RFID (Radio Frequency Identification). Chancen, Risiken und Anwendungsbereiche

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. RFID Technologie – Allgemeine Erklärung
2.1 Historische Entwicklung .
2.2 Technischer Hintergrund & Funktionsweise
2.2.1 Reichweite
2.2.2 Frequenzen

3. Chancen und Stärken der RFID-Technologie
3.1 Chancen der aktiven Partei
3.1.1 RFID als Diebstahlschutz
3.1.2 RFID im Einzelhandel
3.1.3 RFID in der Logistik
3.2 Chancen der passiven Partei
3.2.1 RFID zur Tieridentifikation
3.2.2 RFID als Informationsspeicher auf Ausweisdokumenten
3.2.3 RFID im Smartphone

4. Risiken und Schwächen der RFID-Technologie
4.1 Risiken der aktiven Partei
4.1.1 Angriffe von Dritten
4.1.2 Angriffe von Kunden
4.2 Risiken der passiven Partei
4.2.1 Risiko für den Kunden
4.2.2 Risiko für Arbeitnehmer und Arbeitsplätze

5. Anwendungsbeispiel – METRO-Future-Store-Initiative

6. Fazit

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Grundaufbau von RFID-Systemen…

1. Einleitung

Der Begriff RFID „Radio Frequency Identification“ bezeichnet ein technisches System, welches eine kontaktlose Erfassung von ruhenden oder bewegten Objekten durch mag- netische oder elektromagnetische Felder erlaubt.¹ Durch eine eindeutige Erfassung von Waren und automatische kontaktlose Identifizierung von Objekten jeglicher Art sind Einsparungs-, automatisierungs- und Optimierungsmöglichkeiten in diversen Branchen der Wirtschaft möglich. Beispiele dafür wären die automatische Erkennung von Waren im Einzelhandel oder in Warenlagern, optimierte Lieferketten sowie die Überwachung von Waren, Gegenständen und Lebewesen. Ein denkbares Resultat wäre ein vollauto- matisches Warenlager, welches Personaleinsparungen, hohe Zuverlässigkeit und stark optimierte Prozesse durch gezielten Einsatz von RFID mit sich bringen würde.

„Radio Frequency Identification“ wird wortwörtlich mit „Radiofrequenzidentifikation“ übersetzt und kann sinngemäß als „Funkerkennung“ bezeichnet werden. Durch die Dar- stellung der Funktionsweise wird ein Grundverständnis der Technologie geschaffen, was für die Betrachtung verschiedenster Chancen, Risiken und Anwendungsgebiete von Nutzen sein wird. RFID hat seine Wurzeln im zweiten Weltkrieg.² Es wurde damals erstmalig als eine Art von Sekundärradar zur Feinderkennung eingesetzt. Heute wird es vor allem in allen Bereichen eingesetzt, in denen es zum Kontakt mit Waren kommt. Als Beispiele dafür kann man den Einzelhandel, Leihbüchereien oder auch die industri- elle Fertigung anführen.

Im Folgenden wird die Entwicklung, Funktionsweise und Technik hinter der RFID- Technologie dargestellt. Eine genaue Erklärung der physikalischen Grundlagen hinter der Technologie wird bewusst ausgespart, da diese für das weitere Verständnis der be- trachteten Themen nicht notwendig ist. Durch die Anwendung von RFID in ver- schiedensten Bereichen ergeben sich zwangsläufig Probleme, Fragen und Risken, wel- che neben den Chancen und Stärken betrachtet werden. Außerdem wird ein Anwen- dungsbeispiel anhand des „Future-Store“ des Handelsunternehmen METRO dargestellt.

2. RFID Technologie – Allgemeine Erklärung

Der klassische Barcode, wie man ihn auf jeder Lebensmittelverpackung im Einzelhan- del findet, ist seit Jahrzehnten ein fester Bestandteil der Warenverpackung und wird vom Verbraucher schon als so selbstverständlich angesehen, dass er kaum noch wahr- genommen wird. Moderne Barcodelesegeräte, seien es stationäre Kassen, Pfandautoma- ten oder mobile Handlesegeräte, ermöglichen hohe Leseraten und gelten als dominie- rende Technologie. Probleme treten allerdings dann auf, wenn ein etwaiger Barcode beschädigt, verdeckt oder verschmutzt ist und somit unlesbar wird. Die Daten, welche hinter einem Barcode liegen, sind nur begrenzter Größe speicherbar und generell nicht aktualisierbar. Durch den Einsatz der RFID-Technologie werden diese Probleme neutra- lisiert: Das Verfahren erlaubt Personen oder Objekte eindeutig, zuverlässig und schnell zu identifizieren. Dieser Prozess findet außerdem kontaktlos statt. Ein RFID-System besteht dabei aus mindestens einer Schreib-/Leseeinheit, welche im Datenaustausch mit einem Datenmedium (Transponder) steht. Die Schreib-/Leseeinheit besteht in der Regel aus einer Antenne, einem Antennenkontroller und einer Recheneinheit (PC). Das Da- tenmedium besitzt ebenfalls eine Antenne und stellt so die Verbindung mit der Gegen- stelle her.³ Eine weitere Betrachtung der technischen Funktionsweise wird in Kapitel 2.2 vorgenommen.

