Intelligentes Papier physikalische Technik & Informationsverarbeitung Christian Schmidt physikalische Technik & Informationsverarbeitung

Übersicht 1 Begriffsdefinition 2 Das EAN-Codierungsverfahren 3 smart labels 3.1 Aufbau und Funktionsweise 3.2 Anwendungen 4 Probleme & Risiken 4.1 physikalische Problem 4.2 ethische Probleme 5 Quellen Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 2

intelligentes Papier - Begriffsdefinition EAN: EPC: auch smart label genannt Bezeichnung für RFID (Radio Frequency Identification) - Folien Folien dünn wie Papier und ähnlich verarbeitbar  intelligentes Papier European Authorisation Code 13 – oder 8stellige Produktkennziffer für Handelsartikel Electronic Produktion Code „Nachfolger“ des EAN-Codes weltweite eindeutige Nummer für Objekte Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 3

EAN-Code für eine 1,5 l Flasche intelligentes Papier – EAN-Codierung 2 Das EAN-Codierungsverfahren 1974 in Europa eingeführt  Erleichterung des Warenverkehrs 1977 European Article Association gegründet  98 Mitgliedsstaaten maschinenlesbarer Strichcode = Barcode derzeit 13 - oder 8-stellig 8-stellig speziell für kleine und lokale Produkte Anwendung: Lebensmittel Bücher (ISBN) Software (Microsoft:UPC) EAN-Code für eine 1,5 l Flasche Coca Cola Vanille Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 4

intelligentes Papier – EAN-Codierung 2 das EAN - Codierungsverfahren EAN-8, EAN-13 und UPC-A (amerik.) haben selbe Strichcodierung 2 helle und 2 dunkle Striche bilden eine Ziffer 4 unterschiedliche Strichstärken (dünn, 2x, 3x und 4x so breit) 4 Linien einer Ziffer insgesamt 7x so breit wie dünne Linie C1/C3: Start/Endmarker C2: Barcodemitte Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 5

intelligentes Papier – EAN-Codierung 2 das EAN-Codierungsverfahren Bedeutung der einzelnen Ziffern bei EAN13: 3 Ziffern: Ländercode des Staates (Deutschland: 400-440) 4 Ziffern: Hersteller 5 Ziffern: Artikelbezeichnung letzte Ziffer: Prüfziffer Prüfziffer berechnet sich: Ziffern 1-12 werden von rechts nach links abwechselnd mit 1 und 3 multipliziert und dann addiert Prüfziffer ergänzt dann Summe zu Vielfachen von 10 Bsp: 4003994155486 (Kellogs) 8*3+4*1+5*3+5*1+1*3+4*1+9*3+9*1+3*3+0*1+0*3+4*1 = 104 110 -104 = 6 Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 6

intelligentes Papier – smart label Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 6

intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Haftetikett mit integriertem Transponder (Transmit and response) Unterscheidung in aktive, semipassive und passive Transponder aktiv: semipassiv: passiv: in RFID: nur passive Transponder (Platzgründe) eigene Energieversorgung zur Datenspeicherung/transfer (meist Batterie) Transponder besitzt eigene Energievesorgung bei Datentransfer: Energie aus elektrischem Feld der Schreib/Leseeinheit Energie wird aus elektromagn. Feld der Lese/Schreibeinheit bezogen Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 7

intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels 300 – 400 µm dick  wie Papier bedruckbar je nach Typ festprogrammiert oder programmierbar Datenmenge: 1024 Bit Reichweite: 120cm – 100m smart labels bestehen aus: Sende/Empfangsantenne Steuerlogik Datenspeicher (Energiespeicher) Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 8

intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels smart label kommt in Reichweite von Sende/Leseeinheit Energiespeicher wird aufgeladen Transponder sendet Daten (Sendefrequenz: 13,56 MHz) erhält gegebenenfalls neue Daten Vorteile gegenüber Barcode: Datenaustausch ohne Sichtverbindung gleichzeitiger Datenaustausch mit mehreren smart labels höhere Leserate als Barcode-Verfahren durch Einbettung in Materialien: umweltresistent  Einsatz unter Extrembedingungen Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 9

intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 10

intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Anwendungen: Diebstahlsicherung Produkt Authentifikation intelligente Sensoren intelligente Textilien „Das letzte Buch“ Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 11

intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Diebstahlsicherung Ware mit Diebstahlsicherung (EAS) versehen besteht aus seriellem Schwingkreis (8,2 MHz Resonanz) Sicherung kommt in elektrisches Feld der Alarmanlage  Alarm Kunde bezahlt  Schwingkreis wird verstimmt  kein Alarm beim Passieren 2 Zustände (An/Aus): 1Bit Speicherkapazität einfach zu realisieren einfach zu umgehen Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 12

intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Produkt Authentifikation Ziel: mehr Herstellungskontrolle leichtere, umfangreichere Warenrückverfolgung automatisches Auslesen von Produktkennziffern Verwendung von RFIDs und EPC EPC: jedes Objekt weltweit hat eine eindeutige Identifikationsnummer verkaufte oder verlorene/gestohle Objekte können direkt zugeordnet werden EPC kann als primary key für Datenbanken dienen Herstellergarantien und MHD genauer bestimmbar Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 13

intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Produkt Authentifikation automatische Informationssammlung in komplexeren Ausmaßen Wegbereiter für neue Nummerierungsstandards Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 14

intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Produkt Authentifikation Waren werden registriert, sobald sie im Warenkorb liegen beim Verlassen des Marktes wird Rechnung automatisch erstellt und online abgebucht Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 15

intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Produkt Authentifikation Vergleich EAN – EPC EAN billig, weit verbreitet, einfach herzustellen großer Nachteil: muss sichtbar auf glatter Oberfläche aufgebracht werden EPC eindeutig, fehlerfrei, umfangreiche Datenspeicherung großer Nachteil: Datenschutz Kombination aus beidem möglich Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 16

intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels intelligente Sensoren Mikrochips in Sensoren können physikalische Eigenschaften messen (z.B. Temp, Feuchte, Druck) bei kritischen Veränderung kann Personal oder Zentrale informiert werden Anwendungsbeispiele: MHD von Milchflaschen sind abgelaufen Meldung Ware kann direkt und schnell detektiert und ausgetauscht werden Backpapier teilt Backofen genaue Zeit für Pizza mit Kühlschrank erkennt, welche Ware abgelaufen ist und bestellt neue Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 17

intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels intelligente Textilien Integration von smart labels in Textilien genaue Lokalisation von Personen (bei Unfällen) einfaches Abrufen von Wander/ Stadt/ Landkarten militärische Anwendung: Koordination und sofortige Befehlsübermittlung  hohe Flexibilität bei Verlust  Ermittlung des Besitzers Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 18

intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels „Das letzte Buch“ Entwicklungsprojekt am MIT, Massachusetts physikalisch vorhandenes Buch mit 100 Folien als Seiten Menü über alle verfügbaren Bücher im Buchrand Leser stellt Buch in Ladestation  wählt Buchtitel öffnet Buch und liest spezielle Tinte (electronic ink) ändert schwarz/weiß-Zustand bei elektrischem Feld Problem: Dimensionierung der Displays auf Buchformat Gewichtreduzierung Kostenreduzierung Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 19

intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels „Das letzte Buch“ Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 20

intelligentes Papier – Probleme & Risiken 4 Probleme und Risiken 4.1 physikalische Probleme Nah – Fern – Problem Empfänger muss Signal bei bekannter Bandbreite auch aus Umgebung heraus erkennen große, unbekannte Signale können das Signal abblocken/überlagern gewolltes Signal weit weg  Receiver wird überlagert Signal geblockt Filter helfen nur, wenn überlagerndes Signal nicht in gewollter Bandbreite liegt Reparatur von smart labels in Gegenständen schwierig (z.B. Gepäck)  Kosten Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 21

intelligentes Papier – Probleme & Risiken 4 Probleme und Risiken 4.2 ethische Probleme Datenschutz wichtige Problemsituationen: gesetzliche Regelung erforderlich smart labels müssen nach Kauf des Objektes zerstört werden  Vorteile dadurch teilweise aufgehoben unerlaubtes Auslesen von Besitz Tracken von Personen Langfristige Verantwortung von Objekten Ausübung von Verhaltenskontrolle Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 22

intelligentes Papier – Quellen www.wikipedia.de  Überblick über die Thematik, EAN-Codierung www.avesodisplays.com  Hersteller von smart labels, Anwendungen www.dimagemaker.com  Elektronische Tinte, the last book Einführung in die RFID-Technologie, Matthias Lampe  Aufbau und Funktionsweise von RFIDs Radio Frequenzy Integated Circuit Design, John Rogers,Calvin Plett  Probleme & Risiken Fraunhofer Institut IWMH, Dr. Petzold  Fotos von RFIDs Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 23

intelligentes Papier – Probleme & Risiken Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT)