RFID

Funkchips machen logitsische Prozesse schlank

07.11.2007 | Autor / Redakteur: Bernd Maienschein / Bernd Maienschein

Auf der Fachmesse Interairport im Oktober 2007 in München hat Siemens A&D sein neues System Simatic RBS zur effizienten Gepäckerkennung mittels RFID-Technik im UHF-Bereich gezeigt.Bild: Siemens A&D
Auf der Fachmesse Interairport im Oktober 2007 in München hat Siemens A&D sein neues System Simatic RBS zur effizienten Gepäckerkennung mittels RFID-Technik im UHF-Bereich gezeigt.Bild: Siemens A&D

Unternehmen aus der Konsumgüterwelt setzen auf die RFID-Technik, um ihre Beschaffungs- und Logistikkosten drücken zu können. Die Investitionsgüterindustrie geht noch zögerlich mit dem Einsatz von Transpon-dern um. Es gibt jedoch immer mehr Anwendungen für RFID-Funkchips, die in den Unternehmen zu effizienteren Prozessen und niedrigeren Kosten führen.

Die Statistik des Kraftfahrtbundesamtes spricht eine deutliche Sprache: Bei Rückrufaktionen der Automobilhersteller sind selten komplette Serien betroffen, sondern in der Regel nur einzelne Chargen oder Tranchen. Zulieferer müssen sich dann der Frage stellen, ob ein Teil aus dem eigenen Portfolio die Ursache für die fehlerhafte Charge ist und wieviele Stücke davon betroffen sind.

Genau da liegt ein zentrales Anwendungsfeld moderner RFID-Technik, denn die Funkchips mit der entsprechenden Peripherie (Leseantenne, Software) beschleunigen nicht nur Produktions- und Absatzprozesse, was zu schlanker Produktion durch geringere Lagerhaltung führt, sondern können auch die Versorgungslogistik erheblich verbessern. Die Automobilindustrie ist wie geschaffen für den gewinnbringenden Einsatz von Transpondern und Lesegeräten.

Grundsätzlich müssen Zuliefer- wie Endprodukte in wechselseitigen Lieferverhältnissen identifiziert werden — das gilt für argentinische Filetsteaks genauso wie für Zylinderkopfdichtungen, die an Mercedes geliefert werden. Wie diese Produktidentifikation am besten gehandhabt wird, ob mit Hilfe des Barcodes oder schon mit moderner RFID-Technik, ist abhängig von den Umgebungsbedingungen.

RFID und Barcode konkurrieren miteinander

So interessant und innovativ die RFID-Technik auch ist: In punkto Kosten ist der Barcode unschlagbar. Einmal das Layout erstellt, wird er zu Hundertstel-Cent-Preisen wieder und wieder gedruckt, während der Funkchip relativ teuer in der Anschaffung ist und nur in geschlossenen Systemen wiederverwendet werden kann. Aus kostentechnischer Sicht hat der Barcode also klar die Nase vorn.

Das wird sich auf Sicht auch nicht ändern, denn die Anbieter der Transponder und der periphären Geräte müssen den Marktgesetzen entsprechend von ihren verkauften Systemen leben können. RFID-Projektleiter, die mit dem Ausloten einer sinnvollen Nutzung der neuen Identifikationstechnik im Unternehmen betraut sind, haben klare Vorgaben. Sie müssen ihren Chefs Anwendungsfelder aufzeigen, in denen die anfänglich fundamentalen Kostenerhöhungen durch die Investitionen in neue Tags, Schreib-/Lesegeräte und entsprechende Software schnell in echte Einsparungen umgewandelt werden. Trotzdem halten immer mehr Hersteller ihre Zulieferer zum Einsatz der RFID-Technik an — schließlich wollen auch sie am Ende der Lieferkette von den potenziellen Chancen der Technik profitieren.

RFID-Technik mit Tücken versehen

RFID ist eine Funktechnologie, die zur berührungs- und sichtkontaktlosen Identifikation von Waren oder Ladungsträgern bis hin zu ganzen Verpackungseinheiten genutzt werden kann. Ein Lesegerät erzeugt ein elektrisches Feld, das einen Transponder, bestehend aus Chip und Antenne, dazu anregt, seine Daten preiszugeben — oder auch mehrere im Pulk. Die Technik ist mit einigen Tücken versehen, denn nicht überall sind die Umgebungsbedingungen gleich: Kommen Wasser oder Metall ins Spiel, kann die Lesequalität der Daten gravierend darunter leiden. Doch inzwischen gibt es sogar schon Transponder (RFID-Tags), die mit einer Isolationsschicht versehen sind und direkt auf Metall aufgebracht werden können. Beispiele aus der Konsumgüterwelt gibt es genügend: angefangen von der Wegfahrsperre (RFID-Tag im Zündschlüssel) über die Fütterung von Mastvieh bis hin zum Transponder in der Tageskarte beim Skifahren, mit dem man ganz einfach in den Lift gelangt.

