1. Vorwort - HTL innovativ
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Diplomarbeit Automatische Identifikationssysteme für Produkte und Handelswaren Qualitätsmanagement in der Getreideverarbeitung Stefan Farthofer Seite 1/77 Abstract .................................................................................................... 6 1. Vorwort ................................................................................................. 7 1.1. In der Getreideverarbeitung ............................................................ 9 1.2. Warum dieses Thema? ................................................................... 9 1.3. Warum Auto-ID?............................................................................ 10 1.4. Was ist ein „Identifikationssystem“? .............................................. 11 (Rittner 2007, S.7)1.5. Vorgeschichte des Barcodes............................ 11 1.5. Vorgeschichte des Barcodes ......................................................... 12 2. Techniken der Identifikation ............................................................. 13 2.1. Handeingabe ................................................................................. 14 2.2. Optische Verfahren ....................................................................... 15 2.2.1. Barcode – Strichcode ............................................................. 15 2.2.1.1. Linearer Barcode .............................................................. 16 2.2.1.1.1. Strukturen eines Barcodes................................................ 17 2.2.1.2. Stacked bzw. gestapelte Barcodes .................................. 19 2.2.1.3. 2D-Codes – Flächencodes – Matrixcodes........................ 20 2.2.1.4. Composit Codes ............................................................... 22 2.2.2. Dotcode - Punktcode .............................................................. 22 2.2.3. Schrifterkennung - OCR.......................................................... 23 2.2.3.1. Klarschrift ......................................................................... 23 2.2.3.2. True Type ......................................................................... 24 2.2.3.3. OCR ................................................................................. 24 2.2. Magnetisch basierte Dateneingabe ............................................... 26 2.3. Smartcards - Chipkarten ............................................................... 27 2.3.1. Speicherkarten........................................................................ 28 2.3.2. Mikroprozessorkarten ............................................................. 28 2.4. RFID (Radio Frequency Identification) .......................................... 30 2.4.1. Geschichte der RFID-Technologie .......................................... 31 2.4.2. Bestandteile eines RFID-Systems .......................................... 32 2.4.3. Unterscheidungsmerkmale ..................................................... 33 2.4.3.1. Energieversorgung ........................................................... 33 Stefan Farthofer Seite 2/77 2.4.3.1.1. Induktive Kopplung (Passiv) ............................................. 33 2.4.3.1.2. Elektromagnetische Backscatter-Kopplung ...................... 35 2.4.3.1.3. Close Coupling ................................................................. 36 2.4.3.2. Beschreibbarkeit .............................................................. 37 2.4.3.3. Funktionsprinzip ............................................................... 39 3. Kennzeichnung .................................................................................. 40 3.1. Handeingabe ................................................................................. 40 3.1.1 Handeingabe als Notfallslösung .............................................. 41 3.2. Barcode ......................................................................................... 41 3.2. RFID .............................................................................................. 43 3.2.1. Disks und Münzen .................................................................. 43 3.2.2. Plastikgehäuse ....................................................................... 44 3.2.3. Kontaktlose Chipkarte ............................................................. 44 3.2.4. Smart Label ............................................................................ 45 4. Standards (Integration) ..................................................................... 48 4.1. Individuelle Lösung ........................................................................ 49 4.2. EAN (und UPC) ............................................................................. 50 4.2.1. EAN- Herstellercode ............................................................... 50 4.2.2. EAN- Artikelnummer ............................................................... 51 4.2.3. Internationale Lokationsnummer (ILN) .................................... 51 4.2.4. Optionale Angaben ................................................................. 53 4.2.5. Varianten des EAN-Codes ...................................................... 53 4.2.6. Unterschied EAN-13 / EAN-8.................................................. 54 4.3. EAN-128 ........................................................................................ 55 4.3.1 Optionale Informationen .......................................................... 55 5. Vergleich der Technologien .............................................................. 57 5.1. Leseratenvergleich: Klarschrift, True Type, OCR, Strichcode, Matrixcode ............................................................................................ 57 5.2. Vergleich verschiedener ID-Systeme ............................................ 59 6. Vorgehensweise bei der Auswahl geeigneter Technologien ......... 61 6.1. Vorgehensweise bei der Auswahl geeigneter Barcodesysteme .... 64 7. Anwendungsgebiete .......................................................................... 67 Stefan Farthofer Seite 3/77 7.1. Barcode ......................................................................................... 67 7.1.1. Tracking und Tracing .............................................................. 67 7.1.2. Einzelhandel ........................................................................... 68 7.2. RFID .............................................................................................. 70 7.2.1. Elektronische Wegfahrsperre.................................................. 70 7.2.2. Ski-Ticketing ........................................................................... 71 7.2.3. Smart Label ............................................................................ 72 Stefan Farthofer Seite 4/77 Ich erkläre an Eides statt, dass ich die vorliegende Arbeit selbständig und ohne fremde Hilfe verfasst, andere als die angegebenen Quellen nicht benützt und die den benutzten Quellen wörtlich oder inhaltlich entnommenen Stellen als solche kenntlich gemacht habe. ………………………………………… Stefan Farthofer Stefan Farthofer Seite 5/77 Abstract This paper deals with automatic identification (Auto-ID) systems in general and specific ones for products and trade goods. It also should be guide for choosing the right technology to identify products in the company and should give a detailed overview. For our final project where we had to develop a software for a mill-producing company, which assures the retraceability of the products, as required by law, this paper helped to implement such an automatic identification system like RFID or Barcode into the software. Auto-ID is the automation of data input into a computer or into a communication system. Since the invention of the computer it has advanced in leaps and bounds and because of its universal applicability it came into such widespread use. But what didn’t change until now, is the problem of supplying the computer with data. The user is often confronted with an abundance of data to feed the computer with. Another problem is the fact that the human is relatively slow and produces many errors especially under time pressure. Automatic identification acts exactly here: Not the user has to type in the data to the computer, but the system detects the data itself with the help of the human or fully automatic. On the market you can find a huge variety of different identification technologies. However the most common technologies are radio frequency identification (RFID) and Barcode. RFID works by detecting labels with included microchips placed on the products which send information about the product to the reader device. In contrast to the identification by sending electromagnetic waves like RFID does, Barcode systems act optically by detecting printed bars and blanks. Both have their pros and cons and now we see a challenge between the (old) Barcode and (new) RFID, but the future will show which technology of this both enforces and which even newer technology will appear on this rapidly changing market. But what we are able to say is that automatic identification will nearly displace manual input to identify products and trade goods. Stefan Farthofer Seite 6/77 1. Vorwort Computer sind heutzutage überall und in allen Lebensbereichen zu finden. Sie sind eines der wichtigsten, wenn nicht überhaupt das wichtigste Arbeitsgerät. Kein anderes Gerät ist so universell einsetzbar, sei es die die Aufgabe einen Brief zu schreiben, ein Haus zu planen oder die ganze Steuerung einer Maschine. Vor allem die Menge der zu verarbeiteten Daten hat sich seit den letzten Jahrzehnten vervielfacht. Daher war es immer ein logischer Schritt, dass sich auch die Geschwindigkeit und der Speicher immer weiter vergrößerte. War es vor 30 Jahren noch ein Computer mit 64kB Arbeitsspeicher und einer Festplatte mit einer Kapazität von 256MB, sind es heute standardmäßig mindestens 512MB Arbeitsspeicher und eine Festplatte mit 80GB, was mehr als das 100fache der Speichermenge entspricht. Was sich jedoch nicht verändert hat, ist die Problematik der Zuführung der Daten an den Computer. Der Anwender sieht sich oft damit konfrontiert eine Fülle von Daten in kurzer Zeit, und vor allem möglichst ohne Fehler, dem Computer zuzuführen. Seit den Siebziger Jahren gibt es dafür jedoch Techniken, die „Automatische Identifikation“ genannt werden. Definition: „Auto ID ist die Automatisierung von Dateneingaben in einen Computer oder in ein Kommunikationssystem.