Ismail Örün
IST- Zustandsanalyse und Einführung der RFID - Technologie in einem
Lebensmittelproduktionsunternehmen sowie die Einschulung der Mitarbeiter
ISBN: 978-3-8428-2233-7
Herstellung: Diplomica® Verlag GmbH, Hamburg, 2011
Zugl. Technische Universität Wien, Wien, Österreich, Magisterarbeit, 2011
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© Diplomica Verlag GmbH
http://www.diplomica.de, Hamburg 2011
K
URZFASSUNG
Das Ziel dieser Magisterarbeit ist die Vermittlung der Vorgangsweise bei der
Einführung der RFID (Radio Frequency Identification) - Technologie in einem
Lebensmittelproduktionsunternehmen. Dazu gehört auch die methodische
Einschulung der Mitarbeiter, die im Rahmen dieser Arbeit auch näher gebracht
werden soll.
Mit dieser Arbeit soll ein Beitrag in Richtung der Einsetzbarkeit von RFID -
Systemen zur Identifikation von Lebensmittelprodukten innerhalb und außerhalb
des Unternehmens geleistet werden. Diese Arbeit soll in Anlehnung an die
Wertschöpfungskette eines Referenzfalles aus der Praxis
(Lebensmittelunternehmen mit Produktion und Logistik) aufgebaut werden.
Die auf dem Markt befindlichen RFID - Systeme bieten für die Anwender einen
gefächerten Einsatzbereich. Um diese Technologie in der Lebensmittelindustrie
gezielt einführen zu können sind sowohl gezielte Analysen als auch spezielle
Schulungsmaßnahmen der Mitarbeiter erforderlich.
Zur Lösung der gestellten Aufgabenstellung werden die Grundlagen der RFID
Technologie beschrieben. Dann wird die Wertschöpfungskette (Abläufe und
Prozesse) des gewählten Untersuchungsort, sprich dem Unternehmen, analysiert.
Im nächsten Schritt wird eine Konzeption inklusive gezielter Schulungsmethoden
erarbeitet und das Ergebnis diskutiert.
Es handelt sich um ein anonymes lebensmittelerzeugendes Unternehmen, welches
haltbare, und frische Produkte für den Lebensmitteleinzelhandel und soziale
Einrichtungen herstellt. Das österreichische Unternehmen mit Sitz in Wien agiert
österreichweit und besitzt eine eigene Logistiklösung. Die Tagestonnage aller
hergestellten Produkte beträgt ca. 30 Tonnen, was ungefähr 50.000 Portionen
entspricht.
A
BSTRACT
The aim of the master thesis was to describe how to implement the Radio
Frequency ID (RFID) technology in a profitably and useful form in the supply chain
of a food production company, which also includes the methodical training of the
Key- User. Through this thesis the applicability of RFID in the supply chains of food
industry, especially in an Austrian food production company, which was used as
example, should be shown.
In order to manage a successful implementation, it is essential to make an
efficient analyze of the employed processes in the company. Another condition is
to set up an explicit trainings plan for key user, who should handle the new
technology without problems.
The method of resolution is firstly to explain the basics of the RFID- technology and
supply chain. Afterwards the processes of an exemplary enterprise will be
analyzed and the room for improvement will be shown. Then a concept will be
presented which includes pointed trainings methods for key user.
The exemplary enterprise is an anonym austrian food production company, where
long- living food products are produced. The customer group ranges from retail
industries to social facilities like for example schools and nursing homes. The
company has an own logistics and produce about 30000 kg products (~50000
items) per day.
I
Inhaltsverzeichnis
1
Einleitung ... 1
1.1 Problemstellung ... 1
1.2 Vorgehensweise... 3
2
Grundlagen von AUTO-ID Systemen ... 5
3
Grundlagen der RFID- Technologie ... 9
3.1 Aufbau ... 9
3.2 Energieversorgung ... 10
3.3 Frequenzbereich ... 11
3.4 Speicherkapazität ... 18
3.5 Middleware... 19
4
Kernelemente einer Wertschöpfungskette ... 21
4.1 Funktion der Beschaffung ... 21
4.2 Funktionen der Produktion ... 32
4.3 Funktion der Logistik ... 37
4.4 Bedeutung des Warenwirtschaftssystems (ERP)... 43
5
IST-Zustand: Analyse der Wertschöpfungskette ... 45
5.1 Stammdatenverwaltung und Stücklistenaufbau ... 46
5.1.1
Stammdaten ... 46
5.1.2
Stücklistenaufbau ... 48
5.2 Qualitätssicherung: Chargenrückverfolgung und Dokumentation ... 50
5.3 Beschaffung: Planung, Bestellung ... 53
5.4 Rohwarenlager: Wareneingang, Einlagerung und Bereitstellung von
Rohstoffen ... 59
5.5 Produktion: Materialentnahme für Fertigung und Finalisierung ... 63
5.6 Fertigwarenlager: Einlagerung von Fertigwaren ... 77
5.7 Auslieferung: Kommissionierung und Warenausgang zum Kunden... 77
6
SOLL- Zustand: Optimierungspotentiale in der Wertschöpfungskette durch
Einsatz von RFID- Transpondern mit Verwendung des elektronischen Produktcodes
(EPC) ... 82
6.1 Datenstandards und der elektronische Produktcode (EPC) ... 84
6.1.1
Datenstandards für Güterwirtschaft und Handel ... 85
6.1.2
Electronic Product Code (EPC) ... 90
II
6.1.3
Datenschutz ...104
6.2 Steigerung der Effizienz in der Wertschöpfungskette durch Verwendung
von ,,Track & Trace via EPCglobal Netzwerk" ... 108
6.2.1
Ausgangssituation ...108
6.2.2
Lösungsvorschlag ...110
6.2.3
Anwendungsszenario ...112
6.3 Interne Auftragsverfolgung mit der RFID-Laufkarte ... 120
6.3.1
Ausgangssituation ...120
6.3.2
Lösungsvorschlag ...122
6.3.3
Anwendungsszenario ...123
6.4 Kostenbetrachtung ... 143
7
Schulung von Key-Usern ... 146
7.1 Ablauf einer Schulung... 146
7.1.1
Vorbereitung einer Schulung ...147
7.1.2
Schulungsmethoden...148
7.1.3
Anwendungsszenario ...152
8
Conclusio ... 158
9
Literaturverzeichnis ... 161
III
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Überblick Auto-ID Systeme ... 5
Abbildung 2: Elemente eines einfachen RFID-Systems ... 9
Abbildung 3: Grafische Darstellung einer vereinfachten Wertschöpfungskette ... 21
Abbildung 4: Merkmale des Bedarfs ... 23
Abbildung 5: Bestandsgrenzen ... 30
Abbildung 6: make to order ... 34
Abbildung 7: make to stock... 35
Abbildung 8: assemble to order ... 36
Abbildung 9: Innerbetrieblicher Warenfluss 1 ... 45
Abbildung 10: Innerbetrieblicher Prozessablauf ... 46
Abbildung 11: Artikelstammdaten ... 47
Abbildung 12: Stücklistenaufbau exempl. Erzeugnisbaum ... 48
Abbildung 13: Stücklistenaufbau mit Fix- und variablen Zeiten ... 49
Abbildung 14: Pflichten eines lebensmittelproduzierenden Unternehmens ... 50
Abbildung 15: Produktkennzeichnung ... 52
Abbildung 16: Produktion- Kunde- Endverbraucher ... 54
