RFID und NFC als zentrale IoT-Technologien

Untereinander und mit dem Internet vernetzte Objekte werden die Wertschöpfung produzierender Unternehmen künftig immer häufiger positiv beeinflussen. Doch auch im privaten Bereich werden vernetzte Gegenstände unseren Alltag verändern.

Bild: smart-TEC GmbH & Co KG

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I m Internet of Things (IoT), oder dem Internet der Dinge, geht es erst einmal um die Vernetzung von Gegenständen sowohl untereinander als auch mit dem Internet. Im privaten Bereich geht es um Alltagsgegenstände, im industriellen Sektor gibt es im Allgemeinen zwei Ausprägungen. Zum einen vernetzen immer mehr Hersteller ihre Produkte, um Daten über den Betrieb zu sammeln und darauf Geschäftsmodelle aufzusetzen. Zum anderen verfolgen Produzenten das Ziel, mit der Vernetzung eigener Maschinen und Objekte ihre Produktionsprozesse zu verbessern. Diese Netzwerke werden auch Industrial Internet of Things genannt. Die Voraussetzung, dass Gegenstände über ein Netzwerk miteinander kommunizieren können, ist die Hardwareausstattung wie Sensoren und Industrietransponder.

Die Funktionsweise von IoT

Das Internet of Things kann als Netzwerk umschrieben werden, in dem sogenannte Smart Objects miteinander kommunizieren können. Jedes dieser Objekte ist über eine eigene Adresse identifizierbar. Für den Menschen ist es daher möglich, jedes Objekt über das Internet anzusprechen. Zwar ist der Mensch demnach grundsätzlich für Steuerung und Kontrolle der IoT-Objekte zuständig, ein hohes Maß an Einfluss ist jedoch nicht das Ziel. Es geht vielmehr darum, die Gegenstände mithilfe einer Internetverbindung in die Lage zu versetzen, selbstständig zu agieren, situative Entscheidungen selbst zu treffen oder sich an bestimmte Szenarien anzupassen. Dies ist gleichzeitig der entscheidende Vorteil: Inputs von Benutzern werden obsolet, da die IoT-Objekte die Eingabe von Aufgaben selbstständig übernehmen.

Reale und virtuelle Welt im Netz

In vielen Visionen zum Internet der Dinge geht es um die Auflösung der Grenzen zwischen realer und virtueller Welt. Irgendwann soll jeder Gegenstand in der Lage sein, Daten zu seinem aktuellen Zustand fortlaufend via Internet zur Verfügung zu stellen. In der Industrie betrifft das Internet of Things, anders als im Verbrauchersegment, Produkte, Waren, Produktionseinrichtungen und ganze Prozesse in der Fertigung. Voraussetzung ist der Einsatz intelligenter Industrietransponder, welche es Gegenständen und Maschinen ermöglichen, ständig im Internet präsent zu sein. Hierzu bieten sich RFID- und NFC-Technologien geradezu an. Lösungen, die solche Transponder verwenden, dienen etwa dazu, Produktionsprozesse zu planen und zu steuern und die Maschinenwartung zu verbessern.

RFID im Internet of Things

Bereits lange vor dem Beginn der Digitalisierung existierten Transponder zur Vernetzung von Gegenständen. Der Hersteller Smart-Tec entwickelt, produziert und vertreibt RFID- und NFC-Lösungen zum Beispiel seit über einem Jahrzehnt. Im Kontext des Internets der Dinge rücken diese Technologien indes stärker in den Fokus. Die Transponder sind klein, wodurch sie annähernd überall eingesetzt werden können. Bereits passive RFID-Systeme, also Transponder ohne eigene Energieversorgung, erreichen Reichweiten von fünf bis über zehn Metern. Bei aktiven Transpondern, die größer und auch kostspieliger sind, sind Lesereichweiten bis 100 Meter möglich. Transponderinformationen können in mehrfacher Hinsicht die Basis für IoT- und Industrie 4.0-Projekte bilden: Kernelemente sind Informationsübergabe, Ortserkennung und die eindeutige Identifikation von Gegenständen wie Maschinen, Geräten, Lager- und Transportbehältern, (Zwischen-)Erzeugnissen und Werkzeugen. All diese Objekte müssen nicht nur aktuelle Informationen über sich preisgeben können, sie müssen auch untereinander vernetzbar sein, um zu kommunizieren. Mit RFID und NFC können außerdem Maschinendaten ausgelesen werden, welche als automatische Statusinformationen an einen definierten Empfängerkreis gesendet werden. Auf diese Weise lassen sich etwa beim Ausfall einer Anlage Werkstücke auf andere Produktionsmittel umleiten. In der Zwischenzeit fordert die defekte Maschine womöglich autonom eine Wartung an. Transponder-Technologien sind zudem weiterhin die Basis für die Maschine-Maschine-Kommunikation (M2M). Bleiben die Sender im Werk am Produkt, helfen sie bei der Rückverfolgung in der Fertigung. Es ist möglich, den kompletten Lebenszyklus eines Erzeugnisses nachzuvollziehen. Herstellung, Lagerung, Transport, Anwendung beim Kunden und Entsorgung oder Recycling - alle Schritte können erfasst und nachverfolgt werden.

