Tag wird dazu zwischen PVC-Folien einlaminiert[64] und ermöglicht durch eine großflächig aufgebrachte Spule eine große Reichweite[65]. Ein Anwendungsbeispiel ist das Mifare-System von Philips, das u.a. auch an der Universität Trier (TUNIKA) eingesetzt wird.

Abb. 4: Aufbau einer kontaktlosen Chipkarte

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Finkenzeller, Klaus (2006), S. 380.

Insbesondere beim Versenden von Waren werden RFID Transponder in Form von Smart Labels verwendet. Hierbei werden Spule und Chip auf eine hauchdünne[66] Plastikfolie aufgebracht und ermöglichen so den Einsatz auf Selbstklebeetiketten, wie z.B. bei der Kennzeichnung von Gepäck am Flughafen. Zusätzlich können sie mit einem Barcode versehen werden und so die Einsatzbandbreite erweitern[67].

4 Anwendungsbereiche

Auch wenn die Funktionsweise und die grundlegenden Merkmale auf den ersten Blick eine relativ eingeschränkte Nutzung vermuten lassen, kann die RFID Technologie ihre Leistungsfähigkeit in erstaunlich vielen Bereichen ausspielen.

So ist u.a. die Konsumgüterbranche aufgrund gestiegener Kundenerwartungen, weltweiter Beziehungen und wirtschaftlicher Rahmenbedingungen auf hohe Flexibilität, Effizienz und Innovationskraft angewiesen, wobei vor allem Prozessoptimierung zu einem entscheidenden Faktor werden kann. Der mit RFID verbundene Wandel kommt dem Aufkommen des Barcodes in den 1970er Jahren gleich[68].

Obwohl in der breiten Öffentlichkeit noch weitgehend unbeachtet, werden RFID- Systeme bereits seit mehreren Jahrzehnten eingesetzt und weitere Einsatzgebiete intensiv getestet. Dies lässt einen Durchbruch, möglicherweise einhergehend mit Verdrängung gängiger Systeme, mittelfristig so gut wie sicher erscheinen[69].

Das folgende Kapitel versucht, die vielfältigen Anwendungsszenarien exemplarisch zu beleuchten und in geeigneter Weise in verschiedene Unternehmensbereiche und Branchen einzuordnen. Dabei werden sowohl Anwendungen behandelt, die bereits im Einsatz sind, als auch Technologien, die sich in den verschiedenen Stadien von Forschung, Entwicklung und Test befinden. Hier wird, neben der gesonderten Analyse in Kapitel 5, bereits deutlich, welche Stärken RFID bietet und wie es gelingt, Abläufe effizienter, sicherer und kostengünstiger zu gestalten.

4.1 Produktion

Bereits seit Mitte der 1990er Jahre wird RFID in der Produktion eingesetzt und hat sich vielfach bewährt[70]. Als Grund für die frühe Verbreitung wird die Eigenschaft der Produktion als meist geschlossenes System innerhalb eines Unternehmens, in dem die Tags mehrfach verwendet werden können und das keinen Abgleich mit Systemen anderer Unternehmen erfordert, angesehen. Merkmal der Produktion ist also die Überschaubarkeit (im Gegensatz zur Supply Chain) sowie die (im Gegensatz zum Handel) eher vernachlässigbaren Einzeltag-Kosten[71].

Exemplarisch wird im Folgenden die Automobilindustrie anhand zweier Aspekte betrachtet, deren Erkenntnisse gut auf andere Bereiche übertragbar sind.

Eine gute Kenntnis und darüber hinaus die Möglichkeit zur transparenten Analyse und Kontrolle des Produktionsprozesses eröffnet für Unternehmen viele Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung und findet daher immer größere Beachtung[72]. So wird z.B. bei der Daimler AG in ihrem Werk in Bremen der Einbau der Fahrzeugsitze des Mercedes SLK mithilfe eines Zulieferers durch RFID unterstützt:

Zunächst werden die durch den Zulieferer produzierten Sitze in speziellen Transportbehältern, sog. Ladungsträgern, angeliefert. Sie sind mit beschreibbaren passiven Tags versehen, die bei der Anlieferung von einem Reader im Pulk erfasst[73] und ausgelesen werden. In einem zweiten Schritt erfolgt der Transport zur Fertigungshalle durch Gabelstapler, wobei ein Scannertor sicherstellt, dass die Sitze auch am richtigen Fertigungsband abgeladen werden[74]. Ein weiterer Reader erfasst dort den geleerten Ladungsträger erneut und bucht ihn aus dem Anlieferungsprozess aus. Der Gabelstapler übernimmt den Ladungsträger und verbringt ihn zu einem zentralen Zwischenlager, von wo die Rückgabe an den Zulieferer erfolgt. Mithilfe dieses Verfahrens stellt das Werk die Variantentreue sicher, d.h. die korrekte Anlieferung und damit die Montage an der richtigen Fertigungsstra- ße. Darüber hinaus stellt die laufende Erfassung sicher, dass keine Teile verloren gehen, wie es bei fehlerhaftem Auslesen von Barcodes passieren und den Produktionsprozess erheblich stören kann[75]. Ein vergleichbares HF-System arbeitet demgegenüber u.a. bei einem amerikanischen Automobilzulieferer zu 99,9% genau[76].

Ein Aspekt, der sich insbesondere in der Automobilindustrie inzwischen etabliert hat, ist die kundenspezifische Massenproduktion: Fahrzeuge werden selten „von der Stange“ gekauft, sondern je nach Kundenwunsch individuell zusammengebaut. Das hierbei geforderte Management der Variantenvielfalt stellt neben der exakten Just-in-time-Teilelieferung beispielsweise auch beim vollständigen und korrekten Einbau eine große Herausforderung für die Hersteller dar, bei denen RFID-Systeme unterstützend agieren können.

So lässt z.B. wiederum die Daimler AG in ihrem Werk in Rastatt die Cockpit- Komponenten von den Zulieferern mit Tags versehen. Beim Einbau (und auch bei der späteren Auslieferung der Fahrzeuge) verbleiben die Tags auf dem Bauteil und gewährleisten nach Abschluss eines Produktionsabschnittes durch Erfassung an einem Readertor, dass alle gewünschten Teile vollständig enthalten sind[77].

