Von den RFID-Optimierungspotenzialen zur Inselproblematik: Eine Erläuterung am Beispiel der Produktionsprozesse der Automobilhersteller (OEM)

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Radio Frequency Identification (RFID) – ein Auto-ID-System
2.1 Definition und Bestandteile
2.2 RFID-Historie – vom 2. Weltkrieg bis zur Massenproduktion
2.3 Die verschiedenen Varianten der Auto-ID-Systeme

3 Automobilhersteller (OEM) und die Automobilindustrie
3.1 Die Schlüsselindustrie Deutschlands
3.2 Der Verdrängungswettbewerb und seine Folgen
3.3 Erfolgreicher RFID-Einsatz
3.4 RFID-Einsatz als Insellösung

4 Die RFID-Technologie im Produktionsprozess
4.1 Definition und Abgrenzungsproblematik
4.1.1 Produktion und Logistik
4.1.2 Der Produktionsprozess
4.2 RFID-Optimierungspotenziale entlang des Produktionsprozesses
4.2.1 Eingangs- und Ausgangslogistik
4.2.2 Dokumentation und Steuerung von Produktionsprozessen
4.2.3 Zuordnung der Bauteile im Produktionsprozess
4.2.4 Wartungs- und Instandhaltungsprozess
4.2.5 Intelligente Werkzeuge und Spannsysteme
4.2.6 Innerbetrieblicher Transport
4.2.7 Verpackungs- und Behältermanagement
4.2.8 RFID-Vorteile und deren weitere Auswirkungen

5 Drei-Phasenmodell
5.1 Motivationsphase
5.1.1 Gründe gegen einen RFID-Einsatz
5.1.2 Gründe für einen RFID-Einsatz
5.2 Befriedigungsphase
5.3 Demotivationsphase
5.3.1 Horizontale Demotivation
5.3.2 Vertikale Demotivation
5.4 Zusammenfassung

6 Fazit

7 Literaturverzeichnis

8 Abbildungsverzeichnis

1 Einleitung

Im Zeitraum von 2003 bis 2006 entwickelte sich die RFID-Technik zu einem Hype, denn deren Optimierungspotenziale wurden schnell vom Handel erkannt.^[1] So auch beispielsweise von Manfred Mucha vom Fraunhofer Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation, der in der RFID-Technologie folgende Optimierungspotenziale sieht:^[2]

- Reduzierung von Irrläufern
- Reduzierung des Aufwands für die Suche nach Mehrweg-Behältern
- Senkung der Prozesskosten im Wareneingang
- Reduzierung der Handlingskosten
- Reduzierung der Be- und Entladezeiten
- Reduzierung von Sicherheitsbeständen
- Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit
- Reduzierung der Schwundquote
- Reduzierung von Produktionsstillständen wegen fehlender Behälter

Allerdings hat sich die Euphorie bezüglich der RFID-Optimierungspotenziale mittlerweile gelegt und befindet sich stattdessen auf dem Weg in eine Desillusionsphase.^[3]

In der folgenden Arbeit sollen nun die Optimierungspotenziale genauer untersucht werden, um eine Antwort darauf zu erhalten, weshalb sich diese Identifikationstechnologie trotz ihrer Vorteile nicht flächendeckend entlang der gesamten Wertschöpfungskette durchgesetzt hat. Die Optimierungspotenziale wären damit neben den mittlerweile bekannten Ursachen ein weiterer Grund, weshalb die RFID-Technologie sich trotz ihrer Nutzenpotenziale nicht flächendeckend etabliert hat und stattdessen nur individuelle Insellösungen existieren.^[4] Denn RFID findet überwiegend standortintern im Bereich des Bestands- und Teilemanagements der Beschaffungs- und Produktionslogistik Verwendung. Standort- oder unternehmensübergreifende RFID-Lösungen sind dagegen kaum vorhanden.^[5]

Dieser Arbeit liegt die Hypothese zugrunde, dass möglicherweise die RFID-Optimierungspotenziale, also die Vorteile der RFID-Technologie, selbst der Grund dafür sind, weshalb Insellösungen entstehen. Die RFID-Optimierungspotenziale werden daher als Vorantreiber der Inselproblematik angesehen.

