Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis   I

Abbildungsverzeichnis   II

Abk  ürzungsverzeichnis  III

1.  Einleitung  1

2.  Grundlagen der Unternehmenslogistik und der RFID-Technologie  3

2.1.  Unternehmenslogistik: Definition, Teilbereiche, Aufgaben und Ziele  3

2.2.  Grundlagen der RFID-Technologie.  6

2.2.1.  Bestandteile und Funktionsweise eines RFID-Systems  6

2.2.2.  Technische Unterscheidungsmerkmale und Klassifizierung von  

RFID  -Systemen.  8

2.2.3.  Ebenen der Kennzeichnung  10

3.  Vorstellung ausgewählter Anwendungsgebiete der RFID-Technologie  

in  den Teilbereichen der Unternehmenslogistik.  13

3.1.  Der Einsatz von RFID in der Beschaffungslogistik  13

3.1.1.  RFID-gestützter Wareneingang.  13

3.1.2.  Lagermanagement mit RFID  16

3.2.  RFID-gestützte Produktionslogistik  20

3.2.1.  Materialflussplanung und -steuerung auf der Basis von  

Echtzeitinformationen.   20

3.2.2.  Effiziente Ablaufgestaltung in der Produktion durch RFID-Kanban.  26

3.3.  Rationalisierung der Distributionslogistik mittels RFID.  28

3.3.1.  Kommissionierung getaggter Objekte  28

3.3.2.  RFID-gestützter Warenausgang  30

3.3.3.  Tracking und Tracing: Sendungsverfolgung mit RFID.  32

3.3.4.  Kennzeichnung von Mehrwegbehältern:  

RFID  im Behältermanagement  36

3.4.  RFID in der Entsorgungslogistik.  40

4.  Risiken eines RFID-Einsatzes im Unternehmen.  43

4.1.  Mögliche Sicherheitsdefizite von RFID-Systemen  43

4.2.  RFID und Datenschutz  46

5.  Zusammenfassung und Ausblick  48

Literaturverzeichnis   51

I

Abbildungsverzeichnis   

Abbildung  1: Teilbereiche der Unternehmenslogistik.  

Abbildung  2: Komponenten eines RFID-Systems  

Abbildung  3: Klassifizierung von RFID-Systemen  

Abbildung  4: Kennzeichnungsebenen logistischer Objekte.  

Abbildung  5: RFID-gestützter Wareneingang.  

Abbildung  6: Lagerstufen.  

Abbildung  7: RFID-gestütztes Lagermanagement  

Abbildung  8: Zentrale Materialflusssteuerung  

Abbildung  9: Dezentrale Materialflusssteuerung  

Abbildung  10: Kanban-Steuerung  

Abbildung  11: RFID-gestützter Warenausgang  

II

Abkürzungsverzeichnis

Auto-ID : automatisch Identifikation bzw. : beziehungsweise d.h. : das heißt EDV : elektronische Datenverarbeitung EPC : Electronic Product Code ERP : Enterprise Resource Planning evtl. : eventuell f. : folgende ff. : fortfolgende FIFO : First In First Out FTS : Fahrerloses Transportsystem GHz : Gigahertz IT : Informationstechnologie Kap. : Kapitel kBit : Kilobit kHz : Kilohertz LVS : Lagerverwaltungssystem LKW : Lastkraftwagen m : Meter MHz : Megahertz o.V. : ohne Verfasser PPS : Produktionsplanung und -steuerung

§ : Paragraph §§ : Paragraphen RFID : Radio Frequency Identification S. : Seite SCEM : Supply Chain Event Management sog. : so genannt vgl. : vergleiche z. B. : zum Beispiel

III

1. Einleitung

Angesichts des steigenden Wettbewerbsdrucks, dem sich Unternehmen durch Globalisierung und zunehmende Austauschbarkeit von Produkten weltweit ausgesetzt sehen, wachsen die Rationalisierungsbemühungen über alle Bereiche hinweg. Geschäftsprozesse sollen effizienter, schneller, flexibler und vor allem kostengünstiger gestaltet werden, um langfristig erfolgreich am Markt bestehen zu können. ¹ Dies führt nicht zuletzt zu erhöhten Anforderungen an die logistische Leistungsfähigkeit eines Unternehmens.

