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ROBOTIK & LOGISTIK.

RFID im Fokus

Die Radio Frequenz Identifikation, kurz RFID, ermöglicht eine automatische Identifikation und Lokalisierung von Objekten.

Ein RFID-System besteht grundsätzlich aus zwei Komponenten:

  1. Transponder ' RFID-Tag (Synonyme: Smart Label, RFID-Chip, RFID-Etikett, Funketikett)
  2. Reader ' Schreib- und Lesegerät

Der RFID-Tag, bestehend aus einem Chip und einer Antenne, wird an das zu identifizierende Objekt entweder außen oder innen angebracht. Das Auslesen bzw. Modifizieren der Daten übernimmt das Schreib- und Lesegerät. Dies kann ohne Sichtkontakt und berührungslos durchgeführt werden. Es geschieht je nach Ausführung passiv oder aktiv und hängt vom benutztem Frequenzbereich, der Sendeleistung und den Umwelteinflüssen ab. Die Entfernungen können zwischen wenigen Zentimetern und mehr als einem Kilometer liegen.


In der Automobilbranche ist der wesentliche Vorteil von programmierbaren Datenträgern bereits erkannt worden. Material- und Informationsfluss sind immer miteinander gekoppelt und so können z.B. individuelle Kundenspezifikationen für jedes Fahrzeug abgelegt und zur Steuerung des Materialflusses in der Produktion herangezogen werden.
Insbesondere der Handel hat diesen Vorteil bereits für die Logistik erkannt und nutzt die RFID-Technologie um Paletten und Kartons über die Lieferkette zu verfolgen. Dabei stehen die Vermeidung von Fehlbeständen im Lager, eine verbesserte Fehlerkontrolle und eine Senkung der Personalkosten im Vordergrund. [vgl. A.T. KEARNEY: RFID spart dem deutschen Einzelhandel sechs Milliarden Euro pro Jahr. Nutzen für Händler - Kosten für Hersteller, Pressemitteilung vom 08. März 2004 [http://www.atkearney.de/content%20/veroeffentlichungen/pressemitteilungen_detail.php/id/49046Abruf vom 14.7.2004]

Die empirische Studie "RFID - Technologie: Neuer Innovationsmotor für Logistik und Industrie?" wurde weltweit mit über 30 führenden Großunternehmen aus Deutschland, Frankreich, Österreich, Schweiz, Großbritannien und den USA durchgeführt. Dabei standen Transport- und Logistikanbieter sowie Anwender der Automobilindustrie im Vordergrund. Den Untersuchungsergebnissen zufolge rechnet sich der Einsatz von RFID in denjenigen Branchen, in denen aufgrund hoher Nachweispflichten höchste Prozesssicherheit erforderlich wird und zudem ein geschlossener Logistikkreislauf die Widerverwendbarkeit der bislang noch teuren Tags sicherstellt. [vgl. BOOZ ALLEN HAMILTON in Kooperation mit der UNIVERSITÄT ST. GALLEN: RFID-Technologie: Neuer Innovationsmotor für Logistik und Industrie?, http://www.boozallen.de%20/content/downloads/5h_rfid.pdfAbruf vom 19.07.2004]

RFID-Markt und Anwendungsbereiche

Nach einer aktuellen Prognose von Soreon Research zur Entwicklung des RFID-Marktes im Handelssektor soll der RFID-Markt innerhalb der kommenden vier Jahre von knapp 400 Mio. (2004) auf 2,5 Mrd. Euro (2008) in Europa insgesamt wachsen. Führender RFID-Markt in Europa soll Deutschland mit einem Volumen von knapp 600 Mio. Euro im Jahr 2008 sein. Die Analysten erwarten in den kommenden Jahren einen schnellen Preisverfall bei Transpondern durch die Verwendung preisgünstiger Materialien in der Produktion und die Realisierung von Einsparungen auf Basis von Massenfertigungsprozessen.

Anwendungsbereiche für die RFID-Technologie reichen von der Tiefkühllogistik über Umschlagsplätze in Häfen und Flughäfen bis hin zur Entladung und Palettierung im Wareneingang. In Kombination mit Robotiksystemen, wie z.B. dem Paketroboter, werden damit ganz neue Anwendungsbereiche geschaffen.

