Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit
2. Logistik
2.1 Begriffsdefinition
2.2 Schlüsselanforderungen des Logistikservice
2.3 Logistikkosten
3. Theoretische Grundlagen der RFID-Technologie
3.1 Prinzipielle Funktionsweise
3.2 Systemkomponenten
3.2.1 Transponder
3.2.2 Lesegeräte (Reader)
3.3 Differenzierungsmerkmale
3.3.1 Energieversorgung
3.3.2 Speicherfähigkeit
3.3.3 Frequenzbereiche
3.3.4 Transponder-Bauformen
3.3.5 Reader-Bauformen
3.4 Standardisierung
3.4.1 Global Standards-
3.4.2 EPCglobal Network
3.4.3 Frequenzbereiche
3.5 RFID versus Barcode
3.6 Gefahren und Risiken
3.6.1 Datensicherheit und Datenschutz bei RFID Systemen
3.6.2 Entkoppelung von menschlicher Führung
4. Einsatzmöglichkeiten der RFID-Technik
4.1 Transaktionskostenminimierung
4.2 Intralogistische Prozesse
4.2.1 Wareneingang
4.2.2 Inventur und Bestandsführung
4.2.3 Produktionssteuerung
4.2.4 Kommissionierung
4.3 Supply Chain Management
4.3.1 Bullwhipeffekt
4.3.2 Das Internet der Dinge
4.4 Erweiterung der EDI-Verfahren
4.5 Efficient Customer Response (ECR)
4.5.1 Vendor Managed Inventory
4.5.2 Cross-Docking
4.6 Praktische Referenz - DHL Innovation Center
5. Einflussfaktoren und Ausblick
5.1 Nutzen- und Wirtschaftlichkeitsaspekte
5.1.1 Nutzenpotentiale
5.1.2 Wirtschaftlichkeitsberechnung
5.2 Prozessmodifikation und Integration
6. Fazit
Anhang
Literaturverzeichnis
Internetquellen
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1 - Allgemeiner Systemaufbau
Abbildung 2 - Aufbau des EPC
Abbildung 3 - Porter'sche Wertschöpfungskette
Abbildung 4 - Prozesskette Wareneingang
Abbildung 5 - Bullwhipeffekt
Abbildung 6 - EPCglobal Network
Abbildung 7 - EANCOM Bausteine
Abbildung 8 - Beispiel einer EDI-Prozesskette
Abbildung 9 - Cross-Docking Schema
Abbildung 10 - RFID Nutzenpotentiale
Abkürzungsverzeichnis
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1. Einleitung
1.1 Motivation
Das Wirtschaften im 21. Jahrhundert findet zunehmend auf globaler Ebene statt. Für Verbraucher ist es heute eine Selbstverständlichkeit eine große Auswahl an Konsumgütern unterschiedlichster Herkunft in den Geschäften vorzufinden. Konsumenten erwarten aufgefüllte Regale und ein vollständiges Sortiment.[1] Wir alle können dies alltäglich in unserem Umfeld beobachten. Nur wenige fragen sich, auf welche Art und Weise diese Güter überhaupt in die Geschäfte gelangen. Im Hintergrund steht oft eine komplexe logistische Prozesskette, deren Planung, Koordination und Kontrolle enormen Aufwand für die beteiligten Unternehmen darstellt.
Die Logistik von Waren und Informationen hat innerhalb der Gesellschaft einen essentiellen Teil des täglichen Lebens eingenommen und bestimmt als unternehmensübergreifende Dienstleistung die Taktrate unserer Wirtschaft. Unternehmen und Privatpersonen existieren in starker Abhängigkeit mit dem interdependenten System der Logistik. Wachsende geographische Distanzen und vielschichtige Arbeitsteilung führen dazu, dass die Logistik als Querschnittsfunktion einen steigenden Anteil an der Wertschöpfungskette einnimmt.[2] Verbraucher wie Unternehmen profitieren gleichsam von Einsparpotentialen in diesem Bereich. Transport- und Logistikdienstleister stehen hier in der Pflicht höchsten Anforderungen zu genügen. Die Effizienz von Informations- und Güterflüssen muss demnach vor dem Hintergrund neu auftauchender Technologien ständig neu hinterfragt werden.[3]
Die Motivation dieser Arbeit ist es, die sich durch Radio Frequency Identification Technik, kurz RFID, ergebenden Optimierungspotentiale und Anwendungsmöglichkeiten zu analysieren.
