Wirtschaftlichkeitsvergleich zwischen RFID vs. WBS für eine Hallenneuplanung in der Logistik


Seminararbeit, 2007
33 Seiten, Note: 1,5

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Einführung

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1. RFID-Systeme
1.1. Geschichtliche Entwicklung
1.2. Bestandteile und Funktionsweise eines RFID-Systems
1.2.1. Transponder
1.2.2. Schreib-/Lesegeräte
1.2.3. Middleware
1.3. Übertragungsfrequenzen
1.3.1. Low Frequency
1.3.2. High Frequency
1.3.3. Ultra High Frequency und Microwelle
1.4. Übertragungsreichweite
1.5. Vor- und Nachteile

2. Barcodetechnologie
2.1. Definition
2.2. Entstehungsgeschichte
2.3. Barcode-Systeme

3. Anwendungsfall beim Automobilkonzern
3.1. Ausgangssituation
3.2. Investitions- und Budgetberechnung WBS
3.3. Investitions- und Budgetübersicht RFID
3.4. Prozessberechnung
3.5. RFID – WBS Kostenvergleich
3.6. Investitions- und Budgetkosten pro Jahr
3.7. Nutzwertanalyse
3.7.1. Grundlagen der Nutzwertanalyse
3.7.2. Zieldefinition
3.7.3. Aufstellung und Gewichtung der Erfüllungskriterien
3.7.4. Bewertung der Alternativen

4. Schlussbetrachtung

Literaturverzeichnis

Quellenverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 2 Aufbau eines RFID-Systems

Abbildung 3 Bauformen von Schreib-/Lesegeräten

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Geplante Anlagenbelegung

Tabelle 2: Investitionskosten WBS

Tabelle 3: Budgetkosten WBS

Tabelle 4: Summe Investitions- und Budgetkosten

Tabelle 5: Investitionskosten RFID

Tabelle 6: Berechung Budgetkosten RFID

Tabelle 7 Prozessberechnung

Tabelle 8: Investitionskostenvergleich

Tabelle 9: Investitions- und Budgetvergleich

Tabelle 10: Einsparpotenzial mit RFID Einsatz

Tabelle 11: Investitions- und Budgetkosten pro Jahr

Tabelle 12: Wirtschaftlichkeitsberechnung mit Abzinsung

Tabelle 13: Paarweiser Vergleich - Gewichtung der Kriterien

Tabelle 14: Beurteilung und Ergebnis der Technologiealternativen

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Einführung

Die Anwendungspotenziale von RFID (Radio Frequency Identification) liegen in nahezu allen Leben- und Wirtschaftsbereichen, doch besonders in der Logistik nimmt die Bedeutung von RFID kontinuierlich zu. RFID findet vor allem deshalb mehr und mehr Einzug in die Bereiche Produktion, Logistik und Handel, da man sich in diesen Bereichen aufgrund neuartiger Möglichkeiten zur Steuerung von logistischen Prozessabläufen einen weitaus höheren Automatisierungsgrad, begleitet von einem hohen wirtschaftlichen Nutzen, erwartet.

Grundsätzlich geht es beim Einsatz dieser Technologie immer um die Identifikation von Objekten und darum, die Lücke zwischen der physischen Welt (Mensch, Produkte, Betriebsmittel etc.) und dem informationstechnologischen Abbild der betrieblichen Welt zu schließen. Mit den heute in der Praxis eingesetzten Technologien zur Vernetzung von physischen Technologien mit Informationssystemen ist dies noch nicht möglich. Dagegen wird mit RFID-Technologie die nahtlose Integration logistischer Abläufe in die Informationssysteme möglich.

In der Automobilindustrie bestimmt die effiziente Gestaltung der Abläufe von der Produktentwicklung bis zum fertigen Produkt maßgeblich die Konkurrenzfähigkeit eines Herstellers. Der immer größer werdende Kostendruck bei der Produktion neuer Baureihen verlangt eine ständige Reduzierung der Prozesskosten. Aufgrund einer umfangreichen Logistik in der Automobilindustrie ist das Interesse der Unternehmen an dieser Technologie entsprechend hoch. RFID-Technologie kann dazu beitragen, in der Automobilindustrie Prozess- und Bestandskosten auf ein Minimum zu verringern. Bei einer flächendeckenden Einführung der RFID-Technik ließe sich die Warenerfassung noch stärker als bisher automatisieren.

