Einsatzmöglichkeiten von automatischen Identifikationssystemen zur Unterstützung von Lagerprozessen

Inhalt

1. Einleitung
1.1 Zielsetzung
1.2 Das Unternehmen

2. Automatische Identifikations-Systeme
2.1 Optical Character Recognition (OCR)
2.2 Biometrische Verfahren
2.2.1 Sprachidentifizierung
2.2.2 Fingerabdruckverfahren
2.3. Der Barcode
2.3.1 Geschichte des Barcodes
2.3.2 Terminologie der Barcodetechnologie
2.3.3 Erstellung des Barcodes
2.3.4 Codierung der Barcodes
2.3.4.1 Nutzzeichen
2.3.4.2 Prüfziffer
2.3.4.3 Selbstprüfender Barcode
2.3.5 Aufbau eines Barcodes
2.3.5.1 Der eindimensionale Barcode
2.3.5.2 Zweidimensionale Barcodes
2.3.5.2.1 Stapel Barcode
2.3.5.2.2 Matrix Barcode
2.3.6 Abgrenzung der Barcodearten
2.3.7 Barcodesystem
2.3.7.1 Drucksystem
2.3.7.2 Barcode Software
2.3.7.3 Erfassung von Barcodes
2.3.8 Formen der Datenübertragung
2.4 Radiofrequenz Identifikation
2.4.1 Geschichte
2.4.2 Das RFID- System
2.4.2.1 Der Datenträger
2.4.2.1.1 Der Glastransponder
2.4.2.1.2 Der Smart List Transponder
2.4.2.1.3 Beschreibung aktiver und passiver Transponder
2.4.2.2 Schreib- /Lesegerät
2.4.3 Codierung der Transponder
2.4.4 Funktionsweise eines passiven Transponders
2.4.5 Abgrenzung der RFID-Systeme
2.4.6 Abgrenzung hinsichtlich der Reichweite
2.4.7 Abgrenzung hinsichtlich der Energieübertragung
2.5 Abgrenzung der automatischen Identifikations-Systeme

3. Lagerorganisation bei der MSW
3.1 Lagertypen bei der MSW
3.2 Das Kommissioniersystem bei der MSW
3.2.1 Technisches System
3.2.2 Organisatorisches Teilsystem
3.3 Lagerprozesse
3.3.1 Wareneingang
3.3.2 Einlagerung
3.3.3 Umlagerung
3.3.4 Inventur
3.3.5 Auslagerung
3.3.5.1 Materialausgabe mittels Materialscheine
3.3.5.2 Materialausgabe mittels Lieferanforderungslisten
3.4 Auswahl des geeigneten Identifikations-Systems
3.5 Rahmenbedingungen für den Einsatz eines RFID-Systems
3.5.1 Kennzeichnung der logistischen Einheiten
3.5.1.1 Kennzeichnung durch den Hersteller, beziehungsweise Spediteur
3.5.1.2 Kennzeichnung durch die MSW
3.5.2 Anschaffung der Datenerfassungsgeräte
3.5.3 Einrichtung von MAVE
3.6 Potentielle Optimierungen durch den Einsatz eines RFID-Systems
3.6.1 Einsatzmöglichkeiten von RFID im Wareneingang
3.6.2 Einsatzmöglichkeiten von RFID bei der Einlagerung
3.6.3 Einsatzmöglichkeiten von RFID bei der Umlagerung
3.6.4 Einsatzmöglichkeiten von RFID bei der Inventur
3.6.5 Einsatzmöglichkeiten von RFID bei der Auslagerung

4. Stellungnahme
4.1 Kosten für ein RFID-System
4.1.1 Investitionskosten
4.1.2 Betriebskosten
4.1.3 Kosten für die Einrichtung des DV-Systems
4.2 Nutzen durch den Einsatz eines RFID-Systems
4.2.1 Grundnutzen
4.2.2 Zusatznutzen
4.3 Bewertung