Abbildung 17: Fallbeispiel: Frühlingssortiment vom LEH-Kunden XYX ... 54
Abbildung 18: Waren- und Informationsfluss Wareneingang/Rohwarenlager ... 59
Abbildung 19: Ablauf zwischen Versender und Empfänger ... 60
Abbildung 20: Lieferaviso Wareneingang ... 61
Abbildung 21: SSCC- Etikett Wareneingang ... 61
Abbildung 22: Wareneingang Buchungsmaske ERP-System ... 62
Abbildung 23: Sammelliste für Rohwarenlager ... 63
Abbildung 24: Werkstattproduktion ... 64
Abbildung 25: Warenfluss Rohwarenlager-Produktion ... 65
Abbildung 26: Papierfluss Fertigungsauftrag ... 67
Abbildung 27: "Gozintographische"- Sicht eines Fertigungsauftrags ... 68
Abbildung 28: Deckblatt für den Fertigungsauftrag ,,Chili con carne" ... 69
Abbildung 29: "Gozinto- graph"- Sicht für Fertigungsauftrag ,,Chili con Carne" ... 70
Abbildung 30: Rezepturblatt 1 für Fertigungsauftrag ,,Chili con Carne" ... 70
Abbildung 31: Materialentnahme ERP-System... 71
Abbildung 32: 500L - Behälter für Vorbereitung von Rohstoffen ... 72
Abbildung 33: Markierte Stellplätze Fertigungshalle ... 72
Abbildung 34: Gebindearten für Finalisierung ... 74
Abbildung 35:Materialerfassung Fertigung - Finalisierung ... 74
Abbildung 36:Materialübergabepunkt Fertigung - Abfüllung ... 75
Abbildung 37:Kundenkommissionsliste ... 78
Abbildung 38: E2-Kiste mit Produkt A für Kunde MM ... 79
Abbildung 39: E2-Kiste mit Produkt B für Kunde MM ... 79
Abbildung 40: Mischpalette aus Produkt A und B für Kunde MM ... 80
Abbildung 41: Waren- und Informationsfluss Warenausgang ... 81
Abbildung 42: Lieferaviso Warenausgang ... 81
IV
Abbildung 43: RFID- Einsatz in der Wertschöpfungskette... 82
Abbildung 44: Innerbetriebliche Erfassungspunkte entlang der
Wertschöpfungskette ... 84
Abbildung 45: Aufbau des GTIN 13 / EAN13 Codes ... 86
Abbildung 46: Aufbau des EAN128-Codes und ihre Datenbezeichner (Identifier) 88
Abbildung 47: Aufbau des SSCC/NVE Transportetiketts... 89
Abbildung 48: GRAI- Nummer ... 90
Abbildung 49: Fallbeispiel Umwandlung EAN/GTIN-->EPC(SGTIN) ... 93
Abbildung 50: Fallbeispiel Umwandlung SSCC--> EPC(SSCC) ... 94
Abbildung 51: Gegenüberstellung vom WWW mit dem EPCglobal Netzwerk... 97
Abbildung 52: Netzwerkkomponenten... 98
Abbildung 53: Inhalt eines EPCIS- Events ... 102
Abbildung 54: Track & Trace via EPCglobal Netzwerk ... 110
Abbildung 55: Event- Daten im EPC- IS... 112
Abbildung 56: Warenerfassung an der Rampe 1 (Wareneingang) ... 114
Abbildung 57: Assoziation RFID-Laufkarte mit GRAI ... 116
Abbildung 58: stationäres RFID- Gate ... 117
Abbildung 59: RFID- Etikett auf E2-Kiste mit GRAI-Nummer... 118
Abbildung 60: EPC- SSCC Etikett/ RFID- Etikett innen ... 118
Abbildung 61: Ablauf Kundenbestellung -- Auslieferung SGTIN-GRAI-SSCC ... 119
Abbildung 62: Praxisbeispiel einer RFID- Laufkarte ... 122
Abbildung 63: RFID- Laufkarte... 123
Abbildung 64: Fertigungspass in Papierform und als Laufkarte ... 124
Abbildung 65: Beschreibung von RFID- Laufkarten ... 126
Abbildung 66: Informationsbildschirm Bereitstellungszone/Fertigung ... 128
Abbildung 67:Informationsbildschirm bei der Maschine ... 129
Abbildung 68: Rezepturblatt für B40223 Chili con Carne ... 130
Abbildung 69: Materialerfassung Fertigung- Finalisierung ... 131
Abbildung 70: Erfassung der RFID- Laufkarte Finalisierung... 133
Abbildung 71: Informationsbildschirm bei der ,,Thermischen Behandlung" ... 134
Abbildung 72: Kopie von Kopfdaten bei Verwendung von weiteren Paltetten ... 136
Abbildung 73: RFID- Gates bei Übergabe von der Endverpackung ins
Fertigwarenlager ... 137
Abbildung 74:RFID- Gabelstapler bei der Einlagerung einer Palette ... 138
Abbildung 75: Einlagerung von Paletten auf Lagerstellplätze ... 141
Abbildung 76: Anzeige am MDE-Gerät während Kommissionierung ... 142
Abbildung 77: Produkthierarchie GTIN, SSCC, GRAI ... 144
Abbildung 78: Fachabteilungen in der Wertschöpfungskette ... 146
V
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Gegenüberstellung Auto-ID Systeme ... 8
Tabelle 2: Fallbeispiel: Produktionsplan LEH Mindestbestandsmenge ... 56
Tabelle 3: Fallbeispiel: Kundenauftrag für Auslieferung am Freitag (KW4)... 57
Tabelle 4: Fallbeispiel: Produktionsplan für Auslieferung am Freitag (KW4) ... 57
Tabelle 5: Tagesproduktionsplan Fertigung ... 73
Tabelle 6: Ausschnitt aus Tour 31 ... 79
Tabelle 7: General Identifier GID96 ... 91
Tabelle 8: Die fünf Grundelemente des EPC-Netzwerks ... 96
Tabelle 9: Event- Typen ... 101
Tabelle 10: Fertigungsdaten (Kopfdaten Rezeptur) und RFID- Laufkarte
Fortschrittskontrolle während der Arbeitsvorbereitung ... 125
Tabelle 11: Fertigungsfortschrittskontrolle mit Temperatur ERP-System ... 125
Tabelle 12: RFID-Laufkarte Fortschrittskontrolle nach der Arbeitsvorbereitung 127
Tabelle 13: Tagesproduktionsplan Fertigung ... 128
Tabelle 14: Tagesproduktionsplan Finalisierung ... 131
Tabelle 15: RFID- Laufkarte(Deckblatt) - Fortschrittskontrolle Finalisierung ... 132
Tabelle 16: Tagesproduktionsplan Thermische Behandlung... 133
Tabelle 17: RFID- Laufkarte (Deckblatt) Fortschrittskontrolle Endverpackung ... 135
Tabelle 18: Buchungsmaske RFID- Stapler ... 139
Tabelle 19: RFID- Laufkarte (Deckblatt) Fortschrittskontrolle Fertigwarenlager 140
Tabelle 20: Schulungsmethoden Vor- und Nachteile ... 151
VI
Abkürzungsverzeichnis
Auto-ID
automatische
Identifizierung
bspw.
beispielsweise
bzgl.
bezüglich
bzw.
beziehungsweise
ca.
circa
cm
Zentimeter
DESADV Despatch
advice
E2-Kisten
EU standardisierte Grose von Transportkisten, E2 entspricht
L60 xB40 xH20
EAN128(GS1)
Standard zur Darstellung von logistischen Grund und
Zusatzinformationen (z. B. Menge, MHD, Charge).
Strichcodelesbar
EDI
Electronic Data Interchange, elektronischer Datenaustausch
EPC
Elektronischer Produkt-Code in der RFID-Technologie. Baut
auf EAN-Standard auf. Auch gebrauchlich: EPC/RFID
EPCglobal
Non profit Organisation, die Standards fur die einheitliche
Nutzung der EPC/RFID-Techologie entwickelt.
EPCIS
EPC-Informationsservices ist ein offener Standard zur
Erfassung und Abfrage ausgelesener Transponderdaten. Der
EPCIS bildet unter anderem die Basis zur luckenlosen
Verfolgung von Produkten entlang der Lieferkette
EPC-
Manager
Teil des EPC, der auf Antrag der ILN-Basisnummer
entsprechen kann
VII
evtl.
eventuell
GRAI
Global Returnable Asset Identifier. Identifikation für Mehrweg-
Transportverpackungen
GS1
Vormals CCG. Dienstleistungs- und Kompetenzzentrum für
unternehmensübergreifende Geschäftsabläufe. Sie ist u. a.