Um der Forderung nach hoher Lieferbereitschaft bei entsprechender Flexibilität, kurzen Lieferzeiten, ausgeprägter Termintreue und geringen Beständen, einhergehend mit dem stetigen Bestreben zur Kostensenkung, gerecht werden zu können, ist der Einsatz innovativer Technologien unerlässlich. Hier hat sich im Bereich der Logistik in den letzten Jahren vor allem die Radio Frequency Identification, kurz RFID, hervorgetan. Denn in Anbetracht der enormen Komplexität, die logistische Netzwerke heutzutage infolge verstärkter Arbeitsteilung aufweisen, gewinnt gerade die echtzeitnahe Erfassung relevanter Informationen an Bedeutung. ² Nach einem anfänglichen Hype um diese Technologie, der mittlerweile abgeflaut ist, beginnt sie sich nun allmählich in Form ausgereifter logistischer Lösungen in Unternehmen zu etablieren. ³ Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel, das umfangreiche Spektrum der Einsatzmöglichkeiten dieser innovativen Technologie innerhalb der Logistik strukturiert darzustellen. Hierbei wird keineswegs der Anspruch auf Vollständigkeit erhoben. Vielmehr soll dem Leser ein Überblick über Einsatzgebiete, Potentiale und Grenzen verschafft werden. Entlang des Weges, den ein Produkt durch ein Unternehmen beim Wertschöpfungsprozess nimmt, werden ganz im Sinne des Flussgedankens der Logistik Anwendungsszenarien entwickelt sowie hemmende Faktoren aufgezeigt. ⁴ Auf eine Bewertung der angeführten Punkte wird verzichtet.

¹ Vgl. Jansen, R. (2004), S. 0.

² Vgl. Kortmann, M. (2006), S. 11.

³ Vgl. Engelhardt-Nowitzki, C. / Lackner, E. (2006), S. VI.

⁴ Für die Belange dieser Ausarbeitung ist insbesondere die industrielle Produktion von materiellen

Gütern von Relevanz.

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Einführend werden in Kapitel 2. die Grundlagenkenntnisse der beiden Teilgebiete RFID und Logistik vermittelt, die für eine weitere übergreifende Betrachtung unerlässlich sind. 5

Die darauf folgende gemeinsame Betrachtung in Kapitel 3., welche den Schwerpunkt der Arbeit bildet, geht auf den Einsatz der Technologie in den Teilbereichen der Unternehmenslogistik ein. Zu Beginn wird hier innerhalb der Beschaffungslogistik die Unterstützung des Wareneingangs und des Lagermanagements thematisiert. In dem die Produktionslogistik betreffenden Teil der Ausarbeitung liegt der Fokus auf der RFIDgestützten Materialflussplanung und -steuerung, die das erste Teilkapitel des Abschnitts zum Inhalt hat. Im zweiten Teilkapitel wird das RFID-Kanabn als Beispiel für ein dezentrales Steuerungssystem auf RFID-Basis zur Vertiefung herangezogen. Im Anschluss wird auf die Rationalisierungsmöglichkeiten und Grenzen der Technologie in der Distributionslogistik eingegangen. Im Speziellen werden die Kommissionierung mit Funketiketten gekennzeichneter Objekte, der RFID-gestützte Warenausgang, die als Tracking und Tracing bezeichnete Verfolgung und Dokumentation des Objektflusses und die Nutzung von RFID im Behältermanagement behandelt. Als stetig an Bedeutung hinzugewinnendes Fragment der Logistik wird danach die Entsorgungslogistik als Einsatzgebiet der Transpondertechnologie untersucht.