Techniksicht: Funktionsweise der RFID-Technologie

Da sich RFID-Systeme aus verschiedensten praktischen Anforderungen entwickelt haben, unterscheiden sie sich erheblich in ihrer Technologie und Leistungsfähigkeit. Im Folgenden werden RFID-Systeme nach den in der Literatur [Finkenzeller, 2002] üblichen Eigenschaften Frequenzbereich, Energieversorgung, Kopplung und Reichweite unterteilt.
Derzeitige Frequenzen, in denen RFID-Transpondersysteme arbeiten, liegen im Bereich von 135 kHz bis derzeit 2,45 GHz. Weltweit haben sich die Frequenzen 135 kHz, 13,56 MHz, 869 bzw. 915 MHz für den kommerziellen Einsatz durchgesetzt. Der Bereich von 2,45 GHz hat noch keinen hohen Produktreifegrad für die umfassende Anwendung. In der Diskussion befindet sich des Weiteren auch die 5,8 GHz Frequenz.

Die Art der Kopplung zwischen Reader und Transponder wird grundsätzlich in nahfeld- und fernfeldaktiv unterteilt. Dabei bezeichnet das Fernfeld den Bereich, in dem sich das elektromagnetische Feld von der Antenne abgelöst hat und sich als Welle durch den Raum fortpflanzt. Hingegen bezeichnet das Nahfeld den Bereich, in dem nur das elektromagnetische Feld vorhanden ist und eine Ablösung der Welle noch nicht geschehen ist. In beiden Fällen werden vollständig unterschiedliche Kopplungsverfahren verwendet, die nicht kompatibel miteinander sind. Der Grenzbereich zwischen Nahfeld und Fernfeld kann je nach Bauform und Anordnung der Readerantennen unterschiedlich ausfallen und liegt in der Theorie in einem Abstand der halben Wellenlänge zur idealen Antenne.

Im Fernfeld (Backscatterbetrieb) muss ein Transponder zum Einsatz kommen, der mit einer Dipolantenne ausgestattet ist und so die Wellen empfangen kann. Durch Reflektion bzw. Absorption moduliert er die zu sendenden Informationen in die Wellen. Im Nahfeld können zwei verschiedene Arten, die induktive und die kapazitive Kopplung, vorkommen. Dabei verhält sich die Kombination aus Reader und Transponder wie ein Kondensator bzw. ein Transformator und dementsprechend müssen auch die Antennen gestaltet sein. Die erste Variante nutzt ein vom Reader erzeugtes elektrisches Feld, in das vom Transponder die Information moduliert wird. Die zweite hingegen nutzt ein magnetisches Feld. Dadurch sind auch die Reichweiten dieser Systeme festgelegt. Da die Stärke des elektrischen Feldes mit der Entfernung schneller abnimmt als die des magnetischen Feldes und sich die Ausbreitung der Wellen nur durch Energie und Umgebung beschränkt, sind auch die maximal möglichen Lesereichweiten in dieser Reihenfolge anzugeben.

Außerdem beeinflussen der verwendete Frequenzbereich und die Energieversorgung der Transponder die Reichweite der berührungslosen Erkennung. Abbildung 2 stellt eine mögliche Einteilung nach diesem Kriterium dar. Hierbei lassen sich so genannte Close-Coupling-Systeme mit geringen Reichweiten bis zu einem Zentimeter feststellen. Mittels induktiver Kopplung ist auch der Betrieb von so genannten Remote-Coupling-Systemen mit einer Reichweite von bis zu einem Meter möglich, während Reichweiten von einem bis zu zehn Metern durch Long-Range-Systeme, welche im Mikrowellenbereich arbeiten, erzielt werden. Die dabei theoretisch mögliche Reichweite wird durch Umweltfaktoren beschränkt. Das heißt, dass beim Betrieb im metallischen Umfeld oder in Verbindung mit Wasser Reflektionen bzw. Absorption auftreten und somit geringere Reichweiten erzielt werden.


Vorteile der RFID-Technologie

Nachteile der RFID-Technologie

RFID vs. Barcode

In dieser Tabelle werden die wesentlichen Vor- und Nachteile von Barcoding und Tagging gegenübergestellt:



Barcoding
Tagging
Investitionskosten

Niedrig: Standardgeräte Hoch: Innovativ
Handling

Einfaches Handling Anfänglich etwas aufwändiger, da vollständig automatisierte Identifikationsvorgänge: notwendiges Rückholsystem
Fehlersicherheit

Hoch Sehr hoch
Flexibilität

Gering (gedruckte Etiketten) Sehr hoch (programmierte Etiketten)
Kompatibilität

Weitgehend standardisiert Noch keine Standardisierung erfolgt, da innovativ

Vergleich Barcoding vs. Tagging
(vgl. Pflaum/Heuberger, 1997, S. 179)


 | Zuletzt aktualisiert 08.09.2010