RFID in mittelständischen Branchen

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Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

Die Technologie der Radio-Frequency-Identification (RFID) ist ein Bereich der drahtlosen Kommunikation. Einsatzgebiet ist prinzipiell die Kennzeichnung sowie Identifikation von Objekten und Lebewesen.[1]

Seinen Ursprung findet RFID im Jahre 1937. Damals konzipierte das US Marine ein System der Identifikation zur Freund-Feind-Kennung, das als Vorgänger des heutigen RFID-Systems angesehen werden kann.[2] Bereits in den 50er Jahren wurden erste Versuche im Umgang mit RFID für den zivilen Bereich ausgeübt. In den 60er Jahren fand die Technik bereits Verwendung in Form eines Warensicherungssystems, welches mittels einer Binäreinheit, die Auskunft über zwei mögliche Zustände des Warenbestands geben konnte (vorhanden/nicht vorhanden). In den späten 70er Jahren fand RFID intensiveren Einsatz Dank der Möglichkeit der Speicherung mehrerer Informationseinheiten. In Deutschland entwickelte sich insbesondere in der Identifizierung von Haus- und Nutztieren eine stärkere Inanspruchnahme.[3]

Im Laufe der Zeit ersetzte RFID verbreitete Funktionen des gängigen Barcodes. Als Ersatz ist RFID aber nicht zu betrachten, bietet es doch weiterführende Einsatzchancen als der Barcode leisten kann. Wichtigste Merkmale sind beispielhaft genannt die Identifikation auch ohne Sichtkontakt, ein beliebig häufiges Lesen und Beschreiben des Speichers, sowie eine gute Resistenz gegenüber Umwelteinflüssen.[4]

Zur Etablierung eines funktionsfähigen RFID-System sind drei Komponenten notwendig. Dies ist zu einem der Transponder, der die Kennzeichnung des entsprechenden Objektes übernimmt. Zudem ist der Einsatz eines Lesegerätes erforderlich, um den auf dem Transponder gespeicherten Zahlencode auszulesen. Um diese Informationen zu übersetzen und - falls erforderlich - mit bestehenden Daten abzugleichen, ist der Einsatz eines IT-Systems notwendig.[5]

Radiofrequenzidentifikation ist ein zeitgemäßes Thema für diverse Anwendungsmöglichkeiten entlang der gesamten geschäftlichen Wertschöpfungskette.[6] Trotz der sich bereits darstellenden temporeichen Entwicklung, ist die Durchdringung im Mittelstandssektor anscheinend nicht soweit voran geschritten wie bei den Großunternehmen in Industrie und Handel. Nichts desto trotz können sich mittelständische Unternehmen nicht erlauben den Anschluss an zeitgemäße Technologien zu verlieren. Gerade der immer stärker werdende Globalisierungsprozess erlaubt es nicht auf die kosten- und zeitsparenden Effekte von RFID zu verzichten.[7]

Die Einführung von RFID bietet mittelständischen Unternehmen beispielhaft genannt die Möglichkeit zur Nutzung intelligenter und effizienter Logistik. Ein Vorteil entsteht bereits durch die Verkürzung von Warendurchlaufzeiten, da hierdurch die Kapitalbindung reduziert werden kann.[8] RFID kann dem Mittelstand unter anderem dabei helfen Prozesse in der Produktion als auch im Transport zu optimieren, bzw. eine ordnungsgemäße Warenlagerung durchzuführen. Die Technologie kann auch im Zugangsmanagement eingesetzt werden, wodurch vor allem die Sicherheitskomponente einen Zugewinn erfährt.[9]

Das Fraunhofer-Institut belegte anhand einer Studie, dass RFID einen Beitrag zur Qualitätssteigerung, Zeitreduktion und Kostensenkung leisten kann.[10] Wie so häufig bei revolutionären Technologien, liegen Erfolge und Risiken relativ eng beisammen.[11] Mittelständische Unternehmen sehen sich insbesondere einer starken Herausforderung im finanziellen Bereich gegenüber. Im Gegensatz zu Großunternehmen, beschäftigt viel stärker die Frage, ob finanzielle Ressourcen langfristig in RFID-Projekten gebunden werden können und in welchem Zeitrahmen die Investition den erwünschten Return on Investment erzielt.[12] Zu dem ist auch die soziale Komponente beim Einsatz von RFID zu beachten. Folge der Einführung können personelle Rationalisierungsmassnahmen oder auch Umstrukturierungen bestehender Arbeitsorganisationen sein.[13]

2 Mittelstand

2.1 Erläuterung der Begrifflichkeit

Prinzipiell bezeichnet der Begriff Mittelstand kleine und mittlere Unternehmen. In der Praxis ist daher auch häufig die Rede vom Kürzel KMU. Gemeint ist hiermit die Ganzheit an diesen kleinen und mittleren Unternehmen. Um auf dieser Ebene nochmals eine Unterteilung vornehmen zu können, ist eine möglichst überschneidungsfreie Abgrenzung vorzunehmen.[14]

2.2 Qualitative Abgrenzung

Um der Definition eines kleinen oder mittleren Unternehmens zu unterliegen und um sich von Großunternehmen abzugrenzen, bedarf es möglichst viele der vorgeschriebenen Merkmale zu erfüllen, die auf den Mittelstand zutreffen. Stellvertretend für die relativ große Anzahl an Merkmalkatalogen, sei ein kleiner Überblick der wichtigsten qualitativen Eigenschaften lt. Dr. Gunter Kayser (Geschäftsführer des Instituts für Mittelstandsforschung, Bonn) aufgezeigt:[15]

• Einheit von Eigentum, Risiko und Kontrolle

• Einheit von Leitung, Entscheidung und Verantwortung

• Flache Hierarchie, Konsens zwischen Leitung und Personal

• Lokaler Bezug, Markt- und Kundennähe

• Persönliche Beziehungen zwischen Unternehmen und Umfeld

2.3 Quantitative Abgrenzung

Die Abgrenzung der kleinen und mittleren Unternehmen lässt sich anhand des Jahresabschlusses vornehmen, der definierte betriebswirtschaftliche Kennzahlen als Bemessungsgrundlage zur Verfügung stellt. Nachfolgend seien die entsprechenden Indikatoren aufgezeigt.


Größenklasse

Mitarbeiteranzahl:

Jahresarbeitseinheit

 

Jahresumsatz

 

Jahresbilanzsumme

Mittleres Unternehmen

< 250

 

UND

≤ 50 Mio. EUR

(1996: 40 Mio. EUR)

 

ODER

≤ 43 Mio. EUR

(1996: 27 Mio. EUR)

Kleines Unternehmen

< 50

 

UND

≤ 10 Mio. EUR

(1996: 7 Mio. EUR)

 

ODER

≤ 10 Mio. EUR

(1996: 5 Mio. EUR)

Kleinst-unternehmen

< 10

 

UND

≤ 2 Mio. EUR

(bisher nicht definiert)

 

ODER

≤ 2 Mio. EUR

(bisher nicht definiert)

Tab. 1: Quantitative Abgrenzungskriterien[16]


Die Anwendung der quantitativen Kriterien findet bei einer großen Anzahl von Institutionen Anwendung, da in erster Linie die empirische Forschungsarbeit erleichtert wird und anhand der fixen Wertmerkmale Überschneidungen vermieden werden.[17]

2.4 Charakteristik des Mittelstandes

Mittelstandsunternehmen bilden in Deutschland und fast allen Industrieländern 99% aller Unternehmen.[18] Absolut entspricht dies allein in Deutschland 3,4 Millionen Betrieben. Cirka 70% aller Arbeitnehmer finden in diesem Sektor eine Beschäftigung und mehr als 80% aller Lehrlinge werden in diesen Unternehmen ausgebildet. Basierend auf diesen Kennzahlen kann die Aussage getroffen werden, dass der Mittelstandsbereich das tragende Fundament der deutschen Volkswirtschaft darstellt.

2.5 Wirtschaftliche Situation

Im Jahr 2006 verzeichnete die deutsche Gesamtwirtschaft einen Zuwachs von 2,6%. Diese Rate war die höchste der vergangenen 6 Jahre und erreichte zudem seit 1999 zum ersten Mal wieder den Mittelstandssektor, der seine Ausrichtung primär im deutschen Binnenmarkt findet. Bewirkt wurde dieser Impuls nicht ausschließlich, wie in den voran gegangenen Jahren, durch außenwirtschaftliche Einflüsse. Ergänzend fand eine Belebung der Binnenwirtschaft statt.

Die Tendenz für das Jahr 2007 zeigt ebenfalls einen positiven Trend, allerdings fällt dieser aufgrund der zurück gegangenen Binnennachfrage geringer aus. Es gilt noch festzustellen, inwieweit sich die Steuererhöhungen des Staates auf den Konjunkturverlauf auswirken. Zudem gilt es abzuwarten, ob diesem Verlauf mittels weiterer staatlicher Reformern, einer expansiven Beschäftigungspolitik und dem einhergehenden privaten Konsumanstieg entgegen gewirkt werden kann.[19]

2.6 Mittelstand & RFID

Laut Aussage des deutschen Bundeswirtschaftsministeriums wird sich die durch RFID beeinflusste Wertschöpfung von 3,24 Milliarden Euro im Jahre 2004 bis auf 62,24 Milliarden Euro im Jahre 2010 steigern. Von dieser positiven Entwicklung und den dadurch entstehenden Wettbewerbsvorteilen werden insbesondere die Unternehmen profitieren, die relativ frühzeitig in die RFID-Technologie investieren.[20]

Eine im Jahre 2006 durchgeführte Meinungsumfrage des Informationsforums RFID in Zusammenarbeit mit AIM Deutschland und dem Forschungsinstitut für Telekommunikation zeigt auf, welche Potenziale RFID birgt. Befragt wurden RFID-Anbieter, diese attestieren der Technologie zukunftsträchtige Aussichten. 60 Prozent der Befragten sehen binnen der kommenden fünf Jahre einen Umsatzanstieg im Bereich RFID. Ein Drittel sieht sogar eine Wachstumsrate von mehr als 10 Prozent voraus.[21]

Als Anwender und Unterstützer der Technik gelten heutzutage in erster Linie Großunternehmen. Eine Vielzahl von mittelständischen Unternehmen macht aber ebenfalls erfolgreich von Gebrauch von RFID.[22] Ein Hemmnis für kleinere Betriebe stellt dennoch die immer noch vorhandene Unwissenheit über mögliche Einsatzpotenziale dar, bzw. es fehlen die notwendigen Hilfestellungen. Entgegen den oftmals vorausgesagten, guten Marktchancen, gibt es nur geringe Studien aus der Praxis, die die Einsatzmöglichkeiten von RFID verdeutlichen.[23]

3 Anwendungsgebiete

3.1 Supply Chain Management

Mittels RFID ist eine Verbesserung der Warenverfolgung innerhalb der Supply Chain, als auch während des gesicherten Warenüberganges möglich. Insbesondere kann hierdurch der Handel in den jeweiligen Bereichen Wareneingangs-, Warenausgangs- und Inventurkontrolle seine Effizienz steigern. Ermöglicht wird dies beispielsweise durch den Vorteil, dass das Auslesen von Waren in Kartons und Paletten ohne Öffnung oder anderweitige manuelle Betätigung möglich ist.[24]

RFID wirkt ebenfalls unterstützend bei der Optimierung des Prozessmanagement in Supply Chains. So kann das Compliance Management von Pharma- oder Lebensmittelunternehmen unterstützt werden. Dies vor allem vor dem Hintergrund, dass die gesetzgebende Seite bereits heute und verstärkt in Zukunft eine lückenlose Nachverfolgbarkeit der Produkte gewährleistet sehen will. Verwendung findet RFID zudem in der Steuerung und dem Echtzeit-Monitoring von Unternehmensübergreifenden Güterflüssen. Auch im Nachgang eröffnet RFID neue Nutzungsmöglichkeiten, wie z.B. in der Untersuchung der durch RFID generierten Daten, um bestehende Prozesse zu analysieren und weitergehend zu optimieren.[25]

3.2 Behältermanagement

RFID-Tags sind behilflich bei der Identifizierung von Paletten, Kisten oder Kartons. Mehrwegbehälter und -ladeeinheiten können somit während des Durchlaufs durch die diversen Stufen der Logistikkette verwaltet und verfolgt werden.[26]

Die RFID-Technologie ist zur Steuerung, Prozessoptimierung und Transparenzsteigerung von Mehrwegpoolsystemen prädestiniert.[27] Jeder Behälter kann mittels RFID eindeutig erkannt werden. Die hierfür gebräuchlichen Tags zeichnen sich durch hohe Resistenz gegenüber äußerlichen Witterungen aus, mit denen die gekennzeichnete Ware hauptsächlich während des Transportes aber auch beispielsweise durch Behälter-Reinigung konfrontiert wird. [28]

Sie müssen abriebfest, langwierig beständig sowie unempfindlich gegen chemische Stoffe sein. Um diese Anforderungen zu erfüllen, bietet sich die Integration der RFID-Tags bereits während des Produktionsprozesses des Behälters an. Somit wird das nachträgliche und in der Regel kostenintensive markieren der Behälter überflüssig. Zudem ist für eine relativ fälschungssichere RFID-Infrastruktur gesorgt.[29]

3.3 Wareneingang / -ausgang / -inventur

Durch RFID lassen sich in Lagerbereichen das gesamte Warenmanagement als auch die Kommissionierung performanter gestalten. In nur einem Arbeitsschritt lassen sich Umverpackungen oder auch auf Palette geladene Artikel registrieren.[30] Eine indirekte Identifizierung des eingelagerten Warenbestands erfolgt über eine eindeutige Zuordnung der ebenfalls mit RFID ausgestatteten Paletten und Güter.[31] Die Erfassung jedes einzelnen Produkts mittels Scan wird somit obsolet. Ergänzender Vorteil ist zudem, dass softwareseitig eine permanente Inventur durchführbar ist.[32]

Unter anderem im Bereich Lagerung übernehmen heutzutage Flurförderzeuge wichtige Funktionen. Um auch in diesem Gebiet weiter reichende Aufwands- und Kostenreduzierungen zu erreichen, muss die Automatisierung vorangetrieben werden. Hierzu zählt besonders die verstärkte Einbindung der Fahrzeuge mittels zusätzlicher RFID-Funktionalitäten. Ein existierendes Konzept ist das Scannen von Gütern durch einen Stapler oder Hubwagen selbst. Der Arbeitsablauf beispielsweise beim Entladen von LKW wird nicht durch das Erfassen der Warendaten unterbrochen. Dies sorgt folglich ebenfalls für eine reibungslosere Arbeitsweise die zu einer Senkung der Fehlerquote führt.[33]

3.4 Fertigungskontrolle / Materialflussüberwachung

Arbeitsprozesse primär im Produktionsumfeld lassen sich anhand von RFID-Kennzeichnungen identifizieren und kontrollieren.[34] Hierfür ist es möglich jedes Produkt mit einem eigenen RFID-Tag auszustatten, auf dem die eigene Identität des Produkts, sowie während des Produktionsprozesses entstandene und aktuelle Daten hinterlegt werden können.[35]

Nach jedem Arbeitsschritt wird protokolliert, welchen Fortschritt der gekennzeichnete Artikel innerhalb des Produktionspozesses erreicht hat. Zudem kann auch das eingesetzte Herstellungsmaterial auf selbige Weise aufgezeichnet werden.[36] Die auf diese Art gesammelten Daten können an jedem beliebigen Ort innerhalb des Produktionsablaufs ausgelesen und modifiziert werden. Es entstehen durch das Hinzufügen von Informationen neue Chancen den Bereich des Manufacturing Execution System (MES) - wie beispielsweise die Qualitätssicherung oder den Materialfluss - weitergehend zu kontrollieren und zu optimieren.[37]

3.5 Temperaturüberwachung

Mittels Transpondern und Sensoren erlaubt es RFID-Temperaturen zu gewünschten Zeitpunkten zu messen und diese den notwendigen Vorgaben gegenüber zu stellen. Insbesondere im Bereich von Lebensmitteln und Medikamenten kann die Überwachung der Kühlkette als wichtig und sinnvoll erachtet werden. Verwendungszwecke liegen in der Frische-Logistik, sowie dem Versand und der Lagerung von medizinischen Präparaten und Chemikalien, die empfindlich auf von der Norm abweichende Temperaturen reagieren.[38]

Die Nachfrage nach so genannten Temperaturgeführten Sendungen erlebt ein steigendes Interesse, zudem ist die tatsächliche Notwendigkeit geboten die Überwachung der Kühlketten zu optimieren. Die bis dato überwiegend eingesetzte manuelle Temperaturaufzeichnung birgt ein erhöhtes Maß an Ineffizienz als auch fälschlichen Informationen.