Da diese Arbeit unter anderem das Ziel verfolgt, die Grenzen der RFID-Technologie aufzuzeigen, ist es unumgänglich auch auf evtl. Risiken des Einsatzes einzugehen. Dies soll in Kapitel 4 geschehen. Hierbei wird zum einen die Sicherheit eines RFID-Systems gegenüber Angriffen und zum anderen die evtl. Bedrohung der Privatsphäre derer, die mit dem System in Berührung kommen, beleuchtet.

Im fünften und letzten Kapitel werden die Ausführen noch einmal abschließend zusammengefasst und ein kurzer Ausblick zur zukünftigen Entwicklung der RFID-Technologie gemacht.

⁵ Ein gewisses betriebswirtschaftliches Vokabular, vor allem in Bezug auf die Logistik, wird als

bekannt vorausgesetzt. Daher wird sich hier auf die Definition der wesentlichen Begrifflichkeiten

beschränkt.

2

2. Grundlagen der Unternehmenslogistik und der

RFID-Technologie

2.1. Unternehmenslogistik: Definition, Teilbereiche, Aufgaben und

Ziele

Da diese Arbeit die Einsatzmöglichkeiten und Grenzen der RFID-Technologie in der Unternehmenslogistik behandelt, ist es im Vorfeld notwendig eine einheitliche Begriffsgrundlage zu schaffen. Dazu sollen in diesem Kapitel die erforderlichen Definitionen erbracht werden. Im Folgenden werden der Begriff der Unternehmenslogistik sowie ihre Teilbereiche definiert und auf ihre Aufgaben und Ziele eingegangen.

Unter Unternehmenslogistik wird die marktorientierte Planung, Steuerung, Realisierung und Kontrolle des gesamten Material- und des dazugehörigen Informationsflusses zwischen einem Unternehmen und seinen Lieferanten, innerhalb des Unternehmens sowie zwischen einem Unternehmen und seinen Kunden verstanden. ⁶ Die generelle Aufgabe der Logistik besteht dabei darin, das richtige Objekt zum richtigen Zeitpunkt in der richtigen Qualität und der richtigen Menge am richtigen Ort, auf wirtschaftliche Art und Weise bereitzustellen. 7

Bei den Aufgaben der Unternehmenslogistik ist zwischen strategischen, taktischen und operativen Aufgaben zu unterscheiden. Der Fokus dieser Arbeit soll bei den operativen Aufgaben liegen, da vor allem in diesem Feld eine Unterstützung durch RFID-

⁶ Franke, W. / Dangelmeier, W. (2006) , S. 62; Schulte, C. (1999), S. 1.

⁷ Vgl. Pawellek, G. (2007), S. 25; Ehrmann, H. (2003), S. 25; Krampe, H. Lucke, H.-J. (2006), S. 21.

3

Technologie sinnvoll ist. Das Hauptaugenmerk wird also auf den physischen Kernleistungen, Transport, Umschlag/Kommissionierung und Lagerung ruhen. Das Ziel der Logistik besteht in der ganzheitlichen Optimierung der Logistikleistung bei gleichzeitiger Kostenreduzierung. Die Logistikleistung setzt sich aus den wesentlichen Komponenten ⁸ Lieferzeit, Lieferbereitschaft, Liefertreue, Lieferqualität, Lieferflexibilität und Informationsbereitschaft zusammen. 9

Unter den Logistikkosten versteht man hierbei die Steuerungs- und Systemkosten, die Bestandskosten, die Lagerkosten, die Transportkosten und die Handlingkosten. ¹⁰ Auf deren genaue Bedeutung wird hier allerdings nicht weiter eingegangen, da im Rahmen dieser Arbeit keine detaillierte Kostenbetrachtung angestellt werden soll. Um das umfangreiche Feld der Unternehmenslogistik besser überschauen zu können, ist es hilfreich, es noch einmal zu strukturieren. Dies soll hier anhand der betrieblichen Basisfunktionen Beschaffung, Produktion und Distribution geschehen. Hinzu kommt die immer stärker an Bedeutung gewinnende Entsorgungsfunktion. So lässt sich das logistische Gesamtsystem funktionell in Beschaffungs-, Produktions-, Distributions-und Entsorgungslogistik gliedern. 11

