Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Einführung in das Thema
1.2 Gang der Untersuchung
2 Technischer Aufbau von RFID-Systemen
2.1 Einordnung in die Auto-ID Systeme
2.2 Begriffserklärung und Funktionsweise von RFID-Systemen
2.3 Zusammensetzung eines RFID-Systems
2.4 Funktionsweise
2.4.1 Frequenzen
2.4.2 Reichweiten
2.4.3 Datenübertragung
3 Anwendungsbereiche RFID
4 Erfolgsfaktoren
4.1 Vorteile der RFID-Technologie
4.2 Grenzen der RFID-Technologie
4.3 Für wen lohnt der Einstieg in die RFID-Technologie
5 Resümee und Ausblick
6 Glossar
7 Literaturverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Auto-ID Systeme
Abbildung 2: Grundaufbau von RFID-Systemen
Abbildung 3: RFID-Transponderaufbau
Abbildung 4: RFID-Transponder:
Abbildung 5: RFID-Lesegeräte
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: RFID-Transponder
Tabelle 2: Frequenzbereiche
Tabelle 3: RFID-Kosten
Abkürzungsverzeichnis
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1 Einleitung
1.1 Einführung in das Thema
Die RFID-Technologie ist derzeit in der Wirtschaft als Top IT-Thema heftig in der Diskussion und wird oftmals als revolutionäre Entwicklung für die Logistik und für andere Branchen bezeichnet.[1] Die Technologie zur automatisierten kontaktlosen Datenerfassung wird in der Literatur und der Forschung als Schlüssel für die Echtzeiterfassung von Warenströmen, Produkten und bis hin zum kompletten Echtzeitunternehmen benannt. Häufig fällt in diesem Zusammenhang auch die Bezeichnung „Internet der Dinge“. Dies steht für die Vision, dass das Internet ein Teil der physikalischen Welt wird und dass jeder Gegenstand in der realen Welt auch umgekehrt zum Teil des Internets werden kann.[2] Hierdurch entstehen ungeahnte Möglichkeiten für die Wirtschaft, als auch für jedes einzelne Individuum. Dabei ist diese Technologie schon über 60 Jahre alt. Am Ende des zweiten Weltkriegs entwickelte das US-Militär ein Sekundärradar-System namens „Identification Friend or Foe“.[3] Dies sollte durch an Fahr- und Flugzeugen angebrachten Transpondern die Identifizierung auf Freund und Feind ermöglichen. Das US-Militär hatte so die Vorstellung Eigenbeschuss vermeiden zu können.
1948 wurde die RFID-Technologie das erste Mal erwähnt, aber traf zu dieser Zeit noch nicht die Aufmerksamkeit der Wirtschaft. Zu diesem Zeitpunkt verfasste Harry Stockman das Buch „Communication by Means of Reflected Power“ und hat damit den Grundstein für die RFID-Technologie mit gelegt.[4] Bis zur kommerziellen Nutzung dauerte es rund zehn Jahre, erstmals als Sicherung von Bekleidungsartikeln (EAS).[5] Mit der Entwicklung von Miniaturchips und damit einhergehenden Massenherstellungen, haben sich die Einsatzmöglichkeiten vervielfältigt, wie der Einsatz bei der Wildtieridentifikation, elektronischen Ausweisdokumenten oder RFID-Mautsystemen in den USA zeigte.[6] Die öffentliche Thematisierung der RFID-Technologie und den großangelegten Probeeinsätzen in Handelsunternehmen, wie Wal-Mart, Metro und Tesco, verschaffte dieser Technologie zunehmende Bedeutung und trieb die Entwicklung massiv voran.[7] Mittlerweile profitieren nicht nur der Handel von der Technologie, sondern auch die Logistik, die Produktion und andere Bereiche.
Obwohl sich die RFID-Technologie in den letzten Jahren rapide weiter entwickelt hat, lohnt sich der Einsatz noch nicht für jeden. Anhand dieser Arbeit soll geklärt werden, welches die Erfolgsfaktoren für den Einstieg in die RFID-Technologie sind.
