Radio Frequency Identification (RFID) in der Logistik - ild Schriftenreihe Logistikforschung Band 4 Arbeitspapiere der FOM
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Arbeitspapiere der FOM Klumpp, Matthias (Hrsg.) ild Schriftenreihe Logistikforschung Band 4 Radio Frequency Identification (RFID) in der Logistik Matheus, Daniel Klumpp, Matthias
Matheus, Daniel / Klumpp, Matthias Radio Frequency Identification (RFID) in der Logistik FOM Fachhochschule für Oekonomie & Management Institut für Logistik- & Dienstleistungsmanagement Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Februar 2008 ISSN 1866-0304 Essen
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik I
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis ................................................................................................ III
Abbildungsverzeichnis ................................................................................................. IV
Tabellenverzeichnis ..................................................................................................... IV
Abstract ........................................................................................................................ V
1 Einführung ............................................................................................................. 1
2 Grundlagen Barcode .............................................................................................. 2
2.1 Aufbau eines Barcodes ................................................................................... 2
2.2 Europäische Artikelnummer (EAN) .................................................................. 3
2.2.1 Prüfziffer .............................................................................................. 4
2.2.2 EAN-128 .............................................................................................. 5
2.3 Internationale Lokationsnummer (ILN) ............................................................ 6
2.4 Nummer der Versandeinheit (NVE) ................................................................. 7
2.5 Transportetikett ............................................................................................... 8
3 Grundlagen RFID ................................................................................................... 9
3.1 Aufbau .......................................................................................................... 10
3.1.1 Transponder ...................................................................................... 11
3.1.2 Lesegeräte......................................................................................... 12
3.2 Funktionsweise ............................................................................................. 13
3.2.1 Verfahren der Datenübertragung ....................................................... 13
3.2.2 Leistungsfähigkeit .............................................................................. 15
3.2.3 Frequenzen ....................................................................................... 16
3.2.4 Reichweiten ....................................................................................... 17
3.3 Elektronischer Produktcode (EPC) ................................................................ 18
3.4 Einsatzmöglichkeiten von RFID-Systemen .................................................... 19
3.4.1 Eintrittskarten und Zugangskontrolle .................................................. 19
3.4.2 Elektronischer Reisepass .................................................................. 20
3.4.3 Bibliothek ........................................................................................... 21
3.4.4 Luftfahrt ............................................................................................. 21
3.4.5 Fertigungsindustrie ............................................................................ 21
3.4.6 Gesundheitswesen und Pharmaindustrie ........................................... 21
3.4.7 Identifikation von Tieren ..................................................................... 22
3.5 Einsatzbeispiele in der Logistik ..................................................................... 22
3.5.1 Behältermanagement ........................................................................ 22
3.5.2 Supply Chain ..................................................................................... 23
3.5.3 Sendungsverfolgung (Tracking / Tracing) .......................................... 23
3.5.4 Temperaturüberwachung ................................................................... 24
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik II
3.5.5 Produktionslogistik ............................................................................. 24
3.5.6 Lagerwirtschaft .................................................................................. 24
3.6 Risiken von RFID-Systemen ......................................................................... 26
3.6.1 Mögliche Angriffe auf RFID-Systeme ................................................. 26
3.6.2 Sicherheitsmaßnahmen ..................................................................... 27
3.6.3 Datenschutz....................................................................................... 28
3.7 Vor- und Nachteile von RFID und anderer Auto-ID-Systeme......................... 30
3.7.1 Vergleich mit anderen Identifikationssystemen .................................. 30
3.7.2 Vergleich Barcode ............................................................................. 31
4 Wirtschaftlichkeit .................................................................................................. 33
4.1 Ermittlung der Wirtschaftlichkeit .................................................................... 33
4.2 Investitionskosten ......................................................................................... 34
4.3 Folgekosten .................................................................................................. 35
4.4 Nutzenpotenziale .......................................................................................... 36
5 Praxisbeispiel - Metro Group ................................................................................ 38
5.1 Vorstellung des Unternehmens ..................................................................... 38
5.2 METRO Group Future Store ......................................................................... 39
5.2.1 RFID im Lagermanagement ............................................................... 39
5.2.2 Innovationen im Verkaufsraum .......................................................... 40
5.3 RFID Innovation Center ................................................................................ 41
5.3.1 RFID in der Kommissionierung .......................................................... 41
5.3.2 RFID im Lagermanagement ............................................................... 43
5.3.3 RFID im Warenhaus .......................................................................... 44
5.3.4 RFID im Verbrauchermarkt ................................................................ 45
5.3.5 RFID im Haushalt .............................................................................. 47
5.4 RFID-Implementierung in der Praxis ............................................................. 48
5.5 Voraussetzungen für die Einführung von RFID ............................................. 49
5.6 RFID Starter Kits ........................................................................................... 49
6 Zusammenfassung und Ausblick ......................................................................... 51
Literaturverzeichnis ..................................................................................................... 52
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik III Abkürzungsverzeichnis Auto-ID Automatische Identifikation BDSG Bundesdatenschutzgesetz DESADV Despatch Advice EAN Europäische Artikelnummer EDI Elektronische Datenkommunikation EECC European EPC Competence Center EPC Elektronischer Produktcode EPCIS EPC-Informationsservice FDX Full Duplex GS1 Global Standard 1 HDX Half Duplex HF High Frequency / Hochfrequenz ID Identifikation ILN Internationale Lokationsnummer LF Low Frequency / Niederfrequenz NVE Nummer der Versandeinheit OCE Optical Character Recognition PDA Personal Digital Assistant RFID Radio Frequency Identifikation SUHF Mikrowellenfrequenzbereich UHF Ultrahochfrequenz UPC Universal Produkt Code
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik IV Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Beispiel für einen EAN 128-Strichcode ..................................................... 5 Abbildung 2: Beispiel für ein EAN 128-Transportetikett ................................................. 9 Abbildung 3: Die Komponenten eines RFID-Systems ................................................. 10 Abbildung 4: Beispiel für einen Transponder in Etikett-Form ....................................... 11 Abbildung 5: Energieversorgung eines passiven Transponders .................................. 12 Abbildung 6: Bauformen von RFID-Lesegeräten ......................................................... 13 Abbildung 7: Zeitliche Abläufe der Übertragungsverfahren ......................................... 14 Abbildung 8: RFID-Systeme nach ihrer Reichweite..................................................... 17 Abbildung 9: Beispiel für den Aufbau des EPC ........................................................... 18 Abbildung 10: Metro-Fahrkarte mit RFID-Transponder ............................................... 20 Abbildung 11: RFID in der Warenlagerlogistik ............................................................. 25 Abbildung 12: Konzeption eines RFID-Systems an mobiler Fördertechnik .................. 25 Abbildung 13: Lageplan des METRO Innovation Center ............................................. 41 Abbildung 14: Hängendsorter im RFID Innovation Center........................................... 42 Abbildung 15: RFID-Gate (links) ................................................................................. 43 Abbildung 16: Verbuchung (rechts) ............................................................................. 43 Abbildung 17: Warenhaus........................................................................................... 44 Abbildung 18: Intelligentes Regal................................................................................ 46 Abbildung 19: Deactivator ........................................................................................... 46 Abbildung 20: Intelligente Waschmaschine ................................................................. 47 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Beispiel für die Ermittlung einer Prüfziffer ..................................................... 5 Tabelle 2: Beispiel für eine Internationale Lokationsnummer (ILN), Typ 1 ..................... 6 Tabelle 3: Beispiel für eine Internationale Lokationsnummer (ILN), Typ 2 ..................... 6 Tabelle 4: Beispiel für eine Nummer der Versandeinheit (NVE) .................................... 7 Tabelle 5: Angriffsarten auf RFID................................................................................ 26 Tabelle 6: Vor- und Nachteile verschiedener Auto-ID-Systeme................................... 30 Tabelle 7: Kosten für die Komponenten eines RFID-Systems ..................................... 34 Tabelle 8: Investitionskosten RFID ............................................................................. 35 Tabelle 9: Folgekosten RFID (Beispiel) ....................................................................... 36 Tabelle 10: Phasen der RFID-Einführung ................................................................... 49
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik V Abstract Paper No 4 in the KCL series on logistics research presents the upcoming RFID tech- nology with all the specific methods and attached advantages as well as disadvan- tages. For most companies sooner or later RFID will be a topic in adjusting logistics processes and equipment – be it due to supplier or customer suggestion or simply in order to increase internal efficiency. As more and more logistics service providers, in- dustry and especially commerce corporations move towards this technology nearly all logistics managers will need this basic knowledge about RFID systems for their daily work. Serving this purpose this paper provides basic information and especially further sources of information about the topic.
