Werner Franke/Wilhelm Dangelmaier (Hrsg.) RFID Leitfaden für die Logistik

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1 Werner Franke/Wilhelm Dangelmaier (Hrsg.) RFID Leitfaden für die Logistik

2 erner Franke/Wilhelm Dangelmaier (Hrsg.) RFID Leitfaden für die Logistik Anwendungsgebiete, Einsatzmöglichkeiten, Integration, Praxisbeispiele Mit Beiträgen von: Bernd Adamaschek, Rainer Christian Beutel, Wolfram Bremeier, Jochen Dieckmann, Leonhard Ermer, Raimund Hirschfelder, Manfred Jung, Lydia Kyas, Martin Lepper, Ingrid Nümann-Seidewinkel, Harald Plamper, ga Pröhl, Willi Schmöller, Rolf Sebelin, Heide Simonis, Rüdiger Staib, Dietmar Talkenberg, Wolfgang Tiefensee, Armin Töpfer, Hans-Josef Vogel

3 Bibliografische Information Der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über < abrufbar. Prof. Dr. Wolfgang Fritz lehrt als Universitätsprofessor Betriebswirtschaftslehre, insbesondere Marketing, an der Technischen Universität Braunschweig und als Honorarprofessor Internationales Marketing und Electronic Commerce an der Universität Wien. 1. Auflage September 2006 Alle Rechte vorbehalten Betriebswirtschaftlicher Verlag Dr. Th. Gabler GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2006 Lektorat: Maria Akhavan-Hezavei Der Gabler Verlag ist ein Unternehmen von Springer Science+Business Media. Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: Nina Faber de.sign, Wiesbaden Druck und buchbinderische Verarbeitung: Wilhelm & Adam, Heusenstamm Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Printed in Germany ISBN ISBN

4 RFID Leitfaden für die Logistik Vorwort der Herausgeber Radio Frequency Identification (RFID) ist keine grundsätzlich neue Technologie, sondern seit Jahrzehnten bekannt und wird bereits vielfach eingesetzt. Die ersten RFID- Anwendungen wurden bereits Ende des Zweiten Weltkrieges zur Freund-Feind-Erkennung in Flugzeugen und Panzern benutzt. Schon in den 70er Jahren kamen kommerzielle Vorläufer der RFID-Technik als elektronische Warensicherungssysteme mit einem Bit Speicherkapazität zur Anwendung. Durch auf Mikrowellentechnik bzw. Induktion basierende Prüfung der Markierung sollte Diebstahl reduziert werden. Einen weiteren Schwerpunkt der Anwendung bildete die Nutztieridentifikation in der Landwirtschaft. In den 80er und 90er Jahren wurde RFID auch bei Mautsystemen in den USA und Norwegen verbreitet eingesetzt. Später erweiterte sich das Anwendungsspektrum von RFID-Systemen um Zugangskontrollen, Skipässe, Tickets, Bestandsverwaltung in Bibliotheken, Wegfahrsperren, bargeldloses Zahlen, Positionsbestimmung in fahrerlosen Transportsystemen, Echtheitsnachweis zur Fälschungssicherung, Patientenidentifikation usw. Die vielfältigen Einsatzarten zeigen, dass Skeptiker, in RFID im Logistikbereich lediglich eine technische Variante des Barcodes sehen, das tatsächliche Nutzenpotenzial dieser Technik unterschätzen. Im Gegensatz zu Barcodes gestattet die RFID-Technik das berührungslose Schreiben und Lesen von Informationen ohne Sichtkontakt, beispielsweise innerhalb von Produkten, Verpackungen, Lager- und Transporteinheiten. RFID-Transponder mit wieder beschreibbarem Flash-Speicher erlauben es darüber hinaus, die codierten Daten während einzelner Produktions- oder Logistikschritte zu aktualisieren oder mit ergänzenden Informationen anzureichern. Barcodes dagegen fungieren lediglich als statische Informationsträger, die bei Änderungen oder Erweiterungen neu erstellt und durch einen zusätzlichen Arbeitsschritt nochmals auf dem Lager-, Transport- oder Produktionsgut angebracht werden müssen. Auf Grund von Miniaturisierung können gegenüber dem Barcode mehr Informationen bei gleichzeitig geringerem Platzbedarf hinterlegt werden. Weiterhin ist eine Beschleunigung der Abläufe durch sogenannte Pulk-Lesungen möglich. Dabei können je nach Leseart in wenigen Sekunden dutzende von Objekten gleichzeitig erkannt werden. Es lassen sich also ganze Liefer- oder Lagereinheiten samt Inhalt in einem Moment erkennen, erfassen und automatisiert verarbeiten. Zeitraubendes und mühsames Abladen oder Auspacken der Einheiten entfällt. Die RFID-Technik ermöglicht eine Vielzahl nutzbringender Verbesserungsmöglichkeiten im Umfeld der Produktion und Logistik. Diese führen zu Fehlerreduktion und Steigerung der Produktivität bei Wareneingang, Versand, Kommissionierung, Inventur, Bestandsverwaltung sowie der Verfolgung von