“ (Wölker 2005, S.11) Stefan Farthofer Seite 7/77 Ein wesentliches Argument für den Einsatz von Auto-ID ist die Zeitersparnis. Eine Arbeitskraft, die Daten per Hand eingeben muss ist langsam und vor allem teuer. Auto-ID verkleinert die Verarbeitungszeit um ein Vielfaches. Art der Eingabe Geschwindigkeit (Zeichen pro Minute) FehlerRisiko Kosten der Dateneingabe Handeingabe 60 - 150 1:300 hoch Auto-ID 100 - 2500 1:3000000 niedrig EDI 240 - 960 1:5000000 niedrig (Wölker 2005, S.10) Die Automatische Identifikation eröffnet einem hiermit schier unbegrenzte Möglichkeiten. Es ist zum Beispiel selbstverständlich an einer Kasse im Supermarkt zu stehen und dank der an der Ware aufgedruckten Strichcodes nach nur sehr kurzem Warten mit der Bankomatkarte zu bezahlen zu können. Dies sind gleich zwei Techniken, die unter automatische Identifikation fallen. Zum einen die Bankomatkarte, die elektronisch die Daten zur Verfügung stellt, zum anderen der Strichcode, der optisch arbeitet. Die bedeutendsten Bereiche automatischer Identifikation sind: Produktion, Betriebsdatenerfassung (BDE) Herstellung, Lagerumschlag, Distribution, Ausleihe Transport Kombinieren von Gütern (Kommissionieren) Lagerung, Lagerplatzvergabe, Zollsysteme Zahlungsverkehr, Überweisungen und Schecks Sicherheits- und Zugangskontrollen, Diebstahlabwehr Formularverarbeitung Sortieren von Warenströmen, Gepäckbehandlung an Flughäfen (vgl. Wölker 2005, S.10f) Stefan Farthofer Seite 8/77 1.1. In der Getreideverarbeitung Auch in der Getreideverarbeitung eröffnet die automatische Identifikation völlig neue Möglichkeiten und vereinfacht den Produktionsfluss. Besonders in Klein- und Mittelunternehmen (KMU) wird der Produktionsfluss oft noch ohne Computerunterstützung mittels schriftlicher Dokumentation dokumentiert, was vor allem die gesetzlich geforderte Rückverfolgbarkeit von Lebensmitteln (EU-Verordnung 178/2002), die auch für Mühlenprodukte gilt, sehr erschwert. Einige getreideverarbeitende Betriebe realisieren die Rückverfolgung zurzeit mit mehreren Silobüchern. Um zum Beispiel durch eine am Mehlsack aufgedruckte Chargennummer, das ursprüngliche Getreide und dessen Herkunft festzustellen, müssen mehrere Bücher durchsucht werden um nach einigen Minuten die benötigten Informationen zu finden. Dieses System ist nicht sehr effizient und kann nur von der Person, die die Einträge erstellt hat, ohne Schwierigkeiten nachvollzogen werden. Durch den Einsatz von automatischen Identifikationssystemen direkt in den Getreide verarbeitenden Betrieben können zum Beispiel die vom Handel geforderten Barcodes nach dem EAN-Standard (siehe Kapitel 4.2. bzw. 4.3.) direkt nach der Absackung aufgedruckt werden. Außerdem können durch die Speicherung auf einem geeigneten Medium, auch Daten zur firmeninternen Verwendung einfach gespeichert und gelesen werden. 1.2. Warum dieses Thema? Das Ziel des Unterrichtsprojektes ist es eine Software für Getreide verarbeitende Unternehmen zu entwickeln, die den Produktionsfluss dokumentiert, sowie die Rückverfolgbarkeit von Lebensmitteln (EUVerordnung 178/2002), die auch für Mühlenprodukte gilt, gewährleistet. Die Kennzeichnung soll dabei mit Hilfe eines Spezialdruckers für Strichcodes, oder einer anderen geeigneten Technologie erfolgen, welche wiederum mit Hilfe eines Barcodescanners gelesen und mit der Software ausgewertet werden kann. Die Diplomarbeit soll dabei helfen einen Überblick für die richtigen Technologien, speziell für die Getreideverarbeitung, zu geben. Stefan Farthofer Seite 9/77 1.3. Warum Auto-ID? In modernen Unternehmen sind automatische Identifikationssysteme lebenswichtig für die Effizienz im Betriebsablauf. Um eine wettbewerbsfähige Effizienz zu erreichen, dient für die Datenverarbeitung der Computer. Die automatische Zuführung der Daten ist im Wesentlichen „Automatische Identifikation“. Was identifiziert werden soll, sind Objekte jeglicher Art. Dazu sind jedoch besondere Kennzeichen nötig, wie zum Beispiel ein Barcode oder ähnliches, da das Lesegerät nicht nach den gleichen optischen Kriterien wie der Mensch ein Produkt identifizieren kann. Eine wichtige Rolle bei der Auto-ID spielen diese 3 Punkte: Erfassungssicherheit Damit wird die Genauigkeit bzw. Sicherheit bei der Erfassung beschrieben, was ein wichtiges Kriterium zur Fehlervermeidung darstellt. Geschwindigkeit Wie bei allen Systemen spielt die Geschwindigkeit der Verarbeitung eine wichtige Rolle. Die nötige Geschwindigkeit stellt sicher, dass Informationen rechtzeitig bereit gestellt werden können. Bedeutungssicherheit Dieses Kriterium ist mit der benötigten Geschwindigkeitsvorgabe verbunden und ist für die Eindeutigkeit und Lesbarkeit der Codierung verantwortlich. Verwendete Codierungen müssen jeweils von Handelspartnern und Lieferanten lesbar sein, um dieses System nutzen zu können. (vgl. Jäger 2007) Stefan Farthofer Seite 10/77 1.4. Was ist ein „Identifikationssystem“? Ein Identifikationssystem besteht prinzipiell aus folgenden Bauteilen bzw. Elementen: • dem zu identifizierenden Objekt(Mensch, Tier, Produkt, Zustand, Bereich, etc.) • dem Träger des Kennzeichens (Etiketten,Transponder), • dem Kennzeichen selbst, • der Anbringungstechnik, • der Lesemöglichkeit oder der Vorgabe, lesen zu können, • dem die Vorgaben verarbeitenden System(Computer), welchesklassifiziert und eventuell-weitere Aktionen bzw. Schritte ausführt (z. B. speichert oder verarbeitet) (Rittner 2007, S.7) Stefan Farthofer Seite 11/77 1.5. Vorgeschichte des Barcodes Die Wurzeln des Strichcodes liegen in der Verbreitung des Computers nach dem Zweiten Weltkrieg. Hier nur einige erwähnenswerte Ereignisse. 1949 - Patentanmeldung von J.J. Woodland et al. für einen kreisförmigen Strichcode. 1963 - Beschreibung verschiedener Strichcodetechniken in der Zeitschrift 1970 - Formierung des U.S. Supermarkt Ad Hoc Ausschusses für den „Universal Product Code“ 1971 - Einführung des „Plessey Codes“ in europäischen Bibliotheken 1972 - Entwicklung des „Codabar Codes“ durch Monarch Marketing Systems. - Vorstellung des Codes „Interleaved 2/5“ durch INTERMERC. 1973 - Annahme der UPC Symbolik. 1974 - Entwicklung des Code 3/9. 1977 - Annahme der EAN Symbolik - LOGMARS begann Studie eines Standards über eine maschinenlesbare Symbolik (Codes 3/9). - Entwicklung des Code 11. - Entscheidung der American Blood Commission über die Einführung des Codabar 1981 - AIM publiziert Uniform Symbol Descriptions 1, 2 und 3. - Entwurf des ANSI Strichcodestandards wurde veröffentlicht. 1982 - U.S. Verteidigungsministerium veröffentlicht einen Mil.-Standard über Strichcode. 1983 - Annahme des ANSI Standards. 1984 - Verabschiedung eines Strichcode-Standards für den Medizinbereich. - Formierung eines Ausschusses für ODETTE. 1987 - Veröffentlichung des Code 49. 1988 - F.A.C.T. veröffentlicht den endgültigen Entwurf über Richtlinien zur Verwendung von Datensatzkennzeichnungen. (vgl. Wiesner 1990, S.9f) Stefan Farthofer Seite 12/77 2. Techniken der Identifikation Hier ein Überblick über die verschiedensten Techniken der Identifikation die im folgenden Kapitel genauer erläutert werden, wobei jedoch nur die für die Identifikation von Handelwaren relevanten – Barcode, Chipkarte, OCR, Magnetstreifen und RF-ID – behandelt werden: Abb. 1: Einteilung von Auto ID Systemen Stefan Farthofer Seite 13/77 2.1. Handeingabe Die am weitesten verbreitete Methode zur Datenerfassung mittels Computer ist die Handeingabe. Hier werden die Daten, zum Beispiel Seriennummer und Preis eines Artikels, direkt über die Tastatur eingeben. Erfahrungsberichte lassen jedoch auf eine hohe Fehlerrate (ein Fehler auf 300 eingegebene Buchstaben) schließen, was wiederum Zusatzkosten zur Folge hat. Echtzeitverarbeitung Außerdem ist (Real-Time) per von Handeingabe Daten kaum möglich, da eine die Geschwindigkeit durch die Fingerfertigkeit des jeweiligen Benutzers bestimmt wird. Zudem müssen die einzugebenden Daten vorher auf Papier beschafft werden und ausgetauscht werden was viel Platz für das Einschleichen von Fehlern lässt. Die Nachteile der Handeingabe sind: hohe Kosten durch Nachbearbeitung und Mehrfacherfassung langsame Geschwindigkeit höhere Fehlerrate Die wesentlichen Vorteile der Handeingabe sind: relativ niedrige Kosten bei nur geringer Nutzung Flexibilität (vgl. Wölker 2005, S.14) Stefan Farthofer Seite 14/77 2.2. Optische Verfahren 2.2.1. Barcode – Strichcode Der Barcode, zu deutsch Strichcode, ist die optimale Lösung für die Kennzeichnung und Identifikation für Handelswaren. Begründet wird dies mit der einfachen Anbringung und Lesbarkeit. Aber nicht nur im Handel wird der Strichcode rege verwendet, er findet Akzeptanz in nahezu allen Marktsegmenten. Da sich der Barcode in der Lebensmittelbranche zum Richtmaß entwickelt hat wurde auch ein Standard notwendig – der EAN 13 Standard. EAN steht dabei für „European Article Number“. Vorteil bei diesem Standard ist, dass dieser Code firmenübergreifend lesbar ist. Zum Beispiel beantragt der Zulieferer für sein Produkt, für eine jährliche Gebühr, einen Barcode nach EAN 13 Standard. Der Zulieferer muss sich dann nicht mit dem Händler absprechen, sondern Zulieferer und Händler „sprechen“ dann automatisch dieselbe „Sprache“. Der EAN 13 Code besteht dabei aus Ländercode, Betriebsnummer des Herstellers und Artikelnummer. Doch eigentlich gibt es den Barcode gar nicht - es gibt lediglich eine Vielzahl standardisierter und frei definierter Symbologien. Grundsätzlich unterscheidet man folgende Barcodetypen: Linearer Barcode Stacked bzw. gestapelter Barcode 2D-Code Composit Code Stefan Farthofer Seite 15/77 2.2.1.1. Linearer Barcode Der konventionelle eindimensionale Strichcode besteht dabei aus meist schwarzen vertikalen Streifen und weißen Zwischenräumen. Die Codes werden mit einem Lesestift, einem CCD-Scanner oder einem Laserscanner gelesen. (vgl. http://www.wikiwiki.de/newwiki/pmwiki.php/AutoID/BarSystem 12.02.2007 14:46) Abb. 2: Code 39 Die Breite der Streifen und Zwischenräumen gestaltet sich dabei variabel nach einem vorgegebenen Codierschema. Die Kombination der Streifen bzw. Spalten und Zwischenräume ergibt ein Codeelement. Das kleinste geometrische Element, aus dem ein Lesezeichen besteht, wird als Modul bezeichnet. Somit bestimmt das Modul die Maße des Lesezeichens und daher auch den Codetyp. (vgl. Lenk 2005a, S.40ff) Da Barcodes zur Klasse der optischen Identifikationssysteme gehören beruhen sie hauptsächlich auf dem Effekt der Reflexion. Wird ein schwarzer Streifen beleuchtet, reflektiert er kaum Licht, ein weißer Zwischenraum jedoch sehr wohl. Dabei muss man das Reflexionsvermögen einer Oberfläche in Abhängigkeit des verwendeten Lichts und der daraus resultierenden Wellenlänge ganz besonders beachten. Zwei unterschiedliche Flächen (Streifen und Zwischenraum), die bei Tageslicht leicht zu unterscheiden sind, können bei Abtastung durch einen Laserscanner und dessen monochromen Lichtes durchaus gleiche Reflexionswerte erzeugen. (vgl. Lenk 2005a, S.40ff) Stefan Farthofer Seite 16/77 Eine typische Leseeinrichtung enthält eine Lichtquelle (monochromes Laserlicht oder Leuchtdioden) und einen dazugehörigen photosensitiven Empfänger der die Reflexionen detektiert. Vorrausetzung für eine problemlose Funktion eines Barcode-Systems ist die Abstimmung von Lichtquelle, Lesesymbol und Photoempfänger bezüglich ihrer spektralen Eigenschaften. (vgl. Lenk 2005a, S.40ff) Leseeinrichtung Lichtquelle Photoempfänger Lesesymbol Abb. 3: Aufbau einer Leseeinrichtung 2.2.1.1.1. Strukturen eines Barcodes Ein Barcode stellt eigentlich nichts anderes als einen Binärcode, bestehend aus nur zwei Zuständen, dar. Unterschieden werden diese Zustände durch unterschiedlich breite Striche, also Codesegmente die unterschiedlich starke Reflexionen aufweisen. Stefan Farthofer Seite 17/77 Sogenannte Zweibreiten-Codes unterscheiden nur zwei Spaltenbreiten, wobei normalerweise das breite Element für den Wert „1“ und das schmale Element für den Wert „0“ steht. Mehrbreiten-Codes kennen daher mindestens drei unterschiedliche Spaltenbreiten. Es gibt jedoch auch Codetypen, die nicht mit diskreten Trennlücken arbeiten, sondern einzelne Zeichen ohne Abstand aneinanderfügen. Diese werden als kontinuierliche Codes bezeichnet. Strichcodes werden zur Senkung der Falschlesung häufig mit Prüfziffern versehen, senken zugleich aber auch die Informationsdichte im Code. Vorteil dabei ist, dass der Empfänger die übertragenen Zeichen gleich auf Fehler überprüfen kann. Bei dieser Methode werden eine oder mehrere Prüfziffern in das vorhandene Lesesymbol eingebaut. Die Prüfziffer berechnet sich dabei durch eine geeignete Methode die der Anwender selbst bestimmen kann und hängt von dem Inhalt des Lesesymbols ab. Grundsätzlich kann diese Prüfziffernberechnung bei jedem Codetyp angewendet werden. Genormte Prüfziffernverfahren, wie sie beim EAN-Code, Codabar oder Code 2/5 Interleaved eingesetzt werden, bieten noch mehr Vorteile. Durch die genormten Verfahren ist ein Prüfzifferntest direkt in der Leseeinrichtung möglich, was dem Anwender erspart einen eigenen Test in seiner Steuerungssoftware integrieren zu müssen. Eine weitere wichtige Eigenschaft eines