Gründungsmitglied der internationalen EAN- Organisation
ILN
Internationale Lokationsnummer. Englisch: GLN, Global
Location Number.
ggf.
gegebenenfalls
HF
High Frequency
i.d.R.
in der Regel
LF
Low Frequency
m
Meter
MHD Mindesthaltbarkeitsdatum
NVE
Nummer
der
Versandeinheit
OCR
Optical Character Recognition
ONS
Object Name Service
Pulk
Bündelung mehrerer Einheiten, z. B. Menge aller Kartons
auf einer Palette oder mehrere Paletten
RFID
Radiofrequenztechnik zu Identifikationszwecken
RFID- Gate
Lesetor/Anordnung von Antennen zur Erfassung von RFID
Transpondern
VIII
RFID- Reader
Mobiles oder stationares Gerat, mit dessen Hilfe
die Daten von einem Transponder ausgelesen werden
konnen.
S.
Seite
SSCC
Serial
Shipping
Container
Code.
Deutsch
NVE
Transponder
Kunstwort, setzt sich aus ,,Transmitter" und ,,Responder"
zusammen. Andere gangige Bezeichnungen sind u. a. RFID-
Etiketten, RFID-Tags oder RFID-Label
u.a.
unter
anderem
UHF
Ultra High Frequency. Frequenzband (Megahertz),welches in
der Radiofrequenztechnologie zum Lesen und Senden
genutzt wird
Vgl.
Vergleiche
WLAN
Wireless Local Area Network
1 | Einleitung
1
1 E
INLEITUNG
RFID steht als Abkürzung für Radio Frequency IDentifikation und ermöglicht die
berührungslose Datenübertragung von Objekt und Prozessinformationsdaten.
Diese Technologie hat in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung
gewonnen. Besonders aber in den Bereichen Sicherheit, Personenidentifikation,
Produktion, Logistik und Transport. Die berechtigte Frage wäre, auf welche Art
und Weise und mit welcher Tiefe diese Technologie im Bereich der
Wertschöpfungskette Potentiale zur Prozessoptimierung liefert. Denkbar sind, auf
Grund von Erfahrungsberichten aus der Wirtschaft (bei Wal- Mart und Metro
Group wird diese Technologie bereits eingesetzt) eine Reduzierung von Aufwand
und Kosten sowie Steigerung der Produktqualität.
1
Das Ziel der vorliegenden Arbeit liegt daher in der Analyse von bestehenden
Prozessen eines Beispielunternehmens und in der Beschreibung und
Veranschaulichung konkreter Anwendungsszenarien sowie deren Auswirkung.
Darüber hinaus werden wichtige Kriterien für die Einführung von der RFID-
Technologie herausgestellt. Zunächst wird jedoch ein Grundverständnis bezüglich
der RFID- Technologie vermittelt und anhand des Einsatzes in einem konkreten
Beispielunternehmen, wo die Prozesse zuerst analysiert werden, als solche
abgegrenzt.
Des Weiteren wird zum Abschluss ein Schulungsplan samt Schulungsmethoden
für die Key- User im Beispielunternehmen erstellt. Ziel der Schulung ist es den
auserwählten Fachkräften (Key-User), den vertrauten Umgang mit der RFID-
Technologie zu vermitteln.
1.1 Problemstellung
Besonders bei der An- und Auslieferung von Lebensmitteln spielt es sowohl für die
Beschaffung als auch für den Lieferanten eine große Rolle, daß die Abwicklung
1
(Wolf R. Hansen, 2007, S. 28)
1 | Einleitung
2
zeitgerecht und reibungslos abläuft. Vor allem auch wegen der kurzen Haltbarkeit
der Roh- und Fertigwaren. Die Produktionsplanung versucht die Zeitspanne
zwischen Anlieferung und Verarbeitung der Rohwaren möglichst kurz zu halten um
Qualitätsverluste zu vermeiden. Weiters können Fälle auftreten, wo der Lieferant
verspätet anliefert und der Hersteller auf die Rohware eines anderen Lieferanten
angewiesen ist. In diesem Fall erfordert die Bearbeitung und Lösung eines solchen
Problems viel Kraft und Geduld für den Mitarbeiter in der Beschaffung. Da dieser
zuerst nachforschen muß, wo sich die Rohware zu diesem Zeitpunkt genau
befindet, eventuell kann es vorkommen, daß der Lieferant nicht erreichbar ist bzw.
erst in ein paar Stunden zurückruft. Außerdem bedeutet die verspätete
Anlieferung einer Rohware, daß die gesamte Wertschöpfungskette von diesem
Problem betroffen ist. Im schlimmsten Fall kann solch ein Problem zur verzögerten
Auslieferung zum Endkunden führen, was wiederum die Reklamationsstatistik
sowie die Kundenzufriedenheit beeinträchtigen würde.
Die Verfolgung und Statusabfrage von Fertigungsaufträgen gewinnt in
Produktionsstätten immer mehr an Bedeutung, da bei einer Echtzeit-
Fortschrittskontrolle sowohl die Qualität als auch Durchlaufzeit eines Auftrags
gemessen werden kann. Besonders im Lebensmittelbereich müssen auf Grund
der kurzen Haltbarkeit vieler Rohstoffe Qualitätskriterien wie kurze Stehzeiten und
dynamische Temperaturkontrollen beachtet werden.
Da es sich bei Fertigungspässen, um interne Aufträge handelt, ist die Wichtigkeit
dieser Arbeitspapiere relativ groß. Es passieren öfters durch Unachtsamkeiten
Fehler, die zum Verlust oder zur Unlesbarkeit, der Fertigungspässe führen. Diese
Umstände können entweder während der Reinigung (nasse Umgebung, feuchte
Raumtemperatur) oder auf Grund von menschlichen Fehlern auftreten. Wenn
Fertigungspässe verschwinden, können davon leichte bis schwerwiegende Fehler
entstehen. Wenn beispielsweise eine Rezeptur verschwindet, heißt das, dass die
Rohstoffe nicht vorbereitet und nicht gefertigt werden können. Das würde
bedeuten, dass das Produkt später als geplant fertiggestellt wird, die Mitarbeiter
1 | Einleitung
3
eventuell eine Zusatzschicht einlegen müssen und im schlimmsten Fall das
Produkt nicht ausgeliefert werden kann. Ein weiterer ,,worst-case" wäre, wenn die
Rohstoffe von einem Fertigungsauftrag bereits vorbereitet sind, und die Rezeptur
verschwindet. In diesem Fall, hätte der Mitarbeiter an der Maschine, keinen
Arbeitsauftrag. Dieser würde dann mit dem nächsten Auftrag fortsetzen. Daher
wäre es abzuraten, die Fertigungspässe, oder generell Arbeitspapiere, die eine
operative Informationsquelle darstellen, in Papierform auszustellen.
Weiters werden derzeit die Temperaturkontrollen an den einzelnen
Kontrollpunkten von der Qualitätssicherung, manuell durchgeführt. Das heißt, die
Umgebungstemperatur bzw. Raumtemperatur vom aktuellen Lagerort des
Produkts, wird derzeit manuell protokolliert. Dieser Überwachungsprozess beginnt
mit der Bereitstellung der Rohware, bis hin zur Fertigung und Einlagerung der
Fertigware. Der erste Kontrollpunkt befindet sich bei der Übergabe von den
Rohstoffen von der Arbeitsvorbereitung an die Fertigung. Der letzte Kontrollpunkt
befindet sich bei der Einlagerung ins Fertigwarenlager,
1.2 Vorgehensweise
Der Lösungsansatz der in dieser Arbeit gebracht wird, stellt nur einen
theoretischen Ansatz dar, und wurde in der Realität nicht umgesetzt.
Die Vorgehensweise in dieser Arbeit besteht darin, die hier angeführten
Hauptbereiche näher zu beschreiben:
· Allgemeine Erklärung einer Wertschöpfungskette
· Beschreibung des Ist- Zustand im Unternehmen
· Beschreibung des angestrebten Soll- Zustands
o Optimierung durch Einsatz der RFID- Technologie
· Schulungsmaßnahmen für Mitarbeiter
1 | Einleitung
4
Diese Arbeit beschreibt die einzelnen Prozesse in ihrer logischen Reihenfolge, die
folgendermaßen getrennt aufgebaut ist:
· Stammdaten
· Qualitätssicherung
· Produktionsplanung & Beschaffung
· Rohwarenlager
· Produktion
· Kommissionierung
· Auslieferung
Bevor die Prozesse beschrieben werden, werden grundsätzliche Erklärungen zum
Thema Grundlagen der RFID- Technologie sowie die Kernelemente einer
Wertschöpfungskette gemacht. Danach werden die bestehenden Prozesse des
Beispielunternehmens analysiert. In weiterer Folge werden Vorschläge für
verbesserungswürdige Betriebsbereiche, die im Zuge dieser Arbeit entdeckt
wurden, erläutert. Danach werden zwei spezielle Lösungsansätze in Form von
Anwendungsszenarien gebracht. Zum Abschluss wird ein Konzept für die Schulung
der Key- User erstellt.