Auch die in Fahrzeugen eingebauten Temperaturschreiber bringen Nachteile mit sich. Zwar kann die Temperatur im Laderaum genau ermittelt werden, doch die Geschehnisse außerhalb werden nicht aufgezeichnet. Im Bereich RFID kommt hierbei ein spezieller Sensor-Tag zum Einsatz. Diese Kombination aus RFID-Chip und Temperatursensor überwacht und dokumentiert während des gesamten Transports die Temperatur der Sendungen. Somit sind an jedem Auslesepunkt die Messdaten verfügbar. Auf diese Weise erübrigt sich für Absender, Empfänger oder Kontrolleur die Notwendigkeit die Sendung zu öffnen, um den Zustand des Produkts zu überprüfen. Ein weiteres Plus besteht darin, dass der Sensor nicht mehr nur an der Innenseite der Verpackung angebracht werden kann, sondern relativ nah am Produkt selbst.

Der bereits erwähnte Chip kann dahingehend individuell programmiert werden, dass anhand der aktuellen Temperatur das Mindesthaltbarkeitsdatum des entsprechenden Produkts errechnet wird. Auch lassen sich je nach Bedarf die Zeitintervalle für die Temperaturmessungen definieren, ebenso wie die Darstellungsweise der historisch angesiedelten Temperaturkurven. Einen wichtigen Zusatz bietet der Chip zudem mit einer integrierten Alarmfunktion, die auf definierte Über- oder Unterschreitungen der Temperatur reagiert und notwendige Eskalationsmechanismen anstößt.[39]

3.6 Zutrittskontrolle

In einem komplexer werdenden Umfeld von Fertigungsprozessen und Warenströmen, erfordern die Unternehmen auch ein zunehmendes Maß an Sicherheitsstandards. Ein Hauptaugenmerk liegt in der Zugangsberechtigung der jeweiligen Angestellten und Arbeiter, als auch in der Aufsicht von Hochsicherheitsbereichen. Hierfür werden die Beschäftigten mit Ausweisen ausgestattet, die mit RFID-Technologie versehen sind.

Des Weiteren werden in allen durchgängigen Bereichen RFID-Lesegeräte platziert, die jeder Zeit die auf dem RFID-Chip hinterlegten Daten lesen können um beispielsweise die Zugangsberechtigung des Kartenbesitzers zu verifizieren. Somit ist gewährleistet, dass Räumlichkeiten nur von entsprechend autorisierten Personen betreten werden.[40] Dabei stellt die Zutrittskarte des Mitarbeiters heutzutage mehr als nur einen Zugangsschlüssel dar. Zunehmend werden auch weitere Prozesse des Geschäftsalltags kontaktlos mittels RFID abgedeckt.

Auch kleine und mittlere Unternehmen können von den Anwendungsmöglichkeiten dieser so genannten Smartcards profitieren. Gebrauchsmöglichkeiten sind beispielhaft genannt Fuhrparklösungen, intelligente Schließsysteme oder auch Identifikationslösungen an Computern.[41]

4 Branchenspezifischer Einsatz

4.1 Supply Chain

Ein Produkt muss meist einen langen Weg zurücklegen, bevor es im Warenregal zum Verkauf angeboten wird. Ausgehend vom Hersteller, über ein Distributionslager und schließlich bis in die Filiale des vertreibenden Handelsunternehmens. Entlang dieser gesamten Prozesskette kann RFID unterstützend zum Einsatz kommen, in dem sich die entsprechenden Warenbewegungen und Buchungsvorgänge automatisch erfassen und dokumentieren lassen.

Zuerst werden beim Produzenten die für den Versand notwendigen Kartons und Paletten mit RFID ausgerüstet. Beim Warenausgang werden die Versandeinheiten mittels eines RFID-Lesegerätes kontrolliert. Die hierbei erfassten Daten werden an das angeschlossene Warenwirtschaftssystem des Herstellers als auch Händlers übertragen. Somit erfolgt binnen einiger Sekunden die Überprüfung der kommissionierten Ware mit der ursprünglichen Bestellung. Erfolgt dieser Abgleich ordnungsgemäß, so kann die Ware für den Versand freigegeben werden.

Im nächsten Schritt erfolgt mittels LKW der Transport der Ware in ein Distributionslager. An dieser Stelle kommt nun im Wareneingang als auch -ausgang die RFID-Technik erneut zum Einsatz. Zunächst erfassen Lesegeräte am Wareneingang die ankommende Ware. Die auf den Chips der Transponder hinterlegten Daten werden erfasst und analysiert. Nun ist eine effiziente Zuordnung und Verteilung der Ware abhängig vom jeweiligen Zielort möglich. Für diesen Zweck sind in dem Lager neben den Gabelstaplern auch die Hochregale mit RFID-Lesegeräten versehen. Damit ist eine rasche und ordnungsgemäße Lagerung der Versandeinheiten möglich, um den späteren Warenausgang möglichst effektiv vorzubereiten.

Zu einem späteren Zeitpunkt wird am Warenausgang die kommissionierte Ware mittels RFID automatisch und berührungslos erneut erfasst. Die hierbei übermittelten Informationen werden nun auf elektronischem Wege an das Warenwirtschaftssystem der empfangenden Märkte übermittelt. Erreicht die Ware vom Distributionslager aus den entsprechenden Markt, so wird hier im Wareneingang die erhaltene Ware ebenfalls per RFID-Lesegerät erfasst. Zweck ist eine Plausibilitätskontrolle der Lieferung mit der ursprünglich aufgegebenen Bestellung innerhalb des eigenen Warenwirtschaftssystems. Des Weiteren ist eine zeit- und platzsparende Lagerung der Ware möglich. Da auch in diesem Bereich Gabelstapler, Hochregale sowie Mitarbeiter mit Lesegeräten ausgestattet sind, ist zu jeder Zeit eine schnelle und präzise Ermittlung der eingelagerten Paletten und Kartons möglich.

Wenn die Mitarbeiter des Marktes die Ware in den vorgesehenen Verkaufsraum befördern, so registrieren sie den auf dem Transponder befindlichen Elektronischen Produktcode (EPC). Letztendlich wird der vollzogene Transport samt endgültiger Lagerung ebenfalls im Warenwirtschaftssystem registriert.[42]

4.2 Behältermanagement

Ein Logistikdienstleister fertigt für einen Buchhändler den Logistikprozess ab. Hierbei wird die Bücherware kommissioniert und an die einzelnen Buchhandelsfilialen bundesweit versandt.

Für den Transport gebraucht das Unternehmen große Mehrwegbehälter. Anspruch hierbei ist, dass jede Kiste eindeutig identifizierbar ist. Zudem muss der Status des Mehrwegbehälters während der gesamten Lieferkette nachvollzogen werden können. Bis zur Einführung von RFID wurde jeder Behälter separat mit Barcode versehen und einzeln per Hand eingescannt. Nachteil waren insbesondere die zeit- und kostenintensiven Aspekte. Zudem ist ad hoc eine Zusammenführung der Daten nicht möglich und es erschwert die Übersicht über die aktuell verfügbaren Behälter. Unter dieser Voraussetzung hatte vor allem die Verwaltung des Leergutes bei der Einführung von RFID einen relativ hohen Stellenwert.

Um die Abwicklungen zu verbessern wurden die einzelnen Behälter mit passiven Transpondern versehen. Die Transponder beinhalten eine Nummer über die die einzelnen Behältnisse eindeutig identifizierbar sind. Dieser eindeutige Zahlencode wird durch die RFID-Technologie automatisch am Wareneingang registriert. Der entscheide Zeit- und Kostenvorteil ergibt sich dadurch, dass mehrere Mehrwegbehälter gleichzeitig registriert werden können. Zudem liefert dieses Verfahren schnell und verbindlich Daten, die zeitnah an das angeschlossene EDV-System übermittelt werden.

In der Praxis werden die eingetroffenen Bücher direkt nach dem Wareneingang durch die Lagermitarbeiter kommissioniert. Dabei werden die einzelnen Bücher in die, mit RFID Transponder gekennzeichneten Behälter einsortiert. Nun werden die vorher manuell eingescannten ISBN-Nummern der Bücher innerhalb der Datenbank mit dem eindeutigen Zahlencode des entsprechenden Mehrwegbehälters verknüpft. Beim nächsten Arbeitsschritt, dem Warenausgang, werden die befüllten Boxen auf Paletten gestapelt. Maximal finden bis zu 30 Behälter auf einer Palette Platz. Die Paletten werden nun von den Mitarbeitern bewusst langsam durch ein Tor befördert, welches mit Lesegerät ausgestattet ist. Auf diese Weise lässt sich mittels eines Arbeitsschritts die gesamte Lieferung erfassen. Diese Daten werden nun unverzüglich und automatisch an das angeschlossene EDV-System übermittelt.

Die erwähnte Vorgehensweise erleichtert auch nachfolgende Bearbeitungsschritte, wie beispielsweise das Ausstellen eines entsprechenden Lieferscheines oder auch der dazugehörigen Rechnung. Positive Effekte bringt ebenfalls die Verwaltung der Transportbehältnisse. Nachdem die Buchhandelsfilialen die Boxen erhalten haben, werden die darin enthaltenen Bücher entnommen. Daraufhin werden die leeren Behälter wieder zurück an das Logistikzentrum gesandt und dort am Wareneingang erneut erfasst. Auch bei diesem Schritt werden die ermittelten Daten an das EDV-System übertragen. Auf diese Art sind stets aktuelle Informationen über den Bestand an Mehrwegbehältern verfügbar, die eine verlässliche Abwicklung der Leergutverwaltung ermöglichen.[43]

4.3 Wareneingang / -ausgang / -inventur

Ein Unternehmen produziert und vertreibt laminierte Kunststoffe und betreibt hierfür ein Blocklager. Hier werden Transporteinheiten hintereinander und aufeinander gestapelt. Dies erschwert folglich den unmittelbaren Zugriff auf einzelne Paletten. Vor der Einführung von RFID wurden freie Lagerplätze spontan und ohne Systematik für die Einlagerung ausgewählt. Dadurch bedingt musste durch die Lagermitarbeiter nach der Ware gesucht werden, da der genaue Abstellplatz nicht bekannt war. Konsequenz waren erhebliche Zeitverzögerungen beim Beladen eines fast vollständig befüllten LKW, der auf nur eine ausstehende Palette warten musste.

Primäres Ziel ist es daher den genauen Standort der eingelagerten Ware jederzeit im EDV-System nachvollziehen zu können. Daher werden alle Warenträger, neben dem bislang gebräuchlichen Barcode, zusätzlich mir RFID-Tags versehen. Auf dem entsprechenden Chip ist eine Identifikationsummer hinterlegt. Diese wiederum ist innerhalb der Datenbank mit den entsprechenden einzelnen Warenpositionen der Palette verknüpft. Additiv sind innerhalb der Palette in gewissen Abständen spezielle, in Plastik eingegossene Transponder in den Palettenboden integriert. Dies dient der eindeutigen Identifikation des Lagerstandortes der markierten Palette.

Wie auch zuvor, können die Mitarbeiter im Lager die Palette mittels Gabelstapler auf einen freien Standort platzieren. Die im Gabelstapler integrierten Lesegeräte erfassen bei diesem Schritt sowohl die RFID-Transponder der Warenbehälter als auch der Palette selber. Durch die erhaltenen Rückinformationen sieht der Staplerfahrer auf einem Touchpad innerhalb des Führerhäuschens den aktuellen Standort, als auch den auf der Palette befindlichen Inhalt. Nach der Einlagerung bestätigt der Staplerfahrer selbige per Tastendruck. Die entsprechenden Informationen werden automatisch per WLAN an das EDV-System übertragen und dort vermerkt. Dieses System hat den Vorteil, dass es eine permanente Inventur per Knopfdruck ermöglicht.

Neben dem Wareneingang unterstützt RFID auch den Warenausgang. Der Staplerfahrer erhält beim Beladen eines LKW auf dem bereits erwähnten Touchpad Informationen über den auszuführenden Transportauftrag, die einzelnen Positionen einer Palette und deren Standort. Fährt der Staplerfahler an einen irrtümlichen Paletten-Standort im Lager, so erhält er auf dem Touchpad eine entsprechende Warnmeldung. Dies vermeidet die Verwechslung einzelner Paletten. Bei Auswahl der richtigen Versandeinheit und Verladen auf den LKW, bestätigt der Staplerfahrer die vorgenommene Lagerentnahme. Diese wird dem EDV-System übermittelt, zudem wird die entnommene Palette systemseitig mit dem ausgeführten Gesamtauftrag verknüpft. Neben dem Einsatz von RFID-Lesegeräten in Gabelstaplern, sind die Lagermitarbeiter zusätzlich mit manuellen Lesegeräten ausgerüstet. Diese ermöglichen ein flexibles Auslesen von Barcode-Etiketten als auch RFID-Tags. So erhalten die Mitarbeiter unter anderem Aufschluss darüber, für welchen Kunden die eingelagerte Ware vorgesehen ist. Dies gestattet eine zügigere und einfachere Zusammenstellung und Abwicklung von Kundenbestellungen.[44]

4.4 Fertigungskontrolle / Materialflussüberwachung

Ein Mittelstandsunternehmen stellt Filteranlagen für Industrie und Bergbau her und reinigt diese auch im späteren Zeitverlauf für Kunden.

