Nutzenpotentiale der RFID-Technologie im Zusammenhang mit Transportbehältern
- Art: Diplomarbeit
- Autor: Clemens Weixelbaumer
- Abgabedatum: Juni 2004
- Umfang: 130 Seiten
- Dateigröße: 4,6 MB
- Note: 1,0
- Institution / Hochschule: FH Oberösterreich, Studienort Steyr Österreich
- ISBN (eBook): 978-3-8324-8080-6
-
ISBN (Paperback) :
978-3-8324-8080-6 P - ISBN (CD) :978-3-8324-8080-6 CD
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Weixelbaumer, Clemens Juni 2004: Nutzenpotentiale der RFID-Technologie im Zusammenhang mit Transportbehältern, Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: Logistik, Behältermanagement, Identifikationsverfahren, Ubiquitous Computing, Auto-ID-Verfahren
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Diplomarbeit von Clemens Weixelbaumer
Zusammenfassung:
Um den zunehmenden Kostendruck standhalten zu können, werden die Unternehmen in Zukunft ihre Ausgaben sehr penibel unter die Lupe nehmen müssen. Obwohl hohe Einsparungspotentiale erwartet werden können, blieb das Management von Transportbehältern bei den Kostensenkungsbemühungen in der Vergangenheit weitgehend unberücksichtigt. Diese kapitalintensiven, meist in den C-Teilen eingereihten Ladungsträger werden heutzutage zum Großteil mit der zu den automatischen Identifikationsverfahren (Auto-ID-Verfahren) zählenden Barcodetech-nologie gekennzeichnet. Diese Kennzeichnung ermöglicht die Verfolgung des Behälters bzw. der Ware über weite Strecken der Supply Chain, sowie eine verbesserte Steuerung der logistischen Prozesse. Auch wenn diese relativ günstige, über viele Branchen hinweg standardisierte und maschinenlesbare Identifikationstechnologie viele Verbesserungen in der Supply Chain mit sich brachte, so wird das Behältermanagement doch nur suboptimal unterstützt. Diese Instrumente der Prozesssteuerung gehen nämlich oftmals mit einem zusätzlichen Handlingsaufwand, der gleichzeitig auch ein Mehr an Kosten und Zeit bedeutet, einher. So müssen zum Beispiel beim Wareneingang zu Transportunits (z.B. Palette) zusammengefasste Behälter vereinzelt werden um die Etiketten einlesen zu können. Darüber hinaus kann das Ziel von transparenten Prozessen in der Supply Chain nur bedingt erfüllt werden, da nur in einigen wenigen Fällen eine unternehmens-übergreifende Plattform zur Statusverfolgung realisiert ist. Dies führt dazu, dass zusätzliche nicht-wertschöpfende Prozessschritte notwendig sind (z.B. Mehrfachetikettierung eines Behälters). In den vergangenen Jahren wurden jedoch große Fortschritte in der Weiterentwicklung eines anderen Identifikationsverfahrens erzielt – der Radio Frequency Identification (RFID). Diese Technologie erwies sich in einem Vergleich bezüglich technologischer Eignung für das Management von Transportbehältern als am besten geeignet. Die RFID-Technologie, bestehend aus einem Schreib-/Lesegerät und einem an dem zu identifizierenden Objekt anzubringen dem Datenspeicher (dem sogenannten Transponder), eröffnet weitreichende neue Nutzenpotentiale. Vor allem der logistische Prozess des Behälterkreislaufes wird durch die auf elektromagnetische Wellen basierende Identifikationstechnologie unterstützt. Die verbesserte Transparenz von Prozessen, die Minimierung von Fehlerquellen, die Zeitersparnis, die Erhöhung des Automatisierungs-grades und die Ausfallsicherheit durch die dezentrale Datenhaltung am Transponder sind hier beidie wesentlichen Verbesserungen. Allerdings werden nicht nur im Logistikprozess Nutzenpotentiale eröffnet, sondern auch in allen anderen Komponenten des Behältermanagements. Ob bei Lager- und Transportsystemen, bei Behältersystemen, bei der Finanzierung und Abrechnung, beim Bezug von Logistikdienstleistungen,bei der Kennzeichnung und Identifikation von Behältnissen, bei der IT-Applikation und –Integration oder auch bei der Verwaltung des Behälterinhalts, überall hat der Einsatz von RFID Vorteile. “RFID ist kein Allheilmittel, allerdings kann es richtig angewendet große Nutzenpotentiale für ein Unternehmen eröffnen.“ Mit dem Einsatz der RFID-Technologie sind auch einige Schwierigkeiten verbunden. So neigen zum Beispiel Unternehmen dazu die Komplexität und Schwierigkeit der Anforderungen die mit einer Implementierung dieser innovativen Technologie einhergehen zu unterschätzen. Daher sollte für die Implementierung eines RFID-Systems immer das Know-how eines Spezialisten, wie zum Beispiel eines Systemintegrators, zugezogen werden.
