Analyse und Bewertung der RFID-Technologie in der Logistik
©2006
Diplomarbeit
83 Seiten
Zusammenfassung
Inhaltsangabe:Einleitung:
Der Begriff RFID steht für Radio Frequenz Identifikation und stellt eine Technologie dar, die es ermöglicht Daten aus Transpondern ohne Berührung und Sichtkontakt auszulesen. Vor allem die Handelskonzerne wie Wal-Mart oder Metro treiben RFID voran.
In der Öffentlichkeit ist die Anwendung von RFID meist im Zusammenhang mit den Eintrittskarten der Fußballweltmeisterschaft 2006, den neuen deutschen Reisepässen oder der Metro-Group-Future-Store-Initiative wahrzunehmen. Die Erwartungen an die RFID-Technologie sind hoch. Sie soll aus der chronischen Ertragsschwäche helfen. So ist dieses Thema momentan allgegenwärtig auf Messen, Konferenzen, Diskussionen und in den Fachmedien zu finden.
RFID stellt eine Technologie dar, die sich in einem starken Entwicklungsprozess befindet. Es ergeben sich laufend Veränderungen in der Technik, den Standards sowie dem Datenschutz und diese führen damit zu Abänderungen in der Anwendung dieser Technologie. Diese Diplomarbeit dient dazu, einen Überblick über den aktuellen Stand der RFID-Anwendungen in der Logistik aufzuzeigen.
Um einen aktuellen Stand der RFID-Technologie darstellen zu können, fand eine Umfrage zum Thema RFID-Technologie in der Logistik bei RFID-Anwendern statt. Der Hauptteil der Diplomarbeit besteht aus der Analyse und Bewertung eines entworfenen Fragebogens, wobei jede Frage in einem eigenen Unterkapitel analysiert wird. Der erste Teil umfasst die theoretischen Grundlagen der Radiofrequenztechnologie.
Gang der Untersuchung:
RFID stellt eine Technologie dar, die sich in einem starken Entwicklungsprozess befindet. Es ergeben sich laufend Veränderungen in der Technik, den Standards sowie dem Datenschutz und diese führen damit zu Abänderungen in der Anwendung dieser Technologie. So dient diese Diplomarbeit dazu, einen Überblick über den aktuellen Stand der RFID-Anwendungen in der Logistik aufzuzeigen.
Diese Diplomarbeit gliedert sich in zwei Bereiche. Der erste Teil, der in Kapitel 2 dargelegt ist, umfasst die theoretischen Grundlagen der Radiofrequenztechnologie. Dieser Abschnitt dient dazu theoretisches Wissen über diesen Themenbereich zu erlangen, um die Aussagen im praktischen Teil besser zu erfassen.
Der zweite Teil stellt in dieser Arbeit den Praxisbezug her. Dieser ist im dritten Kapitel als Auswertung des entworfenen Fragebogens dargestellt. Jede Frage wird in einem eigenen Unterkapitel analysiert. Des Weiteren ist eine Einführung vorangestellt und ein Ausblick […]
Der Begriff RFID steht für Radio Frequenz Identifikation und stellt eine Technologie dar, die es ermöglicht Daten aus Transpondern ohne Berührung und Sichtkontakt auszulesen. Vor allem die Handelskonzerne wie Wal-Mart oder Metro treiben RFID voran.
In der Öffentlichkeit ist die Anwendung von RFID meist im Zusammenhang mit den Eintrittskarten der Fußballweltmeisterschaft 2006, den neuen deutschen Reisepässen oder der Metro-Group-Future-Store-Initiative wahrzunehmen. Die Erwartungen an die RFID-Technologie sind hoch. Sie soll aus der chronischen Ertragsschwäche helfen. So ist dieses Thema momentan allgegenwärtig auf Messen, Konferenzen, Diskussionen und in den Fachmedien zu finden.
RFID stellt eine Technologie dar, die sich in einem starken Entwicklungsprozess befindet. Es ergeben sich laufend Veränderungen in der Technik, den Standards sowie dem Datenschutz und diese führen damit zu Abänderungen in der Anwendung dieser Technologie. Diese Diplomarbeit dient dazu, einen Überblick über den aktuellen Stand der RFID-Anwendungen in der Logistik aufzuzeigen.
Um einen aktuellen Stand der RFID-Technologie darstellen zu können, fand eine Umfrage zum Thema RFID-Technologie in der Logistik bei RFID-Anwendern statt. Der Hauptteil der Diplomarbeit besteht aus der Analyse und Bewertung eines entworfenen Fragebogens, wobei jede Frage in einem eigenen Unterkapitel analysiert wird. Der erste Teil umfasst die theoretischen Grundlagen der Radiofrequenztechnologie.