2 | Grundlagen von AUTO-ID Systemen
5
2 G
RUNDLAGEN VON
AUTO-ID
S
YSTEMEN
AUTO-ID steht als Abkürzung für automatische Identifikation und wird als
Sammelbegriff für eine ganze Reihe solcher Systeme verwendet. Der Einsatz
dieser Technologie erfolgt bei der Identifikation von Objekten, Tieren und
Menschen. In der ,,Auto ID Gruppe" befinden sich unterschiedlichste Arten von
Systemen, Die Bandbreite reicht von klassischen, kostengünstigen Systemen für
Anwendungen im Bereich der Produktkennzeichnung bis hin zu hoch-zuverlässigen
Systemen zur Identifikation von Personen.
2
In der unten angeführten Abbildung wird ein Überblick zu den bestehenden AUTO-
ID Systemen dargestellt.
Abbildung 1: Überblick Auto-ID Systeme
3
2
vgl.
(Gillert, 2007) S.8
3
Eigene Darstellung in Anlehnung an: (Finkenzeller, 2002) S.2
2 | Grundlagen von AUTO-ID Systemen
6
Barcode-System
Der Barcode, auch Strichcode genannt, ist eine maschinell - lesbare Schrift, die
aus unterschiedlich breiten Strichen und Lücken besteht. Der Strichcode wird
mittels eines Lesegeräts (Barcodescanner) optisch abgetastet, maschinell
eingelesen und weiterverarbeitet.
4
Der GTIN/EAN (European Article Number)- Standard wurde speziell für den
Einsatz im Lebensmittelhandel konzipiert. Dieser Standard wird aktuell weltweit bei
ungefähr 90 % der Waren als Kennzeichnung, eingesetzt.
5
Optical Character Recognition (OCR) System
Das OCR (Optical Character Recognition)
6
- System wird zur Erkennung von
stilisierten Schriftarten durch Maschinen eingesetzt. Zu den wichtigsten Vorteilen,
dieser Systeme gehören die hohe Informationsdichte sowie die Möglichkeit, die
notwendigen Daten im schlimmsten Fall visuell zu erfassen.
7
Das
Anwendungsgebiet von OCR-Systemen befindet sich hauptsächlich im Bereich der
elektronischen Archivierung von Schriftverkehrsdokumenten, wie z.B. Briefe, E-
Mails, Rechnungen, etc., wodurch sich in weiterer Folge auch die Erfassung
mittels Dokument-Management-Systemen deutlich vereinfacht.
Biometrische Verfahren
Im Bereich der biometrischen Verfahren werden personen- bzw. objektspezifische
Merkmale zur Identifikation herangezogen. Doch vorher müssen diese Daten
vereinfacht und in ein binäres Signal konvertiert werden damit die eigentliche
Identifikation erfolgen kann.
8
Bei konventionellen (nicht- biometrischen) Auto - ID
4
vgl. (Finkenzeller, 2002, S. 2)
5
vgl. (European Article Number, 2011)
6
vgl. (Texterkennung, 2010)
7
vgl. (Finkenzeller, 2002, S. 3ff)
8
vgl. (Kern, 2006, S. 20ff)
2 | Grundlagen von AUTO-ID Systemen
7
Systemen werden die Daten direkt zur Verfügung gestellt und müssen nicht erst
konvertiert werden. Als Beispiel kann man die Netzhautidentifizierung betrachten,
wo nach dem Scanvorgang der Iris, die einzelnen Merkmale erfaßt und von
Millionen differenziert werden, jedoch müssen diese Merkmale eindeutig einer
Person zugeordnet werden. Bei, beispielsweise, einem Barcodeetikett kann der
Name direkt aus dem Strichcode interpretiert werden. Daher wird bei
biometrischen Verfahren der Schwerpunkt auf Merkmalseindeutigkeit und
Fälschungssicherheit gelegt, wo hingegen bei anderen (nicht-biometrischen)
Verfahren, die schnelle und sichere Lesbarkeit im Vordergrund steht. Weiters
gehören die Fingerabdruck- und Sprachidentifizierung zu den biometrischen
Verfahren.
9
Chipkarten System
Die Chipkarte, auch Smartcard oder Integrated Circuit Card(ICC) genannt, ist in
der Regel eine Plastikkarte mit einem integrierten Schaltkreis, der entweder als
Datenspeicher oder Mikroprozessor dient. Die Chipkarten haben ein ähnliches
Format wie die gewöhnlichen Kreditkarten. Auf der Oberfläche einer Chipkarte
befindet sich ein Kontaktfeld, das unmittelbar nach dem Einstecken in das
Lesegerät eine galvanische Verbindung aufbaut. Die Chipkarte ist eine passive
Komponente, das heißt, daß sie erst nach Kontakt mit dem Lesegerät
funktionieren kann.
10
Radio Frequency Identification (RFID) System
Mittels der RFID Technologie wird die berührungslose und automatische
Identifizierung sowie Lokalisierung von Gegenständen bzw. Lebewesen
ermöglicht.
11
Das System besteht aus einem Transponder, der in
unterschiedlichsten Formen zur Kennzeichnung von Lebewesen bzw.
9
vgl. (Finkenzeller, 2002, S. 4)
10
vgl. (Finkenzeller, 2002, S. 5f)
11
vgl. (Kern, 2006, S. 33ff)]
2 | Grundlagen von AUTO-ID Systemen
8
Gegenständen verwendet wird und Daten enthält sowie einem Lesegerät der die
Daten vom Transponder (ähnlich der Chipkarte) ausliest. Diese Technologie ist
Gegenstand der weiteren Bearbeitung, daher wird im weiteren Teil näher darauf
eingegangen.
Gegenüberstellung der AUTO-ID Systeme
Abhängig von den Bedürfnissen und Anforderungen der Anwender ergeben sich
für die einzelnen Auto-ID Systeme Vor- und Nachteile. Je nach Schwerpunkt und
Priorität kann ein entsprechendes System ausgewählt werden. Die nachfolgende
Tabelle kann als Entscheidungshilfe herangezogen werden.
12
Tabelle 1: Gegenüberstellung Auto-ID Systeme
13
12
vgl. (Kern, 2006, S. 12)
13
vgl. (Finkenzeller, 2002, S. 8)
3 | Grundlagen der RFID- Technologie
9
3
G
RUNDLAGEN DER
RFID-
T
ECHNOLOGIE
3.1 Aufbau
Abbildung 2: Elemente eines einfachen RFID-Systems
14
Ein einfaches RFID Systems besteht grundsätzlich aus folgenden Elementen.
· RFID Transponder angebracht an einem Objekt
· RFID Lesegerät zum Schreiben/Lesen der Transponder
· Hard- /Software zur Verarbeitung der Daten
Das am Objekt angebrachte Element ist der sogenannte Transponder, auch als
RFID-Tag oder RFID-Etikett bekannt. Der Begriff ,,Transponder" setzt sich aus den
englischen Wörtern Transmitter (Sender) und Responder (Antwortender)
zusammen
15
. Die Begriffe Transponder und RFID- Tag werden in dieser Arbeit
sowie auch in der Praxis synonym verwendet. RFID- Etiketten sind eine spezielle
Art von Transpondern, die wie konventionelle Selbstklebeetiketten an das Objekt
angebracht werden können. Um Informationen mit dem Lesegerät austauschen zu
können, besitzen RFID- Tags in jedem Fall eine integrierte Antenne.
