Grundlagen von RFID und Vor- und Nachteile in Beschaffung PDF

Preview

Summary

RFID Vor und Nachteile, Einkauf und Beschaffung sowie Grundlagen und technische Voraussetzungen Radiofrequenztechnogogie....

Description

II

Inhaltsverzeichnis 1

Einleitung ............................................................................................................... 1

2

Einführung in Radiofrequenzidentifikation ........................................................... 2

3

4

2.1

RFID - Anwendungsbereiche in der Praxis .................................................... 2

2.2

Technischer Aufbau von RFID Systemen ...................................................... 3

2.3

Entwicklung und historischer Hintergrund ..................................................... 4

Vor- und Nachteile ................................................................................................. 5 3.1

Vorteile ........................................................................................................... 5

3.2

Nachteile ......................................................................................................... 6

Einsatz von RFID Technologie in der Logistik ..................................................... 7 4.1

5

Praxisbeispiel im Unternehmen ifm ............................................................... 8

Fazit ........................................................................................................................ 8

Literaturverzeichnis........................................................................................................... 9

1

1

Einleitung

Megatrends wie zum Beispiel Industrie 4.0, Digitalisierung und Globalisierung sind der Auslöser für den rasanten Wandel in der heutigen Wirtschaft. Besonders stark ist die Logistik betroffen. Supply Chains, zu Deutsch Lieferketten, werden immer komplexer aufgebaut. Unternehmen müssen ihre Logistik stets anpassen und optimieren, um auf dem Markt konkurrenzfähig zu bleiben. Die Radiofrequenz-Identifikations-Technologie hat in der Logistik für eine erhebliche Optimierung von Prozessen und Kommunikation zwischen den Abteilungen gesorgt. In der nachfolgenden Arbeit wird die Relevanz der Technologie für die Logistik verdeutlicht. Zu Beginn der Arbeit werden die Grundlagen vorgestellt und zur Veranschaulichung Praxisbeispiele in unterschiedlichen Bereichen genannt. Im Hauptteil wird dem Leser zudem der technische Aufbau, der historische Hintergrund sowie die Vor- und Nachteile erläutert. Zum Schluss liegt der Fokus auf den Anwendungsbereichen der Technologie. Im Kern beschäftigt sich die Arbeit damit, wie die Einführung von RFID für eine Optimierung der logistischen Steuerung gesorgt hat. Das Ziel der Arbeit ist es, dem Leser einen Überblick über das Thema RadiofrequenzIdentifikations-Technologie zu geben. Abschließend ist der Leser in der Lage, die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von RFID zu erkennen. Ebenso hat er einen groben Überblick über den technischen Aufbau, historischen Hintergrund sowie Vor- und Nachteile. Die Technologie wurde bereits in der Forschung und Wissenschaft gründlich behandelt. Trotz allem gibt es immer wieder Forschungsbedarf in Bereichen wie Supply Chain, die indirekt mit RFID korrelieren.

2

2

Einführung in Radiofrequenzidentifikation

Radio Frequency Identification, im deutschen Radiofrequenz-Identifikation, bezeichnet eine vielfältig einsetzbare Lösung zur kontaktlosen Identifikation und Lokalisierung von Gegenständen, mithilfe von elektromagnetischen Wellen, beziehungsweise Radiowellen. In der nachfolgenden Arbeit wird die Abkürzung RFID für den Begriff verwendet.1 Die automatische Identifikation in Form von Barcodes oder RFID hat sich besonders im industriellen Bereich, wie zum Beispiel der Logistik, durchgesetzt. Waren oder Baugruppen lassen sich in der Logistik kostengünstig kennzeichnen und mit Lesegeräten sekundenschnell identifizieren. Dadurch lassen sich effizient Verfügbarkeits- oder Standortabfragen, in Form von Stückzahl und Lagerplatz, auslesen. 2 Im Zuge der Digitalisierung und Industrie 4.0 tragen solche Technologien zur stetigen Verbesserung der Koordination von Produktion und Logistik in Unternehmen bei.3 2.1