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 1 1 Einführung In den Unternehmensbereichen der Produktion und Logistik werden automatische Identifikationssysteme (Auto-ID-Systeme) im Wesentlichen dazu eingesetzt, um die Bewegungen eines Objektes innerhalb einer logistischen Kette nachvollziehen zu kön- nen. So ist es möglich, die realen Bewegungen zeitnah und mit der nötigen Genauig- keit in unternehmensspezifischen Informationssystemen abbilden zu können1. Bis vor einigen Jahren wurden hierzu fast ausschließlich Barcodes genutzt. Nach ihrer Einführung lösten sie geradezu eine Revolution aus. Seit der Jahrtausendwende je- doch rückt eine andere Technologie in das Blickfeld verschiedener Branchen: die Ra- dio Frequency Identification, kurz RFID2. Der besondere Vorteil von RFID liegt in der Möglichkeit, Daten zwischen dem mit einem Transponder gekennzeichneten Objekt und einem speziellen Lesegerät berührungslos versenden zu können. Viele Unter- nehmen und Logistikdienstleister versprechen sich durch die Einführung von RFID Zeit- und Kosteneinsparungen3. Auf der anderen Seite ist jedoch anzuführen, dass die RFID-Transponder gegenüber Barcode-Etiketten, die schon für Bruchteile von Cents zu haben sind, noch immer relativ hohe Stückkosten aufweisen4. Obwohl sich für viele Unternehmen die Frage stellt, ob und inwiefern sich die Implementierung von RFID lohnt, wird RFID immer häufiger eingesetzt. Eines der Unternehmen, welches nicht nur an der Entwicklung der RFID-Technologie beteiligt ist, sondern diese zukünftig flächendeckend einsetzen möchte, ist die METRO Group. Das Ziel der vorliegenden Darstellung ist es, aufzuzeigen, ob und wenn ja in- wiefern die RFID-Technologie zukünftig andere Auto-ID-Systeme, vor allem den Bar- code, in der Logistik ablösen kann. Zur Verdeutlichung wird anhand von Praxisbeispie- len aufgezeigt, in welchen Bereichen der Logistik RFID bereits eingesetzt wird und zu Veränderungen geführt hat, aber auch mit welchen Innovationen zukünftig zu rechnen ist. Im Anschluss an dieses Kapitel werden in Kapitel 2 die Grundlagenkenntnisse der Barcode-Technologie vermittelt. Zunächst wird der Aufbau eines Barcodes erläutert (Kap. 2.1) und anschließend werden die europäische Artikelnummer EAN (Kap. 2.2) sowie die Internationale Lokationsnummer (ILN) (Kap. 2.3) und die Nummer der Ver- sandeinheit (NVE) (Kap. 2.4) als wichtige Kernelemente bei der Identifizierung von Objekten erklärt. In Kapitel 3 werden zunächst die Grundlagen der RFID-Technologie vorgestellt. Das Kapitel beginnt mit der Erläuterung von Aufbau und Funktionsweise der Technologie (Kap. 3.1 und 3.2). Hier sind neben den Hauptkomponenten die Ver- fahren der Datenübertragung, die genutzten Frequenzen, die Leistungsfähigkeit sowie 1 Scholz-Reiter (o. J.), S 3. 2 Vgl. BMWi (2007), S. 1; Finkenzeller (2006), S. 1. 3 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 1; Obrist (2006), S. 16. 4 Vgl. Lyhs (o. J.), S. 3.
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 2
die erzielten Reichweiten von Interesse. Im Anschluss wird auf den Elektronischen
Produktcode EPC (Kap. 3.3), den Standard für die einheitliche Nutzung der RFID-
Technologie, eingegangen. In Kapitel 3.4 wird eine Auswahl aus den vielfältigen Ein-
satzmöglichkeiten der RFID-Technologie, so auch in der Logistik, aufgezählt. Mögliche
Angriffsarten auf RFID, Sicherheitsmaßnahmen sowie Regelungen zum Datenschutz
werden in Kapitel 3.5 erläutert. Den Abschluss des Kapitels bildet der Vergleich von
RFID mit anderen Identifikationssystemen, insbesondere dem Barcode (Kap. 3.6).
Kapitel 4 befasst sich mit der Wirtschaftlichkeit von RFID-Systemen. Hier wird aufge-
zeigt, mit welchen Kosten im Rahmen der Implementierung von RFID zu rechnen ist
(Kap. 4.2 und 4.3). Abschließend werden die Nutzenpotenziale für die Logistik aufge-
zeigt. Durch das Praxisbeispiel der METRO Group wird in Kapitel 5 verdeutlicht, wel-
che Potenziale die RFID-Technologie für Handel und Logistik aufweist. Anhand der
Vorstellung des METRO Group Future Stores und des RFID Innovation Centers (Kap.
5.1) wird vermittelt, wie das Unternehmen die Einsatzmöglichkeiten von RFID testet
und selbst maßgeblich an der Entwicklung der Technologie beteiligt ist. Im Rahmen
ihrer geplanten flächendeckenden RFID-Einführung (Kap. 5.2) unterstützt die METRO
Group ihre Partnerunternehmen z. B. mit den so genannten Starter Kits, die abschlie-
ßend in Kapitel 5.3 vorgestellt werden.
2 Grundlagen Barcode
Barcodes, wie sie beispielsweise auf Lebensmittelverpackungen zu finden sind, ent-
halten viele Informationen: neben dem Hersteller, welcher numerisch codiert ist, ent-
hält er eine entsprechende Artikelnummer. Anhand dieser Informationen können dem
Produkt zusätzlich der Warenpreis, die Warenmenge und weitere Aspekte zugeordnet
werden5. Das Prinzip der Barcodetechnologie stammt aus den USA und wurde dort –
gemeinsam mit dem ersten Barcode – bereits 1949 zum Patent angemeldet. Die
Technologie wurde jedoch zunächst nur im militärischen Bereich angewendet. Seit
den 1970er Jahren wurden dann verschiedene Barcodetypen für die unterschiedlichs-
ten Einsatzbereiche entwickelt 6. In diesem Kapitel wird der Code EAN (European
Article Numbering/Europäische Artikelnummer), einer der bekanntesten und wichtigs-
ten Barcodes näher beschrieben.
