So viele Vorteile die RFID-Technik auch haben mag, der Einsatz der Transpondertechnologie scheitert nicht selten an den im Prozess vorherrschenden Umgebungsbedingungen. Da die Technologie auf dem Versand und dem Empfang von Funkwellen basiert, ergibt sich regelmäßig die Notwendigkeit zu umfangreichen Voruntersuchungen, um auf Basis der bestehenden Prozessparameter eine passende Technologie-Auswahl treffen zu können. Begleitend zu den technologischen Tests ist zudem eine Wirtschaftlichkeitsanalyse angebracht, um im Vergleich zu anderen Kennzeichnungs- und Identifikationslösungen eine Entscheidung über den Einsatz treffen zu können.

In diesem Zusammenhang hat das Institut für Distributions- und Handelslogistik (IDH) des Vereins zur Förderung innovativer Verfahrens in der Logistik (VVL) zusammen mit den Projektpartnern BITO Lagertechnik Bittmann und X-ident technologies das Projekt „Beopril" bearbeitet und Ende 2008 abgeschlossen. Beopril ist ein Akronym des eigentlichen Projekttitels „Bestimmung der optimalen Positionierung radiofrequenter Identifikationsmittel in Lager-, Kommissionier- und Transportbehältern". In diesem Projekt geht es um technologische Besonderheiten beim Einsatz von RFID in logistischen Transportprozessen.

Einer von vier in Deutschland gebräuchlichen Frequenzbereichen für RFID ist das UHF-Band um 868 MHz. Neben den hauptsächlichen Vorteilen einer relativ hohen Reichweite von maximal 6 m (bei passiven Systemen ohne eigene Batterie-Unterstützung) sowie der Fähigkeit zur Materialdurchdringung und der damit verbundenen Fähigkeit zur Pulk-Erfassung bringt es einige Nachteile - vor allem im Hinblick auf die Abschirmung durch Metalle und die Absorption durch Flüssigkeiten. Beide Restriktionen haben physikalische Ursachen und sind daher nur bedingt beeinflussbar, wirken sich jedoch unter Umständen erheblich auf die Anwendbarkeit in logistischen Prozessen aus.

Unabhängig von Ausrichtung und Inhalt

Prinzip-Skizze der schwenkenden Antennen bei fortlaufendem Materialfluss (Draufsicht).

© VVL

Insbesondere die Fähigkeit, Produkte und Behälter auf größere Entfernung auslesen zu können, kann starken Beeinträchtigungen unterliegen, wenn Metalle und/ oder Flüssigkeiten die Radiowellen beeinflussen. Vor allem eine Pulk-Erfassung mehrerer zu identifizierender Behälter in einem Arbeitsschritt ist schwierig, wenn diese entsprechend kritische Materialien enthalten.

Diesen Punkt griff das Projekt Beopril auf und untersuchte, ob es technisch möglich und wirtschaftlich sinnvoll ist, Kunststoffbehälter derart mit Transpondern auszustatten, dass eine Pulk-Efassung von kompletten Ladeeinheiten unabhängig von Ausrichtung und Inhalt der Behälter realisierbar wird. Dazu wurden drei Musterlade-Einheiten aus zwei unterschiedlichen, modularen Behältergrößen (300 mm × 400 mm bzw. 600 mm × 400 mm) so aufgebaut, dass jeweils eine homogene sowie als drittes eine gemischte Lade-Einheit entstand. Jeder der Behälter war mit Metallfolie ausgekleidet und wurde in späteren Versuchsstadien zusätzlich mit Wasser befüllt, um die geforderten Anwendungs- und Umgebungsbedingungen zu simulieren.

Zunächst ging es darum, eine passende Applikationsposition für den Transponder zu finden, so dass dieser zum einen vor mechanischen, klimatischen und chemischen Einflüssen geschützt und zum anderen ohne wesentliche Performance-Nachteile auslesbar ist. Im Rahmen der Versuche wurde deutlich, dass erst eine Anbringung des Transponders „über Eck" das gewünschte Resultat erzielt - eine Leserate von 100 %. Die Testreihen wurden mit Transpondern des Typs Avery Dennison AD-222 durchgeführt, was eine sichere und zugleich platzsparende Anbringung am Behälter ermöglichte. Dabei stellte sich heraus, dass die Applikation des Transponders „über Eck" allein nicht ausreicht, um eine 100- prozentige Leserate zu erzielen.