Dr.-Ing. Manfred Mucha vom Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) in Stuttgart begleitet die Entwicklung des RFID-Einsatzes in der Industrie seit einigen Jahren: „Die Frage ist natürlich der Transfer in die Industrie. Wie kann man diese tolle Technik der automatischen berührungslosen, sichtverbindungslosen Identifikation von Objekten auch im industriellen Umfeld einsetzen?“

Muchas Institut begleitet das Network Elektronischer Geschäftsverkehr, ein Konsortium verschiedener Zentren, das bundesweit mittelständische Unternehmen im elektronischen Geschäftsverkehr berät und Informationsveranstaltungen durchführt. „Die elektronische Produktakte, die elektronische Maschinenakte — das sind breite Anwendungsdomänen, die heute möglich sind und mit RFID auch wirklich effizienten Nutzen generieren können“, so Mucha. Industrielle Anwendungen finden sich bisher hauptsächlich im Leergut- und Behältermanagement, wo Gitterboxen oder sonstige Kleinladungsträger mit RFID-Tags ausgestattet werden. Ein interessanter Ansatzpunkt liegt im Bereich Qualitätsmanagement, wenn an Werkzeugen gewisse Qualitätsprüfungszyklen eingehalten werden müssen.

Auch dort werden Transponder eingesetzt, um diese Elemente zu identifizieren. Ein Lesegerät identifiziert das Messmittel und speichert das damit korrespondierende Messprotokoll ab. Weitere Anwendungen liegen in den Bereichen Zeit- und Positionsbestimmung, Zugangskontrolle, Autorisierung und Schutz, Logistiksteuerung sowie Service und Wartung.

RFID-Lösungen entlang kompletter Workflows

RFID-Lösungen von der Bedarfsanalyse bis zur schlüsselfertigen Übergabe des kompletten Systems bietet beispielsweise die Océ Business Services GmbH an, ein selbstständiges Tochterunternehmen der Océ-Deutschland GmbH. Zusammen mit Partnern aus Maschinenbau und Automobilindustrie hat Océ Lösungen auf RFID-Basis entwickelt, die vom Wareneingang über die Zuführung zur Montage bis hin zum Warenausgang ermöglichen, dass die Bauteile auf Chargenebene lückenlos nachverfolgt werden können. Bei Rückrufaktionen müssen so nur kleine Mengen kontrolliert werden. Es lassen sich aber auch Verbesserungen in der Wareneingangskontrolle, der Leergutverwaltung und in der Qualität der Lagerbestandsdaten erzielen.

In vielen Fällen ist eine optimale Kennzeichnung auf den einzelnen Bauteilen nicht möglich, weil der Platz, die technische Beschaffenheit oder die preisliche Relevanz nicht gegeben ist. Dann kommt nur eine Chargenidentifikation in Frage. Océ Business Services hat in Zusammenarbeit mit der Hoerbiger Synchron-Technik GmbH & Co. KG eine automatische Erfassung der hauseigenen Kunststoff-Transportbehälter beim Wareneingang realisiert. Jede Palette ist mit jeweils 80 Behältern im Pulk gleichzeitig zu erfassen.

Die Leseergebnisse müssen sofort an einem Bildschirm angezeigt werden. Durch den automatischen Abgleich mit einer SAP-Soll-Liste kann die eingegangene Ware sofort dem Zulieferer zugebucht und in den Materialfluss des Kanban-Systems gespeist werden. Eine Herausforderung des Hoerbiger-Projektes war die Tatsache, dass sämtliche Behälter komplett und flächig mit Metallteilen befüllt sind und es damit bei einer RFID-Pulklesung nicht einfach ist, eine optimale Leserate zu erreichen. Außerdem musste berücksichtigt werden, dass der Staplerfahrer bei seinem Ablauf keine Störungen oder hohe Wartezeiten in Kauf nehmen muss. Océ realisierte deshalb eine Lösung, bei der jeweils zwei RFID-Etiketten pro Behälter als Set angebracht wurden.