Barcodetyps ist der Zeichenvorrat an darstellbaren Zeichen, der sich prinzipiell aus Buchstaben, Ziffern und Sonderzeichen sowie aus Steuerzeichen zusammensetzt. (vgl.http://www.wikiwiki.de/newwiki/pmwiki.php/AutoID/LineareSymbologie n 12.02.2007 16:50) Stefan Farthofer Seite 18/77 2.2.1.2. Stacked bzw. gestapelte Barcodes Sie bestehen aus mehreren übereinander gestapelten linearen Barcodes, die sich meist das Start- und Stoppzeichen teilen. Die Codes können entweder mit einem CCD-Scanner oder Laserscanner zeilenweise gelesen werden, oder mit einem 2D-Scanner als ein Ganzes gelesen werden. (vgl. http://www.wikiwiki.de/newwiki/pmwiki.php/AutoID/BarSystem 12.02.2007 14:46) Abb. 4: Codablock Der lineare Barcode bezeiht seine Information lediglich aus einem eindimensionalen Vektor welcher aus den Abstandskomponenten besteht. Die Codehöhe spielt für die Information keine Rolle, da sie die gleichen Abstände besitzt. Sie ist bloß eine Art „Sicherheitskopie“ welche die Lesesicherheit – nicht lesbare Bereiche können weiter oben oder unten gelesen werden – erhöht aber auch die Informationsdichte drastisch verringert. Als Informationsdichte gelten die Nutzdaten pro Flächeneinheit. Da sich mit dem herkömmlichen Strichcode bei höherer Fläche, jedoch gleichbleibender Länge die Information nicht erhöht, wurden zweidimensionale Barcodes entwickelt. Prinzipiell bestehen diese aus übereinander gestapelten Barcodes, welche jeweils jedoch mit reduzierter Höhe abgebildet werden und somit die Fläche besser ausnützen. Der einzig damit entstehende Nachteil ist die Reduzierung der Redundanz Stefan Farthofer Seite 19/77 welche die Chancen der Reproduzierbarkeit bei beschädigten Codes vermindert. Der CODABLOCK beruht zum Beispiel auf dem Standardbarcode Code 128, welcher nur mit verringerter Höhe untereinander abgebildet wird. Solange zur Datengewinnung durch die Einbeziehung der zweiten Dimension nur Standardbarcodes verwendet werden, können vorhandene Lesegeräte relativ leicht auf die Erkennung von 2D-Codes weiterentwickelt werden. Durch die verminderte Höhe und Redundanz spielen bei 2D-Codes Störungen eine größere Rolle. Somit müssen diese Unsicherheiten durch geeignete Verfahren wie Paritätsbildung oder CRC zwingend kompensiert werden. (vgl.http://www.wikiwiki.de/newwiki/pmwiki.php/AutoID/GestapelteSymboli gien 12.02.2007 17:14) 2.2.1.3. 2D-Codes – Flächencodes – Matrixcodes 2D-Codes können ausschließlich mit einem CCD-Array, einem 2DScanner, erkannt werden. Die Identifikation des Codetyps erfolgt mittels typischen Orientierungsymbbols. Der Code selbst ist aus polynomischen, meist viereckigen Gruppen von Datenzellen. (vgl. http://www.wikiwiki.de/newwiki/pmwiki.php/AutoID/BarSystem 12.02.2007 14:46) Abb. 5: Aztec Code Stefan Farthofer Seite 20/77 Grundsätzlich sind Matrixcodes in nichts mit konventionellen Barcodes zu vergleichen, da sie nach einem völlig neuen Konzept aufgebaut sind. Hier gelten die Gesetzmäßigkeiten im Aufbau einer Matrixstruktur. (vgl. Lenk 2005b, S.45 f) Die Informationen des Strichcodes stecken in den unterschiedlichen Spaltenbreiten für ein darzustellendes Zeichen. Schon während der Abtastphase wird die Richtigkeit des eingelesenen Wertes überprüft. Beim Matrixcode ist dies undenkbar, da hier die Information nicht in den einzelnen Modulbreiten gespeichert ist, sondern ob ein Element an einem fix definierten Ort „belegt“ oder „unbelegt“, sprich schwarz oder weiß, ist. Die Form der Elemente ist meist quadratisch, kann aber auch rund, sechseckig oder eine beliebige geometrische Form annehmen. Ein zu codierendes Zeichen setzt sich aus einer bestimmten Anzahl von Elementen zusammen, die innerhalb der Matrix fix definiert angeordnet werden. (vgl. Lenk 2005a, S.45 f) Bevor die Daten eines Matrixcodes ausgewertet werden können, muss er als Ganzes aufgenommen werden. Grund dafür ist, dass bevor der Code ausgewertet werden kann, die einzelnen Elemente lokalisiert werden müssen. Dies geschieht mit speziellen Merkmalen für die Lageerkennung, so dass der Code in seine Referenzlage gedreht werden kann. Um die einzelnen Elemente aufnehmen zu können befindet sich im Code ein spezielles Taktmuster, aus dem ein gedachtes Referenzgitter abgeleitet und über den Code gelegt wird. (vgl. Lenk 2005a, S.45 f) Alle Matrixcodes sind ausschließlich omnidirektional lesbar, da auf jedem Fall ein komplettes Bild des Codes aufgenommen werden muss. Daher gestaltet es sich auch schwierig, einen stark beschädigten Matrixcode durch ein mehrmaliges Aufnehmen zu decodieren, da die Beschädigung bleibt und nicht lesetechnisch, wie beim Strichcode durch vertikales Stefan Farthofer Seite 21/77 Ausweichen am Code, umgangen werden kann. Deswegen ist es auch unumgänglich, die Datensicherheit mit komplexen Algorithmen, wobei meistens der Fehlerkorrekturalgorithmus nach Reed Solomon eingesetzt wird, zu gewährleisten. (vgl. Lenk 2005a, S.45 f) 2.2.1.4. Composit Codes Composit Codes beinhalten einen konventionellen linearen Barcode in Kombination mit einem Flächencode. (vgl. http://www.wikiwiki.de/newwiki/pmwiki.php/AutoID/BarSystem 12.02.2007 14:46) Abb. 6: PDF 417 Code Zusätzlich zum normalen Barcode enthalten sie eben einen Flächencode, was den Vorteil hat, dass „Grunddaten“ mit einem normalen Barcodescanner gelesen werden können, lediglich aber für erweiterte Informationen ein spezieller 2D-Scanner notwendig ist. 2.2.2. Dotcode - Punktcode Prinzipiell basiert der Punktcode auf einer Matrix von 6*9 bi 9*9 Punkten. Die Punkte bleiben entweder weiß, bzw. farblos, oder werden normalerweise mit einem schwarzen Punkt markiert, dem sogenannten Dot. Somit entsteht eine Kette von binären Kombinationen, bestehend aufgebaut aus Nullen und Einsen. Ein gewöhnlicher Barcode kann somit mehr als 2 Milliarden verschiedene Identifikationsnummern vergeben, was durch den geringen Umfang eine sehr hohe Informationsdichte ergibt. Stefan Farthofer Seite 22/77 Der Dotcode ist ein sehr zuverlässiger Code, da nicht wie beim Barcode die Breite der Streifen die Information bestimmt, sondern lediglich die Anoder Abwesenheit eines Punktes aussagekräftig ist. Wieder mit dem Strichcode verglichen reicht für den Dotcode ein sehr geringer Kontrast von nur 15 Prozent, für den Strichcode ist jedoch ein Kontrast von mindestens 60 Prozent notwendig. Für Umgebungen wo die Etiketten leicht verschmutzt oder beschädigt werden können, besteht die Möglichkeit den Punktcode direkt durch Perforieren oder Gravieren einzubringen Durch diese geringen Anforderungen wird der Dotcode vor allem dort eingesetzt wo der verfügbare Platz sehr begrenzt ist, wie z. B. auf einem Mikrocontroller wo der Code ganz einfach auf die Oberfläche graviert werden kann. Außerdem ist der Dotcode aus verschiedensten Positionen mittels Kamerasystem fehlerfrei lesbar. (vgl. http://www.wikiwiki.de/newwiki/pmwiki.php/AutoID/DotCode 13.02.2007 15:25) 2.2.3. Schrifterkennung - OCR 2.2.3.1. Klarschrift Klarschrift ist eine Schrift, die in der Gestaltung keinerlei Grenzen kennt. Somit gibt es für Erkennungssystem keinen Anhalt oder eine Standardisierung, an der es sich orientieren könnte. Durch diese Schwierigkeiten bleibt Klarschriftlesung nach wie vor der Traum der automatischen Identifikation. Das gesetzte Ziel ist es eben von Hand geschriebene Information fehlerfrei, sprich eindeutig und sicher, schnell zu lesen. Da sich dies als so Stefan Farthofer Seite 23/77 komplex gestaltet liegt die Leserate zum Beispiel bei Post und Paketdiensten zurzeit nur bei 15% bis 20%. (vgl. Lenk 2005a, S.4) 2.2.3.2. True Type True Type Schriftarten bezeichnen eine Fülle von standardisierten Schriftarten, die früher mit der Schreibmaschine und heute mit dem Computer geschrieben werden. Typische Schriftarten sind dabei zum Beispiel Times New Roman, Arial, Courier New und noch viele andere. Die Standardisierung beschränkt sich allerdings nur auf die Form der Schrift. Schriftgröße, Schriftgrad oder diverse andere Formatierungen können vom Anwender beliebig verändert werden. Wieder am Beispiel der Post und Paketdienste ergibt dies aber eine annehmbare Leserate von ca. 80%. (vgl. Lenk 2005a, S.5) True Type serifenlos serifenbetont proportional nicht proportional proportional nicht proportional Arial Lucida Sans Times Roman Courier Abb 7: Struktur der True Type Schriften 2.2.3.3. OCR OCR ist ein Akronym und steht für Optical Character Recognition oder optische Zeichenerkennung. Im Gegensatz zu True Type Schriftarten ist hier die Schriftgröße nicht mehr frei skalierbar und es sind allgemein die variablen Parameter viel begrenzter. OCR-A besitzt in seinem Stefan Farthofer Seite 24/77 Zeichenvorrat nur Großbuchstaben, welche in Form, Größe und Abstand in der Norm DIN 66 008 bzw. ISO 1073/II-1976 genormt sind. Um eine noch höhere Trefferquote bei der Zeichenerkennung zu erreichen, gibt es bei der OCR-A Schrift nur Großbuchstaben, Ziffern und Sonderzeichen, die eine feste Ausprägung besitzen müssen um eine möglichst hohe Leserate zu erzielen. (vgl. Lenk 2005a, S.5f) ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ 0123456789 +/:.,;Abb. 8: OCR A Extended Beispiel Stefan Farthofer Seite 25/77 2.2. Magnetisch basierte Dateneingabe Auch wenn Magnetstreifen eher nicht für die Identifikation für Produkte und Handelswaren geeignet erscheinen, sollen sie der Vollständigkeit halber trotzdem genauer erläutert werden. Magnetstreifen haben einen sehr weit gestreuten Anwendungsbereich. Unter anderem werden sie im industriellen Sektor, wie auch im Konsumentensektor eingesetzt. Grund dafür ist, dass auf einem Magnetstreifen relativ viele Informationen gespeichert werden können. Die Systematik der Speicherung erfolgt hier wieder in Form von Nullen und Einsen, genauso wie bei Computer-Bändern. Einige Anwendungsgebiete hierfür sind: EC-Karte Magnetkarten für den öffentlichen Transport Zugangskontrolle, Sicherheitskontrolle, Parkausweise, Maut Sparkarte, Telefonkarte, Kopierkarte, Kantinenkarte medizinische Daten, technische Daten (z. B. von einem Auto) Die Magnetschicht wird auf einem dünnen Plastikfilm aufgetragen. Der Vorteil dabei ist, dass die Informationen geändert bzw. überschrieben werden können, was dieses System mit einer hohen Flexibilität auszeichnet. Weiters besitzt ein Magnetstreifen eine hohe Speicherkapazität und ist gegenüber leichter Verschmutzung resistent. Wie jedes System bringt auch der Magnetstreifen einige Nachteile mit sich. Durch die Verwendung eines Magnetsystems gibt es keine, bis auf sehr aufwändige, Methoden um diese gespeicherten Daten zu kopieren. Was auch auf der Hand liegt, ist die Empfindlichkeit gegenüber starken Magnetfeldern. Verglichen mit Barcodes belaufen sich die Kosten pro Stefan Farthofer Seite 26/77 Einheit auf ein Vielfaches, da sich die Herstellung von Magnetkarten aufwändiger gestaltet. (vgl.http://www.wikiwiki.de/newwiki/pmwiki.php/AutoID/MagnetStreifen 15.02.2007 16:00) 2.3. Smartcards - Chipkarten Bei Chipkarten beläuft es sich wieder auf die gleiche Tatsache wie bei den Magnetstreifen. Sie sind aufgrund ihres Systems nur bedingt für die Identifikation von Produkten und Handelswaren geeignet, spielen aber im Bereich der automatischen Identifikation sehr wohl eine große Rolle. Chipkarten sind entweder elektronische Speicherkarten, oder überhaupt gleich Mikroprozessorkarten, sprich mit „eingebauter Intelligenz“. Meistens sind diese von Plastik umhüllt in Form einer Kreditkarte. 1984 kamen diese für Telefonchipkarten bereits zum Einsatz. Für die Datenübertragung muss die Chipkarte in ein Lesegerät eingesteckt werden, welche mit Lesestiften eine elektrische Verbindung mit der Chipkarte herstellt, was gleichzeitig die Schwachstelle darstellt. Vielbenutzte Karten und Lesegeräte neigen aufgrund der häufigen mechanischen Kontakte zu Abnutzung. Außerdem sind diese Kontaktpunkte empfindlich gegen Korrosion und Verschmutzung. Ungeachtet dieser genannten Nachteile ist der Chipkartenmarkt der am schnellsten wachsende Mikroelektronik-Teilmarkt. 