5. Zusammenfassung und Aussicht

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Literaturverzeichnis

Anlagen

1. Einleitung

Infolge fortschreitender Globalisierung und höherer Kundenansprüche steigen die An­for­der­ung­en, die heute an moderne Industrieunternehmen gestellt werden. Die Märkte wan­deln sich von Nachfragemärkten zu Anbietermärkten. Der dadurch entstehende Kon­kur­renz­druck zwischen Unternehmen auf nationalem Gebiet wird zusätzlich durch starke inter­nationale Wettbewerber erhöht. Insbesondere in der Werftenbranche drängen aus­­ländische Unternehmen, speziell aus dem asiatischen Raum. Diese Unternehmen werd­en im­mer leistungsfähiger und haben gegenüber den deutschen Unternehmen stand­ort­be­dingte Vorteile, beispielsweise geringere Lohn- und Lohnnebenkosten, geringere Steuer- und Ab­gaben­­lasten sowie weniger umfangreiche Gesetze und Vorschriften. Durch die Ver­besser­ung der Kommunikations- und Verkehrstechnik sowie durch die Nähe einiger Stand­orte zum deutschen Markt sind die Produkte schnell verfügbar und direkt ver­gleich­bar ge­word­en. In der Abbildung 1.1 sind die Einflüsse dargestellt, die auf Unternehmen ein­wirken.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1.1 Unternehmen unter Druck [eigene Darstellung]

Der Kunde verlangt heute nach speziell auf seine Bedürfnisse zugeschnittene Produkte von hoh­­er­ Qualität, Funktionalität und Wertbeständigkeit zu geringen Preisen. Der tech­no­logi­sch­e Fortschritt führt zu neuen Produkten, die in kürzeren Zeiträumen entwickelt werden müssen und kürzere Lebenszyklen haben, so dass die verfügbaren Amortisations­zeiten klein­er werden. Diese Entwicklung ist unter dem Aspekt ständig steigender Produkt­komplexität besonders gravierend.

Um die umfassenden Anforderungen der Märkte erfüllen zu können, sind die Unternehmen zur nachhaltigen Optimierung ihrer Produkte, Prozesse und Strukturen gezwungen. Ziel dies­er Bestrebungen ist es, verbesserte Produkte bei geringeren Kosten zu erzeugen. Damit die­­sen An­sprüchen genüge getragen werden kann, ist die Planung und Ausführung einer gut funktionierenden Logistik unerlässlich, um die inner- sowie außerbetrieblichen Infor­mations- und Material­flüsse zu koordinieren. Als wichtiger Bestandteil der Logistik ist die Lager­haltung zu nen­nen. Die Lagerhaltung ist eine Folge "... der unterschiedlichen Struktur von Output- und In­putflüssen" [Klaus: Lexikon, 244].

Die Lagerhaltung als logistischer Prozess existiert bereits lange. Mit der Entwicklung der elek­­tronischen Datenverarbeitung (EDV) entstehen aber neue Möglichkeiten in der Real­i­sierung und Umsetzung der Lagerhaltung. So werden heutzutage mehr und mehr IT-Lö­sung­en in Unternehmen zur Unterstützung der Logistik eingesetzt. Unter IT-Lösungen ist die "technische Unterstützung der einzelnen Prozesse und Tätigkeiten ... je nach pro­du­ktions­technischen Begebenheiten" [Schulte: Logistik, 174] zu verstehen.