Auch bei dem Automobilkonzern beschäftigt man sich intensiv mit RFID, in einigen Anwendungsgebieten wurden bereits Projekte mit dieser Technologie realisiert, zudem sind weitere Lösungen geplant bzw. in Vorbereitung. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich zunächst mit einer Einführung in die Technologien RFID und WBS (Warenbegleitschein mit Barcode) und schließt dann mit einer Wirtschaftlichkeitsberechnung und Nutzwertanalyse ab.

1. RFID-Systeme

Im Vordergrund dieses Kapitels steht, das für die folgende Untersuchung notwendige Grundverständnis der RFID-Technologie (Radio Frequency IDentification) zu vermitteln. Neben den Bestandteilen eines RFID Systems und dessen Frequenzen wird auf die aktuellen Standards sowie auf die Vor- und Nachteile von RFID gegenüber der herkömmlichen Barcode-Technologie eingegangen.

1.1. Geschichtliche Entwicklung

Radio Frequency Identification ist keine neue Technologie, vielmehr wurden die ersten Anwendungen bereits im Zweiten Weltkrieg verwendet, in dem die englische Luftwaffe RFID einsetzte, um die eigenen von den feindlichen Flugzeugen zu unterscheiden. Seit rund 15 Jahren sind RFID-Verfahren auch im wirtschaftlichen und industriellen Umfeld in Gebrauch. Die Firma Texas Instruments hat erstmals Ende der 80-er Jahre Transponder zur Tieridentifikation entwickelt. In den nachfolgenden Jahren konnte sich RFID vor allem im Produktionsbereich, bei der Zugangskontrolle oder zur Diebstahlsicherung (Electronic article Surveillance, EAS) durchsetzen.[1]

1.2. Bestandteile und Funktionsweise eines RFID-Systems

Grundsätzlich besteht ein RFID-System (siehe Abbildung 2) aus zwei Komponenten

1. Einem Datenträger (Tag[2], Transponder[3] ), der an das zu identifizierende Objekt (z.B. Transportbehälter) angebracht ist.
2. Einem SLG (Schreib-/Lesegerät), welches in der Lage ist, den Datenträger zu erfassen und auszulesen bzw. zu beschreiben

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1 Aufbau eines RFID-Systems[4]

1.2.1. Transponder

Als Transponder oder auch Tag bezeichnet man einen Microchip, der eine Antenne besitzt und ohne Sichtkontakt ausgelesen werden kann. Der Transponder hat eine Identifikationsnummer, mit der man Objekte eindeutig kennzeichnen und identifizieren kann. Zudem gibt es Varianten, die weitere Informationen speichern und Daten austauschen können. Passive Transponder beziehen ihre Energie aus einem durch die Antenne des Lesegerätes erzeugten elektromagnetischen Feld, aktive RFID-Transponder sind dagegen mit einer Stromquelle ausgestattet und haben deshalb eine größere Sendereichweite. Es gibt unterschiedlichste Bauformen für die verschiedenen Anwendungsgebiete, beispielsweise Etiketten, Scheiben und Scheckkarten. Der Transponder gliedert sich grundsätzlich in die Funktionseinheiten:

- Datenspeicher (ROM/RAM)
- Sende-/Empfangseinheit(Antenne)
- Steuer- und Auswertelogik (HF-Interface, Adress- und Sicherheitslogik)
- Batterie (nur bei aktiven Systemen)

1.2.2. Schreib-/Lesegeräte

Um elektrische Datenträger auszulesen bzw. zu beschreiben, verwendet man SLG (Schreib-/Lesegeräte). Ein SLG besteht aus einem Sender und Empfänger (Hochfrequenzmodul), einer Auswerte-/Kontrolleinheit und einem Koppelelement (Antenne) zum Transponder. Viele Schreib-/Lesegeräte sind mit zusätzlichen Schnittstellen (z.B. RS 232, RS 485) ausgestattet, um die ausgelesenen Daten an ein anderes System (PC, Host) übergeben zu können.[5]

Die Kotrolleinheit hat die Aufgabe, die physikalischen Signale der Antenne zu verarbeiten und an eine Software in entsprechender Form weiterzugeben bzw. Schreibbefehle auf einen Transponder in korrespondierende Signale für die Antenne umzuwandeln.