Bereits in der Herstellungsphase wird jeder Filter mit einem Transponder ausgestattet. Der Transponder wird in das Bauteil eingearbeitet und mit Kunstharz überzogen. Dies dient bereits während des Produktionsprozesses, als auch im späteren Gebrauch, einem wirksamen Schutz gegen äußere mechanische und chemische Einwirkungen. Mit einem Lesegerät lassen sich im Folgeschritt nun Daten auf den Chip schreiben. Neben eindeutiger Identifikationsnummer sind auf dem Chip weitere Produktionsdaten hinterlegt. Die hinterlegten Daten können mittels einer Middleware an das angeschlossene EDV-System übermittelt werden.

Eine Modifikation der auf dem Chip hinterlegten Daten erfolgt während der Endkontrolle. Bei diesem Arbeitsschritt werden die Filter auf Dichte und Qualität hin überprüft. Wird der Test erfolgreich abgeschlossen, so wird das entsprechende Kontrollergebnis ebenfalls auf dem Chip des im Filter integrierten Transponders vermerkt. Auch der logistische Aspekt erfährt durch den Einsatz von RFID einen Zugewinn. Die transportbereiten Filter werden durch Mitarbeiter auf Paletten zusammengestellt und dann durch ein Tor hindurch befördert. Die in dem Tor implementierten Lesegeräte erfassen automatisch die Transponder und verzeichnen auf diesem Wege den entsprechenden Warenausgang im EDV-System.

Die ausgelieferten Filter erreichen nach gewisser Zeit wieder den Wareneingang des Unternehmens und zwar dann, wenn sie zwecks notwendiger Reinigung durch die Kunden zurück gesandt werden. Dank der Transponder ist auch trotz großer Schmutzbelastung die Zuordnung der Filter zum jeweiligen Kunden möglich. Hier bietet RFID den Vorteil der berührungslosen Identifikation auch in relativ rauen Umgebungen. Ist die Reinigung erfolgt, so kommt es zu einer neuerlichen Kontrolle vor der Auslieferung. Auch die Resultate dieser Überprüfung werden auf dem Chip des Transponders protokolliert. Das RFID-System bietet aufgrund seiner historischen Betrachtungsmöglichkeit bei richtiger Anwendung aufschlussreiche Informationen, die von Nutzen für die Warenwirtschaft, die Produktionsplanung als auch Produkthaftung sind.[45]

4.5 Temperaturüberwachung

In der Lebensmittelbranche haben die Faktoren Frische und Qualität einen natürlich hohen Stellenwert. Deshalb ist es ein primäres Bestreben Schwankungen der Lebensmitteltemperatur innerhalb der so genannten Kühlkette zu vermeiden.

Um die für die Temperatur verantwortlichen Tiefkühlaggregate 24 Stunden am Tag zu überwachen, greift ein in der Schweiz ansässiges Supermarkt-Unternehmen auf ein RFID-basiertes System zurück. Die Einhaltung der notwendigen Kühltemperatur sichert in starkem Masse die Qualität vieler Lebensmittel. Um Kühlaggregate in Kühlräumen, Tiefkühlvitrinen oder gekühlten Präsentationsvitrinen zu überwachen, bietet sich RFID als lückenloses Überwachungssystem an.

Ein externer Dienstleister ist mit der Überwachung der notwendigen Temperatur der Kühlaggregate beauftragt. Von einer Überwachungszentrale aus hat dieses Unternehmen permanent eine Online-Übersicht auf die kontrollierten Supermärkte. Unterschreitet beispielsweise ein Produkt die geforderte Normaltemperatur, so erzeugt das Überwachungssystem eine Warnung, welche zum Anlass genommen wird, zeitnah den zuständigen Supermarktleiter über diesen Umstand zu informieren.

Um diesen Kontrollautomatismus zu etablieren, ist es erforderlich alle Kühlaggregate mit Sensoren auszustatten. In einem zeitlichen Intervall von 15 Minuten wird tagtäglich und 24 Stunden am Tag die Temperatur des Produktes ermittelt und an eine Basisstation übermittelt. Die Basisstation überträgt die empfangenen Daten an einen Datenserver in der Überwachungszentrale. Hier werden die Daten gespeichert und verarbeitet. Sollten bei diesem Schritt Abweichungen der tatsächlichen Temperatur von der Soll-Temperatur auffallen, so sendet das System dadurch ausgelöst eine Warnung.

Die Plausibilitätsprüfung des ausgelösten Alarms wird durch den anwesenden Service Operator des Dienstleisters vorgenommen. Bestätigt sich die Warnung, so informiert der Service Operator den Filialleiter des Supermarktes. In der Regel erfolgt aus Sicherheitsgründen diese Benachrichtigung telefonisch, doch bietet sich zusätzlich die Möglichkeit der Nachricht mittels SMS oder E-Mail. Der Supermarktleiter hat via Internet, zu jeder beliebigen Zeit die Möglichkeit, sich mit jedem Computer der Filiale zu verbinden, um die notwendigen Korrekturschritte einzuleiten. Ist die Temperaturkorrektur durchgeführt worden, dokumentiert der Service Operator systemseitig die Störungsbeseitigung. Hierbei werden Gründe der Störung sowie zeitliche Angaben zur Störungsmeldung und -behebung im System erfasst.

Durch RFID können Unternehmen der Lebensmittelbranche gesetzliche Richtlinien - beispielsweise bezogen auf die Rückverfolgbarkeit - besser erfüllen. Zum anderen kann man der Anforderung des Kunden nach frischer und qualitativer Ware entsprechen. Im Energieverbrauch ergibt sich ebenfalls ein signifikanter Vorteil durch präzise eingehaltene Temperaturen und Abtauphasen. Durch den klaren Blick auf den Status der Kühlkette lassen sich zudem Warenverluste durch Geräteausfälle vorzeitig vermeiden.[46]

4.6 Zutrittskontrolle

Eine Versicherungsgesellschaft beschäftigt an ihrem deutschen Standort sowohl eigene Festangestellte, als auch eine große Anzahl an freien Mitarbeitern. Dadurch entstehen Anforderungen in den Bereichen Zutrittskontrolle, Zeiterfassung unter SAP R/3, sowie einer Geldbörsenfunktion mittels eines Kartensystems. Voraussetzung für die Umsetzung war, dass keine Schlüssel im herkömmlichen Sinn eingesetzt werden und dass ein einziges System die gewünschten Bedingungen erfüllt.

Aus diesen Gründen kam für den tatsächlichen Gebrauch nur ein berührungsloses Transponder- oder Chipkartensystem in Frage. Als weiteres Element sollte die bargeldlose Verpflegung der Mitarbeiter gewährleistet sein. Für diese Zwecke sind die Autorisierungen der Mitarbeiter in entsprechenden Profilen deklariert, die auf bereichsmäßig angeordneten Servern hinterlegt sind. Dies erlaubt ein flexibles Abändern der Profile, als auch eine zeitnahe Sperrung von Karten, beispielsweise im Verlustfall.

Wichtiger Funktionsbereich des Kartensystems ist die damit durchführbare Zeiterfassung durch die Mitarbeiter selbst. Hiefür vorgesehen sind Buchungsterminals, die in der Nähe der Arbeitsplätze installiert sind, zumeist in der Umgebung von Aufzügen sowie Schulungs- und Tagungstrakten. Die während des gesamten Tages gesammelten Daten werden mittels eines Servers in SAP R/3 übertragen. Auf nächtlicher Basis werden die zustande gekommenen Datensätze verarbeitet und an einen Zeiterfassungsserver rückgemeldet. Bereits am nächsten Tag können die Mitarbeiter an vorgesehenen Terminals eigene spezifische Informationen abrufen. Sie erhalten Auskunft über ihr Gleitzeitkonto, bereits genommene Gleittage, den Mehrarbeitssaldo, den Resturlaub als auch den Stand ihres Langzeitkontos.

In Versorgungsbereichen wie Cafeteria, Etagencafes und den Verpflegungsstationen findet der Zahlungsverkehr ausschließlich bargeldlos über die bereits erwähnte Geldbörsenfunktion statt. Hierfür können die Karten durch die Mitarbeiter per Bargeld aufgeladen werden, oder alternativ durch Abbuchung von der eigenen EC-Karte.[47]


5 RFID-System Komponenten

5.1 Funktionen und Aufbau eines RFID-Tags

Grundfunktion des RFID-Tags ist es, als mobile Einheit die von der Leseeinheit gesendeten Informationen aus der Luftschnittstelle zu extrahieren und darauf zu reagieren. [48] Die wesentlichen Komponenten des Tags sind der Speicherchip als Datenträger und die Antenne als Sende- bzw. Empfangsmedium.

Die Verkapselung der Komponenten wird in speziell auf ihrem Einsatzgebiet und den damit verbundenen Umweltbedingungen, angepassten Bauformen vorgenommen. Grundsätzlich findet eine Differenzierung in die fünf Baukategorien Glaskapseln, Etiketten, Karten, Kunststoffkapseln und Sondergehäuse statt.[49] Abhängig von der verwendeten Energiequelle des RFID-Tags, werden diese in drei unterschiedliche Gruppen kategorisiert.

• Als aktives Tag werden RFID-Transponder mit autonomer Stromversorgung bezeichnet. Autonom bedeutet hierbei, dass sich das Tag aktiv über eine Batterie mit Strom induziert um ein Sendesignal zu erzeugen. Abhängig davon, ob die Bauform des Tags einen Austausch der Batterie zulässt, oder ob diese fester Bestandteil der Baueinheit ist, finden hier weitere Unterscheidungen statt.[50]

• Semi-passive Tags versorgen nur ihren Chip aktiv mit Strom, um z. B. Daten zu puffern. Das Senden der Daten muss durch die Leseeinheit induziert werden.[51]

• Der passive Tag bezieht im Gegensatz zum aktiven Tag, die für die Daten-Funkübertragung notwendige Energie durch Induktion des Funksignals vom Schreib-/Lesegerät.[52]


Bild: Abb. 1: Inlay für ein RFID-Tag
Bild: Abb. 1: Inlay für ein RFID-Tag [53]


5.1.1 Speicherchips

Herzstück des RFID-Tags ist der Chip. Dieser unterscheidet sich abhängig von seiner Anwendung in der Anzahl seiner Komponenten. Er kann vom einfachen Speicherchip mit einzelner Speichereinheit, bis hin zur Mikroprozessorkarte mit Kontrolleinheit zur Statussteuerung / Datenkontrolle und RFID-Frequenzeinheit ausgestattet sein. Grundsätzlich kommt es zu einer Unterscheidung von drei Speicherarten bei RFID-Transpondern:

• Read-only-Transponder werden direkt während des Produktionsvorgangs beim Hersteller beschrieben und mit einer eindeutigen, n-Bit großen Seriennummer (Tag-ID) versehen. Die Detailinformationen über das Tag können über eine zentrale Datenbank ermittelt werden.[54] Variable Informationen wie z.B. Bewegungsdaten, die mit dem Tag in Verbindung gebracht werden sollen, müssen auf einer lokalen Datenbank mit Verweis auf die Tag-ID hinterlegt werden.[55]

• Write once-read many-Transponder können einmalig manuell beschrieben werden. Das Auslesen des Transponders ist mehr als 100.000-mal möglich.[56]

• Read-write-Transponder werden mit mehrfachbeschreibbaren Speichereinheiten bestückt. Durch die Speichereinheit können die variablen Informationen des zu beschreibenden Objektes direkt physikalisch mit dem RFID-Tag verknüpft werden. Resultierend aus dieser Verknüpfung wird die Abfragezeit von benötigten Informationen reduziert und es werden im Hintergrund keine auf einem Backendsystem benötigten Daten vorausgesetzt.

5.1.2 Tag-Antennen

Die Tag-Antenne hat als Aufgabe, die elektromagnetische Wellen des Raums, die von der Sendestation ausgestrahlt werden, zu empfangen und eine Kommunikationsverbindung zu dem Chip herzustellen. [57] Die Bauweise der Antennen ändert sich mit zunehmender Frequenz. Als Einsatzmaterial werden Feritstäbe, Spulen (LF- und HF-Bereich) oder Dipolantennen (UHF- und Mikrowellenbereich) eingesetzt. [58] Dipolantennen besitzen die ungünstige Eigenschaft Anschlussimpedanzen zu erzeugen, wodurch sie oft nur mit hohen Verlusten an den Chip angepasst werden können. Resultierend daraus werden Dipole oft zu rechteckig gebrochenen, respektive spiralförmig fortlaufenden Strukturen - so genannten Mäandern - oder zu fraktalen Strukturen gefaltet, Hierdurch ergeben sich gute Kompromisse bezüglich der elektrischen Eigenschaften.

Im Bereich niedriger Frequenzen (HF) mit kurzen Leseabständen, befindet sich das Tag im Nahfeld der Reader-Antenne. Hier wird für die Energie- bzw. Signalübertragung eine magnetische Kopplung mittels Induktivitäten verwendet. Die Tag-Antenne besteht daher im HF-Bereich aus einer Spule (induktive Schleifen), an die der Chip angeschlossen wird.

Im UHF-Bereich befindet sich das Tag bei größeren Leseabständen im Fernfeld der Reader-Antenne. Die Verkopplung von Reader und Tag erfolgt damit über die elektromagnetische Welle des freien Raumes, an die Reader und Tag über geeignete Antennenkonstruktionen angeschaltet werden. Die Tag-Antenne sollte möglichst klein und leicht zu fertigen sein.

Über die verwendete Frequenz werden die zulässigen Sendeleistungen und -dauern, Bandbreiten, Arbeitsweisen der Lesegeräte und Modulationsverfahren vorgeschrieben.[59]

5.2 Schreib-Lesegeräte

Für das Auslesen bzw. Beschreiben von RFID-Tags kommen so genannte RFID-Reader zum Einsatz. Diese werden je nach Anforderung und Umweltbedingungen einzeln oder im Verbund verwendet und unterscheiden sich in ihrer technischen Ausprägung. Hierunter versteht man die Parametrisierung der Endgeräte, wie beispielsweise die Anzahl, Art und Ausrichtung der eingesetzten Antennen, implementierte Schnittstellen zu weiteren Kommunikationssystemen und eingesetzte Steuerungsmodule. [60] Betrachtet man die Bauform von RFID-Lesegeräten, haben sich nachfolgende Grundformen als geeignet herausgebildet:

• Bei Einzelantennen nimmt die Lesereichweite mit wachsender Antennenfläche zu. Der limitierende Faktor für die Sendeleistung ist der Transponder, da er auf Grund seiner beschränkten Energieaufnahme kein stärkeres Rücksignal produzieren kann.