4.2 Logistik

Ebenso wie in der Produktion, ist RFID auch im Bereich Logistik bereits seit mehreren Jahren an vielen Standorten erfolgreich im Einsatz. Im Prinzip handelt es sich hierbei um den nächsten logischen Schritt im Lebenszyklus eines Gutes, weshalb dieses Kapitel auch an den Abschnitt Produktion anschließt.

4.2.1 Lagerund Bestandsmanagement

Der Erfolgsfaktor in diesem Bereich ergibt sich aus der grundlegenden Konzeption von RFID als System zum automatischen kontaktlosen Identifizieren von Objekten. Das Auslesen der einzelnen Tags durch Leseeinheiten geschieht vollautomatisch, ohne dass menschliches Eingreifen nötig ist (und dadurch eine mögliche Fehlerquelle entsteht) und ohne, dass die Waren mit den Readern in direktem oder Sichtkontakt stehen. Die Daten des Lesevorgangs, welche üblicherweise die Tag- ID, die Reader-ID und den Zeitpunkt des Lesevorgangs enthalten, können in Echtzeit an ein Computersystem übermittelt werden, das die Daten verarbeitet und interpretiert. Da das Computersystem den Standort der einzelnen Reader kennt, kann es damit auf den Standort der mit Tags versehenen Güter schließen.

So setzt z.B. Karstadt seit August 2007 als erster deutscher Einzelhändler RFID im Bereich Bestandsmanagement im regulären Betrieb ein. In einer Testfiliale wurde das gesamte Jeans-Sortiment mit Smart Labeln versehen. Dadurch kann jederzeit der gesamte Warenbestand eingesehen und rechtzeitig für Nachschub gesorgt werden. Gleichzeitig kann die zeitraubende Inventur[78] entfallen[79].

Grundlage für eine optimale Ausnutzung der Potentiale insbesondere in der Lagerlogistik ist die sog. Pulkerfassung. Sie bezeichnet die nahezu gleichzeitige Erfassung vieler Transponder[80] – unabdingbar, um beispielsweise den Inhalt eines ganzen Containers oder LKWs schnell und sicher verbuchen zu können, ohne wie bei Barcode-Systemen jeden Artikel einzeln scannen zu müssen. Dies stellt somit einen wichtigen Zeitvorteil der RFID-Systeme dar. Eine exakt gleichzeitige Erfassung aller Transponder ist technisch – bisher noch – nicht möglich, da ein Reader, der mehrere Tags gleichzeitig anspricht, auch eine gleichzeitige Antwort von allen Tags empfängt, was zu Kollisionen beim Datenempfang und damit zu Datenverlusten führen kann. Daher kommen spezielle Antikollisionsverfahren zum Einsatz, die eine leicht zeitversetzte Ansprache der Einzeltags ermöglichen[81].

Das (nahezu) gleichzeitige Erfassen vieler Tags war in der Vergangenheit mit Problemen behaftet und ist auch heute noch ein wichtiger Forschungsschwerpunkt. Einen Durchbruch in diesem Bereich erzielte u.a. die Firma UCS Industrieelektronik im Jahr 2006 bei der Automatisierung des Produktionsablaufsystems Kanban des Schraubengroßhändlers Reyher. Dieser wollte die Versorgungssicherheit der Leerbehälter sicherstellen, die für den Versand der Produkte an die Kunden verwendet und danach zurückgesendet werden. Dabei galt es u.a., Tags zu entwickeln, die den Temperaturen und Laugen einer automatischen Behälterwaschanlage widerstehen können. Testweise wurden unterschiedliche Behälter mit Tags versehen und automatisch im Pulk erfasst. Die Tags erwiesen sich dabei nicht nur als wesentlich widerstandsfähiger als vergleichbare Barcode-Etiketten, sondern garantierten in der Pulklesung eine 100%ige Datenerfassung[82].

Zusammengefasst könnte mithilfe von RFID mittelfristig das folgende imaginäre vollautomatische Zwischenlager der Zukunft Realität werden[83]:

Ein LKW mit einer neuen Lieferung wird, noch ungeöffnet, am Lagertor von Lesegeräten gescannt und der gesamte Inhalt automatisch[84] als Wareneingang im Warenwirtschaftssystem (WWS) des Unternehmens verbucht[85]. Sind die Waren abgeladen, können automatische Förderbänder, die ebenfalls mit Readern versehen sind, den Inhalt jeder einzelnen Palette bestimmen und sie automatisch zu dem vorgesehenen Regal transportieren[86]. Gleichzeitig ist der Logistik- Manager zu jeder Zeit über Lagerinhalt, Standort und die vorhandene Menge jedes einzelnen Gutes informiert und kann bei Bedarf Nachbestellungen vornehmen und Lieferaufträge bearbeiten. Bei Auslieferung kann dann der entsprechende Artikel, sofern er vorhanden ist, im Regal geortet, dort abgeholt und auf die wartenden LKW verteilt werden. Leere Regale[87] und nicht auffindbare Waren könnten so der Vergangenheit angehören und die vielgepriesenen Just-intime-Lieferungen würden erheblich erleichtert und kostengünstiger gestaltet[88].

Folgende Praxisbeispiele zeigen zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten auf:

Bereits vor einigen Jahren wurde in einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt zum Thema „Optimierte Verpackungslogistik in der Kreislaufwirtschaft (OPAK)“ ein RFID-System zur Organisation des Materialrecyclings getestet und konnte positive Aspekte im Bereich Wirtschaftlichkeit und Informationsfluss aufzeigen. Grundlegendes Ziel war die Identifikation und Positionierung von Produktionsmaterialien und -resten innerhalb einer Lagerverwaltung. Dazu wurden die Transportverpackungen mit Tags versehen, um eine genaue Identifikation des Packstückes zu ermöglichen. Die zusätzliche Integration von Tags im Hallenboden diente dabei der Positionsbestimmung mithilfe eines in einem Gabelstapler integrierten Systems. Besonders hilfreich erwies sich RFID bei der Behandlung von Gefahrgütern: der Staplerfahrer wird bei Aufnahme von als Gefahrgut deklarierter Ware durch eine Displayanzeige gewarnt und kann über zusätzliche Informationen auf den beschreibbaren Tags u.a. Hinweise zur richtigen Handhabung erhalten. Darüber hinaus kann das Verladen der Waren durch automatische Dispositionslisten unterstützt und beispielsweise Zusammenladeverbote aufgezeigt werden. Im weiteren Verfahren könnten die Tags auf dem LKW dazu verwendet werden, Rettungskräften im Falle eines Unfalls genaue Spezifikationen der geladenen Gefahrgüter sowie Hinweise zum richtigen Umgang auf mobilen Lesegeräten zur Verfügung zu stellen[89].