Die vier UHF-Leseantennen wurden so angebracht, dass eine optimale Lesefeldausleuchtung gewährleistet ist und die Antennen trotzdem nicht den durchgängigen Ablauf beeinflussen. In der Praxis konnte Hoerbiger eine Leserate von über 99% und damit eine reibungslose Verbuchung aller eingehenden Paletten erreichen. Als erste Ausbaustufe sind derzeit 20 000 Behälter im Einsatz, in weiteren Schritten sollen sowohl zusätzliche Behälter als auch weitere Zulieferer in das RFID-Konzept integriert werden.

Kosteneffekte im Fluggepäckhandling

Ein Sprung zu ganz anderen Behältern: Siemens ist dem Gepäck am Flughafen künftig mit RFID auf der Spur. Auf der Fachmesse Interairport Europe 2007 im vergangenen Oktober zeigte die Automation-and-Drives-(A&D-)Sparte des Unternehmens ein neues System zur effizienten Gepäckerkennung mittels RFID. Simatic RBS (RFID Baggage System) ist speziell auf die Gepäckerkennung in Flughäfen im Baggage Handling zugeschnitten, soll mehr Effizienz im Gepäckmanagement bieten und leicht integrierbar sein.

Beispielsweise sei die Leserate wesentlich höher im Vergleich zu herkömmlichen Barcodesystemen, wodurch fehlgeleitetes Gepäck reduziert würde und die Kosten im Baggage Handling sänken. Auf einen dreistelligen Millionenbetrag in Euro pro Jahr schätzt die IATA (International Air Transport Association) das weltweite Einsparpotenzial durch solche RFID-Lösungen. Simatic RBS erfasst die Gepäckstücke präzise und zuverlässig. Dazu werden sie per Förderband durch einen Tunnel transportiert, der mit berührungsloser RFID-Schreib-/Lesetechnik im UHF-Bereich ausgerüstet ist.

Die Gepäckstücke sind dafür mit einem „RFID-Bag-Tag“ ausgestattet, einem Gepäckanhänger mit integrierter Antenne, Mikroprozessor und Speicher zur Datenaufnahme. Die Daten werden in Echtzeit gelesen, mit effizienten Algorithmen schnell verarbeitet und dem übergeordneten Gepäckmanagementsystem bereitgestellt, wobei sich benachbarte RBS-Systeme nicht in die Quere kommen. Im Siemens Airport Center (SAC) in Fürth wurde das neue System bereits in ausführlichen Langzeittests unter Realbedingungen geprüft.

Eine interessante These vertritt Prof. Dr. Rainer Thome von der betriebswirtschaftlichen Fakultät der Universität Würzburg im Zusammenhang mit den Unmengen zu erfassender Daten und der RFID-Technik. Der Wirtschaftswissenschaftler will mit dem gängigen Vorurteil der über uns hereinbrechenden Datenflut aufgeräumt wissen: „Nicht die Datenflut ist unser Problem, sondern die Datensammlung — da genau kann der Transponder helfen.“

Thome beklagt, dass wir Menschen gerade einmal 0,1% unserer Hirntätigkeit für das Bewusstsein benötigen — das sei eine Schande, wenn man bedenke, dass dafür rund 20% unseres Energieverbrauchs benötigt würden. Die Gesamtleistung unseres Gehirns könnten wir nur dann nutzen, wenn wir ihm mehr Daten zur Verfügung stellten. Schließlich seien im Berufsalltag die berüchtigten „Bauch-Entscheidungen“ erwiesenermaßen den üblichen rationellen voraus, da sie sich auf viele Informationen stützten und nicht auf nur wenige Key Performace Indicators.

Thome stützt sich auf eine Aussage von Hyuk Chang, Entwicklungsleiter bei Samsung Electronics mit Sitz in Seoul, Korea, einem führenden Halbleiterhersteller mit weltweit rund 128 000 Mitarbeitern. Chang prognostiziert, dass bis zum Jahr 2025 Chips zur Verfügung stehen, die in etwa die Leistungsfähigkeit eines menschlichen Gehirns haben sollen. „Und die sollten wir einsetzen und nutzen“, fordert Thome. Die Sorge, dass die heutigen Rechner diese Daten nicht mehr speichern könnten, sei angesichts der aktuellen Speicherentwicklung völlig unbegründet. Das größte Problem sei und bleibe die Integration: Isolierte Erfassung von Transponderdaten würde ganz sicher nicht zu veritablen Kostenreduzierungen führen.

