RFID

Mit Radio Frequency Identification (RFID) können Daten mittels Radiowellen berührungslos und ohne Sichtkontakt übertragen werden. [mehr]

Mit Radio Frequency Identification (RFID) können Daten mittels Radiowellen berührungslos und ohne Sichtkontakt übertragen werden.

Basics

RFID

Eine RFID-System-Infrastruktur besteht aus einem Transponder, einem Sende-Empfangs-Gerät und einem im Hintergrund wirkenden IT-System. Das Herzstück der Technologie, der Transponder, ist ein winziger Computerchip mit Antenne. Er wird in ein Trägerobjekt wie ein Klebe-Etikett oder eine Plastikkarte integriert. Der Chip enthält i. d. R. einen Nummern-Code mit verschlüsselten Informationen, welcher ihm eine unverwechselbare Identität verleiht.

RFID vs. Barcode

RFID-Technologie bietet gegenüber dem Barcode einige Vorteile:

  • Berührungslose Datenerfassung ohne Sichtkontakt in Echtzeit 
  • Gleichzeitige Erkennung mehrerer Transponder (Pulkerfassung)
  • Unempfindlichkeit gegenüber Schmutz und anderen Beschädigungen
  • Erweiterter Speicherumfang für Daten
  • Möglichkeit der Datenspeicherung und -veränderung

Einen guten Einstieg in das Thema bietet die Broschüre „Basiswissen RFID“ vom Informationsforum RFID e. V. Hier finden Sie weitere Quellen zum Thema.

RFID erfolgreich im Unternehmen einführen

RFID hat sich für viele Unternehmen zu einem bedeutenden Thema entwickelt, durch dessen Einsatz betriebliche Abläufe wesentlich verbessert werden können. Nach dem Hype ist die Verbreitung der Technologie in eine stetige Wachstumsphase übergegangen. Die Vorteile gegenüber anderen Kennzeichnungsmethoden sind erheblich: Lesen ohne Sichtkontakt, Wiederbeschreibbarkeit, Speichern von Datenmengen direkt am Objekt oder die gleichzeitige Erfassung von mehreren Objekten. RFID hat das Potential, viele betriebliche Logistikprozesse effizienter und transparenter zu machen. So setzen zahlreiche Unternehmen mittlerweile auf RFID-Technik, oftmals in internen, geschlossen Prozessen wie Behälterverfolgung. Dabei ist RFID keineswegs nur eine Technologie für große Unternehmen. Die Mehrzahl der Projekte wird zwar in großen und mittleren Unternehmen durchgeführt, aber auch kleine Betriebe setzen die Technik bereits mit Erfolg ein.

Allerdings ist eine erfolgreiche RFID-Einführung keine triviale Aufgabe. RFID stellt definitiv keine Plug’n‘play-Lösung dar. Die Art der Anwendung und der Umgebung beeinflussen maßgeblich die Funktionalität. Während die technische Machbarkeit mittlerweile meistens keine unüberwindliche Hürde darstellt, ist der wirtschaftliche Erfolg in vielen Projekten ungewiss und oft nur schwer messbar. Weitere Herausforderungen stellt die Integration in bestehende IT-Intrastrukturen und Geschäftsprozesse dar. Einer Studien der TU Berlin zufolge bewerten 70 % der Unternehmen, die ein RFID-Pilotprojekt durchführten, dieses als wirtschaftlich nicht erfolgreich, 50% als technisch nicht erfolgreich.

Dieses Whitepaper hilft Ihnen dabei, Ihr RFID-Projekt erfolgreich zu planen und umzusetzen. Es zeigt Ihnen:

• Die 6 Projektphasen und die zugehörigen Aufgaben
• Die speziellen Herausforderungen einer RFID-Einführung
• Wie Sie Schwerpunkte richtig setzen
• Die Erfolgsfaktoren und deren Bedeutung
• Welche Vorgehensweisen sich in der Praxis bereits bewährt haben

Phase 1: Zielsetzung

Welche Probleme soll RFID lösen? Formulieren Sie die Ziele, welche Sie sich durch den Einsatz von RFID erreichen wollen möglichst präzise. Das steigert die Wahrscheinlichkeit für ein Gelingen des Projektes und die spätere Bewertung erheblich. RFID kann unterschiedliche Ziele erfüllen, die meisten Unternehmen streben mit der Einführung mehrere Ziele parallel an.
 

