Monitoring and controlling system for automated, unattended supermarkets, department stores or libraries, comprises reading device for detecting objects marked with identification elements in check-in and check-out zones
German Patent DE
The system uses reading devices with electronic identification elements such as RFID transponders to register and detect marked objects (5). Objects marked with identification elements are detected in the check-in zone and/or check-out zone by a reading device (1), which allows permanent twenty-four hour operation of a rental or sales system, and automatic object detection on entry and exit, rendering operating personnel unnecessary. The presence of objects at a location may be permanently monitored and the loss of an object registered.
An Independent claim is included for an identification element.
Inventors:
KUEGEL STEFAN (DE)
Application Number:
Publication Date:
11/23/2000
Filing Date:
05/11/1999
Export Citation:
KUEGEL, STEFAN
International Classes:
1. System und Verfahren zur ?berwachung und Steuerung automatisierter, personalloser Logistiksysteme, Verleih- oder Verkaufsysteme, insbesondere personalloser Superm?rkte, Kaufh?user oder Bibliotheken, das mit Hilfe von Leseger?ten mit elektronischen Identifizierungselementen, z. B. RFID-Transpondern, markierte Objekte registriert und erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass mit Identifizierungselementen markierte Objekte (5) in Bereichen (3) des Eingangs (Checkin-Zone) und/oder Ausgangs von Objekten (Checkout-Zone) von mindestens einem Identifizierungselemente registrierenden Leseger?t (1) erfasst werden, was den permanenten, 24-stündigen Betrieb einer Verleih- oder Verkaufseinrichtung sowie eine automatische Objekterfassung bei Eingang und Ausgang von Objekten erm?glicht und gleichzeitig die Erfordernis von Betriebspersonal erübrigt.
2. System und Verfahren nach Anspruch 1, wobei zus?tzlich in Bereichen (2) der Darbietung und/oder Lagerung von Objekten mindestens ein weiteres Leseger?t (1) die markierten Objekte erfasst, wodurch sowohl der Bestand der dort gelagerten Objekte (5) permanent überwacht als auch der Verlust eines markierten Objekts registriert werden kann, wodurch ein personalloser Verkauf oder Verleih von Objekten, insbesondere personallose Selbstbedienungsm?rkte, Bibliotheken oder eine automatisierte, den Materialfluss und Bestand von Objekten selbstüberwachende Logistik betrieben werden k?nnen.
3. System und Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, derart gestaltet, dass durch die Bewegung markierter Objekte (5) durch die Lesebereiche verschiedener, mindestens zweier Leseger?te (1) der Material- oder Warenfluss innerhalb eines Raumes (2/3) nachgewiesen werden kann, was die Analyse der Bewegungen, z. B. für permanent durchführbare Echtzeit-Kundenlaufstudien, erm?glicht.
4. System und Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, derart gestaltet, dass ein Bereich (3) der Erfassung des Eingangs oder Ausgangs von Objekten (Checkin-/Checkout-Zone) mindestens ein Raum ist, der sowohl den Durchgang von Waren als auch von Menschen in beide Richtungen erlaubt und eine Schnittstelle zwischen dem Store (Lager oder Verkaufsraum) und dem Aussenbereich, somit gleichzeitig Eingang und Ausgang eines Ladens, darstellt, und in dem insbesondere Objekte nach der Berechnung an Automaten (4) per Chipkarten oder Lastschriftverfahren oder Barzahlung bezahlt werden.
5. System und Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, derart gestaltet, dass Steuerung und ?berwachung des Materialflusses aufgrund einer durchlaufenden Objektkennzeichnung in der Logistik gew?hrleistet sind, beginnend ab dem Aufbringen von Identifizierungselementen auf Objekten bei oder nach der Herstellung, in der Distribution bis zum Verkauf an Endverbraucher und in deren Haushalten, für die ?berwachung von Objekten wie Lebensmitteln in einem "Intelligenten Haus", insbesondere für die permanente Bestandsüberwachung und Inventurerfassung sowie automatische Eingangs- und Ausgangserfassung im Warenhandel, womit Artikeldaten in Dateien versendet werden und ein automatischer Vergleich der zu liefernden und der gelieferten Objekte, sowie automatische Reklamationen bei Fehllieferungen und automatische Bestellungen von Objekten bei Erreichen eines bestimmten Bestandes erm?glicht werden.