1992 belief sich die Produktion auf 200 Millionen Chipkarten. 1995 waren es bereits 600 Millionen (500 Millionen Speicherkarten und 100 Millionen Mikroprozessorkarten). Grundsätzlich muss man zwischen Speicherkarten und Mikroprozessorkarten unterscheiden. Bei Mikroprozessorkarten können Stefan Farthofer Seite 27/77 die gespeicherten Informationen gegen nicht autorisierten Lesezugriff oder gar Manipulation geschützt werden. (vgl. http://www.wikiwiki.de/newwiki/pmwiki.php/AutoID/SmartCards 15.02.2007 16:19) 2.3.1. Speicherkarten Die Anwendungsmöglichkeiten sind bei Speicherkarten sehr eingeschränkt, da sie meist nur für eine ganz spezielle Verwendung optimiert sind. Möglich ist nur die Integration einfacher Sicherheitsalgorithmen. Der interne EEPROM Speicher wird durch die integrierte sequentielle Logik (State-Maschine) auf der Speicherkarte verwaltet. Durch die sehr niedrigen Herstellungskosten, sind Speicherkarten vor allem für Massenanwendungen, die nicht sehr flexibel sein müssen, die richtige Lösung. Ein allseits bekanntes Beispiel für die Anwendung für Speicherkarten ist die Sozialversicherungskarte „e-card“. (vgl.http://www.wikiwiki.de/newwiki/pmwiki.php/AutoID/SpeicherKarten 15.02.2007 16:40) 2.3.2. Mikroprozessorkarten Wie die Speicherkarte benutzt die Mikroprozessorkarte wieder ein EEPROM als Speicher, was jedoch wie der Name schon sagt nicht von einer sequentiellen Logik sondern von einem kompletten Mikroprozessor verwaltet wird. Auf dem EEPROM befindet sich dabei ein komplettes Betriebssystem, das den Datenverkehr der Karte verwaltet. Stefan Farthofer Seite 28/77 Die Daten auf dem EEPROM werden direkt bei der Herstellung geschrieben und fixiert, das heißt sie können später nicht mehr verändert werden. Um trotzdem flexibel arbeiten zu können besitzt die Mikroprozessorkarte zusätzlich noch ein RAM, das den temporären Arbeitsspeicher darstellt. Hier können unterschiedlichste Anwendungen integriert werden, was auch nach dem Herstellungsprozess noch möglich ist. Dies ermöglicht Firmen vor allem sicherheitsrelevante Daten im Nachhinein abzuspeichern. Eingesetzt werden solche Karten vor allem als Chipkarten für GSM-Mobiltelefone (SIM-Card) oder für EC-Karten (Maestro, Quick…). (vgl. http://www.wikiwiki.de/newwiki/pmwiki.php/AutoID/ProzessorKarten 15.02.2007 16:40) Stefan Farthofer Seite 29/77 2.4. RFID (Radio Frequency Identification) RFID-Systeme weisen einen sehr hohen Verwandtschaftsgrad zu Chipkarten auf. Wie bei den Chipkarten verwenden RFID-Systeme zur Speicherung der relevanten Daten einen elektronischen Datenträger. Vorteil gegenüber Datenaustausch Chipkarten nicht mehr ist bei durch RFID-Systemen, mechanischen dass der Kontakt der elektronischen Kontakte erfolgt, sondern die Datenübertragung kontaktlos mittels eines Transponders erfolgt. (vgl. Finkenzeller 1998, S.7) Der Begriff „Transponder“ ist ein zusammengesetztes Kunstwort und stammt aus dem Englischen. Es beschreibt dabei seine zwei wichtigsten Funktionen, zum einen ist ein Transponder ein Sender: englisch „transmitter“. Zum anderen ist er ein Antwortgeber: englisch „responder“. (vgl.http://www.wikiwiki.de/newwiki/pmwiki.php/AutoID/RadioFrequencyIde ntification 07.03.2007 14:20) Die Technik der kontaktlosen Identifikation stammt dabei aus der Funkbzw. Radartechnik woher auch der Name „Radio Frequency“ kommt. Der Datenaustausch basiert auf der Bildung von magnetischen bzw. elektromagnetischen Feldern. (vgl. Finkenzeller 1998, S.7) Stefan Farthofer Seite 30/77 2.4.1. Geschichte der RFID-Technologie Wie das Akronym RFID, Radio Frequency Idenfication, schon verdeutlicht, wird bei dieser Technologie die Informationsübertragung über Radiofrequenzen benutzt. Die Ursprünge dieser Idee liegen in der Zeit zwischen den beiden Weltkriegen in denen erstmals „Transponder“ zur Freund-Feind Identifikation eingesetzt wurden. Jedes alliierte Flugzeug wurde damals mit einem „Transponder“ ausgerüstet und konnte so mittels Sekundärradar erkannt werden. Die Technik des Sekundärradars gleicht dabei am ehesten der Technik von aktiven RFID-Systemen. Denn ein Sekundärradar nutzt zur Identifikation, im Gegensatz zum Primärradar (konventionelles Radar), nicht die rein passiven Radarechos, sondern die aktiven Antwort-Signale des Transponders. 1940 1960-70 Erkennung von Flugzeugen - Freund/Feind (Alliierte) Einsatz für Nuklearwaffen und Personal 1977 Freigabe für zivile Anwendungen 1979 Identifikation von Milchkühen (USA) 1984 Beginn der RFID-Serienproduktion 1988/89 Erste industrielle Anwendungen: Zugangskontrollen, bargeldloser Zahlungsverkehr, Skipässe, Tankkarten etc. 1990/99 Erste nicht-industrielle Anwendungen: Zeitmessung bei Sportveranstaltungen, z. B. bei Lauf- und Radmarathons oder Triathlons 2000/01 RFID ist weltweit größter Wachstumsmarkt (besonders in der Logistik) 2002/03 Einsatz in der Konsumgüterindustrie: Procter&Gamble, Gillette, Benetton, Wal-Mart, Metro („Future Store“) 2006 Einsatz von RFID-Eintrittskarten bei der Fußball-WM 2006 in Deutschland (vgl.www.identifikation.info/idpages/pmw/sites/identifikation.info/RFID/RFI DGeschichte 28.03.2007 14:32) Stefan Farthofer Seite 31/77 2.4.2. Bestandteile eines RFID-Systems RFID-Systeme sind prinzipiell aus zwei Komponenten zusammengesetzt: der Transponder: Er wird auf dem zu identifizierenden Objekt angebracht. das Erfassungs- oder Lesegerät: Ist ein Modul welches die Daten vom Transponder entweder nur liest oder schreibt und liest. Daten Takt RFIDLeseeinheit (Energie) kontaktloser Datenträger = Transponder Koppelelement (Spule, Mikrowellenantenne) Applikation Abb. 9: Bestandteile eines RFID-Systems Lesegeräte beinhalten Sender und Empfänger, was unter dem Begriff Hochfrequenzmodul zusammengefasst wird. Zur eigentlichen Datenübertragung ist ein Koppelelement notwendig, das entweder aus einer Spule oder einer Mikrowellenantenne besteht. Um die Daten der RFID-Leseeinheit zu verarbeiten werden sie über eine passende Schnittstelle (USB, RS232, RS485, …) zu einem Datenverarbeitungssystem (Applikation) weiter gesendet. (vgl. Finkenzeller 1998, S.9) Der eigentliche Datenträger, der Transponder, besteht aus einem Koppelelement und einem IC (Integrated Circuit). Da die meisten Transponder über keine eigene Spannungsversorgung wie einer Batterie verfügen, wird er erst aktiviert, sobald er in den Ansprechbereich eines Lesegeräts bewegt wird. Die vom IC benötigte Energie wird dann zusammen mit dem Takt und den Daten durch die Koppeleinheit zum Transponder übertragen. (vgl. Finkenzeller 1998, S.10) Stefan Farthofer Seite 32/77 2.4.3. Unterscheidungsmerkmale Da RFID-Systeme die Anwendung in so vielen Bereichen beziehungsweise Marksegmenten ermöglichen, müssen auch nach vielen technischen Merkmalen unterschieden werden. Für jeden Bereich gibt es bestimmte Anforderungen. Die wichtigsten technische Merkmale sind dabei die maximale Leseentfernung, die Spannungsversorgung (aktiv oder passiv), die Beschreibbarkeit (Read-Only oder Read-Write) und das Funktionsprinzip (Einfache Speicherkarte oder Prozessorkarte). In diesem Kapitel werden die technischen Unterscheidungsmerkmale beschrieben und im Kapitel „Auswahl geeigneter Technologien“ findet sich die Vorgehensweise bei der Auswahl einer geeigneten Technologie wieder. 2.4.3.1. Energieversorgung 2.4.3.1.1. Induktive Kopplung (Passiv) Induktiv gekoppelte Transponder bestehen aus einem Mikrochip, der den elektronischen Datenträger darstellt, und einer Spule die fast die komplette Oberfläche des Transponders wegnimmt. Bei induktiv gekoppelten Transpondern, die nahezu ausschließlich passiv betrieben werden, muss die komplett erforderliche Energie über die Induktive Kopplung durch das Lesegerät übertragen werden. Die Antennenspule des Lesegeräts sendet dabei hochfrequente elektromagnetische Wellen aus, die den Querschnitt der Spulenfläche am Transponder durchdringt und somit eine elektrische Spannung induziert. Die verwendet Frequenz bzw. Wellenlänge ist dabei immer um ein Vielfaches größer als die Entfernung zwischen Leser und Transponder. In diesem Bereich kann das elektromagnetische Feld noch als einfaches magnetisches Wechselfeld gesehen werden. (vgl. Finkenzeller 1998, S.36) Stefan Farthofer Seite 33/77 Abb. 10: Induktive Kopplung Aus dem obigen Bild ist zu entnehmen, dass nur ein geringer Teil der vom Lesegerät ausgesendeten elektromagnetischen Wellen tatsächlich die Antennenspule des Transponders, der sich in einem gewissen Abstand vom Sender (Lesegerät) befindet, durchdringt. Der kleine durchdringende Teil wird von an der Antennenspule des Transponders induziert und erzeugt somit eine Spannung. Diese induzierte Wechselspannung muss, bevor sie als Versorgungsspannung des Mikrochips verwendet werden kann, noch gleichgerichtet werden. Der Kondensator C1 stellt zusammen mit der Antennenspule des Transponders einen Schwingkreis dar. Dessen Resonanzfrequenz wird so auf die Sendefrequenz de Lesegeräts abgestimmt, dass die Spannung ein Maximum erreicht. An der Sendeseite (Lesegerät) befindet sich der Kondensator Cr der zusammen mit der Antennenspule des Senders ebenfalls einen Schwingkreis bildet. Hier muss die Resonanzfrequenz der Sendefrequenz entsprechen, womit man einen sehr hohen Ausgangsstrom erreicht, was wiederum hohe Feldstärken und somit eine bessere Sendeleistung zur Folge hat. (vgl. Finkenzeller 1998, S.36f) Beide Parallelschwingkreise zusammen können auch als Transformator betrachtet werden, wobei zwischen Primärseite und Sekundärseite nur eine sehr schwache Kopplung besteht. Der Wirkungsgrad bleibt trotz aller Stefan Farthofer Seite 34/77 Optimierungen recht bescheiden. Daher können induktiv gekoppelte Schaltungen nur für sehr Strom sparende Transponder eingesetzt werden. Typischerweise werden Transponder mit Schreibfunktion nur für Entfernungen unter einem halben Meter angeboten. Für größere Entfernungen sind nur mehr Read-Only Transponder produzierbar. (vgl. Finkenzeller 1998, S.36f) 2.4.3.1.2. Elektromagnetische Backscatter-Kopplung Transpondersysteme mit Rechweiten die über einen Meter hinausgehen und beschreibbar bezeichnet. Die sein sollen werden Arbeitsfrequenz liegt als Long-Range-Systeme hierbei im Kurzwellen- bis Mikrowellenbereich (433MHz bis 5,6GHz). Dieser kurze Wellenlängenbereich ermöglicht sehr viel kleinere Antennen und trotzdem einen höheren Wirkungsgrad als bei den niederfrequenten induktiv gekoppelten Transpondern. (vgl. Finkenzeller 1998, S.42) Nachteil dabei ist, dass die hohen Frequenzen eine höhere Fernfelddämpfung mit sich ziehen. Dadurch sind auf keinen Fall passive Transponder ohne eigene Energieversorgung möglich. Um dies zu erreichen müssten Leistungen um die 10W abgestrahlt werden. Gesetzliche Vorschriften erlauben jedoch lediglich eine Abstrahlleistung von maximal 25mW. Deshalb verwenden solche Transponder eine zusätzliche integrierte Batterie zur Spannungsversorgung. (vgl. Finkenzeller 1998, S.42) Stefan Farthofer Seite 35/77 2.4.3.1.3. Close Coupling Diese Variante der Energieversorgung wird vor allem für Transponderkarten eingesetzt. Solche Transponderkarten werden zum Datenaustausch in ein Lesegerät eingesteckt oder auf eine dafür vorgesehene Fläche gehalten. Transponderkarten genießen somit alle Vorteile die Smartcards (Chipkarten) bieten, vermeiden jedoch auch die Nachteile des mechanischen Kontakts, wie Korrosion der Kontakte. Der Transponder wird mit seiner Spule genau im Luftspalt des Ringkerns oder U-Kerns des Lesegeräts platziert. Durch diese Anordnung als Transformator ergeben sich Reichweiten von 0,1 bis maximal 1cm. (vgl. Finkenzeller 1998, S.44f) Abb. 11: Close Coupling Durch den kurzen Abstand ergibt sich ein außerordentlich hoher Wirkungsgrad, womit sich diese Technik für Chips mit hohem Energiebedarf anbietet. Aus diesem Grund sind fast