RFID- und Barcodesysteme: Ein kritischer Vergleich unter besonderer Berücksichtigung logistischer Aspekte

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Ziele und Aufbau der Arbeit

2. Grundlagen der Barcode – Technologie
2.1 Definition
2.2 Bestandteile
2.3 Aufbau eines Barcodefeldes
2.4 Formen von Barcodes
2.4.1 Zweibreitencodes
2.4.2 Mehrbreitencodes
2.4.3. 2-dimensionale Codes
2.5 Vorteile und Nachteile von Barcodes
2.5.1 Vorteile
2.5.2 Nachteile
2.6 Anwendungsmöglichkeiten für Barcodes
2.6.1 Lagerlogistik
2.6.2 Personenidentifikation

3. Grundlagen der RFID-Technologie
3.1 Entstehungsgeschichte
3.2 Definition
3.3 Bestandteile
3.4 Bauformen von Transpondern
3.4.1 Disks
3.4.2 Glasgehäuse
3.4.3 Kunststoffgehäuse
3.4.4 Schlüssel, Schlüsselanhänger und Armbänder
3.4.5 Kontaktlose Chipkarten
3.4.6 Smart Label
3.5 Energieversorgung
3.6 Frequenzen
3.8 Vorteile und Nachteile von RFID
3.8.1 Vorteile
3.8.2 Nachteile
3.9 Anwendungsmöglichkeiten für RFID

4. Gegenüberstellung von RFID und Barcode
4.1 Kriterien
4.2 Beurteilung

5. Barcode-Systeme im Einzelhandel

6. RFID-Systeme im Einzelhandel
6.1 Optimierung des Bestandsmanagement
6.2 „Intelligente“ Regale
6.3 Elektronische Preisauszeichnung

7. Barcodes in der Produktionslogistik

8. RFID in der Produktionslogistik

9. Zukünftige Entwicklungen

10. Fazit

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Zweibreitencode

(2 of 5 Datalogic Symbols mit zehn Nutzzeichen)

http://www.suchymips.de/de/images/barcode/2of5datalogic10.gif

Abbildung 2: Mehrbreitencode

(13-stelliger EAN Code)

http://www.suchymips.de/de/images/ean_13_1.gif

Abbildung 3: PDF 417

http://www.barcode.de/barcode/glossar/Produkt-Bilder/P/pdf417.jpg

Abbildung 4: Codablock A/F/256

http://www.barcode.de/barcode/glossar/Produkt-Bilder/C/codablock.jpg

Abbildung 5: Code 49

http://www.suchymips.de/de/images/symbol/2d/code49.gif

Abbildung 6: Data Matrix

http://www.barcode.de/barcode/glossar/Produkt-Bilder/D/datamatrix.jpg

Abbildung 7: Maxi Code

http://www.barcode.de/barcode/glossar/Produkt-Bilder/M/maxicode.jpg

Abbildung 8: Lesegerät und Transponder eines RFID-Systems

Finkenzeller (2008) S. 7

Abbildung 9: Beispiele für die Bauform von Disk-Transpondern

http://www.vando-tech.com/uploadfile/2011531151333138.jpg

Abbildung 10: Glastransponder mit 32 mm Länge

http://www.brooks-rfid.com/no_cache/rfid-hardware/rfid-transponder-1342-khz/glas-transponder-32mm.html?sword_list[]=Glas

Abbildung 11: UHF RFID-Kunststoff-Tag pR100 (PCO)