• Handlesegeräte bilden die kleinste und mobilste Form von RFID-Lesegeräten. Häufig sind sie mit Minicomputern wie PDAs kombiniert, um die erfassten Daten direkt verarbeiten zu können. Speziell zu beachten ist die Akkulaufzeit der Geräte.

• Der Einsatz von Tunnel-Lesern findet vorzugsweise in Verbindung mit Förderbandeinrichtungen statt. Hier werden die zu erfassenden Objekte durch den Tunnel geführt und gescannt. Tunnelleser können nach innen ein sehr starkes Feld aufbauen, das jedoch nach außen hin den gesetzlichen Richtlinien entspricht.

• Ziel der Gate-Reader ist es, eine möglichst große Menge von RFID-Tags gleichzeitig und zeitnah zu erfassen. Um dies zu erreichen, werden mehrere Einzelantennen miteinander kombiniert.

• RFID-Drucker erlauben es, ein duales Auszeichnungsprozedere anzuwenden. Hierbei werden auf der Rückseite von handelsüblichen Barcodeetiketten RFID-Tags angebracht, so dass ein beidseitiges Erfassen von Artikeln möglich ist. [61] Dies ist eine effektive Methode, um Geschäftsprozesse wie Lieferantenretouren oder Warenreklamationen qualitativ und quantitativ besser verarbeiten zu können.

Lesegeräte die für die Mehrfacherfassung von RFID-Tags ausgelegt sind, müssen gleichzeitig gesendete Signale der Tags auseinander halten und separat identifizieren. Um eine Signalkollision durch Überlagerung zu vermeiden, muss das Lesegerät mittels Selektionsverfahren dafür sorgen, dass die Tags Ihre Informationen einzeln senden. [62] Für diese Aufgabe werden Antikollisionsverfahren angewandt. Diese unterscheiden sich zeitlich (TDMA), in der Frequenz (FDMA), räumlich (SDMA) und in der Kodierung (CDMA): [63]

• Bei dem TDMA Zeitmultiplexverfahren wird mit Zeitfenstern gearbeitet, bei denen jeweils nur ein Transponder mit dem Lesegerät kommuniziert. Die verfügbare Übertragungskapazität des Frequenzkanals wird auf die einzelnen Tags aufgeteilt.

• Das FDMA Frequenzmultiplexverfahren erlaubt ein gleichzeitiges Senden der Transponder an das Lesegerät. Hierdurch wird eine schnelle Erkennung vieler Transponder im Lesefeld ermöglicht.

• Für das SDMA Raummultiplexverfahren wird der Lesebereich durch die Ausrichtung der Antenne gezielt verändert, oder es werden die zu erfassenden Transponder durch Bewegung in den Lesebereich der Antenne gebracht.

• Das CDMA-Kodemultiplexverfahren ist das am weitesten entwickelte Verfahren zur Kollisionsvermeidung. Selektiv werden hierbei die Signale der einzelnen Transponder analysiert und mit dem Ziel, dass am Ende nur noch ein Transponder sendet, gezielt ausgeschaltet.

5.3 Datenübertragung

RFID-Tags und Schreib-Lesegeräte nutzen als Medium zur kontaktlosen Kommunikation elektromagnetische Wellen. Damit die Kontaktaufnahme zwischen beiden Komponenten hergestellt werden kann, muss die elektromagnetische Welle moduliert werden.[64] Hierzu kommen nachfolgende Verfahren zum Einsatz.

5.3.1 Kapazitive Kopplung

Lesegerät und Transponder verfügen bei der kapazitiven Kopplung über parallel angeordnete, elektrische Leiter, die isoliert voneinander angebracht sind. Zwischen den beiden Komponenten entsteht ein elektronisches Feld, welches sich bei Spannungswechsel ändert. Wird eine Ladungsveränderung mittels elektrischen Signals auf einem der Leiter erzeugt, wirkt sich diese über ein elektronisches Feld auf die Ladungsträger des zweiten Leiters aus. [65] Dieser Spannungswechsel führt zur Dekodierung des Transpondersignals. [66]

5.3.2 Induktive Kopplung

Bei der induktiven Kopplung wird dem Transponder die für den Betrieb erforderliche Energie, sowie die Energie für das abzugebende Signal, durch das Lesegerät zur Verfügung gestellt. Hierbei wird an der Antennenspule des Transponders eine Spannung generiert, deren Schwingkreis auf die Sendefrequenz des Lesegerätes abgestimmt ist. [67] Dem magnetischen Feld wird hierbei Energie von der Transponderantenne entzogen. Voraussetzung hierfür ist, dass der Transponder in der Reichweite des Lesegerätes ist. Die Energieübermittlung ist von der Entfernung und Ausrichtung des Lesegerätes zum Transponder abhängig und mittels parallel geschalteter, eng beieinander liegender Spulen optimiert. [68]

5.4 Frequenzbereiche

Die Frequenzbereiche bei RFID-Systemen unterscheiden sich in den eingesetzten Frequenzbändern sowie in der Frequenzstärke. [69] Das Spektrum erstreckt sich beginnend vom Langwellenbereich um 125 kHz bis hinein in den Mikrowellenbereich um 5,8 GHz. [70]


Parameter

Niedrigfrequenz (LF)

Hochfrequenz (HF)

Ultrahochfrequenz (UHF)

Mikrowelle

Frequenz

125 – 134 kHz

13,56 MHz

868 bzw. 915 MHz

2,45 bzw. 5,8 GHz

Leseabstand

bis 1,2 m

bis 1,2 m

bis 4 m

bis zu 15 m (in Einzelfällen bis zu 1 km)

Lesege-schwindigkeit

langsam

je nach ISO-Standard*

schnell

sehr schnell (aktive Transponder)

Ausleseaus-richtung des Transponders

nicht nötig

nicht nötig

teilweise nötig

immer nötig

Weltweit akzeptierte Frequenz

ja

ja

teilweise (EU/USA)

Teilweise (nicht EU)

Heutige ISO-Standards

11784/85 und 14223

14443, 15693 und 18000

14443, 15693 und 18000

18000

Typische Transponder-Bautypen

Glasröhrchen-Transponder, Chipkarten , Kunststoffkapseln, Chipkarten

Smart Label, Industrie-transponder

Smart Label, Industrietransponder

großformatige Transponder

Beispielhafte Anwendungen

Zutritts- und Routenkontrolle

Wäschereinigung

Palettenerfassung, Container-Tracking

Straßenmaut, Container-Tracking

Tabelle: Tab. 2: Frequenzen und Ihre RFID-Nutzung [71]

6 RFID-Systeme

6.1 Gliederung nach Reichweite

Die Reichweite von RFID-Systemen ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal für deren Einsatzgebiet. Die regulären Reichweiten lassen sich wie nachfolgend unterteilen.[72]

6.1.1 Close-Coupling-Systeme

Close-Coupling-Systeme werden hauptsächlich in Bereichen mit hohen Sicherheitsanforderungen eingesetzt. Ihre Reichweite beträgt etwa einen Zentimeter, wodurch der Transponder sehr nahe an das Lesegerät herangeführt werden muss. Durch die geringe Reichweite ist es möglich fast jede verfügbare Frequenz zur Datenübertragung zu nutzen. Hierdurch wird es ermöglicht eine induktive oder kapazitive Datenübertragung zu verwenden. [73]

Ein großer Vorteil beim Einsatz von Close-Coupling-Systemen besteht in ihrer Immunität gegenüber Schmutz und Verschleißerscheinungen. [74]

6.1.2 Mid-Range-Systeme

Bei Mid-Range-Systemen liegt die Reichweite zwischen einem und zwei Metern. Die Übertragung zwischen Lesegerät und Transponder erfolgt meist induktiv. [75]

Häufigstes Einsatzgebiet für diese Art von RFID-Systemen ist der Diebstahlschutz in Kaufhäusern. Hierbei werden die hauptsächlich passiven Transponder induktiv von großen Spulen an den Kontrollgates mit Energie versorgt. [76]

6.1.3 Long-Range-Systeme

Als Long-Range-Systeme werden Systeme mit mehr als einem Meter Reichweite bezeichnet. Überwiegend werden aktive Transponder mit eigener Energieversorgung eingesetzt, um ein entsprechend großes Spannungsfeld zu erzeugen. [77] Die eingesetzten Komponenten sind entsprechend dimensionierte Transpondersysteme und unterscheiden sich stark von den sonst so unauffälligen, kleinen Labels. Haupteinsatzgebiet ist das Containermanagement, bei dem es um die schnelle Erfassung von Waren auf Transportstrecken oder Stellplätzen geht. [78]

6.2 Offene und geschlossene Systeme

Das Informationsnetzwerk von RFID-Systemen lässt sich, abhängig von dem Informationsfluss an Dritte, in zwei Systemlandschaften unterteilen:

• Geschlossene Systeme sind in sich terminierte Wirtschaftssysteme ohne direkte Schnittstelle an externe Beteiligte. Innerhalb von geschlossenen Systemen werden überwiegend wieder verwendbare Transponder mit geringer Lesereichweite eingesetzt, deren Dateninhalte kaum oder gar nicht standardisiert sind. Als Lesegeräte werden meistens einfache Einzelantennen verwendet. Hauptaufgabe der Transponder ist die Steuerung von Produktionsprozessen.

• Der Einsatzzweck von Transpondern in offenen Systemen dient der überbetrieblichen Nutzung und soll hauptsächlich Informationen darüber geben, wo sich gerade ein Objekt befindet. Die Tags werden meist direkt an den Konsumgütern angebracht und werden nur einmal verwendet. Um eine effektive Erfassung und Kontrolle der Transponder zu gewährleisten, werden Komponenten mit hoher Lesereichweite eingesetzt. Als Lesegerät dienen Scanner zur Massenerfassung wie Tunnelleser, Gate-Reader und Handlesegeräte. In einem Wirtschaftskreislauf können sich viele homogene Systeme befinden, die mit den RFID-Tags in Kontakt kommen. Aufgrund der Komponentennutzung von verschiedenen Parteien an verschiedenen Stellen in unterschiedlichen Systemen, ist der Einsatz eines standardisierten Systems unabdingbar. [79]

7 IT-Infrastruktur

Um einen zuverlässigen Betrieb bei der Erkennung, Steuerung und Kontrolle der RFID-Komponenten sicherzustellen, ist der Einsatz einer umfassenden IT-Architektur notwendig. [80] Dies lässt sich mittels eines logischen Schichtenmodells darstellen:

Bild: Abb. 2: Systemarchitektur von RFID-Anwendungen
Bild: Abb. 2: Systemarchitektur von RFID-Anwendungen [81]


• Zu der Hardwareebene gehören physikalische Komponenten wie RFID-Reader und RFID-Tags. Die gelesenen Rohdaten werden von den Readern an die Edgeware weitergegeben. [82]

• Die Edgeware entfernt den Overhead der gelesenen Daten bereits im Lesegerät oder auf einem Anwendungsserver und überträgt die für die Folgesysteme relevanten Ereignisse und Warnmeldungen an die Middleware. [83]

• Aufgabe der RFID-Middleware ist es, die Geschäftsprozessebene mit der RFID-Reader-Ebene zu verbinden und auf die gesendeten RFID-Ereignisse angemessen zu reagieren. Hierunter fallen auch Zustandsmeldungen der Systemkomponenten, um auf Ausfälle oder anstehende Wartungssituationen aufmerksam zu machen. [84]

• Die Backend-Ebene regelt die allgemeine Verwaltung der Daten und erweitert diese ggf. um zusätzliche Informationen. [85] Mit den empfangenen Daten werden die Geschäftsprozesse unterstützt. [86]

• Auf der Geschäftsprozessebene findet die Definition der Arbeitsschritte und Reihenfolge der Workprozesse statt.

8 Globale Standards von RFID

Aufgrund der immer weiter voranschreitenden wirtschaftlichen Globalisierung, erhält die Standardisierung von Technologien wie RFID eine immer größere Bedeutung. In den vergangenen Jahrzehnten ist es für die Wirtschaftsunternehmen immer wichtiger geworden, dass sie sich bei ihren Investitionen auf einheitliche und global gültige Standards verlassen können. Sie geben dem Unternehmen die notwendige Planungs- und Rechtssicherheit um die erforderlichen Investitionen tätigen zu können.[87]

Damit die RFID-Technologie ihren Einsatz nicht nur bei den Global Player der Wirtschaft findet, ist es bedeutsam, dass Hard-, Software- und Datenformate kompatibel zueinander sind. Durch die Einhaltung von Standards werden Schnittstellenprobleme unternehmensübergreifend gelöst. Ein standardisiertes Gesamtpaket ist für die Einführung in mittelständischen Unternehmen von großer Wichtigkeit, da die finanzielle Belastung aufgrund des hohen Innovationsgrades dieser Technologie nicht zu unterschätzen ist.[88] Um die Einführung von RFID in möglichst vielen Geschäftsfeldern voranzutreiben, müssen gewisse Voraussetzungen geschaffen werden.

Von entscheidender Bedeutung ist es, dass die Transponder generell lesbar sind. Bedingung hierfür ist die Entwicklung und Anwendung offener, allgemeingültiger und länderübergreifender Standards.[89] Es muss auch in Zukunft gewährleistet sein, dass RFID-Produkte möglichst flexibel an zukünftige technische Entwicklungen und Anforderungen angepasst werden können.[90] Die RFID-Technik kann nur dann auf Dauer bestehen, wenn sie den ständig wechselnden Anforderungen der Märkte gerecht wird. Global gültige Standards sind gerade für den Mittelstand mit seinen begrenzten finanziellen und personellen Ressourcen von zentraler Bedeutung, da sie die notwendige Zukunftssicherheit bei der Implementierung von RFID-Produkten gewährleisten.

