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07.02.2006

Gen 2 - die Zukunft der Funktechnik

Andreas Füßler, Katrin Springob 
Der überarbeitete EPC-Standard steigert die Systemleistung und senkt indirekt die Investitionskosten.
Die neue Spezifikation reicht sehr viel weiter als die alte.
Die neue Spezifikation reicht sehr viel weiter als die alte.
Für das Standardisierungsgremium EPCglobal bleibt viel Arbeit zu tun.
Für das Standardisierungsgremium EPCglobal bleibt viel Arbeit zu tun.

Bisherige Erfahrungen mit RFID-Systemen belegen das Potenzial dieser Technik. So lassen sich beispielsweise im Handel Ausverkaufssituationen um 15 Prozent verringern. Gerade in Zeiten konjunktureller Aufbruchstimmung ist es wichtig, solche Zukunftsperspektiven im Investitionskalkül zu berücksichtigen.

Normbildende Instanz

Hilfe bei der RFID-Nutzung bieten Organisationen, die die Anforderungen der Wirtschaft bündeln. Soweit es den EPC-Standard betrifft, übt die GS1 diese Funktion aus. Es handelt sich dabei um eine Non-Profit-Organisation, die für weltweit eine Million Unternehmen steht. Sie zeichnete bereits für den EAN-Standard verantwortlich. GS1 Germany dient als deutsche Repräsentanz von EPCglobal.

Zusammen mit Unternehmen aus Industrie, Dienstleistung und Handel schafft GS1 die Rahmenbedingungen, um RFID schnell und sicher in die Praxis einzuführen. Dazu gehören die Spezifikationen für Daten, Frequenzwahl und Kommunikation. Daneben will die Organisation aber auch bei der Umsetzung helfen. Ihr Spektrum reicht von Rationalisierungsempfehlungen über Prozessbeschreibungen, Schulungsangebote, Pilotunterstützung und KMU-Förderung bis zu Testlabors wie dem European EPC Competence Center (EECC) in Neuss, die zugleich Zertifizierungseinrichtungen sind.

Hier lesen Sie …

• auf welche Wurzeln sich der Electronic Product Code (EPC) zurückführen lässt;

• wie sich die zweite Generation des EPC-Standards von der ersten unterscheidet;

• welche Vorteile sie den verschiedenen Beteiligten an der Lieferkette bietet.

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Ein unabdingbarer Rahmenfaktor in der global vernetzten Wirtschaftswelt sind international offene Standards. Die normbildende Instanz, sozusagen der "Bildungspolitiker", ist in die-sem Zusammenhang die GS1, in Deutschland ehemals als CCG bekannt. Deren Bereich EPCglobal hat eine gleichnamige Organisationsplattform definiert, auf deren Grundlage 750 international orientierte Unternehmen in den vergangenen drei Jahren technischen RFID-Spezifikationen erarbeitet haben.

Seit kurzem ist die zweite Generation ("EPC Gen 2") dieses Standards verfügbar. Er umfasst sowohl die Datenformate für den Elektronischen Produkt-Code (EPC) als auch die Beschreibung der Luftschnittstellen, also das Kommunikationsprotokoll zwischen Transponder und Schreib- beziehungsweise Leseeinheit. Der Begriff "zweite Generation" wurde gewählt, um die neuen Spezifikationen von den Vorarbeiten aus den Anfangstagen abzugrenzen.

Darüber hinaus sind gegenwärtig weitere Schnittstellenspezifikationen in Arbeit. Sie sollen helfen, RFID in einen breiteren technologischen Kontext einzubetten und dabei die Vorzüge der Netztechnik auszunutzen. Unter dem Stichwort "Internet der Objekte" soll das EPCglobal-Netzwerk eine vollständige Transparenz der Lieferketten ermöglichen - indem beispielsweise über das Auslesen des eindeutigen EPC aus dem Transponder auf dezentrale Unternehmensdatenbanken zugegriffen wird, in denen die Beteiligten Ereignisdaten wie zum Beispiel Warenübergangszeitpunkte vorhalten.

Kompatible Nummernsysteme

Der Ident-Schlüssel EPC kann und will seine Verwandtschaft zum Nummernsystem der internationalen Artikelnummer EAN nicht leugnen. Er ist also kompatibel zu bewährten Codes für Artikel, Versandeinheiten oder Ladungsträger. Das hat den Vorteil, dass sich der in den Datenbanken vorhandene Bestand weiterführen lässt. Allerdings ist die EAN keine Voraussetzung für die Nutzung des EPC. Die weltweite Eindeutigkeit des EPC wird - wie bereits bei den EAN-Standards - über Nummernkontingente sichergestellt. Zu beziehen sind sie über eine der mehr als 100 GS1-Länderorganisationen, die als nationale EPCglobal-Repräsentanzen fungieren.