Produktion steuert sich selbst

Informationen auf RFID-/NFC-Transpondern können, anders als beim Barcode, nicht nur gelesen, sondern auch verändert werden. Erreicht wird dies durch eine bidirektionale Kommunikation mit einem Reader. So können am Material befestigte Transponder im industriellen Internet of Things Informationen zu den Abläufen in der Fertigung mitführen. Dies können einerseits Ordnungsmerkmale wie Materialnummer, Werkstoff, Abmessungen und vor allem Zustandsinformationen sein. Produktionseinrichtungen können diesen Daten beispielsweise entnehmen, in welchem Verarbeitungsstatus sich ein bestimmtes Werkstück befindet. Fertigungseinrichtungen können dann autonom über weitere Prozessschritte entscheiden und auf ungeplante Veränderungen reagieren.

Viele Anwendungen möglich

Selbstverständlich beschränkt sich das Internet of Things nicht auf die industrielle Fertigung und die Logistik. Intelligente Objekte könnten bald in jedem erdenklichen Bereich Einzug halten. Ein stark wachsender NFC-Anwendungsbereich ist etwa 'Mobile Payment'. Hier kommen Bezahlsysteme zum Einsatz, die per Smart Card oder Mobiltelefon Finanztransaktionen abwickeln. So ersparen sich Nutzer die Verwendung von Kleingeld - beispielsweise an Kassen, an Automaten, in Bussen oder in Straßenbahnen. Sogenannte RFID- oder NFC-Etiketten ermöglichen zudem Anwendungen im Bereich 'Smart Home'. Nur einige Beispiele sind Zugangskontrollen für Wohnungen und Häuser, Einbruch- und Diebstahlschutz sowie die Energiesteuerung. Grundsätzlich können mittels RFID-Technologie Objekte in Haushalten miteinander kommunizieren - was in der Gesamtheit Smart Home genannt wird. Durch die geringe Größe der Transponder sind sie problemlos in Gegenstände wie Heizungen, Lichter, Rauchmelder oder Jalousien integrierbar. Ein aktuelles Beispiel ist etwa der Kühlschrank, der über seinen aktuellen Inhalt und fehlende Produkte selbstständig Auskunft geben kann. Voraussetzung ist hier, dass die Gegenstände im Kühlschrank - also die Verpackungen der Lebensmittel - Daten an das Haushaltsgerät übermitteln können. Die Produkte könnten darüber hinaus Informationen über Herkunft, Lieferwege, Herstellung und Haltbarkeitsdatum liefern. Auch zu diesem Zweck ist RFID- und NFC-Technologie einsetzbar. Zudem ist vorstellbar, dass sich der Nutzer via App gezielt zu den benötigten Gegenständen im Supermarkt leiten lässt.

Wenn die Kleidung spricht

Möglich wäre sogar intelligente Kleidung. Hier könnte ein RFID-Chip der Waschmaschine etwa per Funk mitteilen, welcher Waschgang und welche Temperatur notwendig ist. Wie der Wandel im Industrieumfeld und im Privatleben genau aussehen wird, ist noch vollkommen ungewiss. Deutlich ist jedoch, dass Hersteller von AutoID-Technologie wie Smart-Tec die kommenden Veränderungen entscheidend mitgestalten werden.