VDI 4472 Blatt 1-2006 Requirements to be met by transponder systems for use in the supply chain - General.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREAnforderungen an Transpondersysteme zum Einsatz in der Supply Chain Allgemeiner Teil Requirements to be met by transponder systems for use in the supply chain General VDI 4472Blatt 1 / Part 1Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Gesellschaft Frdertechnik Materialflu

2、ss Logistik Fachbereich B5 VDI-Handbuch Materialfluss und Frdertechnik, Band 5VDI-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available at Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure,Dsseldorf2006Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht g

3、estattet / Reproduction even for internal use not permittedICS 35.240.60 April 2006Frhere Ausgabe: 01.05 Entwurf Former edition: 01/05 Draft Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with r

4、espect to the English trans-lation.Inhalt Seite1 Einfhrung und Problemstellung . . . . . . . 21.1 Wie und warum kann der Einsatz der Transpondertechnologie helfen, Prozesse zu verbessern? . . . . . . . . . . . . . . . 21.2 Aufbau der Richtlinie . . . . . . . . . . . 22 Stand der Technik . . . . . .

5、. . . . . . . . . 32.1 Transpondertechnologie . . . . . . . . . . 32.1.1 Prinzip der induktiven Kopplung . . 32.1.2 Elektromagnetische Backscatter-Kopplung . . . . . . . . . . . . . . 32.1.3 Komponenten eines RFID-Systems . 42.1.4 Transponder. . . . . . . . . . . . . 42.1.5 Schreib-/Leseeinheit (Rea

6、der) . . . 62.1.6 Auswerteeinheit. . . . . . . . . . . 73 Begriffe und Definitionen . . . . . . . . . . . 7Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Contents Page1 Introduction and problem definition. . . . . . 21.1 How and why can the use of transponder technology help to improve proce

7、sses? . . 21.2 Structure of this guideline . . . . . . . . . 22 State of technology . . . . . . . . . . . . . . 32.1 Transponder technology . . . . . . . . . . 32.1.1 The principle of inductive coupling . . 32.1.2 Electromagnetic backscatter coupling . . . . . . . . . . . . . . . 32.1.3 Components o

8、f an RFID system . . 42.1.4 Transponder . . . . . . . . . . . . . 42.1.5 Read/write unit (reader) . . . . . . . 62.1.6 Analysing unit . . . . . . . . . . . . 73 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 7Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DC

9、CB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 2 VDI 4472 Blatt 1 / Part 11 Einfhrung und Problemstellung1.1 Wie und warum kann der Einsatz der Transpon-dertechnologie helfen, Prozesse zu verbessern?Ein gut strukturierter sowie technisch abgesicherterI

10、nformationsfluss mit validen Daten stellt heutzutageein wesentliches Element im Rahmen des Auf- undAusbaus von Materialflusssystemen dar. Dieser In-formationsfluss ist von der physischen Ebene der Ma-terialflusstechnik ber verschiedene Schnittstellen,wie Identifikationssysteme oder auch Analysesyste

11、me,gegeben. In Bereichen automatisierter Arbeitsablufestellt dabei die Datenerfassung die wesentliche Ver-bindung zwischen Leit- oder Fhrungsebene unddem eigentlichen Produktionsprozess her. Die zuneh-mende Bedeutung des Informationsbedarfs betrifftneben den Materialflusssystemen immer hufigerauch D

12、ienstleistungsbereiche, die Beschaffungs- undDistributionslogistik, den Handel sowie die Produk-tionsbetriebe. Fr die Zukunft wird es von besonderer Bedeutungsein, ein Kommunikationssystem zu errichten, dasalle Teilnehmer der Supply Chain, vom Rohstoffher-steller ber den Produzenten und Logistikdien

13、stleis-ter bis hin zum Einzelhndler mit einschliet. Auchim Hinblick auf eine Intensivierung der Service-leistung fr den Kunden am Point of Sale (POS) sindneue und ergnzende Informationsmedien im Ver-kauf notwendig. Unter der Zielsetzung Optimierungder logistischen Prozesskette“ ist es daher erforder

14、-lich, dass sich alle beteiligten Unternehmen mit demEinsatz neuer, bereits zur Verfgung stehender Infor-mations- und Identifikationstechnologien auf Basiselektronischer Datentrger auseinandersetzen. Geeig-netes Medium hierzu ist die so genannte RFID (RadioFrequency Identification)-Technologie oftma

15、ls auchals Transpondertechnologie bezeichnet. Diese findetdabei heute bereits, neben der etablierten Barcode-Technologie, langsam aber mit zunehmender Tendenzihren Einsatz als warenbegleitende Informations- undIdentifikationstechnologie in Logistikketten. 1.2 Aufbau der RichtlinieUm den unterschiedl

16、ichen Anwendungsfeldern desEinsatzes der RFID-Technologie in der Supply Chaineinschlielich differenzierter Branchenanforderun-gen, Perspektiven der einzelnen Zielgruppen sowietechnologischen Varianten des RFID-Einsatzes gerechtzu werden, wird die Richtlinie in mehreren Bltternmit unterschiedlichen D