1.2 Gang der Untersuchung
In der Einleitung ist zu erkennen, welchen Stellenwert die RFID-Technologie schon jetzt hat und auch in den nächsten Jahren bekommen wird. Daher sollen in dieser Projektarbeit die theoretischen Ansätze der RFID-Technologie, sowie die gängigen Anwendungsgebiete erfasst und die Erfolgsfaktoren für den Einstieg in die RFID-Technologie herausgearbeitet werden. Im Folgenden werden erst im Allgemeinen die Funktionsweise der RFID-Technologie, deren Bestandteile, deren Varianten und Standardisierungen dargestellt. Im darauffolgenden Abschnitt werden die Anwendungsgebiete exemplarisch aufgezeigt und durch ein Praxisbeispiel aufgelockert. In Punkt 4 werden die Vorteile und Grenzen der Technologie besprochen, bevor in 4.3 herausgestellt wird, für wen sich der Einstieg in die RFID-Technologie lohnt. Im 5. Kapitel wird abschließend ein kritisches Resümee über die zurückliegenden Seiten gezogen und ein kurzer Ausblick in die Entwicklung der RFID-Technologie gegeben.
2 Technischer Aufbau von RFID-Systemen
2.1 Einordnung in die Auto-ID Systeme
Auto-ID bezeichnet die automatische Identifikation von Gegenständen oder Gütern. Das bedeutet, dass ohne unmittelbare menschliche Intelligenz und nur unter Hinzunahme von technischen Hilfsmitteln, eine automatische Zuordnung von Objekten durch ein Identifikationssystem realisiert wird. Über die letzten Jahre entwickelten sich dazu zahlreiche verschiedene Varianten. Diese Systeme erfüllen meist denselben Grundzweck und konkurrieren somit zum Teil untereinander. Dennoch unterscheiden sich diese Systeme in ihrer Verwendung bzw. Anwendbarkeit. Es reicht von kostengünstigen Systemen bis hinzu fälschungssicheren Systemlösungen, die gerade bei der Personenidentifikation relevant sind.[8] Zu diesen Systemen gehören Optical Character Recognition (OCR), biometrische Verfahren, Barcodes, Smart Cards (Magnet und Chip-Karten), RFID sowie weitere Verfahrensweisen.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 1: Auto-ID Systeme: eigene Darstellung in Anlehnung an RFID-Ready [1]
Barcodes stellen die klassische und meist gebrauchte Art von Auto-ID Systemen dar. Durch das Aufdrucken von unterschiedlich dicken parallel angeordneter Striche (engl. Bar) entsteht ein Produktcode, der mit einem Strichcodeleser entziffert werden kann. Das Aufdrucken kann mit einem herkömmlichen Drucker umgesetzt werden, was die Produktionskosten für einen solchen Barcode minimal hält.
Das Biometrische Verfahren ermöglicht durch bestimmte (individuelle) Körpermerkmale, wie den Fingerabdruck, Sprach- oder Gesichtserkennung eine Person zu identifizieren.[9] Die Erfassung der Daten wird durch spezielle Sensoren oder Scanner per Laser gewährleistet, die die gemessenen Daten mit den hinterlegten Daten vergleichen.[10] Biometrische Verfahren werden besonders für Zugangskontrollen in gesicherten Bereichen genutzt, um zu gewährleisten, dass nur Personen mit der Zugangsberechtigung Zutritt bekommen.