Um dies analysieren zu können, wird in der folgenden Arbeit der Bereich der Automobilindustrie betrachtet. Denn die Automobilindustrie ist aufgrund ihres durchgängigen Waren- und Informationsflusses in Verbindung mit ihren geschlossenen Behälterkreisläufen ideal für den Einsatz von RFID-Systemen.^[6] Gleichzeitig besitzt die Automobilindustrie allerdings eines der komplexesten und vielfältigsten Beschaffungs-, Produktions- und Distributionsnetzwerke. Daher wird in dieser Arbeit nicht die komplette Supply Chain der Automobilindustrie untersucht, sondern nur die Produktionsprozesse der Automobilhersteller (OEM) behandelt, da dieser Bereich zur Überprüfung der Hypothese vollkommen ausreicht.

Um die Fragestellung beantworten zu können, ist es zunächst erforderlich, sich mit den RFID-Optimierungspotenzialen selbst zu befassen bzw. diese zu analysieren. Es soll demnach herausgestellt werden, welche Optimierungspotenziale existieren und wie diese innerhalb des Produktionsprozesses in der Automobilindustrie zu Stande kommen. Im Anschluss daran wird das zugrunde liegende Problem anhand eines selbst entwickelten Drei-Phasenmodells dargestellt.

Für die Bearbeitung dieser Hypothese wird Bezug auf aktuelle Studien genommen. Primär relevant sind hierbei die Studien „Stand und Entwicklung des RFID-Einsatzes in der Automobillogistik (2010)“, „RFID in der Logistik – Empfehlungen für eine erfolgreiche Einführung (2009)“ und der „RFID Report 2008“. Denn diese Studien beruhen größtenteils auf Erfahrungen von RFID-Anwendern und bilden daher eine wichtige und aussagekräftige Grundlage, um die gestellte Hypothese bearbeiten zu können.

Die zentralen Begriffe dieser Arbeit „Radio Frequency Identification (RFID)“ und „Automobilhersteller (OEM)“ werden in Kapitel 2 sowie Kapitel 3 dargestellt. Das zweite Kapitel soll zunächst alle wichtigen die RFID-Technologie betreffenden Begriffe erklären, worauf im Anschluss ein kurzer geschichtlicher Rückblick sowie eine Einordnung der RFID in die Auto-ID-Systeme folgen. Der die Automobilhersteller bedrohende Verdrängungswettbewerb, die in der Automobilindustrie bereits erfolgreich eingesetzte RFID-Technologie sowie Ursachen für die Existenz der Insellösung sind die zentralen Punkte, mit denen sich das dritte Kapitel beschäftigt. Im vierten Kapitel sollen Theorie und Praxisbeispiele die Optimierungspotenziale aufzeigen, die sich unternehmensintern durch den RFID-Einsatz ergeben. Das fünfte Kapitel widmet sich schließlich der Überprüfung der eingangs gestellten Hypothese. Anhand eines selbst entwickelten Drei-Phasenmodells soll dabei herausgestellt werden, weshalb die eigentlich als positiv erachteten Optimierungspotenziale als Ursache für die Entstehung der Inselproblematik gelten können. Im abschließenden Kapitel dieser Arbeit werden alle zentralen Erkenntnisse noch einmal dargestellt.

2 Radio Frequency Identification (RFID) – ein Auto-ID-System

2.1 Definition und Bestandteile

RFID ist die Abkürzung für „radio-frequency identification“ und bedeutet so viel wie die Identifikation mithilfe von Radiowellen. Mithilfe dieser Technologie ist es möglich, basierend auf magnetischen oder elektromagnetischen Feldern, Informationen zu versenden.^[7] Somit können Lebewesen oder Gegenstände lokalisiert bzw. identifiziert werden.

Generell besteht ein RFID-System aus zwei Komponenten:^[8]

- Dem Transponder, der an das zu identifizierende Objekt fixiert wird.
- Dem Erfassungs- oder Lesegerät, das als Schreib- bzw. Leseeinheit dient.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Lesegerät und Transponder sind die Grundbestandteile jedes RFID-Systems. (aus: Finkenzeller 2008, S. 7).