6. System und Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, wobei Leseger?te (1), die mit Tags markierte Objekte (5) identifizieren, zur permanenten Erfassung dieser Objekte in R?umen (2) der Objektpr?sentation oder in Lagern (Stores) an Regalen, (R?hren-)Lampen, Paletten und Transportmitteln oder W?nden befestigt sind, und zur automatischen Erfassung von Objekten in Checkin- oder Checkout-Zonen (Wareneingang oder Warenausgang) in gesteuert zug?nglichen Eingangs- und Ausgangsbereichen (3) angebracht sind.
7. Identifizierungselement, auch verwendbar für ein System und Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Identifizierungselement (Tag) aus einem Tr?ger, z. B. einem Etikett, und einem RFID-Transponder besteht, wobei die Oberfl?che des Tr?gers oder Etiketts Platz bietet für diverse Angaben, Logos, Werbung, Barcodes oder Daten des markierten Objekts.
8. Identifizierungselement, auch verwendbar für ein System und Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material und die Beschaffenheit des Tr?gers die Funktion des Tr?gers als Antenne oder Schwingkreis des Transponders erlaubt, somit der Tr?ger selbst oder ein Bestandteil des Tr?gers diese Funktion erfüllt.
9. Identifizierungselement, auch verwendbar für ein System und Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tr?ger auf jedem Tr?gerobjekt haftend angebracht werden kann, und der Transponder selbst ebenso auf jedem Tr?gerobjekt haften kann, und das Identifizierungselement beim Abl?sen vom Tr?gerobjekt eine irreparable Ver?nderung erf?hrt, was durch das System registriert wird, und für den Fall, dass die Signalst?rke zwischen Transponder und Leseger?t für deren Kommunikation ausreicht, die Identifizierung des Transponders ? auch ohne Antenne ? durch ein Leseger?t erm?glicht.
Description:
Die Erfindung betrifft ein System und Verfahren zur Steuerung und ?berwachung automatisierter, personalloser Logistiksysteme, sowie automatisierter, personalloser Verleih- und Verkaufsysteme, mit dem Objekte schnell und einfach elektronisch erfasst werden sollen. Haupts?chliche Zielsetzung der Erfindung sind Dokumentation, Steuerung und ?berwachung des Material- und Warenflusses bei gleichzeitigem Verzicht auf das bisher für Handel, Verleih und Verkauf erforderliche Personal unter Verwendung von elektronischen Identifizierungselementen wie Transpondern. M?gliche Anwendungen sind Steuerung, Erfassung und ?berwachung von Objektbest?nden und -bewegungen in der Logistik, im Handel, in Bibliotheken, in Betrieben, in Haushalten, in personallosen Verleih- und Verkaufseinrichtungen sowie im Management "intelligenter H?user".
