RFID ist eine Abkürzung für den englischen Ausdruck radio-frequency identification. Übersetzt bedeutet dies Funkfrequenz-Identifikation – durch die RFID werden Daten mittels elektromagnetischer Wellen berührungslos und automatisiert gelesen sowie gespeichert. Ein direkter Sichtkontakt ist hierfür nicht erforderlich. Die berührungslose Datenerfassung ohne direkten Sichtkontakt ist zum Beispiel ein entscheidender Vorteil gegenüber der Verwendung von gewöhnlichen Barcodeetiketten, die nur erfasst werden können, wenn das Lesegerät über den Strichcode gehalten wird. Die RFID dient zur Identifikation von Objekten und Lebewesen.
Die RFID ist als Sender-Empfänger-System zu verstehen – sie beinhaltet einen Transponder, welcher eine spezielle Kennung auf einem kleinen Computerchip enthält. Dieser ist außerdem mit einer Antenne ausgestattet, die für die Reichweite der Erfassung ausschlaggebend ist. Das Ganze ist auf einem Träger, oftmals einem Etikett, aufgebracht. Der Transponder wird daher auch als RFID-Etikett oder RFID-Label bezeichnet.
Er kann aber auch in Gehäuseform vorliegen, wie es z. B. bei Armbändern, Karten und Schlüsselanhängern der Fall ist. Hinzu kommt ein Lesegerät, auch RFID-Reader genannt, welches die entsprechende Kennung liest. Dieses liegt je nach Einsatzzweck in stationärer oder mobiler Form (z. B. als Handscanner) vor.
Wie funktioniert die RFID-Technologie?
Der im Transponder enthaltene Code wird mittels Radiowellen vom Lesegerät entschlüsselt. Der Transponder befindet sich am Objekt selbst, während das Lesegerät mobil oder fest installiert ist. Das Lesegerät sendet ein elektromagnetisches Signal. Das Signal wird von der Antenne des Transponders absorbiert und an den Mikrochip des Transponders weitergeleitet. Dieser sendet jedoch kein eigen erzeugtes Signal aus. Durch den codierten Chip wird das Signal verändert und an das Lesegerät zurückgesendet. Der gesamte Prozess dieser Datenübermittlung benötigt nur Bruchteile von Sekunden. Die Lesereichweite reicht je nach Art des Transponders von wenigen Zentimetern bis zu größeren Entfernungen von mehreren Metern.Dies hängt unter anderem vom jeweiligen Frequenzbetrieb ab. Es werden drei Frequenzintervalle, der Niederfrequenz-, Hochfrequenz- und Ultrahochfrequenzbereich, unterschieden.
Im Low Frequency-Bereich (LF) ist die Reichweite bis maximal einen Meter am geringsten, im Bereich der Ultra High Frequency (UHF) mit bis zu mehreren Metern wesentlich höher. Die Übertragungsrate bzw. Lesegeschwindigkeit erhöht sich ebenfalls mit der Höhe der Frequenz. Der Hoch- und Ultrahochfrequenzbereich sind wiederum anfälliger gegenüber Störungen in der Umgebung.
Anwendungsfelder für Niederfrequenzsysteme sind zum Beispiel die Tieridentifikation, aufgrund der geringeren Empfindlichkeit auch der industrielle Bereich oder die Lagerhaltung. Zudem ist die Anwendung für Zugangskontrollen üblich. Der Hochfrequenzbereich ist durch die schnellere Lesegeschwindigkeit geeignet für die Erfassung von Gütern in der Produktion – Produkte auf Förderbändern können so schnell vom Lesegerät erkannt werden. Der UHF-Bereich ist durch die besonders hohe Reichweite gut für Bereiche mit größeren Distanzen geeignet – beispielsweise in der Logistik beim Transport sowie Be- und Entladen mit dem Gabelstapler.
Was sind aktive und passive Transponder?
Passive Transponder zeichnen sich dadurch aus, dass sie keine eigene Energieversorgung haben. Sie nutzen die elektromagnetischen Signale der Lesegeräte als Energieversorgung und nehmen diese über die Antenne auf. Der Nachteil von passiven Transpondern ist, dass sie erst funktionieren, wenn sich das Lesegerät in unmittelbarer Nähe befindet. Das heißt, die Lesereichweite liegt meist nur bei einigen Zentimetern.