Mittlerweile existieren die verschiedensten RFID-Varianten in den unterschiedlichsten Ausführungen. Dennoch können RFID-Systeme durch die folgenden drei Eigenschaften definiert werden:^[9]

- Elektronische Identifikation: Das System ermöglicht durch elektronisch gespeicherte Daten eine eindeutige Kennzeichnung von Objekten.
- Kontaktlose Datenübertragung: Die Daten können zur Identifikation des Objekts drahtlos über einen Funkfrequenzkanal ausgelesen werden.
- Senden auf Abruf (on call): Ein gekennzeichnetes Objekt sendet seine Daten nur dann, wenn ein dafür vorgesehenes Lesegerät diesen Vorgang abruft.

Ferner gehören RFID-Systeme zu den Funkanalagen. Denn wegen ihrer Eigenschaft der elektronischen Identifikation und dass Transponder nur auf Abruf Daten übermitteln, unterscheiden sich RFID-Systeme von anderen digitalen Funktechnologien, wie beispielsweise Mobilfunk, W-LAN oder Bluetooth.^[10]

2.2 RFID-Historie – vom 2. Weltkrieg bis zur Massenproduktion

Im 2. Weltkrieg wurde bereits ein Vorläufer der RFID-Technologie verwendet. Hinter der Bezeichnung identity friend or foe verbarg sich eine Technik, mit der mittels Radar verbündete bzw. gegnerische Flugzeuge identifiziert werden konnten.^[11] Eine erste kommerzielle Verwendung der Identifikationstechnologie fand in den 60er Jahren im Bereich der Diebstahlsicherung bei Firmen, wie Sensormatic und Checkpoint-Systems, statt. Mit den damals benutzten Transpondern konnten zwei Situationen realisiert werden: Entweder wurde der Transponder aktiviert oder deaktiviert, wodurch ein Diebstahl überprüft werden konnte. Ende der 1970er Jahre erfuhr die RFID-Forschung einen regelrechten „Boom“ und zahlreiche Wirtschafts- und Wissenschaftsprojekte wurden gestartet. Man erkannte nun, welches Potenzial sich in der RFID-Technologie verbarg: nämlich die Lokalisierung und Erkennung einzelner Objekte. Ende der 1980er Jahre wurden die RFID-Systeme unter der Führung der USA und den skandinavischen Ländern weiterentwickelt, um diese im Straßenverkehr und für Mautsysteme zu nutzen.^[12]

Zu Beginn der 1990er Jahre startete die eigentliche Entwicklung moderner RFID-Systeme. Nun konnten die Transponder bei gleichbleibender Lesereichweite von 35cm verkleinert werden, und zwar von ca. 8 * 2 * 2 cm auf ca. 30 * 2 mm. Mit der Reduzierung der Transpondergröße fand folglich auch eine Reduzierung der Preise statt. Die Transponder kosteten nicht mehr 30 EUR sondern nur noch 3 EUR. Mit der Weiterentwicklung der RFID-Technologie konnte neben der Kennzeichnung von Kleintieren auch der Bereich der Massenapplikationen in Betracht gezogen werden: die Wegfahrsperre im Auto, die Zutrittskontrolle zu Gebäuden, die Streckengebühren bei Fahrzeugen (Toll Collection) oder die Zeiterfassung bei Sportveranstaltungen. Zudem wurde die Leistung der Transponder stetig weiterentwickelt. So konnte zum einen eine Antenne zusammen mit einem Chip in ein flaches Etikett integriert werden. Zum anderen wurden RFID-Speicher erweitert bzw. programmierbar und es konnten höhere Frequenzen erreicht werden. Durch die Einführung von Antikollisions-Algorithmen^[13] war es außerdem möglich, mehrere Transponder anzusprechen.^[14]

2.3 Die verschiedenen Varianten der Auto-ID-Systeme

Auto-ID-Systeme, also automatische Identifikationssysteme, werden zur Identifikation von Menschen, Tieren und Gegenständen eingesetzt. Dabei existieren mittlerweile die unterschiedlichsten Varianten: von erprobten und günstigen Auto-ID-Lösungen bis hin zu sehr zuverlässigen und/oder fälschungssicheren Auto-ID-Lösungen.^[15] Zu diesen Auto-ID-Systemen zählt auch die RFID-Technologie, die in dieser Arbeit behandelt wird.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Zusammenfassende Übersicht der wichtigsten Auto-ID-Verfahren (aus: Finkenzeller 2008, S.2).