RFID - Anwendungsbereiche in der Praxis

Ein Transponder zum Speichern von Informationen und ein Lesegerät zum Auslesen dieser Informationen bilden die Grundlage für ein RFID System. Ein wesentlicher Vorteil von Radiofrequenz-Identifikation ist, dass eine Identifizierung von verpackten und mehreren Materialien gleichzeitig möglich ist.4 Transponder können im Gegensatz zu Barcodes ebenfalls ausgelesen werden, wenn keine direkte Sichtverbindung besteht. 5 Nachfolgende Praxisbeispiele sollen dem Leser die Vielfältigkeit von RFID verdeutlichen. In der Tiermedizin können relevante Tierdaten, wie Herkunft oder Besitzer, auf einem Datenträger gespeichert werden und mithilfe eines kleinen Transponders implantiert werden.6 Datenträger verfügen ebenfalls über die Möglichkeit gespeicherte Daten zu verschlüsseln. Somit können in der Praxis Zutrittssysteme, wie Zündschlösser von Fahrzeugen, nur mit passendem Schlüssel gestartet werden.7 In den Stadtbibliotheken von München und Wien sind Bücher mit Transpondern ausgestattet. Gespeicherte Informationen wie Standort, Autor und Verleihinformationen sorgen für eine effizientere Verwaltung.

1

Vgl. Kruse Brandao, T., Wolfram, G., Connection, 2018, S. 184. Vgl. Hippenmeyer, H., Moosmann, T., Identifikation, 2016, S. 3. 3 Vgl. Jahn, M., Industrie, 2017, S. 2. 4 Vgl. Kruse Brandao, T., Wolfram, G., Connection, 2018, S. 185. 5 Vgl. Wehking, K.-H., Handbuch, 2020, S. 390. 6 Vgl. Hippenmeyer, H., Moosmann, T., Identifikation, 2016, S. 57. 7 Ebd. S. 58.

2

3

Die RFID Technologie kommt auch an vielen internationalen Flughäfen zum Einsatz. Hier werden die Transponder verwendet, um Gepäckstücke genauestens nachzuverfolgen. Somit kann beim Verlust festgestellt werden, wo der Koffer zuletzt identifiziert wurde.8 Im Bereich Zugangskontrollen können Transponder in Tickets implementiert werden, so dass Kontrollen automatisiert stattfinden.9 2.2

Technischer Aufbau von RFID Systemen

Die RFID Technologie ist ein Verfahren der automatischen Identifikation von Objekten. Weitere verfahren, die sich für eine physische Objektidentifikation eignen, sind BarcodeSysteme, Optical Character Recognition und Chipkarten.10 Ein RFID System besteht aus zwei Bauteilen, nämlich einem Transponder und einem Lesegerät. In der Literatur wird der Transponder auch als Tag oder Datenträger bezeichnet. 11 Die Übermittlung der Daten kann ebenfalls an einen Rechner mit Softwareanbindung erfolgen.12 Ein Tag kann passiv, semi-aktiv oder aktiv mit Energie versorgt werden. Aktive Transponder besitzen eine Batterie für den Datenaustausch, passive hingegen, erhalten Energie durch das elektromagnetische Feld des Lesegeräts. Die Passive Variante ist durch das Fehlen einer Energiequelle kostengünstig und eignet sich daher besser für die Kennzeichnung von zum Beispiel Waren und Güter. Ein Transponder, bestehend aus Mikrochip sowie Antenne oder Spule, ist im industriellen Bereich zum Schutz vor Schmutz und Säure mit einem Gehäuse umhüllt.13 Aktive Transponder können durch die Implementierung von Sensoren wesentlich komplexer aufgebaut sein, als passive. Eine höhere Reichweite und zusätzliche Sensoren sorgen dafür, dass aktive Systeme größer und teurer sind. Sie eignet sich vor allem für die Verfolgung und Identifikation von größeren Objekten wie Container in der Logistikbranche. RFID-Systeme haben je nach Einsatzort und Anwendungsbereiche unterschiedliche Bauformen.14 chen weit verbreitet und eignen sich hervorragend für die Kennzeichnung von Produkten. Passive Transponder, bestehend aus Mikrochip und Antenne oder Spule, befinden sich

8

Vgl. Kruse Brandao, T., Wolfram, G., Connection, 2018, S. 202. Ebd. S. 203. 10 Vgl. Beese, A., Produktivität, 2018. S. 21. 11 Ebd. S. 22. 12 Vgl. Martin, H., Transport, 2016, S. 528. 13 Ebd. S. 529. 14 Vgl. Beese, A., Produktivität, 2018. S. 23. 9

