RFID in der Lebensmittelbranche

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Inhaltsverzeichnis 1 Einführung 2 Grundlagen der RFID Technologie 2.1 Barcode heute (Leistungsumfang) 2.2 RFID versus Barcode 2.3 Funktionsweise von RFID-Systemen 2.4 RFID-Infrastruktur 2.4.1 2.4.1 Bauformen von Transpondern 2.4.2 Passive und Aktive Transponder 2.4.3 Reichweiten 2.4.4 Übertragungsverfahren 2.4.5 Kopplungsverfahren 2.4.6 Frequenzen 2.4.7 Datenstandards und Normierungen 3 Einsatz von RFID in der Lebensmittelbranche 3.1 Produktion / Verpackung 3.1.1 Ziele / Herausforderungen 3.1.2 Probleme 3.1.3 Kosten / Nutzen 3.2 Transport 3.2.1 Ziele / Herausforderungen 3.2.2 Probleme 3.2.3 Kosten / Nutzen 3.3 Lagerung / Inventur 3.3.1 Ziele / Herausforderungen 3.3.2 Probleme 3.3.3 Kosten / Nutzen 3.4 Verkauf 3.4.1 Ziele / Herausforderungen 3.4.1.1 Service 3.4.1.2 Sicherheit 3.4.2 Probleme 3.4.3 Kosten / Nutzen 3.5 Komplette Betrachtung der Prozesskette 3.5.1 Ziele / Herausforderungen 3.5.2 Probleme 3.5.3 Kosten / Nutzen 4 Ausblick / Zukunft / Trends 5 Fazit 6 Anhang 6.1 Beispielhafte Hardware-Kosten für ein RFID-Tor 6.2 Abkürzungen 6.3 Literaturverzeichnis

1 Einführung

Die folgende Fallstudie veranschaulicht den Einsatz der Radio Frequency Indentification Systeme – kurz RFID – in der Lebensmittelbranche. Obwohl diese Technologie nicht neu ist und bereits im zweiten Weltkrieg die erste bedeutsame Verwendung fand, hat sich dieses Thema in den letzten Jahren, in wirtschafts- und innovationspolitischen Diskussionen, immer mehr zum Hoffnungsträger für Industrie und Handel entwickelt. Die Erwartungen und Optimierungspotentiale, die mit dem Einsatz von RFID verbunden werden, sind enorm. Welche Einsatzmöglichkeiten für die RFID Technologie im Bereich der Lebensmittelbranche bestehen, werden in dieser Fallstudie dargestellt und erläutert.

Nach dem Einstieg in die Grundlagen der RFID Technologie, in dem auch auf alternative Technologien eingegangen wird, fokussiert sich diese Ausarbeitung speziell auf den Einsatz von RFID in der Lebensmittelbranche. Hier soll dem Leser ein kompletter Einblick über gesamte Prozesskette, von Produktion und Verpackung, über Transport, Lagerung und Inventur bis zum Verkauf vermittelt werden. Im Anschluss folgt ein Ausblick auf zukünftige Entwicklungs- und Einsatzmöglichkeiten der Technologie. Abschließend wird ein Resümee gezogen. Im Anhang befinden sind zusätzliche Dokumente und die Quellenverzeichnisse.

2 Grundlagen der RFID Technologie

2.1 Barcode heute (Leistungsumfang)

Ende der vierziger Jahre entwickelten die beiden amerikanischen Studenten Norman Joseph Woodland und Bernard Silver einen Code, der aus dicken und dünnen Strichen bestand, als visuelles Gegenstück zu den langen und kurzen Tönen des Morse-Alphabets . Ziel war es, jedem Produkt eine einmalige, maschinenlesbare Nummer zuordnen zu können, die mit Hilfe eines visuellen Lesegerätes auch über einige Entfernung erkennbar sein sollte. Das hieraus entwickelte Prinzip des Strich- oder auch Barcodes, in Verbindung mit einem Lesegerät (Scanner), hat bis heute Bestand. Seit mehr als 30 Jahren werden auf diese Weise in Deutschland Produkte mit Barcodes ausgezeichnet. Heute sind mehr als 98% aller Lebensmittel und rund 80% aller anderen Waren mit Hilfe eines Barcodes kodiert.

Der Barcode ist ein binärer Code, bestehend aus einem Feld von parallel angeordneten Strichen (engl. bars) und Trennlücken. Je nach entsprechendem Verfahren kann eine Abfolge von solchen Strichen und Trennlücken numerisch oder alphanumerisch interpretiert werden. Das in Europa am weitesten verbreitete Verfahren ist dabei der 13-stellige EAN-Code, der 1976 speziell für die Belange der Lebensmittelbranche konzipiert wurde. Er setzt sich aus einem zweistelligen Länderkennzeichen, der bundeseinheitlichen Betriebsnummer, der Artikelnummer des Herstellern sowie einer Prüfziffer zusammen. Eine Kurzform des 13-stelligen EAN-Codes ist der 8-stellige EAN-Code, der vorwiegend für kleine Artikel Verwendung findet . Mit dem 13-stelligen Code lassen sich n-viele Artikel in m-vielen Betrieben codieren.

Des Weiteren konnten sich für medizinisch-klinische Anwendungen und Bereiche mit hohen Sicherheitsanforderungen der „Code Codabar“, für die Autoindustrie, Warenlager, Paletten, Schiffscontainer und Schwerindustrie der „Code 2/5 interleaved“ und für die verarbeitenden Industrie, sowie Logistik, Universitäten und Büchereien der „Code 39“ durchsetzen.

2.2 RFID versus Barcode

Ein RFID-System ist genauso wie Barcode- oder Chipkarten-Systeme ein automatisches Identifikationssystem, mit dessen Hilfe Objekte oder Lebewesen gekennzeichnet werden können. Es besteht grundsätzlich aus zwei Komponenten. Dem Transponder, der zur Identifizierung an Objekten oder Lebewesen befestigt wird, und einem Lese- bzw. Erfassungsgerät, womit je nach Ausführung Daten vom Transponder gelesen oder auf ihn geschrieben werden können. Ergänzend dazu kommt ein EDV-System zum Einsatz, welches die erfassten Daten weiterverarbeitet. Dies können z.B. Lagerwirtschafts-, Warensicherungs- oder Zutrittskontrollsysteme sein. Diese Art der Technologie ist keinesfalls brandneu, sondern fand bereits Ende der Dreißiger Jahre als militärische Freund-Feind-Erkennung Einsatz. Hierbei wurden Flugzeuge und Panzer mit Transpondern und Lesegeräten ausgestattet, um erkennen zu können ob es sich bei den Zielen um feindliche Stellungen bzw. Truppen handelte, die angegriffen werden mussten, oder nicht. Seitdem wurde das RFID-System ständig weiterentwickelt und findet heute in unterschiedlichen Ausprägungen in vielen Bereichen Verwendung :

• Logistik und Lagermanagement
• Konsumgüterwirtschaft
• Industrie, Land- und Forstwirtschaft
• Dienstleistungssektor
• Gesundheitswirtschaft
• Verkehr
• Öffentlicher Sektor
• Haushalt
• Freizeit
• Forschung

Charakteristisch für die RFID-Systeme ist im Unterschied zu anderen Identifikationssystemen, dass der Datenaustausch ohne Sichtkontakt und berührungslos erfolgen kann. Sobald sich ein Transponder in angemessener Reichweite (definiert sich durch die physikalischen Parameter des Systems) zum Lesegerät befindet, kommunizieren die beiden Einheiten über magnetische oder elektromagnetische Felder miteinander. Diese Eigenschaft trennt die RFID-Systeme auch eindeutig von eigenständig sendenden Funksystemen – etwa auf Basis des Industriestandard Bluetooth oder ZigBee – ab. In der Praxis werden heutzutage häufig solche aktiv sendenden Systeme als RFID-Systeme bezeichnet, was aber streng genommen nicht korrekt ist.

