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RFID revolutioniert Logistik und Konsumgüterindustrie Funkende Etiketten auf dem Vormarsch Mit der RFID-Technik (Radio Frequency Identification) kann man Daten über kurze Entfernungen
berührungslos und ohne Sichtkontakt austauschen. Die Funktechnik, die sich bereits seit Jahren in diversen Nischenanwendungen bewährt, soll nun als elektronisches Etikett oder multifunktionale Chipkarte den Massenmarkt
erobern. Von Klaus Eppele Im Supermarkt der Zukunft begrüßt Sie der Einkaufswagen mit Ihrem Namen und zeigt auf seinem
integrierten Bildschirm an, für welche Produkte Sie sich beim letzten Einkauf entschieden haben. Er führt Sie zu den Artikeln, die Sie schon lange nicht mehr gekauft haben, und schlägt Ihnen vor, zu den Würstchen, die
Sie gerade in den Wagen gelegt haben auch noch den Senf zu kaufen, der gerade im Sonderangebot ist. Wenn Sie die letzte Packung Müsli aus dem Regal nehmen, erhält das Personal automatisch die Ordner, neue Müslipackungen
aus dem Lager zu holen. Auch das Schlagestehen an der Kasse hat ein Ende: Sie müssen nur noch ein Lesegerät passieren, das in Bruchteilen von Sekunden alle im Wagen liegenden Waren erfasst und Ihnen einen
Abbuchungsauftrag ausdruckt, den Sie nur noch unterschreiben müssen. Radio Frequenz Identifikation, kurz RFID, machts möglich: RFID-Systeme bestehen aus einem Transponder, der auch Tag, Smart Card oder
Smart Label genannt wird, und einem Lesegerät. Der in die Etiketten der Waren integrierte Transponder funkt bei Bedarf seine gespeicherten Daten an das Lesegerät. Als Lesegeräte fungieren mobile Handscanner, stationäre
Geräte oder Schleusen, die inzwischen bis zu 400 RFID-Chips pro Sekunde auslesen können. Der Transponder selbst besteht aus einem winzig kleinen Chip von nur einem Quadratmillimeter Größe, der einen Prozessor sowie
Speicherplatz enthält, einer Sende- und Empfangsantenne, die den meisten Platz des Transponders beansprucht, und der Verbindung zwischen Chip und Antenne. Abhängig von der Größe der Antenne und der verwendeten
Funkfrequenz liegt der Leseabstand bei wenigen Zentimetern bis zu einigen Metern. Bild 1: Ein RFID-Inlay besteht aus drei Komponenten: dem RFID-Chip, der alugeätzten Antenne und der Verbindungsschaltung zwischen Chip und Antenne. Alle drei Komponenten
sind auf eine hier durchsichtige Spezialfolie aufgebracht. Die silberfarbenen Strukturen auf der Spezialfolie dienen der Stabilität der Folie. Ohne diese würde sich die Folien
zusammenrollen und die automatisierte Integration des Inlays in ein Papieretikett wäre sehr viel schwieriger (Quelle: Infineon).
Transponder haben enorme Vorteile gegenüber den heute üblichen Strichcodes. Der EAN-Barcode (EAN = Elektrische Artikel Nummer), den man heute auf den Produkten im
Supermarkt findet, kann maximal 13 Zeichen speichern, was gerade für die Angabe des Herstellers und der Warenart ausreicht. Funketiketten dagegen können aufgrund ihres
internen Speichers den Elektronischen Produkt Code (EPC) verwenden, der 64 oder 96 Bit bietet, um Rahmendaten wie Hersteller, Objektklasse und eine weltweit eindeutig
identifizierbare Seriennummer festzuhalten. Spezialchips, wie sie beispielsweise in Büchereien in Wien und Stuttgart verwendet werden, speichern sogar bis zu 10.000 Bit und
stellen für jedes Buch Informationen über Titel, Autor, Inventarnummer, Anschaffungsdatum, Zahl der Ausleihungen und Standort bereit. Weitere Vorteile: Die RFID-Labels schützen die
Informationen effizient gegen Verschmutzung und Verschleiß und bieten gegenüber dem Barcode den Vorteil, dass nicht mehr jedes Produkt in Handarbeit gescannt werden muss
und dass ganze Paletten komplett erfasst und auf Vollständigkeit geprüft werden können, ohne die Gebinde öffnen zu müssen.
