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RFID Tags – Wie Papieretiketten zum Smart Label wurden

Gastartikel, Info 30.06.2017

RFID Tags – Wie Papieretiketten zum Smart Label wurden
Geht es um Fälschungssicherheit von Produkten im Rahmen gesteigerter Sicherheitsanforderungen, hat sich in den letzten Jahren auf dem Sektor Etikettier-Anwendungen viel getan. Mit Hilfe von stationären und portablen Barcode Scannern können wertvolle Produktdaten jederzeit und überall ausgelesen und weiterverarbeitet werden. Sie lassen Produkte oder Verpackungen rund um die Uhr exakt lokalisieren- neuartigen Kennzeichnungstechnologien geschuldet, die aus den althergebrachten Etiketten als starre, wenig flexible Kennzeichnungsmedien smarte Informationsträger gemacht haben.

Barcode Scanner und RFID Tags im Dienste gesteigerter Datenflexibilität
Im Zuge erhöhter Kundennachfrage nach Programmierbarkeit von Etiketten, die modernen Trackinganforderungen Genüge leisten können, hat sich die so sogenannte RFID-Produktkennzeichnung (Radio Frequency Identification) mittlerweile im Waren- und Logistik-Handling längst durchgesetzt. Ziel dieser revolutionären Technik war und ist es, mit intelligenten Labels ausgestattete Warenströme jederzeit rückverfolgen zu können.

Dafür werden am zu identifizierenden Objekt Datenträger, in der Regel RFID-Etiketten angebracht, die als Speicher fungieren. Diese, mit Daten programmierbaren Etiketten, werden mit unsichtbaren Transpondern ausgestattet, die flexibles Handling der Informationen erst ermöglichen – sei es, dass Daten je nach Bedarf jederzeit und beliebig oft ausgelesen, geändert oder ergänzt werden können. Dies geschieht durch Übertragung der Daten zwischen Datenträger und Schreib-/Lesekopf und Weitergabe über eine Auswerteeinheit an ein Steuerungsmodul.

Maschinenbautechnische Lösungen haben etwa durch Etikettier-Maschinen unter anderem maßgeblich zu der Entwicklung beigetragen. Sie können, mit sogenannten RFID-Adaptern ausgestattet, Etiketten in hoher Stückzahl in kürzester Zeit produzieren, auf denen bevorratete RFID-Tags bei Bedarf mit appliziert werden.

Dies geschieht durch Einspeisen sicherheitsrelevanter Zusatzinformationen mittels ultrahochfrequenten Schreib-Leseeinheiten in das Tag, das anschließend vollautomatisch auf die Klebefläche des eigentlichen Etiketts aufgebracht werden kann. Nachdem es zuvor parallel zu dem Tag mit Artikelspezifika bedruckt worden war, lassen sich beide Etiketten-Komponenten mittlerweile in einem Arbeitsschritt gemeinsam auf die Paletten kleben.

Die mitunter sicherheitssensiblen Daten können dann jederzeit mit Hilfe spezieller Barcode Scanner ausgelesen und an ein Warenwirtschaftssystem (WWS) zur Weiterverarbeitung transportiert werden. Doch wie arbeiten RFID-Systeme prinzipiell?

Doch wie arbeiten RFID-Systeme prinzipiell?
RFID-Tags sind flexible einsetzbare Transponder, die sowohl als Speichermedium mit einem Mikrochip ausgestattet, als auch als Daten-Sender mit Hilfe einer Antenne arbeiten. Sie sind hinsichtlich Dimension und Form variabel, von wenigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern groß, rund, massiv, flach oder flexibel. In bestimmten Arbeitsmodi können sie jeweils sowohl beschrieben als auch gelesen werden.

Objektinformationen und -eigenschaften lassen sich so mittels anhaftender Chip-Platzierungen weitergeben.

Beim RFID-Verfahren wird der Transponder mit einer eindeutig identifizierbaren Kennnummer versehen. Sie dient zum Auslesen mit Hilfe eines Lesegerätes wie etwa einem Barcode-Scanner und zum anschließenden Transport der Daten an den Mikrochip, auf dem eine Datenbank hinterlegt ist. Dabei emittiert das Lesegerät Signale, um Konnektivität zu eventuellen Transpondern in der Umgebung zu erzielen. Auf dem Speichermedium findet dann schlussendlich ein Abgleich der ID-Nummer mit den hinterlegten Datensätzen statt.

Lesegeräte bestehen prinzipiell aus einem Sender, Empfänger, Controller, einer Antenne als Kopplungselement sowie einer Schnittstelle, um die Daten weiterverarbeiten zu können (Datenaufbereitung).

