RFID (Radio Frequency Identification) ist eine kontaktlose Identifikationstechnologie, bei der Objekte mittels Funkwellen automatisch erkannt, eindeutig identifiziert oder aktiv mit zusätzlichen Informationen versehen werden können. In der Kistensortierung im Lager ermöglicht RFID die schnelle, fehlerarme und berührungslose Erfassung von Ladungsträgern (z. B. Mehrwegkisten für Gemüse, Palettenboxen oder Behältern) entlang von Förderstrecken oder an Warenein- und -ausgängen.
Ein RFID-System besteht aus drei Hauptkomponenten:
Passive UHF-Tags beziehen ihre Energie aus dem Feld des Readers (Backscatter-Prinzip) [1] [3].
RFID-Systeme arbeiten – abhängig vom Frequenzbereich – im Nahfeld (LF/HF Low/High Frequency/ induktive Kopplung) oder Fernfeld (UHF-Ultra High Frequency /elektromagnetische Wellenkopplung) [1][2].
In der Logistik überwiegend UHF Tags (860–960 MHz) gemäß ISO/IEC 18000-63, da hier durch die Pulkerfassung ein gleichzeitiges Lesen mehrerer Tags möglich ist. (Anti-Kollisionsverfahren). Die Reichweite beträgt typischerweise 1–10 m bei passiven UHF-Systemen, abhängig von Antenne und Umgebung, da bei letzterem Objekte und Hindernisse in der Nähe das Signal stören können Störfaktoren wie metallische Oberflächen und Flüssigkeiten beeinflussen die Wellenausbreitung; teilweise sind daher spezielle On-Metal-Tags erforderlich. In der Regel erfolgt die Datenspeicherung über die Speicherung einer eindeutigen ID; Stammdaten liegen im Backend-System. Auf dem Chip können abhängig vom System auch direkt Daten gespeichert sein. [1] [2] [3] [4].
RFID-Transponder (Tag)
Transponder/Tags unterscheiden sich in zwei Arten: die passiven und aktiven Transponder.
Passive Transponder besitzen keine eigene Energiequelle. Die Energieversorgung erfolgt über das elektromagnetische Feld des Readers [1]. Die Datenübertragung vom Transponder zum Reader erfolgt durch modulierte Rückstreuung (Backscatter-Modulation). Dabei wird das eingestrahlte Signal gezielt in seiner Impedanz verändert, wodurch eine modulierte Reflexion entsteht.
Die Reichweite hängt u. a. ab von:
Aktive Transponder verfügen über eine eigene Energiequelle (z. B. Batterie), welche den Chip versorgt [1].
Die Hochfrequenzübertragung erfolgt jedoch auch hier typischerweise durch Modulation des Readerfeldes; die eigene Energieversorgung dient primär der Chipfunktionalität und ggf. erweiterten Sensorik [1][2].
RFID-Lesegerät (Reader)
Das Lesegerät (auch Reader genannt) sendet ein Funksignal aus, um in der Nähe befindliche Transponder auszulesen. Durch das oben beschriebene Prinzip aktiviert der Reader den passiven Tag um diese auszulesen. Aktive Tags haben eine eigene Stromversorgung, es bedarf keiner Spannung durch das ausgesendete Feld des Reader, wodurch das ausgesendete Feld des Readers auch deutlich schwächer sein kann. In beiden Fällen wird zum Datenaustausch ein Feld moduliert. Die gespeicherten Daten werden ausgelesen und der Tag kann gleichzeitig neu beschrieben werden [1].
Middleware/Backend-System
Die erfassten Daten werden zum Schluss verarbeitet und an das Lagerverwaltungssystem übergeben. Dies kann unterschiedlich aussehen. Unter anderem gibt es:
welche die Daten aufnehmen können und zur Speicherung und Weiterverarbeitung nutzen [5][6].
In der Lagerlogistik wird RFID eingesetzt, um:
Typische Einsatzpunkte:
Barcodesysteme dienen als Alternative und haben sich in vielen Bereichen durchgesetzt. Die Funktion ist ähnlich, aber nicht gleich. Ein System erzeugt einen Barcode, hinter dem Informationen abgelegt sind (Artikel, Preis, Hersteller,…). Diese Daten lassen sich dann per Scanner auslesen, um an die Informationen auf dem System zu gelangen. Voraussetzung ist ein Scanner und Zugang zu dem System, auf dem die Infos hinterlegt sind [7]. Für einige Bereiche ergeben sich Nachteile gegenüber dem RFID System:
| RFID | Barcode |
|---|---|
| Kein Sichtkontakt nötig | Sichtkontakt erforderlich |
| Mehrere Objekte gleichzeitig lesbar | Einzelnes Scannen |
| Robust gegen Schmutz | Anfällig für Verschmutzung |
| Höhere Automatisierung | Oft manuelle Bedienung |
| Informationen direkt auf dem Chip | Keine Infos auf dem Code speicherbar |
RFID wird als Enabler-Technologie für digitalisierte Lagerprozesse und Industrie-4.0-Konzepte betrachtet [5]. Wirtschaftliche Effekte ergeben sich durch reduzierte Prozesszeiten, weniger Fehlbuchungen und einer verbesserten Bestandsgenauigkeit. Den höheren Investitionskosten für Tags, Infrastruktur und Integration stehen Einsparungen durch geringere Fehlerquoten, schnellere Durchlaufzeiten, reduzierte Personalkosten und bessere Bestandsgenauigkeit gegenüber. Durch die kontinuierliche Datenerfassung ermöglicht RFID eine durchgängige Transparenz der Materialflüsse [6]. In der Landwirtschaft bedeutet dies gerade bei Sonderkulturen in Kistenlägern eine verbesserte Zuordnung zu Produktionsfaktoren wie Fläche, Produktionsmitteleinsatz oder auch der Berechnung von handelbaren Umweltleistungen, wie Umweltzertifikaten.
M. Sc. Bastian Brandenburg, Doktorand und wissenschaftlicher Mitarbeiter FuE-Zentrum FH Kiel GmbH
M. Sc. Lucas Johannsen, Data Scientist am FuE-Zentrum FH Kiel GmbH