Ein Forschungsprojekt im Sonderforschungsbereich zur Selbststeuerung logistischer Prozesse des Bremer Instituts für Produktion und Logistik GmbH (BIBA) in Zusammenarbeit mit der E.H. Harms GmbH & Co. KG Automobile-Logistics zeigt, dass die RFID-Technologie nicht nur für „kleine“ geschlossene Lager geeignet ist, sondern auch gigantische Außenlagerflächen von in diesem Fall 13,5 Hektar verwalten kann[90]. Das Forschungsprojekt, das im April 2006 in die Praxisphase eintrat, hatte den Zweck, Prozessabläufe im Hinblick auf Identifikation, Steuerung und Ortung der Autos zu verbessern und dabei insbesondere die Datenqualität der Fahrzeugdaten zu erhöhen, den Erfassungsprozess zu beschleunigen und Kosten durch Fehlerfassung zu vermeiden[91]. In mehreren Testzyklen wurde eine Hybrid-Lösung implementiert, die die gestellten Anforderungen erfüllen sollte: abgeteilte Bereiche des Fahrzeugterminals wurden mit Reader-Toren versehen, um so zunächst die ungefähren Stellplätze zu ermitteln und den Fahrzeugumschlag bei Einund Ausfahrten zu überwachen. Diese Erfassung „im Vorbeifahren“ erwies sich auch bei Geschwindigkeiten bis 30km/h[92] sowie bei mehreren Fahrzeugen auf einem Transport-LKW als zu 100% exakt und vollständig[93].

Abb. 5: Identifikation getaggter Fahrzeuge durch ein stationäres Reader-Gate

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Böse, Felix / Lampe, Wolf / Scholz-Reiter, Bernd (2006), S. 23.

Anschließend wurden die mit kostengünstigen passiven HF-Tags[94] versehenen Fahrzeuge mithilfe eines Mobilen Datenerfassungsgerätes (MDE) von Mitarbeitern innerhalb der abgeteilten Bereiche im Vorbeigehen erfasst. Ein zusätzliches GPS-Modul erlaubt dabei eine Echtzeit-Ortung des Lesegerätes per Satellit und ermöglicht in Kombination mit den erfassten Transponder-Daten eine exakte Positionsbestimmung jedes Fahrzeuges[95].

4.2.2 Investitionsgüterund Instandhaltungsmanagement

Eng verwandt mit der Organisation industrieller Lager ist das Investitionsgüterund Instandhaltungsmanagement. Der Unterschied besteht lediglich in der Betrachtung des Anlagevermögens des Unternehmens selbst, wie etwa Produktionsmaschinen oder Werkzeuge, anstelle von Handelswaren in (Zwischen-)Lagern[96]. Ziel ist hierbei auch nicht eine Just-in-time-Lieferung, sondern die lückenlose Übersicht über vorhandene Vermögenswerte bzw. die mit ihnen verknüpften Informationen, wie Kaufdatum, Wert und Wartungszyklen und damit z.B. eine schnelle Disposition im Außendienst, eine Erleichterung bei durchzuführenden Inventuren und eine Unterstützung von (mobilen) Instandhaltungsarbeiten[97].

Wenngleich andere logistische Anwendungen häufiger anzutreffen sind, so wissen einige Unternehmen dennoch auch diese Potentiale sinnvoll zu nutzen:

Die Berliner Wasserbetriebe, mit mehr als 3,5 Mio. Kunden eines der größten Unternehmen der Republik[98], setzen RFID erfolgreich im Investitionsgütermanagement, d.h. bei Inventur, Anund Verkauf sowie Standortwechsel von Objekten, ein. Über 62.000 Güter, darunter Möbel, Maschinen und Computer, werden schnell, aktuell und ohne Auswertungsfehler, wie sie bei einer manuellen und papierbasierten Erfassung auftreten können, verwaltet. Ein entscheidender weiterer Vorteil in diesem Beispiel ist der mögliche Einsatz besonders gegen äußere Umwelteinflüsse resistenter Tags. Der Wasserversorger setzt hierbei u.a. auf die smart-DOME Freestyle-Tags der smart-TEC GmbH & Co. KG, die durch Umhüllung mit einem speziellen Kunststoff vor mechanischer, chemischer und thermische Belastung, leichten Säuren und Laugen und sogar vor UV-Strahlung geschützt sind. Eine vergleichbare Barcode-Lösung wäre aufgrund der rauen Umgebungsbedingungen z.B. auf Pumpen der Wasserbetriebe nicht einsetzbar[99].

Auch im Bausektor sind RFID-Lösungen anzutreffen: die hessische Bauunternehmung Albert Weil AG hat die Disposition von über 6.000 Werkzeugen und Geräten, die in einer zentralen Datenbank gespeichert sind, fast vollständig automatisiert. Ein mobiler Reader erfasst alle für eine ausgewählte Baustelle vorgesehenen Maschinen und führt die Daten in eine Gerätemanagement-Software über. Die Verbuchung der Objekte und die Erstellung der Dispositionslisten von Hand entfallen dadurch. Auf dem gleichen Weg werden auch Geräte, die sich im Depot oder in Reparatur befinden, gespeichert. Dadurch sind die Werkzeuge jederzeit tagesaktuell auffindbar. Darüber hinaus erleichtert das System auch Überwachung und Kontrolle von Beschädigungen und Wartungsintervallen der Geräte[100].