2.1 Aufbau eines Barcodes
Barcodes sind Binärcodes, die aus einem Feld parallel angeordneter Striche (engl. =
bar) und Lücken bestehen, die nach einem vorbestimmten Bild angeordnet sind und
Elemente von Daten darstellen, die auf ein zugehöriges Zeichen verweisen. Dabei
5
Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000), S. 14.
6
Vgl. ders., S. 11.Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 3 kann die Sequenz aus breiten und schmalen Strichen / Lücken numerisch oder alpha- numerisch gedeutet werden. Sie wird durch optische Laserabtastung abgelesen, d. h. durch die unterschiedliche Reflexion des Laserstrahls an den schwarzen Strichen und weißen Lücken7. Die gesamte Fläche, die ein Barcode auf dem Trägermaterial ein- nimmt, wird als Barcodefeld bezeichnet. Neben dem Strichcode gehören auch die so genannten Ruhezonen dazu. Diese befinden sich jeweils links und rechts des Strich- codes und dienen der Abgrenzung, wenn zwei oder mehrere Barcodes nebeneinander auf dem gleichen Datenträger angebracht sind8. Je nach verwendetem Lesegerät muss eine Ruhezone zwischen 10- und 15-mal so breit wie das Modul sein. Außerdem darf die Ruhezone nicht schmaler als 2,4 bis 6,5 mm sein9. Doch nicht nur für die Brei- te, sondern auch die Höhe eines Barcodes gibt es vorgeschriebene Maße: So sollte ein Barcode nicht niedriger als 15 % seiner Länge sein, wenn Lesestifte eingesetzt werden bzw. 25 % seiner Länge, wenn Lesepistolen oder Scanner eingesetzt werden. Unabhängig davon wird empfohlen, „dass die absolute Minimalhöhe von Barcodes beim Einsatz von Lesestiften nicht niedriger als etwa 6,5 mm und bei Lesepistolen und Scannern nicht niedriger als etwa 20 mm sein soll“10. Die numerische oder alphanume- rische Bedeutung des Barcodes ist unterhalb des Strichcodes in Klarschrift zu finden11. 2.2 Europäische Artikelnummer (EAN) Der EAN-Code dürfte der mit Abstand am weitesten verbreitete Barcode sein. Er wur- de 1976 speziell für die Belange der Lebensmittelindustrie konzipiert und stellt eine Weiterentwicklung des amerikanischen Universal Product Code (UPC) dar, welcher in den USA bereits drei Jahre zuvor eingeführt worden ist12. Die EAN ist eine weltweit überschneidungsfreie Nummer, die in der elektronischen Datenkommunikation (EDI) und in den Strichcodes die kostspielige Übertragung von Adressen, Artikelbeschrei- bungen oder sonstigen Detailinformationen ersetzt. Die Nummer ermöglicht den Zu- griff auf die jeweiligen Informationen, welche in den Datenbanken der Liefer-, Dienst- leister- und Empfängerbetriebe gespeichert sind13. EAN-Symbole bestehen aus Zeichen einer Größe, die entlang der Bezugslinie (eine gedachte Gerade) aneinandergereiht sind. Dabei besteht jedes dieser Zeichen aus einer Gruppe von Balken unterschiedlicher Breite, die senkrecht zu der Bezugslinie stehen. Sie schließen lückenlos aneinander. Endet ein Zeichen mit einem Balken, be- ginnt das anschließende mit einem Zwischenraum, endet es mit einem Zwischenraum, 7 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 2. 8 Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000), S. 30. 9 Vgl. Jesse / Rosenbaum (2000), S. 30. 10 Jesse / Rosenbaum (2000), S. 30. 11 Vgl. ebd. 12 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 3. 13 www.gs1-germany.de [1], abgerufen am 03.12.2007.
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 4 folgt im Anschluss ein Balken. Die Serie von Balken wird durch eine Klarschriftzeile in Optical Character Recognition (OCR)-B-Schrift ergänzt14. EAN-Codes sind numerische Codes, die in der Regel aus 13 Zeichen zusammengesetzt sind. In diesem Fall wird vom EAN-13 gesprochen. Es gibt jedoch auch eine Kurzform, den EAN-8 mit 8 Zei- chen, welcher dort verwendet wird, wo nicht genügend Platz für einen EAN-13 zur Ver- fügung steht15. EAN-Codes werden mit den Ziffern 0 bis 9 dargestellt16. Dabei ist der Code folgendermaßen aufgebaut: Der EAN-13 besteht aus zwei Hälften zu je sechs Ziffern. Hinzu kommt je Seite ein Randzeichen – Start- und Stoppzeichen – sowie ein Mittezeichen. Der EAN-13 zeichnet sich zudem durch eine 14. Ziffer, das erste Zei- chen von links, aus, welches im Strichcode-Feld nicht separat codiert, sondern inner- halb der sechs Ziffern der linken Symbolhälfte verschlüsselt wird. Die ersten zwei bzw. drei Stellen des EAN-13 bilden das Länderpräfix, für Deutschland beispielsweise 400 bis 440. Die Herstellernummer wird durch die dem Präfix folgenden fünf Stellen gebil- det. Im Anschluss an diese sieben Stellen auf der linken Symbolhälfte folgen eine fünfstellige Artikelnummer sowie die Prüfziffer, deren Verwendung fest vorgeschrieben ist, auf der rechten Seite17. Die Kurzform, der EAN-8, besteht von rechts nach links aus einem Startzeichen, vier Zeichen auf der rechten sowie vier Zeichen auf der linken Seite und dem Stoppzeichen. Auch hier wird ein Trennzeichen verwendet. Eine Prüf- ziffer ist vorgeschrieben18. 2.2.1 Prüfziffer Eine Prüfziffer wird überall dort benötigt, wo sich während einer Datenerfassung keine zusätzlichen Prüfungen anschließen lassen19. Die Prüfziffer wird für EAN, ILN sowie NVE gleichermaßen verwendet. Durch sie wird sichergestellt, dass die vorausgegan- gene Ziffernfolge fehlerfrei ist20. Die Prüfziffer errechnet sich bei allen durch den glei- chen Algorithmus und bildet die letzte Stelle der Codes. Berechnet wird sie, indem die einzelnen Ziffern von rechts nach links abwechselnd mit den Faktoren 3 und 1 multipli- ziert werden wobei stets mit Faktor 3 begonnen wird. Dann wird die Summe aus den einzelnen Produkten gezogen und auf den nächsten vollen Zehner aufgerundet. Dies ist dann die Prüfziffer. Ergibt die Prüfziffer eine durch 10 teilbare Produktsumme, so ist die Prüfziffer gleich Null. Eine fehlerhafte Ziffernkombination kann also mithilfe der 14 Vgl. Budde (1991), S. 54; Jesse/Rosenbaum (2000), S. 116. 15 Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000), S. 121. 16 Vgl. ders., S. 116; Budde (1991), S. 56. 17 Vgl. Budde (1991), S. 54; Jesse/Rosenbaum (2000), S. 37 und 116. 18 Vgl. Budde (1991), S. 56. 19 Vgl. CCG (1995/1997), S. 15. 20 Vgl. ders. (2003), S. 23.