Aktive Transponder besitzen zusätzlich eine kleine Batterie. Durch die eigene Energieversorgung erweitert sich die Lesereichweite auf mehrere Meter. Der Nachteil dabei ist jedoch, dass die aktiven Transponder durch die eigene Energieversorgung auch mit höheren Kosten verbunden sind.
Zu den Vorteilen von RFID gehören:
- minimale Größe der RFID-Transponder
- diskrete Code-Entschlüsselung
- geringer Preis durch günstige Produktion
- Transponder können implantiert werden (z. B. bei Haustieren)
- berührungslose Erfassung – zwischen Transponder und Lesegerät muss kein direkter Sichtkontakt bestehen
- es können mehrere Transponder gleichzeitig gelesen werden (Pulkerfassung bzw. Bulk-Reading)
- Signale können durch Verpackungen hindurch erkannt werden (z. B. durch Holz, Karton etc.)
- Transponder können in Gütern versteckt werden
- hohe Datenkapazität
- sind mehrfach beschreibbar
- Kopierschutz und Verschlüsselung generieren Sicherheit
- Transponder empfangen auch bei Verschmutzung Signale
- robust und unempfindlicher gegenüber Beschädigungen
Etiketten mit RFID-Systemen
Die Etiketten mit inkludiertem RFID-System charakterisieren sich dadurch, dass sie mit einem Transponder und mit einem Barcode ausgestattet werden können. Der Transponder ist nur 0,1 mm dick und besteht aus einer Folie, auf welche der Transponderdruck aufgebracht wird. Auf der anderen Seite der Folie kann ein Barcode platziert werden. Neu erfasste Daten und bereits erfasste Daten können so miteinander kombiniert werden. Die RFID-Etiketten werden auch als Smart Labels bezeichnet. Sie können über einen Hersteller bereits fertig bedruckt und programmiert angefordert werden oder mittels entsprechender Drucker selbst bedruckt werden.
NFC-Übertragung von Daten auf Basis von RFID
Eine Sonderform der Datenübertragung, die auf der RFID-Technologie basiert, ist die NFC-Technologie (Near Field Communication). Diese Variante ist speziell dafür gemacht, Informationen in geringer Entfernung und unter besonderen Sicherheitsaspekten zu erfassen. Dies ist beispielsweise bei bargeldlosen, NFC-basierten Bezahlsystemen oder der Datenübertragung zwischen mobilen Geräten von Bedeutung. Die Technik funktioniert durch ein genormtes Kopplungsverfahren, bei dem über eine bestimmte Frequenz kommuniziert wird. Mit einem NFC-Smartphone können so zum Beispiel Informationen auf einem passiven Transponder aus geringer Distanz ausgelesen werden.
Datenerfassung mit Hilfe der RFID-Technologie
Die Nutzung der RFID-Technik ist für eine ganze Reihe von unterschiedlichen Branchen und Einsatzzwecken möglich. Die Kennzeichnung und Nachverfolgbarkeit spielt unter anderem für Prozesse in der Produktion, im Lager- und Transportwesen, im Einzelhandel, in der öffentlichen Verwaltung, im Personalbereich oder Gesundheitswesen eine wichtige Rolle. Sie macht Abläufe transparenter und wirkt damit entscheidend an der Qualitätssicherung in Unternehmen mit. Im Folgenden sind Beispiele für den Einsatz der RFID-Technologie beschrieben.
RFID: Warenannahme und Verkauf im Groß- und Einzelhandel
Durch den stetigen Wandel innerhalb der Logistik-Branchen und im Einzelhandel wird eine Optimierung und Weiterentwicklung der logistischen Prozesse benötigt. Durch RFID-Systeme können Waren und Datenübermittlungen optimiert und automatisiert werden. Außerdem bieten sich auch im Verkauf selbst optimale Einsatzmöglichkeiten.