So ist es auch der berührungslose und sichtkontaktfreie Informationsaustausch, der ein RFID-System von anderen Identifikationssystemen, wie etwa dem Barcode oder der kontaktbehafteten Chipkarte, abgrenzt. Der Sichtbindung beim Barcode-System steht die Fähigkeit des RFID-Systems gegenüber, Flüssigkeiten oder Metalle mit dem zur Kommunikation notwendigen Feld durchdringen zu können. Um aktiv werden zu können muss sich ein Transponder in der Lesereichweite eines Lesegeräts befinden. Diese Parameter werden insbesondere durch das verwendete Kopplungsprinzip zwischen Lesegerät und Transponder und der Sendefrequenz des Lesegeräts bestimmt. Über speziell entwickelte Kommunikationsverfahren ist es zudem möglich, dass ein Lesegerät mehrere Transponder in seiner Reichweite parallel auslesen kann („Pulkerkennung“).

Befürworter sehen gerade in der Lebensmittelbranche die RFID-Technologie als Ablösung des etablierten Barcode-Systems. Ein Vergleich der beiden Systeme in Tabelle 2 zeigt Stärken und Schwächen der Technologien.

2.3 Funktionsweise von RFID-Systemen

Wie bereits oben beschrieben besteht ein RFID-System prinzipiell aus einem Transponder (Tag) und einer Lese- bzw. Schreibeinheit (Reader). Zudem werden die Transponderdaten typischerweise über das Lesegerät an eine EDV-Applikation weitergeleitet.

Der Transponder besteht aus einem elektronischen Mikroprozessor (Datenträger), in dem die eigentlichen Nutzdaten des RFID-Systems abgelegt sind, und einem Koppelelement (Mikrowellenantenne, Spule). Transponder enthält in der passiven Ausführung keine Batterien oder Akkus, wodurch sie, außerhalb des magnetischen bzw. elektromagnetischen Bereichs des Lesegeräts, vollkommen untätig sind. Die für den Betrieb benötige Energie erhält die Mikroprozessoreinheit, im Ansprechbereich der Leseeinheit, kontaktlos per Induktion über das Koppelelement. In besonderen Fällen kommen neben den passiven auch aktive Transponder zum Einsatz. Diese verfügen über eine eigene Stromversorgung mittels Batterie oder Akku.

Das Lesegerät besteht z.B. aus einem Hochfrequenzmodul (Sender und Empfänger), einer Steuerungseinheit und einer Koppelungseinheit, worüber die Kommunikation mit dem Transponder realisiert wird. Zur Anbindung an externe EDV-Applikationen verfügen die Lesegeräte häufig auch über eine genormte Schnittstelle (Interface).

Wird ein Transponder in das hochfrequente magnetische oder elektromagnetische Feld eines Lesegeräts geführt, entsteht an der Koppelungseinheit des Transponders ein Induktionsstrom, welcher mit Hilfe eines Gleichrichters und Kondensators den Mikrochip mit Spannung versorgt. Dadurch ist der Mikrochip in der Lage über das Hochfrequenzfeld Befehle vom Reader zu empfangen. Nach Verarbeitung des Befehls erfolgt die Antwort ebenfalls über die Antennenspule der Kopplungseinheit. Bei HF-Tags werden über das koordinierte Ein- und Ausschalten eines Lastwiderstandes z.B. Spannungsänderungen an der Antenne des Lesegerätes bewirkt, wodurch Daten von Transponder zum Lesegerät übertragen werden können. Dieses Verfahren der Datenübertragung wird als Lastmodulation bezeichnet . Je nachdem mit welchen Sendefrequenzen das RFID-System arbeitet, kommen verschiedene Verfahren für den Datenaustausch zum Einsatz. Hierauf wird in Kapitel 2.4.4 näher eingegangen. Der Transponder sendet auf diese Weise seine unveränderbare Seriennummer, weitere Nummern des gekennzeichneten Objektes oder anderen vom Lesegerät angeforderte Informationen .

2.4 RFID-Infrastruktur

2.4.1 2.4.1 Bauformen von Transpondern

Als Datenträger kommt dem Transponder innerhalb des RFID-Systems eine besonders wichtige Rolle zu. Daher wurden je nach Anwendungsbereich unterschiedlichste Bauformen für die Tags entwickelt. Die wichtigsten Transponderbauformen sind im Folgenden aufgelistet:

Disk- oder Münzentransponder Die in der Praxis gebräuchlichste Bauform von RFID-Tags sind die Disk- oder Münzentransponder . Sie haben einen Durchmesser von wenigen Millimetern bis zu 10 Zentimetern und bestehen aus einem Spritzguss-, Polystyrol- oder Epoxydharzgehäuse. Zur besseren Befestigung des Tags besitzen Disk- oder Münzentransponder zudem häufig eine kleine Bohrung für eine Schraube bzw. einen Ring oder ähnliches.

Transponder im Glasgehäuse Diese Transponder wurden speziell für die Identifikation von Tieren entwickelt und lassen sich auf Grund der sehr geringen Abmessungen von 12 – 32 mm problemlos unter die Haut eines Tieres injizieren. Innerhalb des winzigen Glaskobens befinden sich der Mikrochip, eine kleine Kondensatorelektronik, für die Aufbereitung der Betriebsspannung und eine auf einen Ferritstab gewickelte Drahtspule als Koppelelement.

Transponder im Plastikgehäuse Für Einsatzbereiche in denen ein Transponder hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist, bietet sich ein Gehäuse aus Kunststoff (Plastik) an. Diese Bauform ist ebenfalls gegenüber Umwelteinflüssen sehr widerstandsfähig und wird zunehmend auch in andere Bauformen aus Kunststoff z.B. Autoschlüssel integriert.

Transponder in Chipkarten (kontaktlos) Zunehmend findet die Verwendung von Transpondern innerhalb von Chipkarten, zur kontaktlosen Datenübertragung, Anwendung. Diese Bauform eignet sich zudem besonders gut für die induktiv gekoppelten RFID-Systeme, da sie viel Platz für eine große Spulenfläche bieten, wodurch sich die Reichweite zwischen Lesegeräte und Tag erhöht. Die kontaktlosen Chipkarten bestehen aus vier Schichten PVC Folie, zwischen die der Tag ein laminiert wird.

Transponder in Smart Labels Als „Smart Label“ bezeichnet man, im Zusammenhang mit RFID-Tags, hauchdünne und selbstklebende Papieretiketten, auf denen über ein spezielles Siebdruckverfahren oder durch Ätztechnik eine Transponderspule auf eine 0,1 mm dicke Folie aufgebracht wird. Mit Hilfe der selbstklebenden Rückseite lassen sich diese Smart Label problemlos an Waren aller Art befestigen. Außerdem ermöglicht diese Bauform die Verwendung eines zusätzlichen Barcodes, da sie einfach mit herkömmlichen Druckern bedruckt werden können.

Coil-on-Chip Transponder Im Gegensatz zu den bereits angesprochenen Transpondern, bei denen die Koppelungseinheit separat von Mikrochip hergestellt und verbaut wird, versucht man im Zuge der Minimalisierung die Kopplungsspule ebenfalls auf dem Mikrochip zu platzieren („coil-on-chip“ – Spule auf dem Chip). Der durch einen speziellen Mikrogalvanikprozess hergestellte Chip weißt nur eine Dicke von 15 – 30 μm auf und wird aus mechanischen Gründen auf einem Träger aus Polyamid aufgebracht. Mit einer Größe von etwa 3 x 3 mm sind diese Tags derzeit die kleinsten am Markt verfügbaren RFID-Transponder.

Neben den hier vorgestellten Transponderbauformen gibt es auch noch einen Vielzahl weiterer Bauformen, die individuell, je nach Verwendung, entwickelt und produziert werden.

2.4.2 Passive und Aktive Transponder

Ein sehr wichtiges Merkmal der RFID-Transponder ist die Stromversorgung. Man unterscheidet hier zwischen passiven und aktiven bzw. halbaktiven Tags. Die passiven Tags verhalten sich außerhalb des Funktionsbereichs der Leseeinheit vollkommen inaktiv, da sie über keine eigene Stromversorgung verfügen. Sie beziehen die notwendige Energie ausschließlich induktiv über das Feld des Lesegerätes. Somit sind sie außerhalb des Hochfrequenzfeldes einer Leseeinheit auch nicht in der Lage Daten zu verarbeiten, zu speichern oder zu senden.