alle Close-couplingChipkartensysteme mit Mikroprozessoren realisiert. Stefan Farthofer Seite 36/77 Für die Konzipierung von Close-coupling-Chipkarten und deren elektrischer sowie mechanischer Parameter ist die ISO-Norm 10536 definiert. (vgl. Finkenzeller 1998, S.44f) 2.4.3.2. Beschreibbarkeit Die Eigenschaft ob ein Transponder beschreibbar (Read-Write) ist, oder ob er nur fähig ist Daten auszugeben (Read-Only), ist eine weitere wichtige Eigenschaft. Vor Integration eines RFID-Systems muss überlegt werden, ob sich die Daten auf dem Transponder flexibel gestalten lassen sollen, oder lediglich ein fixer Wert, meistens eine Seriennummer, der oft schon bei Fertigung des Chips aufgebracht wird, genügt. Die gespeicherte (Serien-) Nummer kann nach der Speicherung nicht mehr verändert werden. Beschreibbare Transponder können durch ein geeignetes Lesegerät (nahezu) beliebig oft mit neuen Werten, bei Transponder mit integriertem Mikroprozessor sogar komplexen Programmen, beschrieben werden. Die Daten können durch drei verschiedene Verfahren gespeichert werden: EEPROM (electrical erasable programmable read only memory FRAM (ferromagnetic random access memory) SRAM (static random access memory) Die Speicherung in EEPROMs ist von den erwähnten Verfahren dabei das vorherrschende. Nachteil dabei ist, dass hierbei hohe Leistungen beim Schreibvorgang erforderlich sind, was den maximalen Leseabstand erheblich verkleinert. Außerdem kann der Transponder maximal 100.000mal beschrieben werden. Selten werden FRAMs in Transponder integriert, da sich die Herstellung dieser speziellen Speicherbausteine bisher als problematisch darstellt. Entscheidender Vorteil von solchen Speichern wäre die 100-fach kleinere Leistungsaufnahme gegenüber EEPROMs und die 1000-fach kürzere Schreibzeit. SRAMs werden dort engesetzt, wo sehr hohe Schreibgeschwindigkeiten erforderlich sind. Da zum Erhalten der gespeicherten Daten eine Stefan Farthofer Seite 37/77 unterbrechungsfreie Spannungsversorgung, die meist mit einer Stützbatterie realisiert wird, erforderlich ist, werden SRAMs primär bei Mikrowellen-Systemen verwendet. (vgl. Finkenzeller 1998, S.26ff) Stefan Farthofer Seite 38/77 2.4.3.3. Funktionsprinzip Je nach Anforderung an den Transponder kann man sich für verschiedene Funktionsprinzipien des Transponders entscheiden. Anwendungen bei denen keine hohe Flexibilität, aber durchaus eine hohe Komplexität, gefordert ist werden oft durch Zustandsautomaten realisiert. Da schon eine minimale Funktionsänderung des Zustandsautomaten eine Schaltungsänderung am Siliziumchip nach sich ziehen würde, werden für flexiblere Anwendungen Mikroprozessoren verwendet. Bei der Herstellung des Chips muss hier lediglich ein Betriebssystem integriert werden. Die spezifischen Daten für den Funktionsablauf des Transponders können beliebig verändert werden. (vgl. Finkenzeller 1998, S.12f) Spezialfall eines Transponders wäre der sogenannte 1-bit-Transponder, welcher nur genau ein Bit speichern kann. Dieses Merkmal reicht damit lediglich dazu aus, ob ein Transponder im Feld ist oder ob kein Transponder im Feld ist. Das Anwendungsgebiet liegt dabei nahe: In fast allen Kaufhäusern stehen am Ausgang große Rahmenantennen die detektieren ob ein am Produkt aufgebrachter Transponder in das Feld (und somit unbezahlt durch den Ausgang) gebracht wird. Genannt wird dieses System EAS (Electronical Article Survellaince). Diese simple Anwendung ermöglicht auch einen äußerst einfachen Aufbau. Die einfachste Realisierung wäre ein Schwingkreis, der genau bei der Frequenz des Lesers seine Resonanzfrequenz hat und somit detektiert werden kann. (vgl. Finkenzeller 1998, S.12f) Abb. 12: Funktionsprinzip (1-bit-Transponder) Stefan Farthofer Seite 39/77 3. Kennzeichnung Egal welches automatische Identifikationssystem zum Einsatz kommt, ist die richtige Kennzeichnung am zu identifizierenden Produkt extrem wichtig. Nur wenn das Objekt optimal gekennzeichnet ist, können alle Vorteile die durch das eingesetzte System entstehen auch genutzt werden. Ist der Barcode zum Beispiel durch einen nicht geeigneten Drucker gedruckt worden, der nicht im Stande ist die Balken- bzw. Zwischenraumtoleranzen einzuhalten, ist womöglich gar keine Identifizierung durch den Barcodescanner möglich, obwohl mit freiem Auge kein Unterschied zu einem anderen System feststellbar ist. Um die Vorteile der jeweiligen Systeme besonders einleuchtend zu gestalten, wird auch die Handeingabe der aufgebrachten Daten (zum Beispiel Seriennummer), was selbstverständlich keinen Bereich der automatischen Identifikation darstellt, beschrieben. 3.1. Handeingabe Hierbei müssen alle Informationen die als Klartext am Produkt aufgebracht worden sind, per Hand in ein System, zum Bespiel in ein Computerprogramm oder überhaupt nur in ein „Buch“, eingeben werden. Wird der Warenfluss dann nur schriftlich vermerkt, muss ein Kompromiss zwischen dem Umfang der aufgebrachten Information, der Verarbeitungszeit und der Fehlerrate gefunden werden. Wird nur die Seriennummer auf dem Produkt notiert und dann in einem Buch festgehalten, können sehr leicht Abschreibfehler passieren. Außerdem ist aus diesem Buch dann nur die Seriennummer zu entnehmen, und man muss anderwärtig die Zuordnung der Seriennummer zum dem bestimmten Produkt entnehmen. Wird jedoch die Produktbezeichnung auch auf das Produkt aufgebracht und zur Dokumentation bei einem Stefan Farthofer Seite 40/77 Warenausgang in Verarbeitungszeit. Inventarnummer unweigerlich das Buch Wird dann oder zur aufgenommen, andere auch noch Informationen Einführung eines verlängert der das die Produzent, die benötigt, führt das computerunterstützten Identifikationssystem, da der Umfang der einzugebenden Daten zu groß wird. 3.1.1 Handeingabe als Notfallslösung Wird ein automatisches Identifikationssystem verwendet, sollte falls möglich, immer eine Mindestinformation als Klartext auf dem Produkt aufgebracht sein, welches eine minimale Identifizierung auch ohne Barcode oder RFID-Scanner zulässt. So kommt es zum Beispiel beim Bezahlen in einem Kaufhaus immer wieder vor, dass der Barcode an einem Produkt aus irgendwelchen Gründen nicht erkannt wird, so kann die Kassiererin anhand der darunter stehenden Nummer das Produkt trotzdem identifizieren. 3.2. Barcode Wichtigstes Element in einem Barcodesystem ist das Strichcodesymbol, da es der Informationsträger ist und somit den Datenaustausch zwischen den Systemen gewährleisten muss. Was wohl die Strichcodetechnik zum Erfolg geführt hat, ist die Tatsache, dass Strichcodes ohne großen Aufwand gedruckt werden können. Trotzdem steht man vor der Einführung eines solchen Systems einigen Entscheidungen gegenüber. Die Hauptentscheidung ist diese, ob man den Strichcode im Hause generiert oder ihn an Fremdunternehmen weiter gibt. (vgl. Wiesner 1990, S.129) Ist der Strichcode für große Produktreihen einheitlich und die Daten die der Strichcode beinhalten muss im vornhinein bekannt, kann die Stefan Farthofer Seite 41/77 Produktion des Strichcodes getrost an Fremdfirmen vergeben und die Koten für entsprechende Geräte vermieden werden. Werden jedoch sehr individuelle Daten benötigt, wie zum Beispiel Gewicht der Bestellung, Datum der Auslieferung etc. muss man gezwungener Maßen im Betrieb selbst die notwendigen Geräte einführen, da sich (fast) jeder Strichcode anders gestaltet und somit kein Seriendruck möglich ist. (vgl. Wiesner 1990, S.129) Da die detaillierte Auflistung, samt technischen Details der verschiedensten Drucktechniken den Umfang dieser Arbeit überschreiten würde, wird hier nur ein Vergleich mit Vorteilen und Nachteilen der gängigsten Systeme angeführt. Verfahren Vorteile Stahlband-/ Kettendrucker sauberer Druck, hohe nur eine Zeichengröße Druckgeschwindigkeit möglich, sehr laut Trommeldrucker hohe Auflösung, große Genauigkeit Punkt-Matrix-Drucker Zeichensatz nicht begrenzt, keine Formatbegrenzung Tintenstrahldrucker leise, schnell Thermodrucker preisgünstig, leise Thermotransferdrucker Laserdrucker konstante hohe Druckqualität schnell, sehr gute Druckqualität Laser-Etching Druck auf fast allen Oberflächen (vgl. Wiesner 1990, S.152) Nachteile Farbbandabnutzung, nur Strichcodes, keine anderen Zeichen möglich schlechte Druckqualität, niedrige Auflösung, kann nicht nach allen Spezifikationen drucken niedrige Auflösung, schlechte Qualität Kontrastveränderungen unter Umgebungsbedingungen, Spezialpapier teure Etiketten, leise teuer sehr teures Verfahren, langsam Stefan Farthofer Seite 42/77 3.2. RFID Die Kennzeichnung von Handelswaren durch Transponder kann durch sogenannte integrierte Disks (Münzen), Transponder in Plastikgehäuse, als kontaktlose Chipkarte oder die neueste Variante als Smart Label erfolgen. Da sich die Kennzeichnung von Produkten durch Transponder in der Regel nicht so einfach gestaltet, wie beim Aufdrucken von Barcodes etwa, ist die optimale, möglichst einfache Kennzeichnung bei RFID Systemen besonders wichtig. Denn wird ein RFID System verwendet, bei dem jeder einzelne Transponder aufwändig programmiert werden muss, und dann wiederum zeitaufwändig ausgelesen werden muss, ist der Vorteil der durch das System anstatt aufgedruckter Daten entsteht, durch den erheblichen Zeitaufwand wieder aufgehoben. 3.2.1. Disks und Münzen Meistens werden Disks wie der Name schon sagt in runden Spritzgussgehäusen, mit Durchmessern von wenigen Millimetern bis zu einem Dezimeter gefertigt. Oft sind solche Disks in der Mitte durchbohrt um mit einer Schraube befestigt werden zu können. Einen Spezialfall solcher Disks oder Münzen bilden hierbei sogenannte Glastransponder. In diesem Glasröhrchen, welches nur 12 bis 32mm misst, befindet sich eine Platine (PCB) auf welchem der Mikrochip und der Kondensator zu Glättung der Versorgungsspannung aufgebracht sind. Um diese Platine wird die Transponderspule gewickelt und mit einem Weichkleber mechanisch stabilisiert. (vgl. Finkenzeller 1998, S.14f) Stefan Farthofer Seite 43/77 Abb. 13: RFID-Disk 3.2.2. Plastikgehäuse Ähnlich den Disks Plastikgehäusen als für Glasröhrchen Anwendungen gibt mit es Transponder hohen in mechanischen Anforderungen. Im Vergleich zum Glastransponder hat er eine größere Spule integriert was zu einer höheren Reichweite führt. Durch die generell größere Bauform kann er außerdem größere Mikrochips aufnehmen und ist unempfindlicher gegenüber mechanischen Vibrationen. (vgl. Finkenzeller 1998, S.15f) Abb. 14: Plastikgehäuse 3.2.3. Kontaktlose Chipkarte Häufig werden Transponder in der sehr verbreiteten Bauform ID-1 (85,72mm x 54,03mm x 0,76mm) als kontaktlose Chipkarte gefertigt. Die kontaktlose Chipkarte gewinnt immer mehr an Bedeutung, da sie in der von Visiten- und Kreditkarten gewohnten Größe ist und sich dadurch eine Stefan Farthofer Seite 44/77 große mögliche Spulenfläche ergibt, was besonders für induktiv gekoppelte RFID-Systeme den Vorteil von hohen Reichweiten hat. Der Transponder selbst wird dabei zwischen vier PVC-Folien einlaminiert und unter hohen Druck und Temperaturen über 100°C zu einer Einheit verschmolzen. Probleme hinsichtlich der Größe können beim Einsatz von Mikrowellentransponder entstehen, da diese eine dickere Bauform haben und somit oft nicht die von der ISO 7810 geforderte maximale Dicke von 0,8mm einhalten können. (vgl. Finkenzeller 1998, S.18f) Abb. 15: Kontaktlose Chipkarte (Innenleben) 3.2.4. Smart Label Die praktischste Anwendung für die Kennzeichnung von Handelswaren ist wohl die Kombination von Strichcode und Smart Label. Das Smart Label stellt den neuesten Bereich in der RFID-Technik dar und ist ein extrem flacher Transponder, unter 250µm dick, der samt der Antenne auf einer Folie, dem sogenannten „inlay“ aufgebracht werden kann. Diese Folie kann dann auf Rollen aufgewickelt werden und so wie Papier weiter verarbeitet werden oder sogar zwischen zwei Papierschichten einlaminiert werden. (vgl. Wölker 2005, S.38) Stefan