Condition-Monitoring in der Logistik mittels RFID

Abstract

Die lückenlose Überwachung und Dokumentation von Umgebungsparametern, wie z.B. Temperatur oder Luftfeuchtigkeit über die gesamte Logistikkette hinweg dient heute meist nicht mehr nur der Erfüllung gesetzlicher Vorschriften oder brancheninterner Codices sondern immer häufiger auch als wichtige Informationsquelle für Qualitätsmanagement Maßnahmen. Die Tatsache, dass die Mehrzahl der produzierenden Unternehmen allerdings keine eigenen Fuhrparks mehr betreibt, Logistik und Transport sehr oft an externe Spediteure ausgelagert wird und zumeist auch keine Informationsschnittstellen zum Austausch der Messdaten zwischen Auftraggebern, Spediteuren und Empfängern vorhanden sind erschweren diese Bemühungen erheblich. Nicht selten kommt es daher vor, dass ohne Wissen des jeweils anderen gleich mehrere, verschiedene Systeme parallel zur Anwendung kommen, wenn beispielsweise der Spediteur die Frachtraumtemperaturen aufzeichnet und der Versender mittels Datenloggern möglichst produktnahe Temperaturen ermitteln möchte. Die Bandbreite der derzeit zum Einsatz kommenden technologischen Systeme reicht dabei von teuren satellitengestützten Onlinesystemen, über integrierte Temperaturaufzeichnungsgeräte der Kühlaggregatehersteller, in der Auswertung zeitintensive Datenlogger, bis hin zu einfachsten Stechthermometern oder Indikator-Labels. Immer häufiger findet man beim Betrachten der Internetauftritte führender Logistikdienstleistungsunternehmen in diesem Zusammenhang aber auch bereits viel versprechend klingende, auf der RFID-Technologie basierende Systeme die in punkto Qualitätssteigerungsmöglichkeiten im harten Wettbewerb den Ausschlag gegenüber der Konkurrenz herbeiführen sollen. Und auch die Umsatzprognosen für RFID-Technologie, mit prophezeiten jährlichen Steigerungsraten von 19%-25%, machen deutlich welch hohe Erwartungen in diese Technologie gesetzt werden. Nach einem kurzen Einblick in die Geschichte der Transportkühllogistik und einer grundlegenden Einführung in die RFID-Technologie hinterfragt diese Arbeit was heutige RFID Sensoriksysteme bereits zu leisten im Stande sind, wie die Anforderungen an solche Systeme in den unterschiedlichen Branchen aussehen und welche Hürden einem breiten Einsatz derzeit noch im Wege stehen, wobei sich überraschend herausgestellt hat, dass dabei neben den technischen Schwierigkeiten und der Kostenproblematik noch ganz andere Einflussfaktoren von erheblicher Bedeutung sind. In Bezug auf die technischen Probleme und aktuell noch vorhandenen Grenzen der Anwendbarkeit der unterschiedlichen RFID-Technologien werden jeweils mögliche Lösungsansätze sowie wissenschaftliche Auseinandersetzungen präsentiert. Weiters wurden im Zuge dieser Diplomarbeit zwei konkrete RFID Kühlmonitoring-Systeme ausgewählt und in Zusammenarbeit mit einem, im Lebensmittel-Transport tätigen Kühllogistik Dienstleistungsunternehmen im rauen Praxiseinsatz getestet. Aufbauend auf den Erkenntnissen und Schlüssen dieser Tests und ergänzt um die Anforderungen und Wünsche des Testpartners wurde eine Beispielimplementierung eines möglichen Temperatur-Monitoring Systems für dieses Anwendungsgebiet erarbeitet und in Grundzügen, in Form eines funktionseingeschränkten Prototyps auch teilweise umgesetzt. Zuletzt geht die Arbeit noch auf weitere Anwendungsmöglichkeiten von RFID Sensorik Technologie für das Condition Monitoring anderer Zustands- und Umgebungsparameter ein und gibt abschließend noch einen kurzen Ausblick auf zukünftige Entwicklungen in diesem Bereich.<br />

Condition monitoring and the documentation of environmental parameters such as temperature or humidity across the entire supply chain is today in most cases not only done to be compliant to legal regulations or trade codices but regularly used as an important source for quality management measures. The fact that the majority of manufacturing companies does not operate its own fleet anymore and has outsourced logistics and transport to external carriers - with usually no information interfaces available for the exchange of the measurement data between consignors, carriers and recipients - considerably complicates these efforts. In consequence, it is not uncommon that, without the knowledge of each of their operators, several different systems get used in parallel, for example if the carrier records the cargo compartments temperatures and the consignor uses data loggers to measure the temperatures as close as possible on the product. The technologies used today range from expensive satellite-based online monitoring systems, vehicle built-in temperature recording devices of the cooling equipment manufacturer, for evaluation purposes time- consuming being dataloggers, to simple penetration-thermometers or indicator labels. Increasingly often, new systems based on RFID technology can be found listed on websites of leading logistics service providers which promise to alleviate the existing overhead in environmental monitoring and bring key advantages considering quality improvement and cost effectiveness. With predicted annual growth rates between 19% and 25%, the sales forecasts for RFID technology also clearly show the high expectations placed into this technology. After giving a brief insight into the history of cold chain monitoring and a basic introduction to RFID technology, already available RFID sensor- systems are evaluated concerning their applicability for condition and environmental monitoring. The requirements for such systems in the various industries are analysed, and the currently existing hurdles for broad application are investigated, with the surprising result, that in addition to the technical difficulties and the issue of costs, quite different factors are of considerable importance. Concerning the currently unresolved technical issues and limitations of applicability of the different RFID technologies, possible solutions and scientific approaches are presented. Furthermore, in the course of this thesis two existing RFID cold chain monitoring systems have been chosen and, in cooperation with a cold chain logistics service provider tested in the harsh everyday use of food transportation. Based on the evaluation results and conclusions of these tests, supplemented by the requirements and desires of the test partner, a sample implementation of a possible temperature-monitoring system for this field of application was designed and partially implemented resulting in a prototype with limited functionality. In the end, further applications of RFID sensor technology for condition monitoring of other condition- and environmental parameters are presented and finally a brief outlook on future developments on this topic is given.