Zusätzlich ist es nötig, dass entweder die Lade-Einheit im Lesefeld der UHF-Antennen um die eigene Längsachse um mindestens 180° oder aber das Antennenfeld um die Lade-Einheit herum gedreht wird. Simuliert wurde dies, indem die Lade-Einheiten hilfsweise auf einem Drehteller eines halbautomatischen Wickelstretchers platziert wurden, so dass sie sich im Lesefeld entsprechend drehen konnten.

Konzept ohne Drehvorrichtungen

Da dies jedoch für die Praxis nur begrenzt umsetzbar ist, wurde am IDH ein Konzept entwickelt, das ohne die Installation von Drehvorrichtungen auskommt und sich relativ schnell in beliebige logistische Transportprozesse integrieren lässt: Die Antennen werden zwar fixiert an einem Ort gehalten, jedoch automatisiert geschwenkt, während die Lade-Einheit den Lesepunkt passiert. Während der Zufahrt auf den Identifikationspunkt, die sowohl mit manuellen als auch halb- beziehungsweise vollautomatischen Flurförderzeugen erfolgen kann, zeigen die Antennen zunächst zur Lade-Einheit. Abhängig von der Geschwindigkeit des Materialflusses - die allerdings nicht zu hoch sein darf, um Performanceeinbußen zu vermeiden - drehen sich die Antennen anschließend mit, so dass sie erst parallel zur Lade-Einheit und am Ende des Identifikationsprozesses auf die Rückseite der Lade-Einheit ausgerichtet sind.

Auf diese Weise lassen sich aufwendige und vor allem für Fehler beziehungsweise Beschädigungen anfällige Installationen vermeiden, und der Identifikationspunkt nimmt nicht mehr Platz ein als bereits heute im Einsatz befindliche Erfassungstore. Als maximal mögliche Durchfahrbreite wurden 4 m ermittelt, bei der mit dem beschriebenen Verfahren noch eine 100-prozentige Leserate erzielbar ist.

Im Projekt Beopril konnte ermittelt werden, dass eine besondere Applikation des Transponders „über Eck" erforderlich ist, um eine vollständig automatisierte Erfassung kompletter Ladeeinheiten mit bis zu 140 Behältern zu ermöglichen, ohne dass - abgesehen von der Drehung des Lesefelds - weitere Eingriffe in den Prozess oder besondere Handlungsanweisungen (etwa zur Stapelung und Ausrichtung der Behälter auf dem Ladungsträger) erforderlich sind. Darüber hinaus wurde eine Wirtschaftlichkeitsanalyse durchgeführt, die zum Ergebnis hatte, dass sich die Umrüstung auf RFID zum Beispiel im Rahmen einer Nachrüstlösung für bereits im Einsatz befindliche Behälter bereits nach knapp zwei Jahren rentieren kann. Die Firma BITO hat im Zuge des Projektes bereits eine eigene Lösung entwickelt, auf deren Basis sich bestimmte Baureihen des hauseigenen Behälterprogramms nachrüsten lassen.

Für die Zukunft besteht das Ziel, ein Inmould-Label für die Eckprofile der unterschiedlichen Behälter zu entwickeln, um neben der Nachrüstvariante von vornherein mit Transpondern versehene Behälter anbieten zu können.

Autor:
Jochen Schneider ist Projektleiter am IDH des Vereins zur Förderung innovativer Verfahren in der Logistik (VVL), Dortmund.

RFID-Technik unter der Lupe

Das Institut für Distributions- und Handelslogistik (IDH) des Vereins zur Förderung innovativer Verfahrens in der Logistik (VVL) arbeitet bereits seit den 1990er Jahren an Forschungs- und Industrieprojekten zum Thema RFID. In enger Zusammenarbeit mit Vertretern aus Industrie und Wirtschaft entstand die Richtlinie VDI 4472, die den Einsatz der RFID-Technologie in unterschiedlichen logistischen Anwendungen thematisiert und dafür einheitliche und anwendungsspezifische Regelungen bietet.

Nähere Informationen: http://www.vvl-ev.de