Wesentliche Elemente des Systems sind Tags, Reader, Checkin-/Checkout-Zonen und ein elektronisches Steuersystem (Rechner), ferner periphere Ger?te wie Kartenleser, Automatiktüren, Etikettierger?te:?÷Tags sind Identifizierungselemente, bestehend aus einem Tr?ger, z. B. einem Etikett, und einem Chip, z. B. einem kleindimensioniertem RFID-Transponderchip, der auf ein handelsübliches (Preis-) Etikett appliziert werden kann, aus Kostengründen denkbar in READ-ONLY-Version (z. B. 64-Bit-Nur-Lese-Transponder).?÷Reader sind Leseger?te, die in einem Raum mit Tags markierte Objekte identifizieren und zur permanenten Bestandserfassung von Objekten in einem Bereich der Objektpr?sentation oder in einem Lager in Regalen, (R?hren-)Lampen, Paletten, Transportmitteln oder an W?nden befestigt werden, und zur automatischen Erfassung von Objekten in Checkin- oder Checkout-Zonen, z. B. beim Wareneingang oder Warenausgang, in?÷durch Automatiktüren abtrennbaren ? Eingangs- und Ausgangsbereichen angebracht werden.?÷Checkin-/Checkout-Zonen sind gesteuert zug?ngliche, verschliessbare Eingangs- und Ausgangsbereiche mit Leseger?ten zur Erfassung der Objekte beim Eingang oder Ausgang, mit Kartenleseger?ten zur Bezahlung von Waren durch Kunden, mit Rechnungsdruckern und Displays sowie mit automatischen Türsystemen, wobei ein und derselbe Raum als Checkin- und Checkout-Zone fungieren kann, d. h. mindestens eine einzige Checkin- und Checkout-Zone den Betrieb eines personallosen Selbstbedienungsladens gew?hrleistet.?÷Rechnersystem zur logischen Steuerung der externen Peripherieger?te wie Reader, Tag-Dispenser, Etikettendrucker, Automatiktüren, Kartenleser, Zugangskontrollen, Sicherheits- und Anti-Diebstahlsystemen etc., ist auch ein Steuersystem der Datenverwaltung und -verarbeitung mit Daten der Transponderchips, z. B. für Bestandsverwaltung, automatisches Bestellmanagement, Reklamationsfunktion, permanente Inventurerfassung, Electronic Data Interchange etc.
Tags sind bekannt als elektronische Identifizierungselemente, bestehend aus einem distanziert detektierbaren RFID-Transponderchip (z. B. beschrieben in DE 197 20 747 A1, WO 87/04900, EP 0 573 469) und einem Tr?ger, beispielsweise einem handelsüblichen selbstklebenden (Preis-) Etikett mit gegebenenfalls auf der Oberfl?che sichtbaren diversen Angaben, Logos, Werbung, Barcodes oder Daten des markierten Objekts, z. B. Warenangaben wie Verkaufspreise netto/brutto, Preis pro Verkaufseinheit, Pfandpreise, Gewichtsangaben. Gem?ss Patentanspruch 7 der vorliegenden Anmeldung soll ein Etikett zwei Funktionen erfüllen: 1. Information von Kunden bzw. Kommissionisten eines Lagers mit Objektdaten, 2. individuelle Authentifizierung des markierten Objekts. Dabei weist das Etikett ein bestimmtes, elektrisch leitendes Material auf, oder das Etikett besteht selbst zum Teil oder vollst?ndig aus diesem Material, welches als Antenne oder Schwingkreis des Transponders arbeitet.
Mit Transpondern markierte Tr?gerobjekte (5) sind durch Kommunikation mit Leseger?ten (1), im folgenden "Reader" genannt, permanent identifizierbar. Die markierten und in einem beliebigen Raum (2) exponierten Objekte werden von Leseger?ten gescannt und ihr Eingang oder Ausgang erfasst, die Bestandsver?nderung verbucht und in Rechnung gestellt. Mit diesem Konzept der Materialflusssteuerung wurde ein System zum Betrieb personalloser Dienstleistungs-, Handels- und Logistikeinrichtungen entwickelt, das unter Verwendung von Barcode-Leseger?ten an Registriertischen bereits existiert (DE 197 34 152 A1) und welches von den Benutzern erfordert, mit Hilfe von Barcode-Scannern selbst?ndig Objekte zu erfassen, bevor sie nach Bezahlung der Waren den Verkaufsraum verlassen k?nnen. Es ist jedoch zweckm?ssiger, die Benutzung personallos zu betreibender Einrichtungen mittels automatisch registrierbarer Identifizierungselemente zu gew?hrleisten, ohne dass Benutzer oder Kunden zu Erfassungsmassnahmen gen?tigt sind, und gleichzeitig für die garantierte Sicherheit der artikelgenauen Objektüberwachung (Electronic Article Surveillance) zu sorgen, wobei auch die Bewegungen der markierten Objekte im Raum registriert und Verluste verhindert werden sollen. Zur L?sung sieht die Erfindung vor, Transponder als Identifizierungselemente zu verwenden, die ein automatisiertes Steuerungs- und ?berwachungsverfahren und ein System erm?glichen, das nicht nur zur Vermeidung von Ladendiebstahl, sondern auch zur Dokumentation, Steuerung und ?berwachung des Material- und Warenflusses ohne das bisher im Handel, Verleih und Verkauf erforderliche Personal geeignet ist. Dadurch erübrigen sich aufwendige T?tigkeiten wie die Erfassung und Kontrolle von Warenlieferungen oder Warenverk?ufen an Kassen zugunsten der verst?rkten Dienstleistung und Kundenbetreuung ebenso wie Wartezeiten an Registrierkassen.