Die enormen Nutzenpotentiale der Technologie können aufgrund der noch relativ hohen Transponderkosten bisher nur in einigen wenigen Anwendungsgebieten mit einem positiven ROI realisiert werden – das Behältermanagement ist eines davon. Von vielen Experten wird der Einsatz von RFID in Zusammenhang mit Transportbehältern sogar als idealer Einstieg in die RFID-Technologie angesehen. Bestätigt wird diese Auffassung durch die Aufforderungen von Konzernen wie Wal-Mart, Tesco, Metro usw. an ihre Lieferanten Transportbehälter mit RFID auszustatten. In den kommenden 3 bis 5 Jahren wird sich das RFID-basierte Behältermanagement etablieren und einen positiven Einfluss auf die Realisierung weiterer Anwendungsgebiete, wie die Kennzeichnung von einzelnen Produkten, mit sich bringen Inhaltsverzeichnis:
| 1. | EINFÜHRUNG | 1 |
| 1.1 | HINTERGRUND | 1 |
| 1.2 | ZIELSETZUNGEN UND EINSCHRÄNKUNGEN | 5 |
| 1.3 | BEGRIFFSERKLÄRUNG | 7 |
| 2. | DAS BEHÄLTERMANAGEMENT: | 8 |
| 2.1 | KOMPONENTEN DES BEHÄLTERMANAGEMENTS | 8 |
| 2.1.1 | Inhalt des Behälters | 10 |
| 2.1.2 | Behältersystem | 11 |
| 2.1.2.1 | Qualitätssicherungsfunktion | 13 |
| 2.1.2.2 | Handlings- und Manipulationsfunktion | 13 |
| 2.1.2.3 | Lagerungs- bzw. Bereitstellungsfunktion | 14 |
| 2.1.2.4 | Transportfunktion | 14 |
| 2.1.2.5 | Kommissionierfunktion | 15 |
| 2.1.2.6 | Organisations-/ Informationsfunktion | 16 |
| 2.1.2.7 | Umweltschutzfunktion | 16 |
| 2.1.2.8 | Integrationsfunktion | 17 |
| 2.1.3 | Kennzeichnung und Identifikation | 17 |
| 2.1.3.1 | Verwaltung des Behälters | 18 |
| 2.1.3.2 | Verwaltung des Inhaltes | 19 |
| 2.1.3.3 | Überlegungen zur Automatisierung, Individualisierung und Lokalisierung in Bezug auf Kennzeichnung und Identifikation | 19 |
| 2.1.4 | Transport- und Lagersysteme | 21 |
| 2.1.4.1 | Transportsysteme | 21 |
| 2.1.4.2 | Lagersysteme | 23 |
| 2.1.5 | IT-Applikation und -Integration | 26 |
| 2.1.5.1 | Definitionen | 26 |
| 2.1.5.2 | Allgemein | 26 |
| 2.1.5.3 | IT-unterstütztes Behältermanagement | 27 |
| 2.1.5.3.1 | Ziele des IT- Einsatzes im Behältermanagement | 28 |
| 2.1.5.4 | Überlegungen zur Reichweite, Automatisierung, Integration und Vernetzungsgrad bezüglich IT-Applikation und -Integration | 29 |
| 2.1.6 | Logistikdienstleistungen | 32 |
| 2.1.6.1 | Grundsätzliches zu Logistikdienstleistungen | 32 |
| 2.1.6.2 | Umfang der bezogenen Dienstleistungen | 33 |
| 2.1.7 | Finanzierungs- und Abrechnungsmodelle | 35 |
| 2.1.7.1 | Grundsätzliches zur Finanzierung und Abrechnung | 35 |
| 2.1.7.2 | Finanzierungsmöglichkeiten | 36 |
| 2.1.7.3 | Abrechnungssysteme | 38 |
| 2.1.7.4 | Gegenüberstellung von Finanzierungs- und Abrechnungsmodellen | 39 |
| 2.1.8 | Logistikprozess | 40 |
| 2.1.8.1 | Allgemein | 40 |
| 2.1.8.2 | Überlegungen und Trends in der unternehmensübergreifenden Logistik | 41 |
| 2.2 | KONKLUSION | 45 |
| 3. | ANFORDERUNGEN AN DAS BEHÄLTERMANAGEMENT BEIM EINSATZ VON IDENTIFIKATIONSTECHNOLOGIEN | 46 |