Es wird zwischen RFID-Tags mit und ohne Mikrochip unterschieden. Die ,,Tags" mit
Mikrochip haben den Vorteil, daß sie eine Speicher- und eventuell eine
Steuerungseinheit enthalten. Bei den sogenannten ,,chipless" RFID Tags wird die
eindeutige Kennung vorinstalliert, daher sind diese auch wesentlich günstiger als
14
vgl. (Universität Leipzig, 2010)
15
vgl. (Searchmobilecomputing)
3 | Grundlagen der RFID- Technologie
10
jene mit Mikrochip, jedoch verfügen diese über eine geringere Sendereichweite. Im
Bereich der Produktion und Logistik werden üblicherweise Tags mit Mikrochip
eingesetzt.
16
3.2 Energieversorgung
Ein großes Unterscheidungsmerkmal unter RFID- Tags ist die Art der
Energieversorgung, weil sie starken Einfluss auf die Lesereichweite, Lebensdauer
und Größe des Tags nimmt. Man unterscheidet im konkreten zwischen passiven
und aktiven RFID- Tags.
17
Passive RFID Transponder
Die passiven RFID- Transponder besitzen die Eigenschaft, daß sie die benötigte
Energie vom Lesegerät ,,anzapfen". Das heißt, daß passive Tags keine eigene
Energiequelle haben und dadurch sehr kleine Baugrößen und formen ermöglicht
werden. Weiters haben sie verhältnismäßig eine lange Lebensdauer. Die
Reichweite bei passiven Tags ist grundsätzlich relativ kurz, kann aber durch eine
passende Ausrichtung der Antenne variiert werden. Passive Tags können lediglich
nur Signale empfangen.
Aktive RFID Transponder
Im Gegensatz zu passiven Transpondern werden aktive durch eine Energiequelle in
Form einer Batterie versorgt. Dadurch können stärkere Funksignale erzeugt und
eine größere Lesereichweite erzielt werden. Die Lebensdauer eines aktiven RFID-
Tags hängt stark von der Kapazität der Batterie, der Temperatur in der
Umgebung und der Anzahl der Zugriffe ab. Aktive Tags können sowohl Signale
empfangen als auch senden.
16
vgl. (Das, 2003)
17
vgl. (Chiesa, et al., S. 9)
3 | Grundlagen der RFID- Technologie
11
3.3 Frequenzbereich
Einer der wichtigsten Unterscheidungsmerkmale für Radio Frequency ID- Systeme
ist der Frequenzbereich, der für die Kommunikation zwischen Transponder und
dem Reader verwendet wird. In der Regel kann man den Frequenzbereich für RFID
- Systeme in vier Gruppen unterteilen
18
· Low Frequency (LF):
134.2 kHz
· High Frequency (HF):
8.2 MHz und 13.56 MHz
· Ultrahigh Frequency(UHF): 433.92MHz
sowie 869 MHz (Europa) und 915 MHz (USA)
· Microwave (MW):
2.45 GHz und 5.8GHz
Bei der Auswahl vom passenden Frequenzbereich müssen auch die gesetzlichen
Bestimmungen beachtet werden. Besonders im UHF-Bereich werden angrenzende
Frequenzbereiche von Mobiltelefon-, Wireless LAN-, und Bluetooth- Geräten
verwendet.
19
Aktuell kommt das High Frequency (HF)- Band sehr stark zum Einsatz. Große
Anwendung finden auch die UHF-Bänder 869 MHz in Europa und 915 MHz in den
Vereinigten Staaten von Amerika.
Der Grund für den weltweit verstärkten Einsatz dieser Technologie im
Hochfrequenz (HF) Bereich ist, vor allem die Auswirkung auf die
Sendeeigenschaften und somit auf die Einsatzbereiche eines RFID- Systems.
Bei der Verwendung von niedrigen Frequenzbereichen besitzen ,,batterielose" Tags
eine Reichweite von wenigen Zentimetern. Die Herstellkosten von Tags im
Niederfrequenzbereich sind am geringsten. Aktive RFID - Tags im
Hochfrequenzbereich können aus einer Distanz von mehreren Metern ausgelesen
18
vgl. (Finkenzeller, 2002, S. 165ff)
19
vgl. (Kern, 2006, S. 46) ; (Finkenzeller, 2002, S. 169ff); (Sprenger, Wecker, Franke, & Dangelmeier,
2006, S. 23)
3 | Grundlagen der RFID- Technologie
12
werden. RFID- Systeme die höheren Frequenzen betrieben werden, erreichen ein
größeres Datentransfervolumen und sind gegenüber elektromagnetischen
Störfeldern unempfindlicher.
Low Frequency (LF)
Die Betriebsfrequenz von LF-RFID Systeme ist im Bereich von 100 bis 150 kHz,
üblicherweise 125 und 134 kHz. Im Vergleich zu den anderen Frequenzbändern
UHF und MW, hat sich der LF Standard bereits ziemlich stark durchgesetzt. Die
Dimensionen der LF- Transponder variieren sehr stark. Es gibt sowohl 2cm lange
Glaskapseln als auch scheibenförmige Disk Tags, die einen Durchmesser von 3
bis 8 cm haben
20
. Hauptsächlich werden die, im LF-Bereich betriebenen, RFID -
Transponder passiv betrieben und erzielen Reichweiten zwischen 0,2 bis 1,5
Meter. Die Firma Philips bietet beispielsweise die HITAG S Serie an, mit der sogar
eine Lesereichweite von bis zu 2 Meter erzielt werden kann.
21
Herkömmliche LF-
Transponder haben eine Speicherkapazität von 32 bis 2048 Bit und können in
einer Umgebungstemperatur zwischen -25 bis 85 Grad Celsius betrieben werden.
Die Transponder eignen sich dafür weniger gut für die Pulkerfassung
22
, da durch
langsame Lesegeschwindigkeiten leichter Kollisionen entstehen können.
Die Standardisierung von RFID- Tags im LF-Bereich sind mit ISO-Normen weit
fortgeschritten, wie z.B. ISO 11784/85 für die Identifikation von Tieren
23
.
Nachfolgend sind noch einige Vorteile, die für den Einsatz von RFID-Tags im LF-
Bereich sprechen würden, aufgelistet.
24
· Bei extremen Temperaturen, harten Erschütterungen einsetzbar
20
vgl. (Texas Instruments, 2010)
21
vgl (Philips Semiconductors Hitag, 2010)
22
Sequentielle, nahezu gleichzeitige Erfassung mehrerer Transponder durch ein Lesegerät. Um Kollisionen zu
vermeiden werden die Transponder nicht exakt zum gleichen Zeitpunkt erfasst, sondern sehr schnell
nacheinander
23
vgl. (ISO 14223 und ISO 18000-2, 2010)
24
vgl. (Cantalini, 2003)
3 | Grundlagen der RFID- Technologie
13
· Gute Durchdringungseigenschaft bei Flüssigkeiten, Chemikalien, Metall oder
Lebewesen (Tieridentifikation)
Jedoch können diese Eigenschaften durch elektromagnetische Wellen mit tiefer
Frequenz störend beeinflußt werden. Im Industriebereich wären diese
Störfaktoren, beispielsweise Interferenzen die von Beleuchtungen,
Schweißarbeiten oder Maschinen ausgehen. Folge dessen wäre der Einsatz von
diesem Frequenzband in einem Industriebetrieb eher ungeeignet.
Anwendungsgebiete von Low Frequency (LF)-RFID Transponder
· Automatische Wegfahrsperren im Automobilbereich
· Zutrittskontrollen im Bereich der Personalzeiterfassung
· Identifikation von Tieren im Bereich der Tierhaltung
In der Automobilbranche ist der Einbau von automatischen Wegfahrsperren
bereits zum Standard geworden. Laut der Fa. Texas Instruments, die RFID-
gestützte Wegfahrsperren anbietet, konnten Autodiebstähle durch diese
Technologie um bis zu 90 % reduziert werden. Im Zündschlüssel ist ein RFID- Tag
integriert, der vor dem Anstarten des Motors, von einem im Auto eingebauten
Reader erkannt und verifiziert wird. Erst dann springt der Motor an
25
.
Im Bereich der Personalzeiterfassung werden die Transponder im
Schlüsselanhänger oder in der Stempelkarte eingebaut, woraufhin die
Personaldaten vom Erfassungsgerät (Reader) automatisch eingelesen werden.