Unter strategischen Aspekten sind häufig genannte Ziele Innovationsführerschaft, die Erfüllung von Kundenanforderungen und das Sammeln von Erfahrungen und Testen der Einsatzmöglichkeiten von RFID. Hinsichtlich der Automatisierung sind die Beschleunigung von Logistikprozessen, Automatisierung von Zähl- und Erfassungsvorgängen sowie Reduktion manueller Tätigkeiten sinnvolle Ziele. Zudem kann durch RFID eine höhere Datenqualität/ -granularität im Sinne von fehlerfreier Datenerfassung, Prozesstransparenz und Erhebung zusätzlicher Daten erreicht werden. Dadurch kann RFID auch Voraussetzungen für Prozessinnovationen schaffen.

Phase 2: Definition

Diese Phase hat sich als entscheidend für den Projekterfolg herausgestellt. Hier werden grundlegende Dinge wie das Projektmanagement und das Einsatzfeld festgelegt sowie die Anforderungs- und Prozessanalyse durchgeführt.
Projektmanagement
RFID-Einführungen werden in den meisten Fällen in Projektform umgesetzt. Im Projektteam sind auf jeden Fall die IT- und Logistikabteilung vertreten, letztere übernimmt in der Regel die Führungsrolle. Produktion und Top-Management sind ebenfalls häufig eingebunden, bei Bedarf sind auch Vertrieb, Qualitätsmanagement, Controlling und Arbeitsschutz dabei. Das Einsatzfeld wird meistens bereits vor Projektbeginn klar oder grob definiert. Untersuchungen haben gezeigt, dass eine möglichst frühe Definition den Projekterfolg signifikant steigert. In den meisten Fällen sind Einsatzbereiche im betrieblichen Umfeld Tracking & Tracing, Behältermanagement, Prozessautomatisierung oder Bestandsmanagement. Definieren Sie auch mögliche Erweiterungspotentiale, wie eine Ausweitung auf andere Prozesse in Logistik/Produktion oder einen größeren Umfang. Auch die Integration weiterer Wertschöpfungspartner kann eine Option darstellen.
Analyse von Anforderungen
Die Anforderungen sollten sich aus den definierten Zielen ableiten und in einem detaillierten Lastenheft festgehalten werden. Dazu gehören auf jeden Fall die zu kennzeichnenden Objekte und Details zur Erfassung: Sollen Daten gelesen und/oder geschrieben werden? Auf welche Distanz? Sollen die Objekte einzeln oder im Pulk erfasst werden? Welche Anbringungsmöglichkeiten für den Transponder bietet das Objekt? Wie sehen die Umgebungsbedingungen aus?
Datenschutz
Datenschutzrechte müssen beachtet werden, wenn entweder der RFID-Chip selbst personenbezogene Daten enthält oder die nicht-personenbezogenen Daten auf dem RFID-Chip mit Hilfe eines EDV-Hintergrundsystems personenbeziehbar sind. In diesen Fällen müssen die Betroffenen darüber informiert werden, was mit ihren personenbezogenen Daten geschieht. Laut Bundesdatenschutzgesetz (BDSG) darf die Verarbeitung personenbezogener Daten nur erfolgen, wenn ein Gesetz dies erlaubt oder der Betroffene hierin einwilligt (§ 4 Abs. 1 BDSG). Nicht mehr benötigte Daten sind zu löschen. Mehr dazu unter http:/www.gesetze-im-internet.de/bdsg_1990/.
Analyse des (Logistik-)Prozesses
Definieren Sie auf jeden Fall, ob die RFID-Anwendung eine geschlossene Kette im Ihrem Unternehmen betrifft oder ob externe Wertschöpfungspartner wie Vorlieferanten, Logistik- und Vertriebspartner mit einbezogen werden sollen. Eine weitere entscheidende Frage ist, ob bestehende Prozesse durch RFID nur abgebildet werden oder selbst dadurch verändert werden sollen.