8.1 Entwicklung der Standards

Bedingt durch unterschiedlichste Interessen der Länder beim Einsatz von RFID, existieren keine einheitlichen Standards. Jedes Land für sich legt technische Spezifikationen fest, was zur Folge hat, dass viele verschiedene RFID-Produkte für diverse Einsatzzwecke entwickelt werden. Dies wiederum stellt für die Wirtschaft wegen ihres isolierten Anwendungsbereichs (geschlossene Systeme) nur einen geringen Nutzen dar.[91]

In den einzelnen Ländern beschäftigen sich diverse Organisationen und Forschungseinrichtungen mit der Standardisierung von RFID-Technik auf lokaler Ebene. Dadurch kann das enorme wirtschaftliche Potential der RFID-Technologie nicht optimal ausgenutzt werden. Um die RFID-Technik für den globalen Einsatz vorzubereiten, gibt es einige Organisationen die die Standardisierung und Entwicklung von RFID-Systemen auf globaler Ebene vorantreiben.[92]

Zu diesen Organisationen gehören z.B. das Auto-ID-Center des MIT (Massachusetts Institute of Technology), die gemeinnützige Organisation EPCglobal Inc., ein Bereich der GS1 (Global Standards 1) und die ISO (International Standard Organisation).[93] Die EPCglobal Inc. erarbeitet seit einigen Jahren mit Hilfe von ca. 750 international operierenden Unternehmen technologische RFID-Spezifikationen und schafft Rahmenbedingungen für eine schnelle, unproblematische und erfolgreiche Einführung von RFID-Systemen in der Wirtschaft. [94]

Die Geburtsstunde des EPC ist das Jahr 1993, in dem das Auto ID Center des MIT den EPC vorstellte. Die Weiterentwicklung des EPC wurde 2003 auf die Organisation EPCglobal Inc. übertragen.[95] Auch die ISO verabschiedete bereits 1996 Normen, die den Einsatz der RFID Technik bezüglich Datenübertragung und Datenverschlüsselung bei der Tieridentifikation regeln.[96]

8.2 Relevante Standards und Normen

Standards und Normen beschreiben technische Spezifikationen und werden häufig als Synonym erachtet. Als Standard bezeichnet man eine Spezifikation, die von vielen oder allen Marktteilnehmern anerkannt wird. Eine Norm ist eine Spezifikation, die von einem Gesetzgeber oder einer Normungsinstitution definiert wird.[97] Zur Unterscheidung von RFID-Standards werden diese in verschiedene Kategorien unterteilt:[98] • Technologiestandard - Festlegung der technischen Basis eines RFID Systems, wie Frequenzen, Übertragungsgeschwindigkeiten, Timing, Kodierungen, Protokolle und Anti-Kollisionsverfahren.

• Luftschnittstellenstandard - Beschreibung der Frequenzbereiche zur Datenübertragung zwischen Transponder und Reader.

• Datenstandard - Beinhaltet im Wesentlichen die Festlegung von Datenformat und Datentransfer.

• Testmethodenstandard – Definiert den Aufbau und Ablauf von Test-Szenarien.

• Anwendungsstandard - Es werden Lösungen für spezifische Anwendungen oder Anwendungsbereiche empfohlen.

Um einen unproblematischen Einsatz der RFID-Technologie in offenen Systemen zu ermöglichen, ist es wie erwähnt wichtig, weltweit gültige Standards und Normen zu entwickeln. Um zu verdeutlichen, welchen Einfuß Standards und Normen auf die weitere Entwicklung der RFID-Systeme haben, werden nachfolgend einige aktuelle Standards und solche, die maßgeblich zum Erfolg der RFID-Technologie beigetragen haben, vorgestellt.

Standards und Normen werden in zwei Bereiche unterteilt. Der erste Bereich beinhaltet alle international gültigen und branchenspezifischen Normen, die auf bestimmte Anwendungen (z.B. Tieridentifikation) zugeschnitten sind. Im zweiten Bereich werden die branchenübergreifenden Normen und die Standards von EPCglobal Inc. betrachtet. Diese sind folglich nicht für einen bestimmten Anwendungsbereich maßgeschneidert.[99]


8.2.1 Branchenspezifische ISO-Normen

Zu den am längsten im Einsatz befindlichen branchenspezifischen Normen zählt die Tieridentifikation. Um diese zu vereinheitlichen wurden die Normen ISO 11784 (enthält die Beschreibung der Datenstruktur) und ISO 11785 (erläutert die Übertragungsverfahren der Transponderdaten) verabschiedet. Die in der ISO 11784 beschriebene Datenstruktur wird in einem 64 Bit langen Code abgebildet. Dieser setzt sich aus folgenden Informationen zusammen:

• Bit 1: enthält die Information, dass es sich um einen Transponder zur Tieridentifikation handelt.

• Bits 2 bis 15: sind für spätere Anwendungen reserviert.

• Bit 16: zeigt an, ob nach der Übertragung des Identifikationscodes noch weitere Daten übertragen werden.

• Bits 17 bis 26: Angabe des Landes.

• Bits 27 bis 64: länderspezifische Identifikationscodes.

In der ISO 11785 wird die Übertragungsfrequenz von 134,2 kHz mit einer zulässigen Abweichung von +/- 1,8 kHz festgelegt. Als Übertragungsverfahren kommen sowohl Voll- als auch Halbduplexverfahren zum Tragen. Die Entwicklung von Transpondern mit größerem Datenspeicher hat eine Weiterentwicklung der oben genannten Normen zur Folge gehabt. Diese Änderungen werden in der ISO 14223 abgebildet.

Ein weiterer Bereich für RFID-Anwendungen ist der Einsatz von kontaktlosen Chipkarten (Zutrittskontrolle). Sie unterscheiden sich hauptsächlich in ihrer Funktionsreichweite. In Abhängigkeit der Lesereichweite werden die Chipkarten in drei Typen unterteilt:

• Close-coupling-Karten ISO-Norm 10536 (Reichweite bis zu 1 cm)

• Proximity-coupling-Karten ISO-Norm 14443 (Reichweite bis zu 15 cm)

• Vicinity-coupling-Karten ISO-Norm 15693 (Reichweite bis zu 1 m)

In diesen Normen wird beschrieben, welche physischen und mechanischen Eigenschaften eine Chipkarte besitzen muss. Es wird geregelt wie die Datenübertragung organisiert ist, wie der Kommunikationsaufbau stattfindet (Antikollisionsverfahren) und wie der Aufbau des Datenübertragungsprotokolls, sowie die Vorgehensweise bei Übertragungsfehlern aussieht. Weitere, nicht näher beschriebene-ISO Standards für spezifische Anwendungen sind die ISO 10374 (Containeridentifikation mittels Mikrowellen-Transponder), die ISO 17363 (Frachtcontainer), die ISO 17364 (wieder verwendbare Transporteinheiten) und die ISO 17366 (Produktverpackungen).[100] Die vorangegangene Aufzählung muss als nicht abschließend angesehen werden.

8.2.2 Branchenübergreifende ISO-Normen

Nachfolgend werden die für die Entwicklung der RFID-Technologie wichtigsten ISO-Normen mit allgemein gültigem Charakter dargestellt. Betrachtet werden die verwendeten Datenprotokolle, die Kommunikation über die Luftschnittstelle sowie deren Funkvorschriften.

In der ISO/IEC 15961 und ISO/IEC 15962 werden das Datenprotokoll und die Syntax beschrieben. Das Datenprotokoll ISO/IEC 15961 dient als Schnittstelle für den Datenaustausch mit dem Applikationssystem. Die ISO/IEC 15962 spezifiziert die Syntax der auf den Transpondern gespeicherten Daten sowie deren Verarbeitung. Des Weiteren wird ein Tag-Treiber beschrieben, der die Schnittstelle zu den Luftschnittstellenspezifikationen aus der Reihe ISO/IEC 18000 bildet.[101]

Bild: Abb. 3: Anwendungsbereiche der Datenstandards ISO/IEC 15961 und 15962
Bild: Abb. 3: Anwendungsbereiche der Datenstandards ISO/IEC 15961 und 15962 [102]

Systeme mit denen Transponder eindeutig identifiziert werden können, werden in der ISO/IEC 15963 näher beschrieben. Die Definition der Luftschnittstelle wird in der ISO/IEC 18000-Reihe behandelt. Ein Meilenstein in der Entwicklung der RFID-Standards ist die Luftschnittstellenbeschreibung laut ISO/IEC 18000 – 6 Typ C. Diese garantiert eine Kompatibilität zu dem EPCglobal UHF Generation 2 Air Interface-Standard, der noch erläutert wird. Eine Übersicht der einzelnen Luftschnittstellenstandards und deren Anwendungsbereich gibt nachfolgende Tabelle.[103]


Standards zu Luftschnittstellen

Status

Nummer

Anwendungsbereich

ü

ISO/IEC 18000-1:2004

Luftschnittstellen – Referenz-Architektur und Parameterbeschreibung

û

-AMD 18000-1

Luftschnittstellen – Referenz-Architektur und Parameterbeschreibung

ü

ISO/IEC 18000-2:2004

Luftschnittstellen – Frequenz unterhalb 135 kHz

û

-AMD 18000-2

Luftschnittstellen – Frequenz unterhalb 135 kHz

ü

ISO/IEC 18000-3:2004

Luftschnittstellen – 13,56 MHZ

û

-AMD 18000-3

Luftschnittstellen – 13,56 MHZ

ü

ISO/IEC 18000-4:2004

Luftschnittstellen – 2,45 GHz

û

-AMD 18000-4

Luftschnittstellen – 2,45 GHz

ü

ISO/IEC 18000-6:2004

Luftschnittstellen – 860-960 MHz, Typ A & B

ü

-AMD 18000-6

Luftschnittstellen – 860-960 MHz, Typ C sowie Updates zu A und B

ü

ISO/IEC 18000-7:2004

Luftschnittstellen – 433 MHz

û

-AMD 18000-7

Luftschnittstellen – 433 MHz

ü

ISO/IEC TR 247 10:2005

Luftschnittstellen – Elementartransponder

 

ü Veröffentlichte Standards             û Standards in Entwicklung              AMD Anhang/Revision

Tabelle: Tab. 3: Standards zu Luftschnittstellen [104]


Durch den Einsatz entsprechender Test- und Prüfverfahren soll gewährleistet werden, dass die RFID-Schreib- und Leseeinheiten die Bestimmungen aus der ISO/IEC 18000-Reihe einhalten. Diese Test- und Prüfverfahren werden in einer eigenen ISO/IEC 18047-Norm dargestellt.[105]


Standards zu Testmethoden

Status

Nummer

Anwendungsbereich

ü

ISO/IEC TR 18046-2006

Testmethoden – Leistung von RFID-Systemen

û

ISO/IEC TR 18046-1

Testmethoden – Leistung von RFID-Systemen

û

ISO/IEC TR 18046-2

Testmethoden – Leistung von Lesegeräte

û

ISO/IEC TR 18046-3

Testmethoden – Leistung von Transponter

ü

ISO/IEC TR 18047-2-2006

Testmethoden-Konformität Luftschnittstellen

Freq. < 135kHz

ü

ISO/IEC TR 18047-3-2004

Testmethoden-Konformität Luftschnittstellen  13.56MHz

û

ISO/IEC TR 18047-3:2004/CD Cor 1

Testmethoden-Konformität Luftschnittstellen  13.56MHz

ü

ISO/IEC TR 18047-4:2004

Testmethoden-Konformität Luftschnittstellen  2,45GHz

ü

ISO/IEC TR 18047-6:2006

Testmethoden-Konformität Luftschnittstellen  860­-960 MHz

ü

ISO/IEC TR 18047-7:2005

Testmethoden-Konformität Luftschnittstellen  433MHz

 

ü Veröffentlichte Standards             û Standards in Entwicklung              AMD Anhang/Revision

Tabelle: Tab. 4: Standards zu Testmethoden [106]


Damit eine problemlose Übertragung der Daten erfolgen kann, sind besondere Funkvorschriften zu beachten. Innerhalb dieser Funkvorschriften ist definiert, wofür ein bestimmtes Frequenzband zu nutzen ist und zu welchen Bedingungen dies erfolgt. Für RFID gibt es keine ausschließlich freigehaltenen Frequenzbereiche, sondern es müssen die allgemein gültigen, für ISM freigegebenen, Frequenzen genutzt werden. Diese sind über das gesamte Frequenzspektrum von Kurz- über Lang- bis zum Mikrowellenbereich verteilt. Für einzelne RFID-Installationen können bei den nationalen Regulierungsbehörden gesonderte Freigaben beantragt werden. [107] Auf globaler Ebene ist für die Einhaltung der Frequenzordnung die Internationale Fernmeldeunion (Sonderorganisation der Vereinten Nationen) zuständig. Diese teilt die Erde in drei Regionen auf: [108]

• Europa, Mittlerer Osten und Afrika

• Nord- und Südamerika

• Asien und Australien/Pazifik

Problemfeld ist hierbei die fehlende Standardisierung im Bereich der Funkfrequenzen.

Bild: Abb. 4: Fehlende Standardisierung
Bild: Abb. 4: Fehlende Standardisierung [109]


Für den europäischen Raum ist die Europäische Konferenz der Verwaltungen für Post und Telekommunikation (CEPT) zuständig. Die CEPT gibt nur Empfehlungen über die Verwendung der einzelnen Frequenzen an die Staaten. Die Zuteilung der Frequenzen fällt nach wie vor in die nationale Zuständigkeit. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass die nationalen Behörden diese Funkregularien übernehmen. [110] Nachfolgend eine Übersicht der Verantwortlichkeiten bei der Vergabe von Frequenzen:

Bild: ITU: International Telecommunication Union

Bild: Conférence Européenne des Administrations des Postes et des Télécommunications

Bild: Bundesnetzagentur

Bild: Abb. 5: Funkregulatoren
Bild: Abb. 5: Funkregulatoren [111]

8.2.3 Branchenübergreifende EPCglobal-Standards

Die Standardisierungsorganisation EPCglobal Inc. beschäftigt sich speziell mit der Entwicklung von globalen und branchenübergreifenden offenen RFID Standards. [112] Diese Standards beschreiben die Schnittstellen der beteiligten IT-Systeme und deren Komponenten. Hierzu gehören Luftschnittstellen, Testprozeduren, Datenschnittstellen und Informationsdienste. Das EPCglobal-Netzwerk besteht aus drei Teilen: [113]

• EPC-Standards für den Austausch von physischen Objekten. Die Objekte werden von Anwendern mittels des EPC identifiziert. Aufgrund der Standards ist es dem Empfänger möglich die Daten auszulesen und weiter zu verarbeiten.

• EPC-Standards für die unternehmensinterne Infrastruktur. An unterschiedlichen Kontrollpunkten werden die Daten aus Transpondern ausgelesen, aufbereitet und zur späteren Verwendung in Datenbanken abgelegt. Da die Schnittstellen standardisiert sind hat der Anwender die Möglichkeit interne Systeme aufzubauen.

• EPC-Standards für den Datenaustausch. Diese ermöglichen es dem Anwender die Bewegungen der Objekte entlang der Wertschöpfungskette zu verfolgen und erhöhen somit die Transparenz. In diesem Netzwerk können Daten mit angeschlossenen Partnern ausgetauscht werden.