5 VI Warenbewegungen, Fertigungsschritten oder anderen operativen Prozessen entlang der gesamten Supply Chain. Neben den sich durch RFID eröffnenden Chancen spielen aber auch neue Risiken eine Rolle, die in der Gesellschaft zu nicht zu vernachlässigenden Bedenken führen. Das Pervasive Computing bezeichnet die alles durchdringende Vernetzung des Alltags durch den Einsatz intelligenter Gegenstände. Durch automatisiertes Sammeln (z. B. durch RFID- Transponder) und Mining von Daten könnten wertvolle Persönlichkeitsprofile über Konsumenten erstellt und missbraucht werden, was in der Öffentlichkeit zu kontroversen Diskussionen zwischen Verbraucherschützern, Industrie und Politikern führt. Wer sich heute aus dem Blickwinkel des Logistikers mit dem Thema RFID objektiv und umfassend auseinander setzen möchte, wird mit einer unüberschaubaren Vielzahl von verteilten, ungeordneten, teilweise falschen oder spekulativen Informationen konfrontiert. Eine eigene Recherche ist deshalb nur sehr mühsam und mit hohem Zeitaufwand durchzuführen. Dieser Umstand motivierte uns, das hier vorliegende Buch zusammenzustellen und, angereichert mit unseren persönlichen Erfahrungen, als Leitfaden für den RFID-interessierten Logistiker zu veröffentlichen. Wir danken an dieser Stelle allen, die zur Schaffung dieses Buches beigetragen haben. Unser besonderer Dank gilt den beiden Autoren Herrn Frank Wecker und Herrn Christian Sprenger für ihre kompetenten, sachkundigen Beiträge und die immer konstruktive, freundliche Zusammenarbeit. Weiterhin möchten wir auch Herrn Simon Kellner sowie Herrn Marco Schuldt unseren herzlichen Dank für ihre tatkräftige Unterstützung und sehr große Einsatzbereitschaft aussprechen. WILHELM DANGELMAIER & WERNER FRANKE

6 RFID Leitfaden für die Logistik Vorwort der Autoren Liebe Leserinnen und Leser, gerne begrüßen wir Sie als Leser dieses Buches zum Thema RFID in der Logistik. Das Thema RFID taucht schon seit einigen Jahren immer wieder in den Medien auf und zwar in den unterschiedlichsten Bereichen. Es wird über Future Stores mit intelligenten Waren und vollautomatischen Kassensystemen berichtet oder über die Tieridentifikation von Haus- und Nutztieren. Es gibt Eintrittskarten oder Ausweisdokumente mit integrierten Mikrochips und zum bargeldlosen Bezahlen oder zum Öffnen der eigenen Haustür lassen sich manche Menschen Transponder unter die Haut injizieren. Aber was genau ist RFID? Woher kommt die Technik, wie funktioniert sie, was kann man alles mit RFID anstellen und wo liegen die Grenzen von RFID? Um solche Fragen zu beantworten, haben wir dieses Buch geschrieben. Die Anwendungsmöglichkeiten von RFID sind sehr vielfältig und die Technik lässt sich in sehr vielen Bereichen einsetzen. Besonders großes Potenzial bietet RFID für die Optimierung und Verbesserung von logistischen Systemen. Da die meisten Bücher, die es zur Zeit zu dem Thema auf dem deutschen Markt gibt, sich überwiegend mit der Technik und nicht mit den Einsatzmöglichkeiten speziell in der Logistik beschäftigen, haben wir den Schwerpunkt auf den Einsatz von RFID in der Logistik gelegt. Zu Anfang erhält man einen Einblick in die geschichtliche Entwicklung und die Grundlagen der RFID-Technik. Es werden Vor- und Nachteile der Technik aufgezeigt sowie Einsatz- und Entwicklungsmöglichkeiten beschrieben. Dank der sehr guten Unterstützung von verschiedenen Firmen und unserer einschlägigen Projekterfahrung erhält der Leser einen umfassenden Einblick in den derzeitigen Stand der Technik. Aktuelle Studien und Anwendungsbeispiele zeigen, was zurzeit schon möglich ist. Diese werden um Zukunftsszenarien ergänzt, die zeigen, wohin die Entwicklung gehen könnte. Dabei werden die Beispiele kritisch betrachtet und ihre Vorteile, aber auch die Nachteile dargestellt. Bei den zahlreichen Beispielen kann natürlich nicht alles bis ins kleinste Detail beschrieben werden, vielmehr soll ein umfassender Überblick über die Einsatzmöglichkeiten von RFID gegeben werden. Natürlich waren wir als Autoren nicht alleine an der Entstehung dieses Buches beteiligt, deshalb möchten wir an dieser Stelle allen danken, die zu der Entstehung und Veröffentlichung dieses Buches beigetragen haben. Ein besonderes Dankeschön möchten wir an Olga Fink und Theresa Donner schicken sowie unseren Familien und allen Freunden, die uns bei der Entstehung dieses Buches unterstützt haben. Ein zusätzliches, sehr herzliches Dankeschön, noch mal an Olga Fink sowie Anja Sprenger und Thorsten Herbst für ihre Lektorentätigkeit und die hilfreichen Anregungen.