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 5 Prüfziffer ermittelt und korrigiert werden21. Beispielhaft zeigt Tabelle 1 auf, wie die Prüfziffer für die Nummer 7 6 1 2 3 4 5 1 2 3 4 6 errechnet wird. Tabelle 1: Beispiel für die Ermittlung einer Prüfziffer 1. 7 6 1 2 3 4 5 1 2 3 4 6? (? = zu ermittelnde Prüfziffer) 2. 1 3 1 3 1 3 1 3 1 3 1 3 3. 7 18 1 6 3 12 5 3 2 9 4 18 4. Produktsumme = 88 5. Aufrunden auf 90 6. 88 + 2 = 90 Prüfziffer = 2 7. 7612345123462 Quelle: In Anlehnung an: www.gs1.ch, abgerufen am 20.12.2007 2.2.2 EAN-128 Anfang der 1990er Jahre wurde der EAN 128-Standard zur Kennzeichnung logistisch relevanter Einheiten (Bestell-, Liefer- und Transporteinheiten) entwickelt22. Damit bietet er die Basis für moderne Warenverfolgungs- und Warensteuerungssysteme wie auch für schnittstellenübergreifende Qualitätssicherungssysteme (nach DIN ISO 9000 ff.)23. Der aus dem Code 128 weiterentwickelte Strichcode darf bis zu 48 Zeichen umfassen und kann mehrere Dateninhalte haben, z. B. Artikelnummer, Herstellungsdatum, Ge- wicht, Produktvariante oder Seriennummer. Dabei können die einzelnen Dateninhalte feste (z. B. EAN-Nummern) oder variable Längen (z. B. Seriennummern) haben. Bei variablen Längen muss jedem Dateninhalt ein Trennzeichen vorangestellt werden. Außerdem enthält der Strichcode ein Symbolprüfzeichen, welches nicht Bestandteil der Daten ist. Vielmehr erscheint dieses Symbolprüfzeichen zusätzlich zu den in den Daten benutzten Prüfziffern24. Abbildung 1: Beispiel für einen EAN 128-Strichcode Quelle: Entnommen aus: www.gs1-germany.de [2], abgerufen am 03.12.2007 21 Vgl. ders. (1995/1997), S. 15. 22 Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000), S. 37; www.gs1-germany.de [3], abgerufen am 03.12.2007. 23 www.gs1-germany.de [3], abgerufen am 03.12.2007. 24 Vgl. Jesse/Rosenbaum (2000), S. 208.
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 6
2.3 Internationale Lokationsnummer (ILN)
Internationale Lokationsnummern, kurz ILN, sind Herstellernummern, auf denen EAN-
Codes basieren. ILN dienen einer weltweit eindeutigen Identifikation von Unter-
nehmen, Tochterunternehmen, Niederlassungen sowie organisatorisch relevanter Be-
triebsteile. Die Nummer wird dabei in allen Anwendungen als Zugriffsschlüssel auf die
in der Datenbank hinter diesem Code hinterlegten Stammdaten verwendet25.
Die ILN trägt zu einer Verringerung des Verwaltungsaufwands, einer Vereinfachung
des Informationsflusses sowie einer Erhöhung der Genauigkeit und Geschwindigkeit
der Administrations- und Datenverarbeitungsprozesse bei. Weitergehend schafft sie
„die nötigen Voraussetzungen für ein effizientes Versenden, Sortieren und Verfolgen
von Gütern und das Rückführen von Mehrweg-Transportverpackungen“26.
Es existieren zwei Typen von Internationalen Lokationsnummern:
Die ILN vom Typ 1 ist 13-stellig und dient der Identifikation eines Unternehmens oder
Unternehmensteils. Sie ist unveränderlich.
Tabelle 2: Beispiel für eine Internationale Lokationsnummer (ILN), Typ 1
Durch Global Standard 1(GS1) zugeteilte Nummer
43 1234598765 5
ILN der Karl Klein OHG, Werkstattbedarf en Gros, Köln
Quelle: Entnommen aus: www.gs1-germany.de [4], abgerufen am 03.12.2007
Die ILN vom Typ 2 ist ebenfalls 13-stellig und verfügt über eine integrierte Basis-
nummer. In ihren Anwendungsmöglichkeiten reicht sie über die standardisierte Unter-
nehmensidentifikation hinaus und ermöglicht die Vergabe zusätzlicher Lokationsnum-
mern sowie die Teilnahme an den Systemen der EAN und der NVE.
Jede ILN verfügt über das so genannte EAN-UCC-Präfix – die ersten zwei bis drei
Stellen der ILN – das durch seine eindeutige Zuordnung zu einer EAN-Organisation
eine weltweite Überschneidungsfreiheit der Nummernsysteme sichert.
Tabelle 3: Beispiel für eine Internationale Lokationsnummer (ILN), Typ 2
Basisnummer Individueller Nummernteil Prüfziffer
40 12345 00000 9
42 123456 0000 5
43 1234567 000 5
Quelle: Entnommen aus: www.gs1-germany.de [4], abgerufen am 03.12.2007
25
Vgl. www.gs1-germany.de [4], abgerufen am 03.12.2007.
26
Vgl. ebd.Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 7
In Deutschland basieren EAN-Artikelnummern i.d.R. auf der ILN vom Typ 2. Hersteller
können mithilfe der integrierten Basisnummer eingeständig Identnummern für ihre Ar-
tikel generieren. Der Hersteller hat die Möglichkeit, an die 7- bis 9-stellige Basisnum-
mer bis zu fünf weitere Ziffern nach eigener Wahl anzuhängen. Die Stellenzahl zur
Eigengenerierung verändert sich jedoch abhängig von der Länge der jeweiligen Basis-
nummer. Die freie Nummernkapazität variiert damit zwischen 1.000 bis 100.000 EAN-
Artikelnummern27.
2.4 Nummer der Versandeinheit (NVE)
Bis Ende der 1980er Jahre gab es keinen gemeinsamen Standard zur Kennzeichnung
und Identifikation von Versandeinheiten, obwohl weltweit tagtäglich Millionen von Sen-
dungen bewegt wurden. Anfang der 1990er Jahre wurde eben dieser Standard durch
die Nummer der Versandeinheit (NVE) geschaffen. Die NVE stellt ein Kernelement im
EAN 128 dar, wird einmalig pro Transporteinheit vergeben und identifiziert diese auf
ihrem Weg vom Versender zum Empfänger. Da sie weltweit überschneidungsfrei ist,
kann sie lückenlos von allen an der Transportkette Beteiligten für Tracking & Tracing,
Sendungsübergabe, Sendungsverfolgung und Rückrufsysteme genutzt werden28.
Die NVE-Identnummern basieren i.d.R. auf der Herstellernummer, d. h. in Deutschland
auf der ILN vom Typ 2. Die darin integrierte Basisnummer, welche 7- bis 9-stellig sein
kann, hilft, eigenständige Identnummern für Versandeinheiten zu generieren. Die Ba-
sisnummer gewährt die Eindeutigkeit und weltweite Überschneidungsfreiheit der NVE.
