Seit die Metro-Gruppe ihre große RFID-Initative gestartet hat, ist das Thema Radio Frequency Identification in aller Munde. Zurzeit ist der Roll-out der RFID-Technologie bei den großen Zulieferern in der ersten Phase. Bei Nestlé Deutschland hat man das RFID-Projekt von Anfang an als strategische Chance begriffen. Mit entsprechendem Nachdruck wurde an einer praxistauglichen Lösung gearbeitet. Mithilfe von RFID-Spezialisten gelang in den zwei Nestlé-Distributionszentren Lüdinghausen und Rangsdorf der Durchbruch.
Das Herzstück eines jeden RFID-Etiketts ist der Tag. Er besteht aus dem flachen RFID-Chip und einer ebenso flachen Radioantenne. Dieser RFID-Tag ist üblicherweise in ein Papieretikett integriert, auf dem Informationen dann meist auf drei Arten zur Verfügung stehen: Zu dem umfassenden Dateninhalt des RFID-Chips kommen aus Gründen universeller Nutzbarkeit dann noch traditionell aufgedruckter Klartext und herkömmlicher Barcode. Das Besondere an der neuen Generation von UHF-RFID-Etiketten ist, dass die höhere Radiofrequenz eine größere Lesereichweite von nominell zwei bis drei Metern ermöglicht. In Europa gilt für die Ultra-High-Frequency-RFID-Tags ein Frequenzstandard von 869 MHz. Für die normalen RFID-Tags sind 13,56 MHz Standard, was nur Lesereichweiten unter einem Meter zulässt.
Ausführliche Vortests
Nestlé, Sato und UPM Rafsec begannen das Projekt der Palettenetikettierung mit ausführlichen Live-Tests. Im Juni 2004 fanden im Nestlé-Distributionszentrum Lüdinghausen die ersten Testreihen statt. Nestlé-Projektleiter Jürgen Schweitzer erläutert das Vorgehen: „Es war uns wichtig, unter realistischen Bedingungen das gesamte Spektrum an möglichen Verpackungen und Inhalten zu testen, denn wir wollten eine universelle RFID-Tag-Lösung für Paletten mit verschiedenem Inhalt.“ Wie so oft steckt nämlich auch bei UHF-RFID-Tags der Teufel im Detail. Prinzipiell haben diese Tags zwar die zur Palettenetikettierung erforderliche größere Lesereichweite, aber tatsächlich ist die praktische Reichweite ganz entscheidend von der Art der Verpackung und vom verpackten Inhalt abhängig. Im ungünstigsten Fall ist die Verschiebung der Resonanzfrequenz und die Absorption durch die Materialien auf der Palette nämlich so groß, dass an der Antenne im RFID-Tag ein derart schwaches elektrisches Feld entsteht, dass ein normal appliziertes UHF-RFID-Etikett so gut wie gar nicht angesprochen und ausgelesen werden kann, gleichgültig wie nah sich der Tag an den Antennen des Gates befindet. Das heißt, dass die Antennen am Gate, die das Radiofeld zum Auslesen erzeugen, erst an die veränderte Frequenz, die von den standardisierten 869 MHz leicht abweicht, angepasst werden müssen. Oder aber die zu applizierenden Tags brauchen ein verändertes Antennendesign und eine veränderte Resonanzfrequenz, um die Frequenzverschiebung durch den Paletteninhalt zu kompensieren.
Probleme mit Flüssigkeiten und Metallverpackungen
An zwei Testtagen in Lüdinghausen bewegte das Team mehr als 70 verschiedene Paletten mit verschiedenen Artikeln durch die Gates. Um Lesefähigkeit und Lesereichweite bei verschiedenen Anbringungsvarianten und Paletteninhalten zu erproben, fuhr man die Paletten mit Hubwagen und Elektrostaplern wieder und wieder durch die Gates – insgesamt gab es mehr als 2000 Versuche. Als besonders ausleseresistent erwiesen sich alle Flüssigkeiten und alle Metallverpackungen. Andreas Kolb, Strategic Business Development Manager RFID bei Sato, erinnert sich: „Teilweise war das wie eine Wand, da kam nichts durch.“ Dieses Problem der unzureichenden Feldstärke ließ sich zwar meist durch einen geeigneten Anbringungsort an der Palette beheben – man konnte das UHF-RFID-Tag oft an einer Stelle mit Hohlraum dahinter aufkleben –, aber für eine universelle Palettenetikettierungslösung war das kein gangbarer Weg. „Denn unser eigentliches Ziel war natürlich nicht eine Slap & Ship-Lösung, sondern ein automatisches Print & Apply,“ erklärt Kolb, „die RFID-Etiketten sollten nicht ausgedruckt und dann von Hand angebracht werden müssen, sondern nach dem Ausdruck automatisch appliziert werden, ohne menschlichen Eingriff und für alle Paletten auf dieselbe Weise, unabhängig von ihrem Inhalt.“ Auch der erste Lösungsansatz für das Problem wurde darum bald wieder verworfen: der Spacer. Dabei wäre das eigentliche RFID-Etikett auf einen Abstandshalter aus Pappe aufgebracht worden. Die Distanz zur Palettenoberfläche hätte zwar für die nötigen Leseeigenschaften gesorgt, aber das Spacer-Verfahren erforderte eine manuelle Applikation.