Im Bereich Wartung und Instandhaltung greift u.a. der Flugzeughersteller Airbus S. A. S. auf RFID-Technologie zurück. Dort wurden Präzisionswerkzeuge mit Tags ausgerüstet. Die teuren Spezialgeräte, die von dem Unternehmen auch an Wartungsgesellschaften verliehen werden, liefern so Informationen zur richtigen Anwendung, zum Standort, an den die Werkzeuge nach Benutzung gebracht werden müssen und zum Lebenszyklus, d.h. wann eine Neukalibrierung erforderlich ist oder bestimmte Verschleißteile ausgetauscht werden müssen[101].

Ein technischer Report des Cooperative Computing & Communication Laboratory (C-LAB), einer gemeinsamen Forschungsund Entwicklungseinrichtung der Siemens AG und der Universität Paderborn, geht im Wartungsbereich noch einen Schritt weiter: das Labor geht davon aus, dass die Bereitstellung von Kontextinformationen bezüglich des Arbeitsumfeldes gerade in Bezug auf die zunehmende Mobilisierung der Arbeitswelt immer wichtiger wird und zeigt anhand eines Szenarios der Wartung einer Fahrzeugflotte, inwieweit mithilfe von RFID die Arbeitsprozesse vereinfacht und beschleunigt werden können. Die Tags sind dabei an den zu wartenden Komponenten, beispielsweise an einem LKW, angebracht. Nachdem der Techniker mit einem mobilen Reader die sog. Umgebungs-ID des Bauteils bestimmt hat, wird durch Übermittlung dieser Umgebungs-ID über den Reader an einem zentralen Server die entsprechende Wartungsroutine aufgerufen und von dort zurückübermittelt. Durch die zentrale Verwaltung der Prozeduren und die einmalig vergebene Umgebungs-ID werden so vergessene oder fehlerhafte Wartungsarbeiten reduziert oder gar vermieden. Darüber hinaus kann direkt vor Ort ein Wartungsprotokoll erstellt und so Verwaltungsarbeit vermieden werden[102].

4.2.3 Transportmanagement

Im Zeitalter der Globalisierung sind effiziente, transparente und sichere Transportwege ein wichtiger Schlüsselfaktor im weltweiten Handel[103]. RFID-Lösungen, die Ladevorgänge effizient abwickeln, Fehlbeladung verhindern, die Qualität der Ware während des Transports sicherstellen sowie Lieferverzögerungen rechtzeitig erkennen lassen, können für die Unternehmen enorme Einsparungen bedeuten.

Die vorher dargestellten Möglichkeiten des Lagermanagements lassen sich dabei theoretisch problemlos[104] auf die Transportwege zu bzw. von verschiedenen Zulieferern erweitern: an jedem Standort wird die Ware erfasst und verbucht und ermöglicht so die lückenlose Abbildung des physischen Warenflusses (oft bezeichnet als Tracking & Tracing) innerhalb der Logistikkette. Güter gehen nicht mehr durch fehlerhafte Erfassung verloren und der Kunde kann jederzeit über den Status seiner Lieferung informiert werden. Darüber hinaus kann die Technologie aber noch weitergehende Informationen als „nur“ den jeweiligen Standort liefern. Verschiedene Entwicklungen der letzten Jahre haben (meist aktive) Tags hervorgebracht, die nicht nur einen Chip mit codierten Wareninformationen beinhalten, sondern auch mithilfe unterschiedlicher Sensoren Auskunft über den Zustand der Ware bzw. Vorkommnisse während des Transports geben können[105].

Auch und gerade in der Luftfracht ist seit einigen Jahren ein starkes Wachstum zu verzeichnen. Unternehmen operieren international, die Frachtaufkommen steigen weltweit stetig an und Logistikunternehmen verzeichnen einen steigenden Wettbewerbsdruck[106]. Daneben existieren durch das sog. „Montrealer Abkommen“[107] verschärfte Haftungsbestimmungen für Luftfrachtführer, die zu jedem Zeitpunkt des Transports über bestimmte Frachtinformationen verfügen müssen[108].

Eine Analyse der Abwicklung von Luftfracht der Berliner time2 Business Consulting GmbH zeigt auf, wie durch RFID-Tags an Paletten und Transporteinheiten, sog. Unit Load Devices (ULD), sowie die Installation von Readern der Verladeprozess beschleunigt und das Risiko von Fehlverladungen reduziert werden kann.

Abb. 6: Prozesskette der AirCargo-Abwicklung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Schoetzke, Florian/ Krischel, Peter (2008), S. 4.

Der Versender versieht zunächst das entsprechende Packstück mit einem RFID- Tag, das neben den Frachtinformationen die Nummer der Versandeinheit als eindeutige Zuordnung beinhaltet. Dadurch kann sie automatisch im Wareneingang des Verladebereichs erfasst werden. Die Daten werden anschließend mit den Auftragsdaten abgeglichen und bestimmen den vorläufigen Lagerort. Der Carrier stellt nun die optimale Bestückung der ULDs zusammen (Kommissionierung), lädt die Fracht um und bestückt die ULDs mit einem weiteren Tag, der u.a. Daten über Inhalt, Versender, Flugroute und Bestimmungsort beinhaltet. An einem Konsolidierungspunkt werden die ULDs zusammengefasst einem Flugzeug zugewiesen. Dabei verhindert ein Reader im sog. Outbound-Bereich eine Fehlzuordnung. Durch die Vernetzung von Versender, Spediteur, Luftfrachtführer und Empfänger ist die Transparenz sichergestellt und die Fracht jederzeit nachverfolgbar[109].

Eine Praxisstudie des BIBA im Auftrag der Airbus Deutschland GmbH sollte die praktische Umsetzbarkeit von Teilen des beschriebenen Szenarios untersuchen. Sie ergab, dass auch Störeinflüsse wie Vibrationen und Temperaturunterschiede die Datenqualität nicht beeinflussten. Dabei waren z.B. beim Verladen der ULDs in das Flugzeug Tag-Reader-Entfernungen von mehr als einem Meter möglich[110].