| 3.1 | ANFORDERUNGSMATRIX | 46 |
| 3.2 | ERLÄUTERUNGEN ZU DEN EINZELNEN ANFORDERUNGEN | 48 |
| 3.2.1 | Zuordenbarkeit eines Behälters zu einem Unternehmen | 48 |
| 3.2.2 | Zuordenbarkeit des Behältereigentümers | 48 |
| 3.2.3 | Eindeutige Zuordenbarkeit der Kennzeichnung zum Gebinde | 48 |
| 3.2.4 | Verfolgung der Gebinde-Stati - unternehmensintern | 49 |
| 3.2.5 | Verfolgung der Gebinde-Stati - unternehmensübergreifend | 49 |
| 3.2.6 | Adäquate Lesereichweite | 49 |
| 3.2.7 | Lesegeschwindigkeit | 49 |
| 3.2.8 | Berührungslose Lesbarkeit | 50 |
| 3.2.9 | Maschinenlesbarkeit des Kennzeichens | 50 |
| 3.2.10 | Personenlesbarkeit | 51 |
| 3.2.11 | Einfach zu bedienendes Lesegerät | 51 |
| 3.2.12 | Adäquate Anbringungsmöglichkeit der Kennzeichnung am Behälter | 52 |
| 3.2.13 | Manipulationshilfen um an Kennzeichnung zu gelangen | 52 |
| 3.2.14 | Richtung und Lage des Behälters (Sichtkontakt) | 53 |
| 3.2.15 | Schutz vor Beschädigung und Umwelteinflüssen | 53 |
| 3.2.16 | Möglichkeit zur speziellen Kennzeichnung | 54 |
| 3.2.17 | Automatische/ einfache Inventur | 54 |
| 3.2.18 | Standardisierung bzw. Kompatibilität von Kennzeichnungen | 54 |
| 3.2.19 | Veränderungsmöglichkeit des Dateninhaltes | 54 |
| 3.2.20 | Integrationsfähigkeit der Daten in übergeordnetes System | 55 |
| 3.3 | KONKLUSION | 57 |
| 4 | AUTO- ID- VERFAHREN | 58 |
| 4.1 | BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN AUTO-ID-TECHNOLOGIEN | 59 |
| 4.1.1 | Biometrische Verfahren | 59 |
| 4.1.2 | Chipkarten | 59 |
| 4.1.3 | OCR | 60 |
| 4.1.3.1 | OCR-Schrift | 60 |
| 4.1.3.2 | Funktionsweise OCR | 61 |
| 4.1.3.3 | Verfahren zur Erkennung der OCR-Schrift | 61 |
| 4.1.3.3.1 | Pattern Matching | 61 |
| 4.1.3.3.2 | Feature Recognition | 62 |
| 4.1.3.3.3 | Winkelschnittanalyse | 62 |
| 4.1.3.3.4 | Fontänenumformung | 62 |
| 4.1.4 | Barcode-Systeme | 63 |
| 4.1.4.1 | Funktionsweise | 64 |
| 4.1.5 | Die RFID- Technologie | 66 |
| 4.1.5.1 | Funktionsweise eines RFID-Systems | 67 |
| 4.2 | VERGLEICH DER TECHNISCHEN MÖGLICHKEITEN DER AUTO-ID-VERFAHREN | 70 |
| 4.3 | KONKLUSION | 74 |
| 5 | FÜR UND WIDER DER RFID- TECHNOLOGIE | 75 |
| 5.1 | VOM BARCODE ZU RFID | 75 |
| 5.2 | STANDARDISIERUNG - NOTWENDIGKEIT FÜR DEN GLOBALEN SIEGESZUG DER TECHNOLOGIE | 76 |
| 5.3 | DISKUSSION ZUM THEMA DATENSCHUTZ | 78 |
| 5.4 | I HAVE A DREAM - DER 5 CENT TAG | 81 |
| 5.5 | KONKLUSION : RFID - EINE CHANCE FÜR DIE ZUKUNFT | 83 |
| 6 | RFID-BASIERTES BEHÄLTERMANAGEMENT - WAS ES WIRKLICH BRINGT | 85 |
| 6.1 | NUTZEN IM LOGISTIKPROZESS | 87 |
| 6.2 | NUTZEN FÜR BEHÄLTERSYSTEME | 88 |
| 6.3 | NUTZEN FÜR DIE KENNZEICHNUNG UND IDENTIFIKATION | 89 |
| 6.4 | NUTZEN FÜR TRANSPORT- UND LAGERSYSTEME | 89 |
| 6.5 | NUTZEN FÜR DIE IT-APPLIKATION UND -INTEGRATION | 90 |
| 6.6 | NUTZEN FÜR DIE LOGISTIKDIENSTLEISTUNG | 91 |
| 6.7 | NUTZEN FÜR DIE FINANZIERUNG UND ABRECHNUNG | 91 |