http://www.pco-barcode.de/openpic.php?lang=de&filename=/pics/

medien//image_1311865066371.jpeg&title=&width=396&height=396

Abbildung 12: Transponder-Schlüsselgehäuse

http://www.panmobil.de/uploads/pics/rfid_anwendung_schluessel.gif

Abbildung 13: Transponder-Schlüsselanhänger

http://www.vando-tech.com/uploadfile/2011623273988086.jpg

Abbildung 14: Transponder-Armband

http://www.vando-tech.com/uploadfile/2011680523189253.jpg

Abbildung 15: Chipkarte

http://www.brooks-rfid.com

Abbildung 16: Rolle mit Smart Label Transpondern

http://www.unipress.de/data/bilder/produkte/rfid.jpg

Abbildung 17: Frequenzbereiche und relevante

Eigenschaften für RFID

Arnold / Furmans (2006, 2009) S.366

Abbildung 18: Vorgehensweise 4-D Barcode

Bimber/Langlotz 2007 S. 2

1. Einleitung

Im immerwährenden Wettbewerb müssen Unternehmen neue Technologien für sich entdecken, um marktfähig und somit konkurrenzresistent zu bleiben. Die richtige Auswahl der Datenerfassungssysteme und Identifikationsmöglichkeiten sind die Herausforderungen des derzeitigen Jahrhunderts. In diesem Prozess geht es nicht nur um die modernste Technik, um den Waren- und Informationsfluss zu koppeln, sondern ebenso um die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben.^[1] Ein wichtiges Kriterium ist in diesem Zusammenhang zum Beispiel „der lückenlose Herkunftsnachweis von Lebensmitteln über die gesamte Lieferkette“.^[2] „Arbeitspferd“1, so der Diplom-Ingenieur Lenk können sowohl der Barcode als auch die RFID-Technologie sein. Dennoch seit dem neuen Jahrtausend wird dem Barcode keine Zukunft mehr versprochen, RFID sollte den Barcode ablösen und darüber hinaus die Ideallösung für alle logistischen Probleme darstellen.1

Der Anteil an Barcodenutzern, liegt aufgrund der langjährigen Erfahrung und dem bekannten Einsatz des Produktes bei mehr als der Hälfte, wohingegen RFID nur 25 % des Marktes für sich beanspruchen kann.^[3]

1.1 Problemstellung

Vor einigen Jahren wurde der aufstrebenden RFID-Technologie noch prognostiziert, dass sie die seit langem etablierte Barcode-Technologie in allen Bereichen verdrängen werde. Es zeigt sich jedoch, dass trotz der großen Möglichkeiten der RFID, der Barcode scheinbar immer noch den Markt der Auto-ID Systeme dominiert.^[4] Es soll darauf eingegangen werden ob RFID den Barcode wirklich verdrängt oder nicht beide Systeme nebeneinander existieren können.

1.2 Ziele und Aufbau der Arbeit

Ziel dieser Thesis ist es einen Vergleich zwischen Barcode und RFID anzustreben bei dem mögliche (Un-)Gleichheiten im Allgemeinen und im Besonderen unter logistischen Gesichtspunkten aufgezeigt werden sollen. Zunächst wird detailliert auf die Grundlagen, Formen sowie Anwendungsmöglichkeiten des Barcodes eingegangen. Im Anschluss erfolgt dann eine Zusammenstellung der wichtigsten Fakten zur RFID-Technologie. Punkt 4 widmet sich dann der Gegenüberstellung beider Systeme unter zu Hilfenahme von ausgewählten Kriterien. Im nächsten Schritt wird die RFID-Technologie mit der des Barcodes verglichen. Hierbei werden anhand der Beispiele des Einzelhandels und der Produktionslogistik Vergleiche gezogen. Mit Blick auf die zukünftige Entwicklung wird dann das Fazit die Arbeit abschließen.

2. Grundlagen der Barcode – Technologie

2.1 Entstehungsgeschichte

Der Barcode und das dazugehörige Prinzip wurden im Jahr 1949 in den USA zum Patent angemeldet. Aufgrund der teuren Herstellung und der wenig verfügbaren Materialien, sowie den leistungsschwachen Rechnern war der Barcode entsprechend teuer.^[5] Erst 1970 mit Einführung der Mikroprozessoren wurde die Barcodeerstellung erschwinglich. Das DoD (Verteidigungsministerium der USA) legte 12 Jahre später den militärischen Standard MIL STD – 1189 fest, sodass sämtliche dem Militär zugeordnete Gegenstände mit einem Barcode versehen werden sollten, um diese zu identifizieren. Von dieser Veränderung waren in den USA 50.000 Zulieferbetriebe betroffen. Als nächstes folgte die Einführung des Barcodes in der Automobilherstellung, woraufhin 25.000 Automobilzulieferbetriebe diese Technik einsetzten.

