RFID-Technik Jedes Wäscheteil im Blick

Industrielle Textildienstleister setzen auf Radio-Frequency-Identification-Systeme (RFID) und nutzen die Vorteile, die sich durch die Verfolgbarkeit der vermieteten Textilien ergibt. RWTextilservice sagt Ihnen, was hinter der Technik steckt und welche Entwicklungen noch mehr Arbeitserleichterung versprechen.Jedes Wäscheteil im Blick In industriellen Großwäschereien ist die lückenlose Verfolgbarkeit der vermieteten Textilien eine erhebliche Arbeitserleichterung. Die Kenntnis über die im Betrieb befindliche Wäsche, die anzuwendenden Verfahren und kundenspezifischen Extras gestatten eine relativ genaue Produktionsplanung und Tourenbereitstellung. Gleichzeitig erhält das Controlling präzise Daten für Nachkalkulationen und Berechnungen von betriebswirtschaftlichen Kenngrößen. Verschiedene Mietservice-Anbieter haben ihre Prozesse daher schon seit geraumer Zeit auf Radio-Frequency-Identification-Systeme (RFID) umgestellt. Die mit passiven Sendern ausgestatteten Wäschestücke erlauben eine schnelle und zuverlässige Identifizierung innerhalb des Betriebs. Bislang beschränkte sich die Funktechnologie allerdings auf die Berufsbekleidung. Nun soll ein neues, auf Ultrahochfrequenz basierendes RFID-System auch die berührungslose Datenerfassung bei Flachwäsche möglich machen. Die RFID-Technologie ist in der Wäschereibranche keine Neuheit. Einige große Mietservice-Anbieter, darunter CWS-boco in Dreieich, haben bereits vor Jahren auf die berührungslose Erfassung von Berufsbekleidung umgestellt. Durch Aufbringung von waschbaren Transpondern auf der Bekleidung und die Installation von sinnvoll positionierten Lesegeräten lassen sich die Waren innerhalb des Betriebs verfolgen. Diese Spurenverfolgung ist der Funktechnologie zu verdanken, auf der die RFID-Technologie basiert. Sie ermöglicht eine drahtlose Datenübermittlung, indem Empfangs-Antwort-Geräte - so genannte Transponder - Informationen mit einem Schreib-/Lesegerät austauschen. Der Transponder dient als Datenträger, dessen zentrale Komponente ein Mikrochip ist. Dieser ist mit einer Antenne verbunden, die die Informationen per Funk überträgt - auf der richtigen Frequenz. Der Transponder kann sowohl aktiv als auch passiv an der Kommunikation beteiligt sein. Module, die selbsttätig Daten aufnehmen und diese weitergeben, also aktiv in ein System eingreifen, benötigen eine eigene Energieversorgung, also beispielsweise eine Batterie. In der Wäschereibranche ist eine solche Technologie indiskutabel, weshalb sich dort die passiven Systeme etabliert haben. Die passiven Transponder haben keine eigene Energieversorgung, sondern beziehen den zum Datenaustausch benötigten Strom aus dem Feld der Schreib-/Leseeinheit. Tauchen sie in deren Frequenzbereich ein, werden sie aktiviert und können Daten übermitteln. Die Reichweite der Informationsübertragung hängt dabei von der Antenne, vor allem aber von dem Frequenzbereich ab, auf dem das System arbeitet. In Europa wird üblicherweise mit Hochfrequenz (HF) in einem Wellenlängenbereich von 13,56 MHz gearbeitet. Diese Technologie wurde vor etwa acht Jahren als Nachfolger der langsamen, ungenauen, teuren und auf eine geringe Reichweite beschränkten Technologie im Niedrigfrequenzbereich (LF) eingeführt. Die Hochfrequenz ermöglichte in den Wäschereien erheblich schnellere Datenübermittlungsraten und eine bessere Informationsgenauigkeit. So wurde es möglich, eine große Zahl von Teilen innerhalb weniger Millisekunden zu erkennen und auszulesen. Allerdings haben auch die HF-Systeme nur eine begrenzte Reichweite. Sie beträgt etwa 50 bis 70 cm. Einerseits ist