1.1 Zielsetzung

In der vorliegenden Diplomarbeit werden die Einsatzmöglichkeiten von automatischen Iden­tifikations-Systemen zur Unterstützung der Lagerprozesse am Beispiel einer mittelständischen Seeschiffwerft in Norddeutschland untersucht. Das Ziel ist Opti­mier­ungs­vorschläge für die Güter­kette von der Vereinnahmung, Lagerung bis zur Auslagerung über alle Lager­orte hin­sichtlich der Lagerprozesse vorzustellen. Um dem Leser einen Überblick über auto­matische Identifikations-Systeme zu geben, werden im zweiten Kapitel der Diplomarbeit Tech­nologien, Komponenten und Einsatzgebiete von verschiedenen automatischen Iden­tifikations-Systemen vor­gestellt. Im dritten Kapitel erfolgt die Ist-Aufnahme der Lager­­pro­zesse bei der mittelständischen Seeschiffwerft. Die Lagerprozesse werden hin­sichtlich ihrer Aktivitäten und der zugehörigen Zeiten beschrieben und in der Form von Geschäfts­prozessmodellen dargestellt. Weiter dient das dritte Kapitel dazu, aufzuzeigen, wie der Ein­satz von automatischen Identifikations-Systemen die Lagerprozesse der mittelständischen Seeschiffwerft unterstützen, beziehungs­weise optimieren kann. Im vierten Kapitel erfolgt eine Stellungnahme zu den im Kapitel drei dargestellten Einsatzmöglich­keit­­en. Zu diesem Zweck erfolgt eine Wirt­schaft­lichkeits­analyse, in der Kosten und Nutzen von automatischen Identifikations-Systemen gegen­über­gestellt werden. Die Diplomarbeit wird dann im fünften Kapitel mit einem zusammen­fassen­den Fazit und mit der Aussicht auf wei­tere Entwicklungen ab­geschlossen.

1.2 Das Unternehmen

Die mittelständischen Seeschiffwerft (nachfolgend MSW genannt) wurde am 24. 10. 1895 als Aktiengesellschaft gegründet. Nach der ersten Auslieferung eines Schiffes im Jahre 1896 entwickelte sich die Werft zu einem großen Wirtschaftsfaktor in der Region und konnte be­reits im Jahr 1902 das 100. Schiff ausliefern. Die Anzahl der Mitarbeiter stieg bis in die 20er Jahre auf circa 2500 an, fiel allerdings in den Jahren der Rezession um 1930 auf 200. Im Jahre 1986 erfolgte der Konkurs. Die Mitarbeiterzahl fiel von 1200 auf circa 600. 1990 übernahm eine große Reederei als Hauptgesellschafter die MSW und sicherte mit einem In­vestitionsvolumen von 10 Millionen DM das Fortbestehen der Werft. Mit der Über­nahme wechselte die Produkt­palette von ehemals Mehrzweckfrachtern und Marinefahr­zeugen so­wie Reparatur- und Umbau­maßnahmen hin zum Marine- und Han­dels­­schiff­neu­bau. Durch in Serie produzierte Handelsschiffe wurde ein Lerneffekt an­gestrebt und auch erreicht, was letztendlich zu einer kontinuierlichen Produktivitäts­ver­besserung geführt hat [o.V. MSW, 4-8].

Heute bietet sich die MSW als Weltmarktführer im RoRo-Markt an und ist mit Aufträgen bis zum Ende des Jahres 2004 ausgelastet. Die MSW verfügt über ein gesichertes Be­schäf­ti­gungs­­niveau von 600 Mitarbeitern, was sich auch in dem Unternehmensziel „wett­be­werbs­fähig mit 600 Mit­arbeitern“ ausdrückt. Zur Zeit sind 673 Mitarbeiter be­schäf­tigt, davon 443 ge­werb­liche, 176 Angestellte sowie 54 Auszubildende und Prak­tikanten, wobei es durch Auftrags­spitzen immer wieder zu Schwankungen der Mitarbeiter­anzahl kommt. Der jähr­liche Umsatz liegt bei circa 126 Millionen € [vgl. o.V. MSW, 10].

2. Automatische Identifikations-Systeme

Ziel dieser Diplomarbeit ist es, ein automatisches Identifikations-System zu ermitteln, dass die Lagerprozesse bei der MSW unterstützen kann. Zu diesem Zweck werden im zweit­en Kapitel die wichtigsten automatischen Identifikations-Systeme hinsichtlich der Kom­po­nent­­en, Wirkungsweisen und Einsatzgebiete vorgestellt. Aufgrund dies­­er Be­schrei­bung­­en soll im weiteren Verlauf dieser Diplomarbeit bewertet werden, welch­es System für die Unter­stützung der Lagerprozesse bei der MSW am geeignetsten ist. Die Ab­bildung 2.1 zeigt eine zusammenfassende Übersicht über die auto­matischen Identifikations-Systeme, die in der vorliegenden Diplomarbeit behandelt werd­en sollen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.1 Übersicht über die wichtigsten Auto-ID-Verfahren [Finken­zeller: RFID, 2]