Farthofer Seite 45/77 Abb. 16: Smart Label Wirklich neu ist das Smart Label nicht, da die Technik zum Beispiel bereits in kontaktlosen Chipkarten etwa eingesetzt wird. Lediglich die ultraflache Realisierung und die leichte Integrierbarkeit in andere Systeme sind das wesentlich Neue. Da sich die Antenne kostengünstig als eine Spule mit wenigen Windungen realisieren lässt, der verwendete Chip günstig ist und durch die Verwendung der induktiven Kopplung somit keine eigene Batterie als Energieversorgung erforderlich ist, kann das Smart Label zu günstigen Preisen gehandelt werden. Durch diese Tatsache ist das Smart Label in zweierlei Beziehung eine Brücke zwischen Barcode und RFID. Sie lassen sich ebenso einfach wie Papieretiketten verarbeiten und können daher ohne teures Umrüsten dort verwendet werden, wo bereits Etiketten angewendet werden und können außerdem zu den günstigen Preisen hergestellt werden, was ihnen die Tür zum Massenbereich und für Einweg-Anwendungen öffnet. Stefan Farthofer Seite 46/77 (vgl. Wölker 2005, S.38) RFIDLeseeinheit RFID Daten Decodierung Gemeinsame Datenverarbeitung Barcode Leseeinheit Barcode Daten Decodierung Daten Codierung Abb. 17: Gemeinsame Datenverarbeitung von Barcode und RFID Besonders in Situationen, in denen der Barcode an seine Grenzen gerät, zum Beispiel häufige Unlesbarkeit aufgrund Verschmutzungen oder er einfach nicht genügend Daten speichern kann, wäre der Umstieg zum Smart Label die optimale und gleichzeitig günstige Lösung. (vgl. Wölker 2005, S.38) Stefan Farthofer Seite 47/77 4. Standards (Integration) Die Integration von einem Auto-ID System, im Speziellen aber eines Barcode Systems, in bestehende Standards wie EAN ist beim Verkauf von Waren über den Handel zwingend erforderlich, da (nahezu) jede Handelskette diesen Standard verwendet. Primär ist die Integration eines Standards in das eigene System dann erforderlich, wenn die Güter firmenübergreifend transportiert und verkauft werden (vom Produzenten über den Transporteur zum Händler). Abb. 18: Barcode Potentiale Die im Warenfluss eingebundenen Firmen müssen sich dann nicht auf ein Auto-ID System einigen, sondern können einen weltweiten Standard verwenden und genießen dafür einen stark vereinfachten Datenaustausch, denn die zentrale Datenverwaltung des EAN-Standards automatisiert den EDI (Electronic Data Interchange / Elektronischer Daten Austausch). Somit können herstellerspezifische Informationen über das Produkt, wie zum Beispiel Gewicht oder Ablaufdatum, direkt durch den aufgedruckten Barcode ausgetauscht werden. Stefan Farthofer Seite 48/77 Durch diese Verbesserung der Handelsabläufe ergeben sich folgende positive Aspekte: Reduzierung von Verwaltungskosten schnellere Behandlung von Aufträgen größere Sicherheit von Berichten, ein mehrfaches Übernehmen von Daten entfällt gleicher Aufbau von Berichten bei Lieferanten und Kunden Basis für eine "Just in Time"-Logistik Anschluß an modernste Netzwerke und Dienste Einbindung automatischer Identifikation in der Industrie (vgl. http://www.wikiwiki.de/newwiki/pmwiki.php/AutoID/DataExchange 02.04.2007 18:03) 4.1. Individuelle Lösung Wird das verwendete Auto-ID System nur für die innerbetriebliche Identifikation bzw. Kommunikation eingesetzt, ist es nicht erforderlich das System in nationale oder weltweite Standards wie EAN zu integrieren und bringt auch keine Vorteile. Besonders die großen Transporteure wie UPS oder DHL setzen überhaupt auf selbst entworfene Systeme. Diese setzen Etiketten mit nur einem Identifikationscode ein, der an jedem Umschlagsplatz gelesen wird und somit die Warenverfolgung ermöglicht. Andere nationale Transporteure setzen Etiketten ein, die zusätzlich noch Informationen zum Bestimmungsort beinhalten. Das heißt aber auch, dass Pakete bei der Übergabe mit neuen Labels versehen werden müssen. (vgl. http://www.wikiwiki.de/newwiki/pmwiki.php/AutoID/IndiviDuell 04.04.2007 14:36) Stefan Farthofer Seite 49/77 4.2. EAN (und UPC) Ab 1970 wurden von der Kolonialwarenindustrie in den USA Ausschüsse gebildet, deren Ziel es war einen einheitlichen Strichcodestandard und eine Strichcodesymbolik für diesen Industriezweig zu finden. Sieben Hersteller reagierten auf diese Ausschüsse und brachten ihre Vorschläge ein, worauf Untersuchungen eingeleitet wurden, welche sich auf Druckund Drucktoleranztests spezialisierten. Der eingeführte Code lehnte sich dann sehr stark an den Vorschlag von IBM an und bekam den Namen UPC. UPC steht dabei für „Universal Product Code“. Die Industrie in Europa hatte die gleichen Interessen bezüglich Standardisierung, woraufhin die UPC Symbolik 1976 auch in Europa als EAN (European Article Numbering) Code eingeführt wurde. Heute stellen UPC und EAN gemeinsam mit IAN (International Article Numbering) und JAN (Japanese Article Numbering) ein globales System zur einheitlichen Identifizierung von Handelswaren dar. (vgl. Wiesner 1990, S.79f) Entscheidender Vorteil bei Verwendung des EAN Standards ist, dass sich der Händler de facto nicht mehr mit der Herstellung von Strichcodes und deren Integration in sein System beschäftigen muss. Grund dafür ist die zentrale Vergabe von EAN Nummern, welche einen Ländercode, einen Herstellercode und eine Produktnummer beinhalten, und somit die eindeutige Identifikation jedes Produktes ermöglichen. 4.2.1. EAN- Herstellercode Die Vergabe von EAN-Herstellercodes ist jeweils einer nationalen Organisation vorbehalten und muss beantragt werden. In Österreich ist dafür die GS1 Austria GmbH (www.gs1austria.at) zuständig. Stefan Farthofer Seite 50/77 4.2.2. EAN- Artikelnummer Der internationale Begriff für die EAN-Artikelnummer ist Global Trade Item Number (GTIN) und bezeichnet die Nummern, die jeder Hersteller für seine Produkte selbstständig vergeben kann und die im Gegensatz zu den Herstellercodes nicht von einer Dachgesellschaft vergeben werden. Bei der Vergabe dieser Nummer sollte man jedoch folgende Punkte unbedingt beachten: Sortenreine Codierung: Jede Artikelvariante, jede Farbe und Größe, jedes Motiv oder jeder Titel erhält eine eigene EAN. Dispositionsfähigkeit: Soll ein Produkt einzeln dispositionsfähig sein, d.h. einzeln als Artikel bestellbar sein, muss es durch eine eigene EAN identifiziert werden. Parallelprodukte: Jede Variante muss durch eine eigene EAN identifiziert werden. (vgl.http://www.identifikation.info/idpages/pmw/sites/identifikation.info/Inte gration/EAN-Artikelnummern 03.04.2007 16:45) 4.2.3. Internationale Lokationsnummer (ILN) Jede Nation, die ihre eigenen EAN Codes vergibt muss Mitglied bei der GS-1 Organisation sein. Die GS-1 Organisation weist dabei jedem Land eine oder mehrere Nummern zu. Ausgenommen des EAN-8 Codes ist die ILN Bestandteil jedes EAN Codes. Zu Beachten ist jedoch, dass diese Nummern kein „Herkunftszeichen“ sind, da die gegenseitige Abtretung von Teilserien oder die exterritoriale Teilnahme von Herstellern durchaus möglich ist. (vgl.http://www.identifikation.info/idpages/pmw/sites/identifikation.info/Inte gration/EAN-Pr%e4fixe 03.04.2007 16:37) 00 – 13 USA und Kanada Stefan Farthofer Seite 51/77 20 – 29 Kennzeichnung für interne Nummerierung 30 – 37 Frankreich 40(0) – 44(0) Deutschland 45 + 49 Japan 76 Schweiz und Liechtenstein 90 + 91 Österreich 977 Zeitschriften (ISSN) 978 – 979 Bücher (ISBN) Auszug aus den EAN-Ländercodes (vgl. www.pruefziffernberechnung.de 03.04.2007 15:03) Stefan Farthofer Seite 52/77 4.2.4. Optionale Angaben Optionalerweise kann der Typ der Versandeinheit im EAN-Code angegeben werden, welcher im Strichcode selbst jedoch nicht berücksichtigt wird, da der Typ der Versandeinheit in Bezug auf die Identifikation nicht relevant ist. Angeben wird dabei eine einstellige Zahl, die vor dem eigentlichen Code als Klartext geschrieben wird. 0 Karton 1 Palette 2 Container 3 undefinierte Containertyp 4 für interne Definition 5–9 [unbelegt] Liste der Versandeinheitstypen (vgl. Lenk 2005a, S.36) 4.2.5. Varianten des EAN-Codes Da es auch eine verkürzte Variante des EAN Codes gibt, muss zwischen EAN-8 (verkürzte Variante) und EAN-13 (Standard) unterschieden werden. Beim EAN-8 Code ist die Artikelnummer auf drei Stellen gekürzt und wird vor allem für kleine Artikel verwendet, auf denen nicht genügend Platz für den EAN-13 Code vorhanden ist. Oft ist der EAN-8 Code aber auch auf lokalen Waren, wie zum Beispiel einer Milchpackung, zu finden. Da der EAN-128 Code eine komplett andere Struktur aufweist und andere Informationen beinhaltet, ist er von EAN-8 bzw. EAN-13 abzugrenzen und wird daher im nächsten Kapitel gesondert behandelt. Stefan Farthofer Seite 53/77 4.2.6. Unterschied EAN-13 / EAN-8 Um noch einmal die Bedeutung der einzelnen Stellen zu verdeutlichen wird hier der EAN-13 und der EAN-8 Code detailliert erläutert. Beim EAN-8 Code fehlt der Ländercode vollständig, der Herstellercode ist von 5 Stellen auf 3 Stellen gekürzt und die Produktnummer ist von ebenfalls 5 Stellen auf 4 Stellen gekürzt. Beispiel: EAN-13 Information als Strichcode (EAN-13) Information als Klartext Ländercode (USA/Kanada) Herstellercode (5-stellig) Produktnummer (5-stellig) Prüfziffer 12 34567 89012 8 Beispiel: EAN-8 Information als Strichcode (EAN-8) Information als Klartext Herstellercode (3-stellig) Produktnummer (4-stellig) Prüfziffer 501 6877 4 Stefan Farthofer Seite 54/77 4.3. EAN-128 Ein weiterer wichtiger Schritt zur Warenidentifikation und vor allem zur Rückverfolgung von Waren war die Einführung des EAN-128 Standards. EAN-13 bzw. EAN-8 Codes beinhalten nur Ländercode, Herstellercode und Artikelnummer und eignen sich deshalb nicht zur Rückverfolgung oder zur Kennzeichnung mengenvariabler Güter, da dies in diesem Code nicht vorgesehen ist. Neben den normalen EAN Informationen, die der EAN-128 Code trägt, sind viele weitere Informationen für die Kennzeichnung mengenvariabler Güter und zur Rückverfolgung enthalten, welche hinter dem Standard EAN Code stehen. Da der EAN-128 die Symbolik des Code-128 benutzt und nicht die gleiche wie der EAN-13 Code, ist der EAN-13 Code nicht aus dem EAN-128 Code ableitbar. Um den EAN-128 eindeutig vom Code-128 unterscheiden zu können, steht jedem EAN-128 Code das Steuerzeichen „FNC1“ zuvor und kann somit nicht verwechselt werden. (vgl.http://www.identifikation.info/idpages/pmw/sites/identifikation.info/Inte gration/EAN128 02.04.2007 17:46) 4.3.1 Optionale Informationen Beim EAN-128 Code spielen diese Informationen die zentrale Rolle. Es kann nicht nur der Typ der Versandeinheit wie beim EAN-13 Code angeben werden, sondern es kann eine beliebige Anzahl an Informationen angegeben werden. Um diese von einander unterscheiden zu können wird jede Information mit dem so genannten Datenbezeichner eingeleitet. Der Datenbezeichner gibt an um welche Art von Information es sich handelt. Die Anzahl der Angaben wird lediglich durch die maximale Länge des Barcodes von 165mm begrenzt. Stefan Farthofer Seite 55/77 Datenbezeichner Codierter Dateninhalt 00 Nummer der Versandeinheit 01 EAN der Handelseinheit 10 Chargennummer 13 Packdatum (JJMMTT) 15 Mindesthaltbarkeitsdatum (JJMMTT) 21 Seriennummer 30 Menge (enthaltene Stückzahl) 31X 400 Mengenvariable Angaben 310 – Nettogewicht 311 – Länge der 1. Dimension 312 – Länge der 2. Dimension 314 – Fläche Bestellnummer des Warenempfängers 410 „Lieferung an“, ILN des Warenempfängers „Lieferung nach“, Postleitzahl mit vorangestellten dreistelligem ISO-Ländercode Auszug aus der Liste der Datenbezeichner 421 (vgl.http://www.identifikation.info/idpages/pmw/sites/identifikation.info/Inte gration/TechnischeEigenschaften 03.04.2007 17:25) Beispiel EAN-128 Information als Strichcode(EAN128) DKlartext Standard EAN (01) Min. haltbar bis(18.12.99) (15) Gewicht (6,85kg) (310X) Stefan Farthofer Seite 56/77 5. Vergleich der Technologien 5.1. Leseratenvergleich: Klarschrift, True Type, OCR, Strichcode, Matrixcode Um die Leseraten vergleichen zu