Je nach Länge der Basisnummern können für die fortlaufende Nummer sieben bis
neun weitere, frei auswählbare Ziffern angehängt werden29.
Tabelle 4: Beispiel für eine Nummer der Versandeinheit (NVE)
Reserveziffer Basisnummer der Vom Versender zu Prüfziffer
ILN vom Typ 2 vergebende, fort-
laufende Nummer
3 40 12345 123456789 5
3 42 123456 12345678 0
3 43 1234567 1234567 6
Quelle: Entnommen aus: www.gs1-germany.de [6], abgerufen am 03.12.2007
27
Vgl. www.gs1-germany.de [5], abgerufen am 03.12.2007.
28
Vgl. www.gs1-germany.de [6], abgerufen am 03.12.2007; www.gs1-germany.de [7], abgerufen am
03.12.2007.
29
Vgl. www.gs1-germany.de [6], abgerufen am 03.12.2007.Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 8 In Verbindung mit der NVE und der Nutzung des elektronischen Datenaustauschs (EDI) besteht die Möglichkeit zur Verwendung des elektronischen Lieferscheins. Despatch Advice (DESADV). Der Kunde übermittelt seine Bestellung per EDI- ORDERS an den Lieferanten. Dort werden die Daten systemtechnisch in einen DESADV umgewandelt. Der Lieferant stellt danach die Ware zusammen und macht sie versandfertig. Anschließend werden zusammen mit den Lieferdaten die Hersteller- nummer und die Versandeinheit an den Kunden übermittelt. Somit hat dieser alle nöti- gen Daten der Lieferungen bevor sie bei ihm eingetroffen ist. Bei der Ankunft im Zent- rallager oder in einem Markt wird dem Wareneingang der Lieferschein vorgelegt, auf dem die NVE als Strichcode aufgedruckt ist. Mit diesem Strichcode kann der betref- fende Mitarbeiter alle bereits vorher gesendeten Daten in seinem System sehen. Gleichzeitig wird eine Wareneingangsnummer mit Eingangsbeleg generiert30. Eine Feinkontrolle wird durchgeführt, wenn der Lieferant vorher Unregelmäßigkeiten in seiner Anlieferung gezeigt hat. Diese Information erhält der Wareneingang über den Ausdruck des Wareneingangsbelegs. „Aber auch dann, wenn dem Hersteller bislang noch keine Fehler bei der Warenlieferung unterlaufen sind, rät das System stichpro- benartig zur Feinkontrolle“31. Der Wareneingangsprozess endet mit dem Ausdruck eines Übernahme-Belegs für den Lieferanten. Experten der METRO Group haben er- rechnet, dass DESADV gegenüber der herkömmlichen, papiergestützten Abwicklung der Warenanlieferung einen beträchtlichen Kostenvorteil aufweist32. 2.5 Transportetikett Durch den Einsatz von EAN, ILN und NVE wird eine weltweit eindeutige Identifikation von Unternehmen, Unternehmenseinheiten, Produkten, Packstücken usw. ermöglicht. Eine einheitliche Etikettierung von logistischen Einheiten in der Warenflusskette wird dabei durch den Einsatz des EAN-Transportetiketts erzielt. Neben der NVE können darauf fast alle Datenelemente des EAN-Standards dargestellt werden, z. B. Artikelin- formationen (EAN), Chargennummer, Mindesthaltbarkeitsdatum oder auch die Auf- tragsnummer des Kunden. Durch die Verwendung einer standardisierten, übersichtli- chen Form wird allen an den logistischen Abläufen Beteiligten eine einheitliche Inter- pretation der auf dem Transportetikett enthaltenen Daten ermöglicht33. 30 www.metro-link.com, abgerufen am: 21.12.2007; cms.metro-link.com, abgerufen am 21.12.2007. 31 www.metro-link.com, abgerufen am: 21.12.2007. 32 www.metro-link.com, abgerufen am: 21.12.2007. 33 Vgl. www.gs1-germany.de [9], abgerufen am 03.12.2007.
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 9 Abbildung 2: Beispiel für ein EAN 128-Transportetikett Quelle: Entnommen aus: www.gs1-germany.de [8], abgerufen am 03.12.2007 3 Grundlagen RFID Die Abkürzung RFID steht für ‚Radio Frequency Identification’, d. h. für eine Identifika- tion über Funkwellen. Der Einsatz der RFID-Technologie begann bereits zu Zeiten des Zweiten Weltkrieges und wurde zunächst vorrangig im militärischen Bereich einge- setzt: So wurden beispielsweise Transponder in britische und US-amerikanische Kampfflugzeuge eingebaut, die mit der Bodenstation in ständigem Kontakt standen und die Piloten bei der Freund- bzw. Feinderkennung unterstützten. Gleichzeitig wur- den auf diesem Wege Nachrichten an die Bodenstation übermittelt. Auch der Einsatz in Flugzeugen und Kriegsschiffen war üblich. Allerdings hatten die damals eingesetz- ten Transponder nur wenig mit den heutigen gemein: Im Gegensatz zu den heute teil- weise hauchdünnen und sehr kleinen Tags, handelte es sich damals um schwere, kof- fergroße Geräte. In der Folgezeit wurde die RFID-Technologie mehr oder weniger ver- gessen und hauptsächlich nur noch für die Tieridentifikation verwendet. In den 1960er Jahren wurde die Technologie ‚wiederentdeckt’ und erstmals im zivilen Bereich einge- setzt, z. B. in Warensicherungssystemen, die durch Prüfung einer Markierung Dieb- stahl verhindern sollten. Der Durchbruch der RFID-Systeme folgte dann in den 1980er Jahren. In dieser Zeit trieben vor allem die USA und einige skandinavische Länder die Entwicklung voran, weil sie planten, RFID im Straßenverkehr für Mautsysteme einzu- setzen. Der Erfolg dieser Mautsysteme blieb nicht aus, ihre Entwicklung wurde fortge- setzt und die Einsatzgebiete der RFID-Technologie erweitert. Problematisch war je- doch die Entwicklung unterschiedlicher RFID-Standards in den verschiedenen Län-
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 10 dern. Zwischen 1999 und 2003 wurde dann der Electronic Product Code (EPC) entwi- ckelt, der als einheitlicher Standard die Vorteile der RFID-Systeme stärken sollte34. In diesem Kapitel wird erklärt, wie RFID-Systeme aufgebaut sind und wie sie funktio- nieren. Im Anschluss daran werden zunächst die Einsatzgebiete in verschiedenen Branchen, dann die Anwendungsmöglichkeiten in der Logistik beleuchtet. Auch die Risiken von RFID sind von Interesse. Den Abschluss des Kapitels bildet der Vergleich mit anderen Auto-ID-Systemen wie dem Barcode. 3.1 Aufbau RFID-Systeme bestehen aus zwei Kernkomponenten, dem Transponder – synonym zum Begriff Transponder wird in dieser Arbeit auch die Bezeichnung (RFID-) Tag ver- wendet – welcher an dem Objekt angebracht ist, das identifiziert werden soll sowie dem Lesegerät. Das Lesegerät ist je nach Ausführung und eingesetzter Technologie eine Lese- oder eine Schreib- / Leseeinheit. Weitergehend bedarf es – sozusagen als dritter Komponente – der Funkfrequenz, die dem System seinen Namen gibt und der Übermittlung der auf dem Transponder gespeicherten Informationen dient35. Die ge- wonnenen Daten werden an ein EDV-System weitergeleitet. Zur Aufbereitung der Da- ten wird eine Software, die so genannte Middleware, benötigt. Häufig liefern die RFID- Lesegeräte deutlich mehr Daten als die verarbeitenden EDV-Systeme benötigen oder verarbeiten können. Die Aufgabe der Middleware besteht darin, die Daten durch Fil- tern, Aggregieren und Zählen zu reduzieren, um so nur die wirklich relevanten Daten zu erhalten36. Abbildung 3: Die Komponenten eines RFID-Systems Quelle: Entnommen aus: BMWi (2007), S. 4 34 Vgl. www.rfid-journal.de [2], abgerufen am 02.11.2007; www.rfid-support-center.de, abgerufen am 02.11.2007. 35 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 7; www.rfid-journal.de [3], abgerufen am 02.11.2007; BSI (2004), S. 15. 36 Vgl. Clasen (2005), S. 187.