VDI-Richtlinie – Auswirkungen des RFID-Einsatzes in der Logistik

Der zunehmende Einsatz der RFID-Technik über die gesamte Versorgungskette stellt höhere Anforderungen an die Bewertung der ökonomischen Auswirkungen dieser Technik. Um kleinen und mittelständisch geprägten Unternehmen eine nachvollziehbare Methodik zur Bewertung von Kosten und Nutzen des RFID-Einsatzes bereitstellen zu können, ist eine neue VDI-Richtlinie erarbeitet worden. Sie entstand in Zusammenarbeit von Wissenschaftlern, Unternehmensberatern, RFID-Herstellern, Systemintegratoren und Anwendern – Unternehmen wie Integral Logistics, Kaufhof Warenhaus AG, Ospig Textilgesellschaft, Schreiner Logidata und Dematic waren dabei federführend.

Die neue Richtlinie basiert im Wesentlichen auf den Forschungsarbeiten des Fachgebiets Logistik der Universität Dortmund. Außer einer detaillierten Betrachtung der auftretenden Kostengruppen werden in der Richtlinie die einzelnen Effekte auf Prozesse und die Versorgungskette strukturiert dargestellt und die jeweiligen Auswirkungen auf die Kunden- und Finanzebene diskutiert. Die Ausarbeitung ergänzt die bereits bestehende Richtlinienfamilie VDI 4472 „Anforderungen an Transpondersysteme zum Einsatz in der Supply Chain“ mit dem Blatt 4 „Kosten-Nutzenbewertung von RFID-Systemen in der Logistik“ um die notwendigen Erkenntnisse, die vor allem kleinen und mittelständischen Unternehmen die Einführung der RFID-Technik ermöglichen sollen.

Digitale Dividende – Es drohen Wettbewerbsnachteile

Der AIM Deutschland e.V. (Association for Automatic Identification and Mobility), Industrieverband für Deutschland, Österreich, Schweiz (AIM-D) und regionaler Repräsentant des Globalen AIM-Netzwerks, hat kürzlich die Europäische Union (EU) aufgefordert, einen Teil der Frequenzen, die durch die Umstellung vom analogen zum digitalen Fernsehen frei werden („digitale Dividende“ genannt), für industrielle RFID-Anwendungen nutzbar zu machen. Das derzeit verfügbare UHF-Frequenzspektrum für RFID-Anwendungen ist nirgends auf der Welt so eng wie in Europa. Wenn keine Erweiterung geschaffen wird, seien Wettbewerbsnachteile für europäische Industrie- und Logistikunternehmen zu befürchten, so AIM-D, weil zum Beispiel RFID-Antennen an den Laderampen von Logistikzentren nur eingeschränkt betrieben werden könnten.

Michael Glos, Bundesminister für Wirtschaft und Technologie, sagte anlässlich der RFID-Konferenz im Juni 2007 in Berlin, dass in Deutschland „der RFID-beeinflusste Anteil an der Bruttowertschöpfung im Jahr 2010 voraussichtlich auf etwa 62 Mrd. Euro gegenüber 3 Mrd. Euro im Jahr 2004“ steigen wird- das heißt in sechs Jahren um den Faktor 20.

„Wenn das von unserem Bundeswirtschaftsminister prognostizierte große Wachstum der RFID-Anwendungen, das wir für möglich halten, eintreten soll, dann müssen mehr Frequenzen für RFID bereitgestellt werden“, fordert Eldor Walk, Leiter Forschung und Technik bei der in Weilburg ansässigen Feig Electronic GmbH. Die digitale Dividende gibt uns die einmalige Chance, in Europa ausreichend breite Frequenzkanäle bereitzustellen, damit wir unsere Wettbewerbschancen beim weltweiten Wachstum der RFID-Anwendungen realisieren können.“

Momentan stehen beispielsweise in den USA im Ultrahochfrequenz-(UHF-)Bereich, also zwischen 860 und 960 MHz, 26 MHz für RFID zur Verfügung – in Europa sind es gerade einmal 2 MHz. Die digitale Dividende liegt im Bereich von 450 bis 862 MHz, also genau unterhalb des UHF-Bereichs. AIM-D fordert, dass in Europa zusätzliche Frequenzbereiche innerhalb des UHF-Spektrums bereitgestellt werden. Heute innerhalb von UHF anderweitig genutzte Frequenzen könnten unter Nutzung der digitalen Dividende ausgelagert werden, um so Frequenzen für die RFID-gestützte Logistik freizustellen. Eine zu starke Abweichung vom global genutzten UHF-Bereich dürfe es nicht geben, weil dann die RFID-Etiketten (Tags oder Smart Labels) nicht mehr weltumspannend einsetzbar wären, wie es heißt.

 

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