Einsatzmöglichkeiten und Technik von RFID
Thax Software Artikel – Juni 2022
Was ist RFID? Technik und Anwendung der Radiofrequenz-Identifikation
RFID und Barcode im Vergleich – Wie funktioniert RFID, und welche Technik eignet sich für welchen Einsatzzweck?
Die Identifikationstechnologie RFID existiert schon seit einigen Jahrzehnten, ist technisch ausgereift und in der Verwendung breit gefächert. Wie RFID funktioniert, welche Vorteile und Anwendungsszenarien es gibt und wie die Abgrenzung zum Barcode ist, erfahren Sie in dieser Übersicht.
RFID Info 1: Was bedeutet RFID?
Radiofrequenz-Identifikation
RFID ist die Abkürzung für Radiofrequenz-Identifikation. Es ermöglicht das kontaktlose Lesen und Speichern von Daten aus oder in sogenannten RFID-Transpondern (auch RFID-Tags oder Smart-Label genannt) mit entsprechenden Lesegeräten bzw. Schreib-Lese-Geräten (auch RFID-Reader genannt) und einer verarbeitenden Software.
RFID-Transponder
Ein Transponder kennzeichnet dabei ein Objekt, in erster Linie dient RFID der kontaktlosen Objektidentifikation. Der Begriff Transponder ist eine Verbindung aus den Begriffen Transmitter (Funksender) und Responder (Antwortender). Vereinfacht ausgedrückt ist ein Transponder ein i. d. R. batterieloser Sender mit einer Identifikationsnummer (ID-Nummer).
RFID Info 2: Funktionsweise von RFID-Systemen
Stationäre oder mobile RFID-Reader
Für den Datenaustausch erzeugt ein RFID-Reader ein elektromagnetisches Feld bzw. Funkwellen, die vom Transponder empfangen und beantwortet werden. Es gibt kabelgebundene stationäre und kabellose mobile RFID-Reader. Die Stapelverarbeitung mehrerer RFID-Transponder ist durch Anti-Kollisions-Techniken möglich.
RFID Info 3: Transponder-Arten
Es gibt hinsichtlich der Technik verschiedene Arten von RFID-Transpondern:
1. Aktive RFID-Transponder
Aktive Transponder verfügen über eine eingebaute Batterie. Die Varianten aktiver Transponder reichen von kleinen Ausführungen, die nur ihre Daten/Kennungen senden, bis zu komplexeren Modellen mit Mikroprozessor, Sensor und akustischer oder optischer Anzeige.
2. Passive RFID-Transponder
Am häufigsten werden passive Transponder verwendet, sie verfügen über keine eigene Energiequelle. Solange sie sich jedoch im Erfassungsbereich oder Nahfeld eines RFID-Lesegeräts befinden (daher auch der Begriff Near Field Communication, NFC), werden sie induktiv mit Energie versorgt und können arbeiten.
Es gibt Nur-Lese-Transponder und Schreib-Lese-Transponder. Je nach Verwendungszweck sind reine Lesegeräte ausreichend oder es werden Schreib-Lese-Geräte benötigt.
Passive Nur-Lese-Transponder
Bei Nur-Lese-Transpondern (read-only) gibt es 1-Bit-Typen sowie Transpondermodelle mit eindeutiger Identifikationsnummer. Die 1-Bit-Transponder werden hauptsächlich für den Diebstahlschutz in Geschäften verwendet, da sie nur die Information geben, ob sie vorhanden sind. Diese Transponder mit der geringsten Funktionalität sind in der Herstellung die günstigsten.
Komplexer sind Transponder mit einer eindeutigen ID-Nummer. Die ID ist von vornherein im Transponder gespeichert. Der Vorteil ist, dass jedes mit einem RFID-Transponder gekennzeichnete Objekt durch die weltweit einmalige Kennung unverwechselbar identifiziert werden kann.
Passive Lese-Schreib-Lese-Transponder
RFID-Transponder mit zusätzlichem Speicher bieten neben einer oft unveränderbaren werkseitig programmierten ID zusätzliche Datenblöcke zur Ablage benutzerspezifischer Daten.
Für spezielle Anwendungen gibt es Transponder mit Krypto-Funktionen. So können ausschließlich berechtigte Personen Daten vom Chip lesen oder auf diesen schreiben, z. B. beim elektronischen Personalausweis.