| 6.8 | NUTZEN FÜR DEN INHALT | 92 |
| 6.9 | KONKLUSION: RFID-BASIERTES BEHÄLTERMANAGEMENT - FÜR JEDES UNTERNEHMEN EIN GEWINN | 93 |
| 7 | LITERATURLISTE | 95 |
| 8 | ANHANG | 104 |
| 8.1 | BESCHREIBUNG DER GESTALTUNGSALTERNATIVEN DER RFID-TECHNOLOGIE | 104 |
| 8.1.1 | Speichertechnologie | 104 |
| 8.1.2 | Speicherkapazität | 106 |
| 8.1.3 | Interne Logik | 106 |
| 8.1.4 | Integrierte Sensorik | 107 |
| 8.1.5 | Multitagging | 108 |
| 8.1.6 | Bauformen von Transpondern | 109 |
| 8.1.7 | Richtung der Datenübertragung | 110 |
| 8.1.8 | Art der Energieversorgung: | 110 |
| 8.1.8.1 | Passive Transponder | 110 |
| 8.1.8.2 | Aktive Systeme | 110 |
| 8.1.9 | Übertragungsfrequenz | 111 |
| 8.1.9.1 | 120-135 kHz | 111 |
| 8.1.9.2 | 13,56 MHz | 112 |
| 8.1.9.3 | UHF (= Ultra High Frequency) 868- 928 MHz | 112 |
| 8.1.9.4 | 2,45 GHz | 112 |
| 8.2 | DER ELECTRONIC PRODUCT CODE | 114 |
„Strichcode richtig genutzt, ist ein Garant für Qualität und damit eine Aufwertung für das Produkt.” 103 Die Identifikationstechnologie des Barcodes hat sich in den vergangenen 20 Jahren gegenüber anderen Auto-ID-Systemen durchsetzen können. Die heute in der Wirtschaft eingesetzten Barcodesysteme haben ihren Ursprung sowohl im Handel als auch in der Industrie. Die ersten Aktivitäten zur Automatisierung des „Point of Sale“ 104 datieren aus dem Jahr 1968. 105 Nach erfolgreichen Pilotversuchen wurde ein ad-hoc-Komitee eingeführt, das die Einführung eines Barcode-Standards für die Lebensmittelindustrie zur Aufgabe hatte. Alan Haberman, eine der Schlüsselfiguren bei der Einführung des Barcodes, war sich von vornherein bewusst welche Probleme die Gruppe zu bewältigen haben wird: „The group would have to overcome political differences and spezial interests to create something that would benefit everyone.” 106 Im April 1973 konnte das Komitee den noch heute verwendeten UPC (Universal-ProductCode) präsentieren. Es dauerte nicht lange bis auch in Europa erste Anwendungen auftauchten. Mit dem Aufbau der EAN (European Article Numbers) und dessen Veröffentlichung im Jahre 1976 107 war der globale Siegeszug der Barcodetechnologie nicht mehr aufzuhalten. Bis heute wurde die Technologie stetig verbessert und den steigenden Anforderungen angepasst. Mittlerweile gibt es unzählige verschiedene Barcodetechnologien. Neben dem klassischen Barcode kommen heute noch sogenannte „Multirow-Codes“, wie der Stapel- und der Matrixcode zum Einsatz. Die neuerste Entwicklung bildet der dreidimensionale Code. Heute existieren etwa 10 Barcode-Symbologien, die für die Praxis letztendlich von Bedeutung sind. 108 Abgesehen von den Symbologie-Standards, die im wesentlichen das Aussehen der Barcodes und die Regeln zu dessen Erstellung bzw. Interpretation festlegen, konnten sich in den vergangenen 20 Jahren eine ganze Reihe anwendungsspezifischer Standards entwickeln, die den eigentlichen Inhalt eines Barcodelabels spezifizieren. 109 [...]