das begrenzte Wirkungsgebiet vorteilhaft, denn die eingeschränkte Reichweite vermeidet Störungen durch andere, weiter entfernte Transponder. Andererseits werden die Nutzungsmöglichkeiten der Technologie in Wäschereien durch die kurzen Distanzen eingeschränkt. So müssen die Transponder beispielsweise in einem fest definierten Bereich in die Berufsbekleidung eingebracht werden, damit sie sicher von der Leseeinheit erkannt werden. Doch die Positionen, an denen sich die Chips in der Größe eines Eurostücks befinden, sind nicht immer glücklich. Die metallischen Transponder zeichnen sich beispielsweise bei dünnen, leichten, hellen Waren deutlich ab - ein Effekt, den die wenigsten Kunden schätzen. Der per Funk arbeitenden RFID-Technologie sind in der industriellen Wäscherei aber noch weitere Grenzen gesetzt. In Rollcontainern bereitgestellte Bekleidung kann hierin nicht erfasst werden. Eine Datenermittlung ist nicht möglich, da der metallische Container wie ein Faradayscher Käfig wirkt. Die Teile müssen einzeln entnommen und gescannt werden. Einschränkungen ergeben sich mitunter auch durch die Fehlerquote der RFID-Technologie. So hängt die Genauigkeit der auf Hochfrequenz basierenden Prozesse von der Qualität der Transponder und der Lesegeräte sowie den Umgebungsbedingungen ab. Stimmt einer der Parameter nicht, entstehen Fehlmessungen. Solche Unstimmigkeiten haben in einer Wäscherei natürlich Auswirkungen. Wird beispielsweise nur eine Genauigkeit von 99,8 Prozent erreicht, fallen in einer Wäscherei, die wöchentlich 50.000 Bekleidungsstücke bearbeitet, in diesem Zeitraum bis zu 100 virtuelle Fehlteile an. Diese Differenz muss der Betrieb im Bedarf durch Lagerware ausgleichen. Wer seinen Betrieb also auf RFID umrüsten möchte, kann nicht ohne detaillierte Planung und umfassende Beratung von Experten ans Werk gehen. „Dazu gehört auch das Thema Datensicherheit“, betont Antje Schimana, Senior Consultant und Niederlassungsleiterin des RFID-Konsortiums mit Sitz in Soest. „Theoretisch ist es möglich, auf dem Chip Kundendaten zu speichern. Das sollte man aber nicht machen. Sinnvoller ist es, auf den Chip eine Nummer abzulegen, die analog dazu in der Software eine Verbindung mit den Kundendaten herstellt. Beim Wareneingang wird die Nummer aus dem Chip mit der Nummer aus der Software „verheiratet“. So besteht in der Wäscherei eine Verbindung, die beim Warenausgang wieder getrennt wird. Ein solcher sensibler Umgang mit Daten wird nach unserer Erfahrung von den Kunden eines textilen Mietservices honoriert. Wir unterstützen daher eine Selbstverpflichtung der Industrie zur Datenschutz-Folgenabschätzung.“ Was dank RFID-Technologie in der Berufsbekleidung bereits Stand der Technik ist, hat die Flachwäsche noch nicht erfasst. Obschon dringend von den Betrieben erwünscht, erfolgt die Erfassung von Hotel- und Krankenhaustextilien nach wie vor über das Wiegen, Schätzen oder Zählen. Auch die Bearbeitung von Bewohnerwäsche - insbesondere von kleinteiligen Artikeln - könnte von der berührungslosen Datenaufnahme profitieren. Bisher scheiterte die Umsetzung jedoch an den Transpondern, mit denen die Teile gepatcht werden müssen. Die bestehenden Chips aus der HF-Technologie sind für die Kennzeichnung der flachen Textilien nicht geeignet. Sie sind zu hoch dimensioniert, weshalb sie sich beim Mangeln abzeichnen. An der äußersten Ecke eines Bettlakens mag das tolerabel sein, bei einem Aufdecker ist das definitiv nicht der Fall. Auch bei Frottierartikeln wirken sich die Transponder störend aus: Kaum jemand sucht beim Abtrocknen den direkten Kontakt zu einem Metallchip. Es sind aber nicht nur