Tags werden gem?ss des Patentanspruchs 2 nicht nur in einem Checkin-/Checkout-Bereich (3) (Eingangs- bzw. Ausgangszonen) permanent gescannt, sondern auch innerhalb eines Bereichs der Objektpr?sentation oder in einem Lager (2), z. B. in einem Supermarkt oder einer Bibliothek, womit das System den Bestand aller Objekte lückenlos verzeichnet.
Bei Abweichungen vom Bestand, d. h. bei Verlust eines Tags aus dem Lesebereich eines Readers, z. B. durch Zerst?rung oder Abschirmung des Tags, registriert das System automatisch das ausbleibende Rückmeldungssignal des Transponders, und es kann eine bestimmte Aktion (Alarmsignal) veranlasst werden.
Transponderchips k?nnen durch Manipulation, z. B. sobald das Etikett vom Tr?gerobjekt abgel?st wird, derartig ver?ndert werden, dass der manipulierte Tag vom System identifiziert wird, woraufhin das System die Ver?nderung registriert und ggf. eine bestimmte Aktion ausl?st. Die in DE 197 20 747 A1 vorgeschlagene L?sung beschreibt eine erste Variante der Erfindung, bei der der Tr?ger mindestens einen Sollbruchbereich aufweist, bei dessen Bruch die elektrische Verbindung zwischen Schaltkreis und Spule dauerhaft unterbrochen ist, und die sich dadurch auszeichnet, dass das externe Leseger?t bei einem Bruch der elektrischen Verbindung zwischen Schaltkreis und Spule die Funktionsunf?higkeit des Transponders feststellt, sowie eine zweite Variante, bei der der Tr?ger mindestens einen Sollschw?chungs-bereich aufweist, bei dessen Schw?chung der durch Schaltkreis und Spule gebildete Schwingkreis derart verstimmt wird, dass dieses mit dem externen Leseger?t detektierbar ist, und die sich dadurch auszeichnet, dass bei einem Manipulationsvorgang das Sicherheitselement dahingehend belastet wird, dass im Sollschw?chungsbereich eine Verformung, m?glicherweise sogar ein Bruch eintritt.
Die in den Patentansprüchen 7 bis 9 zugrunde gelegte L?sung sieht dagegen vor, dass ein selbstklebendes Tag (Etikett) mit dem auf der Unterseite des Tags ebenfalls klebenden Transponderchip vom Tr?gerobjekt abgezogen werden kann, jedoch dabei in einem m?glichen Fall der weiterhin aktive Transponder auf der Oberfl?che des Tr?gerobjektes zurückbleibt, dessen IC-Schaltung sich auch ohne Antenne weiterhin identifizieren lassen kann, falls die Signalst?rke zwischen Transponder und Reader zur Kommunikation ausreicht, und dass in jedem anderen Fall eine derartige Manipulation die irreparable Ver?nderung des Chips bewirkt, verursacht durch mindestens eine Sollbruchstelle im Schwingkreis des Transponderchips, die beim Abl?sen des Tags (Etiketts) getrennt wird, m?glich ebenso durch das Entfernen des Etiketts, das als Antenne oder Schwingkreis arbeitet, woraufhin ein Reader die Ver?nderung registriert.
Auch ein mutwilliges Entwenden eines markierten Objekts aus dem Lesebereich eines Readers, z. B. durch Abschirmung des Tags, bewirkt die Identifizierung des manipulierten Objekts, da das System infolge des Verlusts eines Tags aus dem Reader-Lesebereich die Ver?nderung des Bestands registriert und eine bestimmte Aktion ausl?st.
Der Material- oder Warenfluss ist mit der Bewegung der mit Tags markierten Objekte (5) in den Lesebereichen verschiedener Reader (1), die die Tags in einem Raum (2/3) fl?chendeckend scannen, virtuell nachvollziehbar. Die Bewegungsdaten der Tags geben Aufschluss über den Weg jedes Kunden mit markierten Objekten und liefern z. B. in M?rkten absatzrelevante Daten für die Marktforschung (Datawarehouse, virtuelle Echtzeit-Kundenlaufstudien).
Die Datens?tze der eingehenden und ausgehenden Warenstr?me, die mit Tags dokumentierbar sind, k?nnen auch auf elektronischem Wege übertragen werden, z. B. via Electronic Data Interchange (EDI/EDIFACT), wodurch die Wareneingangs- und Waren-ausgangskontrollen durch den Vergleich der Datens?tze und der am Versandort bzw. Bestimmungsort in Checkin-/Checkout-Zonen eingescannten Warenlieferungen automatisch erfolgen. In DE 196 24 513 C1 wird ein Verfahren zur waren- und/oder fertigungs-begleitenden Dokumentation, Steuerung und Kontrolle beschrieben, bei dem Daten der Speicherbausteine in Sammeldateien aufgenommen und diese an einen Zentralcomputer oder ein Computernetz zum Zweck einer übergeordneten ?berwachung, Fertigungssteuerung oder Lagerhaltung übertragen werden.
Die markierten Objekte k?nnen gem?ss Patentanspruch 5 in einer durchlaufenden logistischen Kette vom Hersteller über die Distributoren und Verkaufseinrichtungen bis in die Haushalte der Endverbraucher lückenlos überwacht und gesteuert werden, was den automatisierten und personallosen Betrieb der Logistik und des Verkaufs von Waren sowie des Haushaltsmanagements in einem "Intelligenten Haus" erm?glicht. Dazu werden die Identifizierungsdaten zu liefernder Objekte, z. B. fortlaufende oder individuell festgelegte Artikelnummern, in Sammeldateien oder einzeln systemautomatisch von einem Ort zum n?chsten geschickt und diese mit den Identifizierungsdaten in Checkin-/Checkout-Zonen verglichen. Das System registriert eine m?gliche Inkongruenz der Daten und signalisiert Fehlbest?nde bzw. Fehllieferungen von Objekten und l?st eine bestimmte Aktion aus, z. B. eine automatische Reklamation bei Lieferanten.
In Verbindung mit internetf?higer Software kann die Materialflusssteuerung, hier speziell Logistik und Verkauf von Waren, sowohl online als auch station?r personallos betrieben werden, z. B. erm?glicht eine "Storefront"-Software die Steuerung externer und interner Rechner für den Internet-Verkauf und gleichzeitig die Steuerung externer und interner Rechner für den station?ren Verkauf in dezentralen, personallosen (Filial-)M?rkten, wobei auf einen gemeinsamen (Lager-)Bestand eines zentralen Servers mit einer Datenbank zugegriffen werden kann.
Leseger?te für Transponderchips (Reader) sind sowohl fest installierte Ger?te als auch mobile Handger?te.