Gang der Untersuchung:
RFID stellt eine Technologie dar, die sich in einem starken Entwicklungsprozess befindet. Es ergeben sich laufend Veränderungen in der Technik, den Standards sowie dem Datenschutz und diese führen damit zu Abänderungen in der Anwendung dieser Technologie. So dient diese Diplomarbeit dazu, einen Überblick über den aktuellen Stand der RFID-Anwendungen in der Logistik aufzuzeigen.
Diese Diplomarbeit gliedert sich in zwei Bereiche. Der erste Teil, der in Kapitel 2 dargelegt ist, umfasst die theoretischen Grundlagen der Radiofrequenztechnologie. Dieser Abschnitt dient dazu theoretisches Wissen über diesen Themenbereich zu erlangen, um die Aussagen im praktischen Teil besser zu erfassen.
Der zweite Teil stellt in dieser Arbeit den Praxisbezug her. Dieser ist im dritten Kapitel als Auswertung des entworfenen Fragebogens dargestellt. Jede Frage wird in einem eigenen Unterkapitel analysiert. Des Weiteren ist eine Einführung vorangestellt und ein Ausblick […]
Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
Kristina Koch
Analyse und Bewertung der RFID-Technologie in der Logistik
ISBN-10: 3-8324-9883-4
ISBN-13: 978-3-8324-9883-2
Druck Diplomica® GmbH, Hamburg, 2006
Zugl. Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin, Berlin, Deutschland,
Diplomarbeit, 2006
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© Diplomica GmbH
http://www.diplom.de, Hamburg 2006
Printed in Germany
Inhaltsverzeichnis
I
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis... III
Abbildungsverzeichnis...IV
Tabellenverzeichnis ... V
1
Einführung ... 1
1.1
Ziel der Arbeit ... 3
1.2 Aufbau ... 3
1.3 Vorgehen ... 3
2
RFID ... 5
2.1 Historie
der
RFID-Technologie... 5
2.2
Komponenten eines RFID-Systems ... 6
2.2.1 Transponder ... 7
2.2.2 Schreib-/Lesegerät ... 9
2.3
Funktionsweise, Reichweiten und Frequenzen ... 10
2.4
Standardisierung von RFID... 12
2.4.1 Der Electronic Product Code (EPC) ... 15
2.4.2 EPC Gen 2 ... 17
2.5
Einsatzmöglichkeiten von RFID in der Logistik... 18
3
Auswertung des Fragebogens... 20
3.1
Einsatzbereiche von RFID... 21
3.2
Nutzen der RFID-Technologie gegenüber dem Barcode ... 25
3.3 Objektkennzeichnung... 28
3.4 Anwendungszeitraum... 30
3.5
Dauer der Einführungsphase ... 32
3.6 Transpondertechnologie ... 34
3.7 Frequenzbereiche... 36
3.8 Projekte... 39
3.9 Datenschutz ... 42
3.10 Standards ... 45
3.11 Inkompatibilität ... 46
3.12 Kosten... 47
Inhaltsverzeichnis
II
3.13 Hürden ... 50
3.14 Probleme... 52
3.15 RFID oder Barcode... 54
3.16 Zukunft ... 58
4
Ausblick... 61
ANHANG... 62
Anhang 1: Fragebogen... 62
Literatur- und Quellenverzeichnis ... 66
Ehrenwörtliche Erklärung... 75
Abkürzungsverzeichnis
III
Abkürzungsverzeichnis
AIM
Association for Automatic Identification and Mobility
Auto-ID Automatische
Identifikation
CCG
Centrale für Coorganisation GmbH
EAN
European Article Number
EDI
Electronic Date Interchange
EDV elektronische
Datenverarbeitung
EPC
Electronic Product Code
GHz Gigahertz
GS1
Global Standard One
IDC
International Data Corporation
IML
Fraunhofer Institut für Materialfluss und Logistik
ISM
Industrial, Scientific and Medical
ISO International
Organization for Standardization
IT Informationstechnik
kHz Kilohertz
MHz Megahertz
RFID
Radio Frequenz Identifikation
RO Read-Only
ROI
Return On Invest
RW
Read & Write
UHF Ultrahochfrequenz
WORM Write-Once-Read-Multiple
Abbildungsverzeichnis
IV
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Medienecho auf RFID ... 1
Abbildung 2: Status quo des RFID-Einsatzes... 2
Abbildung 3: RFID-Transponder... 7
Abbildung 4: Disktransponder und Glastransponder... 8
Abbildung 5: Passiver RFID-Tag (Smart-Label)... 9
Abbildung 6: Stationäre und mobiles RFID-Lesegerät ... 10
Abbildung 7: Funktionsweise der RFID-Technologie... 11