Die RFID-Technologie begleitet uns schon seit Jahren verdeckt in unserem Alltag und findet in der Praxis immer mehr sinnvolle Anwendungen.[4] Als sogenanntes Automated Identification (AUTO-ID) Verfahren wird es neben dem weit verbreiteten Barcode als verbessertes Warenidentifikationssystem mit hohem Potential gehandelt.[5]
1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit
Die vorliegende Semesterarbeit identifiziert und analysiert die Möglichkeiten und Grenzen der RFID-Technologie mit dem Ziel die wirtschaftlichen Einflussgrößen der Logistik von Waren zu optimieren.
Zunächst geht es um eine zweckmäßige Definition von Logistik im Hinblick auf die Wirkungen von RFID und eine Beschreibung der wesentlichen Erfolgs- und Kostenfaktoren. Aufbauend auf diesen Grundlagen kann im weiteren Verlauf eine qualitative Beurteilung über die einwirkenden Effekte des Einsatzes von RFID-Technik vorgenommen werden.
Um eine fundierte Entscheidungsgrundlage zu gewährleisten werden im zweiten Teil die theoretischen Grundlagen zum Thema RFID erörtert. Es werden notwendige Begrifflichkeiten definiert und elementare Zusammenhänge zur Funktionsweise erläutert. Die Betrachtung von ausgewählten Standards und Normen ist in diesem Zusammenhang von besonderem Interesse, da diese für eine wirtschaftliche Implementierung von RFID besonders wichtig sind. Weiterhin erfolgt eine Analyse der Vor- und Nachteile zum nach wie vor primär verwendeten Barcode. Die RFID Technologie soll in diesem Zusammenhang nicht als direkter Konkurrent, sondern vielmehr als Ergänzung im Hinblick auf die bestehenden AUTO-ID Verfahren verstanden werden. Den Abschluss bildet das Thema Datenschutz und Sicherheit, sowie die kritische Betrachtung im Hinblick auf die potentiellen Risiken von RFID.
Im dritten Teil werden konkrete Einsatzgebiete für die RFID-Technologie im Hinblick auf die Verbesserung logistischer Prozesse und Methoden erörtert. Die allgemeine Analyse von Transaktionskosten zwischen realer und virtueller Welt dient dabei als Einleitung. Es erfolgt anschließend eine Betrachtung grundlegender intralogistischer Prozesse und deren Optimierungspotentiale durch RFID. Mit der Vision vom "Internet der Dinge" werden der Logistik grundlegend neue Möglichkeiten in Aussicht gestellt, weshalb auch dieser Ansatz diskutiert wird. Das Supply Chain Management und dessen Instrumente und Methoden werden vor dem Hintergrund der Optimierung durch RFID-Technologie betrachtet. Der Einsatz in offenen Systemen über Unternehmensgrenzen hinweg scheint die größten wirtschaftlichen Optimierungspotentiale zu bieten.[6]
Im fünften Kapitel werden die identifizierten qualitativen Nutzenpotentiale von RFID zusammengefasst. Da rationale Entscheidungen in der Praxis auf nachweisbarem Zahlenmaterial basieren sollten, wird mit rfid-cab ein methodisches Verfahren zur Wirtschaftlichkeitsberechnung vorgestellt.
Den Abschluss der vorliegenden Arbeit bildet eine Ausführung zur Prozessmodifikation und ausgewählte Empfehlungen für die Integration von RFID-Technologie.
Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Analyse der wirtschaftlichen Optimierungspotentiale. Die technischen Details zur Funktionsweise der RFID-Technologie werden nur insoweit detailliert erklärt, wie es für das Verständnis der beschriebenen Zusammenhänge notwendig ist. Für detailliertere technische Hintergrundinformationen wird auf weiterführende Literatur verwiesen.[7] Die weibliche Form ist der männlichen Form in dieser Seminararbeit gleichgestellt, lediglich aus Gründen der Vereinfachung wurde die männliche Form gewählt.