Die Beschaffungslogistik ist für die Planung, Koordination und Kontrolle der Material-und Informationsflüsse zwischen Beschaffungsmarkt und Bedarfsträgern innerhalb des Unternehmens, z.B. der Produktion, zuständig. ¹² Sie erfüllt im Wesentlichen die

⁸ Die genannten Komponenten der Logistikleistung sind mit Ausnahme der Lieferzeit, welche

möglichst gering gehalten werden sollte, alle zu maximieren.

⁹ Vgl. hierzu Schulte, C. (1999), S. 6 ff. ; Stich, V. / Bruckner, A. (2002), S. 11 f.

¹⁰ Vgl. Schulte, C. (1999), S. 8 f.

¹¹ Vgl. hierzu Becker, J. / Rosemann, M. (1993), S. 2 ff.

¹² Vgl Sommerer, G. (1994), S. 158.

4

Aufgaben der Warenannahme, Wareneingangskontrolle, Wareneinlagerung und Lagerverwaltung. 13

Die Produktionslogistik hat den Bereich der Planung, Ausführung und Überwachung der Material- und Informationsflüsse innerhalb des Produktionssystems zum Inhalt. Sie ist für die jederzeitige und ausreichende Versorgung der einzelnen Produktionsstufen mit den benötigten Materialien verantwortlich. Durch die Optimierung der Transportwege zwischen den Fertigungsstufen und den jeweiligen Lagern sowie der dazugehörigen Transportmittel hat sie somit für einen bedarfsgerechten Materialfluss zu sorgen. 14

„Die Distributionslogistik stellt das Bindeglied zwischen der Produktion und der Absatzseite des Unternehmens dar. Sie umfasst alle Lager- und Transportvorgänge von Waren zum Abnehmer sowie die damit verbundenen Informations-, Steuerungs- und Kontrolltätigkeiten.“ ¹⁵ Die wichtigsten Problemstellungen der Distributionslogistik betreffen die Lagerhaltung, Auftragsabwicklung, Kommissionierung und Verpackung, den Warenausgang und den Transport. 16

Die Entsorgungslogistik ist in die gesamte Unternehmenslogistik eingebettet und sorgt für den logistisch optimierten Fluss der Reststoffe aus Beschaffung, Produktion und Distribution sowie der dazugehörigen Informationen. ¹⁷ Durch die Rückführung der angefallenen Abfälle zur Verwertung oder Beseitigung, aber auch durch die Reduzierung der Entsorgungsgüter ergänzt sie die bisherige versorgungsorientierte Logistik zu einer Kreislauflogistik. 18

Abbildung 1 gibt einen Überblick über die Teilbereiche der Unternehmenslogistik mit den sie verbindenden Material-, Reststoff- und Informationsflüssen.

¹³ Vgl. hierzu Schulte, C. (1999), S.215 f.

¹⁴ Vgl. Stich, V. / Bruckner, A. (2002), S. 5.

¹⁵ Schulte, C. (1999), S. 371.

¹⁶ Vgl. Schulte, C. (1999), 371.

¹⁷ Vgl. Beckmann, K. (2007), S. 273.

¹⁸ Vgl. Heiserich, O.-E. ( 2002), S. 301 ff.

5

Abbildung 1: Teilbereiche der Unternehmenslogistik 19

Da es den Rahmen dieser Arbeit sprengen würde, soll nicht auf alle Einsatzmöglichkeiten von RFID-Systemen innerhalb der Logistik eingegangen werden. Stattdessen werden einzelne RFID-Anwendungen herausgegriffen, die aufgrund ihres hohen Nutzenpotentials oder ihrer großen Verbreitung von besonderem Interesse sind. Zunächst soll jedoch mit Kapitel 2.2. ein grundlegendes Verständnis für die Funktionsweise der RFID-Technologie geschaffen werden.