7 VIII Auch gilt unser Dank den beiden Herausgebern des Buches, Werner Franke und Professor Wilhelm Dangelmaier, die uns mit hilfreichen Tipps zur Seite standen, sowie dem Gabler Verlag für die Unterstützung und die Publikation dieses Buches. Zum Schluss bleibt uns nur noch, Ihnen gute Unterhaltung und viel Spaß beim Lesen dieses Buches zu wünschen. Mit freundlichen Grüßen CHRISTIAN SPRENGER & FRANK WECKER

8 RFID Leitfaden für die Logistik Inhaltsverzeichnis Vorwort der Herausgeber...V Vorwort der Autoren... VII Abbildungsverzeichnis... XVII Tabellenverzeichnis...XIX Teil I 1. Einführung RFID: Was ist das? Geschichte der RFID-Technologie...10 Teil II 2. Grundlagen der RFID-Technologie Unterscheidungsmerkmale Energieversorgung Betriebsart Datenmenge Programmierbarkeit der Transponder Frequenzbereich Reichweite/Lesegeschwindigkeit Bauform Grundlegende Funktionsweise Energieversorgung bei aktiven und passiven Transpondern Betriebsarten (FDX, HDX, SEQ)...27

9 X Verwendete Syntax (Physical Markup Language) Datensicherheit Gegenseitige Authentifizierung mit einem Schlüssel Verschlüsselte Datenübertragung Standardisierung, Normen und Gesetze EAN und CCG EPCglobal und Auto-ID Center AIM ISO-Normen Technologiestandards Datenstandards Anwendungsstandards Festgelegte Frequenzbereiche, Sendeleistung und Rechtsgrundlage in Deutschland Infrastruktur eines RFID-Systems (EPC-Netzwerk) Electronic Product Code (EPC) EPC Tag Data Standard Lesegeräte Savant Objekt Naming Service (ONS) PML-Server Gerätetypen: Transponder, Lesegeräte, Komplettsysteme Transponder Mobile Schreib-/Lesegeräte RFID-Etikettendrucker, Gates Komplettsysteme...51

10 RFID Leitfaden für die Logistik XI Teil III 3. Begriffsdefinitionen Logistik Supply Chain Lagerlogistik Produktionslogistik Identifikationssysteme RFID in der Logistik, Vor- und Nachteile...72 Teil IV 4. Einsatzmöglichkeiten in der Logistik Supply Chain Prozessunterstützung Fehlerkosten und Fehlervermeidung Produktsicherheit, Zustandsüberwachung (Monitoring) Positionsortung und Transport, Tourenplanung Digitales Quittieren von Objekten, Signaturen Investitionsgüter, Typenschilder und Wartungen Management von Transporthilfsmitteln, Behältern Rückverfolgbarkeit und EU-VO 178/ Diebstahlsicherung und Plagiatschutz Warenverfügbarkeit, Out-of-Stock Product-Lifecycle-Management und Rückrufaktionen Recycling & Entsorgung Customer Relationship Management Forschung und Entwicklung, Marketing Beschaffungsmarktpflege, Zertifizierung Prozesse: Überwachung, Analyse, Optimierung, Transparenz Neue Geschäftsprozesse und Dienstleistungen...103