2.1 Optical Character Recognition (OCR)

Bei OCR handelt es sich um ein System zur automatischen Texterkennung. OCR er­möglicht eine Vereinfachung bei der Verarbeitung von Büchern, Zeitungen, Magazinen, Ge­­schäfts­­be­richten, Tabellen und anderen gedruckten Dokumenten, da diese nicht mehr mühsam abge­tippt werden müssen. Durch OCR können Texte über einen Scanner ein­geles­en werden. Das OCR-Prinzip umfasst im Wesentlichen zwei Schritte:

1. die Erfassung von Texten als grafische Pixel-Information.
2. Erkennung des Textes aufgrund der Pixel-Informationen.

OCR-Systeme sind wenig verbreitet, da die Kosten durch komplizierte Lesegeräte relativ hoch sind. Die Hauptanwendungsgebiete von OCR liegen im Dienstleistungs- und Ver­waltungs­bereich [vgl. Finkenzeller: RFID, 4]. Für logistische Anwendungen ist OCR nicht geeignet, da dieses System ausschließlich Texte erkennt.

2.2 Biometrische Verfahren

Zur Identifikation werden unverwechselbare körperliche Merkmale wie zum Beispiel der Finger­­abdruck, die Sprache oder die Netzhaut im Auge verwendet [vgl. Finkenzeller: RFID, 4]. Biometrische Verfahren werden ausschließlich zur Identifikation von Personen eingesetzt und sind daher für einen Einsatz in der Logistik ungeeignet. Um den Leser einen kurzen Überblick über biometrische Verfahren zu geben, wer­d­en in den Kapiteln 2.2.1 und 2.2.2 die Sprachidentifizierung und das Finger­­abdruckverfahren dargestellt.

2.2.1 Sprachidentifizierung

Bei der Sprachidentifizierung spricht der Benutzer in ein Mikrofon, das mit einem Com­put­er verbunden ist. Dieser wandelt Wörter in digitale Signale um, die von einer speziel­l­en Soft­ware ausgewertet werden. Die Personenidentifizierung erfolgt, indem die Sprach­merk­male der sprechenden Personen mit dem in der Datenbank abgelegten Re­ferenz-Muster ab­ge­glichen werden [vgl. Finkenzeller: RFID, 4-5]. Bei Überein­stimm­ung der Muster erfolgt die Identifizierung der sprechenden Person.

2.2.2 Fingerabdruckverfahren

Das manuelle Fingerabdruckverfahren wird in der Kriminalistik seit über 100 Jahren ge­nutzt, die DV-gestützte Personenidentifizierung anhand des Fingerabdruckes ist wesentlich jünger. Das Fingerabdruckverfahren basiert auf der Prüfung der Papillaren an den Finger­kupp­en. Für die Identifizierung wird die Fingerkuppe auf ein spezielles Lesegerät gelegt. Der Comput­er berechnet aus dem eingelesen Fingerabdruck ein digitales Muster und ver­gleicht dieses mit den Mustern in der Datenbank [vgl. Finkenzeller: RFID, 4].

2.3. Der Barcode

Der Begriff "Barcode" kommt aus dem Englischen und bedeutet übersetzt Strichcode. Nach dem Lexikon der Wirtschaftsinformatik ist ein Barcode "... ein Verschlüsselungs­ver­fah­ren, dass die schnelle und fehlerfreie Erfassung von Informationen begrenzten Um­fangs auf optischem Wege ermöglicht" [Mertens: Wirtschaftsinformatik, 48]. Ein Barcode ent­hält "... Informationen, die nach bestimmter Vorschrift verschlüsselt werden und stellt dies­es Datenmaterial graphisch dar" [Hansen: Codier­technik, 26-28]. Der Barcode enthält keine beschreibenden Daten. Je nach Barocdeart wer­den eine unter­schiedliche Anzahl von numerischen oder alphanumerischen Zeichen co­diert, mit denen auf einem bestimmten Daten­satz in einer Datenbank referenziert wird. Die Co­dier­ung eines Barcodes ist nicht ver­änderbar. Ändern sich die Informationen, kann der be­stehende Bar­code nicht ak­tu­a­lisiert werden, es muss ein neuer Barcode erstellt werden [vgl. Rosenbaum: Barcode, 6]. Der Barcode wird entweder direkt auf dem zu identifizierenden Material gedruckt oder mit Hilfe eines Labels aufgeklebt. Ge­lesen wird der Barcode durch ein optisches Lesegerät (Scanner).

