Technologie, Systeme und Anwendungen - Ein Überblick für Unternehmen, die ihre IT-Systeme direkt mit der „realen“ Welt verbinden möchten und dafür den Einsatz von RFID-Technologie planen

1 von 53 White Paper RFID Technologie, Systeme und Anwendungen Ein Überblick für Unternehmen, die ihre IT-Systeme direkt mit der „realen“ Welt verbinden möchten und dafür den Einsatz von RFID-Technologie planen 2 von 53 Impressum Herausgeber: BITKOM Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien e.V. Albrechtstraße 10 10117 Berlin-Mitte Tel.: 030/27 576 – 0 Fax: 030/27 576 – 400 bitkom@bitkom.org www.bitkom.org Eine Arbeit der Projektgruppe RFID (Radio Frequency Identification) Herausgegeben im August 2005 Ansprechpartner: Dr. Birgit Heinz, BITKOM e.V. Tel: +49 (0)30 / 27576 – 243 E-Mail: b.heinz@bitkom.org Inhaltsverzeichnis 1 Vorwort.................................................................................................................................5 2 Einleitung .............................................................................................................................7 3 Management-Architektur für RFID-Lösungen ......................................................................9 4 RFID-System-Architektur und Standards...........................................................................11 4.1 Markttrends und Nutzungsformen ............................................................................. 11 4.2 Architektur von RFID-Systemen ................................................................................ 12 4.3 Das Internet der Dinge aus EPCglobal-Sicht ............................................................ 15 4.4 RFID-Standards......................................................................................................... 19 4.5 Ausblick ..................................................................................................................... 20 5 RFID-System-Komponenten..............................................................................................21 5.1 RFID-Tags: Chip und Antenne .................................................................................. 21 5.1.1 Aufbau eines RFID-Tags bzw. -Transponders ................................................... 21 5.1.2 Tag-Antenne....................................................................................................... 23 5.2 Air Interface und Pulkerfassung ................................................................................ 24 5.3 Reader und Antenne ................................................................................................. 26 5.3.1 Reader-Aufbau ................................................................................................... 26 5.3.2 Reader-Antenne ................................................................................................. 28 6 IT-Infrastruktur ...................................................................................................................30 6.1 Middleware und serviceorientierte Architektur (SOA)................................................ 30 6.2 Schichtenmodell für das Real-time Enterprise .......................................................... 31 6.3 Event-Architektur ....................................................................................................... 32 6.4 Das Middleware-Konzept Savant von EPCglobal ..................................................... 35 6.5 Datenbanken ............................................................................................................. 36 7 RFID-Sicherheitsaspekte ...................................................................................................38 8 Anwendungsbeispiele ........................................................................................................41 8.1 Fallstudie: Logistik-Prozesse bei Hewlett-Packard GmbH ........................................ 41 8.2 Fallstudie: Flexible Produktionsprozesse in der Automobilfertigung bei BMW.......... 42 8.3 Fallstudie: Mobile Wartungslösung bei Fraport AG ................................................... 43 8.4 Fallstudie: RFID-Flächen-Rollout in der Logistik bei Metro AG ................................. 45 9 Glossar...............................................................................................................................48 10 Weitere Informationsquellen ..............................................................................................50 3 von 53 Abbildungen Abbildung 1: Schichten und Komponenten einer RFID-Management-Architektur.....................................9 Abbildung 2: Systemarchitektur für RFID-Anwendungen.........................................................................12 Abbildung 3: Die wichtigsten RFID-Frequenzbereiche und ihre Anwendungen ......................................14 Abbildung 4: Beispiel und Struktur einer EPC-Nummer...........................................................................15 Abbildung 5: Struktur des EPCglobal-Netzwerkes im Vergleich zum Web..............................................16 Abbildung 6: Fragen, die zukünftig über das EPCglobal-Netzwerk beantwortet werden.........................17 Abbildung 7: EPCIS-Service von Gillette..................................................................................................18 Abbildung 8: Standards des EPCglobal-Netzwerkes ...............................................................................19 Abbildung 9: ISO- und EPCglobal-Standards ..........................................................................................20 Abbildung 10: Inlays für RFID-Tags mit 13,56 MHz (HF).........................................................................21 Abbildung 11: Inlays für RFID-Tags mit 868 MHz (UHF) .........................................................................22 Abbildung 12: Reflexionen im Bereich der Reader-Antenne....................................................................24 Abbildung 13: Das Anti-Kollisions-Protokoll des RFID-Readers ..............................................................25 Abbildung 14: Typisches Anschluss-Schema eines Readers mit RFID-Antennen ..................................27 Abbildung 15: Pulk-Erkennung und Multi-Tag-Handling ..........................................................................28 Abbildung 16: Überlagerung der Felder von RFID-Readern ....................................................................28 Abbildung 17: Reader-Antenne mit Antennen-Array und Feldregionen...................................................29 Abbildung 18: Ebenen einer Software-Architektur für das Real-time Enterprise .....................................31 Abbildung 19: Implementierung der Global Data Synchronization (GDS) ...............................................32 Abbildung 20: Auto-ID-Event-Architektur..................................................................................................33 Abbildung 21: Event-Informationen in einer Automotive-Prozesskette ....................................................35 Abbildung 22: EPCglobal-orientierte RFID-Anwendungs- und Kommunikationsstruktur.........................36 Abbildung 23: Warenausgang mit RFID-Antennen im HP-Werk Chester ................................................41 Abbildung 24: Prinzipielle Architektur für RFID in der industriellen Fertigung..........................................42 Abbildung 25: RFID-Transponder mit Datenspeicher an der Karosserieplatte bei BMW ........................43 Abbildung 26: Papierloses mit RFID optimiertes Wartungsszenario am Flughafen Frankfurt .................44 Abbildung 27: Schichtenmodell einer umfassenden Auto-ID-Anwendungsarchitektur ............................46 Abbildung 28: Konfiguration der RFID-Antennen an den Toren im Metro-Lager.....................................47 4 von 53 1 Vorwort Sehr geehrte Leserinnen und Leser, ich möchte mit Ihnen eine kurze Zeitreise wagen – und zwar rund 2400 Jahre zurück ins griechische Abdera. Dort stellt soeben der Philosoph Demokrit seine erkenntnistheoretischen Überlegungen an. Nach seiner Überzeugung gehen von den Dingen dieser Welt Bildchen aus, so genannte Eidola – heute sagen wir Idole, oder kurz: IDs. Erst durch die Wahrnehmung dieser Idole seien die Menschen in der Lage, den Dingen Eigenschaften und Wechselwirkungen zuzuordnen. So entstehen überhaupt Denken und Erkenntnis. Mit anderen Worten: Ohne ID – also ohne die Bildchen, die von den Dingen ausgehen – kein Denken. Meiner Meinung nach beschreibt Demokrit ziemlich genau, was RFID eigentlich anstrebt: Die Dinge und Waren geben Informationen über ihre Herkunft, ihre Bestimmung, ihren Status preis – eben ihre Identität, ihre ID. Und dank dieser Informationen können Menschen, Maschinen und Transportmittel erkennen, was mit den Dingen und Waren zu geschehen hat.