2.2. Grundlagen der RFID-Technologie

2.2.1. Bestandteile und Funktionsweise eines RFID-Systems

Der Begriff RFID steht für Radio Frequency Idendification, also die kontaktlose Identifikation von Objekten per Funk. Anders als bei anderen Auto-ID-Technologien ²⁰ , wie beispielsweise dem Barcode, ist hier unter anderem eine Identifikation mehrerer Objekte gleichzeitig (Pulkerfassung), ohne Sichtkontakt und auch auf größere Entfernungen möglich. Im Folgenden soll kurz erläutert werden, welche Bestandteile ein System zur automatischen Identifikation mittels RFID benötigt und wie der Datenaustausch in seinen Grundzügen funktioniert.

¹⁹ In Anlehnung an Becker, J. / Rosemann, M. (1993), S. 5 und Stich, V. / Bruckner, A. (2002), S. 28.

²⁰ Zu den Auto-ID-Technologien werden Barcode-Systeme, biometrische Verfahren, Optical Character

Recognition, Chipkarten und RFID gezählt. Vgl. exemplarisch Finkenzeller, K. (2006), S. 2 ff.

6

Grundsätzlich besteht ein RFID-System aus drei Komponenten: einem Transponder, einem Lese- bzw. Schreiblesegerät und einem IT-System. Der Transponder, auch Tag genannt, wird üblicherweise an dem zu identifizierendem Objekt, dem Trägerobjekt, angebracht. Er besteht aus einem elektronischem Speicherchip und einer Antenne. ²¹ Auf dem Chip werden eine eindeutige Identifikationsnummer sowie weitere auf das Trägerobjekt bezogene Daten gespeichert. Zudem besteht die Möglichkeit, den Tag mit Sensorik zu koppeln, sodass er beispielsweise seine Umgebungstemperatur misst und aufzeichnet. Das Lesegerät 22 , welches je nach technischer Ausführung auch in der Lage ist, Daten auf den Transponder zu schreiben, aktiviert diesen, sobald er in den Empfangsbereich gelangt. Dazu verfügt es ebenfalls über eine oder mehrere Antennen. Sowohl die Empfangseinheit als auch der Transponder authentifizieren sich zunächst, um dann Informationen auszutauschen. Die Datenübertragung geschieht hierbei per Funk. Um die Daten für die betriebliche Anwendung nutzbar zu machen, auswerten und archivieren zu können, ist das Lesegerät mit einem IT-System gekoppelt. Dieses verfügt über eine Software, die auf die spezifischen Anforderungen, die das RFID-System erfüllen soll, abgestimmt ist. In unten stehender Abbildung sind die einzelnen Komponenten eines RFID-Systems abgebildet.

Abbildung 2: Komponenten eines RFID-Systems 23

²¹ Gillert, F. / Hansen, W.-R., (2007), S.145.

²² Die Begriffe Lesegerät oder Reader sollen im Folgenden für die Sende- und Empfangseinheit des

Systems verwendet werden, ungeachtet dessen, ob diese in der Lage ist, einen Transponder auch zu

beschreiben.

²³ In Anlehnung an Kleist, R. A. / Chapman, T. A. / Sakai, D. A. / Jarvis, B. S. (2004), S. 26.

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2.2.2. Technische Unterscheidungsmerkmale und Klassifizierung von RFID-Systemen

Um einen Überblick über die möglichen technischen Ausführungen von RFID-Systemen zu erhalten, sollen diese nun anhand ihrer Unterscheidungsmerkmale klassifiziert werden.

Als Unterscheidungskriterien kommen die Energieversorgung der Tags, die verwendete (Sende-)Frequenz, die erzielbaren Kommunikationsreichweiten, die verwendeten Speicher und die unterschiedlichen Bauformen der Transponder und Lesegeräte in Frage.