Anders ist dies bei den aktiven Tags. Sie werden mit einer internen Stromversorgung, mittels einer Batterie oder Akku ausgestattet, um auch außerhalb des Koppelfeldes der Leseeinheit Daten sammeln und verarbeiten zu können. So sind aktive Tags z.B. in der Lage Temperaturdaten von den mit ihnen gekennzeichneten Objekten selbstständig erfassen und speichern um so Auskunft über die Einhaltung der gesetzlich vorgeschriebenen Kühlkette zu geben. Da aktive Tags in der Lage sind selbst elektromagnetische Wellen zu erzeugen, fallen sie damit streng genommen nicht mehr unter den Begriff RFID.

Eine Untergruppe der aktiven Transponder sind die halbaktiven oder semiaktiven Transponder. Hierbei wird nur der Mikroprozessor über die interne Stromversorgung mit Energie versorgt. Zum Aktivieren der Sendeeinheit müssen die halbaktiven Tags ebenfalls in den Funktionsbereich des Lesegerätes geführt werden.

2.4.3 Reichweiten

Die Reichweiten unterscheiden sich je nach Übertragungsverfahren sehr stark. Zudem hängt die erzielte Reichweite, je Übertragungsverfahren, maßgeblich von folgenden Kriterien ab:

• Positionsgenauigkeit des Transponders
• Minimaler Abstand mehrerer Transponder im praktischen Einsatz
• Geschwindigkeit des Transponders im Ansprechbereich des Lesegerätes

Unter Berücksichtigung dieser Faktoren lassen sich die RFID Systeme in drei Klassen unterteilen:

• close-coupling

Reichweite: 0 … 1 cm

Beinhaltet die Niederfrequenzbereiche zwischen 1 Hz und 30 MHz

• remote-coulping

Reichweite: 0 … 1 m

Beinhaltet die Hoch- und Radiofrequenzen zwischen 3 MHz und 30 MHz

• long-range

Reichweite: > 1 m

Beinhaltet die Ultrahochfrequenzen und Mikrowellen zwischen

300 MHz und > 3 GHz

Auf Grund der gravierenden Unterschiede zwischen den einzelnen Klassen muss für jede RFID-Anwendung ganz speziell die am besten geeignete Technologie ermittelt werden.

2.4.4 Übertragungsverfahren

Wie bereits im vorherigen Kapitel angesprochen werden die unterschiedlichen RFID-Systeme heute über das gesamte Frequenzband hinweg betrieben. Die unterschiedlichen Übertragungsverfahren lassen sich dabei nicht grundsätzlich einem bestimmten Frequenzband zuordnen. Vielmehr ist es so, dass sie je nach Bedarf unterschiedlich eingesetzt werden. Typischerweise gibt es für die Datenübertragung zwischen Transponder und Lesegerät drei Verfahren:

• Volldupexverfahren (FDX)

Hierbei kann der Datenaustausch zwischen dem Transponder und der Leseeinheit zeitgleich erfolgen. Die Energieversorgung vom Lesegerät zum Tag läuft kontinuierlich und somit unabhängig zu der Datenübertragung.

• Halbduplexverfahren (HDX)

Transponder und Lesegerät senden zeitversetzt zueinander. Die Energieversorgung vom Lesegerät zum Tag läuft ebenfalls kontinuierlich und unabhängig zu der Datenübertragung.

• Sequenzielles Verfahren (SEQ)

Bei diesem Verfahren wechseln sich die Energieversorgung vom Lesegerät zum Tag zyklisch mit der Datenübertragung zwischen Tag und Lesegerät nach einer begrenzten Zeitspanne ab. Die Stromversorgung im Transponder wird während der Datenübermittlung von der in einem Kondensator temporär gespeicherten Energie übernommen. Man spricht auf Grund der wechselnden Zustände zwischen Energieversorgung und Datenübermittlung auch von „gepolten Systemen“.

Die Datenübertragung erfolgt bei dem Halb- bzw. Vollduplexverfahren unabhängig von der verwendeten Frequenz und dem im folgenden Kapitel erläuterten Koppelungsverfahren nach keinem besonderen Verfahren. Vielmehr werden alle gängigen digitalen Modulationsverfahren („Amplitude Shift Keying“, „Frequency Shift Keying“ und „Phase Shift Keying“) verwendet.

2.4.5 Kopplungsverfahren

Bei den RFID-Systemen kommen verschiedene Kopplungsverfahren zwischen Transponder und Lesegerät zum Einsatz. Dabei muss der Transponder zunächst mit Energie versorgt werden, bevor der Datenaustausch beginnen kann. Auf die Unterscheidung zwischen Halb- und Vollduplex- sowie dem sequenziellen Übertragungsverfahren wurde an dieser Stelle verzichtet.

• Induktive Kopplung

Bei diesem Kopplungsprinzip ist der Transponder induktiv an das Lesegerät angebunden. Eine Datenübermittlung erfolgt mit Hilfe der Lastmodulation. Dabei wird das Hochfrequenzfeld des Lesegeräts vom Transponder mit Hilfe eines Lastwiderstandes verändert. Über diese Veränderungen kann die Leseeinheit das modulierte Signal empfangen.

• Elektromagnetische Backscatter-Kopplung

Dieses Verfahren beruht auf der Tatsache, das elektromagnetische Wellen von Materie reflektiert werden. So nimmt ein Transponder, der sich im Ansprechbereich eines Lesegerätes befindet einen Teil der vom Lesegerät abgestrahlten und induzierten Energie auf. Aber ein Teil wird von der Antenne des Tags reflektiert und kann von der Leseeinheit gelesen werden. Lesegerät und Transponder können die elektromagnetischen Wellen modulieren und so Daten übermitteln. RFID-Systeme, welche nach diesem Kopplungsverfahren arbeiten werden auch als „Long-Range-Systeme“ bezeichnet, da sie deutlich mehr als 1m Entfernung überbrücken können.

• Close Coupling

Das Close Coupling ist für sehr geringe Abstände konzipiert. Typischerweise wird der Transponder dabei in eine Lesevorrichtung gesteckt oder aufgelegt. Zur Datenübermittlung wird die Lastmodulation oder auf Grund des sehr kurzen Abstandes zwischen Lesegerät und Transponder auch die kapazitive Kopplung verwendet. Bei der kapazitiven Kopplung werden aus den isolierten Koppelflächen Plattenkondensatoren gebildet, die sich bei eingestecktem Transponder genau parallel zu den Kondensatorplatten des Lesegeräts befinden. Hierdurch entsteht ein elektrisches Feld, welches zur Übermittung von Daten entsprechend moduliert werden kann.

• Elektronische Kopplung

Bei der elektronischen Kopplung wird ein sehr starkes, hochfrequentes elektrisches Feld erzeugt. Die Antenne des Tags besteht aus zwei leitfähigen Flächen, an dessen Enden eine elektrische Spannung entsteht, sobald der Transponder in das hochfrequente Feld des Lesegerätes gebracht wird. Die anliegende Spannung wird zur Stromversorgung des Tags verwendet. Die Datenübermittlung erfolgt über das Lastmodulationsverfahren.

2.4.6 Frequenzen

RFID-Systeme werden grundsätzlich in drei verschiedenen Frequenzbereichen betrieben. Die Entscheidung, welche Frequenzbereiche verwendet werden, hängt dabei von vielen Faktoren wie z.B. dem Einsatzgebiet, Kosten, Bauformen, gesetzlichen Vorschriften etc. ab. Der Frequenzbereich kann folgendermaßen eingeteilt werden :

• Niederfrequenzbereich (LF-Bereich – low frequency)

30 kHz … 300 kHz

• Hochfrequenzbereich (HF-Bereich – high frequency) bzw. Radiofrequenzbereich (RF-Bereich – radio frequency)

3 MHz … 30 MHz

• Ultrahochfrequenzbereich (UHF-Bereich – ultra high frequency)

300 MHz … 3 GHz

• Mikrowelle

> 3 GHz

In der Praxis werden bei RFID Anwendungen die für industrielle, medizinische und wissenschaftliche Hochfrequenz-Anwendungen reservierten ISM-Frequenzen (Industrial, Scientific, Medical) verwendet. Über die CEPT werden hierfür besondere Regeln für nichtöffentliche Funkanwendungen mit kurzer Reichweite, die Short Range Devices, zu denen auch RFID-Systeme gehören, festgelegt. Tabelle 3 zeigt für welche RFID-Anwendung welche Frequenzen verwendet werden.