Als revolutionäre Neuentwicklung aus jüngerer Zeit kann der aus den Luftschnittstellenprotokollen EPC Class 0 und Class 1 entwickelte EPCglobal UHF Generation 2 Air Interface-Standard gesehen werden. Dieser ist für die Etablierung der RFID-Technologie im internationalen Massenmarkt von zentraler Bedeutung. [114]


EPCglobal Standards

Status

Bezeichnung

Anwendungsbereich

ü

Architectural Framework Document

Architektur

ü

UHF Class 0 Version 1

Luftschnittstellen – UHF - Readonly

ü

UHF Class 1 Version 1

Luftschnittstellen – UHF – Write once read many times

ü

HF Class 1 Version 1

Luftschnittstellen – 13,56 MHz – Write once read many times

ü

UHF Generation 2 Version 1.0.9

Luftschnittstellen – UHF Read/Write

ü

HF Gen2

 

ü

EPC Tag Data Specification Version 1.1 rev 1.3

Datenprotokoll – Datenablage im Transponder

ü

Reader Protocol, Version 1.1

Datenprotokoll – Anwendungsinterface

ü

Application Level Interface 1.0

Datenprotokoll – Application Programming Interface

ü

Objekt Naming Service

Datenprotokoll - Informationsnetzwerk

ü

Reader Management Version 1.0

Datenprotokoll - Readersteuerung

ü

Tag Data Translation 1.0

Datenprotokoll – Kodierung der Transponderdaten

 

ü Veröffentlichte Standards             û Standards in Entwicklung              AMD Anhang/Revision

Tabelle: Tab. 5: EPCglobal Standards [115]


Die im EPC Gen 2-Standard beschriebenen Spezifikationen zu Dateninhalt und RFID-Technik sind die Basis für weitere Neuentwicklungen in diesem Bereich. Diese Spezifikationen werden in dem EPC-Klassenkonzept dargestellt. [116]


Das Klassenkonzept des EPC

Klasse 0

Ø              Nicht beschreibbare Tags (RO: Read Only)

Ø              Passiver Transponder (Tag erhält Energie über das elektromagnetische Feld)

Klasse 1

Ø              Einmal beschreibbare Tags (WORM: Write Once, Read Multiple)

Ø              Passiver Transponder

Klasse 2

Ø              Wiederbeschreibbare Tags (RW: Read and Write)

Ø              Passiver Transponder

Klasse 3

Ø              Wiederbeschreibbare Tags (RW: Read and Write)

Ø              Semi-Passiver Transponder

Klasse 4

Ø              Wiederbeschreibbare Tags (RW: Read and Write)

Ø              Aktiver Transponder (eigene Energiequelle)

Tabelle: Tab. 6: EPC Klassenkonzept [117]


Dieser neu entwickelte Standard der zweiten Generation beinhaltet die Datenformate für den Elektronischen Produktcode (EPC), sowie die Luftschnittstellenbeschreibung (Air-Interface-Protocol) und das Kommunikationsprotokoll zwischen Transponder und Schreib- bzw. Lesegerät. Der Gen 2-Standard ist voll kompatibel zu dem sehr verbreiteten EAN-Code. Da in den meisten Betrieben die Infrastruktur des Barcodes gut ausgebaut ist, kann eine Migration auf die neue RFID-Technik ohne große Systemanpassungen erfolgen. [118]


Bild: Abb. 6: Umwandlung EAN-Artikelnummer in eine SGTIN-96
Bild: Abb. 6: Umwandlung EAN-Artikelnummer in eine SGTIN-96 [119]


Vereinfacht kann man sagen, dass sich der EPC aus dem EAN-Code, erweitert um eine Seriennummer (Fabrikationsnummer), zusammensetzt. Derzeit werden folgende Datenformate des EPC verwendet, eine 64-Bit-, eine 96-Bit-und eine weitere Ausbaustufe der EPC- 256-Bit-Variante.


Feldbezeichnung

Kopfteil

Herstellernummer

Objektklasse

Seriennummer

Anzahl

256

238 Millionen

16 Millionen

68 Milliarden

Bits

8

28

24

36

mögl. Werte

00110101

268465456

16777216

68719476736

 

Binär

Dezimal

Dezimal

Dezimal

Funktion

Art der Identifizierung

Nr. des Haupt-verantwortlichen

Definiert den Objekttyp

Fabrikationsnummer

Tabelle: Tab. 7: Aufbau des EPC- 96 [120]


EPCglobal vergibt die Nummer für den Hauptverantwortlichen. Der hierdurch identifizierte Betrieb ist für die Vergabe der nachfolgenden Felder sowie deren Wartung verantwortlich. Das Codierungsschema des EPC für die Serialized Global Trade Identification Number (SGTIN) ist erweitert um einen Filterwert der eine Vorselektion der Basiseinheiten wie Paletten und Behältnisse ermöglicht. Die Aufteilung (Partition) gibt an, wo die beiden nachfolgenden Felder, die vorangestellte Unternehmensnummer und die nachfolgende Referenznummer der Einheit, geteilt sind. [121]


Feldbe-zeichnung

Kopfteil

Filter-wert

Auf-teilung

Vorangestellte Unternehmensnr-

Referenz Nr. der Einheit

Serien-nummer

Bits

8

3

3

20 – 40

24 - 4

38

mgl. Werte

00110000

8

8

999999 –

999999999999

9999999 - 9

27487790694

Tabelle: Tab. 8: Aufbau des SGTIN-96 [122]


Der im Dezember 2004 von EPC Global Inc. entwickelte Gen 2-Standard wurde bereits 18 Monate später, im Juli 2006, von der Internationalen Standardisierungsorganisation ISO als Typ C in den Zusatz 1 der Norm ISO/IEC 18000-6 aufgenommen.[123] Dies sorgt für eine weltweite Akzeptanz und beschleunigt die Verbreitung der RFID-Technologie und des EPC.[124]

Der eingeführte, neue Gen 2-Standard definiert physische und logische Anforderungen an Lesegeräte und Tags. Er ist Mittelpunkt einer über die Branchen, Anwendungsfelder und Landesgrenzen reichenden RFID-Technologie und ist darüber hinaus für eine erhebliche Leistungssteigerung bei der Datenübertragung verantwortlich. Die im Gen- 2-Standard beschriebene Luftschnittstelle erlaubt ein schnelles Lesen von bis zu 600 Transpondern pro Sekunde. Ein neu integrierter “Kill-Befehl“ sorgt im Bedarfsfall für die vollständige Zerstörung des Transponders. Die gespeicherten Daten werden durch Passwörter geschützt. Die Speicherkapazität für EPC-Codes liegt zwischen 16 und 496 Bit. Optional steht ein Speicherbereich für Anwendungsdaten zur Verfügung.[125]

Weitere Standards von EPCglobal sind der Application Level Events (ALE)-Standard. Mittels einer implementierten Anwendung des Application Programming Interfaces (API) werden die Daten des EPC gefiltert und zusammengefasst. Diese können aus unterschiedlichsten Quellen stammen.[126]

Der Object Name Service (ONS)-Standard spezifiziert die Verwendung des Domain Name System. Es ermöglicht das Auffinden von zusätzlichen Daten und Leistungen die mit dem EPC verknüpft sind.[127] Der Reader Management (RM)-Standard definiert Funktionen, die eingesetzt werden um den Betriebs- und Funktionsstatus von RFID-Lesegeräten zu überwachen. Der Reader Protocol (RP)-Standard definiert den Datenaustausch zwischen einem Host und den angeschlossenen Readern. Es werden die einzelnen Funktionen wie Schreiben, Lesen und Zerstören beschrieben.[128]

Der EPC Tag Data Translation (TDT)-Standard enthält Regeln, mit denen die Daten in ein maschinenlesbares Format transformiert werden. Dieses Format kann einerseits zur Gültigkeitsprüfung herangezogen werden, andererseits wird es für die Übersetzung zwischen unterschiedlichen Versionen und einer einheitlichen Darstellung verwendet.[129] Funkvorschriften gelten für Reader und Tag und sind somit bei der Entwicklung von RFID-Geräten als KO-Kriterium für die Zulassung anzusehen.


Funkvorschriften in Europa

Status

Nummer

Anwendungsbereich

ü

ETSI EN 300 220

Funkparameter 25 MHz – 1000 MHz

ü

ETSI EN 300 330

Funkparameter 9 kHz – 30 MHz

ü

ETSI EN 300 440

Funkparameter 1 GHz – 40 GHz

ü

ETSI EN 302 208

Funkparameter 865 – 868 MHz

ü

ETSI TR 102 436

Einsatzempfehlung für UHF-Systeme

û

ETSI TS xxx xxx

Spezifikation Readersynchronisierung

ü

EN 50346

Maximale Strahlenbelastung - Anforderungen

ü

EN 50357

Maximale Strahlenbelastung – Meßmethoden

 

ü Veröffentlichte Standards             û Standards in Entwicklung              AMD Anhang/Revision

Tabelle: Tab. 9: Funkvorschriften in Europa [130]


Die Funkvorschrift ETSI EN 302 208 gestattet die Verwendung von passiven Transpondern im Frequenzbereich von 865 – 868 MHz des UHF-Bandes. Das Frequenzspektrum wird in 200 kHz breite Bänder unterteilt. Die Maximalleistung wird mit 2 W ERP (= Effective Radiated Power) angegeben. Dadurch sind in Europa Lesereichweiten vergleichbar mit denen der USA (4 W) möglich. Diese Vorschrift gilt für fest installierte und mobile Reader. Zum Einsatz kommen interne wie externe Antennen. In der Vorschrift ETSI TR 102 436 wird eine Installationsempfehlung auf Basis des EN 302208 für kleine und mittlere UHF-RFID-Systeme angegeben. In der Spezifikation wird auf die Benutzung von Geräten mit verringerter Leistung, sowie auf die Möglichkeiten zur Minimierung von Indifferenzen zwischen benachbarten Lesegeräten eingegangen.[131]

Zur vollständigen Ausnutzung von RFID im Bereich Netztechnik, wird an weiteren Schnittstellenspezifikationen gearbeitet. Diese werden unter dem Begriff “Internet der Dinge“ zusammengefasst. Ziel ist eine Selbststeuerung der mit RFID ausgestatteten, logistischen Einheiten. Laut EPC Global Inc. soll dieses Netzwerk eine vollständige Transparenz entlang der gesamten Wertschöpfungskette erreichen. [132] Die Kostenentwicklung der Transponder spiegelt sich in den Auswirkungen der Standardisierung wieder. Betrachtet man den Zeitraum vor der Veröffentlichung des Gen 2-Standards durch EPC Global, betrug der Preis für ein Funk-Tag ca. 0,50€. Aktuell liegt der Preis bei entsprechender Stückzahl bei ca. 0,08€. [133]

8.3 Probleme bei der Standardisierung

Neben dem Preis entscheiden auch die erzielten Fortschritte im Bereich der Standardisierung über Erfolg oder Misserfolg der RFID-Technologie. Im Zentrum der Betrachtung befinden sich neben dem Datenformat der verwendeten Software, die Sende- und Empfangsleistung, sowie der Frequenzbereich der Transponder. Dies verdeutlicht, wie eng eine positive Entwicklung des Geschäftspotenzials der RFID-Systeme mit der Stärke der Funkleistung und der Größe des Frequenzbereichs zusammenhängt. Probleme bei der Entwicklung von Standards treten u.a. bei den zur Nutzung von RFID freigegebenen Frequenzbändern auf. Bei der Wahl des Frequenzbandes kann man bislang auf keinen einheitlichen internationalen RFID-Standard zurückgreifen. Vielmehr unterscheiden sich die zur Nutzung freigegebenen Frequenzbänder landesweit, was eine grenzüberschreitende Nutzung hemmt. Gerade Unternehmen aus mittelständischen Branchen haben weder finanzielle Mittel, noch notwendige personelle Ressourcen um verschiedenste RFID-Systeme zu betreiben. Umso wichtiger ist es für alle Beteiligten, dass sich die Politik darauf verständigt, auf die Bedürfnisse der Wirtschaft abgestimmte und international gültige Standards in den Bereichen der Leistungsstärke sowie der durch RFID-Systeme nutzbaren Frequenzbereiche einzuführen.


RFID-Frequenz

Beschreibung

30 bis 500 KHz (LF), Reichweite ~1 - 1,5m

                   

z.B. 125 KHz (LF)

Weltweit standardisierte und freigegebene Frequenz, vor allem für preiswerte, passive RFID-Tags für den Einsatz bei der Zeiterfassung, Zutrittskontrolle sowie die Tieridentifikation.

10 bis 15 MHz (HF)

 

z.B. 13,56 MHz (HF), Reichweite ~ 0,5m

Weltweit standardisierte und freigegebene Frequenz, vor allem für preiswerte, passive RFID-Tags zur Kennzeichnung von einzelnen Objekten im Einzelhandel.

400 MHz

Fernbedienung für die Zentralverriegelung von KFZ

850 bis 950 MHz (UHF)

868 MHz (UHF), Europa, Reichweite 3 – 4m

915 MHz (UHF), USA, Reichweite ~ 7m (passiv)

Einsatzgebiet für aktive und passive RFID-Tags im Bereich der Logistik z.B. Kennzeichnung von Paletten.

Tabelle: Tab. 10: Die wichtigsten RFID-Frequenzbereiche und ihre Anwendungen[134]

9 Umsetzung

Wie in den vorangegangenen Kapiteln RFID-Technologie und Standardisierung bereits dargestellt, bietet der Einsatz von RFID-Technologie in mittelständischen Unternehmen neben der Ausweitung der bereits mit Barcodes realisierten Vereinfachungen in den Abläufen, auch ganz neue Optimierungsmöglichkeiten in Geschäftsabläufen und betrieblichen Prozessen. Nachfolgend wird dargestellt, wie der Einsatz von RFID-Technologie in mittelständischen Unternehmen erfolgreich realisiert werden kann.

Wenn es um den Einsatz neuer Technologie geht, darf neben der Begeisterung für das Neue, die Wirtschaftlichkeit aber niemals aus den Augen verloren gehen. Es verwundert daher nicht, dass die Kosten für die RFID-Technologie, die Implementierung und den Betrieb hier immer noch das größte Hindernis für eine flächendeckende Einführung in KMU sind. Dazu kommt, dass das Fehlen von Standards die Auswahl und Entscheidung für ein geeignetes System zusätzlich schwierig macht. Noch fehlt es zu oft an betriebswirtschaftlich geeigneten Ansätzen und Konzepten für die Verwendung von RFID-Technologie. Solange der bereits gut etablierte Barcode als Identsystem die betrieblichen Erfordernisse voll erfüllt, wird RFID sich seinen Platz in den KMU erst durch überzeugende Umsetzungen in der Praxis erwerben müssen. Da in modernen Wirtschaftsunternehmen heutzutage, sei es aus Wettbewerbsdruck oder aus weitsichtiger Firmenphilosophie der Geschäftsleitung, die Prozesse der Wertschöpfungskette nahezu unablässig der kontinuierlichen Verbesserung unterzogen werden, wird hier die RFID-Technologie ihre Chance bekommen, sukzessive bei der Optimierung betrieblicher Prozesse zu mitzuwirken.[135]

9.1 Vorgehensweise

Die grundsätzliche Vorgehensweise bei Projekten zur Geschäftsprozessoptimierung (GPO), bei denen die Lösung der gegebenen Problemstellung die Einführung eines RFID-Systems ist, sollte man immer den bereits vielfach bewährten und in unter-schiedlichster Form beschriebenen, systematischen Vorgehens¬weisen des entsprechenden Projektmanagements folgen.

