Auto-ID gestern und heute

Mit Beginn der Industrialisierung wurden die ersten Technologien im Bereich Auto-ID entwickelt. So wurde 1887 die Lochkarte zum Patent angemeldet, auf welcher zum Beispiel die Produktionsprogramme für dampfbetriebene Webstühle gespeichert wurden. In den 1960er-Jahren wurde die Lochkarte zunehmend von elektronischen Speichermedien wie Magnetbändern abgelöst, da diese aufgrund einer höheren Speicherkapazität und schnellerer Auslesegeschwindigkeiten der Lochkarte überlegen waren.

Barcode & Co.
Der bereits 1952 patentierte Barcode trat seinen Siegeszug Anfang der 1970er-Jahre an, als amerikanische Supermärkte Druck auf ihre Lieferanten ausübten und so die Einführung durchsetzen konnten. Durch die Einführung des EAN-Codes im Jahr 1976 war der Weg für eine standardisierte automatische Identifikation in Europa frei, sodass sich Scannerkassen schnell in den Supermärkten verbreiten konnten.

Radio-Frequency Identification (RFID), also die Identifikation mithilfe elektromagnetischer Wellen, wurde bereits während des Zweiten Weltkriegs als Sekundärradar genutzt. Bei RFID wird zwischen aktiven und passiven Transpondern unterschieden, je nachdem ob sie eine eigene Energiequelle benötigen oder ihre Energie aus dem elektromagnetischen Feld des Lesegeräts beziehen. Mehr als 50 Prozent der Grossunternehmen nutzen heutzutage RFID in ihren Prozessen und 90 Prozent von ihnen sind damit zufrieden. Im B2C-Geschäft haben sich durch die rasche Verbreitung von Smartphones vor allem der bereits 1994 entwickelte QR-Code, die NFC-Technologie und Bluetooth durchgesetzt.

QR-Code steht für Quick Response Code, also schnell antwortender Code. Über Referenzen in drei der vier Ecken des Codes kann er schnell erfasst und ausgelesen werden. Zudem ist der Code fehlerkorrigierend aufgebaut und kann bei bis zu 30 Prozent Beschädigung noch vollständig ausgelesen werden. Near Field Communication (NFC) respektive Nahfeld-Kommunikation ist eine Funktechnologie zur kontaktlosen Übertragung von Daten im Bereich von wenigen Zentimetern. Die meisten aktuellen Smartphones sind in der Lage, NFC zu nutzen. NFC wird im Bereich des bargeldlosen Bezahlens von Kleinbeträgen, dem sogenannten Micropayment, eingesetzt.

In der Anwendung ist nach wie vor der Barcode stark verbreitet, was zum einen an der fast unschlagbar günstigen Anbringungsmöglichkeit beispielsweise per Direktdruck oder Labeling auf die Verpackung liegt. Zum anderen sind in bestimmten Branchen die Vorgaben für eine spezielle Lösung gesetzt. Im Handel ist zum Grossteil der EAN als Barcode für die Nutzung mit Kassensystemen erforderlich. Auch in klassischen, offenen Supply Chains wird der Barcode aufgrund seiner Kostenvorteile bevorzugt.

In geschlossenen Kreisläufen, beispielsweise mit höherwertigen Ladungsträgern, setzen sich zunehmend die RFID-Lösungen durch. Ziel hierbei ist, das Re-Labeling durch den Einsatz fest am Ladungsträger angebrachter Transponder zu vermeiden. Die Transponder zeichnen sich durch ihre hohe Haltbarkeit aus und sind in der Lage, Handling und andere Umgebungseinflüsse über mehrere Umläufe zu überstehen. Auf der anderen Seite erlangt RFID auch im Fashion-Bereich eine immer grössere Bedeutung. Der Vorteil von RFID liegt hier jedoch nicht ausschliesslich in der logistischen Nutzung, sondern in den Prozessen der Märkte. So können vor allem Inventuren erheblich schneller durchgeführt werden, als dies mit Barcode-Labels möglich war.