2.4.7 Datenstandards und Normierungen

Wie bei fast jeder Technologie in der Informations- und Kommunikationstechnik sind die RFID Systeme auf Datenstandards und Normierungen angewiesen um einen einheitlichen Markt für Anwender und Hersteller und die herstellerübergreifende Kommunikations- und Integrationsfähigkeit der RFID-Systeme zu gewährleisten. Im Wesentlichen kommen hier Standards nach der ISO Zertifizierung und des Industriekonsortiums Global EPC Global zum Tragen.

Die ISO-Standards lassen sich grob in folgende drei Teilbereiche untergliedern:

• Standards für die Luftschnittstelle, in denen die Kommunikation zwischen Transponder und Lesegerät geregelt werden (Sendefrequenz, Modulations- & Antikollisionsverfahren)
• Standards für die Datenformate und Datenaustauschkommandos zwischen Transponder und Anwendungssystem
• Standards für das konkrete Auszeichnungsverfahren der logischen Einheiten vom Produkt über Verpackung bis zum Container

Des Weiteren kommen für den Einsatz der RFID-Systeme die Beschreibungen und Standards der „Non-Profit Organisation“ EPCglobal zum Einsatz. So wurde zur Identifikation von Konsumgütern und Logistikeinheiten der EPC einwickelt und im Handel eingeführt.

Der EPC ermöglicht eine weltweit eindeutige Identifikation von Produkten und ist zudem kompatibel mit dem oben angesprochenen internationalen Artikelnummern-System EAN. Somit lassen sich bestehende EAN Datensätze problemlos in den EPC überführen.

Die wesentlichen Bestandteile des EPC sind der Datenkopf, Nummerngeber, Objektklassen und Seriennummer. Im Datenkopf werden Details zum nachfolgenden verwendeten Nummernkreis definiert. Der Nummerngeber enthält die Information über den Hersteller des Produktes oder den Versender der Palette oder des Containers. In der Objektklasse wird die Artikelnummer abgelegt und die abschließende Seriennummer für die eindeutige Identifikation des Produktes verwendet.

3 Einsatz von RFID in der Lebensmittelbranche

3.1 Produktion / Verpackung

Die RFID-Technologie gilt als eine der zentralen Enabling-Technologien des Ubiquitous Computing (Allgegenwärtigkeit der Informationsverarbeitung). Dementsprechend breit gefächert sind die möglichen Anwendungen und Anwendungsfelder. Aufgrund ihrer Funktionsweise bietet sie sich in all den Bereichen an, in denen eine Identifizierung, Authentifizierung und oder Kommunikation mit Objekten erforderlich bzw. sinnvoll ist. Der sichtkontaktlose und in der Leseentfernung skalierbare Datenaustausch, die mögliche Menge und Variabilität der Daten ebenso wie Zusatzfunktionalitäten verschaffen dieser Technologie einen erheblichen Mehrnutzen gegenüber den „bisherigen klassischen“ Identtechnologien wie z.B. Barcode oder Magnetstreifen. Die Nutzung von RFID-Technologie beschränkt sich somit nicht auf eine bestimmte Branche oder einen speziellen Einsatzbereich. Im Folgenden wird der Einsatz der RFID Technologie in der Lebensmittelbranche beleuchtet.

Mit der Verordnung EU 178/2002, die im Jahr 2005 in Kraft trat, gibt die EU eines der wichtigsten Ziele für Lebensmittelhersteller vor. In dieser Verordnung fordert die EU jeden Hersteller zur lückenlosen Rückverfolgbarkeit Ihrer Produkte auf, d.h. Schaffung von Transparenz in der gesamten Wertschöpfungskette. Mit dieser Verordnung zielt die EU auf einen besseren Verbraucherschutz ab, z.B. bei Rückrufaktionen. Die Hersteller benötigen demnach ein System, das diese Informationen sicherstellt. Mit Einsatz eines RFID Systems kann ein Hersteller diesen hohen Anforderungen nachkommen.

3.1.1 Ziele / Herausforderungen

RFID hilft, die Produktions- sowie Logistikprozesse noch wirtschaftlicher und transparenter zu gestalten. Dieser Leitsatz lässt sich als Ziel und zugleich als Herausforderung für jedes Unternehmen festlegen, dessen Anspruch lautet ein produktives RFID System erfolgreich einzuführen. Die Schaffung internationaler Standards ist die Voraussetzung für den flächendeckenden Einzug der RFID-Technik in Logistik und Produktion.

Die Anwendung von RFID auf Lebensmittelverpackungen, z.B. durch Anbringung von Tags auf Paletten, Umverpackungen oder gar Konsumverpackungen, machen diese zu intelligenten Informationsträgern. Die Tags können Informationen des gesamten Produktionsprozess dokumentieren wie z.B. Produktionsdaten, Einlagerung, Auslagerung, MHD (Mindest-Haltbarkeitsdatum) und Lieferempfänger. Mit Anbringung des Tags ist die Ware sekundennah lokalisierbar, was die Bestandführung und das Handling der Waren für Hersteller und Handel wesentlich optimiert.

Aber RFID kann noch viel mehr für Lebensmittel tun. Zum Beispiel die Steuerung von Produktionsabläufen. Speziell in der Lebensmittelherstellung, die je nach Produkt Reifezyklen mit unterschiedlichen Temperaturen und Luftfeuchtigkeit durchlaufen, ist RFID ein wichtiges Instrument zur Produktionsunterstützung und Qualitätskontrolle. Somit gibt z.B. der Lebkuchenbäcker nicht die falsche Menge Zimt in die Backmischung oder bleibt der Käse nicht zu lange in der Reifekammer. RFID dient auch als elektronisches Echtheitszertifikat und schützt so vor gefälschten und potentiell gefährlichen Lebensmitteln. Ferner kann die Kühlkette von Lebensmitteln lückenlos verfolgt und dadurch die tatsächliche Frische von Produkten geprüft werden oder aber den Verbraucher vor Betrügereien mit Gammelfleisch schützen.

3.1.2 Probleme

Je nach Branche muss genau geprüft werden, ob die Einführung von RFID Systemen die Effizienz betrieblicher Prozesse steigern kann und die Investition rentabel ist, die nicht von der Art und Größe des Unternehmens abhängt, sondern mehr von der Art der Anwendung. Die Frage, die hier zu berücksichtigen ist: Bietet RFID für alle Unternehmer in der Anbieterkette eines Produktes einen erkennbaren Nutzen? Dazu soll folgendes Beispiel herangezogen werden.

Landwirte kennzeichnen heute die Tiere eindeutig mit Ohrmarken. Zudem müssen Landwirte alle Zu- und Abgänge von Tieren an das „Herkunftssicherungs - und Informationssystem für Tiere“ (www.hi-tier.de) melden. Für die Tierhalter wäre die Verwendung von RFID mit Kosten für die Tags und für die Lese – und Schreibgeräte verbunden, ohne dass Ihnen ein erkennbarer Nutzenzuwachs entstehen würde. Festzuhalten bleibt, RFID ist nur dann eine sinnvolle Lösung, wenn das System in der gesamten Supply-Chain angewendet wird. Wenn der Hersteller, seine Versandeinheiten mit RFID Tags ausstattet, die aber vom Groß/Einzelhandel technisch nicht gelesen werden können, gibt es keinen Nutzenvorteil zu den bisherigen Identifikationssystemen. Eine Vielzahl von Herstellern verwenden die EAN Codierung.