gen lassen sich durch das „Trainieren“ von unterschiedlichen Schriften erzielen. Dabei werden zur Erkennung die passenden Schrifttypen geladen. Aufgrund ihrer mangelhaften Flexibilität kommt die Musterüberlagerung alleine jedoch kaum mehr zum Einsatz. 102 4.1.3.3.2 Feature Recognition Die Grundlage für die Texterkennung bildet heutzutage meist das Verfahren der Merkmalsbeschreibung (Feature Recognition), das jedes Zeichen auf seine Charakteristika hin untersucht. Dieses Verfahren wird von den meisten Programmen eingesetzt. Konturen wie senkrechte und waagrechte Striche, Kreuzungspunkte und Bögen werden ermittelt und mit Musterformen verglichen. Die Merkmalsbeschreibung erweist sich somit wesentlich flexibler und vor allem zuverlässiger als die Musterüberlagerung. 4.1.3.3.3 Winkelschnittanalyse Ein besonderes Verfahren zur Bildung von Merkmalen ist die Winkelschnittanalyse (WSA). Diese Analyse schneidet ein Zeichen in unterschiedlichen Winkeln von einer Geradenschar, wobei sich der Geradenabstand nach einer gewählten Auflösung richtet. Gezählt wird nun die Anzahl der schwarzen Punkte auf jeder Geraden sowie die Anzahl der Schnittpunkte. Diese Daten werden nun analysiert, geeignet transformiert und so das Zeichen ermittelt. Zur genauen Unterscheidung ähnlicher Zeichen gibt es spezielle Methoden mit ausgeklügelten Ausschlussverfahren. Durch dieses können bei modernen OCR-Programmen neben dem Inhalt auch die Schriftart, die Textgröße sowie verschiedenste Attribute erkannt werden. 4.1.3.3.4 Fontänenumformung Ein neues, verbessertes Verfahren ist die sogenannte Fontänenumformung. Dieses Verfahren basiert auf die bereits beschriebene Musterüberlagerung. Die Fontänenumformung stellt für jedes Zeichen die Fleckenverteilung fest. Das heißt, dass das Zeichen in einzelne Punkte zerlegt und deren Lage zueinander analysiert wird. Diese Verteilung lässt sich nunmehr mit entsprechenden Referenzobjekten vergleichen, bei denen die Fleckenverteilung gewichtet ist. Die Gewichtung ergibt sich als Mittelwert aus allen bekannten Verteilungen für ein Objekt. Der Vorteil gegenüber der Merkmalsbeschreibung liegt darin, dass defekte Zeichen mit Linienbrüchen oder verschmolzenen Linien besser erkannt werden. [...]
4.1.3.2 Funktionsweise OCR 100 Mittlerweile gibt es schon sehr einfach zu handhabende OCR-Software, allerdings steht hinter dem Umsetzen gescannter Texte ein technisch aufwendiges Verfahren. Grundsätzlich unterscheidet man bei der Erkennung einzelner Zeichen 4 unterschiedliche Methoden. Die „Musterüberlagerung“ (auch Pattern Matching genannt) ist das erste und bei den anfänglichen Entwicklungen überwiegend eingesetzte Verfahren. Das zweite angewendete Verfahren ist die „Merkmalsbeschreibung“ (auch Feature Extraction). Die beiden weiteren, allerdings nicht so verbreiteten Verfahren sind die Winkelschnittanalyse und die Fontänenumformung. Grundsätzlich versuchen die OCR-Programme zunächst die einzelnen Zeichen der nach dem Scannen als Bitmap vorliegenden Seite als einzelne Zellen zu erfassen. Das Programm sucht dabei nach vorhandenen Zwischenräumen. Moderne Erkennungsverfahren sind allerdings schon in der Lage auch aneinanderklebende Zeichenpaare und –tripel zuverlässig voneinander zu trennen. Bei der Leistungsfähigkeit heutiger Texterkennungssysteme werden natürlich zahlreiche Technologien und Analysen eingesetzt, um sehr hohe Genauigkeiten zu erzielen. Die Erkennungsgenauigkeit ist in hohem Maße von der Vorlagenqualität und natürlich auch von den Helligkeitseinstellungen beim Scannvorgang abhängig. Das Gesamtergebnis können die meisten OCR-Systeme durch Hilfsmittel wie Wörterbücher oder andere Trainingsmöglichkeiten positiv beeinflussen. Eine 100%-ige Erkennung kann jedoch kein System garantieren (was auch bei den anderen Auto-IDSystemen der Fall ist). Die Fehlerrate bei den neueren Versionen konnte wesentlich verbessert werden, 101 wodurch auch eine Bearbeitung von schwierigen Vorlagen ermöglicht wird. [...]
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Weixelbaumer, Clemens Juni 2004: Nutzenpotentiale der RFID-Technologie im Zusammenhang mit Transportbehältern, Hamburg: Diplomica Verlag
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Logistik, Behältermanagement, Identifikationsverfahren, Ubiquitous Computing, Auto-ID-Verfahren