2.1 Historische Entwicklung

Die ersten Grundzüge und Nutzungen einer RFID-Technologie ähnlichen Entwicklung gehen bereits auf die 1940er Jahre zurück. Die britische Armee machte sich die Techno- logie als Radarsystem zu gebrauch. Sie entwickelten ein Sekundär-Radar-System, wel- ches aus Lesegeräten und Transpondern bestand und dadurch zwischen Freund und Feind unterschieden werden konnte. Auf Basis der erhaltenen Daten über das Radarsys- tem wurde entschieden, ob Flugzeuge oder Panzer angegriffen werden oder nicht. Die damals eingesetzten Transponder waren nicht ansatzweise so weit entwickelt wie heute: Sie besaßen die Größe von Koffern und waren sehr schwer. Heute handelt es sich um kompakte Chips.⁴

Der erste wirkliche Vorläufer der heute bekannten RFID-Systeme tauchte in den 1960er Jahren auf und legte den Grundstein für Produktentwicklungen, welche bis heute ge- nutzt werden. Dies war ebenfalls die erste kommerzielle Nutzung eines RFID-Systems. Die Firma Siemens entwickelte das System „SICARID“ (Siemens Car Identification), welches zur Identifikation von Eisenbahnwagen eingesetzt wurde.⁵ Dieses System wur- de weiterentwickelt, optimiert und findet bis heute Einzug in der industriellen Herstel- lung und Verarbeitung von Fahrzeugkomponenten. Durch verschiedene Produkte der Firma Siemens kann beispielsweise der Materialfluss in der Herstellungskette darge- stellt werden.⁶

In den 1970er Jahren wurde mit Hilfe der RFID-Technologie die Entwicklung von Wa- rensicherungssystemen begonnen. Ein potenzieller Diebstahl sollte erschwert werden, weshalb man ein System zur Identifizierung ebendieser Ware benötigt. Ein klassisches Beispiel dafür ist Kleidung: Bis heute findet man an Kleidungsstücken ein Warensiche- rungssystem in Form eines 1-bit-Transponders. Beim Verlassen des Ladens liefert die- ser Transponder nach Überprüfung die Information, ob der gekennzeichnete Artikel anwesend ist oder nicht.⁷ Diese Art von Warensicherungssystem ist ebenfalls von hochwertigen Elektroartikeln wie Smartphones oder Notebooks bekannt. Dies ist der erste wirkliche Ausläufer einer RFID-Entwicklung, welche Einfluss auf den Alltag je- des einzelnen Verbrauchers hat, zumeist aber nicht wahrgenommen wird. Im Zuge des- sen, wurden im Jahr 1973 die ersten Patente zur elektronischen Erkennung von Objek- ten eingereicht. Im weiteren Verlauf der 70er-Jahre wurden weitere RFID-Systeme ent- wickelt. Die wohl größte Bekanntheit erfuhr die Nutzung in der Landwirtschaft, mit welcher eine zuverlässige Technologie zur Tiererkennung geschaffen wurde, welche bis heute in Nutzung ist.⁸

Fortan wurde bewusst, wie hoch das Potenzial der Nutzung hinter der RFID- Technologie ist. Folglich dessen wurde in den 80er-Jahren RFID im Straßenverkehr an Mautstellen zur Identifikation von Kraftfahrzeugen eingesetzt. In den 90er-Jahren ka- men verschiedene Verwendungen hinzu: Wegfahrsperren, Zugangskontrollen, Skipässe oder auch Tankkarten. Eine Verbreitung der Technologie fand vornehmlich in den USA statt. Daraufhin wurde im Jahr 1999 am Massachusetts Institute of Technology (MIT) das so genannte „Auto-ID Center“ gegründet, welches sich mit der Entwicklung von Standards befasste. Zunächst konzentrierte man sich auf die Entwicklung von globalen Standards zur Warenidentifikation. Ergebnis der Entwicklung im Jahr 2003 war der „Electronic Product Code (EPC)“, welcher 2005 in die zweite Generation (EPC C1 Gen2) ging.⁹ Der EPC ist eine Möglichkeit Produkte global und eindeutig zu identifizie- ren. Dieser soll den bekannten EAN-Barcode ersetzen. Neben der eindeutigen Identifi- zierung liefert der RFID-Chip Zusatzinformationen wie Produktionsort, Aufenthaltsort oder auch weitere Versandinformationen.¹⁰ Zur weiteren Verbreitung und Vermarktung der RFID-Technologie trug der Handelsriese METRO bei, welcher mit der Future- Store-Initiative im Jahr 2003 einen Store entwickelte und RFID-Technik im Supermarkt und in den dahinterliegenden Logistikprozessen testete.¹¹ Eine genauere Betrachtung des Future-Stores findet im weiteren Verlauf der Seminararbeit statt.