Informationen werden in Strichcodes umgewandelt und können einfach aufgedruckt werden. Ein produktives RFID System stellt im Gegensatz zu anderen Identifikationssystemen erhebliche Anschaffungskosten dar. Die Implementierung von RFID in einen Produktionsprozess und der daraus resultierenden Schnittschnellen zum bestehenden Warenwirtschaftssystem bedarf vorab einer technischen Prüfung und einer konkreten Projektplanung mit Unterstützung durch externe Experten.

3.1.3 Kosten / Nutzen

Mit einer Kosten/Nutzenanalyse prüft der Hersteller, ob die Einführung von RFID im Unternehmen sinnvoll ist. Die Anschaffungskosten für Software, Hardware, Programmierung für Schnittstellen und die Beschäftigung von Fachpersonal, sowie die Verwendung der RFID Tags bedeuten für das Unternehmen Investitionen.

Praktisches Beispiel:

Der Lebensmittelkonzern in Spanien „Grupo Leche Pascal“ mit 15 Verarbeitungszentren landesweit produziert Lebensmittel, wie Milchprodukte, Säfte, Cerealien, Eierprodukte oder Mineralwasser. Der Verarbeitungsweg dieser Produkte vom Stall über den Transport im Kühl-LKW bis zum Omelette in der Produktion wird seit 2006 per RFID gesteuert. Beginnend mit Anbringung von RFID auf Trolleys, den Handwagen auf den die Eierkartons transportier werden, über den LKW, der mit Lesegeräten und PC ausgestattet ist. Während des Transports werden Informationen des Qualitätsstatus in Echtzeit via GPRS an das Leitsystem der Fabrik übertragen. Bei Ankunft werden die Daten abgeglichen, Gewicht und Menge werden automatisch in Echtzeit zugewiesen und an das SAP System zur Abrechnung übertragen. Die Lieferung wird der jeweiligen Produktionscharge zugeordnet. Dieser Datenabgleich erfolgt über acht weitere Produktionsstationen, so dass alle Produktionsstufen dokumentiert sind.

Den notwendigen Investitionen in ein produktives RFID System können wichtige Nutzenaspekte eines RFID Systems gegenübergestellt werden:

Durch das automatische Auslesen von Informationen entfallen viele manuelle Eingriffe bei gleichzeitiger Qualitätssteigerung. Weiterhin können ein positives „Frische“-Image bei den Kunden und Einsparungen im Energiemanagement (Kühltemperatur und Abtauphasen) erzielt sowie Warenverluste bei Geräteausfall reduziert werden.

3.2 Transport

3.2.1 Ziele / Herausforderungen

Besondere Beachtung findet RFID zunehmend bei der lückenlosen Rückverfolgbarkeit in der Nahrungsmittel-Branche. Mit RFID kann die Warenverfolgung in der Supply Chain und der gesicherte Warenübergang verbessert werden. Im Handel steigt die Effizienz durch die berührungslose Wareneingangs-, Warenausgangs- und Inventurkontrolle. Kartons oder Paletten werden ohne manuelles Handling und Öffnen der Verpackung ausgelesen.

Lebensmittel sind zurückverfolgbar, wenn man von ihnen weiß, oder zumindest herausfinden kann, woher ihre Bestandteile kommen und welchen Weg sie genommen haben. In Deutschland wird entsprechend der Norm DIN EN ISO 8402:1995:-08 unter Rückverfolgbarkeit die Möglichkeit verstanden, "[...] Werdegang, Verwendung, oder den Ort einer Einheit anhand aufgezeichneter Kennzeichnungen verfolgen zu können".

3.2.2 Probleme

Die Einführung von Systemen zur lückenlosen Überwachung von Kühlketten steht insbesondere in der Lebensmittel-, chemischen oder pharmazeutischen weit oben auf der Agenda der zu lösenden Herausforderungen. Höchste Qualitätsansprüche, die Vermeidung von Transportverlusten, die Generierung detaillierter Daten für die Transportoptimierung und auch gesetzliche Vorgaben sind hier die treibenden Kräfte. Viele Anbieter haben sich auf die Entwicklung von entsprechenden Sensoren und RFID-Tags spezialisiert. Mithilfe dieser Module werden Daten während des gesamten Produktionszyklus – angefangen von der Herstellung über den Transport bis hin zur Auslieferung und Lagerung am Verkaufs- bzw. Verbrauchsort - dokumentiert und in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen an weiterverarbeitende IT-Systeme zur Auswertung übermittelt. Die größte Lücke bei der Auswertung von Daten besteht bisher während der Transporte: Daten über den Temperaturverlauf können aufgrund der fehlenden Anbindung an die weiterverarbeitenden Systeme nur ex post ausgewertet werden. Ein Eskalationsmanagement ist nicht zeitgerecht möglich. Diese Lücke schließen erstmals innovative Monitoring-Lösungen für die Kühlkette, in denen die sensorisch erfassten Daten per GSM an eine zentrale IT-Anwendung übermittelt, dort ausgewertet und allen Partnern der Supply-Chain zur Verfügung gestellt werden.

3.2.3 Kosten / Nutzen

Die Transportkosten können durch den Einsatz von RFID gesenkt werden – auch hier fallen manuelle Abstimmungsprozesse weg und Informationen zur Ladung können ohne Verzögerung weitergegeben werden – und der gesamte Prozess wird deutlich beschleunigt. Mit dem steigendem Warenwert und steigender Umschlaghäufigkeit in der Supply Chain steigt der Nutzen von RFID-Tags. Transporteure und Lieferanten können die mittels RFID bereitgestellten Informationen ebenfalls nutzen. Logistik-Unternehmen können ihren Abrechnungszyklus beschleunigen und durch RFID einen zügigeren Zahlungseingang erreichen. Die gesamte Fließgeschwindigkeit der Waren steigt signifikant. Schließlich impliziert der Wegfall manueller Tätigkeiten nicht nur einen geringeren personellen Aufwand, sondern auch eine schnellere Abwicklung.

Einen weiteren Nutzen haben die sinkenden Schwundraten. Kleinstteile können nicht einfach verloren gehen und Diebstähle werden selten. Ein großer Vorteil liegt in der Schnelligkeit wodurch die Kosten gesenkt werden können. Wer mit RFID seine Produktions- und Lieferkette sinnvoll bestückt, kann die Wege und Abläufe von der Produktion bis hin zur Auslieferung deutlich beschleunigen. Zudem kann RFID eine sichere „Just in Time“-Anlieferung steuern und zugleich die sogenannte Out-of-Stock Situation verhindern.

3.3 Lagerung / Inventur

Ein reibungsloser Warenfluss setzt ein leistungsfähiges Lager- und Logistik-Management voraus. Dieses sorgt in den Lagern der Hersteller, der Groß- und Verbrauchermärkte und Warenhäuser sowie in den zentralen Distributionszentren für die bedarfsgerechte Verteilung der Waren.

Mit RFID lassen sich die Prozesse im Lagermanagement effizienter gestalten. Dies soll im Folgenden gezeigt werden. Beim Wareneingang im Distributionszentrum werden bislang Paletten und Kartons am Wareneingang gezählt, einzeln mit Lieferschein verglichen und manuell in einem Computersystem verbucht. RFID vereinfacht die Vereinnahmung von Waren, unterstützt das Personal bei der Verräumung von Paletten im Lager und beschleunigt das Kommissionieren von Bestellungen der Märkte.

3.3.1 Ziele / Herausforderungen

Mit Hilfe der RFID-Technologie ist im Lager- und Warenflusssystem stets der aktuelle Lagerort und die Anzahl der Produkte im Lager bekannt. Somit entfallen lange Suchzeiten, Produktengpässe werden rechtzeitig erkannt und eine bedarfsgerechte Nachbestellung kann erfolgen. Unnötig hohe Lagerbestände können andererseits abgebaut und Lagerkosten damit reduziert werden. Da auch Lagerein- und ausgänge durch das RFID-System erfasst werden, erhöht sich die Effizienz des Lagermanagements erheblich Beim Transport der Produktpaletten werden diese, ähnlich wie bei der Warenanlieferung, durch Pulkerfassung automatisch registriert, was zu Zeiteinsparungen und einem geringen personellen Aufwand mit entsprechender Senkung der Personalkosten führt .