Phase 3: Konzept

Strategische Aspekte
In den meisten Projekten soll die RFID-Technologie bestehende Kennzeichnungs-Systeme wie z. B. Barcode oder Klarschrift ergänzen. Gerade bei RFID-Etiketten ist es sinnvoll, als Backup bei Nichtverfügbarkeit des RFID-Systems zusätzlich optische Kennzeichnungen anzubringen. Häufig wird RFID in die bestehende IT-Landschaft integriert. Die u. U. entstehende Datenflut kann die Einführung weiterer IT-Systeme notwendig machen. Häufig sollen oder müssen im Zuge der RFID-Einführung die logistischen Prozesse grundlegend verändert werden.

Implementierungsstrategie
Gerade Unternehmen ohne RFID-Erfahrung tendieren zu einer sukzessiven Implementierung. Dieses Vorgehen bietet mehrere Vorteile: Kosten und Risiken sind überschaubar und die Unternehmen können zunächst Erfahrungen mit der Technologie sammeln. Zudem lassen sich so auch mit kleinen Budgets Erfolge erzielen. Falls sich mehrere Einsatzfelder anbieten, starten Sie mit dem, wo die Geschäftsprozesse die größten Vorteile versprechen. 

Erstellung von Lösungskonzepten
Partnerintegration
Die Umsatzbarkeit von Lösungskonzepten hängt wesentlich von der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit ab. Gerade wenn noch kein praktisches RFID-Know-How im Unternehmen vorhanden ist, sollte ein Systemhaus mit Technologie-Kompetenz und Erfahrung hinzugezogen werden. Weitere erfolgskritische Faktoren wie Prozess- oder IT-Know-How sollte intern oder bei darauf spezialisierten Partnern vorhanden sein. 

Investitionssicherheit

Für RFID gelten zahlreiche Standards, welche unterschiedliche Aspekte der Technologie betreffen wie Luftschnittstellen, Datenmanagement, kontaktlose Chipkarten, Testmethoden, Funkvorschriften, Einsatzempfehlungen und Anwendungsstandards. Für logistische Anwendungen sind die der ISO-Standards 17363 bis 17367 relevant. Die weltweite Kompatibilität mit RFID-Lesegeräten wird durch internationale Normen wie EPC Class 1 Generation 2 und ISO/IEC 18000-6C sichergestellt.
 

Berücksichtigen eventuelle weitere Einsatzbereiche gleich mit und prüfen Sie ggf. das geplante System auf entsprechende Skalierbarkeit. Außerdem sollten Sie die erforderliche Haltbarkeit der Transponder definieren.

Phase 4: Lösungsdesign

Machbarkeitsstudien
Falls Sie nicht sicher sind, ob Ihre geplante RFID-Anwendung überhaupt technisch möglich ist, sollten Sie eine Machbarkeitsstudie in Erwägung ziehen, wie sie spezialisierte Systemhäuser in Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen wie dem Fraunhofer Institut für Materialfluss und Logistik oder dem RFID-Anwenderzentrum der TU München anbieten. Eine hierarchisch strukturierte Vorgehensweise, die einen Rückgriff auf Ergebnisse bereits durchgeführter Grundlagenlagenuntersuchung ermöglicht, kann viel Zeit und Geld sparen. Für diese Testverfahren gelten zahlreiche Normen wie die VDI/AIM 4472-10 bzw. ISO 18046. 

Finden & Abstimmen der Komponenten

Frequenz

Voraussetzung für die Auswahl der Transponder und Schreib-/Lesegeräte ist die Entscheidung für einen der vier Frequenzbereiche. Die Bereiche sind untereinander nicht kompatibel, auch Umrüstungen der Reader/Writer sind i.d.R. nicht möglich. Wichtigstes Unterscheidungsmerkmal ist die Lesereichweite, daneben spielen die Stromversorgung der Transponder, Kompatibilität zu Standards sowie unterschiedliche Kosten für Transponder und Lesegeräte eine Rolle. Unterschiede gibt es auch im Nutzungsumfang des Transponders: Soll nur die ID oder auch Speicherbereiche und ggf. Sensorik (z. B. Temperaturfühler) genutzt werden?
 