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 11 3.1.1 Transponder Das Wort Transponder ist ein Kunstwort, zusammengesetzt aus „Transmitter“ und „Responder“. Ein Transponder ist der eigentliche Datenträger und besteht übli- cherweise aus einem Koppelelement und einem elektronischen Mikrochip, mit Kupfer- oder Aluminium-Antenne. Die Datenübertragung zwischen Transponder und Lesegerät erfolgt berührungslos, indem die Antenne mit dem Lesegerät kommuniziert, welches wiederum den Inhalt des Transponderchips ausliest. Die Entfernung zwischen Trans- ponder und Lesegerät kann zwischen 10 cm und mehreren hundert Metern variieren37. Abbildung 4: Beispiel für einen Transponder in Etikett-Form Quelle: Entnommen aus: www.gs1-germany.de [9], abgerufen am 04.12.2007 Ein Unterscheidungsmerkmal bei Transpondern ist die jeweils zum Einsatz kommende Speichertechnologie: Es gibt Read-only-Systeme, bei denen die Transponder vom Hersteller programmiert und vom Lesegerät nur die gespeicherten Informationen ent- nommen werden können und Read-write-Systeme, deren Transponder entweder ein- mal (WORM – write once, read many) oder beliebig oft beschrieben werden können. Beiden Systemen ist jedoch gemeinsam, dass sie unbegrenzt oft ausgelesen werden können38. Die Größe des Transponders richtet sich nach dessen Einsatzgebiet. Soll er z. B. auf einem Firmenausweis eingesetzt werden, ist er oft klein, vor allem aber flach. Wird er zur Identifizierung von Containern oder anderen Transporteinheiten eingesetzt, kann er jedoch auch großzügiger gestaltet sein39. Von der Größe des Transponders wiede- rum hängt die Bauform ab. Grundsätzlich ist hinsichtlich der Bauform fast alles mög- lich: Es gibt Transponder so dünn wie ein Blatt Papier, Transponder in Form von Eti- ketten, Nägeln, Chipcoins oder Glaszylindern40. Bei der Energieversorgung von RFID-Systemen wird zwischen passiven und aktiven Transpondern unterschieden: Passive Transponder werden erst innerhalb des An- 37 Vgl. www.rfid-journal.de [3], abgerufen am 02.11.2007; www.rfid-support-center.de. und www.rfid-journal.de [4], abgerufen am 02.11.2007. 38 Vgl. BSI (2004), S. 30; Scholz-Reiter (o. J.), S. 5 f.; Obrist (2006), S. 35. 39 Vgl. www.rfid-journal.de [3], abgerufen am 02.11.2007. 40 Vgl. ders. [5], abgerufen am 02.11.2007.
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 12 sprechbereichs eines Lesegerätes aktiviert. Sie verfügen über keine eigene Energie- quelle, sondern müssen die gesamte Energie zum Betrieb dem (elektro-) magneti- schen Feld, d. h. den empfangenen Funkwellen, des Lesegerätes entnehmen. Aktive Transponder hingegen verfügen über eine eigene Energiequelle, also eine Batterie, die die Energie zum Betrieb ganz oder zumindest teilweise zur Verfügung stellt41. Dennoch senden sie nicht ständig ihre Informationen aus, sondern erst dann, wenn der Sender durch ein Signal aktiviert wird. Andernfalls befinden sie sich in einem Stand-by-Modus42. Abbildung 5: Energieversorgung eines passiven Transponders Quelle: Entnommen aus: Finkenzeller (2006), S. 44 3.1.2 Lesegeräte Damit die auf einen Transponder gespeicherten Daten ausgelesen werden können, müssen entsprechende Lesegeräte eingesetzt werden. Je nach Anwendungsbereich werden Lese- und Schreib-/Lesegeräte verwendet43. Lesegeräte bestehen aus einem Hochfrequenzmodul (Sender und Empfänger), einer Kontrolleinheit sowie mindestens einem Koppelelement (Antenne) zum Transponder. Die Übertragung bzw. das Auslesen der Daten geschieht folgendermaßen: Das Lese- gerät erzeugt ein magnetisches bzw. elektromagnetisches Feld, das von der Antenne des Transponders empfangen und dann zum Microchip weitergeleitet wird. In dem Feld werden bestimmte Befehle an den Transponder übermittelt und ebenfalls auf die- sem Wege z. B. Waren- oder Seriennummern abgefragt. Der Transponder, der kein eigenes magnetisches Feld erzeugt, sendet seine Antwort an das Lesegerät in dessen (elektro-) magnetisches Feld zurück. Dieser Ablauf geschieht in der Praxis im Idealfall in Bruchteilen von Sekunden und kann sogar über größere Entfernungen erfolgen. Es 41 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 13 und www.rfid-journal.de [6] , abgerufen am 02.11.2007. 42 Vgl. www.rfid-journal.de [6] , abgerufen am 02.11.2007. 43 Vgl. www.rfid-support-center.de, abgerufen am 02.11.2007.
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 13 ist jedoch zu beachten, dass es in der Praxis auch viele Störfaktoren gibt, so dass sel- ten große Übertragungsdistanzen erreicht werden können44. Die Größe von Lesegeräten kann stark variieren. So gibt es tragbare Handgeräte, ver- gleichbar mit Barcode-Scannern, aber auch fest installierte Großgeräte. Üblicherweise sind die Lesegeräte jedoch stationär an einem Ort installiert, z. B. am Tor einer Werks- oder Lagerhalle (Gates oder Tunnel), so dass die Waren beim Verlassen der Halle automatisch erfasst werden können45. Eine neue Entwicklung bei den Handlesegerä- ten ist hier der RFID-Handschuh, der im Bereich der Kommissionierung verwendet werden kann46. Abbildung 6: Bauformen von RFID-Lesegeräten Quelle: Entnommen aus: Scholz-Reiter (o. J.), S. 9 3.2 Funktionsweise Im Folgenden wird beschrieben, wie RFID-Systeme funktionieren. Dabei dienen die Faktoren Datenübertragung, Frequenz und Reichweite zugleich dazu, RFID-Systeme zu klassifizieren und zu unterscheiden. 3.2.1 Verfahren der Datenübertragung „Bei der Betriebsart von RFID-Systemen sind zwei grundsätzliche Verfahren zu unter- scheiden: Voll- (full-duplex, (FDX)) und Halbduplex-Systeme (half-duplex, (HDX)) so- wie sequentielle Systeme (SEQ)“47. Beim Vollduplexverfahren findet die Datenübertragung vom Transponder zum Lesege- rät zeitgleich mit der Übertragung vom Lesegerät zum Transponder statt. Hier werden 44 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 7 und www.rfid-journal.de [7], abgerufen am 02.11.2007. 45 Vgl. www.rfid-journal.de [3], abgerufen am 02.11.2007; www.rfid-support-center.de, abgerufen am 02.11.2007. 46 Vgl. www.rfid-support-center.de, abgerufen am 02.11.2007. 47 Finkenzeller (2006), S. 11.