Werden die Signale zurückgesandt, erfolgt ihre Filterung durch die Lesegeräte. Die Datenverarbeitung erfolgt dabei mittels interner Decoder, die etwa in der Lage sind, analoge Hell-Dunkel-Signale der Scan-Engines von Barcode-Scannern zu entschlüsseln und diese als Klartext auszuweisen.

Funktechniken
Optional können dann die Daten in einem weiteren Arbeitsschritt durch nachgelagerte Computer-Systeme in eine bestimmte Form transferiert werden, um sie abschließend auszuwerten. Dabei geschieht der Transport der Daten, die etwa in Form von Strichcodes bei Barcode Scannern vorliegen, per Kabel oder Funk in Richtung Endgerät – PCS, Notebooks oder ähnlichem.

Ab circa zehn Metern Abstand empfiehlt sich dabei der Einsatz von Funkscannern, der jedoch den Einsatz einer zusätzlichen Basis-Station erforderlich macht – per Datenkabel an einen Rechner angeschlossen. Die Station dient zusätzlich auch als Akku-Lade-Station.

Gängige Funk-Übertragungstechniken sind der bei Barcode Scannern weitverbreitete Schmalband-Funk oder Bluetooth (2,4 GHz), das Distanzen von bis zu 50 Metern überbrücken kann.

Im Unterschied zum höherfrequenten W-LAN oder Bluetooth zeichnen sich Schmalband-RFID-Systeme durch eine Übermittlung aus, bei der die Transponder nur auf Abruf Daten übermitteln. Weite Teile der Industrie haben sich die Funktechnik mittlerweile zu Nutze gemacht, zahlreiche Anwendungen bestimmen bereits den Alltag in Industrie und Handel.

Chancen von MDE-Systemen
Chancen und Segen der neuen Techniken zeigen sich besonders am Beispiel von UMTS-gestützten Scannern, die höchsten Anforderungen in der Logistik gerecht werden können.

Sie verfügen über

• ein modernes Betriebssystem
• geringes Gewicht
• lange Batterie- oder Akkulaufzeiten
• robustes, temperaturstabiles Gehäuse.

Die Betriebswärme wird dabei durch passive Kühlungssysteme ohne aktive Lüfter-Units gesteuert. Ein spezielles thermisches Design hilft Hitzestau vorbeugen und sorgt für nötigen Luftaustausch und verbesserte Luftabfuhr.

Ein besonders strapazierfähiges Gehäuse ist in der Lage, äußere Stoßeinwirkungen abzudämpfen. Größere Tasten und größere Touchscreen sind zudem eigens auf typische Arbeitsszenarien in Industrie und Handel hin konzipiert, die durch obligatorisches Tragen von Arbeitshandschuhen gekennzeichnet sind. Größere Bedienelemente lassen sich leichter reinigen, das Display besteht idealerweise aus stoß- und kratzfestem Spezialglas.

Dem Wunsch nach einem besonders bedienerfreundlichen Handling ist vielfach durch eine spezielle, ergonomisch geformte Griff- und Gehäuseschale („Pistolengriff“) vonseiten der Hersteller Rechnung getragen worden.

In der Lagerlogistik von heute kann mit Hilfe dieser Mini-Mobilterminals der gesamte Arbeitsablauf wesentlich effizienter gestaltet werden, indem der Gesamt-Lagerbestand einschließlich Drucker, Container, Behälter und Anlagen zur verbesserten Identifikation chargenspezifisch mit Barcode-Etiketten gelabelt werden.

Artikel lassen sich ohne lange Laufwege direkt an den Lagerplätzen einsortieren und ablegen, Backend-Systeme wie etwa ERP übernehmen den Dokumentationsaufwand. Dabei werden Artikel und Lagerort abgescannt und die Zuordnung im System gespeichert.

Mobile Datenerfassungssysteme versetzen darüber hinaus Fahrer von Kurierdiensten, Transportdienstleistern und Speditionen in die günstige Lage, von jedem beliebigen Standort aus mit einem entsprechenden mobilen Datenerfassungsgerät (MDE) rund um die Uhr auf aktuelle Daten im Backend-System zugreifen zu können – insbesondere bei Online-Anbindungen, etwa mit LWLAN oder LTE.

Transportwege werden optimiert, Auslastungen von Fahrten optimiert.
Letztlich trägt eine transparentere Darstellung und Aufbereitung der Arbeitsprozesse und -daten mittels MDE-Systemen zu einer verbesserten Identifikation von Einsparpotentialen und ihrer Nutzung bei.

Foto: fotolia©WaveBreakMediaMicro (#128973285)

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