Die Einführung von RFID-Technologie kann im Rahmen eines Verbesserungsprojektes als die einzige, oder als eine unter verschiedenen möglichen Lösungen identifiziert werden. Betriebswirtschaftlich fragwürdig wäre die Vorgehensweise andersherum, gemäß dem Motto „wir führen jetzt RFID ein - mal sehen, wo es bei uns passt“. Geht man bei der Einführung neuer Technologie nicht vom Problem in der betrieblichen Wertschöpfungskette, sondern von der Lösung (in diesem Fall Einführung von RFID), so darf man sich nicht wundern, wenn der Return on Investment nicht, oder auf jeden Fall nicht in dem erwarteten Umfang oder zeitlichen Rahmen eintritt.

Daher sind die genaue Kenntnis der betrieblichen Prozesse und die detaillierte Analyse dieser Prozesse, die wesentliche Grundlage zur Identifizierung der Schwachstellen bzw. des Verbesserungspotentials in KMUs. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse kann dann die Investitionsentscheidung für den Einsatz von RFID-Technologie betriebswirtschaftlich und strategisch sinnvoll erfolgen.

Vorgehensmodelle sind nützliche Hilfsmittel und Grundlage zur Umsetzung von Projekten der Geschäftsoptimierung (GPO) der einzelnen KMU.[136]

Bild: Vorgehensmodell der Systemanalyse im Unternehmen .
Bild: Vorgehensmodell der Systemanalyse im Unternehmen .[137]

9.1.1 Problembeschreibung

Es stellt sich die Frage, wann ein Unternehmen den Bedarf hat, ein RFID-Projekt zu initiieren. Um diese Frage im Rahmen dieser Projektarbeit zu beantworten, muss die Antwort lauten: Ein KMU hat immer dann den besagten Bedarf, wenn der Kunde nicht 100% zufrieden ist, oder der Wettbewerb es schafft bessere Leistungen (z.B. Qualität, Funktionalität, Preis, Lieferzeit, Service etc.) abzuliefern.

In diesen Fällen ist das Unternehmen davon bedroht, dass der Kunde auf das Produkt oder die Dienstleitung des eigenen Unternehmens verzichtet und sein Wohl beim Wettbewerb sucht. Die Probleme bzw. Ansätze für Verbesserungsprojekte können zum Beispiel folgende sein:[138]

• Zeit: Die Lieferzeit erfüllt nicht die Erwartungen des Kunden.

• Kosten: Der Preis erfüllt nicht die Erwartungen des Kunden.

• Qualität: Die Qualität des Produkts oder der Dienstleitung erfüllt nicht die Erwartungen des Kunden.

• Flexibilität: Unzureichende Flexibilität der Lieferkette.

Die Ursachen und damit der Ansatz für die Lösung dieser Probleme liegen in der betrieblichen Wertschöpfungskette. Diese können intern oder extern verursacht werden. Interne Ursachen sind zu hohe Kosten des Prozessablaufs, unzureichende Qualität, mangelnde Effizienz oder zu hohes Fehlerpotential in der Produktion, Beschaffung, Lagerung oder Warensicherung. Externe Ursachen wirken von außen auf das Unternehmen, z.B. durch Gesetzesänderungen, Kundenwünsche oder auch Unternehmenspartner.[139]

In der nachfolgenden Tabelle wird ein Auszug einiger Praxisbeispiele für Problemstellungen in Unternehmen aus dem Verbundprojekt für RFID aufgezeigt. Es werden Fallbeispiele aus den unterschiedlichen Branchen und Einsatzgebieten der einzelnen Unternehmen aufgezeigt.[140]


Nr.

Firma

Problemstellung

1

Adler

Warenannahme und Warenausgang  werden von MA von Hand gezählt und dadurch passieren Fehler

2

Airbus

Aufwendiges Inventarmanagement mit hohen Kosten verbunden

3

BLG

Hohe Durchlaufzeiten -  Hohe Fehlverladung

4

Cambium

Keine Rückverfolgung von Baumstämmen - Einbußen durch Mengen- und Qualitätsverluste

5

Gillette

Langsames Handling bei systemgesteuerter Zuführung von Kunststoffteilen

6

Premiere

händisches Auslesen der Seriennummer aus den unterschiedlichen Umverpackungen

7

Manor AG

Ausfall der Kühlkette und dadurch erhebliche Kosten

8

Gerolsteiner

Dokumentation von Warenbewegung auf Grund von EU Verordnung und dadurch erhöhter Aufwand für Dokumentation

Tabelle 11: Problemstellungen[141]


Die Grundlage für die Durchführung eines Projektes zur Geschäftsprozessoptimierung (GPO) muss die genaue Problembeschreibung sein. Diese sollte auf Daten basieren. Das bedeutet, dass z.B. die allgemeine Feststellung „wir sind zu teuer“ oder „wir sind zu langsam“ nicht wirklich zu einem später messbaren und zu den gewollten positiven Resultaten des Verbesserungsprojektes führt. Die Problembeschreibung muss beispielhaft lauten „wir sind 15% zu teuer“ oder „wir haben 20% zu viel Ausschuss“. Auf Grundlage einer in Zahlen formulierten Problemstellung lässt sich das Projekt erfolgreich weiter verfolgen.[142]

9.1.2 Zielsetzung

Auf Basis der soeben beschriebenen, genauen Problemstellung lässt sich die Zielsetzung für das Verbesserungsprojekt formulieren. Dabei hat sich die eindeutige Beschreibung der Ziele mit Hilfe der SMART-Regel bewährt:[143]

Bild: SMART-Regel
Bild: SMART-Regel[144]


„Entscheidende Voraussetzung für die Durchführung einer (System-)Analyse ist die Aufstellung von Zielvorgaben. Dieser Phasenschritt wird als Zielanalyse bezeichnet. Der Aufbau eines hierarchischen Zielsystems ist häufig nicht möglich, da der Untersuchungsbereich „noch im Nebel“ liegt. Trotzdem muss auf einer Dokumentation der Projektziele vor Beginn der Ist-Aufnahme bestanden werden, um die späteren Ergebnisse daran messen zu können.“[145]

9.1.3 Analyse Istzustand

Nachdem das Projektziel definiert ist, geht es um die Problemlösung. Um den (Untersuchungs-)Bereich der betrieblichen Wertschöpfungskette zu identifizieren, in dem das größte Verbesserungspotential für die gegebene Zielsetzung liegt, gibt es verschiedene Werkzeuge zur Prozessdarstellung und Prozessanalyse. Geeignete Methoden sind zum Beispiel die ereignisgesteuerte Prozesskette (EPK-Modell) oder die Wertstromanalyse.

9.1.3.1 EPK-Modell

Die ereignisgesteuerte Prozesskette wurde von der SAP AG und dem Institut für Wirtschaftsinformatik der Universität des Saarlandes im Jahre 1992 entwickelt.[146] Diese Methode dient zur Modellierung von Soll- und Ist-Prozessen. Die grundlegenden Modellelemente dieser Methode sind Ereignisse, Funktionen, Konnektoren und Kontrollflüsse.[147]

9.1.3.2 Wertstromanalyse

In der Wertstromanalyse werden mit einfachen Werkzeugen (Papier und Bleistift) die Ist-Zustände der betrieblichen Abläufe erfasst und zu Papier gebracht. Die Vorgehensweise ist, dass zuerst der Ist-Zustand durch Befragung aufgenommen und zu Papier gebracht wird. Dann wird aus den ermittelten Daten (Durchlaufzeiten, Stückzahlen, Arbeitsschritte, Kosten etc.) ein optimaler Soll-Zustand entwickelt. Im Rahmen des Projektes versucht man diesen auf dem Papier entwickelten, optimalen Soll-Zustand real in der Wertschöpfungskette umzusetzen. Dabei kann an verschiedensten Stellen die RFID-Technologie das Mittel zur Erreichung des optimalen Soll-Zustandes sein.[148]

9.1.3.3 Unternehmensintern oder in Kooperation

Ein weiterer Gesichtspunkt für die erfolgreiche Umsetzung eines RFID-Projektes in KMU ist die Fragestellung, ob die neue RFID-Technologie nur intern im eigenen Unternehmen umgesetzt wird, oder ob es Schnittstellen nach außen geben soll. Hier sollten mögliche unternehmensübergreifende Kooperationen z.B. mit Händlern, Lieferanten oder Kunden bedacht werden. Bei reinen unternehmensinternen Anwendungen kann das Unternehmen selbst entscheiden, welche Standards und Technologien es für seine individuellen betrieblichen Anforderungen einsetzt. Bei unternehmensübergreifenden Kooperationen müssen die Standards (Branchenspezifischer Einsatz) und die Technologie (Anwendungsgebiete) mit den Unternehmenspartnern gemeinsam festgelegt werden.[149] Kommt eine unternehmensübergreifende Kooperation in Betracht, so muss die Ist-Analyse alle einbezogenen Unternehmen berücksichtigen.[150]

9.1.4 Sollkonzept

In dieser Projektphase werden eine oder mehrere alternative Lösungen auf Basis der Ist-Analyse entworfen, die den Ist-Zustand verbessern und die definierte Zielsetzung erfüllen können. Erst jetzt sollen mögliche Lösungen identifiziert werden. Ein erfolgreiches Sollkonzept muss die unterschiedlichen Anforderungen an die spätere Lösung (Zielsetzung) berücksichtigen.[151]

Für die erfolgreiche Umsetzung eines RFID-Projektes in KMUs sollten am Ende der Projektphase “Sollkonzept“ folgende Ergebnisse vorliegen:[152]

1. Pflichtenheft: Beschreibung aller aus Sicht des Anwenders notwendigen Funktionen der zukünftigen RFID Lösung.

2. Entscheidungsvorlage: Darstellung der Vor- und Nachteile als Handlungs-Empfehlung für die Projektauftraggeber(Geschäftsleitung/Firmeninhaber).

3. Dokumentation und Präsentation: aller relevanten Ergebnisse, als Basis für spätere Projektphasen.


9.1.4.1 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

Ob RFID unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten dann tatsächlich die beste Lösung ist, wird die Kosten-/Nutzenanalyse zeigen. Insbesondere wenn mehr als eine Technologie die Lösung der Problemstellung erbringen kann, ist die Wirtschaftlichkeits-betrachtung ein wesentlicher Entscheidungspunkt.

Bei der Nutzwertanalyse handelt es sich um eine Methode der mehrdimensionalen Entscheidungsfindung (Multiple Criteria Decision Making = Entscheidungsfindung auf Basis mehrerer Kriterien). Man spricht hier von einem Scoring Model, also Bewertungsmodell. Es zielt auf die Auswahl einer Alternative vor dem Hintergrund mehrerer, auch nicht-monetärer Entscheidungskriterien.

9.1.4.2 Nutzwertanalyse

Die Nutzwertanalyse wird in folgenden Schritten durchgeführt:

Bild: Ablauf Nutzwertanalyse
Bild: Ablauf Nutzwertanalyse[153]


Im nachfolgenden Beispiel wird der Nutzen von RFID gegenüber Barcode anhand von zwölf Kriterien analysiert. Es wurden die Kriterien und deren Gewichtung mit Partnern aus der Industrie diskutiert und festgelegt. Es werden auch Kriterien mit berücksichtigt, deren Gewichtung bei 0% liegt, da diese Kriterien zwar jetzt keine Rolle spielen, aber durchaus für zukünftige Entscheidungen bedeutsam sein können. Ignoriert man diese Kriterien, so ist die Nutzenanalyse auf die Zukunft gesehen nicht komplett und damit die flexible Anpassung an zukünftige Gegebenheiten kaum möglich. Die Summe der vergebenen Gewichtungsprozente ergibt immer 100%. Die Tabelle Tab. 12 zeigt die Auflistung der festgelegten Kriterien (1. bis 12.), deren Gewichtung (gesamt 100%) und die Bewertung der beiden Lösungen (RFID und Barcode) mit den Werten 1 bis 5. Das Resultat der Bewertung resultiert aus der Multiplikation der Bewertung jedes einzelnen Kriteriums mit der Zielgewichtung in %.[154]


Einzelkriterien

Zielgewichtung

 

Barcode

 

RFID

1. Investitionskosten

20,0%

Subjektive Bewertung
(--)
1-5
(++)

4

0,80

Subjektive Bewertung

2

0,40

2. Anpassungsaufwand

2,5%

5

0,13

2

0,05

3. Benutzerfreundlichkeit/Arbeitsschutz

5,0%

5

0,25

3

0,15

4. Datensicherheit

0,0%

5

0,00

2

0,00

5. Beständigkeit gegen Störeinflüsse

12,5%

5

0,63

2

0,25

6. Pulkerfassung

20,0%

0

0,00

5

1,00

7. Lebensdauer

5,0%

3

0,15

5

0,25

8. Speicherfähigkeit

0,0%

1

0,00

3

0,00

9. Objektgeschwindigkeit

10,0%

1

0,10

4

0,40

10. Standardisierung

5,0%

5

0,25

2

0,10

11. Lesegenauigkeit

10,0%

3

0,30

5

0,50

12. Kommunikationsreichweite

10,0%

1

0,10

4

0,40

Summe der Gewichtungsprozente

100%

 

 

2,7

 

 

3,5

Tabelle:Nutzwertanalyse Barcode vs. RFID[155]


Kritiker der Nutzwertanalyse bemängeln, dass sie aufwendig ist und dabei Wissenschaftlichkeit vorspiegelt, obwohl die Identifizierung der Kriterien, die Festlegung der Zielgewichtung und die Bewertung der Kriterien sehr subjektiv ist. Tatsächlich wird im Rahmen der Durchführung des Verfahrens eine Reihe von subjektiven Entscheidungen getroffen (z.B. Wahl und Gewichtung der Alternativen, Skalierung).[156]

9.1.4.3 Kostenanalyse

Ein weiteres Werkzeug zur Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ist die Kostenanalyse. Hierbei werden die einmaligen Anschaffungskosten für die RFID-Technologie (wie Antenne, Reader, Labeltransponder, Space-Tags, Gates, Drucker, Kabel) und die laufenden Kosten ermittelt und gegenübergestellt. Die Ermittlung erfolgt in Anlehnung an die VDI-Richtlinie und ist in folgende Punkte gegliedert: Personalaufwand für Systemanwendung, Opportunitätskosten bei Systemausfall, Wartung und Softwareupdate, Versicherungen.


