Was ist RFID und wie funktioniert es? Zusammenspiel von Etikett, Lesegerät und Antenne

An der Versandtür fährt eine Palette langsam vorbei. Niemand scannt die Kartons einzeln, und trotzdem steigt auf dem Bildschirm daneben die Stückzahl von selbst, und wenn die Palette durch die Tür ist, stehen die Produkte, die versendet werden sollten, und die gelesenen nebeneinander. Wer die Szene zum ersten Mal sieht, hält das vielleicht für Zauberei; in Wirklichkeit ist es das Zusammenspiel einiger kleiner Teile. Nach derselben Logik lassen sich Kleidungsstücke auf einer Stange, Kartons im Regal oder Teile an der Produktionslinie zählen. Dieser Beitrag erklärt von Anfang bis Ende, was diese Teile sind, wie sie miteinander „sprechen“ und in welchen Fällen RFID Probleme machen kann.

RFID, englisch Radio Frequency Identification, also Identifikation per Funkfrequenz, ist eine Technik, mit der die Kennung auf einem an einem Objekt angebrachten Etikett per Funk gelesen wird, ohne Berührung und ohne Sichtverbindung. Anders als beim Barcode muss das Lesegerät das Etikett nicht „ansehen“, und viele Etiketten können gleichzeitig gelesen werden.

Aus welchen Teilen besteht ein RFID-System?

• Etikett: Besteht aus einem kleinen Chip und einer mit dem Chip verbundenen Antenne; in den meisten Anwendungen trägt es nur eine Kennnummer.
• Antenne: Das Teil, das das Funksignal des Lesegeräts aussendet und die Antwort des Etiketts wieder aufnimmt; ihre Ausrichtung und ihr Standort bestimmen den Lesebereich.
• Lesegerät: Das Gerät, das die Antennen steuert und die Kennungen der Etiketten sammelt. Es kann ein fest installiertes Tor, ein Tunnel oder ein Handterminal sein.
• Edge-Rechner: Arbeitet unmittelbar neben dem Lesegerät, bereinigt das wiederholte Lesen desselben Etiketts und wendet einfache Regeln an.
• Software: Ordnet die Kennung dem Datensatz von Produkt, Charge, Seriennummer oder Standort zu und übergibt das Ergebnis an das ERP-, Lager- oder Produktionssystem.

Wie funktioniert ein RFID-Etikett?

Die Arbeitsweise des Etiketts hängt davon ab, woher es seine Energie bezieht. Ein passives Etikett hat keine eigene Batterie; mit der winzigen Energie, die es aus dem vom Lesegerät ausgesendeten Feld aufnimmt, weckt es seinen Chip und antwortet mit seiner Kennung. Es ist die am häufigsten verwendete Art in Lager, Handel und Produktion. Ein aktives Etikett hat eine eigene Batterie und kann selbstständig Signale senden; deshalb ist es aus größerer Entfernung zu sehen, aber größer, teurer und durch die Lebensdauer der Batterie begrenzt.

Das Etikett selbst weiß meist nicht, „was“ es ist, sondern sagt nur, „wer“ es ist. Es trägt eine Kennnummer; zu welchem Produkt, Karton oder welcher Charge diese Nummer gehört, ist in der Software hinterlegt. Der Schritt, das Etikett dem Produktdatensatz zuzuordnen, ist deshalb die Grundlage des Systems.

Wie funktioniert ein RFID-Lesegerät?

1. Das Lesegerät sendet über die angeschlossene Antenne ein Funksignal aus und erzeugt einen Lesebereich.
2. Passive Etiketten, die in den Bereich gelangen, nehmen aus diesem Signal Energie auf und erwachen.
3. Jedes Etikett antwortet mit seiner Kennung; kommen die Antworten gleichzeitig, wendet das Lesegerät ein Kollisionsverfahren an, das die Etiketten nacheinander unterscheidet.
4. Das Lesegerät kann dasselbe Etikett während der Lesezeit mehrfach sehen; diese Rohlesungen werden an den Edge-Rechner gesendet.
5. Die Edge-Schicht filtert die Wiederholungen heraus, gleicht mit dem erwarteten Produkt und Standort ab und erzeugt ein sauberes Ergebnis.
6. Die Software zeigt das Ergebnis auf dem Bildschirm an und leitet die bestätigte Bewegung an das zentrale System weiter.

Wie wird aus einer Lesung eine Warenbewegung?

Denken Sie an die Wareneingangstür eines erfundenen Lagers. Während etikettierte Kartons des Lieferanten durch die Tür gehen, sammelt das Lesegerät die Kennung jedes Etiketts. Der Edge-Rechner reduziert das mehrfache Lesen desselben Kartons auf einen Eintrag, gleicht mit den erwarteten Kartons der Bestellliste ab und gibt auf dem Bildschirm drei Gruppen aus: übereinstimmende, in der Liste vorhandene, aber nicht gelesene und gelesene, aber nicht in der Liste stehende. Der Bediener sieht sich die fehlenden oder überzähligen Kartons an und bestätigt das Ergebnis, und die Software sendet diese Bestätigung als Bestandsbewegung an das zentrale System. Das Etikett allein sagt nichts; der Wert entsteht, wenn die Lesung auf den Datensatz und die Regel trifft.