Abbildung 8: Befragte Unternehmen nach Branchen... 20
Abbildung 9: Einsatzbereiche RFID... 21
Abbildung 10: Nutzen von RFID gegenüber dem Barcode... 25
Abbildung 11: Was haben Sie mit RFID-Datenträgern gekennzeichnet? ... 28
Abbildung 12: Anwendungszeitraum ... 30
Abbildung 13: Dauer der Einführung ... 32
Abbildung 14: Art der Transpondertechnologie... 34
Abbildung 15: Anwendungsgebiete von aktiven und passiven Transpondern... 36
Abbildung 16: Frequenzbereiche... 36
Abbildung 17: Projekte... 39
Abbildung 18: RFID-Projektdurchführung ... 42
Abbildung 19: Datenschutz ... 42
Abbildung 20: Standards ... 45
Abbildung 21: Inkompatibilität ... 46
Abbildung 22: Kosten... 47
Abbildung 23: Hürden ... 50
Abbildung 24: Probleme... 52
Abbildung 25: Zukunft ... 58
Abbildung 26: Zukünftige Bedeutung von RFID nach Branchen ... 60
Tabellenverzeichnis
V
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Gesprächspartner zur Studie ,,RFID-Technologie in der Logistik" ... 4
Tabelle 2: RFID-Frequenzbereiche ... 12
Tabelle 3: Weltweite Frequenzverteilung... 15
Tabelle 4: Struktur des Electronic Product Codes (EPC) ... 16
Einführung
1
1 Einführung
Der Begriff RFID steht für Radio Frequenz Identifikation und stellt eine Technologie
dar, die es ermöglicht Daten aus Transpondern ohne Berührung und Sichtkontakt
auszulesen.
1
Vor allem die Handelskonzerne wie Wal-Mart oder Metro treiben RFID
voran. In der Öffentlichkeit ist die Anwendung von RFID meist im Zusammenhang mit
den Eintrittskarten der Fußballweltmeisterschaft 2006, den neuen deutschen
Reisepässen oder der Metro-Group-Future-Store-Initiative wahrzunehmen.
2
Die
Erwartungen an die RFID-Technologie sind hoch. Sie soll aus der chronischen
Ertragsschwäche helfen. So ist dieses Thema momentan allgegenwärtig auf Messen,
Konferenzen, Diskussionen und in den Fachmedien zu finden.
3
Abbildung 1 zeigt die
Anzahl der Erwähnungen ausgewählter RFID-Themen in europäischen
Fachzeitschriften. Daraus ist deutlich zu erkennen, wie das Thema RFID in den letzten
Jahren an Bedeutung gewonnen hat.
Abbildung 1: Medienecho auf RFID
Quelle: Roth (2004), S. 54.
1
Vgl. Finkenzeller (2002), S. 1.
2
Vgl. Klimpel (2005).
3
Vgl. Behrenbeck, u.a. (2005), S. 50-51.
Einführung
2
Der Umsatz mit RFID-Chips wurde 2004 auf ca. 300 Millionen US-Dollar geschätzt.
Bis 2009 erwartet das Marktforschungsunternehmen In-Stat einen Anstieg auf 2,8 Mrd.
US-Dollar. Den größten Anteil trägt vor allem die Logistik im Handel.
4
Oft wird jedoch auch von einem nachlassenden Enthusiasmus aufgrund von nicht
erfüllten Annahmen gesprochen. Nach einem Ergebnis des Forschungsunternehmen
IDC in der Marktstudie ,,RFID Status quo und Zukunftsaussichten in Deutschland,
2005" haben sich von 669 befragten Unternehmen erst 31 Prozent mit dem Thema
RFID beschäftigt. Des Weiteren entschied sich der größere Teil der Unternehmen, die
sich mit RFID auseinander gesetzt hatten, gegen den RFID-Einsatz. Jedoch existierten 9
Prozent, die sich trotz aller Herausforderungen für eine Einführung von RFID
entschieden.
5
Abbildung 2: Status quo des RFID-Einsatzes
Quelle: Verstaen (2005), S. 54.
Daraus ist zu schließen, dass die Radiofrequenztechnologie trotz derzeit vieler
angebotenen Seminare und Veranstaltungen noch in einem frühzeitigen Stadium der
Entwicklung steckt.
4
Vgl. Klimpel (2005).
5
Vgl. Haas, (2005), S. 5.
Einführung
3
1.1
Ziel der Arbeit
RFID stellt eine Technologie dar, die sich in einem starken Entwicklungsprozess
befindet. Es ergeben sich laufend Veränderungen in der Technik, den Standards sowie
dem Datenschutz und diese führen damit zu Abänderungen in der Anwendung dieser
Technologie. So dient diese Diplomarbeit dazu, einen Überblick über den aktuellen
Stand der RFID-Anwendungen in der Logistik aufzuzeigen.