Wenn es also darum geht, Warenflüsse abzubilden, unterscheiden sich die Herausforderungen nicht signifikant vom beschriebenen Lagermanagement. Ungleich komplizierter ist die Überwachung des Transportweges in Echtzeit und damit das rechtzeitige Erkennen von Verlusten, fehlgeleitete Waren oder Lieferverzögerung.

Die brasilianische Eisenbahngesellschaft América Latina Logística S. A. (ALL), mit 20.000km Streckennetz in Brasilien und Argentinien das größte unabhängige Transport-Unternehmen Südamerikas, muss, wie jeder andere Logistik- Dienstleister auch, jederzeit in der Lage sein, den genauen Standort einer Sendung zu prüfen – in den Weiten Südamerikas eine Aufgabe, die früher nur mit einem enormen Zeitund Personalaufwand realisierbar war[111]. Deshalb wurde die deutsche Elatec Vertriebs GmbH damit beauftragt, eine entsprechende RFID-Lösung zu implementieren. Die besondere Herausforderung bestand darin, eine Erfassung der Waggons „im Vorbeifahren“ zu ermöglichen, dabei die teilweise nicht vorhandene Stromversorgung in Betracht zu ziehen, die harten äußeren Bedingungen zu beachten und außerdem die Kosten der Gesamtlösung zu begrenzen[112].

Die Spezialisten entwickelten ein System mit einem einfachen Prinzip: an jedem Waggon ist ein passiver Chip angebracht, der die Wagennummer an ein Lesegerät überträgt. Die Kombination der Wagennummer mit der in einer Datenbank hinterlegten Ladung ermöglicht so die lückenlose Sendungsverfolgung[113]. Die Reader selbst, bei nicht vorhandener Stromversorgung durch Solarenergie betrieben, stehen in bestimmten Abständen an der Strecke und lesen die Tags mithilfe von im Gleisbett angebrachten Antennen bei Überfahrt des Zuges (auch bei 90km/h) aus.

Die Daten werden anschließend mithilfe des aus dem Mobilfunkbereich bekannten Funkstandards General Packet Radio Service (GPRS) an die zentrale Datenbank der ALL übermittelt[114]. Seit August 2005 ist das System im Betrieb, umfasst mittlerweile rund 250 Reader und arbeitet äußerst zuverlässig[115].

Die Deutsche Bahn-Tochter Railion AG setzt als größtes europäisches Transport- Unternehmen auf eine ähnliche RFID-Lösung zur Echtzeit-Überwachung, allerdings nicht mit Readern am Streckennetz, sondern durch Ausstattung von mehr als 16.000 Waggons mit GPS-Geräten. Diese senden in regelmäßigen Abständen per SMS Informationen zu Ladung und Position des Waggons an eine zentrale Datenbank – allerdings nur, wenn sie vom festgelegten Transportplan abweichen. So ist jederzeit erkennbar, wann und wo sich Lieferverzögerungen ergeben[116].

Zusätzlich zu einer möglichen Echtzeit-Standortüberwachung bietet RFID auch die Möglichkeit, mithilfe bestimmter Sensoren Angaben über Zustände während des Transports, wie Temperatur oder mechanische Einflüsse, zu sammeln (Condition Monitoring) und damit die Qualität der transportierten Güter sicherzustellen – ein Plus an Sicherheit, das ohne die Funkchips so nicht möglich wäre[117].

Insbesondere bei Lebensmitteln ist die Einhaltung von Kühlketten eine wichtige Herausforderung – nicht nur aufgrund gestiegener Qualitätsansprüche der Verbraucher, sondern inzwischen auch aufgrund neuester gesetzlicher Vorschriften[118]. Mithilfe spezieller RFID-Tags, die Temperatursensoren beinhalten, kann der gesamte Transportweg dokumentiert werden. Durch die Verbindung mit Global System for Mobile Communication (GSM)- und/oder GPS besteht darüber hinaus die Möglichkeit der Echtzeit-Überwachung des bisher erst nachträglich überprüfbaren Transportweges zwischen den unterschiedlichen Stationen[119].

Die österreichische inet-logistics GmbH testete diese Möglichkeiten in einem Pilotprojekt: die Sensoren registrieren laufend Temperaturunterschiede und melden diese und, falls gewünscht, die durch GPS ermittelten Position per SMS in bestimmten Abständen an einen zentralen Server. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse wurden in marktreifen Gesamtpaketen, sog. Shipment Localisation Kits (SLK) umgesetzt und kommen inzwischen auch konkret z.B. bei der Sendungsverfolgung von kritischen Chemietransporten erfolgreich zum Einsatz[120].

4.3 Handel und Konsumgüterindustrie

In den beiden vorangegangenen Abschnitten wurde erläutert, wie RFID den Produktionsprozess, die Lagerund Bestandsorganisation sowie den Transport von Gütern erleichtern kann. Aber auch am Point-of-Sale, also dem direkten Kontakt mit dem Endkunden, ergeben sich Kostensenkungspotentiale und insbesondere neue Dienstleistungsaspekte mit Zusatznutzen für den Endverbraucher.

Die Konsumgüterindustrie kämpft schon seit vielen Jahren mit geringen Margen und ist im Konkurrenzkampf auf geringe Kosten und Abgrenzung von den Mitbewerbern angewiesen. Deshalb gibt es, besonders bei großen Handelsketten, Forschungsbemühungen im Rahmen von RFID. Gerade hier wurden Pilotprojekte umgesetzt, die in der Öffentlichkeit wahrgenommen wurden und damit die Technologie in den letzten Jahren „ins Rollen“ gebracht haben[121].