Durch eingebaute Transponder an Waren bzw. an Paletten und eingebaute Lesegeräte am Be- und Entladebereich eines Lastwagens wird das Aus- und Einladen von Waren automatisch erfasst. Die Paletten müssen nicht mehr einzeln mit dem Barcodescanner von Hand erfasst werden. Dies trägt zu einem wesentlich effizienteren und zeitsparenderen Arbeitsprozess bei. Außerdem sinkt die Fehlerquote erheblich. Bei einigen Produkten darf die Kühlkette nicht unterbrochen werden, um die Qualität der Ware zu schützen. Auch hier können RFID-Systeme Abhilfe schaffen. Durch das Speichern bereits gemessener Temperaturen kann überprüft werden, welche Produkte einen eventuellen Schaden davongetragen haben könnten. Hinzu kommt, dass nachvollzogen werden kann, wo der Fehler im Prozess unterlaufen ist.
Im Verkauf kann der Einsatz von RFID dazu beitragen, entnommene und verkaufte Waren direkt zu erfassen und den Bestand auf dem aktuellsten Stand zu halten. Dafür benötigte Lesegeräte können am Warenregal oder Einkaufswagen der Kunden angebracht werden. Derzeitige Entwicklungen im Bereich Self-Shopping greifen diesen Gedanken auf. Kunden verfügen hierbei über eine Kundenkarte mit eingebautem Transponder, der Kundendaten abspeichert. Auf mobilen Endgeräten können den Kunden dann individuell angepasste Informationen zur Verfügung gestellt werden.
Zu den bekanntesten und ersten RFID-Systemen im Einzelhandel gehört die Diebstahlsicherung. An jedem Produkt wird ein passiver Transponder angebracht. Dieser ist so verschlüsselt, dass er bei dem Lesegerät am Ausgang des Ladens einen Alarm auslöst, falls die Ware nicht bezahlt wurde. An der Kasse ist ein weiteres Lesegerät integriert. Hier wird der Code des Transponders geändert. Durch die Änderung der Kennung reagiert das Lesegerät am Ausgang nicht mehr und die Ware kann aus dem Laden mitgenommen werden.
Transport und Logistik mit RFID-Systemen
Transport- und Logistikunternehmen gehören zu den typischen Branchen, die auf den Einsatz von RFID setzen. Die Nachverfolgbarkeit von Waren ist für die Hersteller, Zwischenhändler und Empfänger der Güter ein wichtiger Aspekt. Die RFID-Technologie vereinfacht dies enorm. Die zu transportierenden Waren sind mit einem entsprechenden Transponder ausgestattet, der wichtige Merkmale, wie die Seriennummer und Produktionsdaten, speichert – dem sogenannten elektronischen Produktcode (EPC). Vom Zeitpunkt des Versands über den gesamten Transportweg hinweg bis zur Ankunft am Zielort wird der RFID-Tag erfasst und liefert damit Echtzeitinformationen über jeden Transportfortschritt sowie den derzeitigen Aufenthaltsort der Ware. Auch Problemen beim Transport, durch zum Beispiel verloren gegangene Produkte, kann damit begegnet werden. Durch die erfassten Zwischenstationen kann die Ware zurückverfolgt werden. Wichtig ist natürlich, dass alle Beteiligten über die notwendige RFID-Technik verfügen.
Bei wiederverwendbaren Gütern wie Paletten oder Containern besteht oft das Problem, dass diese während des Transportprozesses fehlgeleitet werden oder verloren gehen. Der Grund dafür ist die manuelle Überprüfung der Transporte. Durch den Einsatz von RFID kann nachvollzogen werden, wo sich die wiederverwendbaren Güter befinden und was sie beinhalten. Durch die Automatisierung des Prozesses können Kosten gespart werden. Außerdem müssen aufgrund sinkender Verluste weniger neue Transportgüter angeschafft werden. Die RFID bietet also nicht nur eine Reduktion der Kosten, sondern auch eine Transparenz des Transportweges und Aufenthalts der wiederverwendbaren Güter.
RFID in der Produktion
Produktionsprozesse können durch den Einsatz von RFID flexibler und effizienter gestaltet werden. Die automatisierte Erfassung erlaubt eine schnellere Produktion und geringere Fehlerquoten. In der Fertigung enthalten die RFID-Transponder alle wichtigen Informationen zu den Einzelteilen, die montiert werden müssen. Darin inbegriffen sind auch Daten, die der Prüfung und zu Qualitätszwecken dienen. Störungen in der Produktionskette können erfasst, rechtzeitig erkannt und behoben werden. Die RFID kann auch für Rückrufmaßnamen entscheidende Dienste leisten. Fehlerhafte Bauteile können in bereits ausgelieferten Produkten exakt identifiziert werden. In der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie können mangelhafte Chargen ebenfalls schneller aufgefunden und vorzeitig gesperrt werden.
Lagerlogistik und Inventur
Die Lagerhaltung und Bewegung von Gütern kann mittels der RFID-Technologie optimal gesteuert werden. So ermöglicht anstatt der manuellen die automatische Erfassung aller Schritte, an den dafür vorgesehenen Stationen, die Reduzierung von Lade- und Liegezeiten. Vom Wareneingang über die Lagerung und Umlagerung bis zum Warenausgang erfassen RFID-Lesegeräte die angebrachten Transponder auf Paketen und Paletten. Die stapelweise Erfassung trägt zur Zeiteinsparung bei. Die Erfassung kann außerdem direkt mit dem Warenwirtschaftssystem gekoppelt werden – so können aktuelle Veränderungen auf direktem Wege verbucht werden. Alle Güter sind darüber hinaus einfacher auffindbar, da Lagerorte exakt identifiziert werden können. Die automatische Erfassung optimiert in diesem Zuge auch Inventurmaßnahmen durch eine einfache sowie fehlerfreie Erfassung aller verfügbaren Güter bzw. Waren mit direkter Übertragung in das Lagerverwaltungssystem.
Intelligente Verpackungen
In der Verpackungsindustrie könnte RFID einen Beitrag dazu leisten, interessante Lösungen bereitzustellen, die über den reinen Verpackungszweck hinausgehen. Über den in Verpackungen eingebauten Transponder oder NFC-Tag könnten Verbraucher Informationen zu Eigenschaften des Produkts erhalten. Denkbar wären Verlinkungen zur Produkt- und Herstellerseite, Zusatzinformationen oder Bedienungsanleitungen, die mit einem mobilen Endgerät abgerufen werden. Bei Lebensmitteln würde sich die Bereitstellung von Informationen zu Rezepten, zur Lagerung sowie zur Haltbarkeit anbieten.
Verwaltung, Bibliotheks- und Archivwesen
In Behörden und der öffentlichen Verwaltung kann die Auffindbarkeit von Akten und die Suche in Archiven durch RFID vereinfacht werden. Suchvorgänge werden beschleunigt und aktuelle Änderungen im Archiv durch die automatisierte Erfassung stets übernommen. Auch in Bibliotheken wird RFID für das Entleihen und die Rückgabe von Medien verwendet. Gerade im Bereich Self-Service ist die Technik für Kunden von besonderem Vorteil. Mitarbeiter können per RFID den aktuellen Bibliotheksbestand jederzeit abrufen.
Zugangskontrolle im Arbeitsalltag und Freizeitbereich
Für das Personal in Unternehmen spielt RFID im Rahmen der Arbeitszeiterfassung eine Rolle. Über einen Computerchip, beispielsweise in Form eines Mitarbeiterausweises oder Schlüsselanhängers, können die Mitarbeiter zu Beginn der Arbeitszeit einchecken und in Pausen oder beim Verlassen des Unternehmens auschecken – die Arbeitszeit wird so automatisch erfasst. Auch zur Authentifizierung bei Aufgaben mit besonderen Zugriffsrechten ist der Einsatz von RFID sinnvoll, um Zugangskontrollen zu gewährleisten. Im Freizeitbereich wird die RFID-Technologie für den Zugang zu Events, beispielsweise als Eintrittskarte für Konzerte, Freizeitparks und Ähnliches verwendet.