1.2
Aufbau
Diese Diplomarbeit gliedert sich in zwei Bereiche. Der erste Teil, der in Kapitel 2
dargelegt ist, umfasst die theoretischen Grundlagen der Radiofrequenztechnologie.
Dieser Abschnitt dient dazu theoretisches Wissen über diesen Themenbereich zu
erlangen, um die Aussagen im praktischen Teil besser zu erfassen. Der zweite Teil stellt
in dieser Arbeit den Praxisbezug her. Dieser ist im dritten Kapitel als Auswertung des
entworfenen Fragebogens dargestellt. Jede Frage wird in einem eigenen Unterkapitel
analysiert. Des Weiteren ist eine Einführung vorangestellt und ein Ausblick
angeschlossen, so das diese Diplomarbeit insgesamt aus 4 Kapiteln besteht.
1.3
Vorgehen
Diese Arbeit basiert auf einer Literaturrecherche, wobei Fachliteratur zu RFID und
um aktuelle Einsichten zu erhalten im Internet recherchierte Quellen genutzt wurden.
Neben dem Literaturstudium fand eine Umfrage zum Thema ,,RFID-Technologie in der
Logistik" bei RFID-Anwendern statt. Dazu zählen ebenso Unternehmen, die erste
Pilotprojekte durchgeführt, jedoch die RFID-Technologie nicht im Einsatz haben.
Insgesamt sind im Rahmen dieser Diplomarbeit 55 Unternehmen kontaktiert worden.
Die Daten der Studie resultieren aus telefonischen Interviews und dem eigenständigen
Ausfüllen eines Fragebogens durch die RFID-Anwender. Hierbei war mit 15
Ansprechpartnern der angeschriebenen Unternehmen ein Telefoninterview auf der
Grundlage eines strukturierten Fragebogens realisierbar. Bei weiteren 5 Unternehmen
Einführung
4
wurden die Fragebögen selbständig ausgefüllt. Damit konnten insgesamt 20
Unternehmen an der Befragung zum Thema ,,RFID-Technologie in der Logistik"
teilnehmen. Der Fragebogen ist in Anhang 1 dargestellt. Zu den Befragten zählen 17
RFID-Anwender sowie 3 Unternehmen, die Pilotprojekte durchgeführt haben. Von
den Befragten stammten 4 aus der Pharmabranche, 3 aus der Automobilindustrie, 7 aus
dem Handel, 4 aus der Industrie und 2 aus dem Bereich Logistikdienstleistung. So bietet
die Studie einen Eindruck über die aktuelle Situation der RFID-Anwendung in der
Logistik. In Tabelle 1 sind alle Befragten sowie die Art der Befragung und ob RFID in
ihrer Logistik im Einsatz ist dargestellt.
Tabelle 1: Gesprächspartner zur Studie ,,RFID-Technologie in der Logistik"
Die Antworten aller Befragten bleiben bei der Auswertung des Fragebogens anonym.
24.05.200
6
Name
Vorname
Firma
Art der
Befragung
RFID in
Anwendun
g
Datum
Eisenhauer
Armin
BASF Future Business GmbH
Telefoninterview
ja
16.05.2006
Radic
Kristian
Keiper Recaro Group
Telefoninterview
ja
08.05.2006
k.A.
k.A.
Daimler Chrysler AG
Fragebogen
ja
12.05.2006
Kruse
Andreas
DHL Solutions GmbH
Telefoninterview
ja
22.05.2006
Pelich
Christoph
Volkswagen AG
Telefoninterview
ja
08.05.2006
Haas
Werner
Trans
-
o
-
flex Schnell Lieferdienst GmbH
Telefoninterview
ja
22.05.2006
Birkhahn
Constanze
Robert Bosch GmbH
Telefoninterview
ja
2
2.05.2006
Quiede
Uwe
Kaufhof Warenhaus AG
Fragebogen
ja
23.05.2006
Friedrich
Martin
Bayer Technology Service GmbH
Telefoninterview
ja
24.05.2006
Renner
Marcus
Mustang
-
Bekleidungswerke GmbH & Co.KG
Telefoninterview
nein
-
Projekt
24.05.2006
Brandes
Gerhard
BLG International Logistics GmbH & Co.KG
Telefoninterview
ja
24.05.2006
Lehrmann
Dieter
Chemion Logistik GmbH
Fragebogen
ja
Feger
Manfred
Markant Handels und Service GmbH
Telefoninterview
ja
31.05.2006
Kunz
Ulf Thomas
K
aiser´s Tengelmann AG
Telefoninterview
nein
-
Projekt
02.06.2006
Taufall
Harald
Vorwerk & Co.Teppichwerke GmbH & Co.KG
Telefoninterview
nein
-
Projekt
29.05.2006
Plag
Matthias
RapidCorr GmbH
Telefoninterview
ja
06.06.2006
Sandlöhken
Jörg
RE
WE Group
Fragebogen
ja
09.06.2006
Elfers
Lars
Wipak Walsrode GmbH & Co.KG
Telefoninterview
ja
12.06.2006
Stracke
Eduard
Sahm GmbH + Co.KG
Telefoninterview
ja
13.06.2006
Wolff
Carsten
Otto GmbH & Co.KG
Fragebogen
ja
26.06.2006
26.05.2006
RFID-Grundlagen
5
2 RFID
Der Begriff RFID ist die englische Abkürzung für Radio Frequency Identification und
steht für ,,Identifizierung per Funk".