können muss man auch bei Klarschrift und OCR zwischen einer ausgerichteten oder omnidirektionalen Lesung unterscheiden, da durch die verschiedensten Anordnungen der Aufwand der Auswertung gravierende Unterschiede aufweisen kann. Bei einem Vergleich muss von einer ausgerichteten Lesung mit fest definiertem Leseabstand ausgegangen werden. Verglichen werden dabei Leserate (Bruttoleserate, Nettoleserate) und Fehlerrate: - Bruttoleserate: Bruttoleserate = Anzahl richtig gelesener Einheiten Anzahl automatisch erfasster Einheiten X 100% -Nettoleserate: Nettoleserate = Anzahl richtig gelesener Einheiten Anzahl automatisch erfasster Einheiten mit lesbarem Code X 100% - Fehlerrate: Eine Fehlerrate tritt hauptsächlich nur bei der Klarschriftlesung oder OCR auf, da bei codierten Informationen sonst der Anspruch untergraben worden wäre. Bei codierten Informationen ist die Grundanforderung die klare Unterscheidung der einzulesenden Einheiten, was bei Klarschrift nicht immer der Fall ist (zum Beispiel „rn“ wird oft als „m“ interpretiert) Anzahl falsch gelesener Einheiten Fehlerrate = X 100% Anzahl automatisch erfasster Einheiten (vgl. Lenk 2005a, S.12ff) Stefan Farthofer Seite 57/77 Zeitraum Klarschrift OCR Strichcode ab Leserate Fehlerrate Leserate Fehlerrate Leserate Fehlerrate 1960 - - ca. 60% ca. 8% ca. 90% nahe 0% 1970 - - ca. 60% ca. 7% ca. 95% nahe 0% 1980 ca. 30% ca. 10% ca. 70% ca. 5% ca. 98% nahe 0% 1990 ca. 40% ca. 10% ca. 80% ca. 4% ca. 99% nahe 0% 2000 ca. 60% ca. 10% ca. 90% ca. 3% ca. 100% nahe 0% Leseratenvergleich bei ausgerichteter Lesung (vgl. Lenk 2005a, S.14) Zeitraum Klarschrift OCR Strichcode ab Leserate Fehlerrate Leserate Fehlerrate Leserate Fehlerrate 1960 - - - - - - 1970 - - - - ca. 90% nahe 0% 1980 - - - - ca. 95% nahe 0% 1990 - - ca. 80% ca. 5% ca. 98% nahe 0% 2000 ca. 50% ca. 15% ca. 90% ca. 3% ca. 100% nahe 0% Leseratenvergleich bei omnidirektionaler Lesung (vgl. Lenk 2005a, S.15) Aus diesem Vergleich lässt sich bereits gut erkennen, dass die Klarschriftlesung aufgrund viel zu niedriger Leseraten berechtigterweise für die automatische Identifizierung nicht eingesetzt wird. Bei OCR-Lesung ist die Leserate schon um einiges besser, eignet sich jedoch für die automatische Identifizierung auch nur bedingt, da noch immer ca. jedes 10 Objekt nicht oder überhaupt falsch identifiziert werden würde. Würde man den zu lesenden Dateninhalt noch komplexer gestalten, ließe sich die Klarschrift- und die OCR-Lesung in der Praxis gar nicht einsetzen. Stefan Farthofer Seite 58/77 5.2. Vergleich verschiedener ID-Systeme Dieser Vergleich zeigt sehr gut die Stärken und Schwächen der einzelnen Identifikationssysteme auf. Besonders gut zu erkennen ist, dass optische Systeme wie Barcode oder OCR generell eine viel kleinere Speicherkapazität aufweisen als elektronische Technologien wie Chipkarte oder RFID. Bei genauerer Betrachtung der einzelnen Faktoren fällt wieder die sehr enge Verwandtschaft von RFID mit der Chipkarte auf. RFID-Systeme vermeiden jedoch alle Nachteile wie Verschmutzung oder zeitaufwändiges Einstecken in nur eine Steckrichtung, die durch den zwingenden mechanischen Kontakt mit der Leseeinheit der Chipkarte entstehen. Spracherkennung und Biometrie können bei der Identifikation von Handelswaren nicht eingesetzt werden, da sie auf die Identifikation von menschlichen Personen ausgelegt sind. Da sie jedoch trotzdem einen Bereich der Automatischen Identifikation darstellen, werden auch sie näher beschrieben. (vgl. Finkenzeller 1998, S.8) Stefan Farthofer Seite 59/77 System Barcode OCR Spracherkennung Biometrie Chipkarte RFID Parameter Typische Datenmenge / Byte: 1~100 1~100 - - 16~64k 16~64k Datendichte gering gering hoch hoch sehr hoch sehr hoch Maschinenlesbarkeit gut gut aufwendig aufwendig gut gut Lesbarkeit durch Personen bedingt einfach einfach schwer unmöglich Einfluss von Schmutz / Nässe sehr stark sehr stark - - unmöglich möglich (Kontakte) Einfluss von (opt.) Abdeckung totaler Ausfall totaler Ausfall - möglich - kein Einfluss Einfluss von Richtung und Lage gering gering - - eine Steckrichtung kein Einfluss Abnutzung / Verschleiß bedingt beding - - Kontakte kein Einfluss Anschaffungskosten / Leseelektronik sehr gering mittel sehr hoch sehr hoch gering mittel Betriebskosten (z.B. Drucker) gering gering keine keine mittel (Kontakte) keine unbefugtes Kopieren / Ändern leicht leicht möglich *) (Tonband) unmöglich unmöglich unmöglich Lesegeschwindigkeit (inkl. Handhabung des Datenträgers) gering ~4s gering ~3s sehr gering >5s sehr gering >5 .. 10s gering ~4s sehr schnell ~0,5s Maximale Entfernung zwischen Datenträger und Lesegerät 0 .. 50cm <1cm (Scanner) 0 .. 50cm direkter Kontakt **) direkter Kontakt 0 .. 5m (Mikrowelle) (vgl. Finkenzeller 1998, S.8) Stefan Farthofer Seite 60/77 kein Einfluss 6. Vorgehensweise bei der Auswahl geeigneter Technologien Bevor einfach eine Technologie als die optimale bestimmt wird, sollten gewisse Punkte besonders beachtet werden. Denn ist einmal eine Technologie in den Betrieb integriert, ist es kostenaufwändig auf eine komplett andere umzustellen. (1) Das Hauptaugenmerk ist dabei auf die Festlegung der Daten gerichtet, die auf dem Medium aufgebracht werden müssen. Oft ist es nicht notwendig alle Eigenschaften, die das zu identifizierende Objekt spezifizieren auch direkt aufzubringen. Viele Unternehmen gehen dazu über, das Objekt nur mehr mit einer Nummer (z.B. Seriennummer) zu kennzeichnen. Dies ist besonders bei großen Transporteuren wie UPS oder DHL zu beobachten. Hier werden alle benötigten Informationen anhand der Seriennummer zentral gespeichert und nur bei Bedarf abgefragt. Ist es nicht möglich oder nicht erwünscht alle Daten zentral zu speichern, können alle Informationen wie etwa Gewicht, Bestimmungsort, Abmessungen usw. auch direkt auf dem Etikette gespeichert werden, was jedoch eine größere Datenmenge nach sich zieht. (2) Den Vorteil, den man bei zentral verwalteten Daten hat ist, dass oft eine Seriennummer ausreicht um das Objekt zu kennzeichnen. Eine kleinere Datenmenge bedeutet dabei weniger Kosten pro Etikette. Generell sind bei kleinen Datenmengen Verfahren durch optische Identifizierung (z.B. Barcode) vorzuziehen, da sie gegenüber elektronischer Identifizierung (z.B. RFID) hinsichtlich Anschaffung und Verbrauchsmaterialien meist deutlich günstiger sind. Ist es erforderlich große Datenmengen zu speichern, ist man gezwungen sich für elektronische Identifizierung zu entscheiden. Stefan Farthofer Seite 61/77 (3) Aufgrund der Tatsache, dass optische Identifikationssysteme ein einwandfrei lesbares Merkmal (z.B. Barcode) benötigen und dieses besonders durch Schmutz und Nässe beinträchtig wird, können optische Systeme nur in „sauberen“ Bereichen eingesetzt werden. Andernfalls muss man trotz relativ geringer Datenmengen elektronische Identifikationssysteme verwenden, da hier diese Umweltfaktoren keinen Einfluss haben. (4) Bevor eine Technologie ausgewählt werden kann, muss noch die Frage geklärt werden ob die (codierten) Informationen zusätzlich auch durch Personen ohne Hilfsmittel gelesen werden können müssen. Ist eine eindeutige Lesbarkeit gefordert, muss OCR (Optical Chraracter Recognition) eingesetzt werden, da dies die einzige Technologie darstellt, welche in gleicher Weise für den Menschen lesbar ist. Wird ein Barcodesystem verwendet kann der Mensch nur bei einfachen Codes (1D-Code, EAN) durch den unter dem Code stehenden Klartext das Objekt identifizieren. Werden Barcodes mit einer höheren Datendichte verwendet, wird der Code darunter nicht mehr als Klartext abgebildet, was eine Lesung durch Personen unmöglich gestaltet. (5) Soll ein elektronisches Identifikationssystem verwendet werden, ist der Mensch nicht in der Lage die Information auf dem Objekt zu lesen. Um bei dieser Tatsache auszuhelfen, werden immer öfter, besonders im Handel, sogenannte Smart Labels verwendet. Hier wird ein ultraflacher Transponder, welcher unter einer bedruckten Etikette aufgebracht werden kann, verwendet. Der Aufdruck kann dabei einen Auszug der am Transponder gespeicherten Information, als Klartext oder Barcode beinhalten. Stefan Farthofer Seite 62/77 (1) Festlegen der aufzubringenden Daten Optische Nein Identifizierung (2) Große Datenmenge? >100Byte (3) Gefahr der Verschmutzung und Nässe? Ja Elektronische Identifizierung Ja Nein (4) Lesbarkeit durch Personen gefordert? (5) Lesbarkeit durch Personen gefordert? Nein (Eingeschränkt) Barcode Nein Ja Ja OCR Smart Label (RFID + OCR/ Barcode) RFID Abb.19: Vorgehensweise bei der Auswahl von Identifikationstechnologien Stefan Farthofer Seite 63/77 6.1. Vorgehensweise bei der Auswahl geeigneter Barcodesysteme (1) Ist es erforderlich das Barcodesystem in einen Standard wie EAN zu integrieren, hat man die Wahl zwischen EAN-8, EAN-13 und EAN-128. Muss lediglich eine Artikelnummer in dem aufgedruckten Barcode enthalten sein, fällt die Wahl je nach Länge bzw. Anzahl dieser im Betrieb verwendeten Artikelnummern auf EAN-8, bzw. bei höherer Anzahl auf EAN-13. Muss das Objekt noch mit mengenvariablen Informationen wie Gewicht, Größe, Bestimmungsort oder ähnlichen gekennzeichnet werden, wählt man den EAN-128. Muss das System in keinen Standard integriert werden, hängt die Wahl nur vom Umfang der Datenmenge ab. Für große Datenmengen wird ein 2D-Code oder Dot-Code gewählt. Für einfache Anwendungen genügt ein konventioneller Strichcode. (2) Ist erst einmal der passende Code ausgewählt, muss noch geklärt werden ob immer große Serien mit dem gleichen Codeinhalt benötigt werden, oder ob jeder aufgedruckte Code individuelle Daten enthält. (3) Generell muss man bei individuellen Codes die Variante des OnlineDrucks wählen. Das heißt, jedes Etikett wird im Moment des Bedarfs im Produktionsprozess erstellt, was eine Investition in eigene Geräte erfordert. Für einen fortlaufenden Codeinhalt (wie z. B. eine Chargennummer) eignen sich Ionendruck oder Fotosatz. Für einen willkürlichen Codeinhalt (wie z.B. Lieferziel) eignen sich Laergravur, Nadelgravur, Tintenstrahldruck, Matrixdruck, Thermodruck, Thermotransferdruck oder Laserdruck. Stefan Farthofer Seite 64/77 (4) Sollen die Barcodes in hohen Auflagenzahlen gedruckt werden wie es zum Beispiel bei EAN-8/EAN-13 der Fall ist, wird meistens das Offline Druckverfahren gewählt. Das heißt, dass die Etiketten vorher, unabhängig vom Produktionsprozess, erstellt wurden. Im speziellen eigenen sich dafür folgende Verfahren: Buchdruck, Tiefdruck, Offsetdruck, Flexodruck oder Siebdruck. Da jedes dieser genannten Verfahren hohe Investitionen in die Druckmaschinen erfordern würde, werden diese Etiketten im Allgemeinen in Druckereien hergestellt. (3) Die erste Frage, die sich vor der Auswahl eines passenden Lesegerätetyps stellt, ist die, wie die Lesung erfolgen soll: Soll das Lesegerät auf den Code gerichtet werden oder soll der Code am Lesegerät vorbeigeführt werden? Ist ersteres der Fall fällt die Wahl auf ein Handgerät wie zum Beispiel eine Lesepistole, andernfalls entscheidet man sich für stationäre Geräte. Andere wichtige Eigenschaften die man bei der Auswahl eines Lesegeräts beachten muss, ist die maximale Leseentfernung und die lesbaren Codetypen, da meistens nur Scanner höherer Preisklasse 2D-Codes lesen könne. Stefan Farthofer Seite 65/77 Barcode (1) Auswahl eines geeigneten Barcodes Ist die Integration in EAN erforderlich? Nein Ja Hohe Datenmenge? < 200 Zeichen Ja Nein Ja 2D-Code oder Dot-Code 1D-Strichcode EAN-128 Nein (2) Hohe Auflagenzahl mit gleichem Codeinhalt? (3) Online Druck – Auswahl geeigneter Drucker Sind mengenvariable Angaben erforderlich? Nein EAN-8 / EAN-13 Ja (4) Offline Druck – Vergabe an Fremdunternehmen (3) Auswahl geeigneter Lesegeräte Funktionsfähiges Auto-ID System Abb. 20: Vorgehensweise bei der Auswahl von Barcodesystemen Stefan Farthofer Seite 66/77 7. Anwendungsgebiete 7.1. Barcode 7.1.1. Tracking