Gründe für die forcierten Anstrengungen in diesem Bereich sind, neben den genannten neuen Dienstleistungen, die in den Praxisbeispielen weiter unten sichtbar werden, insbesondere in möglichen Einsparungen durch transparente Warenbestände und damit der Vermeidung von sog. Out-of-Stock (OOS)-Situationen[122] sowie in gezielter Analyse des Abverkaufs, um bedarfsorientiert produzieren und anbieten zu können (Efficient Replenishment), zu suchen[123]. Ein weiterer Aspekt in diesem Zusammenhang sind auch gesetzliche Regelungen, die Warenflüsse, insbesondere im Bereich Lebensmittel, für den Endverbraucher so transparent zu gestalten, dass eine Rückverfolgbarkeit durch alle Verarbeitungsstufen möglich ist[124]. Dies wäre zwar auch mit den bisherigen Verfahren umsetzbar, erfährt aber durch die automatischen Erfassbarkeit und die Möglichkeit, weitere relevante Informationen auf den Chips hinterlegen zu können, eine neue Qualität[125].

Stellvertretend für die Bestrebungen mehrerer nationaler und internationaler Handelsketten soll im Folgenden die Metro AG näher betrachtet werden. Der weltweit tätige Groß- und Einzelhandelskonzern hat bereits im April 2003[126] in Rheinberg bei Duisburg den sog. Future Store als Teil der Metro Group Future Store Initiative, an der inzwischen mehr als 80 Unternehmen aus der IT- und Konsumgüterbranche beteiligt sind, errichtet. In dieser Initiative werden in Testmärkten und Labors Zukunftstechnologien auch in Verbindung mit RFID erforscht[127]. Mit den frühen Bestrebungen gehört die Metro Group zu den innovativen Vorreitern der Branche. Der Future Store vereinigt viele Anwendungsmöglichkeiten im Test- Filialbetrieb, die auch auf andere Bereiche des Handels gut übertragbar sind:

Der intelligente Einkaufswagen liest durch einen integrierten Reader alle mit Tags versehenen Produkte, die hineingelegt werden. Der Reader ist Teil des sog. Personal Shopping Assistant (PSA), der am Einkaufswagen befestigt wird und auf dem Display vielfältige Informationen darstellt: er kann permanent den gesamten Einkauf mit Preisen anzeigen, auf Sonderangebote hinweisen und den Kunden mithilfe einer Karte zu dem gewünschten Produkt führen. Beim Gang durch den Markt finden sich an verschiedenen Stellen Info-Terminals, die ebenfalls mittels Reader zusätzliche Informationen über die gescannten Produkte, wie Rezeptvorschläge, Herkunftsdetails, Inhaltsstoffe und z.B. den passenden Wein zum gerade gekauften Fisch anzeigen und ausdrucken können. In den Regalen unterstützt das sog. ePusher -System die Mitarbeiter: das System führt eine permanente Inventur durch, indem es Informationen über jeden entnommenen Artikel an eine Datenbank weiterleitet. So wird rechtzeitig erkannt, wenn der Bestand zur Neige geht[128]. Zusätzlich kann ein solches System Waren am Rande des Mindesthaltbarkeitsdatums sowie falsch einsortierte Ware melden[129]. Darüber hinaus profitieren die Kunden von einer ansprechenden Präsentation, da das Regalsystem nach einer Entnahme automatisch die verbleibenden Produkte nach vorne schiebt[130]. Schließ- lich an der Kasse muss die Ware nicht mehr auf das Band geräumt werden: sie wird im Einkaufswagen vollständig erfasst und der Kunde muss nur noch bezahlen. Gleichzeitig wird die Warensicherungsfunktion der Chips deaktiviert, so dass die bezahlte Ware die Scanner am Ausgang ohne Probleme passieren kann[131].

All diese Anwendungen werden im Future Store in Rheinberg im Testbetrieb eingesetzt und stetig verbessert. Dennoch ist es vermutlich noch ein weiter Weg, bis ein solcher Zukunftsmarkt tatsächlich flächendeckend ausgebaut wird.

Auch im Bereich Bekleidung leistet die Metro Group für ihre Warenhäuser Galeria Kaufhof und Adler Modemärkte GmbH Forschungsarbeit und testet in Filialen RFID-basierte Möglichkeiten zur Steigerung des Kundennutzens: eine intelligente Umkleidekabine zeigt mittels Reader Informationen wie beispielsweise vorrätige Größen zu dem Produkt an. In einem weiteren Schritt kann der sog. Intelligente Laufsteg beratend tätig werden und z. B. passende Kombinationen vorschlagen[132].

[...]


[1] Vgl. z. B. IDTechEx Ltd. (Hrsg.) (2008b), S. 1f.

[2] Vgl.RFIDJournalLLC.(Hrsg.) (2008a), S. 1.

[3] Synonym z. B.TransponderoderSmart Tag(Vgl.RFID Centre Ltd.(Hrsg.) (o. J.), S. 1).

[4] Vgl.RFIDJournalLLC.(Hrsg.) (2008a), S. 1.

[5]Middlewarebezeichnet anwendungsneutrale Programme, die zwischen verschiedenen Anwendungen vermitteln und z. B. eine Vorfilterung von Daten vornehmen. Sie unterstützen so die Kommunikation zwischen verschiedenen Prozessen innerhalb eines Softwaresystems (vgl.Eckerson, Wayne (1995), S. 46).

[6] Vgl.Bundesamtfür Sicherheit in der Informationstechnik(Hrsg.) (2004), S. 15.

[7] Vgl. Abb. 1.

[8] Vgl. Finkenzeller, Klaus (2006), S. 1.

[9] Vgl. Virnich, Martin/ Posten, Klaus (1992), S. 30ff.

[10] Vgl. Bluhm Systeme GmbH (Hrsg.) (2008), S. 1.

[11] Vgl. Vgl. Virnich, Martin/ Posten, Klaus (1992), S. 83ff.

[12] Vgl. Finkenzeller, Klaus (2006), S. 4.

[13] Vgl. ebenda, S. 4f.

[14] Vgl. ebenda, S. 6f.

[15] Vgl. RFID Journal LLC. (Hrsg.) (2008b), S. 1.

[16] Vgl. Abschnitt 3.3 und 3.5.

[17] Vgl. zu den genannten Institutionen und Unternehmen die Liste der Homepages im Anhang.

[18] Zurzeit gibt es sieben Labors, u. a. am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge/USA und an der Keio University in Tokyo/Japan (vgl. Auto-ID Labs (Hrsg.) (2008), S. 1).