optische und haptische Faktoren, die die Einführung der RFID-Technologie in einer Wäscherei zur Bearbeitung flacher Textilien bisher scheitern lassen. Auch die thermisch-physikalischen Bedingungen setzen den Mikrochips Grenzen. Maarten Groosman, Projektmanager der Niederländischen ATC in Nimwegen, erklärt die Auswirkungen der Temperaturschwankungen: „In einem Transponder sind verschiedene Materialien mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten verbaut. Das ständige prozessbedingte Erhitzen und Abkühlen führt langfristig zu einem Lösen der Verbindungen zwischen Antenne und Prozessor. Dadurch wird der Mikrochip unbrauchbar.“ Weitere Schwierigkeiten ergeben sich durch den Einfluss von Wasser. Nässe behindert im Hochfrequenz-Bereich das Lesen der Transponder. Nun aber scheint eine Lösung des Problems in Sicht. Mit Hilfe der Ultrahochfrequenz (UHF) wird eine berührungslose Inventarisierung einer großen Menge (im Pulk) Flachwäsche und kleinteiliger Bekleidung in Millisekunden möglich. Die Funktechnologie arbeitet auf einer Wellenlänge von 867,6 MHz und hat eine Reichweite von etwa 5 m bis 8 m. Die große Distanz, in der eine Datenerfassung erfolgen kann, hat die Anwendung einer neuen Transpondergeneration ermöglicht. Die neuen Datenträger bestehen aus einem Mikrochip und einer Antenne. Sie sind flach und durchlaufen Wäschereiprozesse wie Pressen und Mangeln störungsfrei. Je nach Hersteller sind die Transponder sogar industriell waschbar. Vorversuche sind in einer Wäscherei allerdings unbedingt nötig, denn noch bis vor Kurzem wiesen die am Markt vorhandenen UHF-Transponder bereits nach wenigen Wäschen einen drastischen Abfall der Sendeleistung auf. Dieses Problem scheint inzwischen jedoch gelöst. Ihre geringe Größe und Unempfindlichkeit haben die Empfänger einem Trick zu verdanken. Sie sind quasi wie ein Transponder im Transponder konstruiert. Den Kern bildet ein Chip, der mit einer kleinen Antenne verdrahtet ist. Diese Einheit ist gekapselt, so dass weder Wasser noch Chemikalien eindringen können. Anschließend wird der Mikrochip auf eine zweite Antenne aufgepatcht. Sie bildet den sichtbarsten Teil des Datenempfängers. Der Informationstransfer erfolgt nun von Antenne zu Antenne mittels induktiver Kopplung. Da es also keine feste Fügeverbindung mehr zwischen Chip und Antenne gibt, ist ein einwandfreies Arbeiten unter Wäschereibedingungen möglich. Die Nutzung einer auf magnetischen Wellen arbeitenden, gekapselten Antenne hat aber noch zwei weitere Vorteile. Einerseits wird das Einlesen von Einzeldaten möglich. Dies ist beispielsweise bei der Wareneingangserfassung wichtig, wo die Textilien mit wichtigen Kennziffern versehen werden. Andererseits können die Chips auch bis zu einem gewissen Grad in nassem Zustand durch das Lesegerät erfasst werden. Allerdings hat auch die UHF-Technologie Grenzen. Sie entstehen durch die Wellenlänge, auf der die Ultrahochfrequenz arbeitet und deren hohe Reichweite. Die im Dezimeterbereich ausgestrahlten Funkwellen können zu Interferenzen, also zu Überlagerungen, führen. Dieses Phänomen passiert beispielsweise dann, wenn Wellen reflektiert werden und die eintreffenden Wellen genau gegenläufig zur zurückgeworfenen Welle schwingen. In diesem Fall heben sich die Frequenzen gegenseitig auf und es kommt zu einer totalen Auslöschung der Welle. Die Informationen zwischen Lesegerät und Transponder können also nicht ausgetauscht werden, die Daten gehen verloren. Um den Effekt der Interferenz zu verhindern, müssen die mit einem Chip gekennzeichneten Wäschestücke in Bewegung sein. Dies ist eine Anforderung, die in einer Wäscherei