6
Es ist eine Technologie, die dazu dient
Gegenstände, Tiere oder Personen zu kennzeichnen. Über elektromagnetische Wellen
sind die auf einem Transponder gespeicherten Daten berührungslos und ohne
Sichtkontakt lesbar bzw. veränderbar. RFID gehört zusammen mit anderen
Technologien (z.B. dem Barcode) zu den Auto-ID-Verfahren, also Verfahren zur
automatischen Identifizierung von Objekten.
Im Vergleich zum Barcode bietet RFID den Vorteil, dass kein Einscannen oder
einzelnes Zählen von Objekten mehr notwendig ist. Denn Radiowellen ermöglichen das
Durchleuchten von Verpackungen und das Erfassen von mehreren Informationen
gleichzeitig (,,Pulkerfassung").
7
Ein Einsatz der Radiofrequenztechnologie ist im
gesamten Werdegang eines Produktes realisierbar von der Entstehung bis zum
Vertrieb an den Endabnehmer. Durch den Einsatz von RFID ist in sämtlichen
Abschnitten einer Lieferkette automatisch feststellbar, wo und in welchem Status sich
ein Objekt befindet. Damit sind ein transparenter Warenfluss sowie eine vollständige
Dokumentation aller Produktströme möglich. Unter RFID ist die gesamte technische
Infrastruktur, demnach die Hard- und Software, zu verstehen.
8
2.1
Historie der RFID-Technologie
Die Vorläufer der RFID-Technologie wurden erstmalig während des 2. Weltkrieges
eingesetzt. Schon 1940 setzte die Britische Armee Transponder zur Freund-Feind-
Erkennung von Flugzeugen ein. Die Erfindung der RFID-Technologie selbst erfolgte
1948 durch die Verknüpfung der Radar- und Radiowellentechnik. Jedoch begann erst in
den 60er Jahren die kommerzielle Verwendung durch die Amerikaner. Dabei handelte
es sich um Warensicherungssysteme (engl. Electronic Article Surveillance, EAS), die
genutzt wurden um Diebstähle in Kaufhäusern zu verhindern. Hierbei war es möglich
eine 1-Bit-Information zu übertragen. Somit konnte das Vorhandensein oder das Fehlen
6
Vgl. Prahl (2005), S. 1.
7
Vgl. Kern (2006), S. 1.
8
Vgl. Kehrwald (2004), S. 1.
RFID-Grundlagen
6
der Markierung geprüft werden. Diese Systeme bauten auf der Mikrowellentechnik und
der Induktion auf und sind noch heute im Einzelhandel im Einsatz.
Durch eine intensive Weiterentwicklung der Technologie ab 1970 fand sie nun auch für
die Tieridentifikation, zur Automatisierung von Produktionsprozessen in der Industrie
und im Straßenverkehr ihre Anwendung. Während der 80er Jahre führten mehrere
Bundesstaaten der USA sowie Norwegen RFID in ihre Mautsysteme ein, was den
Impuls zur Weiterentwicklung gab. Es entwickelten sich seit 1990 immer mehr
Einsatzgebiete für die Radiofrequenztechnologie, dazu zählen zum Beispiel
Zugangskontrollen, Skipässe, Tankkarten oder elektronische Wegfahrsperren.