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 14 Verfahren angewendet, bei denen die Daten des Transponders auf Teilfrequenzen, oder auf einer davon völlig unabhängigen Frequenz zum Lesegerät gesendet wer- den48. Beim Vollduplexverfahren kommt meistens die Lastmodulation zum Einsatz, d. h. gelangt ein RFID-Transponder in die Reichweite eines Lesegerätes bzw. dessen Magnetfeldes, gerät er in Resonanz, wodurch dem Magnetfeld Energie entzogen wird. Das Lesegerät registriert den Energieverlust. Aufgrund der genauen Abstimmung von Transponder und Lesegerät aufeinander, wertet das Lesegerät den Verlust als Infor- mation und so werden die Daten übertragen49. Das Hauptmerkmal des Halbduplexverfahrens ist eine zeitversetzte Übertragung der Daten vom Transponder in Richtung des Lesegerätes. Die häufigsten Verfahren bei Frequenzen unter 30 MHz ist die Lastmodulation mit oder ohne Hilfsträger. Bei Fre- quenzen über 100 MHz kommt das Verfahren des modulierten Rückstrahlquerschnitts, das aus der Radartechnik bekannt ist, zum Einsatz. Beide Verfahren beeinflussen un- mittelbar das durch das Lesegerät erzeugte (elektro-) magnetische Feld und werden daher als harmonische Verfahren bezeichnet50. Beim HDX- und beim FDX-Verfahren ist die Energieübertragung vom Lesegerät zum Transponder kontinuierlich und findet somit unabhängig von der Datenüber- tragungseinrichtung statt. Abbildung 7: Zeitliche Abläufe der Übertragungsverfahren Quelle: Entnommen aus: Finkenzeller (2006), S. 43 Hingegen wird bei sequentiellen Verfahren die Energieversorgung zwischen Lesegerät und Transponder periodisch für kurze Zeit unterbrochen, indem das Lesegerät ausge- schaltet wird. Der Transponder erkennt dies und nutzt die Unterbrechungen, um seine Daten an das Lesegerät zu senden. Der Ausfall der Energieversorgung muss jedoch 48 Ders. (2006), S. 43. 49 Vgl. www.rfid-journal.de [8], abgerufen am 02.11.2007. 50 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 42 f.
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 15 als Nachteil angesehen werden, da er durch den Einbau ausreichender Stützkonden- satoren oder Stützbatterien ausgeglichen werden muss51. 3.2.2 Leistungsfähigkeit RFID-Systeme lassen sich auch hinsichtlich ihrer Leistungsmerkmale klassifizieren. Werden RFID nach dem Funktionsumfang der Transponder im Hinblick auf Informati- ons- und Datenverarbeitung sowie der Größe des im Transponder verfügbaren Daten- speichers geordnet so entsteht ein breites Spektrum an Varianten. Diese können in Low-End-Systeme, Systeme mittlerer Leistungsfähigkeit und High-End-Systeme un- terschieden werden52. Zu den Low-End-Systemen gehören u. a. die so genannten 1- Bit-Transponder, die kleinste darstellbare Informationseinheit, die nur die Zustände „Transponder im Ansprechbereich“ oder „kein Transponder im Ansprechbereich“ kennt. Da lediglich Daten ausgelesen werden, bedarf es keines Mikroprozessors. Die- se Art von Transponder wird bereits seit langen Jahren im Bereich für einfache Über- wachungs- oder Signalisierungsfunktionen genutzt53. Außerdem zählen solche RFID- Lösungen zu den Low-End-Systemen, die nicht wieder beschreibbar sind, d. h. die Read-only-Transponder54. Diese besitzen einen Mikrochip und verfügen über einen eindeutigen Datensatz, der bei Eintritt in ein Hochfrequenzfeld laufend gesendet wird. Daraus ergibt sich die Einschränkung, dass sich jeweils nur ein Transponder im An- tennenfeld befinden darf, um Datenkollisionen zu vermeiden55. Das Mittelfeld der Leistungsfähigkeit wird durch RFID-Systeme mit beschreibbarem Datenspeicher gebildet, die von wenigen Byte bis über 100 Kbyte reichen. Die Trans- ponder können in einer fest codierten State-Machine56 einfache Kommandos des Le- segerätes zum Schreiben oder Lesen abarbeiten und unterstützen zumeist auch „Anitkollisionsverfahren“, was bedeutet, dass sich mehrere zur selben Zeit im An- sprechbereich eines Lesegerätes befindliche Transponder nicht gegenseitig beeinflus- sen können57. Im High-End-Bereich sind vorrangig kontaktlose Chipkarten mit Mikro- prozessor und einem Chipkarten-Betriebssystem (Smart Card Operating System) zu finden. Der Einsatz von Mikroprozessoren ermöglicht die Verschlüsselung und Authen- tifizierung weitaus komplexerer Algorithmen als es einer „festverdrahteten“ State- Machine möglich wäre58. 51 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 12 und 43. 52 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 25; BSI (2004), S. 38. 53 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 32; BSI (2004), S. 38. 54 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 25; BSI (2004), S. 38. 55 Vgl. Lange et al. (2005), S. 50. 56 Unter einer ‚State-Machine’, auch Schaltwerk genannt, wird eine Anordnung zur Durchführung logischer Verknüpfungen mit der zusätzlichen Fähigkeit, Variablenzustände zu speichern, verstanden (Vgl. Finken- zeller 2006, S. 323). 57 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 26 f. 58 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 26; BSI (2004), S. 39.