In den folgenden Kapiteln wird das Barcodesystem vorgestellt. Dieses System wird aus­führlich beschrieben, um den Leser die Potentiale von Barcodes zur Unterstützung der La­ger­­haltung deutlich zu machen. Im Einzelnen wird:

- die geschichtliche Entwicklung von Barcodes,
- der Aufbau und die Erstellung von verschiedenen Barcodearten,
- und die Komponenten, die zum Erstellen und Lesen eines Barcodes benötigt werden,

vorgestellt.

2.3.1 Geschichte des Barcodes

Um die historische Entwicklung des Barcodes aufzuzeigen, muss die Entwicklung seit dem späten 40er Jahr betrachtet werden [vgl. Pötter: Barcode Einführung, 12-14]. 1949 wurde in den USA das Patent des ersten Barcodes angemeldet. Die Entstehung von Selbst­be­dienungsläden und Supermärkten warf das Problem von Wartezeiten an den Kassen auf. 1955 wurden die ersten Computer für zivile Ziele an Banken und Versicherungen ver­kauft, die Nutzung war zuvor ausschließlich militärischer Art. Gleichzeitig wurde der Gedanke zur Auto­matisierung der Kassen im Handel entwickelt. Daraufhin folgte eine explosions­artige Entwicklung auf dem Gebiet der Elektronik und Opto-Elektronik. Bis 1963 ver­ringer­te sich der Anteil der Computer für den militärischen Einsatz auf 37 - 60%, das heißt, die zivile Nutzung nahm zu. Dies lag an der Entwicklung des ersten voll­transistorisierten Computers im Jahre 1958. Nach Röhren und Transistoren folgten integrierte Schaltkreise als Hardware. 1971 realisierte INTEL den ersten 4-Bit Mikroprozessorchip. Zu diesem Zeit­punkt hatte man konkrete Vorstellungen über allgemein gültige und universell einsetz­bare Strichcodes. Vier Jahre zuvor war der Barcode Code 2/5 entwickelt worden. Man be­fand sich auf der Suche nach einer generellen Lösung zur Kontrolle und Verarbeitung von Material- und Warenflüssen. Bis zur Einführung von IMB PC im Jahre 1981 wurden ver­schiedene Barcodes entwickelt: unter anderem im Jahre 1974 der Code 39, 1976 der Code EAN (European Article Numbering) sowie 1981 der Code 128. Die explosionsartige Aus­breitung von Barcodeanwendungen vollzog sich parallel zur Ent­wicklung der Personal Computer, zu dessen Verbreitung auch die 1977 gegründete Firma Apple maßgeblich bei­trug. In einer Studie der Firma VDMA [vgl. Funkschau] über die Ver­breitung von PCs in pri­vaten Haushalten von Mitte 2000 hatten 80% der deutschen Bevölkerung Zugang zu ei­nem Computer. Die Entwicklung schreitet weiterhin voran, immer eine Universallösung im Blick, die alle elektronischen Medien (zum Beispiel Fern­sehen, Computer, Telefon...) in sich vereint. Die Barcode Entwicklung bleibt natürlich auch nicht stehen. Neben dem ein­dimensionalen Barcode werden seit 1988 verschiedene Stapel-­ und Matrix Codes realisiert, um noch mehr Zeichen darstellen zu können. 1998 gab es weltweit über 200 ver­schiedene Barcodearten . Seit 1993 gibt es eine deutsche und eine europäische Norm für Bar­codes.