Barcode-Technologie

Ein Barcode besteht aus Strichen, die auf ein Etikett gedruckt sind. Durch einen Laserstrahl, der diese Strichreihen liest, kann der Barcode in ein binäres Signal^[16] transformiert werden. Der Barcode ist das weitverbreitetste Auto-ID-System und findet vor allem auf Supermarktwaren, Büchern, Ersatzteilen und vielem mehr Verwendung.^[17]

Optical Character Recognition (OCR)

Die Klarschriftlesung (OCR) bietet die Möglichkeit, Ziffern maschinenlesbar und visuell lesbar zu machen. Die OCR-Technik findet heutzutage überwiegend im Finanzbereich Anwendung, wie zum Beispiel zur Erkennung von Ziffern auf Überweisungsträgern.^[18]

Biometrische Verfahren

Dieses Verfahren setzt voraus, dass biometrische Merkmale an einer Person oder einem Objekt vorhanden sind. Im ersten Schritt werden die biometrischen Informationen in ein binäres Signal umgewandelt. In einem zweiten Schritt wird einer Person oder einem Objekt die entsprechende Identität zugeordnet. Biometrische Systeme kommen beispielsweise bei der Iris-Erkennung zum Einsatz.^[19]

Chipkarten

Für die Datenübertragung zwischen Leser und Chipkarten wird ein galvanischer^[20] Kontakt benutzt.^[21] Chipkarten werden beispielweise in Telefonkarten, Versicherungskarten oder EC-Karten benutzt.

RFID-Systeme

Ein RFID-System beinhaltet eine oder mehrere Transponder, eine Schreib- bzw. Leseeinheit mit Antenne und eine interne Computerapplikation, welche zur Steuerung und Datenverarbeitung dient.^[22] Innerhalb der RFID-Systeme werden nur binäre Informationen versendet.^[23] Ferner lassen sich RFID-Systeme neben ihren gemeinsamen Eigenschaften^[24] auch aufgrund der Betriebsfrequenz ihrer Lesegeräte, ihrer physikalischen Kopplungsverfahren und ihrer Systemreichweite unterscheiden.^[25]

3 Automobilhersteller (OEM) und die Automobilindustrie

3.1 Die Schlüsselindustrie Deutschlands

Unter Original Equipment Manufacturer (OEM), die auch als Automobilhersteller bekannt sind, werden Fabrikanten bezeichnet, die von externen Unternehmen Komponenten erhalten, welche sie in ihren eigenen Fahrzeugen verbauen. Diese vermarkten und verkaufen sie unter ihrem eigenen Namen.^[26]

Die Automobilindustrie gilt als Schlüsselindustrie in Deutschland. Dies können folgende Zahlen belegen:^[27]

- Jeder siebte Arbeitsplatz ist direkt oder indirekt mit der Herstellung von Autos verbunden.
- Ein Fünftel des Gesamtumsatzes, etwa 250 Milliarden Euro, der deutschen Industrie wird in der Automobilindustrie generiert.
- Die Automobilbranche macht 20 Prozent des deutschen Gesamtexportvolumens aus.
- Zwischen 1996 und 2006 investierte die Automobilindustrie rund 100 Milliarden Euro in deutsche Standorte. Das entspricht einem Anteil von 23 Prozent an der gesamten deutschen Industrieinvestition.

3.2 Der Verdrängungswettbewerb und seine Folgen

Gleichzeitig unterliegt die Automobilindustrie – und somit auch die Automobilhersteller – einem harten Verdrängungswettbewerb. Die Gründe sind vielfältig, komplex und teilweise voneinander abhängig, weshalb hier auf diese nicht in vollem Umfang eingegangen werden kann. Die Ursachen werden stattdessen in einem kurzen Überblick erläutert.