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 16 3.2.3 Frequenzen RFID-Systeme sind Funkanlagen, da sie elektromagnetische Wellen erzeugen und diese abstrahlen. Diese Funkwellen liegen jedoch unter Umständen in sehr unter- schiedlichen Frequenzbereichen, wobei die Auswahl der jeweils verwendeten Fre- quenz nicht beliebig ist, sondern vom gewünschten Einsatzbereich abhängt59. Grund- sätzlich werden die Frequenzen folgenden Bereichen zugeordnet: Der Niederfrequenzbereich (LF) erstreckt sich von 30 kHz bis 300 kHz. Üblicherweise wird auf der Frequenz 125 kHz gesendet. Transponder dieses Bereiches sind auf- grund der vielfältigen Bautypen für viele Einsatzgebiete geeignet, z. B. für die Tieriden- tifikation, Wegfahrsperren oder Zugangs-Kontrollsysteme. Zwar verfügen Transponder im LF-Bereich nur über geringe Reichweiten, dafür sind sie auch sehr gut in der Nähe von Metall verwendbar, was bei anderen Frequenzbereichen nicht möglich ist. Weiter- gehend zeichnen sie sich durch niedrige Herstellungs- bzw. Anschaffungskosten aus. Der Hochfrequenzbereich (high frequency (HF) bzw. radio frequency (RF) umfasst Frequenzen zwischen 3 MHz und 30 MHz. RFID-Systeme senden auf 13,56 MHz, einem der meist genutzten Frequenzbereiche. Hier werden Reichweiten bis zu 1,7 m und hohe Lesegeschwindigkeiten erzielt. Einsatzgebiete sind z. B. Bibliotheken oder der Öffentliche Personen(nah)verkehr. Von Ultrahochfrequenzen (UHF) wird bei Frequenzen zwischen 860 MHz und 960 MHz gesprochen. Als Standard wird hier die Frequenz 868 MHz genutzt. Die besonde- ren Vorteile dieses Frequenzbereiches liegen in der sehr hohen Daten- übertragungsrate und hohen Reichweiten. Der Einsatz von Transpondern in diesem Bereich bietet sich insbesondere bei langlebigen Objekten an. Auch der Mikrowellenfrequenzbereich (SUHF) wird im Rahmen von RFID-Systemen genutzt. Hier wird auf der Frequenz 2,45 GHz gesendet. Einsatzgebiete sind z. B. die automatische Mauterfassung im Straßenverkehr sowie die Palettenverfolgung60. Da es keine weltweit einheitlichen Vorschriften zur Frequenzregulierung gibt, ist die Entwicklung von international einsetzbaren RFID-Systemen sehr schwierig. Neben der Abweichung bei der Zuteilung der Frequenzbänder sind auch die unterschiedlichen Vorschriften im Hinblick auf Sendestärken von Lesegeräten ein hemmender Faktor. So ist beispielsweise in den USA im Bereich 869 / 915 MHz eine maximale Sendeleistung von vier Watt erlaubt, in Europa hingegen sind es nur 0,5 Watt61. 59 Vgl. www.rfid-journal.de [9], abgerufen am 02.11.2007. 60 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 13; www.rfid-support-center.de, abgerufen am 02.11.2007; www.rfid- journal.de [9], abgerufen am 02.11.2007; www.pco-barcode.de, abgerufen am 02.11.2007. 61 Vgl. BSI (2004), S. 30.
Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 17
3.2.4 Reichweiten
Eine weitere Unterteilung von RFID-Systemen kann anhand ihrer jeweiligen Reichwei-
ten, also des maximalen Abstandes zwischen Transponder und Lesegerät, erfolgen62.
Bei der Reichweite werden folgende Systeme unterschieden: Die so genannten Close-
Coupling-Systeme, also eng gekoppelten Systeme, zeichnen sich durch sehr kleine
Reichweiten aus. Hier müssen Transponder entweder in ein Lesegerät eingesteckt
oder auf einer dafür vorgesehenen Oberfläche angebracht werden. Weitergehend
existieren Remote-Coupling-Systeme, also Systeme mit einer Schreib- und Lese-
reichweite von bis zu einem Meter. Schließlich werden RFID-Systeme mit einer
Reichweite von deutlich über einem Meter bis ca. 10 Metern als Long-Range-Systeme
bezeichnet. Von den beiden zuvor genannten Systemen unterscheiden sich die Long-
Range-Systeme durch die Energieversorgung, die hier aktiv geschieht sowie die Date-
nübertragungsverfahren63. Die wichtigsten Merkmale dieser Systeme sind in Abbildung
8 zusammengefasst.
Abbildung 8: RFID-Systeme nach ihrer Reichweite
Quelle: Entnommen aus: Scholz-Reiter (o. J.), S. 6
Grundsätzlich ist zu beachten, dass, je größer die Reichweite ist, auch mehr Störquel-
len auf RFID-Systeme einwirken. Dies hängt zum einen damit zusammen, dass die
Magnetfelder, mit denen die RFID-Systeme arbeiten, bei größeren Entfernungen ver-
stärkt werden müssen, damit die Kommunikation zwischen Transponder und Lesege-
rät möglich ist. Durch diese Verstärkung kann jedoch wiederum die Kommunikation
beeinflusst werden, was zu einer potenziellen Störquelle werden kann. In diesem Fall
62
Vgl. ders., S. 38.
63
Vgl. BSI (2004), S. 40; Finkenzeller (2006), S. 22 f.Schriftenreihe Logistikforschung Band 4, Matheus/Klumpp: RFID in der Logistik 18
müssen komplizierte Transponder und Lesegeräte eingesetzt werden, die unter Um-
ständen sehr teuer sind. Des Weiteren muss bei größeren Reichweiten hinsichtlich der
Magnetfelder darauf geachtet werden, dass sich zwischen Transponder und Lesegerät
nichts befindet, das die Kommunikation beeinträchtigen oder verfälschen könnte. Dies
ist z. B. bei Wasser oder Metall möglich64.
3.3 Elektronischer Produktcode (EPC)
Der elektronische Produktcode, kurz EPC, wurde durch die amerikanische Non-Profit-
Organisation EPCglobal Inc. entwickelt und ist ein Standard für die einheitliche Nut-
zung der RFID-Technologie. Der EPC ist wesentlicher Bestandteil der auf einen RFID-
Transponder gespeicherten Daten. Er besteht in einer weltweit überschneidungsfreien
Ziffernfolge und dient dazu, Produkte eindeutig zu kennzeichnen und somit eine Identi-
fikation zu jeder Zeit an jedem Ort zu ermöglichen65. Ähnlich wie ein Barcode ver-
schlüsselt er Informationen und ist vor allem für die Speicherung von Hersteller- und
Produktkennung ausgelegt. Der EPC ist kompatibel zum bewährten EAN-
Nummerierungssystem und setzt sich u. a. aus der EAN und einer neunstelligen Se-
riennummer zusammen66. Der elektronische Produktcode besteht aus mehreren Kom-
ponenten, die international vereinbart wurden:
dem Datenkopf (Header), der klassifiziert, welche EPC-Version genutzt und
welche Informationsart verschlüsselt wird,
dem EPC-Manager, der die Kennzeichnung des Nummerngebers darstellt,
der Objektklasse (Object Class), die die Objektnummer, z. B. eine Artikelnum-
mer, bezeichnet und
der Seriennummer (Serial Number), die der Identifikation des Objektes dient67.
Abbildung 9: Beispiel für den Aufbau des EPC
Quelle: Entnommen aus: www.gs1-germany.de [10], abgerufen am 04.12.2007
64
Vgl. www.rfid-journal.de [10], abgerufen am 02.11.2007.
65
Vgl. www.gs1-germany.de [10], abgerufen am 04.12.2007, ders. [11], abgerufen am 04.12.2007.
66
Vgl. www.future-store.org [1], abgerufen am 29.11.2007; www.automation.siemens.com, abgerufen am
29.12.2007.
67
Vgl. www.gs1-germany.de [10], abgerufen am 04.12.2007.Sie können auch lesen