4

auf einer Klebefolie und können aufgrund ihrer geringen Größe auf das Produkt geklebt werden. Die Bauform und letztendlich die Reichweite wird ebenso durch die Größe der Antenne oder Spule bestimmt.15 Transpondern in Chipkarten oder in Metalloberflächen. Glasgehäuse werden bei der Injektion unter die Haut für Tieridentifikation verwendet. Plastikgehäuse sind wesentlich robuster und eignen sich für Zutrittskontrollen oder Zeiterfassung in Unternehmen.16 Die Antenne besteht aus Kupfer oder Aluminium und ihre Form wird in Abhängigkeit des Frequenzbereiches gewählt.17 Der Langwellenfrequenzbereich kennzeichnet sich durch die geringe Datenübertragungsrate und Reichweite von unter einem Meter aus. Der Kurzwellenfrequenzbereich hingegen durch eine mittlere Reichweite sowie mittlere Datenübertragungsrate. Hohe Lesegeschwindigkeiten und Reichweite können mit Ultrahochfrequenzbereichen erzielt werden. Die Frequenzwahl wird gemäß Anwendungsbereich und Anforderungen an den Prozess gewählt.18 RFID Transponder lassen sich in verschiedene Schutzklassen klassifizieren. Je nach Anforderungsbereich gibt es nicht beschreibbare, einmalig beschreibbare und wiederbeschreibbare Tags. 19 Das Lesegerät ist technisch gleich aufgebaut und besteht ebenfalls aus einer Antenne oder Spule sowie einem Mikrochip. In der Praxis kommen sie als mobile und stationäre Variante vor. Die Funktionsweise kann nachfolgend vereinfacht erklärt werden. Das Lesegerät sendet ein Signal aus, welches von einem Transponder empfangen wird. Daraufhin werden die im Transponder gespeicherten Information an das Lesegerät gesendet.20 Lesegeräte, im englischen Reader, können auch mit einer Displayanzeige sowie vielfältiger Software ausgestattet werden.21 2.3

Entwicklung und historischer Hintergrund

Die Identifikation mit Radiofrequenzen ist bei weitem keine neue Technologie. Die Reise beginnt 1920 bei der Entwicklung von Radartechnologie und Hörfunk. Die Kombination aus beiden Entwicklungen werden bei der Radiofrequenz Identifikation verwendet. 22

15

Vgl. Kruse Brandao, T., Wolfram, G., Connection, 2018, S. 189. Ebd. S. 192. 17 Ebd. S. 193. 18 Vgl. Wehking, K.-H., Handbuch, 2020, S. 391. 19 Vgl. Kruse Brandao, T., Wolfram, G., Connection, 2018, S. 193. 20 Vgl. Beese, A., Produktivität, 2018. S. 24. 21 Vgl. Hippenmeyer, H., Moosmann, T., Identifikation, 2016, S. 46. 22 Vgl. Ojha, N., Sunil, RFID, 2018, S. 1208. 16

5

Bereits während des zweiten Weltkrieges wurde die Technik zur Lokalisierung und Identifikation von Zielen genutzt. Sie kommt auch heute noch in einer deutlich kleineren Ausführung im Militär zum Einsatz.23 In den sechziger Jahren wurde die Technologie für automatische Zugangskontrollen verwendet. 24 Zur gleichen Zeit wurde die Technik im Handel zur elektronischen Diebstahlsicherung von Textilien oder bestimmten Warengruppen genutzt.25 Seit 1978 wird RFID in der Tiermedizin zur Identifikation und Kennzeichnung von Tieren verwendet. Erstmalig wurde verdeutlicht, wie gut Sensoren, zum Beispiel bei Temperaturmessungen, im Zusammenspiel mit RFID funktionieren. 26 In den achtziger Jahren wurde die Technologie im Straßenverkehr zur Mauterfassung in Amerika und weiteren Länder ausprobiert. Forschung und Entwicklung sorgen in den neunziger Jahren für neue Anwendungsbereiche, wie zum Beispiel bargeldloses Bezahlen oder elektronische Schlösser. 1999 wurde für RFID ein weltweiter Standard entwickelt, so dass in den Folgejahren die Preise durch Massenproduktion für RFID Technik sinken. Die Kostensenkung ermöglicht die Verwendung von Transpondern an Verbrauchsgegenständen.27 2006 wurden erstmalig temperaturunempfindliche Transponder entwickelt, so dass diese direkt bei der Bauteileherstellung integriert werden können.28 3

Vor- und Nachteile

3.1

Vorteile

Die automatische Identifikation sorgt in Produktionsstätten für einen synchronisierten Ablauf. Wertschöpfungsprozesse können dadurch besser aufeinander optimiert werden und die Produktionszeiten verringern sich. 29 Eine bessere Transparenz sorgt in den Abteilungen Produktion und Logistik letztendlich für höhere Produktivität und Maschinenauslastung.30 Die vielfältigen Einsatz- und Anpassungsmöglichkeiten sind ein weiterer Vorteil von RFID. Neben Ausführungen mit Sensoren können weitere Sonderfunktionen