17、etaillierungs- und Speziali-sierungsgraden erarbeitet. Das hier vorliegendeBlatt 1 beinhaltet weitgehend allgemeine Technolo-giebeschreibungen sowie Definitionen. 1 Introduction and problem definition1.1 How and why can the use of transponder technology help to improve processes? A well-structured a

18、nd technically safe informationflow of valid data has come to form an essential ele-ment for designing and extending materials-flow sys-tems. This information flow from the physical levelof materials-flow technology is linked via various in-terfaces such as identification systems or analyticalsystem

19、s. In areas where work processes are auto-mated, data acquisition is, then, the crucial link be-tween the control or management level and the actualproduction process. In addition to the materials-flowsystems, it is the fields of service, procurement anddistribution logistics that are concerned more

20、 andmore often by the ever-growing importance of theneed for information. It will be particularly important in future to establisha communication system that includes all links in thetextile chain, from the raw-materials supplier via theclothing manufacturer and logistics service providerup to the r

21、etailer. New and supplementary informa-tion media in sales are also needed in view of an in-tensified customer service at the point of sale (POS).Defining the “optimisation of the logistic processchain” as objective, all companies involved are there-fore required to consider the use of new, availabl

22、e in-formation and identification techniques on the basisof electronic media. The so-called RFID (Radio Fre-quency Identification) often also called transpondertechnology is a suitable means to this end. There is,already today, a slow but increasing tendency to usethis technology, in addition to the

23、 established barcode technology, as an information and identificationtechnology accompanying the goods in logisticschains. 1.2 Structure of this guidelineThe guideline consists of several parts having differ-ent degrees of detailing and specialisation so as totake into account the various fields of

24、application ofRFID technology in the supply chain, includingdifferentiated requirements of various branches, per-spectives of the individual target groups and techno-logical variants of RFID applications. This Part 1 General contains largely general descriptions oftechnology and definitions. B55EB1B

25、3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 VDI 4472 Blatt 1 / Part 1 3 In der Richtlinie VDI 4472 Blatt 2 erfolgt ein Fokusauf passive hochfrequente (13,56 MHz) RFID-Sys-teme und deren Einsatz in der textilen Kette

26、. In die-sem Teil der Richtlinie werden wichtige Kriterienund relevante Gren, die in Zusammenhang mit der13,56-MHz-Technologie stehen, erlutert. Darberhinaus werden in der VDI 4472 Blatt 2 die techni-schen Anforderungen an Transpondersysteme spezi-fiziert. Weitere Bltter sollen neben den niederfrequ

27、entenund ultrahochfrequenten Spezifikationen und Tech-nologiebetrachtungen in der textilen Kette auch tech-nologiespezifische Ausprgung fr unterschiedlicheRFID-Systeme in anderen Branchen, wie Mehrweg-und Khllogistik, die keinen Bezug zum textilenSegment haben, enthalten und dokumentieren. 2 Stand d

28、er Technik2.1 Transpondertechnologie2.1.1 Prinzip der induktiven KopplungInduktiv gekoppelte RFID-Systeme sind eng mit denweit verbreiteten Chipkarten verwandt. Das Prinzipberuht auf der Speicherung von Daten auf einemelektronischen Datentrger, dem so genannten Trans-ponder. Die Energieversorgung de

29、s Datentrgers so-wie die Kommunikation erfolgt unter Verwendungvon elektromagnetischen Feldern (vgl. Bild 1). ZurErkennung der Transponder werden entsprechendeSchreib-/Leseeinheiten eingesetzt, die aus Antenne,einem Hochfrequenz-Modul zum Empfangen undSenden sowie einer Auswerteeinheit bestehen. Die

30、Antenne sendet auf spezifischen Frequenzen ein elek-tromagnetisches Feld aus, das auf den Transponderabgestimmt ist. Gert der Transponder in das Lese-feld einer Antenne, wird er aktiviert und sendet dieauf seinem Speicherchip enthaltenen Daten an dieLeseeinrichtung. Es kommen bei der induktivenKoppl

31、ung die Frequenzbereiche Low Frequency (LF)100 kHz bis 135 kHz und High Frequency (HF)13,56 MHz zum Einsatz.2.1.2 Elektromagnetische Backscatter-KopplungBei Systemen, die mit der Backscatter-Kopplungarbeiten, sendet das Lesegert elektromagnetischeWellen aus. Ein Teil der Wellenleistung wird vomTrans

32、ponder empfangen, die Wellen mit den Datenaus dem Transponderchip versehen und an dasSchreib-/Lesegert zurckgestrahlt. Bei Backscatter-Systemen werden die Frequenzbereiche UHF (UltraHigh Frequency) 868 MHz in Europa bzw. 915 MHzin Nordamerika und SHF (Short High Frequency)2,45 GHz verwendet.Guidelin

33、e VDI 4472 Part 2 focuses on passive high-frequency (13,56 MHz) RFID systems and their usein the textile chain. This part of the guideline explainsimportant criteria and relevant quantities in connec-tion with 13,56-MHz technology. In addition,VDI 4472 Part 2 specifies the technical requirementsto b