Bild 2: RFID in der Bücherei. Jeder Funkchip bietet hier einen Speicherplatz von bis zu 10.000 Bit (Quelle: Infineon). Eine Technik, die unter die Haut geht
RFID ist aber bei weitem nicht nur eine Technik für den Einkaufsmarkt der Zukunft oder für Büchereien. Vielmehr sind Transponder weitverbreitet in der Logistik, bei der
Gepäckbeförderung auf Flughäfen oder bei der Paketabfertigung. Und nicht nur Waren, sondern auch Menschen lassen sich mit dieser Technik leicht identifizieren. Bei der
Zugangskontrolle und der Zeiterfassung haben sich Transponder längst etabliert. In vielen Hotels kann man die Zimmertüren nur noch mit Transponder-Chipkarten öffnen, moderne
Autos werden per Chip geöffnet und geschossen, Marathonläufer und Radprofis tragen einen Chip zur elektronischen Zeitmessung am Schuh und Skiliftbetreiber, Konzertveranstalter und
Diskotheken nutzen die neue Technik integriert in der Eintrittskarte als Zugangskontrolle. Auch die Fifa hat die Tickets zur Fußballweltmeisterschaft 2006 mit RFID-Chips ausgestattet.
Das hat zwei Vorteile: Zum einen wird der Schwarzhandel eingedämmt, weil sich beim Einlass zum Spiel prüfen lässt, ob der jeweilige Fan auch wirklich die Karte offiziell gekauft
hat, mit der er Einlass wünscht. Zum anderen amortisieren sich die Funkchips schon deshalb, weil die Karten nicht als Wertbrief verschickt werden müssen, da man notfalls
verlorene oder gestohlene Karten im Nachhinein einfach elektronisch sperren kann. Und schon findet man auch Extreme: Stammkunden des Baja Beach Club in Barcelona können
sich einen RFID-Chip unter die Haus spritzen lassen und dann als anerkannte Insider ihre Getränke über ein Kundenkonto bargeld- und kartenlos bezahlen.
Bild 3: Das RFID-Inlay wird in ein selbst klebendes Papieretikett integriert. Fertig ist das intelligente Etikett, das dann über Funkwellen ausgelesen werden kann (Quelle: Printronix).
So vielfältig die Anwendungen, so vielfältig sind die Varianten der eingesetzten Transponder. Es gib sie in vielen Größen und Formen – als Etikett zum Aufkleben, als Chipkarte, als
Anhänger für den Schlüsselbund, als robuste Box zur Befestigung an Containern, als kleine Kapsel zum Implantieren etc. Üblicherweise haben die RFID-Inlays für Etiketten mit 7,5 cm x
4,5 cm in etwa die Größe einer Kreditkarte. Für kleinere Güter gibt es auch Varianten mit den Abmessungen 4,5 cm x 4,5 cm oder runde Inlays mit einem Durchmesser von 4,7 cm zum Aufbringen auf CDs und DVDs.
Noch zu teuer für den Masseneinsatz Für den Masseneinsatz im Supermarkt der Zukunft wird RFID aber erst dann wirklich
interessant, wenn die einzelnen Etiketten so preisgünstig hergestellt werden können, dass man jede Milchtüte und jeden Joghurtbecher damit bekleben kann, ohne deshalb die
Verkaufspreise erhöhen zu müssen. Heute muss man lt. Infineon bei einer Stückzahl von einer Million – abhängig von der Größe der Antenne - noch 20 bis 30 Cent je
RFID-Etiketten-Inlay bezahlen. In zwei bis drei Jahren sehen Experten die Kosten für ein Smartlabel bereits bei zehn bis 20 Cent. Bis die Preise in den für den Einzelhandel
interessanten Preisbereich von unter fünf Cent je Label fallen, werden noch fünf bis zehn Jahre vergehen. Den Sprung zu einer wirklichen Billiglösung wird man aber nur mit einer
Low-Cost-Elektronik erreichen, die die Hersteller von Konsumprodukten selbst auf beliebige Produktoberflächen aufbringen können. Dazu muss es möglich sein, Antenne und Chip
gemeinsam mit der gleichen Technologie herstellen und auf Folie oder Papier drucken zu können, was beispielsweise durch Polymerelektronik ermöglicht werden soll.
Bild 4: Noch sind die RFID-Transponder zu teuer, um damit jede Käsepackung bekleben zu können (Quelle: Metro Future Store).