In der Triade, den drei Volumenmärkten USA, Europa und Japan, sind die Märkte seit über einem Jahrzehnt gesättigt, das heißt der Bedarf an Automobilen bleibt nahezu konstant. Es kann teilweise kein oder nur ein geringes Wachstum erzielt werden. Im Falle Deutschlands ist das Wachstum seit 2000 sogar rückläufig.^[28]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Entwicklung der PKW-Neuzulassungen in der Triade (aus: Becker 2005, S.13).

Erschwert wird diese Entwicklung zusätzlich durch asiatische Automobilhersteller, die den Wettbewerb verschärfen. Bevor japanische und koreanische Automobilhersteller den westlichen Markt erobert und damit den ansässigen Automobilherstellern die Marktanteile geraubt hatten, betrug der Anteil fremdländischer Automobilmarken an Neuzulassungen 1960 nur 9,7 Prozent. 2004 lag der Anteil bereits bei 36 Prozent.^[29]

Parallel dazu nehmen die Produktionskapazitäten trotz Marktsättigung in der Triade stetig weiter zu. Nach dem Motto „Jeder ist sich selbst der Nächste“ will sich ein jeder Hersteller das größte Stück des Kuchens auf Kosten der Wettbewerber sichern. Die Folge sind Ergebniszwänge, die wiederum jeden einzelnen Hersteller dazu zwingen, dessen Produktionskapazitäten auszulasten. Daher steigt die Überproduktion immer weiter an und unverkaufte Autos müssen „gelagert“ werden.^[30]

Der anwachsende (Verdrängungs-)Wettbewerb zwingt viele Automobilhersteller dazu, deren Produktpalette um innovative Produkte zu erweitern. Um den Wünschen ihrer Kunden gerecht zu werden und sich auf der Ebene der Marktanteile gegen die Konkurrenz durchsetzen zu können, haben Hersteller ihre Nischen aufgegeben und ihre Produktpalette sowohl horizontal als auch vertikal vergrößert.^[31]

Politische Unruhen als auch wirtschaftliche Krisen haben dafür gesorgt, dass die Nachfrage nach Automobilen nachgelassen hat. Zudem stellen neue Gesetze und Bestimmungen als auch die Rabatterwartung der Kunden die Hersteller vor immer neue Herausforderungen. Um den stagnierenden und rückläufigen Absatzzahlen entgegenzuwirken und ihre Konkurrenzfähigkeit zu sichern, führen die Hersteller untereinander heftige Preis- und Rabattkämpfe.^[32]

Hat die Anzahl der Marktteilnehmer im 20. Jahrhundert aus betriebswirtschaftlichen Gründen abgenommen, so nimmt das Schrumpfen heute neue Dimensionen an. Japanische und koreanische Automobilhersteller stellen auf dem Weltmarkt eine zusätzliche Konkurrenz dar, während die Märkte der Triade zunehmend gesättigt sind. Folglich entstehen daraus Rabattkämpfe unter den Automobilherstellern, Überkapazitäten und hoher Kostendruck. Zusammen mit den gesättigten Märkten und der Konkurrenz aus Asien beginnt damit ein scharfer Verdrängungswettbewerb.^[33]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Konzentration der Automobilhersteller 1960-2015 (aus: Becker 2005, S.140).