Schreib-/Lesegeräte werden in verschiedenen Bauformen angeboten. Man unterscheidet grob nach stationären und portablen Ausführungen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2 Bauformen von Schreib-/Lesegeräten[6]

- Bei stationären Geräten kann die Antenne in das Gehäuse integriert oder extern angebracht werden. Die Antennen sind je nach Anforderung an Reichweite, Datenmenge und Umgebungsvariablen unterschiedlich ausgeführt (z.B. Plattenantenne, Stabantenne, Rahmenantenne).
- Portable Schreib-/Lesegeräte sind mit einem Display, einer Tastatur zur Bedienung und Dateneingabe sowie einer Schnittstelle ausgestattet. Die aus der Kommunikation mit dem Transponder im Schreib-/Lese-Gerät gespeicherten Daten werden über die Schnittstelle via Kabel oder Datenfunk an das übergeordnete Rechnersystem weitergegeben.

1.2.3. Middleware

Middleware dient zur Verbindung der physikalischen Welt, den RFID Readern, mit den betrieblichen Informationssystemen bzw. Anwendungen. Die RFID-Middleware sammelt die Daten von Lesegeräten, aggregiert und filtert diese nach vorgegebenen Regeln und leitet sie bedarfsgerecht an ein Informationssystem (bspw. ERP) weiter.

Mit der Entwicklung von RFID-Middleware beschäftigen sich derzeit zahlreiche Projekte in Forschung und Industrie. Dabei ist eine zentrale Frage, inwieweit sich bestimmte Basisdienste, wie die Objektverfolgung oder die Zustandsüberwachung, in die Middleware integrieren lassen.[7] Es werden momentan verschiedene Lösungen entwickelt, unter anderem auch von SAP. Es gibt dabei aber noch wenig konkrete Erfahrungen von im Einsatz befindlichen Lösungen.

1.3. Übertragungsfrequenzen

Eines der wichtigsten Unterscheidungskriterien ist die Übertragungsfrequenz der verschiedenen Transponder-Systeme. Die Frequenz entscheidet dabei maßgeblich über die Reichweite des Systems. Da RFID-Systeme elektromagnetische Wellen erzeugen und anstrahlen, werden sie rechtlich als Funkanlagen betrachtet. Andere Funkdienste (Ton-, Fernsehfunk, mobile Funkdienste, Flug-, Schiffsfunk, mobile Telefone) dürfen durch ihren Betrieb nicht beeinflusst werden. Daher ist die Auswahl der geeigneten Arbeitsfrequenz gesetzlich stark eingeschränkt. Die Frequenzbereiche kann man grundsätzlich in drei Hauptgruppen unterteilen:

1.3.1. Low Frequency

Im niedrigen Frequenzbereich (LF: 30 kHz bis 300 kHz) sind 120-135 kHz die wichtigsten Frequenzen. Solche Systeme zeichnen sich durch hohe Marktreife aus, da sie bereits seit mehreren Jahren erfolgreich im Einsatz sind. Sie arbeiten mit dem Prinzip der induktiven Kopplung. Dadurch sind Entfernungen zwischen Antenne und Tag von bis zu einem Meter möglich. Ein weiteres Merkmal dieser Übertragungsfrequenzen ist der geringe Energieverbrauch, der jedoch eine langsame Datenübertragungsrate bedingt. Ein Vorteil dieses Frequenzbereiches ist, dass Wasser sowie Feuchtigkeit nahezu keine Auswirkungen auf die Funktionalität des Systems haben, da die elektromagnetischen Wellen eine hohe Eindringtiefe in nichtmetallische Stoffe und Wasser besitzen. Ein weiterer Vorteil dieser Frequenzen besteht in der weltweiten Verfügbarkeit des Frequenzbandes.[8]