Mit RFID-Lesegeräten ausgestatte Tore am Warenein- und ausgang registrieren anhand der Transponder auf Paletten und Kartons, welche Waren in das Lager hineingefahren oder aus diesem herausgebracht werden. Die dazugehörigen Daten werden automatisch in den Logistik- und Warenwirtschaftssystemen verbucht und Falschlieferungen sofort sichtbar.

Mit Hilfe einer Software zur Überwachung und Abbildung von Geschäftsprozessen (Business Activity Monitoring, BAM ), können die Transportvorgänge in Echtzeit dokumentiert und die Produkte jederzeit lokalisiert werden. Online Monitore und automatische Warnhinweise gewährleisten die dauerhafte Überwachung von Mindestlagermengen und Mindest-Haltbarkeitsdaten.

3.3.2 Probleme

Wasser und Feuchtigkeit sind ein Hindernis für die RFID-Systemleistung. Flüssigkeiten können Funksignale absorbieren und dadurch die Reichweite einschränken oder sogar Lese-Schreib-Vorgänge verhindern. Klebstoffe an den Etiketten können eine unerwartete Feuchtigkeitsquelle sein, da einige Arten von Klebstoffen oder Etikettenmaterialien Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen, was Leistungsprobleme verursachen kann. Die Feuchtigkeit muss vor allem bei Frische Lebensmitteln berücksichtigt werden, die während des Transportes entsprechenden Faktoren ausgesetzt sind.

Des Weiteren reflektieren Metalle die Funksignale und sind damit eine Hauptquelle von RFID-Interferenzen. Daher sollten Metalle in Verpackungen etc. soweit wie möglich vermieden werden. Etiketten, die Metallfolie oder metallhaltige Tinten enthalten, können eine erfolgreiche Kodierung verhindern und die Lesereichweite deutlich einschränken.

3.3.3 Kosten / Nutzen

Am Beispiel der Bestandsaufnahme sind die Vorteile der RFID Technologie nachvollziehbar. Bei der jährlichen Inventur sind die Filialen an diesem Tag ganz oder teilweise für Stunden nicht oder nur eingeschränkt verkaufsfähig. RFID ermöglicht die Durchführung einer Inventarisierung auf Knopfdruck. Der Aufwand wird reduziert und Mitarbeiter können ohne zusätzliche Hilfe Inventuren öfter als einmal im Jahr durchführen. Dadurch wird Datensicherheit für den Warennachschub und in der Warenwirtschaft insgesamt erreicht. Wenn gegenüber dem heutigen eingeschränkten Zustand eine fast 100-prozentige Versorgungssicherheit gewährleistet werden kann, führt dies zu Umsatzwachstum bei den Unternehmen.

3.4 Verkauf

3.4.1 Ziele / Herausforderungen

3.4.1.1 Service

Der Grundgedanke beim Einsatz von RFID im Lebensmittelverkauf, ist mit dem Service verbunden. So haben lange Suche nach Produkten, leere Regale, abgelaufene Waren und überfüllte Kassen im Supermarkt der Zukunft keinen Platz mehr . Erreichen will man dieses Ziel durch verschiedene Maßnahmen.

Erster und letzter Kontaktpunkt des Kunden ist der intelligente Einkaufswagen, ein kleiner Computer, der am Einkaufswagen befestigt ist und neben einem Produktkatalog auch die aktuelle Position im Markt bestimmen kann. Der neue Kunde kann sich anhand einer Suchfunktion zu den gewünschten Waren navigieren lassen. Wer sich auskennt, nutzt den Einkaufwagen nur um den Einkaufswert im Blick zu behalten oder sich Rezept-Ideen zu den Waren anzeigen zu lassen. Denn durch die RFID-Tags auf Produktebene, registriert der Einkaufwagen jedes Teil, welches in den Wagen gelegt wird, automatisch.

Da jedes Produkt aber durch den RFID-Tag und die zugehörige Seriennummer jetzt eindeutig identifiziert werden kann, geht es über die bloße Erkennung der Warengruppe hinaus. Der Einkaufswagen kann auch direkt die genaue Herkunft dieser Packung Eier und deren Mindest-Haltbarkeitsdatum anzeigen.

Wer nur einen kurzen Einkauf plant und auf den Einkaufswagen verzichtet, muss nicht auf den Komfort verzichten. Infoterminals sind in der Lage dem Kunden dieselben Informationen anzuzeigen. Mithilfe eines sog. Everywhere-Displays kann das Terminal am Weinregal auch mit Hilfe eines beweglichen Beamers einen Wegweiser zum richtigen Regal auf den Boden projizieren . Ein wichtiger Baustein aus Sicht des Handels selbst ist auch das sog. Intelligente Regal. Da es neben einem Display auch über ein RFID-Lesegerät verfügt, kann es die Bezeichnung und den Preis der eingesteckten Produkte automatisch anzeigen. Ein aufwendiges tauschen der Beschriftung entfällt, wenn das Regal umgeräumt werden soll. Vor allem ist das Lesegerät aber auch direkt mit dem Warenwirtschaftssystem (WWS) verbunden und aktualisiert sofort den Bestand sobald eine Packung entnommen wird. Wenn dann eine gewisse Mindestmenge unterschritten ist, wird ein Mitarbeiter informiert um die Ware aufzufüllen.

Im Laufe des Tages werden viele Artikel von Kunden in das falsche Regal zurückgeräumt. Solche Fehler werden automatisch erkannt und können schnell behoben werden.

Zusätzlich ist ein solches Regal in der Lage Monitore oder Infoterminals anzusteuern, die automatisch nach Entnahme der Ware weitere Informationen anzeigen können (Siehe oben).

Zum Abschluss muss der Kunde seinen Einkauf noch bezahlen. Durch den Einsatz der RFID-Technologie auf Produktebene wird auch dieser letzte Schritt stark vereinfacht. Der intelligente Einkaufswagen kennt ohnehin bereits den gesamten Inhalt des Einkaufswagens und zusätzlich kann der komplette Einkauf noch ein weiteres Mal durch ein Erfassungstor, wie es schon aus dem Lagerbereich bekannt ist, gefahren werden, um Fehler zu vermeiden. Letztendlich muss die so erfasste Ware nun nur noch bezahlt werden, ohne sie einzeln zu scannen, wie es heute der Fall ist.

3.4.1.2 Sicherheit

Neben dem gesteigerten Service kann der Handel mit Hilfe von RFID auch einen weiteren Schritt in Richtung Produktsicherheit unternehmen. Heute sind elektronische Warensicherungen für Lebensmittel eher ungebräuchlich, da das Material und die Aufbringung gegenüber den meisten Margen viel zu hoch sind. Mit RFID auf Produktebene ändert sich das. Die bereits aufgebrachten RFID-Tags sind bei ausreichender Reichweite als elektronische Sicherung ausreichend. Entweder wird die eindeutige Seriennummer des Tags im WWS als bezahlt markiert, oder an der Kasse wird auf dem Tag selbst ein Sicherungsbit „umgelegt“. Beim Passieren der Ausgangstüren wäre ein schneller Abgleich mit dem WWS oder ein Auslesen des Sicherungsbit ausreichend um festzustellen, ob die Ware bezahlt wurde.

Der Handel muss verschiedene gesetzliche Bestimmungen zur Frische der einzelnen Produkte einhalten. Durch die Eindeutigkeit jedes einzelnen Artikels fällt es ihm wesentlich leichter dieser Aufgabe nachzukommen. So kann man im WWS genau feststellen wie viele Artikel mit einem bestimmten MHD noch im Markt sind bzw. sein müssten, weil sie noch nicht verkauft wurden. Mit Hilfe der intelligenten Regale kann man genau feststellen wo sich der jeweilige Artikel befindet.

Das Personal kann frühzeitig reagieren und die „alten“ Artikel anders platzieren oder den Preis reduzieren bevor ein Verkauf völlig unmöglich ist.