Frequenz Typische max. Reichweite für Tags Typische Anwendungen
Langwellen-Frequenzen (LF)
125–135 kHz
0,5 m (passiv)
Tier-Identifikation
Zutrittskontrolle
Kfz-Wegfahrsperren
Kurzwellen-Frequenzen (HF)
13,56 MHz
0,5 m (passiv)
Zutrittskontrolle
Bibliotheksmanagement
Ticketing (Personennahverkehr, Events, Skilifte)
Dezimeterwellen (UHF)
860–960 MHz
3–6 m (passiv)
Lager und Logistikbereich (Paletten)
Mikrowellen (SHF),
2,4–2,5 GHz, 5,8 GHz 
~ 10 m (aktiv)
Fahrzeug-Identifizierung

80% der Unternehmen, die bereits RFID einsetzen, verwenden den UHF Bereich. Dieser wird in internationalen
Logistik-Standards verwendet. 40% der Unternehmen setzen auf den HF-Bereich.

Transponder
Ein Transponder besteht aus einem Mikrochip, einer Antenne sowie einem Träger oder Gehäuse. Bei aktiven Transpondern kommt noch eine Energiequelle, z. B. eine Batterie hinzu.
 

Die Größe des Transponders wird hauptsächlich durch die Abmessungen der Antenne bestimmt. Diese sind entscheidend für die Reichweite. Die Transponder können in unterschiedliche Träger und Bauformen integriert werden. Verbreitet sind Etiketten, Gehäuse aus Epoxidharz, Armbänder, Karten oder Schlüsselanhänger. Zur problemlosen Erfassung auf metallischen Oberflächen gibt es sog. On-Metal-Tags. Die Transponder können von außen am zu kennzeichnenden Objekt durch Kleben oder Schrauben angebracht werden oder auch direkt in dessen Material integriert werden. Die Wahl des Gehäuses bestimmt die Beständigkeit des Transponders gegenüber Umwelteinflüssen wie Temperatur, Schock und Vibration, Staub
und Wasser sowie Chemikalien und Säure und damit auch dessen Sicherheit. Auch die Lesbarkeit wird dadurch beeinflusst.

Schreib-/Lesegeräte
Bei der Auswahl der Reader/Writer sollten Sie sich zuerst Gedanken über deren Mobilität machen. Es gibt stationäre Geräte zur Montage oder als Desktop. Einige Modelle haben die Antennen mit im Gehäuse integriert, andere erlauben den Anschluss externer Antennen. Handheld-Geräte gibt es mit Kabel- oder Funkübertragung oder fest in einen Mobilcomputer integriert. Als Schnittstellen zur Datenübertagung an das Hostsystem existieren u. a.: USB, RS 232, RS 485, PROFIBUS, PROFINET, CAN, Interbus, DeviceNet oder TCP/IP, bei mobilen Geräten WLAN, Bluetooth oder Mobilfunk.

Testsysteme
Wenn Sie die Hardware in die engere Wahl aufgenommen haben, sollten Sie diese in der späteren Anwendungsumgebung testen. Dabei können Sie typische RFID Probleme simulieren: Reflexionen und Interferenzen der Funkwellen, Wirbelstromverluste in leitenden Flächen (Metall) oder Absorption bei Nichtleitern (Wasser).

IT-Systementwicklung
Middleware
Ein wesentliches Merkmal von RFID-Systemen ist die Echtzeitverarbeitung von Informationen zur Synchronisation der virtuellen Unternehmenswelt (ERP-Systeme, Lagerverwaltungs-Systeme etc.) mit der realen Welt der Unternehmensprozesse. Die Verfügbarkeit eines RFID-Systems hängt von allen Komponenten ab, die Middleware nimmt hierbei eine zentrale Rolle ein: Sie regelt die Zuverlässigkeit, Sicherheit und Verfügbarkeit der Informationen sowie die Skalierbarkeit des Systems.
 