Die Optical Character Recognition (OCR) ist eine Verfahrensweise von optischer Zeichenerkennung. Durch Klarschriftleser können die Zahlen und Buchstaben nicht nur maschinell eingelesen werden, sondern auch virtuell lesbar gemacht werden. Durch die komplizierte Lesetechnik und den hohen Preis, ist die Verbreitung dieser Technik recht eingeschränkt und wird hauptsächlich im Bankenbereich verwendet, um Kundenbelege automatisch einlesen zu können.[11]
Smart Cards sind Karten, meist in Kreditkartenformat, mit einem integrierten elektronischen Datenspeicher. Durch einen direkten Kontakt über eine galvanische Verbindung mit dem Leser können die Daten gelesen werden.[12] Eine häufige Verwendung findet diese Technologie bei Bankkarten, SIM-Karten bei Handys oder Versichertenkarten. Im Laufe der Jahre wurden auch Smart Cards entwickelt, die kontaktlos über Funkwellen funktionieren. Diese Art ist aufgrund der Funktionsweise der RFID-Technologie zuzuordnen.[13]
2.2 Begriffserklärung und Funktionsweise von RFID-Systemen
Gemäß der DIN EN ISO/IEC 19762-3 wird die RFID-Technologie folgendermaßen definiert: „Verwendung elektromagnetischer Funkwellen oder induktiver Koppelung im Funkfrequenzbereich des Spektrums, um eine Kommunikation von oder zu einem Transponder durch unterschiedliche Modulations- und Codierungsschemata aufzubauen, sodass die Identität eines RFID-Transponders eindeutig bestimmt werden kann.“ [14] Diese typischerweise sehr sperrige Definition bedarf weiterer Erläuterung. Daher sollte im nächsten Schritt RFID in seine Bestandteile zerlegt werden.
RF steht für Radio-Frequency und bedeutet im Deutschen so viel wie „Funk bzw. Hochfrequenz“. Dies umfasst alle elektromagnetischen Wellen, die in einem freien Raum gesendet werden. Die meist verwendeten Frequenzen im RFID-Bereich liegen zwischen ca. 100 kHz bis 2,5 GHz.[15] Die Silbe ID umschreibt die Identifizierung (Identification) des Objektes. Diese automatische Identifizierung ermöglicht eine eindeutige Lokalisierung der abgefragten Gegenstände in der Umgebung. Somit kann geklärt werden wo, was, in welcher Menge und zu welchem Preis etc. zu finden ist.[16] Die RFID-Technologie ermöglicht, Informationen in Form von Datenpaketen über elektromagnetische Wellen von einem Datenträger automatisch und berührungslos abzufragen, zu lesen, zu speichern oder gar zu verändern. Aber es sei dennoch angemerkt, dass RFID nicht gleich RFID ist. Durch verschiedene Anforderungskonzepte, die unternehmens- bzw. systemspezifisch sein können, entstehen besondere Anforderungen an jede RFID-Lösung.[17] Obwohl unterschiedliche Anforderungen unterschiedliche RFID-Umsetzungen erfordern, folgen alle RFID-Systeme einer bestimmten Funktionsweise. Die Hauptkomponente eines RFID-Systems ist der Transponder, welcher die Daten enthält damit eine Identifikation des Objektes möglich wird. Befindet sich ein Transponder in Reichweite des Lesegerätes, wird eine wechselseitige Kommunikation ausgelöst (s.h. Abbildung 2).[18] Diese Daten werden vom Lesegerät ausgelesen, indem zwischen Lesegerät und Transponder elektromagnetische Wellen ausgetauscht werden. Zwischen diesen beiden Bestandteilen findet eine Kommunikation in beide Richtungen in Form von 1 Bit bis 30kByte großen Datenpaketen statt.[19] Die folgende Grafik stellt die Funktionsweise näher dar.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 2: Grundaufbau von RFID-Systemen. Quelle: Klaus Finkenzeller, RFID-Handbuch, S.9
2.3 Zusammensetzung eines RFID-Systems
RFID setzt sich aus einem mobilen Gerät, dem Transponder (Datenträger) und einem Lesegerät bzw. Schreiblesegerät (Reader) zusammen.[20] Als dritter Bestandteil wird ein Kopplungselement am Transponder und dem Reader benötigt – meist eine Antenne oder eine Spule.