1.3.2. High Frequency

Im Hochfrequenz-Spektrum (HF: 3-30 MHz spielen vor allem die Frequenzen 6,78 MHz und 13,56 MHz eine wichtige Rolle. Der Frequenzbereich 13,56 MHz ist ebenfalls weltweit nutzbar und durch schnelle Datenübertragung sowie eine hohe Taktfrequenz gekennzeichnet. Vorteile dieses Bereiches sind die niedrigeren Anschaffungskosten im Vergleich zu dem Bereich von 120 kHz bis 135 kHz, die hohe Störfestigkeit sowie die Fähigkeit der Pulklesung.[9]

1.3.3. Ultra High Frequency und Microwelle

Im Frequenzbereich von 300 MHz bis GHz werden die Frequenzen 868 MHz in Europa und 915 MHz (UHF) in den USA, sowie die Frequenzen 2.45 GHz und 5.8 GHz (Mikrowelle) seit Anfang dieses Jahrhunderts für RFID verwendet. Vorteile dieser Frequenzen sind die hohen Geschwindigkeiten bei der Datenübertragung und die großen Reichweiten von über 15 Metern bei aktiven Transpondern.

1.4. Übertragungsreichweite

Die maximal mögliche Lesereichweite zwischen Transponder und Lesegerät hängt von mehreren Faktoren ab. Allgemein kann man festhalten, je höher die Frequenz, desto weiter ist die Reichweite, bis zu der die Transponder ausgelesen werden können. Bei der Pulklesung muss der minimale Abstand zwischen mehreren Transpondern als auch deren Geschwindigkeit im Kommunikationsbereich berücksichtigt werden.

RFID-Systeme lassen sich nach ihren Reichweiten in Close-coupling-Systeme (0-1cm), Remote-coupling-Systeme und Long-range-Systeme (>1,5m) einteilen. Bei Close-coupling-Systemen, also eng gekoppelten Systemen, muss der Transponder direkt am Schreib-/Lesegerät positioniert werden. Solche Systeme werden vor allem für sicherheitsrelevante Anwendungen (z.B. Türschließanlagen, kontaktlose Chipkartensysteme) eingesetzt.

Als Remote-coupled (fern gekoppelt) werden Systeme mit einer induktiven Kopplung zwischen Schreib-/Lesegerät und Transponder bezeichnet. Über 90% aller bisher eingesetzten RFID-Systeme gehören dieser Klasse an. Systeme mit großer Reichweite (long-range) überbrücken Distanzen bis zu zehn Metern, vereinzelt auch deutlich größere Reichweiten. Sie arbeiten meistens im Mikrowellenbereich und gehören zu den aktiven Systemen.

1.5. Vor- und Nachteile

Ein großer Vorteil von Transpondern gegenüber Barcodes ist die Lesbarkeit auch ohne direkten Sichtkontakt. Sie durchdringen in Abhängigkeit ihre Sendefrequenz viele nichtmetallische Materialien mit geringen Verlusten. Daraus folgt, dass Transponder auch dort eingesetzt werden können, wo Abdeckungen, Schmutz, Staub oder Schutzfolien die Sicht unterbinden. Barcodes hingegen müssen an der Oberfläche der Objekte befestigt werden. Aus diesem Grund kommt es häufig zu Beschädigungen der Barcodes und infolgedessen zu Identifikationsproblemen. Bei geeigneter Positionierung der Transponder ist eine Beschädigung während des Transports, bei Umschlagvorgängen oder auch bei der Lagerung ausgeschlossen. Dabei ist die Auswirkung von Flüssigkeiten und Metall auch die Lesereichweite stark frequenzabhängig.[10]

Einen zusätzlichen Nutzen im Vergleich zum Barcode liefert auch die Schreib-Lese-Fähigkeit von Transpondern. Dadurch können, je nach Konfiguration des Lesespeichers, Daten auf dem Transponder verändert, hinzugefügt oder gelöscht werden, was eine dezentrale Datenhaltung am Objekt möglich macht.

Die Speicherkapazität von Transpondern ist wesentlich höher als bei herkömmlichen Barcodes. Sie liegt heute, je nach Anwendung, zwischen wenigen Bit und 128 KByte.