Bis es soweit ist, begnügen sich Handelsketten wie Wal-Mart oder Metro vorerst damit, mittels RFID ihre Supply Chain, also den Warenfluss von den Fabriken über die
Auslieferungslager bis zum Wareneingang, zu optimieren. Die beiden Vorreiter in Sachen RFID fordern von ihren größten Zulieferern umgehend eine Implementierung der
RFID-Technologie zur Auszeichnung von Paletten, Containern und anderen Gebinden. Denn man erhofft sich Einsparungen von mehreren Milliarden US-Dollar aufgrund der lückenlosen
Nachverfolgbarkeit der Waren und Optimierungen bei Bestellvorgängen, beim Verlustmanagement sowie bei den Lagerhaltungskosten. Schließlich kann man mittels einer
effizienten RFID-Infrastruktur in Sekundenschnelle ganze LKW-Ladungen auf Warenverlust, Falschlieferung oder die Einhaltung der Kühlkette überprüfen oder in kürzester Zeit eine Inventur des kompletten Lagers fahren. Wie funktioniert´s? Die RFID-Chips der Funketiketten verfügen über keine eigene Stromversorgung. Ihre Informationen speichern sie in so genannten EEPROMs (Electronically Erasable
Programmable Read Only Memory), die nur durch entsprechende RFID-Lesegeräte mit eingebauter Sende-/Empfangselektronik ausgelesen werden können. Sobald diese passiven
Chips eine Anfrage von einem Lesegerät empfangen, induzieren sie aus dem elektromagnetischen Funkfeld des Lesegeräts genügend Energie, um ihre gespeicherten
Daten auszusenden – danach fallen sie wieder in ihren Dornröschenschlaf. Je nach Ausführung bieten die Chips zusätzlichen Speicherplatz, der frei beschreibbar ist. Die
EPCglobal (www.epcglobal.de) hat diesbezüglich drei Klassen von Chips definiert. Chips der Klasse 0 können nur gelesen werden, Chips der Klasse 0+ können auch einmal beschrieben
werden und bei den Chips der Klasse 1 kann man den Speicher sogar jederzeit verändern. Die in Europa üblichen Chips funken auf einer Frequenz von 13,56 Megaherz. Handscanner
können deren Signale aus maximal 20 Zentimeter Entfernung empfangen; stationäre Scanner schaffen 60 Zentimeter und die an Lagereingängen eingesetzten Gate-Scanner erfassen
RFID-Signale bis auf zwei Meter Entfernung. Neben den passiven Chips gibt es auch eine aktive Variante mit eigener Stromversorgung, die ihre Informationen selbstständig und je nach
Bauart auch mit größerer Reichweite aussenden kann. Stattet man diese zusätzlich mit Sensoren aus, kann man auch wichtige Parameter wie Temperatur, Feuchte oder Druck
überwachen. Eine zusätzliche Verschlüsselungslogik sorgt bei Bedarf für die nötige Sicherheit bei der Datenübertragung. Die Lebensdauer eines RFID-Chips liegt bei etwa zehn
Jahren. Schwierigkeiten gibt es noch bei der Etikettierung von Metallverpackungen und Flüssigkeiten, die das Auslesen der RFID-Chips behindern. Auch darf es nicht vorkommen,
dass ausversehen zwei Transponder beim Scannvorgang genau aufeinander liegen. Bild 5: Ein Gate-Scanner am Lagereingang erfasst automatisch komplette Paletten mit angelieferten Waren (Quelle: Metro Future Store).
Bild 6: Für mobile Anwendungen kommt der Handscanner zum Einsatz (Quelle: Metro Future Store). RFID und die Datenflut
Die Intelligenz einer RFID-Lösung kommt letztendlich nicht aus den Labeln selbst, sondern aus der dahinterliegenden IT-Infrastruktur, die die gescannten Daten aufnimmt, verarbeitet,
speichert und zu Kundenprofilen, Produkthistorien, Transportwegen etc. kombiniert. Die RFID-Label sind eigentlich nur der Katalysator auf dem Weg zu immer neuen Möglichkeiten
der Datenverarbeitung. Ihre Stärke liegt darin, dass alle Waren automatisch und ohne zusätzlichen Prozessschritt jederzeit und an beliebigen Stellen erfasst werden können. Je
nach Anwendung verursacht man dabei jedoch schnell tausende Lesevorgänge je Sekunde, sodass mit der Einführung einer RFID-Lösung plötzlich Unmengen von Daten zusätzlich über
Netzwerke transportiert, von Computersystemen verarbeitet und von Speichereinheiten archiviert werden müssen. Unternehmen, die mit RFID liebäugeln, sollten also nicht nur an die
Kosten für Smart-Labels und Lesegeräte denken, sondern weit mehr für den Ausbau der vorhandenen Infrastruktur einkalkulieren. Denn Experten schätzen, dass RFID schnell
mehrere Terabyte Daten pro Tag zusätzlich generieren kann. Bild 7: Der Multiprotokoll-RFID-Thermodrucker Printronix SL 5000e MP druckt innerhalb von
0,8 Sekunden ein Standardfunketikett und beschreibt gleichzeitig mit Hochfrequenz parallel elektronisch den Chip (Quelle: Printronix)
Autor Der Autor Dipl. Inform. Klaus Eppele ist Inhaber der Firma improve marketing-training-consulting, Karlsruhe, www.improve-mtc.de. improve |