grundsätzlich umzusetzen ist. So wird Flachwäsche häufig über Transportbänder von einem Prozessschritt zum nächsten befördert. Ein über dem Band angebrachtes Lesegerät kann die Informationen der Mikrochips sammeln und an das Rechenzentrum weiterleiten. Unmöglich wird der Datentausch allerdings, wenn ein Betrieb die Wäschebeförderung über metallische Wäschecontainer löst. Sie bilden einen Faradayschen Käfig, der elektromagnetische Wellen vollständig abschirmt. Die automatische Wäscheerkennung ist dann nur möglich, wenn die Ware das Lesegerät in einem geeigneten Transportbehälter - etwa aus Plastik - passiert. Bei der UHF-basierten RFID-Technologie ist außerdem zu beachten, dass sich Transponder gegenseitig stören können. Das gilt z.B. dann, wenn zwei oder mehrere Chips direkt übereinander liegen. Das in Millisekunden ablaufende Erkennen der Informationen durch das Lesegerät ist dann nicht möglich. Das Stapeln gewaschener und gefalteter Wäsche muss also mit einem leichten Versatz erfolgen. Liegt die Wäsche in einem Presskuchen vor, ist eine direkte Einflussnahme auf die Position der Transponder nicht möglich. Eine Wäscherei sollte also davon Abstand nehmen, die Wäschestücke nach Verlassen der Entwässerungspresse einlesen zu wollen. Die großen Distanzen, die UHF überbrücken kann, sind in den meist kompakt gebauten Wäschereien Fluch und Segen zugleich. Innerhalb einer Reichweite von etwa 5 m erfasst das Lesegerät jeden in seinem Sendebereich befindlichen Transponder. Eine etwa in der Tourenbereitstellung installierte Leseeinheit erfasst also sämtliche Daten in diesem Umkreis. „Dieser Effekt entsteht unter anderem durch Reflektion der hochfrequenten Strahlung an Metallflächen,“ erklärt Groosman. „Der Transponder wird also nicht direkt, sondern um die Ecke herum gelesen.“ Insbesondere bei Wäschereien mit beschränkten Platzverhältnissen ist es daher möglich, dass auch Wäschestücke von anderen Arbeitsplätzen erfasst werden. Dadurch kommt es zu Falschinformationen. Behelfen können sich die Unternehmen durch eine spezielle Ausrichtung der Schreib-/Lesegeräte und eine Anpassung der Software. Sie muss so programmiert werden, dass eine Doppelerfassung der Daten aus bestimmten Bereichen ausgeschlossen wird. Doch was in der Theorie plausibel klingt, muss sich in der Praxis erst noch behaupten. Immerhin haben die Kooperationspartner von Womitex aus Almere (Niederlande) die neue Technologie eingeführt, andere Anbieter folgen mit Projekten in England, Deutschland und Frankreich. Durch eine an strategischen Stellen installierte Datenerfassung erhält die Dachmarke zeitnah alle wichtigen Informationen und kann - falls nötig - geeignete Maßnahmen ergreifen. Die Reaktionszeiten haben sich verkürzt, die Planungsgenauigkeit hat sich verbessert. Doch auch wenn das erste Projekt mit UHF-basierter RFID-Technologie inzwischen abgeschlossen ist, gelten in jedem Wäschereibetrieb andere Rahmenbedingungen. Daran muss das Gesamtsystem individuell angepasst werden. Immerhin lassen sich HF- und UHF-Systeme parallel betreiben. Der Weg zur berührungslosen Datenerfassung von Flachwäsche geht also über die Installation eines Gesamtsystems. Die UHF-basierte RFID wird nach Meinung des Betriebsleiters von Greif Textile Mietsysteme in Augsburg, Günther Schäfer, in der Flachwäsche zukünftig die Richtung angeben. „Die Technologie bietet in einer auf die Bearbeitung von Hotelwäsche spezialisierten Wäscherei viele Möglichkeiten der Prozessautomatisierung.“ Den Kunden wird es freuen: Er wird vielleicht schon bald eine präzise Abrechnung für seine Wäschelieferung erhalten. Dipl.-Ing. Sabine Anton-Katzenbach