Ab dem Jahre 2000 ist durch die Massenproduktion ein starker Preisrückgang sowie ein
Trend zu immer kleineren Bauformen zu beobachten. Somit ist beispielsweise auch der
Einsatz in der Warenlogistik mit großen Stückzahlen rentabler geworden. Aktuelle
Beispiele für die Einführung von RFID zur Unterstützung der logistischen Abläufe sind
unter anderem Metro, Wal-Mart oder auch Rewe. Durch die rasante Entwicklung dieser
Technologie ist jedoch versäumt worden entsprechende Industriestandards zu
definieren. Daher war die Kombination von unterschiedlichen bereits vorhandenen
Systemen nicht möglich. Das Auto-ID Center, welches seit 1999 besteht, übernahm
daher die Aufgabe einen globalen Standard zur Warenidentifikation zu entwerfen. In
vielen Bereichen, wie z.B. in der Logistik, sind daher schon fest definierte Standards
vorhanden, die eine Kombination verschiedener Systeme ermöglichen.
9
2.2
Komponenten eines RFID-Systems
Ein typisches RFID-System besteht grundsätzlich aus einem Transponder (auch RFID-
Tag genannt) und einem Lese- oder Schreib-/Lesegerät, das genauso als Reader oder
Interrogator bezeichnet wird. Meistens sind die RFID-Lesegeräte mit einer zusätzlichen
Schnittstelle ausgestattet, um die empfangenen Daten an ein anderes System (z.B. EDV-
System) weiterzugeben.
10
9
Vgl. o.V. (2001), S. 3ff.
10
Vgl. Finkenzeller (2002), S. 7.
RFID-Grundlagen
7
2.2.1 Transponder
Der Begriff Transponder ist eine Wortschöpfung aus Transmitter und Responder und
funktioniert als Empfänger sowie Sender von elektromagnetischen Wellen. Er setzt sich
grundsätzlich aus einem programmierbaren Chip, der Daten speichert, und einer
Kupferspule als Antenne zusammen. Diese Elemente sind von einem Gehäuse
umgeben. Abbildung 3 zeigt einen möglichen Aufbau dieser Bestandteile ohne
Gehäuse.
Abbildung
3:
RFID-Transponder
Quelle:
Kulpa
(2005).
Der Transponder ist ein beweglicher Datenträger, der an einem zu identifizierenden
Objekt angebracht ist und sämtliche relevanten Informationen speichert. Dazu zählen
beispielsweise die Produktbezeichnung, die Produktnummer, der Hersteller oder auch
der Preis. Die Speicherkapazität kann von 1 Bit bis zu mehreren Kilobytes reichen.
Transponder können sich hinsichtlich ihrer Energieversorgung, Bauform,
Speicherkapazität und Programmierbarkeit unterscheiden. Außerdem können durch
nachträglich hinzugefügte Sensoren an den Transpondern beispielsweise
Umgebungstemperatur, -luftfeuchtigkeit oder -druck gemessen und gespeichert werden.
Hinsichtlich der Art der Energieversorgung wird in aktive und passive Transponder
unterschieden.
11
Aktive Transponder besitzen eine eigene Energieversorgung und sind zum Beispiel
mit einer Batterie ausgestattet. Diese stellt die Energie bereit, die der Mikrochip zur
Datenübertragung und zum -erhalt benötigt. Aktive RFID-Tags sind aufgrund ihrer
Energiequelle im Vergleich zu passiven Transpondern größer und teurer und weisen
11
Vgl. Hompel, Schmidt (2005), S. 243.
Antenne
Mikrochip
RFID-Grundlagen
8
eine begrenzte Lebensdauer von derzeit ca. zehn Jahren auf. Dafür besitzen sie eine
deutlich höhere Sendereichweite sowie größere Speicherkapazitäten und sind
beispielsweise in Mautsystemen oder in der Containerlogistik im Einsatz.
Passive Transponder besitzen keine eigene Energieversorgung. Sie erhalten ihre
Energie für den Transponderchip durch das elektro-magnetische Feld des Schreib-
/Lesegerätes. Verglichen zu den aktiven Transpondern können die Speicher der
passiven Chips, die eine deutlich geringere Speicherkapazität aufweisen, meist nur
ausgelesen werden. Passive Transponder bieten die Vorteile, dass sie eine nahezu
unbegrenzte Lebensdauer, eine geringere Größe und geringeres Gewicht sowie
erheblich niedrigere Preise haben. Nachteilig ist jedoch, dass sie über eine geringere
Lesedistanz verfügen und daher einen leistungsstärkeren Leser als bei aktiven
Transpondern benötigen. Passive Tags sind deshalb meist dort eingesetzt, wo eine
eindeutige Identifikationsnummer abzurufen ist, wie zum Beispiel bei der
Produktauszeichnung.
12
Transponder besitzen unterschiedlichste Bauformen. Sie können beispielsweise in
Kapselform mit Glasgehäusen für die Tieridentifikation verwendet werden, als
Chipkarten für Kredit- oder Telefonkarten oder Scheiben- bzw. Disktransponder zur
Containerverfolgung. Ein Beispiel für Disktransponder und Glastransponder stellt
Abbildung 4 dar.