3.4.2 Probleme

Das sicherlich noch gravierendste Problem um alle diese Vorteile zu nutzen ist die Tatsache, dass die Kosten RFID-Tags im Vergleich zu den geringen Margen im Lebensmitteleinzelhandel heute einfach noch zu hoch sind und deshalb noch nicht ausreichend verbreitet sind. Hochwertige Elektronikprodukte werden im Vergleich sicherlich recht schnell mit RFID-Tags ausgestattet sein. „Frühestens in vier Jahren werden die Preise für Transponder so weit gesunken sein, dass sich ihr Einsatz auf Artikeln betriebswirtschaftlich rechnen könnte“, sagt auch Zygunt Meierdorf, Mitglied des Vorstands der METRO Group. Laut seinen Erwartungen wird es jedoch noch zehn bis 15 Jahre dauern bis „ein Smart Chip auf jeder Milchtüte angebracht ist“. Und so lange nicht jeder Artikel in einem Supermarkt mit RFID-Tags ausgestattet ist, können die zuvor beschriebenen Lösungen nur in einzelnen Fällen eingesetzt werden. Dies ermöglicht sicherlich einige der Vorzüge. Eine „automatische“ Selbstzahlerkasse ist aber nur konsequent möglich, wenn keine Sonderbehandlung für einzelne Artikel erforderlich ist.

Um solche Selbstzahlerkassen einsetzen zu können, muss generell sichergestellt sein, dass alle Tags auch sicher gelesen werden. Erfolgsraten von 99% oder 99,9% sind hier nicht ausreichend. Eine 1%ige Fehlerrate, würde tendenziell schon zu 1% Umsatzverlust führen. Ein weiteres Problem, dass gerade aus Kundensicht eine sehr hohe Priorität hat, ist der Datenschutz. So setzt z.B. die METRO nach eigenen Angaben eine Richtlinie der internationalen Standardisierungsorganisation EPCglobal um, die weit über die gesetzlichen Bestimmungen hinausgeht. Neben Hinweisschildern, die über die genaue Form und den genauen Zweck des Einsatzes von RFID informieren, hat die METRO Group einen De-Aktivator für RFID-Tags entwickelt , der den Tag selbst unbrauchbar machen soll. Alternativ kann man den Tag auf Wunsch von einem Mitarbeiter entfernen lassen.

Spätestens bei konsequentem Einsatz der RFID-Technologie wird zumindest diese Option wegfallen. Früher oder später werden die Tags während der Herstellung der Verpackung in diese integriert um eine noch höhere Sicherheit gegen Manipulation zu erhalten. Es wird nicht möglich sein den RFID-Tag zwischen den verschweißten Lagen des Tetra-Packs zu entfernen. Im Falle eines Umtausches macht es jedoch keinen Unterschied, ob der Tag entfernt oder komplett zerstört wurde. Es ist nicht mehr möglich den Artikel „zurück zu buchen“. Ein möglicher Ausweg ist, dass die alte Seriennummer auf den Kassenbon gedruckt wurde. Beim Umtausch wird der eindeutige Artikel im WWS dann einem neuen selbst „gedruckten“ Tag zugewiesen, der wiederrum auf den Artikel geklebt werden muss.

Ein Umtausch ist gerade bei Lebensmittel sicherlich ungewöhnlich. Der damit verbundene Prozess ist aber definitiv komplexer als das heutige Vorgehen. Vor allem wenn der alte eindeutige Artikel vielleicht sogar schon aus dem WWS gelöscht worden ist. Damit der umgetauschte Artikel sich identisch wie die anderen Verhält, müssen alle (relevanten) Daten nachgepflegt werden.

3.4.3 Kosten / Nutzen

Den Kostenfaktor stellen in diesem Zusammenhang vor allem die RFID-Tags auf Produktebene dar. Um den Prozess auch wirtschaftlich effizient zu gestalten, müssen die Tags bereits beim Hersteller aufgebracht und während der gesamten Prozesskette genutzt werden. Ein nachträgliche Aufbringen der Tags ist vor allem im Lebensmitteleinzelhandel nicht wirtschaftlich.

Problematisch ist vor allem, dass die Kosten für den Tag Produktbezogen anfallen. Nach dem Verkauf des Produktes ist der Tag für gewöhnlich unbrauchbar bzw. nicht mehr verfügbar. Er zählt also direkt zu den Einzelkosten des jeweiligen Produktes. Hinzu kommen im Bereich des Verkaufes für den Handel weitere Gemeinkosten. Neben der erforderlichen (IT-) Infrastruktur sind neue Einkaufswagen, Regale und Kassen notwendig. Da aber auch ein gewisser Nutzen zu verzeichnen ist, sollten diese Investitionen nicht zu schwer ins Gewicht fallen.

Neben den offensichtlichen Einsparungen z.B. beim Kassenpersonal, das aufgrund der „automatischen“ Selbstzahlerkassen nicht mehr in der bisherigen Anzahl erforderlich ist, ergeben sich auch einige verdeckte Einsparpotenziale. Durch den reduzierten Schwund bzw. Diebstahl (siehe Sicherheit 3.4.1.2) kann entsprechend gespart werden. Zusätzlich kann man die Anzahl an Lebensmitteln reduzieren, die wegen des abgelaufenen MHD entsorgt werden müssen. Vor allem weil man auf Grund der Information welche Artikel noch im Markt sind nicht nur im Markt reagieren (umräumen, reduzieren) sondern auch seine Bestellungen aktueller und präziser auslösen kann.

In den letzten Jahren haben Kundenkarten der einzelnen Handelsketten verstärkt an Beliebtheit zugenommen. Wenn man dann zukünftig die gekauften Artikel noch einfacher direkt mit den einzelnen Kunden verknüpfen kann, erheben sich ganz neue Möglichkeiten der Werbung und des Services. So kann der Einkaufswagen den Kunden an seiner RFID-Kundenkarte erkennen und ihm seine letzten Einkäufe anzeigen. Oder Monitore präsentieren beim Passieren individuelle Informationen bzw. Werbung für interessante Produkte. Insgesamt ergeben sich also neue bzw. weitere Chancen zur Kundenbindung. Und da „der Wettbewerb innerhalb der Handelsbranche intensiv ist“ wird man jede Chance nutzen um den Kunden mit „exzellentem Service und umfassender Beratung“ an die eigenen Märkte zu binden.

3.5 Komplette Betrachtung der Prozesskette

3.5.1 Ziele / Herausforderungen

Über die gesamte Prozesskette hinweg ist eine der größten Herausforderungen und das größte Problem zugleich die transparente und durchgängige Datenübertragung zwischen den einzelnen Akteuren. Wenn es sich um verschiedene Abteilungen oder Spin-Outs im selben Konzern handelt, ist dies oft noch einfach zu realisieren. Sind jedoch verschiedene unabhängige Partner an dem Prozess beteiligt, wird der Aufwand sehr hoch. Damit dem Kunden letztendlich die gewünschten Informationen zur Verfügung stehen, muss jeder Prozessbeteiligte die Daten des Vorgängers ergänzen und an den nachgelagerten Prozessschritt weiter geben. Folgerichtig müssen nicht nur die operativen Abteilungen der Partner sondern auch die beteiligten IT-Abteilungen eng zusammenarbeiten.

Um sich hier unabhängig vom abnehmenden oder liefernden Partner zu machen, bieten hier offene Standards wie Webservices eine hilfreiche Lösung. Hier können auf XML-Basis in Echtzeit die Daten vom einen in das andere System übergeben werden. So können die IT-Landschaften der einzelnen Partner kommunizieren, aber bei einem Partnerwechsel recht simpel wieder getrennt werden.

3.5.2 Probleme

Gerade die transparente Einbindung des Kunden in diesen Informationsfluss stellt die Prozessbeteiligten vor neue Probleme. Damit Lösungen, wie der intelligente Kühlschrank oder Backofen, Realität werden, muss unabhängig vom Hersteller und Händler des Lebensmittels dem Kunden die Information zugänglich sein.

Ein RFID-Tag ist, wie Eingangs erwähnt, in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Alle Tags enthalten eine eindeutige Seriennummer. Zusätzlich können einige zusätzliche Informationen gespeichert werden. Wenn zur Diebstahlsicherung nun an der Kasse ein Sicherungsbit in diesem freien Speicher umgelegt wird (das Produkt gilt nun als bezahlt), muss sichergestellt sein, dass dieser Bit nur von befugten Stellen geschrieben werden darf. Ansonsten ergäben sich für Diebe ganz neue Möglichkeiten.

