Smarte Hybriden: Verknüpfung von RFID und Sensorik für lückenlose Dokumentation in der Supply Chain

Autor / Redakteur: Johannes Becker * / Margit Kuther

Werden die Produkte dem Transportdienstleister übergeben, endet die Kontrollhoheit des Herstellers. Bislang, denn neue RFIDs kontrollieren entlang der gesamten Supply Chain.

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Eine Verpackung, die mit der gedruckten RFID-Sensorplattform (rechts) verschlossen wurde, erfasst durch einen Sensor kontinuierlich die Temperatur über die gesamte Lieferkette und speichert diese über die volle Lebensdauer ab.
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Eine Verpackung, die mit der gedruckten RFID-Sensorplattform (rechts) verschlossen wurde, erfasst durch einen Sensor kontinuierlich die Temperatur über die gesamte Lieferkette und speichert diese über die volle Lebensdauer ab.
(Bild: Schreiner Group / NILS KAHLE)

Hersteller von empfindlichen elektronischen Bauteilen, etwa für medizinische Geräte oder Sicherheitssysteme im Fahrzeug, kennen die Problematik nur zu gut: Während Produktion und Lagerung wird penibel auf die strikte Einhaltung jeglicher Sicherheitsvorgaben und Qualitätsstandards geachtet. Werden die Produkte dem Transportdienstleister übergeben, endet jedoch die Kontrollhoheit des Herstellers.

Wurden die hochempfindlichen Geräte auf dem Transportweg beschädigt, ließ sich dies bislang nicht eindeutig nachweisen und die Haftungsfrage blieb ungeklärt. Dank neuartiger RFID-Datenträger mit Sensoren gehört diese Problematik der Vergangenheit an, denn die Bedingungen entlang der Lieferkette lassen sich in Echtzeit messen und an ein entsprechendes System oder Lesegerät übermitteln.

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Werden vorgegebene Parameter entlang der Supply Chain – beispielsweise ein bestimmter und für die Unversehrtheit des Produktes notwendiger Temperaturbereich – nicht eingehalten, oder wird das Produkt nass, droht insbesondere bei empfindichen Bauteilen ein immenser Qualitätsverlust. Mit weitreichenden Folgen für den Hersteller: Unzufriedene Abnehmer stellen nicht selten Schadensersatzforderungen. Zudem zieht mangelhafte Ware nicht nur erhebliche Kosten nach sich, sondern schadet auch dem Ansehen des Herstellers.

Unangenehme Auseinandersetzungen bezüglich der Schuldfrage und Haftung tun ihr Übriges. Die Einhaltung festgelegter Qualitätsstandards muss daher entlang der gesamten Supply Chain oberste Priorität haben. Prüfen lässt sich dies durch den Einsatz von RFID-Datenträgern mit Sensorfunktionalität auf der Verpackung.

Transportschäden - Klärung der Haftungsfrage dank RFID

Wird die Ladung während des Transports beschädigt, drohen vor allem kleinen und mittelständischen Unternehmen hohe finanzielle Verluste, denn Frachtführer haften meist nur mit einem pauschalen Betrag von 9,60 Euro pro Kilogramm Fracht. Sind teure Bauteile oder elektronische Geräte betroffen, deckt diese Pauschale höchstens einen Bruchteil der Kosten ab, insbesondere wenn mehrere Transporteure – wie bei internationalen Lieferungen üblich - beteiligt sind.

An welcher Stelle der Schaden aufgetreten ist – bei der Verladung am Hafen, beim Transport mit der Bahn oder bei der Anlieferung mit dem Lkw beim Kunden – lässt sich im Nachhinein häufig nicht mehr nachvollziehen. Schadenersatzansprüche im Ausland durchzusetzen, kann mitunter sehr kompliziert und langwierig sein1. In Fällen wie diesen ist der Einsatz von RFID-Datenträgern mit Sensorfunktionalität ein wahrer Segen, da sich der genaue Zeitpunkt und Ort des Schadenfalls nachvollziehen lässt.

Lückenloses Erfassen dank Verknüpfung von RFID und Sensorik

Bereits in Logistik und Industrie etabliert ist der Einsatz von RFID-Labels zur Kennzeichnung und Nachverfolgung von Bauteilen und Produkten. In diesem Kontext ermöglichen sie Mehrwegkreisläufe, anspruchsvolle Intralogistik-Lösungen und optimieren Produktions- und Montageanwendungen.

Die neuartige „hybride“ Verknüpfung von RFID und Sensorik hebt das lückenlose Erfassen von Objekten und Aktionen auf eine ganz neue Stufe: Neben dem aktuellen Standort des Objekts werden auch äußere Bedingungen wie Temperatur, Nässe oder Erschütterung erfasst. Auf diese Weise lässt sich genau rekonstruieren, an welcher Stelle der Lieferkette und zu welchem Zeitpunkt wesentliche Transportbedingungen nicht eingehalten wurden.

Ein weiteres Plus: Die Protokollierung der Temperaturdaten via RFID und Sensorik ist eine wirtschaftliche Alternative zu den teuren und sperrigen Temperatur-Daten-Loggern, die hier üblicherweise verwendet werden.