2.3.2 Terminologie der Barcodetechnologie

Zum besseren Verständnis der nachfolgenden Kapitel sollen an dieser Stelle wichtige Be­griffe zum Thema Barcode erläutert werden [vgl. Rosenbaum: Barcode, 20-195].

Balken

Unter Balken sind die dunklen (in der Regel schwarzen) Bestandteile eines Barcodes zu ver­stehen. Balken können unterschiedliche Breiten besitzen. Ein Balken setzt sich aus ei­nem­ oder mehreren dunklen Strichen zusammen, wobei die Breite der Balken mit der An­zahl der Striche zunimmt. Balken tragen immer Informationen, die auf einen elek­tro­nischen Datensatz in einer Datenbank referenzieren.

Lücken

Lücken sind die hellen Bestandteile eines Barcodes. Lücken können unterschiedliche Brei­t­­en besitzen. Zu unterscheiden ist zwischen informationstragenden Lücken und Lück­en, die le­diglich die einzelnen Balken voneinander trennen.

Elemente

Lücken und Balken werden als Elemente des Barcodes bezeichnet.

Modul

Ein Modul ist das schmalste Element in der Strichcodierung.

Ruhezonen

Ruhezonen sind die hellen, unbeschrifteten Flächen vor und hinter der Strichcodierung. Eine Ruhezone ist notwendig, um die Leseeinrichtung (Scanner) auf die Strichcodierung ein­­zu­stellen. Die Breite der Ruhezone beträgt mindestens das Zehnfache der Modulbreite, mindestens jedoch 2,5 mm.

Dichte von Barcodes

Unter der Dichte (englisch: density) eines Barcodes ist der "Abstand zwischen den In­for­mations­­trägern, bezogen auf eine Längeneinheit" [Rosenbaum: Barcode, 62] zu ver­stehen. In­for­ma­tionsträger eines Barcodes sind Balken und je nach Barcodetyp auch Lück­en.

Klartext

Klartext ist eine Schrift, die für den Anwender direkt lesbar ist. Einige Barcodes werden mit Klartext­zeilen versehen, die je nach Strichcode Nutzziffern und Prüfziffern enthalten.

Drucktoleranz

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Unter Drucktoleranz ist das "zulässige Maß der Druckabweichung vom Idealwert zu ver­stehen" [Rosenbaum: Barcode, 66]. Die Drucktoleranz sagt aus, wie ausgeprägt die Druck­schrumpfung, beziehungsweise die Druckausbreitung maximal sein darf, damit der Scan­ner den Barcode noch lesen kann. Tendenziell lässt sich sagen, dass Barcodes mit geringer Dichte eine höhere Drucktoleranz besitzen als Barcodes mit hoher Dichte. Die folgende Formel zeigt exem­plarisch die Berechnung der Drucktoleranz für den ein­dimensionalen Bar­code Code 39 [vgl. Rosenbaum: Barcode, 66]:

Eindimensionaler Barcode

Eindimensionale Barcodes tragen ihre Informationen ausschließlich auf der X-Achse (Ab­szisse). Zu den eindimensionalen Barcodes gehören zum Beispiel der EAN, Code 39, Coda­­bar, Code 2/5 und viele andere.

Zweidimensionale Barcodes

Der zweidimensionale Barcode hat die X- (Abszisse) und die Y-Achse (Ordinate) als In­formations­ebenen. Zweidimensionale Barcodes werden nach Stapel- und Matrix Code un­te­­r­­schieden.

2.3.3 Erstellung des Barcodes

Um einen Barcode zu erstellen, ist ein DV-System notwendig. Ein solches System muss aus Hard­ware (Computer, Monitor, Drucker) und aus Software (Betriebssystem, An­wen­dungs­­system) bestehen. Bei der Erstellung von Barcodes werden im Wesentlichen fol­gen­de Schritte durch­laufen [vgl. Raster]:

1. ein Anwendungsprogramm liest die Grunddaten, die der Anwender über eine Eingabe­maske eingibt. Grunddaten können beispielsweise der Produktname, die Produkt­num­m­er und die Menge sein. Diese Daten werden vom Anwendungssystem bearbeitet, in ei­ner Datenbank gespeichert und an ein Barcode-Unterprogramm weitergegeben.
2. Das Barcode-Unterprogramm codiert die Grunddaten (siehe Kapitel 2.3.4), die für die Er­­stellung des Barcodes benötigt werden und generiert dadurch elektronische Zeichen­ketten.
3. Daraufhin erfolgt die Druckausgabe. Die vom Programm errechneten Zeichenketten, ver­bund­en mit dem Barcode-Font, werden auf ein Label gedruckt und ausgegeben.