Die Fehlerrate bei der Lesung von RFID-Chips ist nicht nur für die Verwendung von Selbstzahlerkassen ein wichtiges Kriterium sondern während der gesamten Prozesskette. Vor allem in besonderen Umgebungen wie Kühllagern herrschen andere physikalische Bedingungen, die üblichen Verfahren teilweise blockieren können. Wenn die Anzahl der gescannten Einheiten nicht mehr überschaubar ist (Pulkerkennung), muss man sich auf die erfassten Informationen verlassen können.

3.5.3 Kosten / Nutzen

RFID ermöglicht in Verbindung mit den beschriebenen Veränderungen in den Prozessen einen völlig neuen und transparenten Blick auf die Prozesskette. Und das aus beiden Richtungen. Der Händler kann erkennen, wo seine Waren herkommen. Und der Produzent kann erkennen wo seine Produkte hingehen. Welche Nutzen daraus im Einzelnen resultieren, wurde bereits zuvor beschrieben.

Im Vergleich zu den einzelnen Nutzenaspekten, fallen aber selbstverständlich auch Kosten an. Diese liegen wie bereits erwähnt in der Anschaffung und Betrieb der erforderlichen RFID-Infrastruktur inkl. Einweisung der Mitarbeiter. Um über die gesamte Prozesskette jedoch die Einzelnutzen zu addieren, fallen zusätzliche Kosten für IT-Infrastruktur etc. Dies gilt vor allem vor dem Hintergrund, dass bei vielen Handelsunternehmen zurzeit noch ein eher monolithischer IT-Ansatz herrscht. Hier fallen die Kosten für eine Interoperable Infrastruktur sehr hoch aus.

4 Ausblick / Zukunft / Trends

In Zukunft wird die RFID-Technologie weiter wachsen und somit auch weiter in alle Lebensbereiche der Menschen vordringen. Die Technologie-Abteilungen der Industrie haben noch einige Innovative Ideen, die jedoch erst möglich werden sobald RFID in allen zuvor umrissenen Bereichen eingesetzt wird.

Keine neue aber immer noch sehr innovative Idee ist der intelligente Kühlschrank. Er überwacht seinen Inhalt automatisch und „alarmiert“ sobald der jeweilige Bestand unter einen definierten Mindestbestand fällt. Der Alarm kann eine kurze Information auf dem Display, eine automatische Bestellung beim Online-Supermarkt oder zumindest eine Aufnahme auf den Elektronischen Einkaufszettel sein. Auf diesen kann man dann über das Internet zugreifen oder ihn direkt auf den intelligenten Einkaufswagen laden.

RFID könnte aber auch andere Aufgaben in der Küche vereinfachen. Eine Mikrowelle oder ein Backofen erkennt z.B. an der eingelesenen Verpackung, welches Lebensmittel zubereitet werden soll und konfiguriert sich dementsprechend (Temperatur, Zeit, etc.). Eine ähnlich ausgestatte Pfanne kann die einzelnen Arbeitsschritte und spezifischen Temperaturen für ein bestimmten Rezept automatisch überwachen.

Auch im direkten Kontakt zwischen Handel und Verbraucher können einige Verfahren vereinfacht werden. „Getagte“ Produkte können auch ohne Kassenbon umgetauscht werden, denn anhand der eindeutigen Seriennummer ist nachvollziehbar wann das Produkt gekauft wurde etc.

Insgesamt bietet die Technologie noch großes Wachstumspotenzial. So erwarten Experten, dass „sich das Marktvolumen für RFID im Handel alleine in Europa von rund 400 Mio. Euro im Jahr 2004 auf 2,5 Milliarden Euro im Jahr 2008 versechsfachen wird“. Insgesamt also ein immer großer werdender Markt. Verständlich, wenn man bedenkt, welche Einsparpotenziale daraus resultieren, wenn z.B. „zeitaufwändige Routineaufgaben, die die Lagermitarbeiter bisher manuell erledigen mussten“ , automatisiert werden können.

Um das volle Potenzial nuten zu können, muss wie bereits erwähnt der komplette Prozess abgedeckt werden. Um diese Abdeckung zu erzielen, wird es in Zukunft vermehrt dazu kommen, dass z.B. große Handelsunternehmen ihre Industriepartner bzw. Zulieferer bei der RFID-Einführung unterstützen. Die Metro Group bietet im Rahmen ihrer Starter Kits Initiative drei verschiedenen Pakete für verschiedene Zielgruppen an. Je nach Größe, Anforderungen und Integrationsgrad in die eigenen Prozesse und IT-Infrastruktur kann man sich für das passende Paket entscheiden. Gemeinsam mit ihren Partnern aus der IT-Branche bietet die Metro Group so die Möglichkeit schon für ca. 2.800€ in den Genuss der Basis RFID-Infrastruktur zu kommen.

5 Fazit

In dieser Fallstudie wurde der Einsatz von RFID in der Lebensmittelbranche beschrieben. Nach einer Einführung in die Grundlagen der Technologie wurden die einzelnen Phasen der Wertschöpfungskette innerhalb des Lebensmittel Groß- und Einzelhandels beschrieben, auf die dann die Betrachtung der kompletten Prozesskette und ein Ausblick auf zukünftige Anwendungsmöglichkeiten bzw. Trends folgten.

RFID wird heute als künftiger Standard in der Konsumgüterindustrie und dem Handel angesehen. Die Technologie bietet die Möglichkeit über den Transponder deutlich mehr Informationen an das Produkt zu koppeln, als dies bei dem etablierten Barcode System möglich ist. Zudem verspricht die konsequente Einbindung von RFID in sämtliche Prozesse und betrieblichen Abläufe eine Vielzahl von technischen, betriebswirtschaftlichen und regulatorischen Perspektiven sowie großes ökonomisches Potenzial Kosten zu sparen und die internen Abläufe effizienter zu gestalten. Nicht nur aus diesem Gründen führen immer mehr große Unternehmen in Europa, aber besonders auch in Deutschland, RFID ein, wodurch die Verwendung der RFID-Technologie natürlich auch bei Händlern und Zulieferern forciert wird.

Ob sich die Technologie jedoch am Markt durchsetzen wird und in welcher Ausprägung RFID zum Einsatz kommt, darüber liegen aktuell noch keine verlässlichen Aussagen vor. Mehrheitlich werden den RFID-Systemen für die Zukunft ein hohes Potential zugerechnet. Allerdings lassen sich auch Aussagen finden, die der Technologie ein verhaltenes Wachstum prognostizieren. Ein Rückblick auf die vergangen Jahre zeigt zumindest, dass RFID doch langsamer am Markt akzeptiert und verwendet wurde, als ursprünglich gedacht. Es bleibt also abzuwarten, welche gesamtwirtschaftlichen, aber auch sozialökonomischen Effekte die verstärkte Verwendung von RFID mit sich bringt. In der Lebensmittelindustrie wird der Einsatz von RFID, unserer Ansicht nach, mittelfristig nur auf der Ebene von Paletten- und Verpackungseinheiten erfolgen.

6 Anhang

6.1 Beispielhafte Hardware-Kosten für ein RFID-Tor

6.2 Abkürzungen

Abkürzung	Beschreibung
BAM	Business Activity Monitoring
BBN	Bundeseinheitliche Betriebsnummer
CEPT	European Conference of Postal and Telecommunications Administrations
EAN	European Article Number
EPC	Electronic Product Code
GPRS	General Packet Radio Service
GSM	Global System for Mobile Communication
HF	Hoch-Frequency
ISM	Industrial, Scientific, Medical
LF	Low-Frequency
MHD	Mindest-Haltbarkeitsdatum
ÖPNV	Öffentlicher Personen Nahverkehr
RF	Radio-Frequency
RFID	Radio Frequency Identification
SRD	Short Range Device
UHF	Ultra-High-Frequency
WSS	Warenwirtschaftsystem

6.3 Literaturverzeichnis