11 XII 4.2 Produktion Anlieferung von Rohstoffen, Baugruppen und Transportbehältern Auszeichnung von Teilen, Halbfertigprodukten oder Produkten Ausrüstung von Werkzeugen, Maschinen und Anlagen mit RFID Wartung von Anlagen und Maschinen Positionsortung von Baugruppen und Endprodukten Handhabungsvorschriften und Einbauvorschriften Persönliche Signatur Qualitätskontrolle Vermischung von Bauteilen und Baugruppen Überwachung von Produktionsprozessen Ersatzteilelogistik Spätere Wartung an Produkten Diebstahlschutz und Schwund Lagerlogistik Ent- und Verladung, Wareneingang und -ausgang Eingangs- und Ausgangskontrollen Inventur, Positionsortung und Bestandsgenauigkeit Lagerplatzbewirtschaftung, Ein-/Um-/Auslagerung Fehlentnahmen, Warensicherung und Schwund Kommissionierung Handhabungssicherheit, Ladungssicherung und Packen Preisanpassungen Teil V 5. Auswirkung von RFID Supply Chain Produktentstehung und -entwicklung Produktions- und Distributionsplanung...141

12 RFID Leitfaden für die Logistik XIII Beschaffungsplanung und Bestandsoptimierung Bullwhip-Effekt Transport- und Tourenplanung Kundenbindung und Marketing Arbeitskosten und Versicherungsleistungen Controlling und Informationen, Organisationsplanung Medienbrüche Auswirkung auf die Produktion durch den Einsatz von RFID Mengenplanung Terminplanung Kapazitätsplanung Lenkung und Verfolgung der Förderhilfsmittel Qualitätssicherungsprozess/Qualitätsmanagement Medienbrüche Rückverfolgbarkeit der Produkte Lager Bestandsplanung Verfügbarkeit, Servicelevel Geschäftsprozesse und Personaleinsatz Kosten und Einsparungspotenziale, Return-on-Investment Teil VI 6. Der Einsatz von RFID in der Unternehmenslogistik Integration von RFID in die Supply Chain Stand der Technik, Middleware Testlabors & Forschungsstandorte...171

13 XIV Teil VII 7. RFID - weitere Anwendungsbereiche Entsorgung RFID in der Anwendung Zukunftsaussichten Bibliothek RFID in der Anwendung Zukunftsaussichten Tierhaltung Anwendung in der Tierzucht Anwendung im Haustierbereich Zukunftsaussichten Sportveranstaltung RFID in der Anwendung Zukunftsaussichten Ticketing Anwendung Ski-Ticket Anwendung Event-Ticket Anwendung ÖPNV-Ticket Zukunftsaussichten Zutritts- und Zufahrtskontrolle RFID in der Zutrittskontrolle RFID in der Zufahrtskontrolle Zukunftsaussichten Diebstahlsicherung Anwendung als einfache Warensicherung Anwendung als elektronische Wegfahrsperre...210

14 RFID Leitfaden für die Logistik XV Teil VIII 8. Ausgewählte Praxisbeispiele und -projekte Supply Chain für Warenhaus und Supermarkt Vom Hersteller zum Kunden Supermarkt der Zukunft, Konsumartikel Unternehmensweite Einführung, Transporteinheiten Motorenproduktion Eingesetzte Technologie Vorteile durch den Einsatz von RFID in der Motorenproduktion Lagerung und Produktionsanbindung Kommissionierung Behältermanagement Yard Management und Warenausgang Transport- und Rollbehälter im Handel Entsorgung und Recycling Teil IX 9. Datenschutz Warum Datenschutz? Die Privatsphäre Datenschutzgesetze Schutzanforderungen Möglichkeiten zur Umsetzung des Datenschutzes Datenhaltung im Backend Registrierbarkeit von Zugriffen Kill-Befehl zur Anonymisierung Pseudonymisierung Distanz-basierte Zugriffskontrolle Blocker-Tag...266

15 XVI 9.6 Datenschutz in der Praxis Teil X 10. Zusammenfassung und Ausblick Vorteile bei flächendeckender Systemintegration Ausblick Fazit Literaturverzeichnis...281

16 RFID Leitfaden für die Logistik Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Gesamtmarkt RFID im Handel nach Ländern (EU)...6 Abbildung 2: Mehr Effizienz entlang der Wertschöpfungskette durch den Einsatz von RFID...8 Abbildung 3: RFID-System...17 Abbildung 4: Unterscheidungsmerkmale...20 Abbildung 5 Transponder in unterschiedlichen Bauformen...25 Abbildung 6: Lastmodulation mit Hilfsträgern...29 Abbildung 7: Darstellung der Abläufe bei den unterschiedlichen Verfahren...31 Abbildung 8: PML Beispiel...32 Abbildung 9: Ablauf einer gegenseitigen Authentifizierung zwischen Transponder u. Lesegerät...34 Abbildung 10: Durch die Verschlüsselung sind die abgehörten Daten nicht zu dechiffrieren...35 Abbildung 11: Anwendungsbereiche der Datenstandards ISO und Abbildung 12: EPC-Netzwerk...43 Abbildung 13: Aufbau des EPC, 96 Bit-Version...44 Abbildung 14: Schematischer Aufbau des EPC...45 Abbildung 15: Smart Label...49 Abbildung 16: ((rfid))-onmetal-label von Schreiner...49 Abbildung 17: Mobiles Handterminal STG I für MOBY I...50 Abbildung 18: RFID-Etikettendrucker CL408e von Sato...50 Abbildung 19: Unterschiedliche Transponder (MDS) für MOBY I...52 Abbildung 20: MOBY I Schreib-/Lesegeräte, Familienbild Abbildung 21: Mobiles Handterminal STG I für MOBY I...54