Ein weiterer Vorteil ist die hohe Lebensdauer und Widerstandsfähigkeit von Transpondern. Diese beträgt je nach eingesetzter Technik bis zu 10 Jahre. Die Daten können dabei rund 100.000-mal verändert werden. Abhängig von der Ausprägung der Gestaltungsmerkmale können Transponder bei Temperaturen von -30°C bis + 200°C eingesetzt werden.

Entscheidend für den Einsatz von Transpondern ist häufig auch die Möglichkeit der parallelen, gleichzeitigen Erfassung mehrerer Tags, auch Pulkerfassung genannt. So ist es möglich, je nach Funktionsumfang der eingesetzten Schreib-/Lesegeräte, mehrere hundert Transponder pro Sekunde zu lesen. Dadurch kann in bestimmten Prozessen eine enorme Zeitersparnis erreicht werden. Die Lesbarkeit ist dabei unabhängig von der Lage bzw. Position der Transponder zum Lesegerät gegeben.

Nützlich für bestimmte Anwendungen ist auch die Möglichkeit der Datenverschlüsselung. Durch diese Maßnahme kann die Sicherheit bei wichtigen oder sensiblen Prozessen verbessert werden. Durch Verschlüsselung ist es möglich, einzelne Datenbereiche des Tags zu codieren und somit die Informationen nur für bestimmte Personen oder Unternehmen zugänglich zu machen.

[...]


[1] Vgl. S.Binder, A.Fischer, „ Kassensturz: RFID – Was es wirklich bringt“, Frankfurt/Kreuzlingen, 2004, S.12

[2] Vgl. Wikipedia: „Tag“ < http://de.wikipedia.org/wiki/Tag_%28Begriffskl%C3%A4rung%29> (08.08.2006)

[3] Vgl. Wikipedia: „Transponder“ < http://de.wikipedia.org/wiki/Transponder > (08.08.2006)

[4] Vgl I.Sotriffer, Elektromagnetische Verträglichkeit induktiver RFID-Systeme, Bühl 2003, S.25

[5] Vgl. K. Finkenzeller, RFID-Handbuch: Grundlagen und praktische Anwendungen induktiver Funkanlagen,

Transponder und kontaktloser Chipkarten, München, 2002, S.7

[6] Vgl. T.Beutner, RFID in der Logistik für Automobilhersteller, Stuttgart 2004, S.5

[7] Vgl. M. Strassner, RFID im Supply Chain Management, Deutscher Universitäts-Verlag, Wiesbaden 2005

[8] Vgl. A.Pflaum, Transpondertechnologie und Supply Chain Management, Elektronische Etiketten – bessere Identifikationstechnologie in logistischen Systemen? , Hamburg 2001, S.113 ff.

[9] Vgl. Wikipedia: „Frequenzbereiche“ < http://de.wikipedia.org/wiki/RFID#Frequenzbereiche > (08.08.2006)

[10] Vgl. M.Strassner, RFID im Supply Chain Management, Deutscher Universitäts-Verlag, Wiesbaden 2005

Ende der Leseprobe aus 33 Seiten

Details

Titel
Wirtschaftlichkeitsvergleich zwischen RFID vs. WBS für eine Hallenneuplanung in der Logistik
Hochschule
Hochschule Furtwangen  (Wirtschaftsinformatik)
Veranstaltung
Logistik
Note
1,5
Autor
Jahr
2007
Seiten
33
Katalognummer
V166865
ISBN (eBook)
9783640832439
ISBN (Buch)
9783640832897
Dateigröße
920 KB
Sprache
Deutsch
Anmerkungen
Der Name des Unternehmens und das Profil wurde aus der Arbeit entfert. Ebenfalls sind die Zahlen auch abgeändert
Schlagworte
Logistik, WBS, FFG, Hallenneuplanung, RFID, Barcode, praxisorientiert, Wirtschaftlichkeitsvergleich, Nutzwertanalyse, paarweiser Vergleich
Arbeit zitieren
BSc. Thomas Buck (Autor), 2007, Wirtschaftlichkeitsvergleich zwischen RFID vs. WBS für eine Hallenneuplanung in der Logistik, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/166865

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