Auch passive RFID-Transponder mit einem Mikroprozessor werden von speziellen Herstellern angeboten. „Passiv“ bezieht sich dann nur auf die Kommunikation zwischen Lesegerät und Transponder, während der Mikroprozessor meist über eine Batterie versorgt wird. Dies wird z. B. für die kontinuierliche Temperaturmessung während des Transports von verderblichen Waren genutzt. Die erfassten Temperaturen werden im internen Speicher des Transponders gespeichert. Später können die Daten „passiv“ mit einem normalen RFID-Lesegerät ausgelesen werden.
RFID Info 4: RFID-Frequenzen
RFID-Transponder werden zudem hinsichtlich ihrer Standards und Frequenzen unterschieden, wodurch sie je nach Einsatzzweck andere Eigenschaften haben, insbesondere hinsichtlich Lesereichweite und -geschwindigkeit, Anzahl gleichzeitig lesbarer Tags und Zuverlässigkeit.
Die wichtigsten RFID-Frequenzen sind:
| Band | LF (Low Frequency) | HF (High Frequency) | UHF (Ultra High Frequency) |
|---|---|---|---|
| Frequenz | < 135 KHz | 13.56 MHz | 860-930 MHz |
| Standards | ISO/IEC 18000-2 | ISO/IEC 18000-3 AutoID HF class 1 ISO 15693, ISO 14443 | ISO/IEC 18000-6 AutoID class 0, class 1 |
| Lesereichweite | < 0,5 m | 0,1 - 1 m | bis 5 m |
| Typische Anwendungen | Zugangskontrolle, Tieridentifikation, Wegfahrsperren für Fahrzeuge | Zugangskontrolle, Biometrie, Bezahlung, Gepäck, Bibliotheken, Inventarisierung, Dokumentenidentifikation und -verfolgung | Lieferketten: Paletten- und Kistenkennzeichnung, Gepäckabfertigung, elektronische Mauterhebung |
RFID Info 5: Technischer Aufbau eines RFID-Transponders
Verschiedene Ausführungen von RFID-Transpondern
Der RFID-Transponder kann in verschiedenen Formen, Materialien und Größen geliefert werden. Je nach Anwendungsfall kann der Transponder z. B. als Transponder-Aufkleber (Papieretikett), Plastikkarte, PVC-Anhänger, Chip-Implantat, Armband etc. ausgestaltet sein.
Im Aufbau hat jeder RFID-Transponder einen Mikrochip und eine gedruckte, gelegte oder geätzte Antenne. Das insgesamt als Inlay bezeichnete Gebilde aus Chip und Antenne wäre ohne Schutz gegenüber mechanischen, thermischen oder chemischen Beanspruchungen durchaus anfällig. Daher ist eine anwendungsspezifische Schutzhülle dieser elektronischen Bauteile erforderlich. Der gängigste und einfachste Schutz wird bereits durch eine Folie oder Papierschicht als sogenanntes RFID-Etikett oder Transponder-Aufkleber erreicht. Für die meisten Anwendungen ist dies ausreichend.
Für den robusteren Einsatz wird die RFID-Elektronik in eine Karte laminiert oder in ein Kunststoffgehäuse verpackt. Zur Kennzeichnung von Haustieren werden RFID-Tags in biokompatiblen Glascontainern im Millimeterbereich verwendet.
RFID Info 6: Vergleich von RFID und Barcode am Beispiel Aktensuche
Erkennung von Akten oder anderen Objekten mittels RFID oder Barcode
Auch gedruckte Barcodes können für eine Artikelkennzeichnung verwendet werden. Mit einem RFID-Transponder oder Barcode alleine lässt sich noch nicht viel anfangen. Wichtig ist die dahinterstehende Softwarelösung. Meistens ist die in einem Transponder oder Barcode steckende ID ausreichend, alle weiteren Daten werden dann in einer Datenbank auf dem PC bzw. Server gespeichert. Dadurch erübrigen sich auch Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes und der Datensicherheit.
Im Folgenden erklären wir, wie die Lösung „Findentity“ mit den Modulen Find und Ident für die Suche und Identifikation von Akten mittels RFID oder Barcode verwendet werden kann. Grundsätzlich können Sie Transponder oder Barcodes jedoch auf beliebigen Objekten, z. B. auch Inventar, anbringen, um diese zu tracken und zu verwalten. Daher wird auch eine Inventarisierung sehr gut und gerne mit RFID umgesetzt.