17 XVIII Abbildung 22: Supply Chain (komplexe Struktur)...64 Abbildung 23: SCM als prozessübergreifende Optimierung...66 Abbildung 24: Geschäftsprozesse im Lager...69 Abbildung 25: Klassifizierung der Identifikationssysteme nach dem Abtastprinzip..71 Abbildung 26: Beispiel für einen RFID-gestützten Prozess...82 Abbildung 27: Unterschiedliche Effekte durch den Einsatz von RFID Abbildung 28: Ortungssystem bei BMW Abbildung 29: Lackierstraße Abbildung 30: Auslagerung Lagerfach Abbildung 31: Hängesortierer und Gate Abbildung 32: Preisschild, elektronisch Abbildung 33: Entwicklungsstufen betriebswirtschaftlicher UbiComp- Anwendungen Abbildung 34: Anfänglicher und im ersten Jahr erzielbarer Nutzen für Hersteller..160 Abbildung 35: Ergebnisse einer Online-Umfrage zum Thema RFID Abbildung 36: Smartlabel Abbildung 37: Erfassen der Ware am Warenausgang Abbildung 38: Artikel mit Transponder Abbildung 39: Lesegerät (MOBY I) an der Laderampe Abbildung 40: Motor auf FTF mit Aggregaten für den Prüfstand auf Werkstückträger mit Anschlüssen für Medien Abbildung 41: Position des Transponders im Werkstückträger und Lesegerät im Boden Abbildung 42: Glastransponder Abbildung 43: Kombi-Kommissionierstation bei Sanacorp Abbildung 44: Transponder an einem Container Abbildung 45: Lesegerät an einer Warenausgangsbahn Abbildung 46: Ergebnisse einer Online-Umfrage zum Thema RFID...268

18 RFID Leitfaden für die Logistik Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Exemplarische Auflistung einiger Anwendungen und Anwendungsbereiche, in denen RFID-Technik eingesetzt werden kann...9 Tabelle 2: Frequenzbereiche von Transpondern...19 Tabelle 3: Weltweite Frequenzen...23 Tabelle 4: Übersicht über die verschiedenen ISO-Technologiestandards...39 Tabelle 5: Übersicht über die verschiedenen ISO-Datenstandards...40 Tabelle 6: Technische und betriebswirtschaftliche Vor- und Nachteile von RFID...73 Tabelle 7: Von RFID unterstützte Prozessverbesserung im Lager Tabelle 8: Nutzen der Anwendung von RFID in bestimmten Einsatzgebieten..162 Tabelle 9: Testlabor - Innovation Center Tabelle 10: Testlabor - Logmotionlab Tabelle 11: Testlabor - M-Lab Tabelle 12: Testlabor - Flog Tabelle 13: Software zur Verfolgung von Warenströmen Tabelle 14: Kombilösungen aus Hard- und Software Tabelle 15: Anwendungsbereiche der RFID-Technologie Tabelle 16: Empfehlungen für die bauliche Integration eines RFID-Systems in der Bibliothek Tabelle 17: Unternehmens- und Projektinformationen: Kaufhof und Gerry Weber Tabelle 18: Rahmenbedingungen, Wirtschaftlichkeit (Kaufhof, Gerry Weber) Tabelle 19: Annahmen für den Einsatz (Kaufhof) Tabelle 20: Unternehmens- und Projektinformationen: Extra...225

19 XX Tabelle 21: Unternehmens- und Projektinformationen: Metro Tabelle 22: Unternehmens- und Projektinformationen: Sahm Tabelle 23: Unternehmens- und Projektinformationen: Sanacorp Tabelle 24: Unternehmens- und Projektinformationen: Trenstar Tabelle 25: Unternehmens- und Projektinformationen: Tchibo Tabelle 26: Unternehmens- und Projektinformationen: SPAR Tabelle 27: Unternehmens- und Projektinformationen: RWE Umwelt...249