Abbildung 4: Disktransponder und Glastransponder
Quelle: Cavitron (2005).
Die am weitesten verbreitete Form von Transpondern sind die so genannten Smart-
Label, bei denen die Spule und der RFID-Chip auf einer Klebefolie angebracht sind. Sie
besitzen keine eigene Energieversorgung und zählen daher zu den passiven
12
Vgl. Koof, Schaefer (2004), S. 5.
RFID-Grundlagen
9
Transpondern. Smart-Label dienen vor allem der Gepäckstückverfolgung und der
Markierung von Konsumgütern. Ein mögliches Beispiel für einen Smart-Label ist in
Abbildung 5 dargestellt.
Abbildung 5: Passiver RFID-Tag (Smart-Label)
Quelle: Bluhm Systeme (2006)
In Bezug auf die Programmierbarkeit sind Transponder in drei Gruppen eingeteilt. Der
Read-Only (RO) Transponder wird bereits bei der Herstellung mit einer gleich
bleibenden Seriennummer versehen und daraufhin an das zu identifizierende Objekt
angebracht. Der Write-Once-Read-Multiple (WORM) Transponder ist nur einmal mit
Daten von einem Schreib-/Lesegerät beschreibbar. Daher ist eine anschließende
Veränderung nicht mehr möglich. Die letzte Gruppe stellen die Read&Write (RM)
Transponder dar. Sie erlauben mehrmaliges Speichern und Verändern der auf dem Tag
hinterlegten Informationen.
13
2.2.2 Schreib-/Lesegerät
Das Schreib-/Lesegerät übernimmt alle Kommunikationsaufgaben mit dem
Transponder. Es arbeitet als Sender und Empfänger von elektromagnetischen Wellen.
Unterschieden wird in stationäre und mobile Schreib-/Lesegeräte. Die stationären
Geräte, auch als Gatereader bezeichnet, sind fest an einen Ort gebunden. Sie sind mit
einem Datenverarbeitungssystem verknüpft und geben die empfangenen Daten an
dieses weiter, sobald ein Transponder in den Wirkungsbereich des Schreib-/Lesegerätes
gelangt. Der Einsatz der stationären Geräte erfolgt meist dort, wo eine regelmäßige
Erfassung von Transpondern gewährleistet sein soll. Abbildung 6 zeigt mögliche
13
Vgl. Ten Hompel, Schmidt (2005), S. 244f.
RFID-Grundlagen
10
stationäre RFID-Lesegeräte, wie zum Beispiel einen Gatereader, bei der Erfassung einer
vollständigen Palette.
Mobile Schreib-/Lesegeräte sind nicht ortsgebunden und können durch ihre kleine
Bauweise und ihr geringes Gewicht von circa 350 Gramm von Personen mitgeführt
werden. Das RFID-System ist erst dann aktiviert, sobald sich das mobile Schreib-/
Lesegerät in der Nähe des Transponders befindet. In diesem Moment sichert das Gerät
alle relevanten Daten auf einem integrierten Speicher und leitet diese später an das
Datenverarbeitungssystem weiter. Abbildung 6 zeigt ein mögliches mobiles Schreib-/
Lesegerät. Je nach Transpondertyp sind entweder Lese- oder Schreib-/Lesegeräte
verwendbar.
14
Abbildung 6: Stationäre und mobiles RFID-Lesegerät
Quelle: Dynasys Technologies, Inc. (2005).; Progress Data Solutions (2006).
2.3
Funktionsweise, Reichweiten und Frequenzen
Für die Informationsübermittlung sendet das Schreib-/Lesegerät fortlaufend
elektromagnetische Wellen. Sobald ein Transponder in Reichweite dieser Wellen
gelangt, wird bei passiven Tags zunächst der Energiespeicher geladen und der
Systemtakt übermittelt. Daraufhin sendet der Transponder die Informationen seines
Datenspeichers an das Schreib-/Lesegerät. Dieser Vorgang erfolgt solange, bis sich der
Transponder nicht mehr in Reichweite befindet.
Bei aktiven Transpondern entfällt die Aufladung des Speichers. Dadurch ist eine
verkürzte Erwiderungszeit durch den Tag möglich. Ein allgemeines Funktionsprinzip ist
in Abbildung 7 dargestellt.
15
14
Vgl. aibis GmbH (2006), S. 2f.
15
Vgl. Ten Hompel, Schmidt (2005), S. 245.
RFID-Grundlagen
11
Abbildung 7: Funktionsweise der RFID-Technologie
Quelle: Finkenzeller (2002), S. 7.