In Bezug auf die Energieversorgung wird zwischen passiven und aktiven Transpondern differenziert. Passive Transponder beziehen die benötigte Energie aus dem elektromagnetischen Feld des Lesegeräts. Die Datenübertragung ist somit energieaufwendiger ²⁴ und die Tags können nur Signale senden, wenn sie sich im Empfangsbereich eines Readers befinden. Aktive Transponder hingegen verfügen über eine Batterie zur Spannungsversorgung des Chips. Der entscheidende Nachteil aktiver Transponder liegt neben den höheren Anschaffungskosten in der begrenzten Lebensdauer ihrer Batterie. ²⁵ Sie zeichnen sich jedoch vor allem durch eine höhere Kommunikationsreichweite aus. 26

Man unterscheidet im Hinblick auf die erzielbare Kommunikationsreichweite so genannte Close-Coupling-Systeme mit einer Reichweite von Null bis einem Zentimeter, Remote-Coupling-Systeme, die über Entfernungen von mehr als einem Zentimeter bis zu einem Meter ausgelesen und beschrieben werden können, und Long-Range-Systeme mit Reichweiten über einem Meter. ²⁷ Die Kommunikationsreichweite hängt vor allem von der Betriebsfrequenz ab und davon, ob es sich um aktive oder passive Transponder handelt.

²⁴ Vgl. Fischer, H. (2007), S.83 f.

²⁵ Vgl. Glasmacher, A. (2005), S.26 f.

²⁶ Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S.23 f.

²⁷ Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S.22 f.

8

Die verwendeten Betriebsfrequenzen der Lesegeräte und Transponder variieren vom Niederfrequenzbereich bis hin zu Mikrowellen. Die Frequenzbänder haben einen Einfluss auf die oben angesprochene Kommunikationsreichweite und die Lesegeschwindigkeit. Generell kann man sagen: je höher die Frequenz, desto höher die erreichbare Leseabstand und die Lesegeschwindigkeit. ²⁸ Um Daten auf dem Transponder hinterlegen zu können, verfügt dieser über einen integrierten Speicher. Hierbei kann es sich um ein einmal oder mehrmals beschreibbares Medium handeln. Die Größe des Speichers bewegt sich in einer Bandbreite von 1 Bit bis 512 kBit. 29

Transponder können in unterschiedlichen Bauformen hergestellt werden. An dieser Stelle seien der Vollständigkeit halber nur einige erwähnt, auf die aber nicht weiter eingegangen werden soll: Chipkarten, Disks und Münzen, Glasgehäuse, Plastikgehäuse, Smart Label. Für diese Arbeit sind vor allem die zuletzt genannten Smart Label relevant. Es handelt sich hierbei um eine Papier- oder Plastikfolie, auf die ein Chip mit einer Spule, der Antenne, aufgebracht ist. So können diese Transponder z.B. als Selbstklebeetiketten verwendet werden. 30

Die Bauform der Lesegeräte ist hauptsächlich von der Form und Größe der Antennen abhängig. Hier ist die Unterscheidung zwischen stationären und mobilen Systemen sinnvoll. Mobile Reader in Form sog. Handhelds sind kleine, tragbare Geräte mit eigener Stromversorgung. Antenne und Rechner sind in einem gemeinsamen Gehäuse integriert. Bei stationären Systemen sind Antenne und Rechner für gewöhnlich räumlich voneinander getrennt. Die Antennen können dann beispielsweise an Decken oder Wänden in Form sog. Flachantennen angebracht sein. Eine vor allem für logistische Anwendungen weit verbreitete Installationsform sind sog. Gates. Um große Kommunikationsreichweiten und hohe Leseraten bei der Pulkerfassung zu gewährleisten, werden mehrere Antennen gegenüberliegend, z.B. an den Seiten eines Tores installiert. 31

²⁸ Vgl. Glasmacher, A. (2005), S. 30.

²⁹ Vgl. Finkenzeller, K. (2006) S. 30.

³⁰ Vgl. hierzu Finkenzeller, K. (2006), S. 20 f.

³¹ Vgl. hierzu Lampe, M. / Flörkemeier, C. / Haller, S. (2005), S. 72.

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