Im Bereich der Tierhaltung wird der Ablauf verbessert, indem die Daten vom Tier
(Geburtsdatum, Geburtsort, Aufenthaltsort) auf einem Tag gespeichert werden
und dieser Tag an einer beliebigen Körperstelle vom Tier angebracht werden.
26
25
vgl. (www.rfid.org, 2010)
26
vgl. (Philips Semiconductors S92, 2010)
3 | Grundlagen der RFID- Technologie
14
Ein weiterer Bereich wo die Verwendung von LF- RFID Transpondern an Bedeutung
gewinnt, ist die Getränkeindustrie, insbesondere für die Nachverfolgung von
Bierfässern.
High Frequency (HF)
Die am weitesten verbreitete Frequenz im HF-Band liegt bei 13,56 MHz.
EPCglobal, beispielsweise, hat die Spezifikation für die EPC Class 1 für diese
Frequenz definiert.
27
Die unterschiedlichen Protokollierungsarten, wie
Antikollisions-, Daten- und Übertragungsprotokolle sind nach ISO- Normen
standardisiert.
28
Im Gegensatz zu RFID- Tags im LF- Bereich, die in festen Gehäusen hergestellt
werden, ermöglicht die HF-Technologie die Fertigung von RFID- Etiketten. Das
heißt, dass in die konventionellen Selbstklebeetiketten ein RFID- Tag eingearbeitet
wird und dieses die wichtigen Komponenten, sprich den Mikrochip und die
Antenne, enthält. Die Höhe des RFID Etiketts, für das auch das Synonym Smart
Label verwendet wird, kann bis zu unter einem halben Millimeter komprimiert
werden.
29
Im Bereich der Logistik kann diese Bauweise einen großen Vorteil
haben, da diese Etiketten, wie Barcodes, an sämtliche Güter, Transporteinheiten
und Gebinden angebracht werden können. Weiters besteht auch die Möglichkeit
die RFID - Etiketten mit Strichcodes und Textzeichen zu bedrucken.
Wie auch unter Punkt 3.3 beschrieben, sind zwar die Herstellkosten von LF-
Transpondern niedriger, aber aufgrund der größeren Nachfrage sind HF-
Transponder am Markt vom Preis her deutlich, fast bis zur Hälfte, günstiger als
LF- Tags. Außerdem haben HF- Tags größere Lesereichweiten. Ein weiterer
entscheidender Vorteil ist das HF-RFID Etiketten eine bessere Anti-
Kollisionsfähigkeit als LF-Tags haben und folge dessen die Pulkerfassung besser
27
vgl. (Auto-ID Center, 2003)
28
vgl. (ISO 14443 und ISO 18000-3, 2010)
29
vgl. (Finkenzeller, 2002, S. 20f)
3 | Grundlagen der RFID- Technologie
15
funktioniert. Wobei die Pulkerfassung ziemlich stark von der Ausrichtung und
Positionierung der Etiketten abhängt.
Anwendungsgebiete von High Frequency (HF)-RFID Transponder
Einer, der Bereiche wo RFID Tags im Hochfrequenzband, immer mehr zum Einsatz
kommen, sind die Bibliotheken. An jedem Medium wird ein ,,HF- RFID Tag"
angebracht, wodurch man sich eine weitere Diebstahlsicherung ersparen kann.
Aktuell wird dieser Entlehnungsprozess in der vatikanischen Bibliothek
angewendet, wo knapp über zwei Millionen Bücher und Schriftstücke mit HF- RFID-
Tags ausgestattet sind. Mittels dieses Konzepts soll der Inventurzeitraum von
einem Monat auf einen halben Tag verkürzt werden.
30
Weiters findet diese Technologie auch in vielen Industriebereichen zunehmend an
Verwendung. Im Konkreten werden in der Automobilindustrie beim Hersteller
Toyota HF-RFID Transponder eingesetzt, wo der Prozeßablauf teilweise durch die
RFID- Technologie gesteuert wird.
Ultra High Frequency (UHF)
Die Verwendung der RFID- Technologie im UHF-Band ist im Gegensatz zu den
vorher beschriebenen Frequenzbändern noch nicht allzulang im Einsatz. Allerdings
gibt es auf diesem Band andere etablierte Konkurrenten wie mobile- und
schnurlose Telefone sowie Funkdienste. Wie auch unter Punkt 3.3 angeführt, ist
für die Freigabe der einzelnen Frequenzbänder das jeweilige Land zuständig. Die
jeweiligen Frequenzbänder in den unterschiedlichen Regionen sind auf Seite 11
aufgelistet.
Die wichtigsten zwei Normen für RFID im UHF-Band sind der ISO-Standard
180006-6, wo die Regelung zum Luftprotokoll festgelegt ist, und der Class-1
Generation-2 UHF RFID- Standard, der für das Frequenzband 860 - 960 MHz gilt
30
vgl. (www.heise.de Meldung vom 08.07.2004: RFID im Vatikan )
3 | Grundlagen der RFID- Technologie
16
und von EPCglobal standardisiert worden ist. Im Groben bestimmt der EPC Class
1 Standard, welche Daten bzw. Informationen ein passiver RFID- Transponder
zumindest enthalten sollte, um einen Electronic Product Code (6.1.2) richtig
darstellen zu können. Nachfolgend sind die wichtigsten Daten aufgelistet.
31
o Electronic Product Code (EPC) Identifier
o Tag Identifier (TID)
o Kill-Funktion zur Deaktivierung vom Transponder
o Passwortgeschützte Zugriffskontrolle (optional)
o Zusätzlicher Speicherplatz für Benutzer (optional)
Die Reichweite von UHF-RFID Tags ist im Vergleich zu HF-RFID Tags länger und
liegt üblicherweise bei drei bis zehn Meter, wobei die Lesereichweite sehr stark
von der Leistung des Readers abhängt. Auch die maximal erlaubte Sendeleistung
unterscheidet sich zwischen Europa und den USA. Während in Europa die Grenze
der Sendeleistung bei 2 Watt liegt, sind es in den Vereinigten Staaten von
Amerika 4 Watt
32
. Ein klarer Vorteil zu den vorher beschriebenen
Frequenzbändern LF und HF ist die gute bis sehr gute Pulkerfassungsfähigkeit
22
von UHF-Tags, wo eine Leserate von 70 Tags / Sekunde erzielt werden können
33
.
Diese Kennzahl ist sehr stark vom Datenvolumen der übertragenen Daten
abhängig. Die Nachteile von UHF RFID- Tags gegenübergestellt zu den LF und HF-
RFID Tags sind, daß bei der Auslesung aus kurzen Distanzen sowie bei der
Durchdringung von metallischen Stoffen und Flüssigkeiten Probleme auftreten
können
34
. UHF-RFID Tags werden großteils in passiver Form (siehe 0 Passive
RFID) eingesetzt. Da sie in den meisten zur Kennzeichnung von Produkten (EPC)
dienen, werden diese üblicherweise Form von Selbstklebeetiketten hergestellt. Die
Tatsache, daß UHF RFID Transponder größere Antennen als HF-RFID
Transponder haben, spiegelt sich auch in der Größe der Etiketten wider.
31
(EPCglobal, 2005a)
32
vgl. (www.ecin.de)
33
vgl. (Strassner, 2005, S. 59)
34
vgl. (PTT - Philips Semiconductors, 2004)
3 | Grundlagen der RFID- Technologie
17
Anwendungsgebiete von Ultra High Frequency (UHF)-RFID Transponder
In diesem Bereich gibt es große Erwartungen, vor allem auch ,in der Hinsicht, in
logistischen Netzwerken mehr Transparenz zu schaffen. Derzeit testen weltweit
renommierte Speditionsunternehmen die Sendungsrückverfolgung mittels UHF-
RFID Transponder. In einem Zeitraum von sieben Jahren (ab 2006) sollen
zwischen 36 Ländern knapp 500.000 Testpakete und briefe verschickt werden.
Ein weiterer Pionier auf diesem Gebiet ist die Metro AG. Im Zuge des Rollouts wird
der EPC Class-1 Generation-2 Standard verwendet.