Kosten

Barcode

RFID

Laufende Kosten

 

 

•          Abschreibung Hard- /   Software

•          Anteilige System- Servernutzung

•          Anteilige Systembetreuung

•          Personalkosten für Systemanwendung

•          Verbrauchsmaterial (Label)

•          Wartung

•          Softwareupdate

•          Personalkosten für Systemanwendung

•          Verbrauchsmaterial

(Transponder)

•          Wartung

•          Softwareupdate

•          Laufende Schulung

Einmalige Kosten

 

 

•          Entwicklung

•          Umstellung

 

•          Software

•          Hardware

•          Customizing

•          Qualifizierung

Tabelle: Kosten- Nutzen- Bewertung[157]

9.1.4.4 Kostenvergleichsrechnung

Aus der Kostenanalyse heraus erfolgt die Kostenvergleichsrechnung. Hierbei wird durch einen Vergleich der Kosten, zweier oder mehreren Alternativen mit identischen Leistungsmerkmalen (hier Barcode und RFID), dasjenige bestimmt, welches auf längere Sicht günstiger ist.[158] Die Kostenanalyse und Kostenvergleichsrechnung alleine genügen nicht, um betriebswirtschaftlich und unter strategischen Gesichtspunkten die richtige Entscheidung zu treffen. Es ist zusätzlich auch eine Gewinnanalyse anzuschließen, da bei unterschiedlichen Alternativen verschiedene Erlössituationen möglich und unterscheidbar sind. Grundlage ist die Kostenvergleichsrechnung, bei der die Erlössituation zusätzlich in Betracht gezogen wird.[159] Hier spricht man vom Return on Investment (ROI). Diese Betrachtung ist besonders wichtig, wenn im Unternehmen bei begrenzten finanziellen Mitteln mehrere Projekte realisiert werden sollen. Es wird folglich vorrangig in die Projekte investiert werden, aus deren Realisierung der größte Gewinn erwartet wird.[160] 

         ROI = Umsatzrentabilität * Kapitalumschlagshäufigkeit
               Umsatzrentabilität = (Gewinn / Umsatz)*100
               Kapitalumschlagshäufigkeit = Umsatz / Gesamtkapital
               => ROI = Gewinn/Gesamtkapital * 100[161]
9.1.4.5 Amortisationsrechnung

Bei der Amortisationsrechnung wird die Dauer in Jahren ermittelt, bis wann die Anschaffungsausgaben aus den Einnahmeüberschüssen des Projektes erlöst sein werden.[162]


Bild: Formel Armortisationsdauer


Formel: Amortisationsdauer [164]

Hier haben die Projekte Vorzug, deren Amortisationszeit am kürzesten ist.

9.1.5 Realisierung

Die Grundlage für die Realisierung des RFID-Projektes im KMU bildet das in der Projektphase “Sollkonzept“ erstellte Pflichtenheft. Die wichtigste Entscheidung in der Projektphase “Realisierung“ ist die Antwort auf die Frage “Make or Buy“, bzw. Eigenentwicklung oder Einkauf eines fertigen Standardsystems. Diese Entscheidung wird auf Grundlage der vorangegangenen Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen getroffen. Natürlich können hier auch Fragen der Unternehmensstrategie die Entscheidung beeinflussen. Grundsätzlich dauert eine Eigenentwicklung länger, als die Anschaffung einer bestehenden Lösung. Andererseits nehmen notwendige Anpassungen bestehender Lösungen an betriebliche Erfordernisse oft derartig viel Zeit in Anspruch, dass sich der Zeitvorteil gegenüber der Eigenentwicklung deutlich verringert.

9.1.5.1 Hardwareauswahl

Je nach dem, ob die angestrebte Lösung nur für das eigene Unternehmen oder in Kooperation mit anderen Unternehmen realisiert werden soll, ist die für die Auswahl der Hardware (s. Kapitel 3) entscheidend, welche Standards (s. Kapitel 4) eingesetzt werden. Technische Anforderungen für RFID Hardwarekomponenten können sein: [165]

• Große Lesereichweite (über 1 Meter)

• Read-only, passiv, Lesereichweite unter 1 Meter

• Mehrwegeeinsatz

• Lesegeräte stationär oder Handlesegeräte

• Störende Umwelteinflüsse (metallische Umgebung, Wasser, Hitze)

• Gleichzeitiges Auslesen mehrerer Transponder gleichzeitig (Pulkfähigkeit)

9.1.5.2 Softwareauswahl

Es stellt sich zuerst die Frage, ob die im Unternehmen vorhandene Software durch Customizing auf die neue Technologie anpasst werden kann. Bei der Bewertung ob Einbindung in das vorhandene EDV-System oder eine Neukonzeption die beste Lösung ist, sollten folgende Gesichtspunkte berücksichtigt werden: • Kann die vorhandene Software die durch RFID anfallenden Datenmengen verarbeiten, ist die Leistung des vorhandenen EDV-Systems ausreichend?

• Wie können die Unternehmensprozesse an die Systemanforderungen angepasst oder gegebenenfalls erweitert werden?

• Sind die Anpassungen interner Abteilungen umsetzbar oder müssen externe Dienstleister beauftragt werden?

• Sind bestehende Daten kompatibel?

• Ist der Ausbildungsstand Mitarbeiter ausreichend?

• Wie können vorhandene Auto ID Prozesse genutzt werden?

• Welche Schnittstellen zu anderen Prozessen z.B. ERP müssen ergänzt werden?

• Welche Schnittstellen zu Kooperationspartnern sind notwendig?

• Muss ein (zusätzlicher) Datenbankserver angeschafft werden?

• Müssen zusätzliche IP-Netze aufgebaut werden?

Manche Systemanbieter (z.B. SAP und Intel) arbeiten zusammen an Lösungen, um die Integration von RFID-Technologie in bestehende IT-Systeme der KMU zu vereinfachen. Bei wenig komplexen Abläufen wird die direkte Einbindung der neuen RFID-Komponenten in das vorhandene IT-System empfohlen. [166]

Bei einer Neukonzeption bzw. Neuanschaffung gehört die Einbindung der RFID-Technologie in bestehende Softwarelösungen zu den schwierigsten Aufgaben und Entscheidungen für die KMU. Da der Softwaremarkt auf Grund der Vielzahl an komplexen Produkten unübersichtlich ist und sich diese nur schwer miteinander vergleichen lassen, ist die Identifizierung der richtigen Softwarelösung für den Einsatz von RFID-Technologie in KMUs schwer.[167]

9.1.6 Integration

In der letzen Phase der Umsetzung eines RFID-Projektes, geht es um die Einführung der neuen Technologie in die betriebliche Praxis. Bei der Einführung der RFID-Technologie können verschiedene Strategien verfolgt werden:

• Beim “Big Bang“ erfolgt die Einführung in allen betroffenen Bereichen gleichzeitig. Der Einführungszeitraum wird minimiert und Reibungsverluste durch Prozesse mit alter und neuer Vorgehensweise vermieden. Jedoch ist das Risiko für einen Misserfolg groß, da es keine Testphase gibt und alles prompt funktionieren muss.

• Bei der “Pilotierung“ erfolgt die Einführung in einem begrenzten Bereich. Bei dieser Vorgehensweise können Probleme schnell erkannt und behoben werden. Im schlimmsten Fall kann man umgehend zu dem alten System zurückkehren. Nach erfolgreichem Abschluss der Pilotphase erfolgt die Einführung im gesamten Betrieb/Prozess.

• Bei der “stufenweisen“ Einführung wird die neue Technologie sukzessive eingeführt. Die Mitarbeiter werden nach und nach geschult und die Abläufe werden nacheinander umgestellt. Wie bei der Pilotierung können auch hier gemachte Erfahrungen während der Einführung für weitere Optimierungen bei der weiteren Umsetzung genutzt werden.

Nachdem die neue RFID-Technologie eingesetzt wurde, sollte nach einiger Zeit überprüft werden, ob die eingeführten Veränderungen die gewünschten Verbesserungen erbringen. Es kann notwendig sein, dass die Abläufe weiterhin im Rahmen der kontinuierlichen Verbesserung kritisch hinterfragt und weiter verändert werden müssen.[168]

10 Fazit

Die Unternehmen des Mittelstandes sehen sich im Zuge des Globalisierungsprozesses einem immer stärker werdenden Wettbewerbsdruck gegenüber gestellt. Vor diesem Hintergrund ist die Erfordernis geboten, den eigenen Zeit- und Leistungsaufwand möglichst effizient zu gestalten. Es gilt die eigene Rentabilität zu optimieren, um auf diese Weise die eigene Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten bzw. zu steigern.

Die Einführung zeitgemäßer Technologien ist als Mittel für diese Zweckerreichung ein theoretisch erstrebenswertes Vorhaben. Im Bereich RFID muss dennoch klärend betont werden, dass die relativ zeit- und kostenintensive Implementierung auch einen unternehmerischen Nutzen bewirken muss, der den Aufwand zumindest ausgleicht und mittel- als auch langfristig prozessuale bzw. wirtschaftliche Vorteile bringt.

Vor der Projektierung von RFID sollten daher die Prozessketten des Unternehmens auf tatsächlich bestehenden Verbesserungsbedarf hin analysiert werden. Es gilt festzustellen, ob eine individuelle bzw. standardisierte Lösung ein probates und finanziell vertretbares Mittel für tagesgeschäftliche Aktivitäten darstellt, oder als zu überdimensioniert erscheint.

Eine pauschale Bewertung für bzw. gegen die Einführung von RFID kann nicht getroffen werden. Vielmehr mag für gewisse Unternehmen auch die Beibehaltung der bisherigen Kennzeichnungsmethoden (bspw. Barcode, Schriftstücke) ein durchaus adäquates Mittel darstellen, welches Aufwand und Nutzen - sowohl in zeitlicher, wirtschaftlicher und sozialer Hinsicht - in einer guten Relation darstellt.

11 Fußnoten

  1. ↑ Vgl. Huber, A., Monse, K. (2006), S. 6
  2. ↑ Vgl. TU-Berlin (2006)
  3. ↑ Vgl. Strate, G., Kersten, J. (2005), S.1
  4. ↑ Vgl. rfid-ready (2006)
  5. ↑ Vgl. Huber, A., Monse, K. (2006), S. 6
  6. ↑ Vgl. DLR (2007)
  7. ↑ Vgl. Huber, A., Monse, K. (2006), S. 4
  8. ↑ Vgl. BITKOM (2005), S. 5
  9. ↑ Vgl. Japs, S. (2007), S. 11
  10. ↑ Vgl. Huber, A., Koch, O. (2007), S. 3
  11. ↑ Vgl. Oertel, B. et al. (2004), S. 12
  12. ↑ Vgl. Huber, A., Monse, K. (2006), S. 5
  13. ↑ Vgl. Huber, A., Monse, K. (2006), S. 5
  14. ↑ Vgl. Riezler, A. (2003)
  15. ↑ Vgl. Kayser, G. (2006), S. 6
  16. ↑ Tab. 1: Quantitative Abgrenzungskriterien
  17. ↑ Vgl. Riezler, A. (2003)
  18. ↑ Vgl. Mittelstandsmonitor (2007), S. 7
  19. ↑ Vgl. Barthel, A. et al. (2007), S. 5 f.
  20. ↑ Vgl. Informationsforum RFID I (2007)
  21. ↑ Vgl. Informationsforum RFID II (2007)
  22. ↑ Vgl. Informationsforum RFID I (2007)
  23. ↑ Vgl. Informationsforum RFID II (2007)
  24. ↑ Vgl. rfid-support-center (2007)
  25. ↑ Vgl. Pibernik, R. (2007)
  26. ↑ Vgl. rfid-support-center (2007)
  27. ↑ Vgl. Schmidt, J. (2007)
  28. ↑ Vgl. rfid-support-center (2007)
  29. ↑ Vgl. Schmidt, J. (2007)
  30. ↑ Vgl. rfid-support-center (2007)
  31. ↑ Vgl. Tödter, J. (2006)
  32. ↑ Vgl. rfid-support-center (2007)
  33. ↑ Vgl. Tödter, J. (2006)
  34. ↑ Vgl. rfid-support-center (2007)
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13 Abkürzungsverzeichnis

AG                                          Aktiengesellschaft

AIM                                        Automatische Identifikation, Datenerfassung und Mobile Datenkommunikation

ALE                                        Application Level Events

API                                         Application Programming Interfaces

Auto-ID                                  Automatische Identifizierung

Bit                                           Binary Digit

BITKOM                                Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien

BPM                                       Business Process Management

BSI                                         Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik

bzw.                                        beziehungsweise

CDMA                                   Code Division Multiple Access

CEPT                                      Conférence Européenne des Administrations des Postes et des Télécommunications

com                                         Commercial

de                                            Deutschland    

EAI                                         Enterprise Application Integration

EC                                          Eurocheque

ECC                                       E-Commerce-Center

EC-Ruhr                                 Electronic Commerce-Kompetenzzentrum Ruhr

EDV                                       Elektronische Datenverarbeitung

EN                                          Europäische Norm

EPC                                        Electronic Product Code

EPCglobal Inc                         Electronic Product Code global Incorporated Company 

EPK                                        Ereignisgesteuerte Prozesskette

ERP                                        Effective Radiated Power

ERP                                        Enterprise Ressource Planning

ETSI                                       European Telecommunications Standards Institute

EU                                          Europäische Union

FDMA                                    Frequency Division Multiple Access

ff.                                            (fort) folgende

ggf.                                          gegebenenfalls

GHz                                        Gigahertz

GPO                                       Geschäftsprozessoptimierung

GS1                                        <a Global Standards 1

GTIN                                      Global Trade Item Number 

HF                                          High Frequency          

HTML                                     Hypertext Mark-up Language 

http                                          Hypertext Transfer Protocol

ID                                           Identification

IEC                                         International Electrotechnical Commission

IP                                            Internet Protocol

ISBN                                      International Standard Book Number

ISM                                        Industrial, Scientific and Medical

ISO                                         International Standard Organisation

IT                                            Informationstechnik

ITU                                         International Telecommunication Union

KFZ                                        Kraftfahrzeug

kHz                                         Kilohertz

km                                           Kilometer       

KMU                                      Kleine und mittlere Unternehmen

KO                                         Knock Out

LF                                           Low Frequency

LKW                                                  Lastkraftwagen

m                                            Meter

MA                                         Mitarbeiter

MES                                       Manufacturing Execution System

MHz                                       Megahertz

MIT                                        Massachusetts Institute of Technology

NEG                                       Netzwerk Elektronischer Geschäftsverkehr

ONS                                       Object Name Service

PDA                                       Personal Digital Assistant

PHP                                        PHP Hypertext Preprocessor

RFID                                       Radio Frequency Identification

RM                                         Reader Management

ROI                                        Return on Investment

RP                                           Reader Protocol

SAP                                        Systeme Anwendungen Produkte

SCM                                       Supply Chain Management

SDMA                                    Space Division Multiplex Access

SGTIN                                    Serialized Global Trade Identification Number

SIT                                         Sichere Telekommunikation

SMART                                  schriftlich und spezifisch, messbar, anspruchsvoll, realistisch, terminlich strukturierbar

TDMA                                    Time Division Multiple Access

TDT                                        Tag Data Translation

TR                                           Technical Report

UHF                                        Ultra-High Frequency 

US                                          United States

USA                                       United States of America

VDI                                        Verein Deutscher Ingenieure

Vgl.                                         Vergleich

W                                           Watt

WLAN                                   Wireless Local Area Network

WWS                                     Warenwirtschaftssystem

www                                       World Wide Web

z. B.                                        zum Beispiel

 

 

14 Siehe auch

Von „http://winfwiki.wi-fom.de/index.php/RFID_in_mittelst%C3%A4ndischen_Branchen“
Persönliche Werkzeuge