Optimierung des Gesundheitswesens mit RFID
In Krankenhäusern führt enormer Zeitdruck oft zu einer fehlerhaften Patientenidentifikation oder Datenübermittlung von wichtigen Aspekten bezüglich der Patientengeschichte. Durch RFID-Systeme können solche Fehler vermieden werden und der gesamte Prozess der Patientenerfassung und -identifikation optimiert werden. Durch mit passiven Transpondern versehene Armbänder oder Etiketten können die Patienten zugeordnet werden. Die Ärzte können durch ein Lesegerät die entsprechenden Daten der Patienten erfassen. Bereits im Krankenwagen werden wichtige Details auf dem Transponder gespeichert – dies kann vor allem bei akuten Notfällen lebensrettend sein. Für den Transport von Medikamenten kann die RFID ebenfalls sehr wichtig sein: zum einen für die Garantie der richtigen Temperatur und zum anderen für die Echtheitsverifizierung der Medikamente. Somit können gefälschte Waren nicht in den Verkauf gelangen.
Nachhaltigkeit von RFID
Nachhaltigkeit gehört zu dem Konzept des RFID-Systems dazu. Durch die Optimierung des Verfrachtens von Gütern und die Aufwertung eines effizienteren Transportwegs kommt es zu einer geringeren CO2-Erzeugung. Mehrfachlieferungen können vermieden werden und somit auch Retoursendungen. Außerdem wird Verpackungsmaterial gespart.
RFID-Systeme in der Müllentsorgung
In der Müllentsorgung können RFID-Systeme zur Überwachung und zur Optimierung des Müllmesssystems beitragen. Die Mülltonnen können mit einem Transponder ausgestattet werden und somit die Leerungen pro Jahr registriert werden. Durch die zustande gekommene Anzahl an Leerungen kann eine Gebühr erhoben werden. Ein weiteres RFID-System entspricht der genauen Abrechnung durch die Erfassung des Gewichtsinhalts der Tonne. Durch die RFID ist die Dokumentation von individuellen Haushalten möglich. Der Transponder speichert so das exakte Gewicht des Müllverbrauchs und die Gebühren können angepasst werden.
RFID-Systeme sind in der Müllentsorgung insofern von Vorteil, da sie ebenfalls zur Steigerung eines umweltbewussteren Verhaltens der Verbraucher beitragen kann.
Planung, Auswahl und Einführung der RFID Technologie
Aufgrund der zahlreichen Vorteile kann die Einführung der RFID-Technologie in Unternehmen dazu beitragen, Prozessabläufe zu verbessern. Sie stellt das Unternehmen aber auch vor Herausforderungen, wenn es um die Frage der Wirtschaftlichkeit geht. Damit sich die Implementierung als erfolgreich und effizient erweist, sind im Vorfeld Analysen und eine genaue Planung und Umsetzung, im Sinne eines Leitfadens, notwendig.
Im ersten Schritt sollte es darum gehen, genaue Erwartungen und Ziele zu benennen, die mit der Einführung von RFID verbunden werden.
Mögliche Unternehmensziele könnten folgende sein:
- die Automatisierung und höhere Geschwindigkeit von logistischen Prozessen
- Erfahrungen im Umgang mit der Technologie sammeln und Innovationen vorantreiben
- die Reduktion von Fehlern in der Erfassung
- eine transparentere Gestaltung von Prozessen
Nach der Zieldefinition geht es in die eigentliche Projektphase, unter Einbindung der jeweiligen Mitarbeiter aus den relevanten Abteilungen und der Führungsebene. Der genaue Einsatzbereich für die RFID-Technologie wird festgelegt und Geschäftsprozesse umfassend analysiert. Des Weiteren geht es um die präzise Formulierung aller Einzelheiten und Aufgaben, die zu erfüllen sind. Wurde festgelegt, welche Anforderungen zu erfüllen sind, müssen die technischen Komponenten auf ihre Funktion hin geprüft werden. Außerdem sind die Schnittstellen zur Integration, das gesamte System und schlussendlich die Erfüllung der zuvor festgelegten Anforderungen zu untersuchen. Wirtschaftlichkeitsanalysen sind ebenfalls anzusetzen.
Wird den Anforderungen entsprochen, geht es in die Implementierungsphase, begleitet durch ständige Testphasen. Vor der endgültigen Verwendung der Technologie ist eine Pilotphase einzuleiten. Die genannten Schritte zur Einführung eines RFID-Systems spiegeln die Komplexität des Prozesses wider und zeigen auf, wie wichtig ein strukturiertes Vorgehen für die erfolgreiche Umsetzung des Projekts zur RFID-Einführung ist.