23

Vgl. Kruse Brandao, T., Wolfram, G., Connection, 2018, S. 186. Vgl. Jahn, M., Industrie, 2017, S. 12. 25 Vgl. Kruse Brandao, T., Wolfram, G., Connection, 2018, S. 186. 26 Vgl. Jahn, M., Industrie, 2017, S. 12. 27 Vgl. Kruse Brandao, T., Wolfram, G., Connection, 2018, S. 187. 28 Ebd. S. 188. 29 Vgl. Hippenmeyer, H., Moosmann, T., Identifikation, 2016, S. 6. 30 Ebd. S. 7. 24

6

wie Datensicherung oder Zugriffsschutz hinzugefügt werden. Die variablen Speichergrößen und Reichweiten in Abhängigkeit von Chipgröße, Antennengröße und Frequenzwahl zeigen die Vielfalt der Technik.31 Im Vergleich zu einem Barcode kann RFID ohne Sichtkontakt ausgelesen werden. Die automatische Erfassung ermöglicht es ebenso mehrere Objekte parallel zu identifizieren, was mit einem Barcode nicht möglich ist. 32 Weitere Vorteile gegenüber einem Barcode sind die Lesegeschwindigkeiten. Der Transponder muss sich zum Auslesen lediglich in Reichweite befinden, bei einem Barcode hingegen, muss dieser mit einem Kamerasystem gescannt werden. Transponder lassen sich auch in einem Gehäuse verbauen, wodurch sie für den industriellen Bereich und gegen Witterungen widerständiger sind.33 In der Logistik lassen sich Lagerplätze und Lagerbestände deutlich einfacher nachverfolgen. Folge dessen sind geringe Durchlaufzeiten, Bestandsreduzierung und eine vereinfachte Inventur.34 3.2

Nachteile

Je nach Anwendungsbereichen und Anforderungen können die Kosten pro Transponder bei bis zu 20 Cent pro Stück liegen. 35 Nachteilhaft ist, dass die Funkwellen durch Flüssigkeiten oder verschiedene Metalle gestört werden können. Ebenso können elektromagnetische Felder ein Austausch der Daten beeinträchtigen.36 Ein weiterer Nachteil ist, dass die Standardisierung durch die Transpondervielfalt bisher gering ausfällt. Trotz Verschlüsselungen sollte man bedenken im Zuge des Datenschutzes bei sensibel gespeicherten Daten haben.37 Passive Transponder sind in der Herstellung günstiger, besitzen allerdings nur ein Bruchteil der Funktionen von aktiven Ausführungen. Neben den hohen Kosten für aktive Transponder ist die begrenzte Lebensdauer ausgelöst durch die Verwendung einer Batterie ein wesentlicher Nachteil. 38 Eine Implementierung der RFID Technologie in die IT Infrastruktur eines Unternehmens ist oftmals kompliziert und mit Kosten

31

Ebd. S. 26. Vgl. Kruse Brandao, T., Wolfram, G., Connection, 2018, S. 184. 33 Ebd. S. 204. 34 Vgl. Wehking, K.-H., Handbuch, 2020, S. 396. 35 Vgl. Kruse Brandao, T., Wolfram, G., Connection, 2018, S. 204. 36 Ebd. S. 205. 37 Vgl. Martin, H., Transport, 2016, S. 530. 38 Vgl. Wehking, K.-H., Handbuch, 2020, S. 391.

32

7

verbunden.39 Grundsätzlich lässt sich der gewonnene Nutzen bei Einführung schwer in monetäre Zahlen ausdrücken.40 4