und Tracing Vor der Realisierung eines Systems zur Rückverfolgung stellt sich die Frage, wie die Ware überhaupt identifiziert werden soll. Sie stellt sich bereits am Wareneingang, bei innerbetrieblichen Prozessen bis hin zum Warenausgang und stellt sich erneut beim Transporteur. Selbstverständlich könnte man die Ware manuell erfassen, da die Verordnung genügend Spielraum für Lösungen lässt, welche nur fordert zu dokumentieren welche Güter wann von welchem Lieferanten gekommen sind. Es ist jedoch auch klar, dass diese Variante ab einer gewissen Warenmenge an ihre Grenzen stößt. Der Barcode hat sich in nahezu allen Marktsegmente als preisgünstigstes und zuverlässigstes Medium zur eindeutigen Identifikation von Objekten durchgesetzt. Dieser stellt die Basis für die automatisierte Erfassung dar, die die Arbeit der Lebensmittelunternehmer erleichtern soll. Solche Systeme sind sehr verbreitet und sind auch sehr ausgereift. Beim „Versender“ werden alle nötigen Informationen, wie z.B. Artikelnummer, Chargennummer, Ablaufdatum usw. im Strichcode codiert und auf dem Objekt aufgebracht. Der „Empfänger“ liest diesen Strichcode mittels Lesepistole oder Standgerät ein und verarbeitet die Daten in einem Warenwirtschaftssystem oder einem Lagerverwaltungssystem weiter. Eine Basis für die Identifikation bildet hierfür der etablierte EAN-13 Code, der für den Verkauf von Waren im Einzelhandel de facto notwendig ist. Dieser Code besteht aus Lokationsnummer, Herstellernummer und Artikelnummer. Mit diesem Code lässt sich jedoch nur die Frage beantworten von welchem Hersteller dieses Produkt geliefert worden ist, das heißt zusätzliche Informationen in Form von Lieferpapieren wären Stefan Farthofer Seite 67/77 noch immer erforderlich. Um dieser Tatsache Abhilfe zu schaffen wurde der EAN-Code mit detaillierten Informationen über Artikel, mengenvariablen Daten, Versenderdaten usw. erweitert und bildet somit den EAN-128 Standard. Durch dieses System ist eine vollständig automatisierte unternehmensübergreifende Kommunikation und Rückverfolgung möglich. Jedes Objekt wird mit einer „Nummer der Versandeinheit (NVE)“ gekennzeichnet, auf welche im kompletten Informationsfluss als Bezug genommen werden kann. Diese NVE ermöglicht eine genaue Zuordnung der angelieferten Waren mit den versendeten Waren, was auch die Verfolgung erleichtert, wenn die angelieferte Waren bloß einen Rohstoff darstellt. (vgl.http://www.identifikation.info/idpages/pmw/sites/identifikation.info/Anw endungen/BarcodeGest%fctzteIdentifikationUndR%fcckverfolgung 07.04.2007 17:12) 7.1.2. Einzelhandel Als 1977 der EAN als Standard zur Kennzeichnung von Lebensmitteln eingeführt wurden fand eine rasante Verbreitung statt. Bereits 1984 waren über 90% aller Waren mit dem Strichcode versehen, was wohl auf die einfache Integrierbarkeit dieses Systems zurückzuführen ist. Um in einem Geschäft eine neue Ware zum Inventar hinzuzufügen, wird der EAN-Code der Ware einfach an einer Kasse gescannt und der Datenbank (Price Look Up-Datei) wird zusätzlich der Preis und die Bezeichnung der Ware gespeichert. Stefan Farthofer Seite 68/77 Abb. 21: Barcode im Einzelhandel 1. Die Scannerkasse liest den Barcode nach dem EAN-Standard. 2. Dank der Eindeutigkeit des Codes kann im Warenwirtschaftssystem der Verkaufsstelle der aktuelle Preis nachgesehen werden. 3. Der Preis wird mit ergänzenden Informationen z.B. Warengruppe an die Kasse gemeldet. 4. Die Kasse speichert den Warenausgang in der Lagerverwaltung und sichert den Verkauf für Point of Sales-Auswertungen. (Damit wird jener Bereich im Einzelhandel bezeichnet, in dem normalerweise die EAN/UPC Strichcodesymbole der Waren gescannt werden) 5. Abschließend wird der Verkauf auf dem Kassenzettel ausgedruckt. (vgl.http://www.identifikation.info/idpages/pmw/sites/identifikation.info/A nwendungen/PriceLookUp 10.04.2007 18:44) Stefan Farthofer Seite 69/77 7.2. RFID 7.2.1. Elektronische Wegfahrsperre Anfang der 90er Jahre war ein starker Anstieg von Autodiebstählen bemerkbar, was die Schreie nach effizienten Diebstahlsicherungen immer lauter werden ließ. Grundgedanke der elektronischen Wegfahrsperre ist die Kombination des mechanischen Zündschlüssels mit einem Transponder. Die Leseantenne ist dabei im Zündschloss integriert. Durch den unmittelbaren Kontakt (von Lesegerät – Zündschloss und Transponder – Schlüssel) kann optimal mit der induktiven Kopplung gearbeitet werden. Durch die induktive Kopplung wird der Schlüssel mit Energie versorgt, somit ist keine Batterie, die irgendwann getauscht werden muss, nötig. Wird der Schlüssel im Zündschloss gedreht, wird das Lesegerät aktiviert und es erfolgt ein Datenaustausch mit dem Transponder im Zündschlüssel. Zur Authentizitätsprüfung des Schlüssels, existieren drei Verfahren: Individuelle Seriennummer: Dieses System stellt die einfachste Weise der Wegfahrsperre dar. Es wird eine individuelle Seriennummer im Transponder im Schlüssel gespeichert. Beim Lesen dieser Seriennummer überprüft das Lesegerät im Zündschloss die Daten mit der im Lesegerät gespeicherten Nummer. Nur wenn beide Nummern übereinstimmen, ist das Starten des Wagens möglich. Problem bei dieser Technik ist, dass ein potentieller Autodieb die Daten des Schlüssels einfach auslesen könnte und die Seriennummer auf einen Spezialtransponderschlüssel kopieren könnte. Wechselcodeverfahren: Dieses Verfahren funktioniert prinzipiell gleich wie bei Verwendung einer individuellen Seriennummer. Die gespeicherte Zahl wird lediglich nach jedem Starten durch einen im Lesegerät eingebauten Zufallsgenerator ausgetauscht und in den Transponder geschrieben. Sind mehrere Schlüssel für das gleiche Stefan Farthofer Seite 70/77 Schloss vorhanden, werden für jeden Schlüssel eigenen Zufallszahlenfolgen verwendet. Kryptologische Verfahren: Die höchste Sicherheit bietet das kryptologische Verfahren. Hier wird bei der Authentifizierung überprüft, ob der Transponder in Besitz eines geheimen Schlüssels ist, ohne diesen selbst jedoch zu übertragen (zum Beispiel RSA-Algorithmus). (vgl. Finkenzeller 1998, S.243ff) 7.2.2. Ski-Ticketing Eine allseits bekannte RFID-Anwendung stellt das Ski-Ticketing dar. Jeder, der Zutritt zu einem Ski-Lift erhält, muss in Besitz eines gültigen Tickets sein. Früher wurden die Ski-Tickets aus Karton gefertigt und durch einen Datumsstempel gültig bzw. durch Lochung ungültig gemacht. Solche Tickets zu kontrollieren ist jedoch ein erheblicher Personalaufwand, da jedes Ticket durch Sichtkontrolle auf seine Gültigkeit hin überprüft werden muss. Außerdem wird es von den Schifahrern als störend empfunden, vor jeder Liftfahrt das von der feuchte aufgeweichte Papierticket aus der Jacke fischen zu müssen. Eine Weiterentwicklung dieser Papiertickets stellt danach die Magnetkarte dar, welche nur in einen dafür vorgesehenen Leser gesteckt werden musste. Die komfortabelste Lösung ist hierfür das RFID-Ski-Ticket. Hier wird das Papierticket durch eine kontaktlose Chipkarten oder einen DiskTransponder ersetzt. Der Transponder kann einfach in der Jacke gelassen werden und man muss sich nur durch die dafür vorgesehene Zugangskontrolle welche mit großen Antennen ausgestattet ist bewegen. Beim Verkauf dieses Transponders wird meist ein Pfand von 3 bis 5€ einbehalten, da dieser mehrfach verwendbar ist und einfach neu programmiert werden kann. Stefan Farthofer Seite 71/77 Zu bemerken ist noch, dass die Größe der Antennen aufgrund der benötigten Lesereichweite ein Problem darstellt. Die magnetische Verkoppelung mehrerer Leseantennen ist so groß, dass die dadurch verursachten Störungen das Auslesen eines Transponders unmöglich machen würden. Abhilfe wird dadurch geschafft, dass immer nur ein Lesegerät eingeschalten ist. Die Lesegeräte wechseln sich bei der Lesung dadurch zyklisch ab. (vgl. Finkenzeller 1998, S.228ff) 7.2.3. Smart Label (siehe auch Kapitel 3.2.4.) Das Smart ist die Identifikationstechnologien. Es (<250µm) Label zwischen optimale wird Papierschichten ein Kombination ultraflacher aufgebracht, auf aus zwei Transponder denen ein Strichcode oder andere Informationen aufgedruckt werden können. Diese Bauweise ermöglicht es, die Transponder mit allen Vorteilen wie Etiketten verwenden zu können. Die Smart Labels werden oft auf CDs aufgeklebt, die so vor Diebstahl gesichert werden. Dient der im Smart Label integrierte Transponder lediglich zur Diebstahlsicherung, wird meist ein 1Bit-Transponder verwendet. Auf dem Transponder können jedoch auch detaillierte Daten über das Produkt gespeichert werden. Moderne Barcodescanner haben deshalb auch optional einen RFID-Leser integriert, was die Lesung der Daten extrem vereinfacht, da nur ein Gerät nötig ist. (vgl. Finkenzeller 1998, S.248) Stefan Farthofer Seite 72/77 Literaturverzeichnis: Bücher: Lenk 2005a: Bernhard Lenk, Optische Identifikation: Schwerpunkt Lesetechnik. (Kirchheim unter Teck 2005) Lenk 2005b: Bernhard Lenk, Einführung in die Identifikation. (Kirchheim unter Teck 2005) Finkenzeller 1998: Klaus Finkenzeller, RFID-Handbuch: Grundlagen und praktische Anwendungen induktiver Funkanlagen, Transponder und kontaktloser Chipkarten. (München 1998) Wiesner 1990: Werner Wiesner, Der Strichcode und seine Anwendungen. (Landsberg/Lech 1990) Wölker 2005: Martin Wölker, Vorlesung: Automatische Identifikationssysteme (Dortmund 2005) Internet: Wölker 2007: Martin Wölker, Identifikationstechnik. Internet: www.identifikaiton.info (04.04.2007 17:13) Wölker 2006: Martin Wölker, Automatische Identifikation und Datenerfassung. Internet: http://www.wikiwiki.de/newwiki/pmwiki.php/AutoID/IndexSeite (03.03.2007 15:54) Jäger 2007: Johann Jäger, Auto ID. Internet: http://www.vexxus.de/portal/ai_uebersicht,1245.html (30.01.2007 13:13) Rittner 2007: Kai-Oliver Rittner, Der Trend zur Vernetzung aller Dinge – die wirtschaftlichen Folgen von Auto-ID und Ubiquitous Computing. Internet: http://www.common-d.de/pdf05/Common050118.Rittner.pdf (27.04.2007 15:48) Stefan Farthofer Seite 73/77 Will 2007, Rainer Will: Will Software. Internet: http://www.willsoftware.com/ (03.02.2007 16:59) Stefan Farthofer Seite 74/77 Abbildungsverzeichnis: Abb. 1: Einteilung von Auto ID Systemen (http://www.identifikation.info/idpages/pmw/sites/identifikation.info/Basics/ Uebersicht 31.01.07 15:26) Abb. 2: Code 39 (http://www.will-software.com/infos/bar_ocx.htm 12.02.2007 14:54) Abb. 3: Aufbau einer Leseeinrichtung (selbst erstellt) Abb. 4: Codablock (http://www.will-software.com/infos/bar_ocx.htm 12.02.2007 14:54) Abb. 5: Aztec Code (http://www.will-software.com/infos/bar_ocx.htm 12.02.2007 14:54) Abb. 6: PDF 417 Code (http://www.will-software.com/infos/bar_ocx.htm 12.02.2007 14:54) Abb 7: Struktur der True Type Schriften (selbst erstellt) (vgl. Lenk 2005a, S.5) Abb. 8: OCR A Extended Beispiel (selbst erstellt) (vgl. Lenk 2005a, S.6) Abb. 9: Bestandteile eines RFID-Systems (selbst erstellt) (vgl. Finkenzeller 1998, S.9) Abb. 10: Induktive Kopplung (Finkenzeller 1998, S.36) Abb. 11: Close Coupling (Finkenzeller 1998, S.44) Abb. 12: Funktionsprinzip (1-bit-Transponder) (Finkenzeller 1998, S.27) Abb. 13: RFID-Disk (Finkenzeller 1998, S.15) Abb. 14: Plastikgehäuse (Finkenzeller 1998, S.16) Stefan Farthofer Seite 75/77 Abb. 15: Kontaktlose Chipkarte (Innenleben) (http://www.expresscards.de/plastikkarten/plastikkartenbilder/transponderkarten.jpg 02.04.2007 15:41) Abb. 16: Smart Label (selbst erstellt) Abb. 17: Gemeinsame Datenverarbeitung von Barcode und RFID (selbst erstellt) Abb. 18: Barcode Potentiale (Wölker 2005, S.14) Abb.19: Vorgehensweise bei der Auswahl von Identifikationstechnologien (selbst erstellt) Abb. 20: Vorgehensweise bei der Auswahl von Barcodesystemen (selbst erstellt) Abb. 21: Barcode im Einzelhandel (http://www.identifikation.info/idpages/pmw/sites/identifikation.info/Anwend ungen/PriceLookUp 10.04.2007 18:44) Stefan Farthofer Seite 76/77 Stefan Farthofer Seite 77/77