Für die Datenübertragung zwischen Transponder und Schreib-/Lesegerät sind weder
Sichtkontakt noch Berührung erforderlich. Dadurch ist das Problem der Unlesbarkeit
bei Strichcode-Etiketten, verursacht durch Schmutz, mechanische Zerstörung oder
große Hitze, gelöst.
16
Die Distanz zwischen Lesegerät und Transponder wird als Reichweite bezeichnet und
ist abhängig von der Art der Energieversorgung, dem verwendeten Frequenzbereich
oder der Antennengröße. Prinzipiell kann mit steigender Übertragungsfrequenz eine
größere Reichweite, Durchdringungsrate und eine höhere Geschwindigkeit für das
Versenden von Datenmengen erreicht werden. Jedoch können äußere Einflüsse die
Übertragungsraten und Reichweiten beeinträchtigen. Dazu zählen Flüssigkeiten oder
Metalle, da sie die Stärke der abgestrahlten Funksignale absorbieren.
Damit keine Behinderung anderer Funkanwendungen (z.B. Flugnavigationsfunk,
Mobilfunk) besteht, nutzen RFID-Systeme die ISM-Frequenzbänder (ISM = Industrial,
Scientifical, Medical), die überwiegend Anwendungen aus den Bereichen Industrie,
Wissenschaft und Medizin vorbehalten sind. Dieses Frequenzband unterliegt nicht der
staatlichen Regulierung und ist frei verwendbar. Jedoch müssen Auflagen in Bezug auf
die Sendeleistung und die Störung benachbarter Frequenzbereiche befolgt werden. Für
ISM-Bänder existiert keine weltweit einheitliche Regelung. Da das Frequenzband durch
keinen einheitlichen Standard festlegt ist, haben sich unterschiedliche nationale und
internationale Lösungen herausgebildet. Demnach ist die Anwendung der erlaubten
Frequenzbereiche je nach Land verschieden. Des Weiteren besitzen die einzelnen
16
Vgl. Homag AG (2004).
RFID-Grundlagen
12
Frequenzbereiche nicht die gleichen Eigenschaften bezüglich Reichweite,
Lesegeschwindigkeit, Preis und Anwendungsfähigkeit. Daher sind je nach Anwendung
unterschiedliche Frequenzen und verschiedenartige Transponder im Einsatz. Die
wichtigsten Frequenzbereiche für RFID-Anwendungen sind:
Niedrigfrequenz (100-135 kHz)
Hochfrequenz (13,56 MHz)
Ultrahochfrequenz (860-960 MHz) und
Mikrowelle (2,45 GHz)
17
Tabelle 2 soll einen Überblick über die gängigsten Betriebsfrequenzen und deren
Eigenschaften darstellen.
2,45 GHz/
868 MHz
Reichweite ca.
< 2m
< 1m
< 15m/100m
Energieversorgung
passiv
passiv
passiv/aktiv
Bauformen
vielfältig
Folien, laminierbar
vielfältig
Materialdurchdringung
hoch
hoch
materialabhängig
Einsatz auf Metall
beschränkt
beschränkt
sehr gut
Wegfahrsperre
Zutrittskontrolle
Mauterfassung
Zutrittskontrolle
(z.B.Öffentlicher Personen-
nahverkehr, Skipass)
Kennzeichnung
von Containern,
Tieridentifikation
Dokumentenmanagement
Smart Label
Wechselbrücken
Transponderkosten*
1-5
0,5-3
20-150
* Kosten sind abhängig von der Auflagenzahl
RFID-Frequenzen
100-135 kHz
13,56 MHz
Beispiele
Tabelle 2: RFID-Frequenzbereiche
Quelle: eigene Darstellung in Anlehnung an Lyhs (2004), S. 1.
2.4
Standardisierung von RFID
Durch zunehmende Globalisierung und Vernetzung von Unternehmen ist eine
Standardisierung der RFID-Technologie immer notwendiger. Zahlreiche Unternehmen
verwenden überwiegend individuelle RFID-Lösungen, die jedoch meist nur mit sehr
17
Vgl. Clasen, Jansen, Hustadt (2005), S. 83.
Details
- Seiten
- Erscheinungsform
- Originalausgabe
- Jahr
- 2006
- ISBN (eBook)
- 9783832498832
- ISBN (Paperback)
- 9783838698830
- DOI
- 10.3239/9783832498832
- Dateigröße
- 882 KB
- Sprache
- Deutsch
- Institution / Hochschule
- Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin – Wirtschaftswissenschaften I, Studiengang Betriebswirtschaftslehre
- Erscheinungsdatum
- 2006 (Oktober)
- Note
- 1,7
- Schlagworte
- radio frequenz identifikation logistik transponder rfid-technologie rfid-chips