Darüber hinaus dienen die smarten Hybriden dem Manipulationsschutz. Integrierte Erstöffnungssensoren inklusive Zeitstempel zeigen, ob das RFID-Label durchgeschnitten und die Schachtel bereits geöffnet wurde - der Inhalt also etwaigen Manipulationen ausgesetzt war. So lässt sich sicherstellen, dass garantiert nur Originalware weiterverarbeitet wird. Zudem schützt der Erstöffnungssensor die Verpackung vor unlauterer Wiederverwendung durch Kriminelle. Nicht selten verkaufen Fälscher Imitate in Originalverpackungen, die sie beispielsweise aus Müllbehältern entwenden. Der Erstöffnungssensor unterbindet diese Machenschaften.

Unkompliziert und komfortabel – digitale Datenverwaltung per App

Sämtliche Daten des Monitorings werden in einem digitalen Informationssystem hinterlegt, anhand dessen der Hersteller den Weg des ausgelieferten Produktes in Echtzeit verfolgen kann. So stellt er aufwandsarm und zuverlässig sicher, dass die Transportbedingungen stimmen und kann im Zweifelsfall zeitnah eingreifen und Beschädigungen der Produkte verhindern.

Unkompliziert ausgelesen und verwaltet werden die gesammelten Messwerte per App. Deren Systemvewaltung liefert Information zu Seriennummer, Zeiteinstellung und dem aktiven oder passiven Aufzeichnungsstatus. Die Aufzeichnungsdaten mit Zeitstempel lassen sich wahlweise in Tabellenform oder als Grafik anzeigen. Jedes Label trägt eine individuelle und nur einmal vergebene Seriennummer (UID), die nicht abgeändert werden kann und als Referenz in der Datenverwaltung dient.

Ingegrierte Chips können aktiv und passiv gespeist werden

Die in den smarten Hybriden integrierten Chips sind ISO15693-konform und mit NFC-V- und HF-RFID kompatibel. Die ICs enthalten jeweils einen integrierten Temperatursensor, eine Schnittstelle zu einem externen Sensor und eine Uhr. Sie können je nach Anwendungsfall durch eine Batterie gespeist oder im passiven Modus, also batterielos, betrieben werden.

Im passiven Modus bezieht der Tag seine Betriebsenergie aus dem Sendesignal der Schreib-Leseeinheit. Gespeist durch diese Energie erfasst er Messdaten seines internen Temperatursensors oder eines externen Sensors und überträgt diese zusammen mit einer eindeutigen Seriennummer an ein Lesegerät. Erst dort werden im Moment der Auslesung elektronisch Datum und Uhrzeit erfasst und gespeichert.

Alternativ können die Chips durch eine ultraflache und besonders flexible 3-V-Batterie im Label gespeist werden, welche auch die Langzeitaufzeichnung ermöglicht. Im batteriegestützten passiven Modus ist eine integrierte Echtzeituhr aktiv und zeichnet periodische Sensormessungen auf. Die kritischen Ereignisse können inklusive Zeitstempel im chipinternen Speicher dauerhaft aufgezeichnet und von einem Reader ausgelesen werden, sobald der Tag in dessen Reichweite gerät.

Verpackung als essentieller Bestandteil logistischer Prozesse

Die Kombination von Sensorik und RFID im Label wird sich konsequent weiterentwickeln. Im Vergleich zu bislang verfügbaren Loggern bietet der ultradünne Produktaufbau von RFID-Sensorplattformen eine Vielzahl weiterer Einsatzmöglichkeiten – selbst bei komplexen Anforderungen. Konventionelle drucktechnische Indikatoren zeigen beispielsweise an, ob in eine Verpackung Feuchtigkeit eingedrungen ist – jedoch erst, wenn das jeweilige Objekt geöffnet wurde.

Zudem sind meist keine Aussagen zu Zeitpunkt und Intensität möglich. Mithilfe von gedruckten leitfähigen Strukturen kann das Eindringen von Nässe oder der Temperaturverlauf deutlich differenzierter gemessen und dokumentiert werden. Denkbar ist, dass ein „Messfühler“ aus gedruckter Elektronik künftig zum integralen Bestandteil der gesamten Verpackungslösung wird, denn er bietet drei große Vorteile: technische Zuverlässigkeit, Beständigkeit und Kosteneffizienz. Diese ergibt sich durch den mit hoher Präzision weiterentwickelten Elektronik-Druck von Rolle zu Rolle, der beim Anwender ein automatisches Verspenden der Labels ermöglicht.

Durch die Kombination von Etikett, Erstöffnungssensor und weiteren Sensorik-Anwendungen wird die Verpackung zu einem essenziellen Bestandteil logistischer Prozesse. Darüber hinaus schlägt die Verpackung neben dem Fälschungsschutz und dem Monitoring entlang der Lieferkette bei B2C-Produkten auch eine Brücke zur Interaktion mit dem Endanwender, wenn diesem über das Sensor-Label digitale Inhalte bereitgestellt werden. Gedruckte Elektronik verwandelt die Produktverpackung so zum unverzichtbaren Multitalent.

* Johannes Becker ist Leiter des Competence Centers bei Schreiner PrinTronics in Oberschleißheim.

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