Bestandteile des EPC sind - neben dem EPC-Manager als Nummerngeber-ID - die Objektreferenz und eine Serial-Nummer. Vorgeschaltet ist zudem ein Datenkopf, der die Art des Nummern-Idents kennzeichnet. Darüber hinaus enthält der EPC einen Filterwert. Er ermöglicht Selektionsprozesse, die dafür sorgen, dass aus einem Pulk an Transpondern in einem Lesefeld nur die im Augenblick relevanten EPC-Daten übertragen werden. Abgerundet wird der EPC-Speicherbereich durch Kontrolldaten. Ihre Funktion besteht darin, die Identität und damit die Korrektheit der gesendeten und empfangenen Daten sicherzustellen, sie für die EPC-Anwendung zu schützen und damit unverwechselbar zu machen.

Darüber hinaus weist der EPC drei weitere Speicherbereiche aus: Der erste betrifft die Transponder-ID (nicht zu verwechseln mit der Waren-ID). Sie verhindert, dass bei gleichzeitigem Auslesen von Transpondern die Datenübertragungen kollidieren. Daneben gibt es zwei optionale Segmente, die sich konzeptionell für Kennwörter und warenbegleitende Informationen nutzen lassen.

EPC Gen 2 setzt auf den Erfahrungen der ersten Generation auf und vervollkomment deren Anlagen. So ist der neue Standard nun voll kompatibel zu EAN: Neben dem 96 Bit großen Standard-EPC können in Form von Varianten auch alphanumerische Dateninhalte abgebildet werden.

Vorgängervariante aufgegeben

Zu diesem Zweck wurde die 64-Bit-Vorgängervariante genauso aufgegeben wie die damit zusammenhängende Kurzversion des EPC-Headers. Letzterer umfasst nun immer acht Bits. Über diese Anpassungen im Nummernaufbau hinaus wurden alle vier Bereiche des Transponderspeichers in der geschilderten Weise definiert.

Die Beschreibung der EPC-Luftschnittstelle spezifiziert die physikalische Interaktion zwischen Schreib- beziehungsweise Leseeinheit und EPC-Transponder im Ultrahochfrequenzband (860 bis 960 Megathertz) - einschließlich der Befehlsstrukturen und Antikollisionsverfahren. Zu den Kommandos zählen nicht nur Lese- und Schreibvorgang, sondern auch Deaktivierungs- und Sperrfunktionalität.

Mehr Leistung für den Anwender

Was bedeutet das nun für die Anwender? Zunächst einmal sorgt EPC Gen 2 für eine wahre Leistungssteigerung:

• Es existieren drei verschiedene Leseeinstellungen, mit denen sich die Übertragung optimieren lässt - je nachdem, ob nur ein Lesegerät zum Einsatz kommt oder mehrere auf engem Raum verwendet werden. Ein Transponder kann dabei auch mehrere Anwendungen gleichzeitig mit Informationen beliefern.

• Zwei verschiedene Arten der Codierung erlauben es, Transponder trotz eventuellen Störrauschens durch fremde Anwendungen zu erfassen.

• Verbessert wurde auch der Vorgang des Beschreibens. Auf diese Weise kann der Nutzer die Transponder direkt in seiner Anwendung beschreiben - auch dann, wenn sie bereits auf einem Umkarton appliziert sind.

• Außerdem konnte die Lesegeschwindigkeit gegenüber der früheren Generation - unter europäischen Funkbedingungen zumindest - verdoppelt werden.

Zwei weitere Spezifikationen regeln das Lesegeräteprotokoll und -Management. Sie definieren Schnittstellen zwischen einer Applikation (beispielsweise einer Middleware) und einem oder mehreren RFID-Lesegeräten, so dass sich Letztere aus der Anwendung heraus steuern und überwachen lassen. Aufgrund der großen Datenmenge, die RFID-Systeme erzeugen können, kommt der Lesegerätesoftware besondere Bedeutung zu: Um die weiterverarbeitenden Systeme nicht mit Datenmüll zu überlasten, bieten diese Geräte Funktionen, mit denen sich die Transponderdaten schon beim Auslesen filtern und verdichten lassen. In EPC Gen 2 sind nun zusätzlich Schnittstellen zu den weiterverarbeitenden Systemen definiert.

Die heute vorliegenden EPC-Spezifikationen zu Dateninhalt und RFID-System bilden die Grundlagen für künftige Weiterentwicklungen. Nach dem EPC-Klassenkonzept (siehe unten) sind denn auch wiederbeschreibbare und mit einer eigenen Energiequelle ausgestattete Transponder zur Nutzung vorgesehen und in Vorbereitung.

Für die Umsetzung der beschriebenen Spezifikationen arbeiten Unternehmen aller Brachen im Rahmen von EPCglobal zusammen. Sie versprechen sich davon im Wesentlichen eines: dass sich durch den Einsatz der neuen RFID-Generation, zum Beispiel durch die Pulkerfassung, die Waren schneller und effizienter handhaben lassen. Wenn beispielsweise Paletten am Wareneingang im Vorbeifahren vereinnahmt werden können, wird es für alle Beteiligten billiger und zeitsparender.