34、e met by transponder systems. Further parts are intended to contain and documentnot only low-frequency and ultra-high-frequencyspecifications and technological considerations in thetextile chain, but also the technology specifics of var-ious RFID systems in such branches as multipath lo-gistics and

35、reefer logistics are not related to the textilesegment. 2 State of technology2.1 Transponder technology2.1.1 The principle of inductive couplingInductively coupled RFID systems are close relativesof the widely used chip cards. The principle is basedon the storage of information on an electronic data

36、carrier, the so-called transponder. Energy supply to,and communication with, the data carrier is by meansof electromagnetic fields (see Figure 1). Transponderrecognition relies on appropriate read/write unitsconsisting of an antenna, a high-frequency modulefor transmitting and receiving, and an anal

37、ysing unit.The antenna emits an electromagnetic field at specificfrequencies matched to the transponder. When thetransponder enters the reading field of an antenna, itis activated and transmits the data stored on its mem-ory chip to the reader. The frequency ranges used forinductive coupling are low

38、 frequency (LF) 100 kHzto 135 kHz, and high frequency (HF), 13,56 MHz. 2.1.2 Electromagnetic backscatter couplingIn systems relying on backscatter coupling, thereader emits electromagnetic waves. Part of thewaves power is received by the transponder, and datafrom the transponder chip are impressed u

39、pon thewaves and sent back to the read/write unit. Back-scatter systems use the UHF (Ultra High Frequency),868 MHz in Europe and 915 MHz in North America,and SHF (Short High Frequency), 2,45 GHz fre-quency ranges. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserve

40、d Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 4 VDI 4472 Blatt 1 / Part 12.1.3 Komponenten eines RFID-SystemsPrinzipiell besteht ein RFID-System aus: (mindestens) einem Transponder (Tag, RFID-Label, mobiler Datentrger) einer Lese(Erfassungs-)- bzw. einer Schreib-/Leseeinheit1) (Reader) mit Antenne(n

41、) physikalischen Schnittstellen einer Auswerteeinheit (z.B. Datenbank) 2.1.4 TransponderTransponder stellen quasi die unterste Ebene derKomponenten eines RFID-Systems dar. Das WortTransponder setzt sich dabei aus Transmitter (Sender)und Responder (Empfnger) zusammen. Ein Trans-ponder ist bei der ind

42、uktiven Kopplung ein elektri-scher Schwingkreis und bei der Backscatterkopplungein Dipol der als Sende- und Empfangsantennedient mit einem angeschlossenen mikroelektroni-schen Schaltkreis (Chip), bestehend aus einer Steuer-logik und einem Datenspeicher. Transponder knnen in verschiedenen Bauformen,w

43、ie z.B. als Klebeetiketten (Smart Label), Knpfeoder Hard Disk, Textiletiketten, Chipkarten, als rei-nes Folienetikett usw. und in verschiedenen Grenrealisiert werden. Hierbei knnen die Gehuse je1) Im weiteren Verlauf der vorliegenden Richtlinie wird aus Praktikabi-littsgrnden, sofern nicht ausdrckli

44、ch erforderlich, der AusdruckSchreib-/Leseeinheit oder Schreib-/Lesegert oder Reader verwendet. 2.1.3 Components of an RFID systemThe basic components of an RFID system are:(at least) one transponder (tag, RFID label, mobiledata carrier)one reader or read/write unit including itsantenna(e)1) physica

45、l interfacesan analysing unit (such as a database)2.1.4 TransponderTransponders are at the lowest level of the compo-nents of an RFID system. The term transponder iscomposed of transmitter (sender) and responder (re-ceiver). In the case of inductive coupling, the transponderis an electrical oscillat

46、or. In the case of backscattercoupling, it is a dipole serving as transmitting and re-ceiving antenna, plus a connected microelectroniccircuit (chip) consisting of control logic and datamemory. Transponders come in various designs such as adhe-sive labels (smart labels), buttons or hard disks, texti

47、lelabels, chip cards, pure film labels, etc., and in vari-ous sizes. Depending on the needs of the application,the package may be designed to be hermetically1) For practical reasons, this guideline will, unless there are express rea-sons not to do so, use the term read/write unit or reader. Bild 1.

48、Prinzipielle Funktionsweise eines RFID-Systems Figure 1. Functioning principle of an RFID system B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 VDI 4472 Blatt 1 / Part 1 5 nach Bedarf hermetisch verschlossen, ue

49、rst robustund widerstandsfhig gegen Schmutz, Schock, Vib-ration, Feuchtigkeit, Druck, Chemikalien und Tem-peratureinflsse ausgefhrt sein. Transponder lassen sich in drei unterschiedlicheSysteme unterteilen. Es wird unterschieden zwischenTranspondern, die herstellerseitig mit einer unikaten,nicht vernderbaren Identifikationsnummer beschrie-ben sind und nachfolgend nicht mehr umprogram-miert werden knnen (festprogrammierte oder fest-codierte Transponder, Read Only Transponder)