Etikettendrucker bzw. Ger?te für die Ausgabe von Tags mit oder ohne Beschriftung sind sowohl fest installierte Ger?te als auch mobile Handger?te.
Eingangs- bzw. Ausgangszonen k?nnen in einem separaten oder in einem gemeinsamen, gesteuert zug?nglichen Durchgang eingerichtet werden. Jede Zone ist ein entweder nur in eine oder in beide Richtungen benutzbarer Durchgang für den Eingang oder Ausgang von sowohl Waren als auch Kunden, d. h. einerseits der Checkout-Bereich, in dem mindestens ein Reader alle aus einem Lager oder Verkaufsraum entnommenen Objekte erfasst, andererseits der Eingangsbereich, durch den Kunden in den Verkaufsraum gelangen oder in dem die Anlieferung von Objekten erfasst wird (Checkin-Bereich), der ebenfalls mit mindestens einem Reader ausgerüstet ist. Eingangs- bzw. Ausgangszonen in Verleih- oder Verkaufseinrichtungen enthalten Automaten (4) zur personallosen Abwicklung des Eingangs und Ausgangs von Gütern. Diese Automaten k?nnen z. B. mit Kartenleseger?ten, SB-Kassen, Displays und Rechnungsdruckern ausgestattet sein.
Die Verfahrensweise des Systems soll nachfolgend am Beispiel eines Ablaufplans für Handel und Logistik verdeutlicht werden:?÷Transport noch nicht mit Tags bestückter Güter auf Paletten, B?ndern, Trays oder in (Pfand-) Verpackungen zur Wareneingangserfassung?÷Gegebenenfalls Konditionieren und Wiegen der Ware?÷Aufruf der Artikelnummer im System, z. B. durch Handeingabe der Artikelnummer oder durch Einscannen des EAN-Barcodes?÷Ausgabe je eines Tags/Etiketts, auf dessen Oberfl?che Artikeldaten stehen k?nnen?÷Aufbringen der Tags auf die Ware?÷Einscannen mit Tags bestückter Ware mit mindestens einem Tag-Leseger?t, ggf. sukzessiv, nach Artikeln geordnet, und in ausreichend grosser Entfernung von den noch nicht im Systembestand erfassten Tags, so dass nur jeweils die zuletzt etikettierten Artikel gescannt werden?÷Anzeige der Zahl der eingescannten Tags desselben Artikels, Vergleich der Zahl der gelieferten Verpackungseinheiten mit der VPE-Angabe in den Stammdaten?÷Vergleich der Bestellung mit d4
er tats?chlich erfolgten Lieferung (Vergleich Bestelldatei mit Wareneingangsdatei)?÷Bei Unstimmigkeiten ?berprüfung von Stammdaten und Lieferschein/Lieferdatei und ggf. Reklamation?÷?bernahme eingescannter Güter in den Bestand?÷Einr?umen in (Pfand-)Verpackungen, auf Paletten o. ?. im Verkaufsraum oder Lager
Automatische Bestellverwaltung:?÷automatische Meldung bei Erreichen des Meldebestands?÷automatische Zusammenfassung zu bestellender Artikel?÷Bestellung nach manueller oder automatischer Auftragsbest?tigung ggf. auf elektronischem Weg, Speicherung der Bestelldatei nach Lieferanten geordnet
Automatischer Verkauf im Gross- oder Einzelhandel:?÷Eingang durch Checkin-Zone, Auswahl der Waren?÷Betreten der Checkout-Zone, Schliessen der Zelle, Start des Rechnungsprozesses?÷Automatisches Einscannen der Tags durch Reader, Erfassen der ID?÷Berechnung des Kaufpreises?÷Wahl der Zahlweise durch Kunden, Begleichen des Rechnungsbetrages bar oder per Karte?÷Rechnungsdruck, Verbuchung des Warenausgangs?÷?ffnen des Ausgangs, Ausgang aus der Checkout-Zone
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