[19] Vgl. RFID Journal LL. (Hrsg.) (2008b), S. 2f.

[20] Class 1 Generation 2 UHF Air Interface Protocol Standard (Gen 2).

[21] Vgl. Vgl. RFID Journal LLC. (Hrsg.) (2008b), S. 3.

[22] In Deutschland gehören z. B. die Bayer AG, C&A, die Dallmayr KG, die DHL Logistics GmbH, die Henkel KGaA und die Metro AG, aber inzwischen auch viele kleine und mittelständische Unternehmen zur Organisation (vgl. GS1 Germany GmbH (Hrsg.) (2008a), S. 1ff.).

[23] Vgl. ebenda, S. 1.

[24] Vgl. Finkenzeller, Klaus (2006), S. 7.

[25] Lesegeräte können auch Daten auf den Chip schreiben (vgl. ebenda, S. 7).

[26] Vgl. ebenda, S. 7.

[27] Für die Datenübertragung, den Takt und ggf. auch die Energie (vgl. ebenda, S. 9).

[28] Vgl. ebenda, S. 23.

[29] Vgl. Obrist, Andreas (Hrsg.) (2008), S. 1.

[30] In der Literatur werden teilweise auch andere Abgrenzungen vorgenommen (vgl. z. B. Finken- zeller, Klaus (2006), S. 23ff.).

[31] Vgl. RFID Journal LLC. (Hrsg.) (2008c), S. 1f.

[32] Vgl. Abschnitt 3.5.

[33] Vgl. RFID Centre Ltd. (Hrsg.) (o. J.), S. 4.

[34] Vgl. RFID Journal LLC. (Hrsg.) (2008c), S. 2.

[35] Vgl. ebenda, S. 2.

[36] Vgl. ebenda, S. 2.

[37] Unter Induktion wird die Spannungserzeugung in einer Spule durch zeitlich veränderliche magnetische oder elektromagnetische Felder verstanden (vgl. Jung, Walter (Hrsg.) (1997), S. 202).

[38] Vgl. Finkenzeller, Klaus (2006), S. 44.

[39] Vgl. ebenda, S. 46f.

[40] Vgl. RFID Journal LLC. (Hrsg.) (2008c), S. 2.

[41] Vgl. RFID Journal LLC. (Hrsg.) (2008c), S. 2.

[42] Vgl. ders. (2008d), S. 1 und ders. (2008e), S. 1.

[43] Vgl. Finkenzeller, Klaus (2006), S. 22.

[44] Vgl. ebenda, S. 22.

[45] Vgl. ebenda, S. 22f.

[46] Eine Anwendung ist z. B. das in Abschnitt 4.6.2 beschriebene Handy-Ticketing des RMV.

[47] Vgl. Ecma International (Hrsg.) (2005), S. 5.

[48] Vgl. RFID Journal LLC. (Hrsg.) (2008f), S. 1.

[49] Vgl. Ecma International (Hrsg.) (2005), S. 5.

[50] Üblicherweise werden bis zu 3m bei passiven, sowie 15m und mehr bei aktiven Systemen erreicht (vgl. Finkenzeller, Klaus (2006), S. 23). Unter Laborbedingungen sind passiv bis zu 25m möglich (vgl. Holtstiege, Thomas/ Werne, Volker (2007), S. 21). Die Reichweite kann auch regional abweichen (vgl. ebenda, S. 19).

[51] Vgl. Finkenzeller, Klaus (2006), S. 23.

[52] Vgl. ebenda, S. 25f.

[53] Vgl. hierzu den Absatz zur Pulkerfassung in Abschnitt 4.2.1.

[54] Vgl. Finkenzeller, Klaus (2006), S. 26f.

[55] Vgl. ebenda, S. 27.

[56] Vgl. ebenda, S. 169.

[57] Vgl. Finkenzeller, Klaus (2006), S. 169f.

[58] Vgl. ebenda, S. 179f.

[59] Vgl. RFID Journal LLC. (Hrsg.) (2008c), S. 4.

[60] Vgl. Voigt, Serge (2005), S. 51.

[61] Vgl. Finkenzeller, Klaus (2006), S. 14.

[62] Vgl. ebenda, S. 14f.

[63] Vgl. ebenda, S. 15f.

[64] Vgl. Abb. 4.

[65] Vgl. Finkenzeller, Klaus (2006), S. 18ff.

[66] Im Durchschnitt sind die Label nicht mehr als 0,3mm dick (vgl. Schwerdtfeger, Martina (2007), S. 23).

[67] Vgl. Finkenzeller, Klaus (2006), S. 20f.

[68] Vgl. IBM Deutschland GmbH / Metro AG (Hrsg.) (2005), S. 20.

[69] Vgl. Schüler, Hans-Peter (2005b), S. 101.

[70] Vgl. z. B. Centrale für Coorganisation GmbH (CCG) (Hrsg.) (2003), S. 14.

[71] Vgl. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (Hrsg.) (2007a), S. 53.

[72] Vgl. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (Hrsg.) (2007a), S. 55.

[73] Vgl. den Absatz zur Pulkerfassung in Abschnitt 4.2.1.

[74] Die Sitze sind für Fahrerund Beifahrerseite unterschiedlich und dürfen innerhalb des Produktionsprozesses nicht verwechselt werden.

[75] Vgl. Waldmann, Ulrich/ Hollstein, Thomas/ Sohr, Karsten (2007), S. 46ff.

[76] Vgl. RFID Journal LLC. (Hrsg.) (2008g), S. 2.

[77] Vgl. Waldmann, Ulrich/ Hollstein, Thomas/ Sohr, Karsten (2007), S. 49ff.

[78] Vgl. hierzu auch den Absatz zum Investitionsgütermanagement in Abschnitt 4.2.2.

[79] Vgl. rfid ready Verlag (Hrsg.) (2007d), S. 1.

[80] Vgl. Steinbeis-Transferzentrum My eBusiness (Hrsg.) (2008), S. 1.

[81] Vgl. Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (Hrsg.) (2004), S. 34ff.

[82] Vgl. Schaffhausen, Peter (2006), S. 54ff.