Vorteile der Transparenz

Zudem hat die durchgängige Transparenz im Daten- und Warenfluss erhebliche Vorteile: Die Unternehmen wissen immer in Echtzeit, wo sich ihre Ware gerade befindet. Diese Information lässt sich nutzen, um die gewünschte Ware zum richtigen Zeitpunkt in der angemessenen Qualität zu liefern. Gleichzeitig verbessert sich die Rückverfolgbarkeit, so dass Plagiate entdeckt und schadhafte Produkte aus der Auslieferung zurückgezogen werden können. Im Verkauf ist eine Verbesserung des Kundenservice möglich. Zum Beispiel sind die Regale nun in der Lage, selbst den Bestand zu protokollieren und sich direkt zu melden, falls alle Produkte verkauft wurden oder ein kritischer Wert erreicht ist. So lässt sich automatisch ein Nachschubprozess anstoßen.

Von diesen neuen Möglichkei-ten für Industrie, Handel und Logistikdienstleister profitieren auch die Verbraucher. Sie können ihren Wünschen und Vorlieben entsprechende Ware zu angemessenen Preisen, in der erwarteten Qualität und in ausreichender Menge erwerben, wenn die Effizienzvorteile in der Versorgungskette ausgenutzt werden.

Anpassung der Prozesse nötig

Mit Hilfe der RFID-Technik und des EPC-Standards ist zudem sichergestellt, dass die Rasierklingen der jeweiligen Lieblingsmarke tatsächlich vom Markeninhaber stammen: Markenpiraterie mit kopierter EPC-Identifikation würde dadurch auffallen, dass eine EPC-Nummer mehrfach vorkommt.

Es gibt also eine Reihe von Gründen, warum sich immer mehr Unternehmen intensiv mit der Einführung dieser Technik auseinander setzen. Aber die beschriebenen Vorteile ergeben sich nicht aus der Technologie allein, sondern aus ihrer Kombination mit Anpassungen der Prozesse. Zudem muss RFID im Gesamtzusammenhang gesehen werden; eine isolierte Anwendung in einzelnen Bereichen entwickelt langfristig nur einen beschränkten Nutzen.

In der Übergangsphase vom Barcode auf die Transpondertechnik wird oft eine parallele Verarbeitung beider Datenträger erforderlich. Zudem sind organisatorische Backup-Lösungen notwendig, beispielsweise Klarschriftinformationen oder datentechnische Vorkehrungen, denn RFID mit EPC erschließt eine neue Ebene der Datenhaltung. Mit der Anbindung an Kommunikationsnetze ändern sich auch die Informationsstrukturen innerhalb der Unternehmen sowie zwischen unterschiedlichen Organisationen. Es bedarf einer Erweiterung der IT-Architektur in Absprache mit den Geschäftspartnern.

Derartige Veränderungen und die Notwendigkeit einer überarbeiteten Prozessgestaltung sind Gründe dafür, warum die Wirtschaftlichkeit der RFID-Technologie so häufig ein Thema ist. Dabei stehen den erforderlichen Investitionen doch qualitative und quantitative Nutzenpotenziale gegenüber, die sich unter anderem in Form der gesteigerten Prozesseffizienz äußern: geringere Prozesskosten, Reduzierung von Handling-Fehlern und eine verbesserte Transparenz in Bezug auf den Waren- und Informationsfluss lassen sich messen und werden ergebniswirksam.

Worin bestehen nun die Investitionen? Dabei handelt es sich in erster Linie um die Kosten für Antennen und Lesegeräte, für Infrastrukturanpassungen, Software und Transponder. Am Beispiel Letzterer wird deutlich, von welchen vielfältigen Faktoren die Kosten abhängen: Da spielt zum einen die Anzahl der benötigten Transponder eine Rolle. Ferner ist bedeutsam, ob der Funkchip nur einmal oder mehrfach verwendet wird. Etwa 65 Prozent der Transponderkosten entfallen auf den eigentlichen Mikrochip, der Rest entsteht dadurch, dass die winzigen Antennen gefertigt und angebracht werden müssen.

Die Preise sinken

Ergänzend zu den technischen Investitionen sind interne Schulungen hinsichtlich der Funktionsweise und Handhabung des RFID-Systems zu berücksichtigen. Doch insgesamt dreht sich allmählich das Kosten-Nutzen-Verhältnis zugunsten der neuen Technologie. Eine wichtige Rolle spielen hierbei die Standards, die eine branchenübergreifende und internationale Nutzung der Technik ermöglichen.

Wie sich die Standardisierung auf die Marktentwicklung auswirkt, lässt sich anhand der Transponderkosten illustrieren: Als EPCglobal vor drei Jahren die Perspektive eines Funk-"Tag" zum Stückpreis von fünf Cent entwarf, lag der Preis de facto noch bei 50 Cent. Seit Veröffentlichung des Gen-2-Standards purzeln die Preise: 15 Cent für ein EPC-Gen-2-Smart- Label und acht Cent für ein EPC-Gen-2-Inlay (IT-Bestandteil des Tag) sind derzeit im Gespräch. (qua)