1976 Wurde der EAN-Code in Europa etabliert und 1977 entschied sich das erste deutsche Unternehmen (Wuppertaler Gewürzhändler Wichartz) für die Bedruckung eines Produktes mit Strichcodes.^[6]

2.1 Definition

Der Code ist laut Jesse Rosenbaum die „eindeutige Zuordnungen von Zeichen eines Alphabets zu den Zeichen eines anderen Alphabets. Eindeutig heißt dabei nicht, dass die Zuordnung immer umkehrbar sein muss, obwohl dies in den meisten Fällen gegeben ist.“^[7]

Das Wort „bar“ leitet sich ab von dem englischen Wort für Balken, denn der Barcode besteht aus einer Folge von unterschiedlich breiten, parallelen Linien und Lücken. Diese Balken oder Linien werden Elemente genannt.

Der Barcode ist ein optischer Code (Übertragungsmedium ist das Licht)^[8], welcher aus mehreren Elementen besteht, die binär sind und eine Abfolge von 0 und 1ern enthalten.^[9] Dieser Code fungiert als Schlüssel, um die in einer Datenbank zentral gespeicherte Informationen, abrufen zu können.

Um ein Produkt so zu kennzeichnen und maschinell identifizierbar zu machen bestehen die zwei Möglichkeiten: Der Barcode wird durch ein Druckverfahren direkt auf dem jeweiligen Produkt aufgebracht oder nachträglich mittels Etiketten aufgeklebt.^[10] Es existiert eine ganze Reihe an Druckverfahren, welche sich in Kriterien wie z. B. der Druckgeschwindigkeit, der Druckqualität und dem zu bedruckenden Material unterscheiden.^[11]

2.2 Bestandteile

Ein Barcode-System besteht immer aus dem Barcode, der an einem zu identifizierenden Objekt angebracht ist und einem Lesegerät, das die im Barcode gespeicherten Daten ausliest.

Barcodelesegeräte gibt es in unterschiedlichen Ausführungen. Je nach Anwendungsgebiet werden mobile oder stationäre Lesegeräte verwendet. Wichtig ist die Entscheidung ob ein Gerät nur an einem Punkt oder im ganzen Betrieb verwendet werden soll und ob es manuell oder automatisch bedient wird. Weiterhin muss der Abstand zwischen Barcode und Lesegerät beachtet werden, sowie die Winkel in denen Barcodes lesbar sein müssen.^[12]

Beispiele für mobile Lesegeräte sind:

- Lesestift: Wird manuell mit geringem Abstand und gleichmäßiger Geschwindigkeit über den Barcode geführt.
- Lesepistole: Manuelle Bedienung, wobei der Leseabstand dabei zwischen einigen Zentimetern bis zu einigen Metern variieren kann.

Beispiele für stationäre Lesegeräte sind:

- Schlitzleser: Leser ist an einem festen Ort installiert und Barcodeträger werden, meist manuell, zur Abtastung durch einen Schlitz gezogen.
- Laserscanner: Stationäre Lesegeräte die per Laser den Barcode auslesen. Als omnidirektionale Bauart kommt der Laserscanner an den meisten Supermarktkassen zum Einsatz, da diese Scanner eine Erfassung in unterschiedlichen Richtungen ermöglichen.
- Strichcodekamera: Erfassung des Barcodes als Bild, wobei ein mobiler als auch stationärer Einsatz möglich ist.

2.3 Aufbau eines Barcodefeldes

Als Barcodefeld wird die gesamte Fläche bezeichnet, die ein Barcode einnimmt. Neben dem Strichcode mit seinen Linien und Lücken gibt es die Ruhezonen links und rechts, welche als Abgrenzung zwischen mehreren Barcodes fungieren. Der Strichcode beginnt und endet mit seinen typischen Start- und Stoppzeichen. Weiterhin steht unter dem Barcode die numerische bzw. alphanumerische Bedeutung des Barcodes in Klarschrift.^[13]

Barcodes lassen sich durch Parameter, wie das Verhältnis der breiten zu den schmalen Elementen, der Modulbreite X (stellt die Breite des schmalsten Elements in mm dar) oder den möglichen Zeichenvorrat und die Menge der darstellbaren Zeichen, spezifizieren.^[14]

2.4 Formen von Barcodes

Die sogenannten Barcodes unterteilen sich in die Gruppen der Zweibreiten-, oder Mehrbreitencodes sowie der 2-dimensionalen Barcodes. Diese Einteilungen sind während der Entwicklungsgeschichte des Barcodes entstanden und haben sich, während der technischen Entwicklung, von einer anfangs eher geringen zu einer höheren möglichen Informationsdichte, ergeben.^[15] Vorwiegend sind heute die Mehrbreitencodes (EAN-, IAN-Code) und die 2-dimensionale Codes in Gebrauch.