FlagTag bringt Durchbruch
Nachdem die praktischen Probleme an den Lüdinghausener Produkten identifiziert waren, brachten die nächsten Testphasen im Juli und September 2004 im Nestlé-Distributionscenter Rangsdorf schließlich die gesuchte universelle Lösung. Über das Distributionscenter Rangsdorf werden Nestlé-Produkte wie Nescafé, Nestlé-Zerealien, Humana-Babynahrung, Smarties, Lion-Riegel und Nesquick vertrieben. Die Tests in Rangsdorf fanden mit der Antennenkonfiguration statt, die auch die Metro Group nutzt: vier Kathrein-Antennen pro Gate, davon jeweils zwei auf zwei verschiedenen Ebenen, damit auch Doppelstockpaletten bei der Durchfahrt durchs Gate automatisch erfasst werden können.
Was schließlich für den Durchbruch sorgte, war der so genannte FlagTag. Beim FlagTag ist der schmale und flache Streifen des RFID-Etiketts, der das eigentliche RFID-Tag enthält, umgeknickt und steht damit senkrecht von der Etiketten-Ebene ab. Ausgehend von der FlagTag-Idee wurde eine Lösung gefunden, um das Fähnchen erst unmittelbar vor dem Aufbringen automatisch vom Applikator falten zu lassen. Dieser RFID-Applikator saugt mittels Unterdruck den mit drei Perforationslinien versehenen Fähnchenbereich im Etikettenband an, zieht den Tag-Bereich dabei aus der Etikettenebene heraus, faltet ihn an der mittleren Perforation und klebt die beiden Klebeflächen einfach gegeneinander. Durch die FlagTag-Idee ist für universelle Lesbarkeit unabhängig vom Anbringungsort und vom Paletteninhalt gesorgt, während das perforierte und automatisch faltbare FlagTag darüber hinaus auch noch den Einsatz in einer automatischen Applikationsanlage erlaubt.
Nestlé, Sato und UPM Rafsec untersuchten in Rangsdorf auch die Widerstandsfähigkeit und Robustheit der FlagTags. Für diese Härtetests wurden Transportests mit LKW durchgeführt. Etikettierte Paletten wurden beladen, transportiert und wieder entladen. Alle Paletten wurden durch das RFID-Gate gefahren, woraufhin alles wieder von vorn begann. Das ganze Prozedere wiederholte man rund 30 Mal, um das Verhalten der FlagTags bei verschiedensten Ladevarianten zu erproben. Das Ergebnis: die Haltbarkeit und Robustheit eines FlagTag steht der eines flach aufgeklebten RFID-Etiketts in nichts nach.
Doppelte Lösung
Da es unsinnig wäre, Paletten mit RFID-Tags auszurüsten, wenn die Empfänger deren Daten noch nicht auslesen können, hat sich Nestlé zunächst für eine doppelte Lösung am Standort Rangsdorf entschieden. Zu diesem Zweck hat Sato ein Parallel-Tagging-System entwickelt, das aus zwei S-Type-Druckmodulen besteht. Eines dieser Druckmodule bedruckt und programmiert UHF-RFID-Labels, während das andere Druckmodul die klassischen Barcode-Label übernimmt. Je nach Empfänger der Palette wird entweder das UHF-RFID-Modul oder das Barcode-Modul mit dem Label-Druckauftrag angesteuert. Das gedruckte Etikett wird automatisch an den Applikator übergeben, der bei Bedarf das FlagTag faltet und das Etikett selbst aufklebt.
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