Die Barcode Software hat die Aufgabe, die eingegebenen Daten in eine Form zu bringen (zu codieren), die vom Computer gelesen werden kann. Die einzelnen Komponenten der Co­­dierung werden im Kapitel 2.3.4 näher behandelt.

2.3.4 Codierung der Barcodes

"Mit Codierung ist die Umformung von Informationssignalen zur Übertragung von Signal­elementen zu bezeichnen. In jedem Signalelement können dabei verschiedene Werte oder Zu­­stände beschrieben werden" [Kauffels: Datenkommunikation, 86]. Im Kontext des Bar­codes bedeutet dies, dass die Daten, die der Anwender in das DV-System eingegeben hat, zu Signalelemente umwandelt werden, die das DV-System identifizieren kann. Barcodes werden in den binären Zustand codiert. Für die Codierung von Barcodes gilt eine be­stimmte Symbologie. Die Symbologie ist der "Regelsatz zur Codierung von In­formationen in einem Barcodesystem. Die Anordnung der Balken und Striche werden nach ein­deutigen Regeln festgelegt, hierzu gehört auch die Fest­legung der Modulbreite" [Rosen­baum: Bar­code, 173]. Bei der Codierung werden die, durch den Anwender ein­gegebenen, Grund­daten bei einem eindimensionalen Barcode in ein binäres Muster, das aus Lücken und Balk­en besteht, umgewandelt. Bei einem Matrix Barcode wird aus den Grund­daten ein Matrix Code generiert. Der Matrix Code stellt einen funktionalen Zusammen­hang zwisch­en der Anzahl der Zeichen (Abszisse) und der Sicher­heitsstufe (Ordinate) dar [vgl. Rosen­baum: Barcode, 77]. Die Codierung auf einem Barcode kann verschiedene Arten von Zeich­en enthalten. Es ist zwischen Nutzzeichen und Prüfzeichen zu unterscheiden. Währen­d Prüfzeichen optional ver­­geben werden, sind Nutzzeichen auf jedem Barcode vor­handen [vgl. Rosenbaum: Barcode, 143].

2.3.4.1 Nutzzeichen

Unter Nutzzeichen sind Zeichen zu verstehen, die "nutzbare Informationen" [Rosenbaum: Bar­code, 143] enthalten. Nutzzeichen tragen selber keine beschreibenden Daten, sie dienen lediglich der Referenzierung zu einem bestimmten Datensatz in einer Datenbank, in der die ent­­sprechenden Grunddaten abgelegt sind. Die Nutzzeichen sind also der Teil des Bar­codes, der zur Identifikation von Objekten (zum Beispiel Gütern oder logistischen­ Ein­heiten) dient [vgl. Rosenbaum: Barcode, 144-145].

Um eine eindeutige Identifikation der Objekte vornehmen zu können, ist es notwendig, dass jede Nutzzeichenfolge einzigartig ist. Die Nutzzeichen stellen in diesem Zusammen­hang ei­nen sogenannten Primärschlüssel^[1] dar. In der Datenbank existiert für jeden Daten­satz ein individueller Primärschlüssel, wodurch eine eindeutige Identifikation jedes Daten­satzes in der Datenbank ermöglicht wird.