2.4.1 Zweibreitencodes

Ein Zweibreitencode ist in der Herstellung eher simpel und stellt an die Druckqualität sowie die Lesegeräte keine großen Anforderungen. Der Code besteht lediglich, wie der Name bereits andeutet, aus zwei unterschiedlich breiten Elementen, wobei deren Verhältnis zwischen 2:1 und 3:1 liegt. Beispiele wären hier der Code 2/5 Industrial oder der Code 39.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Beispiel eines 2 of 5 Datalogic Symbols mit zehn Nutzzeichen (1234567890).^[16]

Nachteil dieser einfachen Codierung ist die geringe Informationsdichte, wodurch sich je nach Menge der Informationen der Code vergrößert. Bei einem eingeschränkt verfügbaren Druckbereich sollte einer anderen Codierung der Vorzug gegeben werden.

2.4.2 Mehrbreitencodes

Um die beim Zweibreitencode eher limitierte Informationsdichte zu erhöhen, wurde der aufwendigere Mehrbreitencode entwickelt. Hierzu ist der Code nicht nur auf zwei unterschiedlich breite Elemente beschränkt sondern umfasst Elemente mit unterschiedlichen Breiten. Dieser komplexere Einsatz von Elementen mündet allerdings in erhöhten Anforderungen an die Druckgeräte, da hier geringere Toleranzen bei der Erstellung des Codes eingehalten werden müssen, um Fehllesungen zu vermeiden.^[17]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2:^[18] Beispiel 13-stelliger EAN Code

2.4.3. 2-dimensionale Codes

Um die Nachteile der Abhängigkeit von einer Datenbank und der stark limitierten Informationsdichte der Zwei- und Mehrbreitencodes auszugleichen, wurden im Laufe der Zeit die 2-dimensionalen Barcodes entwickelt. Räumlich gesehen sind alle Barcodes zweidimensional, allerdings befinden sich bei den beiden o. g. Codes auf der gesamten Barcodehöhe dieselben Informationen. Bei den „echten“ zweidimensionalen Codes wird die gesamte Barcodehöhe genutzt, um verschiedene und somit mehr Informationen zu speichern. Durch dieses Verfahren ist es möglich z. B. ganze Lieferscheine, oder ähnliche Informationen per Barcode an einem Produkt anzubringen und somit auf angeschlossene Datenbanken zu verzichten.^[19]

„Eines der wesentlichen Differenzierungsmerkmale von 2D-Codes zu Strichcodes ist deren weitreichende Fähigkeit, Fehler zu erkennen und zu korrigieren.“^[20] Durch die höhere speicherbare Datenmenge und dem somit größeren Schaden bei deren Verlust wurden für die 2D-Codes Verfahren entwickelt um Fehler nicht nur zu erkennen sondern auch zu korrigieren. Diese Fehlerkorrektur macht es möglich auch teilweise zerstörte Codes korrekt zu lesen. Nachtteilig wirkt sich diese Fehlerkorrektur in Form eines erhöhten Datenaufkommens aus. Durch diese Einstellung wird ein größeres Barcodefeld erforderlich oder aber die speicherbaren Nutzdaten verringern sich. Beispielsweise kann der Anwender beim PDF 417 zwischen 9 verschiedenen Sicherheitsstufen der Fehlerkorrektur wählen. Die Größe des Labels steht im Verhältnis zur gewählten Sicherheitsstufe. Auf der höchsten Sicherheitsstufe kann auch noch ein bis zu 50 % beschädigter Code ausgelesen werden.^[21]

Folgende Arten der 2D-Codes lassen sich unterscheiden:

- Gestapelte Barcodes: Um eine höhere Informationsdichte zu erhalten, werden mehrere eindimensionale Barcodes übereinander „gestapelt“. Beispiele für diese Methode sind der PDF 417, der Codablock und der Code 49. Durch das einfache Prinzip, der Nutzung von gestapelten 1D-Codes, ist der technische Mehraufwand bei der Verwendung eher gering.^[22]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Beispiel PDF 417^[23]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Beispiel Codablock A/F/256^[24]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: Beispiel Code 49^[25]