Vorteile und Nachteile von RFID

RFID ist nicht die Antwort auf jedes Problem. Die folgende Tabelle stellt jedem Vorteil den Preis gegenüber, der mit ihm einhergeht.

Wo wird RFID eingesetzt?

• Lager und Wareneingang: Abgleich eingehender und ausgehender Kartons mit der erwarteten Liste.
• Versand: Zählen der Palette beim Verlassen der Tür, sodass fehlende oder überzählige Produkte vor dem Versand auffallen.
• Handel und Hängeware: Zählen von Produkten im Regal oder auf der Stange, ohne Kartons zu öffnen.
• Produktionsverfolgung: Nachverfolgen, an welcher Station und in welchem Arbeitsgang sich ein Fertigungsauftrag befindet, anhand der Etikettenbewegung.
• Anlagegüter und Betriebsmittel: Aufzeichnung von Standort und Verlauf von Fahrzeugen, Ausrüstung oder Behältern auf Paletten.
• Archiv und Akten: Auffinden und Zählen von Akten und Ordnern im Regal.

Gemeinsam ist diesen Einsätzen, dass viele Objekte in kurzer Zeit und mit Zuordnung zum Datensatz gezählt werden müssen. Wenn Sie nur wenige Positionen verfolgen, bleiben Einrichtungs- und Etikettenaufwand für RFID oft unnötig; gibt es täglich Hunderte Bewegungen, treten bei manuellem Zählen sowohl der Zeitaufwand als auch das Fehlerrisiko hervor.

Warum scheitert eine RFID-Lesung manchmal?

Die Technik ist nicht fehlerfrei; die meisten Probleme kommen aus dem Einsatzort. Metallflächen reflektieren das Signal, flüssigkeitshaltige Produkte absorbieren es, Ausrichtung oder Position des Etiketts passen vielleicht nicht zum Antennenfeld, übereinandergestapelte Etiketten verdecken einander, andere Lesegeräte oder Maschinen in der Nähe können Störungen erzeugen. Wird die Lesestärke zu hoch eingestellt, werden diesmal auch Etiketten im Nachbargang gelesen. Deshalb vermisst eine solide Einrichtung zuerst den Einsatzort und stellt dann den Lesebereich so ein, dass er nur den Zielbereich abdeckt. Der Erfolg einer Lesung wird nicht im Labor oder in der Broschüre geprüft, sondern dort, wo die Produkte tatsächlich vorbeikommen; dasselbe Etikett kann auf einem Karton problemlos gelesen werden und in einer Metallkiste gar nicht.

Wo reicht Zählen mit Barcode, Papier und Excel nicht aus?

Für wenige Positionen und einen langsamen Ablauf genügen Papierliste, Barcode und Excel; sie sind günstig und leicht zu erlernen. Das Problem beginnt, wenn Zahl der Positionen und Tempo steigen: Kartons werden einzeln gescannt, die Inventur dauert Tage, die Differenz zwischen Liste und physischem Bestand wird erst nach der Zählung klar. Der Barcode hilft beim schnellen Lesen, verlangt aber, dass das Lesegerät jedes Etikett mit Sichtverbindung ansieht. An diesem Punkt kommt RFID ins Spiel, aber nur, wenn Etikettierung, Produktart und Ablauf geeignet sind. RFID für jedes Produkt ist unnötig; praktische Regel: Je höher das Zählvolumen und der Preis eines Fehlers, desto sinnvoller wird RFID.

Wie fügen sich der YazSis RFID-Tunnel und das Handterminal in diese Kette ein?

YazSis RFID- & IoT-Systeme konzentrieren sich darauf, diese gesamte Architektur im Einsatz aufzubauen. Der RFID-Tunnel erfasst mit den eingebauten Lesegeräten und Antennen etikettierte Produkte, ob als Karton, Hängeware oder Palette, beim Durchlauf in einem Zug und zeigt das Ergebnis live auf dem angeschlossenen Laptop an. RFID-Handterminals zählen mobil, ohne dass Kartons geöffnet werden oder während Produkte an der Stange hängen oder im Regal stehen, und zeigen den Fortschritt auf dem Terminalbildschirm an. Die gelesenen Daten können in Echtzeit an einen Computer, einen Unternehmensserver oder eine Cloud-Infrastruktur übertragen werden.

Die vier Grundsätze der Kette lauten: den Einsatzort vermessen, den Lesebereich kalibrieren, in der Edge-Schicht prüfen, an das System anbinden. Die Zuordnung des Etiketts zum Produkt- oder Chargendatensatz, das Herausfiltern wiederholter Lesungen und die Prüfung anhand erwarteter Produkt- und Standortregeln liegen auf der Softwareseite. Der Umfang der Integration wird je nach Projekt festgelegt.

Die allgemeine Empfehlung lautet, mit einem einzigen Ablauf zu beginnen: etwa nur die Versandtür oder nur eine Produktgruppe auszuwählen und mit echten Produkten auszuprobieren, ist viel weniger riskant, als das ganze Lager auf einmal umzustellen. Sind die Ergebnisse gut, wird der Ablauf erweitert; wenn nicht, lassen sich Etikett, Position oder Einstellung des Lesebereichs mit geringem Aufwand ändern.

Um zu sehen, ob RFID in Ihrem eigenen Produktfluss sinnvoll ist, können Sie auf der Seite RFID- & IoT-Systeme beginnen und Ihr Zählszenario mit echten Produkten besprechen.