Aktuelle Trends
Eine vollkommen neue Variante der Identifikation von Waren oder Objekten wurde durch die Einführung der auf Bluetooth Low Energy (BLE) basierenden Beacons geschaffen. In regelmässigen Abständen wird ein Funksignal gesendet, über das eine Identifikation und Ortung des jeweiligen Objekts erfolgen kann. Dieses Signal kann von kompatiblen Endgeräten empfangen werden, sofern sie sich in Empfangsreichweite befinden.

Apple begann 2013 mit der Einführung der iBeacons. Die Konkurrenz hat das Potenzial erkannt und eine weitere offene Spezifikation (Google Eddystone) bereitgestellt, welche für alle Smartphones nutzbar ist. Über Algorithmen ist es möglich, die Position der Beacons sowie mobiler Endgeräte relativ zur aktuellen Position zu bestimmen. Daraus ergeben sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten im Bereich der Indoornavigation, beispielsweise für Museen, Sportstätten und andere öffentliche Einrichtungen.

Im Bereich des Einzelhandels sind neben der Navigation zu bestimmten Produkten auch Push-Nachrichten möglich, die einen Nutzer darauf hinweisen, welche Produkte sich gerade in seiner Nähe befinden oder ob es aktuelle Angebote in seinem Umfeld gibt. So kann der Kunde in der Nähe eines Geschäfts einen Gutschein zugesendet bekommen oder über spezielle Aktionen aus dem jeweiligen Sortimentsbereich informiert werden.

Aktuell repräsentiert Auto-ID einen der entscheidenden, wenn nicht sogar den entscheidenden Enabler von Industrie 4.0. Der Grund hierfür liegt darin, dass Informationen einen immer grösseren Stellenwert in der automatisierten Produktion und Logistik erhalten. Um virtuelle Informationen mit realen Objekten verknüpfen zu können, wird eine Schnittstelle benötigt, die durch Auto- ID ideal abgedeckt werden kann. Die autonome Produktion charakterisiert sich durch die Vision des sich selbst produzierenden Produkts.

Schon das Werkstück enthält Informationen über sich, die von den bearbeitenden Maschinen ausgelesen und für den Bearbeitungs- und Produktionsvorgang benötigt werden. Um die Verknüpfung aus Information und physischem Objekt eindeutig durchführen zu können, ist eine automatische Identifikation erforderlich. Auch in der Logistik besteht das Ziel darin, dass sich das zu transportierende Objekt seinen Weg durch die logistische Kette selber sucht respektive seiner Umgebung mitteilt, wo es herkommt und wohin es transportiert werden soll.

Die eindeutige Verknüpfung aus Informationen und realen Objekten spielt auch bei der Integration des Menschen in teilautomatisierten Prozessen eine grosse Rolle. Der Mensch benötigt Informationen, um seine Arbeit ausführen zu können. Idealerweise werden die Informationen, die er erhält, so aufbereitet, dass sie auf die relevanten Teile reduziert werden, die er benötigt. Durch neue Technologien wie Augmented Reality über Datenbrillen, also die Anreicherung der Realität durch digitale Informationen, lassen sich völlig neue Dimensionen der Darstellung erreichen. Eindeutig per Auto-ID identifizierbare Objekte lassen sich auf diese Weise nicht nur datentechnisch, sondern auch visuell direkt mit dem entsprechenden Objekt verknüpfen. Und dies geschieht so dynamisch, dass jedem ausschliesslich die Informationen zu einem Objekt angezeigt werden, die er aktuell benötigt.

Ein weiterer Trend im Bereich Auto-ID wird durch die optische Erkennung von Objekten repräsentiert. So ermöglichen immer leistungsfähigere Rechner und Algorithmen inzwischen die Identifikation komplexer Objekte allein auf Basis eines Bildes. Diese Technologie bietet vor allem Möglichkeiten für das Management von Mehrwegladungsträgern sowie die Inventur in der Intralogistik und im Handel. Diese Entwicklungen lassen sich auf weitere Branchen übertragen und ermöglichen sogar den Einsatz solcher Lösungen auf mobilen Endgeräten wie Smartphones oder Tablets. Im Bereich der Automotive- Industrie können so von einem Auto bereits Verkehrsschilder erfasst werden; aktuelle Arbeiten gehen weiter in die Richtung Passantenerkennung.

Dipl.-Inform. Martin Fiedler
Dipl.-Inf. Benedikt Mättig