2. Logistik
2.1 Begriffsdefinition
In der Fachliteratur wird der Begriff der Logistik nicht einheitlich definiert. Es gibt unterschiedliche Definitionen mit verschiedenen Schwerpunkten. Im Rahmen dieser Seminararbeit wird ein hoher Wert auf die Praxistauglichkeit der beschriebenen Sachverhalte gelegt. Die Definition der European Logistics Association wird diesem Anspruch gerecht:
"Logistik ist die Organisation, Planung, Kontrolle und Durchführung eines Güterflusses von der Entwicklung und vom Kauf durch die Produktion und die Distribution bis zum endgültigen Kunden mit dem Ziel der Befriedigung der Anforderungen des Marktes bei minimalen Kosten und bei minimalem Kapitalaufwand."[8]
Im Hinblick auf diese Arbeit wird Logistik also nicht ausschließlich als reine Transportfunktion definiert. Vielmehr stellt die Logistik eine Managementfunktion aller am Wertschöpfungsprozess beteiligten Glieder dar, mit dem Ziel den Kundennutzen mit geringstem Aufwand zu erfüllen. Die Logistik von Waren und Informationen ist somit gleichzeitig fester Bestandteil der innerbetrieblichen Prozesse als auch der interorganisatorischen Schnittstellen, sodass dort Nutzenpotentiale zu erwarten sind.
2.2 Schlüsselanforderungen des Logistikservice
Die Anforderungen an die Logistik führen zu einem klassischen Zielkonflikt. Einerseits soll ein möglichst hochwertiger Service geleistet werden, andererseits sind die Kosten auf ein Minimum zu reduzieren. Geringe Aufwendungen im Logistikbereich führen zu langsamen Durchlaufzeiten von Waren, die im weiteren Verlauf Kosten verursachen. In vielschichtigen, verzweigten Wertschöpfungsketten führt dies zu einer Beeinträchtigung aller beteiligten Partner. Die Logistik steht in der Pflicht den optimalen Waren- und Informationsfluss zu gestalten. Im Wesentlichen lassen sich folgende Schlüsselanforderungen des Logistikservice differenzieren.[9]
Die Lieferzeit beschreibt den Zeitraum zwischen Bestellung und Eintreffen der Ware im Lager. In der Regel werden möglichst kurze Lieferzeiten gefordert, da somit geringere Bestände vorgehalten werden müssen und die Gefahr von Out-of-Stock Situationen verringert wird. Die RFID Technik bietet im Hinblick auf diese Prozesskette wichtige Optimierungspotentiale. Die Lieferzeit umfasst Übermittlung bzw. Verarbeitung der Bestellung, Produktion, Kommissionierung, Verladung und Transport.
Die Lieferzuverlässigkeit beschreibt den Grad der Termintreue seitens des Lieferanten. Terminabweichungen führen zu Störungen im weiteren Ablauf bei Kunden, die im Extremfall zu hohen Folgekosten führen. Die RFID Technik bietet auch hier neue Möglichkeiten für Kontrollinstrumente, sodass Abweichungen vom Soll frühzeitig erkannt werden und Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.[10]
Lieferflexibilität steht als Überbegriff für alle Möglichkeiten Kundenwünsche individuell zu erfüllen. Aufgrund der Vielzahl an individuellen Situationen und Wünschen seitens der Geschäftspartner ist es schwer hierfür einen geeigneten Maßstab festzulegen. Allerdings sind flexible Prozesse Grundlage für eine hohe Kundenzufriedenheit. Lediglich die Basisanforderungen zu erfüllen reicht im sehr kompetitiven Logistikmarkt nicht mehr aus.[11]