RFID-Transponder
Der Aktendeckel wird mit einem Transponder-Etikett versehen. Die vorgegebene einmalige ID wird durch Auslesen in der Findentity-Datenbank der Akte zugeordnet. Ein Speichern von zusätzlichen Daten auf dem Transponder ist nicht notwendig, da sich alle weiteren Daten in der Datenbank befinden.
Da RFID-Transponder über Funk gelesen werden, müssen sie nicht sichtbar angebracht sein, sondern können sich gut geschützt im Innenteil befinden. Wird eine Akte an einen neuen Ort (Raum, Schrank, Arbeitsplatz) gebracht, wird sie am dortigen Lesegerät eingelesen, auch ganze Aktenstapel gleichzeitig sind möglich. Der neue Standort wird in der Findentity-Datenbank gespeichert und kann bei Bedarf von jedem befugten Mitarbeiter abgefragt werden. Auch die visuelle Anzeige auf einem Raumplan ist möglich. Durch Standorthistorien lassen sich Wege nachverfolgen und Arbeitsprozesse optimieren.
Die automatische Identifikation und eindeutige Zuordnung öffnet eine Schnittstelle zu einer Vielzahl weiterer Funktionen. Somit ist auch die Integration in einem kompletten Büromanagementsystem möglich mit Funktionen wie z. B. dem automatischen Öffnen zugehöriger digitaler Akten, der automatischen Zuordnung von Dokumenten, Diktaten und Arbeitszeiten.
Barcode
Der 1D-Barcode ist eine grafische Kennung in Form von schwarzen Balken und Weißräumen in unterschiedlichen Breiten (Strichcode). Nach den Vorgaben eines Barcode-Algorithmus – EAN-8, EAN-13, Code 128, Interleaved 2of5, Codabar u. a. – werden so Zahlen oder Zeichen kodiert. Im neueren 2D-Code – z. B. QR-Code oder DataMatrix – können wesentlich mehr Daten auf gleicher Fläche abgebildet werden.
Die Daten werden mit einem Laserscanner (Barcode) oder einer Kamera (Barcode und 2D-Code) ausgelesen.
Wird das mit einem Barcode gekennzeichnete Objekt an einen anderen Standort gebracht, muss es manuell über einen Barcode-Scanner einzeln registriert werden. Anders als beim Transponder muss der Barcode sichtbar sein und es ist keine Stapelverarbeitung mit einem Mal möglich, hier gibt es also gegenüber RFID Komforteinbußen.
Der Vorteil von Barcodes gegenüber RFID ist, dass diese als Aufkleber verhältnismäßig günstig sind und sich auch selbst herstellen lassen. Allerdings können die Strichcodes auch relativ schnell durch Verschmutzung unleserlich werden und müssen dann erneuert werden.
RFID Info 7: Anwendungsbeispiele von RFID und Barcode
Einsatzmöglichkeiten von RFID und Barcode – Beispiele
- Suche/Tracking von Objekten sowie Identifikation mit RFID oder Barcode
von z. B.- Akten
- Büchern / Magazinen / digitalen Medien (CD/DVD)
- Chargenprotokollen in pharmazeutischen Unternehmen
- Inventar, z. B.
- Möbel
- IT-Ausstattung
- Sicherheitsausstattung, z. B. Feuerlöscher
- Kisten und Paletten
- Proben im Labor
- Personenidentifikation mit RFID oder Barcode z. B. für
- Zugangskontrolle
- Zeiterfassung
- Essensausgabe in Schulmensen und Kantinen
- Inventarisierung und Facility-Management mit RFID oder Barcode
- Erfassung und Verwaltung von Beständen in Lagern, Bibliotheken und Archiven mit RFID oder Barcode
- Wareneineingangs- und Warenausgangskontrolle, Überwachung von Lagerkapazitäten mit RFID oder Barcode
- Warenidentifikation im stationären Handel mit RFID oder Barcode, Warensicherung mit RFID
Dies sind nur einige der zahlreichen Möglichkeiten von RFID. Für den modernen Büroeinsatz dieser Identifikationstechnik im Sinne der Aktenverwaltung ist eine Verbindung zwischen RFID und elektronischer Akte als sogenannte Hybrid-Akte optimal. Die gewohnte Büroorganisation muss nicht umgestellt werden, wird aber optimiert, da nun ein sekundenschneller Zugriff auf elektronische Inhalte ebenso wie auf die physischen Akten mit vielen weiteren Zusatzfunktionen möglich ist.