- Matrix Codes: Die Struktur der Matrix Codes unterscheidet sich so stark von eindimensionalen Barcodes, dass sie nicht mit herkömmlichen Lesegeräten decodiert werden können. Anstatt eine Informationen durch eine Abfolge von Balken und Lücken zu codieren werden hier grafische Muster verwendet.^[26] Matrix Codes müssen durch spezielle Kameras als Bilder erfasst werden. Die Ermittlung der Ausrichtung des Codes wird durch ein sogenanntes „finder element“ ermöglicht. Beispiele sind hier der Data Matrix Code und der MaxiCode.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6: Beispiel Data Matrix^[27]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7: Beispiel Maxi Code^[28]

Bei dieser Technik wird nicht auf eine Datenbank zurückgegriffen, es werden somit keine Informationen extern gespeichert, sondern die Informationen sind direkt auf dem Barcode hinterlegt. Daher können nachträgliche Änderungen nicht mehr berücksichtigt werden, der Barcode kann nur durch einen Neuen ersetzt werden.

2.5 Vorteile und Nachteile von Barcodes

2.5.1 Vorteile

- Sehr kostengünstig da Codes mit Standarddruckern erzeugt werden können.
- Einfach anwendbar da kein besonderes technisches Wissen benötigt wird.
- Meist ausreichende Datenmenge für viele Anwendungen.

2.5.2 Nachteile

- Abhängigkeit von Datenbanken: Bei der Nutzung von 1-dimensionalen Barcodes kann wegen ihrer geringen Informationsdichte nicht auf eine Datenbank verzichtet werden in der z. B. Produktinformationen gespeichert sind. Ist die Datenbank zeitweise oder permanent nicht erreichbar, ist auch der Barcode nutzlos. Im Gegensatz hierzu kann bei 2-dimensionalen Barcodes auf eine Datenbank verzichtet werden, da die Möglichkeit besteht bereits im Barcode alle nötigen Informationen zu sichern.
- Veränderung der gespeicherten Daten: Da Barcodes im Druckverfahren erstellt werden, können keine nachträglichen Änderungen am eigentlichen Strichcode erfolgen, er kann nur ersetzt werden. Ist ein Barcode-System mit einer Datenbank verbunden, besteht allerdings die Möglichkeit in der Datenbank selbst und zentral die Informationen zu ändern die mithilfe des Barcodes ausgelesen werden.

[...]

^[1] Vgl. Lenk (2008) S. 106

^[2] dei-die ernährungsindustrie (2011) S. 44

^[3] Vgl. Mühlenkamp (2011) S. 26

^[4] Vgl. Bruck (2006) S.1

^[5] Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000) Einleitung

^[6] Vgl. Härtig (2009) S.1

^[7] Jesse/Rosenbaum (2000) S.14

^[8] Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000) S.27

^[9] Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000) S.15

^[10] Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000) S. 54, 59-60.

^[11] Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000) S. 42

^[12] Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000) S. 62

^[13] Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000) S. 30

^[14] Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000) S. 35

^[15] Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000) S. 28-29

^[16] http://www.suchymips.de/de/images/barcode/2of5datalogic10.gif

^[17] Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000) S. 29

^[18] http://www.suchymips.de/de/images/ean_13_1.gif

^[19] Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000) S. 130

^[20] Bartneck/Klaas/Schönherr (2008) S. 47

^[21] Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000) S. 1.33

^[22] Vgl. http://www.barcode.de/barcode/glossar/S/Stapelcode.php

^[23] http://www.barcode.de/barcode/glossar/Produkt-Bilder/P/pdf417.jpg

^[24] http://www.barcode.de/barcode/glossar/Produkt-Bilder/C/codablock.jpg

^[25] http://www.suchymips.de/de/images/symbol/2d/code49.gif

^[26] Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000) S. 136

^[27] http://www.barcode.de/barcode/glossar/Produkt-Bilder/D/datamatrix.jpg

^[28] http://www.barcode.de/barcode/glossar/Produkt-Bilder/M/maxicode.jpg