Die Lieferqualität muss zu jeder Zeit sichergestellt werden. Falschlieferungen nach Art und Menge sowie Beschädigungen führen zu Problemen im Hinblick auf die Folgeprozesse. Hohe Kosten bzw. Umsatzverluste sind die Folge. Die RFID Technologie bietet auch hier Potentiale, beispielsweise durch spezielle Sensoren, welche Erschütterungen oder Temperaturen protokollieren und an die Kontrollinstanz melden.[12]
Informationsfähigkeit ist heutzutage essentiell für den reibungslosen Geschäftsablauf. Durch aktuelle Informationen zum Auftragsstatus können die Beteiligten ihre Planungen laufend aktualisieren und so einen optimalen Wertschöpfungsfluss ermöglichen. Das Tracking und Tracing von Warensendungen ist hierbei eines von vielen Features, welche durch RFID Technik unterstützt werden können.[13]
2.3 Logistikkosten
Wie in allen Bereichen der Geschäftstätigkeit gilt auch in der Logistik die Prämisse des wirtschaftlichen Prinzips. Zusätzliche Aufwendungen lohnen sich nur so lange, wie ihnen ein qualitativer oder quantitativer Output gegenübersteht. Es gilt diese Kosten möglichst zu minimieren, der Logistikservice darf jedoch nicht darunter leiden. Diesen Zielkonflikt im Bereich der Logistik gilt es optimal auszubalancieren.[14]
Um mögliche Rationalisierungspotentiale durch RFID-Technologie aufzudecken, müssen zunächst die relevanten Kostenkategorien identifiziert werden.
Bestandskosten sind Kosten, die aufgrund der Existenz von Lagerbeständen entstehen. Generell gilt es, die notwendigen Lagerbestände auf ein Minimum zu reduzieren, da sich in Materialien gebundenes Kapital nicht verzinst Durch aktuellste Informationen lassen sich hohe Lagerbestände vermeiden. Informationen müssen also kostengünstig "produziert" werden. Grundlage hierfür ist ein effizientes Verteilersystem welches die unterschiedlichen Informationen, die innerhalb eines Unternehmens gesammelt werden, an die notwendigen Stellen weitergibt.
Lagerkosten fallen aufgrund der Bereitstellung von Lagerkapazitäten an und teilen sich in fixe und variable Kosten. Dies bedeutet, dass auch nicht genutzte Lagermöglichkeiten zu Kosten führen. Auch hier gilt, dass durch geeignete Informationen der Lagerplatzbedarf reduziert werden kann.
Transport- und Handlingkosten umfassen alle Kosten, die durch die interne und externe Bewegung von Packstücken entstehen. Jede Aktivität kostet Zeit und somit auch Geld. Tätigkeiten wie Ein- und Auslagerung, Um- und Verpacken sowie Kommissionieren sind komplexe Prozesse, die möglichst effizient gestaltet werden müssen. Der Zeit- und Arbeitsmittelbedarf spielt hierbei eine entscheidende Rolle.[15]
Die zuverlässige und effiziente Identifizierung von Objekten ist bei diesen Prozessen von essentieller Wichtigkeit. Daher ist zu untersuchen, inwiefern RFID-Technologie in diesem Zusammenhang sinnvolle Optimierungspotentiale aufzeigt.
3. Theoretische Grundlagen der RFID-Technologie
3.1 Prinzipielle Funktionsweise
Das RFID-Verfahren ermöglicht eine kontaktlose und sichtfreie Übertragung von Daten. Die Kommunikation findet hierbei zwischen einem sogenannten Transponder sowie einem Lesegerät statt. Die Funktionsweise basiert auf dem Prinzip induktiver bzw. elektromagnetischer Kopplung.[16] Es gibt sowohl bei Readern als auch bei Transpondern unterschiedlichste Bauformen mit spezifischen Vor- und Nachteilen, die sich natürlich auch auf die Kosten des Systems auswirken. Diese Faktoren müssen bei der Auswahl für den konkreten Einsatzzweck abgewogen werden.