Eine wichtige Aufgabe der Middleware ist die Überprüfung und Filterung der RFID-Daten möglichst nahe an der Quelle, um eine Überflutung der IT-Systeme mit Daten zu verhindern. Man kann davon ausgehen, dass Datenmengen und die Anforderungen an die Echtzeitverarbeitung mit der zunehmenden Komplexität der RFID-Systeme exponentiell steigen werden. Daher muss eine geeignete Middleware-Infrastruktur diese Funktion konfigurierbar in verschiedenen Ebenen der Datenstromverarbeitung bieten, um damit die Investitionen in RFID-Netze zukunftssicher zu machen.

Analyse der Wirtschaftlichkeit
Die Wirtschaftlichkeit sowie deren Bewertung sind neben der Integration in bestehende IT-Systeme und Prozesse die Kernherausforderungen. Immerhin beurteilen fast 70% der Unternehmen ihren RFID-Piloten als wirtschaftlich nicht erfolgreich. Für den Projekterfolg sind nicht nur eindeutige Zielformulierungen erforderlich, sondern entsprechende Methoden zur Messung der Zielerreichung:
 
·         Prozesskennzahlen
·         Budgeteinhaltung
·         Systemverfügbarkeit
·         Kosteneinsparungen
·         Einhaltung der Zeitziele
·         Systemabnahme
·         Mitarbeiterakzeptanz
·         Kundenakzeptanz
·         Absatzsteigerung
 
Bei der Methodenauswahl spielen branchenbezogene Unterschiede eine Rolle. Während Handel und Logistikdienstleister Absatzsteigerung als relevante Kennzahl für die Bewertung eines RFID-Projektes betrachten, tun Industriebetriebe dies eher nicht.
 
Andererseits lassen sich die ökonomischen Effekte eines RFID-Projektes häufig nur schwer prognostizieren. Auch wenn der überwiegende Teil der Unternehmen die Wirtschaftlichkeit bereits vor der Pilotinstallation untersucht, stellt sich ein Nachweis derselben in der Praxis meistens als problematisch dar: Ein Viertel bestätigt die Wirtschaftlichkeit in der Praxis, 10% bewerten den Einsatz als unwirtschaftlich. Die Mehrheit begnügt sich allerdings mit einem theoretischen Nachweis, verfügt über zu wenige verwertbare Daten oder verzichtet gänzlich auch eine Untersuchung..
 
Bei der Bewertung eines RFID-Engagements spielen mehrere Faktoren eine Rolle. Optimal sind natürlich unmittelbare Kosteneinsparungen, z. B. durch Prozessverbesserungen in der Supply Chain. Manche Mehrwerte lassen sich monetär nicht unmittelbar erfassen, z. B. erhöhte Kundenzufriedenheit aufgrund einer verbesserten Lieferfähigkeit. Auch solche Mehrwerte sind strategisch wichtig und können die Wettbewerbssituation und die Innovationskraft eines Unternehmens verbessern. 

Phase 5: Pilot

Der überwiegende Teil der RFID-Projekte startet mit einem Pilotbetrieb. Dieses Vorgehen ist besonders für Unternehmen ohne RFID Erfahrung sinnvoll. So können mit begrenztem Umfang und Risiko Erfahrungen gesammelt und der technische und ökonomische Erfolg getestet werden. Bei einfachen RFID-Anwendungen kann auf diese Phase verzichtet werden. Nach erfolgreichem Abschluss des Piloten beginnt die Planung der Systemintegration.

Phase 6: Umsetzung

Die letzte Projektphase beinhaltet die Durchführung der Systemintegration und sowie die Schulung / Qualifikation der Mitarbeiter. In Umfragen wurden die Projektleiter nach ihren Erkenntnissen aus der RFID-Einführung befragt. Danach werden die Aufgaben in der Definitionsphase als entscheidend für den Projekterfolg eingestuft. Die eigentliche Umsetzung wird als eher als relativ unproblematisch angesehen. Anders gesagt: Die wichtigsten Aufgaben fallen zu Projektbeginn an. 
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