[83] Alle beschriebenen Technologien stehen im Prinzip bereits heute zur Verfügung, jedoch scheint bisher noch keine reale Praxisanwendung mit dem gesamten Funktionsumfang zu existieren.

[84] Vgl. den Absatz zur Pulkerfassung weiter oben.

[85] Vgl. beispielsweise Pieringer, Matthias (2005), S. 28.

[86] Vgl. z.B. Knapp AG (Hrsg.) (2008), S. 1ff.

[87] Vgl. hierzu auch den Absatz zum Efficient Replenishment in Abschnitt 4.3.

[88] Vgl. RFID Journal LLC. (Hrsg.) (2008g), S. 2.

[89] Vgl. Lemmel, Marc/ Schnatmeyer, Martin (2006), S. 43.

[90] Vgl. Böse, Felix/ Lampe, Wolf/ Scholz-Reiter, Bernd (2006), S. 20.

[91] Das Auslesen von im Fahrzeuginneren angebrachten Barcodes erwies sich bei verschmutzten Scheiben oder ausgeblichenen Codes als unzuverlässig. Zusätzlich sorgten teilweise Fehler bei der manuellen Erfassung für hohe Kosten (vgl. ebenda, S. 21).

[92] Versuche lassen potentiell deutlich höhere Lesegeschwindigkeiten realistisch erscheinen (vgl. Wetzel, Thilo/ Carl, Christopher (2007), S. 20).

[93] Vgl. Böse, Felix/ Lampe, Wolf/ Scholz-Reiter, Bernd (2006), S. 21ff.

[94] Die Reichweite betrug in diesem Fall zwischen 1,5 und 3m.

[95] Vgl. Böse, Felix/ Lampe, Wolf/ Scholz-Reiter, Bernd (2006), S. 22.

[96] Vielleicht mit Ausnahme von Grundstücken und Gebäuden können grundsätzlich alle materiellen Wirtschaftsgüter einer Unternehmung mit Tags versehen und so identifiziert werden.

[97] Vgl. z. B. Electronic Commerce Centrum Stuttgart-Heilbronn (Hrsg.) (2006), S. 5.

[98] Vgl. Berliner Wasserbetriebe (Hrsg.) (2008), S. 1.

[99] Vgl. smart-TEC GmbH & Co. KG (Hrsg.) (2007), S. 2f.

[100] Vgl. Krzossa, Uwe (2007), S. 1f.

[101] Vgl. Electronic Commerce Centrum Stuttgart-Heilbronn (Hrsg.) (2006), S. 5ff.

[102] Vgl. Berger, Frank/ Eikerling, Heinz-Josef/ Benesch, Matthias (2007), S. 4f.

[103] Vgl. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (Hrsg.) (2007a), S. 42.

[104] wenn bestehende technische Hindernisse wie fehlende Standardisierungen bzw. nicht lückenlos abgebildete Zulieferbzw. Transportketten außer Acht gelassen werden.

[105] Vgl. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (Hrsg.) (2007a), S. 43.

[106] Vgl. Schoetzke, Florian/ Krischel, Peter (2007), S. 1.

[107] Vgl. von Elm, Dieter (2001), S. 1ff.

[108] Vgl. Schoetzke, Florian/ Krischel, Peter (2007), S. 1.

[109] Vgl. Schoetzke, Florian/ Krischel, Peter (2007), S. 4f.

[110] Vgl. Gorldt, Christian (2006), S. 30f.

[111] Vgl. Elatec Vertriebs GmbH (Hrsg.) (o. J.), S. 1.

[112] Vgl. ebenda, S. 2.

[113] Vgl. ebenda, S. 2.

[114] Vgl. Elatec Vertriebs GmbH (Hrsg.) (o. J.), S. 3.

[115] Vgl. ebenda, S. 4.

[116] Vgl. T-Systems International GmbH (Hrsg.) (2007), S. 1f.

[117] Vgl. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (Hrsg.) (2007a), S. 43.

[118] Vgl. z. B. Europäisches Parlament / Europäischer Rat. (2004), Art. 1, Ziff. 1 c).

[119] Vgl. Werle, Oswald/ Böckle, Michael (2007), S. 1.

[120] Vgl. ebenda, S. 5ff.

[121] Vgl. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (Hrsg.) (2007a), S. 27.

[122] Tests der Metro AG ergaben eine um 9 bis 14% gesteigerte Warenverfügbarkeit (vgl. Hewlett- Packard GmbH (Hrsg.) (2003), S. 5).

[123] Vgl. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (Hrsg.) (2007a), S. 27f.

[124] Vgl. Europäisches Parlament / Europäischer Rat. (2002), Art. 18.

[125] Vgl. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (Hrsg.) (2007a), S. 28f.

[126] Vgl. Metro AG (Hrsg.) (2003), S. 1.

[127] Vgl. ders. (2008), S. 1.

[128] Vgl. Metro AG (Hrsg.) (2007), S. 2f.

[129] Vgl. Vogell, Klaus (2004), S. 11f.

[130] Vgl. Metro AG (Hrsg.) (2007), S. 2.

[131] Vgl. ebenda, S. 3.

[132] Vgl. ders. (2006), S. 25.

Ende der Leseprobe aus 115 Seiten

Details

Titel
Anwendungsszenarien der RFID-Technologie und deren Potentiale
Untertitel
Die Zukunft funkt....
Hochschule
Universität Trier  (Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre (Handel, Marketing und Innovation))
Veranstaltung
Diplomarbeit zur Erlangung des akademischen Grades eines Diplom-Wirtschaftsinformatikers
Note
2,0
Autor
Jahr
2008
Seiten
115
Katalognummer
V113815
ISBN (eBook)
9783640140336
ISBN (Buch)
9783640140565
Dateigröße
1380 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Zukunft, Anwendungsszenarien, Potentiale, Diplomarbeit, Tag, Logistik, Wirtschaftsinformatik, Warenfluss, E-Business, Identifizierung, Auto-ID, RFID, Thema RFID
Arbeit zitieren
Matthias Kirschner (Autor), 2008, Anwendungsszenarien der RFID-Technologie und deren Potentiale, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/113815

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