3.2 Systemkomponenten
Der Grundaufbau eines RFID-System ist im Wesentlichen immer gleich. Es besteht aus einem Transponder und einem Lesegerät, die über eine Antenne bzw. Spule interagieren. In der Regel ist das Lesegerät wiederum an ein EDV-System gekoppelt, um die Weiterverarbeitung im betrieblichen Informationssystem durchzuführen. Man spricht bei der Übertragung einer solchen Information von einem Event.[17] Abbildung 1 zeigt diesen prinzipiellen Aufbau.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 1 - Allgemeiner Systemaufbau[18]
3.2.1 Transponder
Im Sprachgebrauch der RFID-Technik werden Transponder auch als Tags (Etiketten) bezeichnet. Diese sind an dem zu identifizierenden Objekt angebracht und determinieren dessen Identität. Der Begriff Transponder setzt sich aus den Worten Transmitter ("Sender") und Responder ("Antworter") zusammen, denn das Bauteil übernimmt beide Funktionen gleichzeitig, indem es auf den vom Lesegerät emittierten Impuls reagiert und seinen Datenbestand sendet.[19]
Ein Tag besteht im Grundaufbau aus einem Speicherchip und einer Antenne. Im Speicherchip sind die notwendigen Daten hinterlegt, welche bei Stimulierung des Tags über die Antenne an das Lesegerät übertragen werden. In der einfachsten Ausführung erhält das Tag die benötigte Energie zum Senden der Information vom Lesegerät, allerdings gibt es auch autarke Tags mit eigener Energieversorgung.[20]
3.2.2 Lesegeräte (Reader)
Reader ist die allgemeine Bezeichnung für ein Steuergerät, welches die notwendige Hard- und Software beinhaltet, um mit dem Transponder zu kommunizieren. Über eine Antenne wird ein Signal ausgesendet, das die in Reichweite befindlichen Tags zur Übermittlung der gespeicherten Daten aktiviert. Anschließend werden die erhaltenen Daten interpretiert und je nach Bauart optisch ausgegeben und an eine übergeordnete IT-Schnittstelle weitergeleitet. Für diese Übertragung ist zudem ein Netzwerkinterface notwendig.[21]
3.3 Differenzierungsmerkmale
Die RFID-Systeme und deren Komponenten können nach unterschiedlichen Kriterien hinsichtlich ihrer Gestalt und Funktionsvielfalt differenziert werden. Im Folgenden sollen die grundlegenden Unterscheidungsmerkmale beschrieben werden.
3.3.1 Energieversorgung
Transponder ohne eigene Energieversorgung werden als passive Systeme bezeichnet, da die Übermittlung der Daten nur als Reaktion auf einen empfangenden Impuls stattfindet. Außerhalb der Reichweite eines kompatiblen Lesegerätes ist keine Datenübertragung möglich.[22]
Man spricht von aktiven Systemen, wenn dem Tag eine eigene Energieversorgung, beispielsweise in Form einer Batterie, zur Verfügung steht. Wesentlicher Vorteil dieser Bauform ist einerseits die erhöhte Sendeleistung sowie die Möglichkeit des Transponders Daten eigenständig zu bearbeiten, wenn zum Beispiel ein Sensor an diesen gekoppelt ist. Zudem kann die Reichweite des Signals drastisch erhöht werden. Dem gegenüber stehen vergleichsweise hohe Anschaffungskosten und die begrenzte Lebensdauer der Batterie.[23]
3.3.2 Speicherfähigkeit
Transponder mit ROM-Speichern (Read-Only-Memory) können nur ausgelesen werden. Der Datenspeicher wird schon während des Produktionsprozesses beschrieben. Im Gegensatz dazu sind Read-Write Speicher mehrfach beschreibbar. Die enthaltenen Informationen können also jederzeit durch ein kompatibles Kommunikationsmodul verändert werden, falls dies notwendig sein sollte.[24]
3.3.3 Frequenzbereiche
Das zentrale Übertragungsmedium in der RFID-Technologie ist das elektromagnetische Signal, welches den physikalischen Transport der Informationen vornimmt. Die Charakteristik dieser Frequenz hat maßgeblichen Einfluss auf die Funktionalität des Systems. Wesentliche Abhängigkeiten bestehen hinsichtlich der Reichweite und Datenübertragungsrate. Grundsätzlich werden folgende Frequenzbereiche differenziert.[25]
- Low Frequency (LF) 30-500 KHz
- High Frequency (HF) 3 - 30 MHz
- Ultra High Frequency (UHF) 300 MHz - 3 GHz
Für die Auswahl des optimalen Frequenzbereichs ist es notwendig die charakteristischen Eigenschaften der Bereiche zu kennen. Mit steigender Frequenz ergibt sich eine höhere Reichweite und Datenübertragungsrate. Niedrigfrequenzsysteme sind tendenziell weniger empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und besitzen geringere Anforderungen an die Tag-Ausrichtung. Allerdings sind sie sehr empfindlich gegenüber elektromagnetischen Störfeldern.[26]
Gerade im Umfeld von Logistikprozessen liegen oft unterschiedlichste Umweltfaktoren vor, sodass die Eignung der Frequenzen im Einzelfall analysiert werden muss.
