Kontaktlos identifizieren und kommunizieren

Die RFID-Technologie

RFID bedeutet Radio Frequency Identification – eine Technologie, bei der Daten via Funkübertragung kontaktlos gelesen und gespeichert werden. Ein RFID-System besteht aus einem RFID-Transponder (ein Mikrochip mit Antenne) und einem RFID-Lesegerät. Die Kommunikation zwischen diesen beiden Komponenten erfolgt ohne Sichtkontakt, draht- und berührungslos per Funkübertragung. Bei der RFID-Technologie werden verschiedene RFID-Transponder (Tags) und Lesegeräte eingesetzt, die sich hinsichtlich des Frequenzbereichs, der Reichweite, der Speicherkapazität und weiterer Funktionalitäten unterscheiden.

NFC, HF und UHF

Unter dem Begriff RFID sind verschiedene Frequenzbereiche und Technologien zusammengefasst, die sich in ihren Eigenschaften und damit auch den Anwendungsbereichen unterscheiden. Vor allem in logistischen Prozessen wird der Frequenzbereich UHF (= Ultrahochfrequenz - 860 bis 960 Megahertz) verwendet, da er mit passiven Etiketten Reichweiten von mehr als 10 Metern ermöglicht. Immer häufiger wird im Kontext von UHF RFID auch der Begriff RAIN RFID verwendet. Ein weiterer wichtiger Frequenzbereich ist HF (= Hochfrequenz 13,56 MHz). Hier wird grundsätzlich zwischen zwei wesentlichen Standards unterschieden. ISO 14443 wurde für Sicherheitsanwendungen mit einer geringen Lesereichweite definiert, so dass in der Realität Reichweiten zwischen 1-3 cm realisierbar sind und bei großen Datenmengen vergleichsweise höhere Schreib- und Lesegeschwindigkeiten erreicht werden. ISO 15693 ermöglicht hingegen etwas höhere Reichweiten und es steht insbesondere für die industrielle Verarbeitung eine große Bandbreite geeigneter Lesegeräte zur Verfügung.

Sowohl HF als auch UHF Tags können mit Handlesegeräten oder festinstallierten System-/Hardware-Lösungen identifiziert, gelesen und beschrieben werden, etwa wenn sie in eine Verpackungslinie installiert oder zur Überwachung des Inventars verwendet werden. Darüber hinaus ist innerhalb der HF-Frequenz die Auslesung mittels Smartphone möglich. Hierzu wurden vom NFC (Near Field Communication) Konsortium Standards definiert, die den unkomplizierten Datenaustausch zwischen NFC-Tag und einem Smartphone ermöglichen. Sowohl iOS als auch Android können diese Daten interpretieren und beispielsweise eine App oder eine mobile Webseite öffnen und weitere Daten übermitteln. Hiermit kann unter anderem die Echtheit eines Produktes mit dem Smartphone geprüft werden oder es können interaktive Anwenderinfos zur Verfügung gestellt werden.

 

UHF

HF (ISO 15693/ 14443)

Bluetooth

QR-Code

Theoretische Reichweite

~10 m (passive Tags)

~10 cm -1,5 m

100 m (Class I)

10 m (Class II)

Abhängig von Qualität, Umgebung, Geräten

Reale Reichweite*

1-15 m (abhängig von mehreren Faktoren)

1-50 cm

1-10 m (Class I)

(5 – 50 cm)

Infrastruktur

Eigenes RFID-Lesegerät

Eigenes RFID-Lesegerät/fast alle neueren Smartphones
(inkl. iPhone 7 und neuer)

Fast alle Smartphones

Fast alle Smartphones mit entsprechender App und Kamera (Erkennungsqualität kann unterschiedlich ausfallen)

Batterie /

Tag erfordert Strom

Passive Tags – kein Strom erforderlich
Aktive Tags - ja

Kein Strom erforderlich (Ausnahme: aktive Sensor-Tags)

Strom (Batterie) erforderlich

Kein Strom erforderlich

Pairing

Automatische Verbindung in Sekundenbruchteilen

Automatische Verbindung in Sekundenbruchteilen

Manuelle Herstellung von Verbindungen zwischen Smartphones, die mehrere Sekunden dauert

Gerät muss in ganz bestimmter Position direkt vor jedes Label gehalten werden

Interaktion / Kommunikation

Ein Reader - viele Tags

Ein Reader - viele Tags/ Eins-zu-Eins

Eins-zu-Eins

Einseitig, Eins-zu-Eins

Sicherheit

Schutz von Daten und Authentizität möglich

Schutz von Daten und Authentizität möglich

Optional zwei Ebenen von Passwortschutz

Leicht zu fälschen -- Daten selbst sind stets lesbar

Hauptsächliche Anwendungen

Track & Trace,
Bestandsmanagement

Schlüssel-Schloss (Identifikation von Verbrauchsmateralien), Markenschutz & Anwender-Interaktion

Gerät-zu-Gerät-Konnektivität (z.B. Audio, Pulsschlag,…)

Anwenderinteraktion

Welche Technologie und welcher Transponder eingesetzt wird hängt primär von der Anwendung ab. Die Funkwellen können unterschiedlichste Materialien problemlos durchdringen und die Produktidentifikation innerhalb von Sekundenbruchteilen ermöglichen.

Bei RFID können die meisten Tags einfach oder mehrfach beschrieben werden. Klassische Speichergrößen von RFID-Chips reichen von wenigen Bits (z.B. 96bit) bis zu mehreren Tausend Bits (z.B. 10kbit).

Pulkerfassung und Auslesung auf Unit-Level

Insbesondere mit UHF RFID können Daten von vielen Transpondern in einem Pulk zeitgleich erfasst werden, z.B. Produkte in einem Karton oder auf einem Tray. Aber auch die Erfassung einzelner Produkte, auf denen smarte Labels angebracht sind, ist möglich.

 

RFID-/NFC-Labels

RFID-/NFC-Inlays sind sehr dünn und flexibel. Sie können leicht in Etiketten für Medikamentenbehälter oder medizinische Geräte integriert werden und fügen sich optisch unauffällig in bestehende Designs ein. Die smarten Etiketten lassen sich bei der Herstellung einfach auf Primärbehälter verspenden.

Kann ein RFID-Label überall problemlos eingesetzt werden?

Nahezu jedes Label, das im Pharma- und Healthcarebereich verwendet wird, kann mit einem RFID-Chip ausgestattet werden. Ob das smarte Pharma-Label auf dem gewünschten Primärcontainer und für den gewünschten Einsatzzweck verwendet werden kann, hängt von einigen Faktoren ab:

  • Oberfläche: Insbesondere Metall beeinflusst die Lesereichweite und Performance, bei UHF hat auch Glas einen größeren Einfluss
  • Wirkstoff: flüssige Medikamente beeinflussen die Performance, bei UHF wesentlich stärker als bei HF
  • Behältergröße: Container mit sehr kleinen Durchmessern können die Antennengeometrie verändern und so die Lesereichweite erheblich verringern
  • Inlaygröße: Grundsätzlich gilt, je kleiner die Antenne, desto kürzer die Lesereichweite.

 

Spezielle Etiketten- und Inlay-Designs können helfen, einige dieser Einflussfaktoren zu überwinden. Oft ist es auch möglich, RFID in bestehende Etikettendesigns zu integrieren. Dabei wird die verwendete RFID-Lösung idealerweise passgenau an die jeweilige Anwendung adaptiert.