Die Bezeichnung Transponder hat seinen Ursprung im Englischen und setzt sich aus „to transmit (senden)“ und „to respond (antworten)“ zusammen.[21] In der Literatur ist ein häufig verwendetes Synonym für den Transponder auch (RFID)-Tag, Label oder Etikett. Ein RFID-Transponder besteht aus vier Hauptelementen. Das Kernstück eines Transponders bildet der Mikrochip, der den Prozessor und den Speicher des Transponders enthält, um so die Speicherung der für die Identifizierung relevanten Daten zu gewährleisten.[22] Zusätzlich gehören zu einem Transponder eine Antenne, ein Kondensator und ein Gehäuse, dass je nach Anforderung unterschiedliche Formen annehmen kann (s.h. Abbildung 3). Die Antenne stellt die Verbindung zwischen den elektromagnetischen Wellen des Readers und denen des Chips her. Der Kondensator garantiert bei passiven Transpondern eine dauerhafte Stromversorgung. Aktive Transponder benutzen statt einem Kondensator eine Batterie zur Energiegewinnung. Durch die Batterie ist es möglich, dass die Entfernung zwischen Transponder und Lesegerät, je nach Ausstattung des Tags, bis zu hundert Metern variieren kann.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 3: RFID-Transponderaufbau: Eigene Darstellung in Anlehnung an Marc Hahndorf, Die Zukunft der RFID-Technologie, S.15
Die Tags haben unterschiedliche Ausgestaltungen hinsichtlich ihrer Lesbarkeit und Speicherstruktur. Es gibt Read-only-Systeme, bei denen die Transponder direkt vom Hersteller programmiert und vom Lesegerät nur die gespeicherten Informationen entnommen werden können. Diese unterscheiden sich zusätzlich in Tags mit einem Bit und Tags mit Identifier. Erstere kommen ohne Chip aus und dienen in erster Linie im Einzelhandel vor Diebstahl. Die Tags mit Identifier haben einen Chip mit mehreren Bits, der eine eindeutige Seriennummer zur Identifikation enthält. Für die beiden obengenannten Varianten gilt, dass diese besonders kostengünstig, nicht wiederbeschreibbar, aber wiederverwendbar sind.[23] Die zweite Möglichkeit sind die Read-write-Systeme. Diese unterteilen sich zum einem in WORM-Transponder. Diese Transponder können nach der Herstellung nur ein weiteres Mal beschrieben werden, aber immer wieder gelesen werden. So haben die Produzenten die Möglichkeit eigene Informationen auf dem Tag speichern zu können. Darauf folgen die wiederbeschreibbaren Transponder (read/write). Read/Write Tags besitzen einen zusätzlichen Datenspeicher im Mikrochip. Diese können immer wieder neu beschrieben und auch genauso häufig ausgelesen werden.[24] Weiterhin können die RFID-Tagbauformen zusätzlich zu der Wiederbeschreibbarkeit durch die Energieversorgung unterschieden werden. Man unterscheidet drei Varianten:
[...]
[1] Vgl. Hahndorf, M. (2009), S.13.
[2] Vgl. Bullinger, H.-J. (2007), In „zum Geleit“.
[3] Vgl. Kuhn, E. (2005), S. 119 und Arnold, D. (2009), S.359.
[4] Vgl. Karmakar, N. (2010), S.6.
[5] Vgl. Arnold, D. (2009), S.359.
[6] Vgl. Kern, C. (2005), S.8, Arnold, D. (2009), S.359, Hahndorf, M. (2009), S.12.
[7] Vgl. Kuhn, E. (2005), S. 119.
[8] Vgl. Kern, C. (2005), S.13f.
[9] Vgl. Hertel, J (2005), S.69.
[10] Vgl. Hertel, J (2005), S.68.
[11] Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S.3 und Kern, C. (2005), S.18.
[12] Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S.4.
[13] Vgl. Schmeh, K. (2009), S.53; Hertel, J (2005), S.69.
[14] Vgl. Bienert, R. (2012), S. 7.
[15] Vgl. Bienert, R. (2012), S. 8, Bundesnetzagentur [1].
[16] Vgl. Friedewald, M. (2010), S. 75.
[17] Vgl. Lange, V. (2004), S. 26.
[18] Vgl. RFID-Basis [1].
[19] Vgl. Schoblick, R. (2005), S. 14.
[20] Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S.7.
[21] Vgl. Zahn, S. (2007) , S.16.
[22] Vgl. Zahn, S. (2007) , S.16.
[23] Vgl. Hansen W.-R. (2006), S.147.
[24] Vgl. Zahn, S. (2007) , S.21.