3.3.4 Transponder-Bauformen
Die Vielzahl an verfügbaren Varianten sind den vielen unterschiedlichen Anwendungsgebieten geschuldet. Es gibt Transponder mit Gehäusen aus Kunststoff, Glas oder in Form von Chipkarten.[27]
Für den Bereich der Logistik sind vor allem sogenannte Smart-Labels interessant.[28] Es handelt sich um passive Tags. Hierbei wird die Transponderantenne auf eine 0,1mm dünne Plastikfolie aufgetragen und anschließend auf ein Papier laminiert. Das fertige Label lässt sich wie ein normales Barcode-Etikett verwenden.[29]
3.3.5 Reader-Bauformen
Reader sind in unterschiedlichen Bauformen verfügbar und bedienen so die Anforderungen unterschiedlichster Einsatzzwecke innerhalb der Logistik. Handhelds sind tragbare Geräte und ermöglichen die flexible Erfassung einzelner Tags und bieten dem Bediener häufig eine Eingabesteuerung, sowie ein Display mit unterschiedlichen Funktionen zur Verarbeitung der empfangenen Informationen. Über eine Funkverbindung erfolgt die Übertragung an die zentrale Datenbank.[30] Mit Hilfe dieser Geräte kann eine flexible Positionierung zu den Zieltranspondern vorgenommen werden, wodurch eine hohe Lesegenauigkeit gewährleistet wird. Allerdings ist dieses Verfahren noch semi-manuell.
[...]
[1] Vgl. Hegenbart, 2009, S. 65
[2] Vgl. Wannenwetsch, 2010, S. 21
[3] Vgl. Bovenschulte et al., 2007, S. 42
[4] Vgl. Finkenzeller, 2006, S. 389 ff.
[5] Vgl. Fleisch & Mattern, 2005, S. 55
[6] Vgl. Franke & Dangelmaier, 2006, S. 105
[7] als Standardwerk gilt hier das RFID-Handbuch von Klaus Finkenzeller
[8] European Logistics Association, zitiert aus Pfohl, 2010, S. 13
[9] Vgl. Disselkamp & Schüller, 2004, S. 129 ff.
[10] Vgl. Schmid, 2009, S. 241
[11] Vgl. Mathar & Scheuring, 2011, S. 19
[12] Vgl. Straube, 2009, S. 22
[13] Vgl. Bartneck et al., 2008, S. 168
[14] Vgl. Deutsche Post AG, 2008
[15] Vgl. Martin, 2009, S. 3
[16] Vgl. Finkenzeller, 2006, S. 44 ff.
[17] Vgl. Gillert & Hansen, 2007, S. 120
[18] eigene Darstellung in Anlehnung an Finkenzeller, 2006, S. 7
[19] Vgl. Dittmann, 2006, S. 38
[20] Vgl. Weigert, 2006, S. 22
[21] Vgl. Glover & Bhatt, 2006, S. 107 ff.
[22] Vgl. Finkenzeller, 2006, S. 23
[23] Vgl. Gillert & Hansen, 2007, S. 150
[24] Vgl. Hermes, 2006, S. 8
[25] Vgl. Finkenzeller, 2006, S.13
[26] Vgl. Oertel et al., 2004, S. 29
[27] Vgl. Finkenzeller, 2006, S. 14 ff.
[28] siehe Anhang I
[29] Vgl. Bovenschulte et al., 2007, S. 5
[30] Vgl. Gillert & Hansen, 2007, S. 152