2.2 Technischer Hintergrund & Funktionsweise

Grundlegend bestehen RFID-Systeme aus zwei Teilen: Einem Transponder, welcher als elektronischer Datenspeicher agiert und einem Erfassungs-/Lesegerät, welcher den Transponder erkennt und liest. Sobald der Transponder in der Empfangsreichweite des Lesegeräts ist, entsteht eine Verbindung, welche eine wechselseitige Kommunikation zwischen beiden Geräten auslöst. Beide Geräte verfügen über Antennen, welche als Kopplungselement dienen. Der Daten- bzw. Energieaustausch geschieht dabei über magnetische oder elektromagnetische Wellen.¹²

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Klaus Finkenzeller (2015), RFID Handbuch: Grundaufbau von RFID- Systemen

Der Transponder kann 1-Bit-informationen liefern oder mit Hilfe eines zusätzlichen Speichers komplexere Daten aufnehmen und größere Datenmengen speichern. Er kann gelesen, aber auch in bestimmten Ausführungsarten beschrieben werden. Geläufiger ist die Bezeichnung des (RFID-)Tags.

In den ersten Entwicklungen der RFID-Technik besaß der Transponder eine Spule, wel- che als Antenne diente. Neben der Spule wurde ebenfalls ein Kondensator implemen- tiert. Beide Bestandteile wurden auf eine Resonanzfrequenz synchronisiert, sodass der Transponder nur im Ansprechbereich des Lesegeräts mit ebendieser Frequenz reagierte. Durch das elektromagnetische Wechselfeld des Detektors wird dem Transponder durch Induktion Energie abgezogen. Der Energieschwund wird als 1-Bit-Information regis- triert. ¹³ Am Beispiel des Kleidungsstückes wird also erkannt, wenn sich ein nicht- entschärfter Transponder im Bereich des Lesegeräts im Eingangsbereich des Ladens befindet. Dies wird oftmals mit einem Alarm bestätigt, wurde nicht zuvor der Konden- sator des Transponders durch starke Magnetisierung an der Kasse zerstört. Ist das zuvor passiert, wird der Transponder nicht mehr erkannt und es wird folglich kein Alarm aus- gelöst.

Durch das Ersetzen des Kondensators mit einem moderneren Mikrochip wurde die Möglichkeit zur Speicherung weiterer Daten erschaffen. Durch das Vorhandensein eines Speicherelements können nun Tags eindeutig erkannt- und personalisiert werden. In der Regel spricht man von Speichergrößen im Bereich von wenigen Bytes bis zu 100 Kilo- byte. Alles darüber wird mit einem High-End-Transponder realisiert, welcher zusätzlich noch einen Prozessor, ein Betriebssystem und eine Stromversorgung besitzt.¹⁴

Das Lesegerät kann je nach Ausführung und Beschaffenheit neben der Lesefunktion auch eine Schreibfunktion besitzen. In der Praxis beschränkt es sich jedoch meistens auf die Lesefunktion. Es besteht aus einem Hochfrequenzmodul (Sender und Empfänger), einem Controller sowie einem Kopplungselement in Form einer Spule. Das Lesegerät liefert dem Transponder die nötige Energie und bestimmt bei High-End-Transpondern den Arbeitstakt des Prozessors. In der Regel gibt es außerdem eine Schnittstelle zu ei- nem Computer, um die eingelesenen Daten weiterzuverarbeiten oder zu speichern. Das Lesegerät gibt es in verschiedensten Bauformen, welche meist durch die Größe der An- tenne und die Reichweite bestimmt werden. Es kann zwischen stationären, aber auch mobilen Lesegeräten unterschieden werden. ¹⁵

2.2.1 Reichweite

Hinsichtlich der Reichweite von RFID-Systemen muss man in verschiedene Bereiche unterteilen, welche im Folgenden näher erläutert werden.

[...]

¹ Vgl. Bundesnetzagentur (2019): RFID, das kontaktlose Informationssystem

² Vgl. Kern C., Schubert E., Pohl M. (2011), Kap. 2.1

³ Vgl. Prof.Dr.-Ing. Ludger Overmeyer, Dipl.-Ing. Stefan Vogeler (2005), S.1, 1.1 Was ist RFID?

⁴ Vgl. RFID Anwenderzentrum München (2013), Geschichte der RFID-Technologie

⁵ Ebd.

⁶ Siemens Produktangebot (2019): RFID Systems

⁷ Vgl. RFID Anwenderzentrum München (2013), Geschichte der RFID-Technologie

⁸ Ebd.

⁹ Vgl. RFID Anwenderzentrum München (2013), Geschichte der RFID-Technologie

¹⁰ Vgl. Dr.Thomas+Partner Gmbh & Co.KG, Logistik Knowhow, TUP Redaktion (2013): Electronic Product Code (EPC)

¹¹ Vgl. RFID Anwenderzentrum München (2013), Geschichte der RFID-Technologie

¹² Vgl. Redaktion RFID-Basis.de (o.D.): Aufbau und Funktionsweise von RFID-Systemen

¹³ Ebd.

¹⁴ Vgl. Redaktion RFID-Basis.de (o.D.): Aufbau und Funktionsweise von RFID-Systemen

¹⁵ Vgl. Redaktion RFID-Basis.de (o.D.): Aufbau und Funktionsweise von RFID-Systemen