Praxiserprobtes RFID-System
Voraussetzung dafür ist ein praxiserprobtes System, das einfach an Ihre Bedürfnisse angepasst werden kann. Das umfangreiche und modular aufgebaute System „Findentity“ mit den Modulen Find und Ident von Thax Software kann als reines Aktensuchsystem bzw. Inventarisierungssystem mit RFID oder Barcode oder als komplettes Büromanagementsystem mit vielen weiteren Funktionen verwendet werden, optional mit elektronischer Akte, DMS/CRM und sogar Anbindung von digitalem Diktat.
Studie bestätigt Nutzen von RFID im Büro
In einer von der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg zusammen mit Thax Software und DATEV durchgeführten Studie war das zentrale Ergebnis, dass es bei der Aktensuche durch Nutzung der RFID-Technik zu einer Zeiteinsparung von 46 Prozent und bei der Literatursuche von 37 Prozent kommt. Nach weniger als einem Jahr hatte sich das RFID-System in der untersuchten Kanzlei rentiert.
RFID Info 8: Vorteile von RFID-Systemen
Gegenüber Barcodes hat RFID einige Vorteile
- Originalität: Weltweit eindeutige ID-Nummer des RFID-Transponders.
- Lesbarkeit: Kein Verschmutzen, Verschmieren oder Ausbleichen des RFID-Tags. Auftretende Verschmutzungen haben beim Auslesen keinen Nachteil.
- Erfassung: Analoger Sichtkontakt zum Auslesen des RFID-Transponders nicht notwendig. Die Suche nach dem Label/Kennzeichen entfällt, da kontaktloses Auslesen auf kurze oder auch lange Entfernung je nach Transponder-Typ möglich ist.
- Haltbarkeit: Bei entsprechender Verpackung ist der Transponder unempfindlich gegenüber chemischen, mechanischen und thermischen Einflüssen.
- Einbindung: RFID-Transponder sicher und nahezu „unsichtbar“ in Produkte und Objekte zu integrieren.
- Flexibilität: Dateninhalte sind je nach Chipgröße anpassbar.
- Bedienungskomfort: Kein einzelnes Scannen oder Abtippen von Daten/Informationen notwendig.
- Dokumentation: Sichere und vollständig lückenlose Erfassung bei datenbankgestützter Anbindung.
- Energieunabhängigkeit: Energieversorgung erfolgt beim Smart-Label kontaktlos durch Lesegerät.
- Globaler Standard: Etablierte Technik. RFID/NFC von zahllosen Geräten und sogar Smartphones auslesbar.
Fazit: RFID- oder Barcode-System?
Viele verschiedene Arten von RFID- und Barcode-Systemen
Es gibt viele verschiedene Arten von RFID- und Barcode-Systemen mit unterschiedlichen Eigenschaften, die von physikalischen Parametern abhängen, sowie unterschiedlichste Einsatzgebiete. Bevor der Benutzer sich für ein System entscheidet, sollte er die spätere Nutzung und Skalierbarkeit im Auge behalten und mehrere Fragen beantworten.
Sie möchten wissen, wie auch Sie von RFID beispielsweise im Büro profitieren können?
Seit 1998 beschäftigt Thax Software sich mit dem Thema RFID und den technischen Einsatzmöglichkeiten. Thax Software hatte weltweit erstmalig den Einsatz von RFID in einem Büro gezeigt und wurde hierfür mit verschiedenen Innovations- und Unternehmenspreisen ausgezeichnet. Heute gibt es zahllose Anwender in allen Branchen.
Gerne beraten wir Sie, kontaktieren Sie uns.
Erklärt: Findentity Aktensuche und Inventarisierung mit RFID
Video: Findentity mit den Modulen für Aktensuche, Inventarisierung und mehr mit RFID
Autoren
Thorsten Bartsch ist Diplom-Informatiker und Geschäftsführer der Thax Software GmbH und einer von mehreren Experten für RFID-Technik bei Thax Software.
David Hehn ist Diplom-Kommunikationswirt und Marketingleiter bei der Thax Software GmbH und setzt sich mit Anwendungsfeldern von RFID und Barcode auseinander.
© Thax Software GmbH – 06/2022