Auch die Luftfahrtindustrie möchte auf diese Technologie setzten, indem die
Flugzeugteile mit UHF-RFID Tags gekennzeichnet werden sollen und dadurch eine
konsequente Echtheitsprüfung und Wartung gewährleistet werden soll. Die Firma
Lufthansa hat bereits den ersten Schritt gewagt und setzt UHF- Smart Labels in
diesem Bereich ein.
35
Die Rückverfolgung von Gepäckstücken ist ein weiteres
Gebiet, wo der Einsatz von RFID- Labels möglich wäre.
Micro Wave Frequency (MW)
Im Mikrowellenbereich werden hauptsächlich Frequenzen im 2,45 und 5,8
GigaHertz (GHz)- Bereich verwendet. Ein erheblicher Nachteil des Frequenzbands
im 2,45 GHz- Bereich ist, dass andere funkbetriebene Komponenten, wie
drahtlose Computernetzwerke, dasselbe Frequenzband nutzen und dadurch
Störungen entstehen könnten. Im 5,8 GHz- Bereich hingegen, kann man derartige
Störungen ausschließen, da aktuell auf dieser Frequenz keine gängigen
Technologien betrieben werden.
36
Da der Einsatz von RFID im MW- Band nicht in
jedem Land gesetzlich geregelt bzw. freigegeben ist, ist derzeit eine
Standardisierung, wie im HF oder UHF Bereich, nicht angedacht.
37
Ein massiver
Vorteil bei MW-RFID Transpondern ist die enorm hohe Lesegeschwindigkeit und
35
vgl. (rfid ready- Lufthansa Technik wählt RFID-Lösung von Motorola , 2008)
36
vgl. (Geier, 2000)
37
vgl. (Engelhardt, 2004)
3 | Grundlagen der RFID- Technologie
18
rate. Folge dessen werden die Informationen, die sich auf dem Speicher der
Transponder befinden, sehr schnell erfaßt wodurch sich die Pulkerfassungsrate.
Erhöhen würde. Weiters ermöglicht die RFID -Technologie im MW-Band, Objekte,
die das Lesegerät(Reader) mit einer hohen Geschwindigkeit passieren,
auszulesen.
Allerdings ist die schlechte Durchdringung des Materials ein großer Nachteil,
wodurch sich, beispielsweise, vollbeladene Paletten nur schwer im ,,Pulk" erfassen
lassen.
Anwendungsgebiete von MicroWave (MW)-RFID Transponder
Aufgrund der sehr guten Erfassungsrate von Objekten mit hoher Geschwindigkeit
kann diese im Bereich des Gütertransports angewendet werden, wie z.B. bei der
Rückverfolgung von Containern die auf LKWs oder Güterzügen transportiert
werden.
Ein weiteres Anwendungsgebiet dieser Technologie, ist im Bereich der
Fahrzeugidentifikation, wo beispielsweise der italienische Autobahnbetreiber
Autostrada mit seinem RFID- basiertes elektronisches Mautsystem, die Maut-
Gültigkeit der Fahrzeuge überprüft.
38
Auch in den Vereinigten Staaten von
Amerika wird ein ähnliches Maut-Überwachungssystem eingesetzt, das bei einer
Frequenz von 2,45 GHz betrieben wird. In Europa hingegen wird verstärkt die 5,8
GHz Frequenz verwendet.
39
3.4 Speicherkapazität
Die Speichereinheit, die sich auf dem Mikrochip des RFID- Tags befindet, kann
prinzipiell zwei Arten von Speicher haben,
40
· Read - Only Memory (ROM)- Speicher
38
vgl. (Expressway Authority, 2010)
39
vgl. (d'Hont, 2010)
40
vgl. (Finkenzeller, 2002, S. 113)
3 | Grundlagen der RFID- Technologie
19
Diese Speicherart wird während der Herstellung beschrieben und kann erst
dann gelesen werden. Eine Änderung im Nachhinein ist in diesem Fall nicht
möglich. Aus diesem Grund wird diese Form von Speicher relativ günstig
angeboten und würde sich, beispielsweise, für ein Einweg-Etikett, das zu Beginn
einer Logistikkette beschrieben wird, recht gut eignen.
· Read- Write Memory (RW)- Speicher
Bei dieser Art von Speicher wird das wiederbeschreiben vom Speicher
ermöglicht. Im Falle der RFID-Tags geht die ,,Wiederbeschreibung" bzw.
Änderung vom Lesegerät aus. Im Vergleich zum ROM Speicher liegen bei
dieser Speichervariante die Kosten in einem höheren Bereich.
Grundsätzlich werden für Transponder (Tags) drei unterschiedliche RW-
Speichertypen eingesetzt:
o Random Access Memory (RAM)
o Electrically Erasable Programmable Read- Only Memory (EEPROM)
o Ferroelectric Random Memory (FRAM)
Die Speicherkapazität von RFID - Transpondern kann sich im Bereich von 1Bit bis
hin zu mehreren Kilobytes (kB) befinden.
41
3.5 Middleware
Ein weiterer wichtiger Bestandteil der RFID- Infrastruktur, ist die Middleware. Für
das Lesen und den Datenaustausch benötigen RFID- Systeme sogenannte
Übersetzungsprogramme mit dazugehörigen Schnittstellen, um beispielsweise die
gelesenen Daten vom Lesegerät an das ERP- (Warenwirtschaft)-system
übertragen zu können. Die Ansteuerung der Kommunikationsressourcen, wie z.B.
der Lesegeräte, sowie die Gewährleistung des ungestörten Betriebes, stellt eine
der Hauptaufgaben der Middleware dar. Im Falle einer Unterbrechung des
Lesevorgang bzw. Ausfall der Lesegeräte, muß die Middleware im Stande sein,
41
vgl. (Chiesa, et al., S. 9)
3 | Grundlagen der RFID- Technologie
20
diese Störung in Echtzeit zu erkennen und den Verlust von Daten zu verhindern.
Der Sinn und Zweck einer Middleware, ist die Filterung, Verwaltung und die
anschließende Weiterleitung von Datenströmen, die u.a. durch das Auslesen von
RFID- Transpondern entstehen, an Partnersysteme, wie beispielsweise das ERP-
System. Die RFID- Middleware ist besonders bei komplexeren Systemen nicht
wegzudenken, da bei diesen verstärkt folgende Punkte beachtet bzw. umgesetzt
werden müssen.
· Ansteuerung und Koordination mehrerer, verschiedener Lesegeräte
· Hohe Datenmengen aufgrund der Verwendung mehrerer Lesegeräte
· Plausibilitätsprüfung der Daten
· Aufbereitung ausgelesener Daten für den Austausch mit Datenbanksystemen
42
42
vgl. (Sprenger, Wecker, Franke, & Dangelmeier, 2006, S. 170)
4 | Kernelemente einer Wertschöpfungskette
21
4 K
ERNELEMENTE EINER
W
ERTSCHÖPFUNGSKETTE
Abbildung 3: Grafische Darstellung einer vereinfachten Wertschöpfungskette
In der Betriebswirtschaft versteht man unter Wertschöpfung die Transformation
von vorhandenen Gütern in Güter mit einem höheren Geldwert.
43
In Abbildung 3
wird das Basisgerüst einer Wertschöpfungskette dargestellt.
4.1 Funktion der Beschaffung
Die Beschaffung ist eine der Kernfunktionen eines Unternehmens. Die wichtigsten
Elemente einer Beschaffung sind:
· Bedarfsermittlung: Hier werden die Art, Menge, Qualität, Ort und Zeitpunkt
des Bedarfs basierend auf den Anforderungen, die wiederum abhängig von der
Kundennachfrage sind, des Bedarfsträgers (Produktion bzw. Vertrieb)
ermittelt.
44
· Beschaffungsmarktforschung: Bedeutet die Sammlung, Analyse und
Aufbereitung von Beschaffungsdaten, die dann im Weiteren als
Entscheidungsgrundlage dienen sollen.