Einsatz von RFID Technologie in der Logistik

Industrie 4.0 und Digitalisierung sorgen dafür, dass Unternehmen sich stets anpassen müssen, um im Wettbewerb konkurrenzfähig zu bleiben. Eine Anpassung oder sogar Neugestaltung des Geschäftsmodells bietet viele Möglichkeiten, ist allerdings mit einer komplexen Einführung verbunden.41 In den Lieferketten gibt es immer wieder neue Innovationen, die Prozesse effizienter machen und die Produktivität erhöhen. Hierzu gehören die bereits bekannten Möglichkeiten zur Identifizierung und Lokalisierung in Form von RFID und Barcodes. Ein weiteres Beispiel ist der schnelle Informationsaustausch von unter anderem Bestellungen und Angeboten mithilfe von Electronic Data Interchange, kurz EDI genannt.42 Die Logistik profitiert von einer Vielzahl von Verbesserungen und Vorteilen durch RFID. Prozesse sind durch den Einsatz effizienter und transparenter geworden. In der Transportlogistik gibt es nachweislich weniger Fehllieferung, Diebstahl, Ausverkäufe oder menschliche Fehler. 43 Wareneingang, Warenausgang und Sortierprozesse lassen sich in der betrieblichen Praxis mit RFID optimieren. Der optimierte Abgleich von Sendungsidentifikation sowie Prüfung von Lieferschein mit Ware kann deutlich verkürzt werden. Die Mehrfacherfassung und Erfassung ohne direkten Sichtkontakt machen einen schnelleren Ablauf möglich.44 Sortierungs- und Kommissionierungsprozesse werden zum einen durch die blitzschnelle Identifikation und zum anderen durch die sofortige Information über Bestand und Lageplatz effizienter gestaltet. Im Warenausgang können mit Einführung von RFID-Gates Kontrollprozesse automatisiert werden. Beim Durchlaufen wird der Artikel mit den Bestelldaten abgeglichen und bei Unstimmigkeiten wird der Mitarbeiter mit einem akustischen Signal informiert. Verbesserungen von Lieferzeiten, Kostenersparnisse durch Reduzierung von Personal sowie eine geringe Fehlerquote sind Befürworter für die Nutzung von RFID in der Logistik.45

39

Vgl. Hausladen, I., IT, 2020, S. 63. Vgl. Beese, A., Produktivität, 2018. S. 31. 41 Vgl. Abdelkafi, N., Pero, M., Pech, F., Supply Chains, 2019, S. 3. 42 Ebd. S. 4. 43 Vgl. Will, T., Supply Chains, 2019, S. 401-402. 44 Vgl. Beese, A., Produktivität, 2018. S. 29. 45 Ebd. S. 30. 40

8

4.1

Praxisbeispiel im Unternehmen ifm

Das Unternehmen ifm produziert, entwickelt und verkauft weltweit Automatisierungstechnik für Industrie und Handel. 46 Einen hohen Automatisierungsgrad wird dem Unternehmen mithilfe von RFID ermöglicht.47 Durch die exakte Bestandserfassung aller Artikel, nehmen Inventuren einen Bruchteil der Zeit in Anspruch. Die schnelle Lesegeschwindigkeit sorgt bei jedem einzelnen Artikel bereits für ein Zeitersparnis bei der Identifikation. Die Technologie hat bei ifm für eine Verbesserung der Logistikabläufe gesorgt. Sie ermöglicht eine durchgängige Auftragsverfolgung und hilft bei einer schnelleren Abwicklung der Logistikpresse.48 5

Fazit

Die Radiofrequenz-Identifikation kommt neben der Logistik in vielen anderen Bereichen zum Einsatz. Durch die Vielfalt von Praxisbeispielen wurde dem Leser der weitreichende Anwendungshorizont verdeutlicht. RFID hat in der Logistik für eine Verfeinerung und Verbesserung der Prozesse gesorgt. Unternehmen erzielen durch die Verwendung von RFID Technologie erhebliche Zeitersparnisse im Wareneingang bis zum Warenausgang. Der historische Hintergrund hat gezeigt, dass es sich in keiner Weise um eine neue Technik handelt. Die Kombination aus Radartechnologie und Hörfunk bilden in den 1920er Jahren den Grundstein. Bereits im zweiten Weltkrieg wurde RFID zur Lokalisierung durch das Militär adaptiert. Der technische Fortschritt ausgelöst durch Industrie 4.0 und Digitalisierung sorgt dafür, dass Unternehmen sich zur Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit kontinuierlich weiterentwickeln müssen. Das Unternehmen ifm hat beispielhaft durch die Einführung von RFID erhebliche Zeitersparnisse bei Inventuren und Identifikation sowie Lokalisierung von Artikeln erzielt. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die vielfältige Einsatzmöglichkeit ein wesentlicher Vorteil der Technik ist. Die Erfassung ohne Sichtkontakt und Mehrfacherfassung sind herausstechende Eigenschaften, die andere Identifikationstechniken wie Barcodes nicht anbieten. Es empfiehlt sich für Unternehmen stets Prozesse zu analysieren und Abläufe zu hinterfragen. Das Unternehmen soll eine kontinuierliche Optimierung in Bereichen wie der Logistik anstreben.

46

Vgl. Jahn, M., Industrie, 2017, S. 11. Ebd. S. 12. 48 Ebd. S. 13. 47

9

Literaturverzeichnis Abdelkafi, Nizar, Pech, Franziska, Pero, Margherita (Wandel, 2019): Die Wechsel...