3.3 Erfolgreicher RFID-Einsatz

Die RFID-Technologie ermöglicht eine sofortige Lokalisierung und Informationsverfügbarkeit von Objekten, berührungslos und ohne Sichtkontakt. Zudem können mithilfe der RFID mehrere Objekte eindeutig zur selben Zeit erfasst und die Transponder jederzeit mit neuen Daten wiederbeschrieben werden.^[34] Vor allem für den Bereich der Logistik bieten sich durch die Möglichkeit der automatischen Identifikation enorme Potenziale und somit auch für die Automobilindustrie. Diese sehen auch Experten der Deutschen Bank Research und prognostizieren für die RFID-Umsätze bis 2016 einen durchschnittlichen Anstieg um 25 Prozent.^[35] Allerdings handelt es sich bei der RFID um keine neue Technologie, denn diese wird in der Automobilindustrie bereits seit einigen Jahren in Montage- und Lackierstraßen eingesetzt, da sie im Gegensatz zu vielen anderen Kennzeichnungstechniken auch in solchen schwierigen Bereichen funktionsfähig ist.^[36] Auch in der Beschaffung und der Produktion wird RFID in einer Vielzahl von Unternehmen mittlerweile standortintern in einem geschlossenen System verwendet, das heißt, die Erfassung der Daten und damit der Objekte erfolgt nur innerhalb dieser einen Institution.^[37] Laut einer Studie nutzen drei Viertel der Befragten die RFID-Technologie. Während alle Original Equipment Manufactories (OEM) den Einsatz mindestens einer RFID-Anwendung bestätigen können, zählt die Studie sogar einen OEM, der mehr als zehn Anwendungen einsetzt.^[38] Dagegen wird die RFID-Technologie in Standort- und unternehmensübergreifenden Systemen bisher kaum verwendet ebenso wenig in offenen Systemen, also in der Nutzung der Technik durch viele verschiedene Nutzer.^[39] Es bestehen lediglich Insellösungen.

[...]

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^[1] Vgl. Günthner et al. 2010, S.14.

^[2] Vgl. Mucha 2005, S. 23.

^[3] Vgl. Günthner et al. 2010, S.16.

^[4] Bereits bekannte Ursachen für die Inselproblematik werden in Kapitel 3.4 erläutert.

^[5] Vgl. Günthner et al. 2010, S. 50.

^[6] Vgl. Waldmann et al. 2007, S. 46.

^[7] Vgl. Finkenzeller 2008, S. 6 f.

^[8] Vgl. ebd., S. 7.

^[9] Vgl. Oertel et al. 2004, S. 27.

^[10] Vgl. ebd.

^[11] Vgl. Marek 2007, S. 9.

^[12] Vgl. Zahn 2007, S. 14.

^[13] Algorithmus, der es ermöglicht, dass sich mehrere Transponder gleichzeitig im Feld der Antenne befinden können, ohne dass es zu Falschlesungen kommt, URL: http://www.thax.de/service-und-downloads/glossar (23.08.12).

^[14] Vgl. Kern 2006, S. 7 f.

^[15] Vgl. Kern 2006, S. 13.

^[16] Bei Binärsignalen werden nur zwei Zustände unterschieden, z.B. „an/aus“ Daten.

^[17] Vgl. Kern 2006, S. 16.

^[18] Vgl. ebd., S. 18.

^[19] Vgl. ebd., S. 20.

^[20] Elektrischer Kontakt zweier leitfähiger Gegenstände, beispielsweise Metallplatten oder Stromkreise, URL: http://de.wikipedia.org/wiki/Galvanische_Trennung (23.08.12).

^[21] Vgl. Kern 2006, S. 28.

^[22] Vgl. Jansen 2005, S. 5.

^[23] Vgl. Schoblick/Schoblick 2005, S. 81.

^[24] Siehe auch Kapitel 2.1.

^[25] Vgl. Finkenzeller 2008, S. 22.

^[26] Vgl. Diehlmann/Häcker 2010, S. 5.

^[27] http://www.bundesregierung.de/Content/DE/Magazine/emags/economy/051/sp-2-die-automobilindustrie-eine-schluesselindustrie-unseres-landes.html (23.08.12).

^[28] Vgl. Becker 2005, S. 9.

^[29] Vgl. ebd., S. 16.

^[30] Vgl. ebd., S. 21.

^[31] Vgl. ebd., S. 28.

^[32] Vgl. ebd., S. 34.

^[33] Vgl. ebd., S. 139.

^[34] Vgl. o.V. 2005a, S. 3.

^[35] Vgl. Günthner et al. 2010, S.16.

^[36] Vgl. ebd., S. 6.

^[37] Vgl. Bartneck 2008, S.65; Günthner et al. 2010, S.10.

^[38] Vgl. Günthner et al. 2010, S.45.

^[39] Vgl. Bartneck 2008, S.65; Günthner et al. 2010, S.10.