45
43
vgl. (Oskar Grün, 2009, S. 174)
44
vgl. (Oskar Grün, 2009, S. 93)
45
vgl. (Melzer-Ridinger, 2008, S. 13)
4 | Kernelemente einer Wertschöpfungskette
22
· Make or Buy: Ist die grundsätzliche Entscheidung über Eigenproduktion oder
Fremdbezug. ,,Wo liegt die größere Gewinnspanne, wenn ich das Produkt
selber produziere oder zukaufe?"
46
· Lieferantenmanagement: Festlegung eines Lieferantenpools. Auswahl und
Bewertung der Lieferanten anhand der Anfragen, Besuche (z.B.
Betriebsbesichtigung oder auf Messen), Recherchen, Angebote,
Verhandlungen und Flexibilität.
47
· Bestellabwicklung: Ist das Ermitteln und das eventuelle Abschätzen von
Bestellmengen und zeitpunkten, hängt in der Regel von der Dynamik der
Produktions- bzw. Absatzplanung ab. Das heißt, beispielsweise bei der
Markteinführung eines Produkts liegen keine 100%ig genauen Absatzzahlen
vor, folge dessen muss auch bei der Bestellung der jeweiligen Mengen eine
gewisse Schätzung gemacht werden. Weiters umfaßt die Bestellabwicklung
auch noch die Vereinbarung von Liefermodalitäten, Überwachung (Monitoring)
der abgegebenen Bestellungen, Wareneingangskontrolle sowie die
Rechnungsprüfung und erledigung.
48
Ziele der Beschaffung sind:
· die richtigen Güter und Dienstleistungen in der richtigen Art, Menge und
Qualität, zur richtigen Zeit und am richtigen Ort (Sachziel)
· kostengünstig (Formalziel)
· unter Bedachtnahme auf Umweltbelange (Umwelt-, Sozialziele) bereitzustellen.
Dabei kommt es häufig zu Zielkonflikten, insb. zwischen dem Sachziel und dem
Formalziel der Beschaffung.
46
vgl. (Hans Arnolds, 2009, S. 255)
47
vgl. (Melzer-Ridinger, 2008, S. 62)
48
vgl. (Oskar Grün, 2009, S. 94)
4 | Kernelemente einer Wertschöpfungskette
23
Die Beschaffung leistet einen wichtigen Beitrag zum Unternehmenserfolg. Da sich
die Bemühungen zur Effizienzsteigerung lange Zeit auf die Produktion konzentriert
haben, ist ihr Erfolgspotential bei weitem noch nicht ausgeschöpft.
49
Bedarfsermittlung
Abbildung 4: Merkmale des Bedarfs
Der Bedarf wird durch folgende Merkmale spezifiziert:
· Art (was?): Viele (wenige) verschiedene Arten ergeben ein breites (schmales)
Bedarfssortiment. Die Artenvielfalt hängt von der Komplexität des Erzeugnisses
ab.
· Menge (wie viel?): Bezieht sich auf einzelne Materialarten und hängt insb. von
der Zahl der produzierten Erzeugnisse ab.
· Qualität (wie gut?): Sie hängt vor allem von den Qualitätsansprüchen an das
Enderzeugnis (z.B. seine Haltbarkeit) ab.
· Zeitpunkt (wann?): Er bestimmt, wann das Material bzw. die Ware für die
Produktion bzw. für den Absatz (im Handel) verfügbar sein muss.
· Ort (wo?) gibt an, wo die Ware bereitzustellen ist.
50
49
vgl. (Oskar Grün, 2009, S. 95)
50
vgl. (Oskar Grün, 2009, S. 78)
D
Y
K
4 | Kernelemente einer Wertschöpfungskette
24
Make or Buy
Make- or- Buy Entscheidungen sind bereits bei der Gründung eines Unternehmens
zu treffen. In der Folge sind zwei Konstellationen zu unterscheiden:
Ein neu oder zusätzlich auftretender Bedarf an Einsatzfaktoren erfordert die
erstmalige Entscheidung über Eigenproduktion oder Zukauf bzw. Fremdbezug,
z.B. wegen
· Sortimentserweiterung
· Standortverlagerung der Produktionsstätten
Die bereits getroffene Entscheidung über Eigenproduktion oder Zukauf wird in
Frage gestellt wegen
51
· Abnahme der Lieferzuverlässigkeit, z.B. häufig auftretende
Terminüberschreitungen oder Qualitätsmängel
· Eintritt neuer bzw. Austritt bestehender Lieferanten aus dem Markt
· Laufende Änderung der Qualitäts- und Flexibilitätsanforderungen
· Änderungen der Eigenproduktions- oder Zukaufs-(Fremdbezugs)kosten
· Veränderung der Liquiditätslage des Unternehmens
· Auslaufen von Verträgen
Bestellung
Eine Bestellung ist die verbindliche Aufforderung des Abnehmers an den
Lieferanten, bestimmte Materialien zu vereinbarten Bedingungen zu liefern.
Prinzipiell unterscheidet man zwischen der Bestellabwicklung und der
Bestellmengenentscheidung.
51
vgl. (Hans Arnolds, 2009, S. 256)
4 | Kernelemente einer Wertschöpfungskette
25
Als Entscheidungshilfe bei der Auswahl der passenden Bestellmengen sind
folgende Kriterien heranzuziehen
52
:
· Bedarf und Angebot des Zulieferers
o Menge
o Zeitpunkt
o Regelmäßigkeit
o Vorhersehbarkeit
· Entscheidungspreise
o abhängig von der Abnahmemenge (z.B. Rabattstaffelung) und der
saisonalen bzw. konjunkturellen Schwankungen des Lieferangebots
o Bei der Ermittlung des Einstandspreises müssen neben dem Listen- oder
Angebotspreis des Lieferanten die Preiskonditionen, wie
Zahlungsbedingungen und Lieferungsmodalitäten berücksichtigt werden
· Kosten
Ein weiteres Kriterium, das in Betracht genommen werden muss, sind die
Kosten
o Fehlmengenkosten
·
Kosten um Fehlmengen zu vermeiden
- Weitere Fracht oder Transportkosten für Eilbestellungen und
Sondertransporte
- Weitere direkte Kosten durch Beauftragung von Lieferanten mit
kürzeren Lieferzeiten, aber höheren Bestellkosten
·
Kosten, die durch Fehlmengen verursacht werden
- Opportunitätskosten durch Stillstand von Maschinen/Arbeitern in
der Produktion
52
vgl. (Oskar Grün, 2009, S. 136)
4 | Kernelemente einer Wertschöpfungskette
26
- Höhere Produktionskosten als Folge von Überstunden,
Sonderschichten
- Kosten im Vertrieb bzw. Absatz, wenn sich Fehlmengen im
Beschaffungsbereich bis zum Fertigwarenlager ,,durchziehen"
- Kosten für Express- Lieferungen
- Vertragsstrafen, die durch verspätete Auslieferung der Produkte
entstehen
- Opportunitätskosten durch entgangene Aufträge und entgangene
zukünftige Umsätze , deren Höhe von der Reaktion der Kunden
abhängt
- Imageverlust des Unternehmens
o Lagerkosten
·
Lagerbestandskosten (Schwund, Kapitalbindung,
Versicherungsprämien)
·
Lagerpersonalkosten (Löhne) und der Lagermittel (Abschreibungen,
Mietkosten, Versicherungsprämien)
·
Pflegekosten (Materialfluss, Zählen, Verpacken, Buchen)
·
Lagerverwaltungskosten (z.B. Inventur)
· Finanzielle Lage
o Bei guter Liquiditätslage sind große Bestellmengen und die
Inanspruchnahme von Skonti möglich
o In einer finanziell angespannten Situation limitieren die verfügbaren
finanziellen Mittel die Bestellmenge oder es kommt zur Verschiebung
des Bestellzeitpunktes bzw. zur Inanspruchnahme langer Zahlungsziele
· Lager- und Transportkapazität
o Die Festlegung der Bestellmengen und perioden ist stark von den
jeweils verfügbaren Lager- und Transportkapazität abhängig
Ende der Leseprobe aus 180 Seiten
- nach oben
Details
- Arbeit zitieren
- , 2011, IST- Zustandsanalyse und Einführung der RFID - Technologie in einem Lebensmittelproduktionsunternehmen sowie die Einschulung der Mitarbeiter, Hamburg, Bedey Media GmbH, https://www.diplom.de/document/228682
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