2.3.4.2 Prüfziffer

Eine Prüfziffer erhöht die Lesesicherheit eines Strichcodes und kann Barcodes op­tional zu­ge­­fügt werden. Prüfziffern tragen keine Informationen, die zur Identifizierung von Ob­jekten beitragen. Die angehängte Prüfziffer wird zusammen mit dem Nutzzeichen ge­les­en. Beim Einlesen (scannen) errechnet das Lesegerät eine Prüfziffer nach Modulo. Weich­en die errechnete und die eingelesene Prüfziffern voneinander ab, kommt es zu ein­em Fehler­signal und der Barcode wird nicht übertragen [vgl. Rosenbaum: Barcode, 156]. Das folgende Beispiel gilt für die Prüfzifferberechnung eines Barcodes nach Modulo 10, die Ge­wicht­ung ist drei. Unter Gewichtung ist ein "algorithmisches Verfahren für die Be­rechnung einer Prüfziffer" [Mertens: Wirtschaftsinformatik, 68] zu verstehen. Dabei wird den Nutz­ziffern vor deren Addition eine Gewichtung zugeordnet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 2.1 Berechnung der Prüfziffer [Rosenbaum: Barcode, 156]

2.3.4.3 Selbstprüfender Barcode

Um eine noch größere Ablesesicherheit zu gewährleisten, wird der selbstprüfende Barcode ein­gesetzt. Barcodes mit Selbstprüfung werden so erstellt, das aufgrund eines bestimmten Algorithmus eine Codekontrolle beim Scannen durchgeführt werden kann. Selbstprüfende Bar­codes können zum Beispiel so codiert werden, dass die Anzahl der schmalen und der breit­en Balken identisch ist. Weicht der Code von dieser Vorgabe ab, kommt es zu einer Fehler­meldung und der Barcode wird nicht gelesen [vgl. Rosenbaum: Barcode,143-145]. Viele selbstprüfende Barcodes haben zusätzlich eine Prüf­ziffer, um die Sicherheit weiter zu erhöhen [vgl. Strichcode].

2.3.5 Aufbau eines Barcodes

Nachdem die Codierung von Barcodes erläutert wurde, werden nachfolgend die unter­schie­d­lichen Barcodearten behandelt werden. Barcodes können in den ein­dimensionalen-, den Stapel-, und den Matrix Barcode unterteilt werden. In den Abschnitten 2.3.5.1 und 2.3.5.2 werden die genannten Barcodearten vorgestellt.

2.3.5.1 Der eindimensionale Barcode

Der eindimensionale Barcode basiert auf dem binären Prinzip. Er besteht aus einer be­stimm­ten Anzahl von Balken, Lücken sowie aus zwei Ruhezonen. Die Sequenz der Ele­men­te gibt eine bestimmte numerische oder alphanumerische Zeichenfolge wieder. Die Ab­­lesung erfolgt immer optisch. Durch die unterschiedliche Reflexion der hellen Lücken und der dunklen Balken entsteht im optischen Lesegerät (Scanner) ein elektrischer Impuls, der der Sequenz der Balken und Lücken entspricht [vgl. Rosenbaum: Barcode,6]. Die Ab­

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.2 Eindimensionaler Barcode [Rosenbaum: Barcode, 71]

Es gibt eine Vielzahl von eindimensionalen Barcodes. Die Einsatzgebiete der jeweiligen Bar­codetypen hängen von der Beschaffenheit der Barcodes ab [vgl. Rosenbaum: Bar­code, 22]. Um eine Übersicht über ein­­dimensionale Barcodes zu geben, werden im Folgen­d­­en einige der wichtigsten Barcodety­pen mit Vor- und Nachteilen sowie ty­pisch­en Ein­satz­ge­bieten vorgestellt [vgl. Rosen­baum: Barcode, 32-34,45-48].

EAN -13

Der EAN-13 besitzt als Zeichenvorrat nur Ziffern (null bis neun), es ist also keine alpha­numerische Darstellung möglich. Dieser Barcodetyp ist streng genormt und kommt europa­­weit für Waren­verpackungen zum Einsatz. Der EAN-13 hat eine gute Zu­ver­lässig­keit da eine Prüf­ziffer mit codiert wird. Mit diesem Barcodetypen können genau 13 Ziffern zu­sammen­­gestellt werden. Die ersten beiden Ziffern tragen die nationale Kennung, den so­genannten Länderpräfix (zum Beispiel 40 für BR Deutschland). Die nächst­en fünf Ziffern geben die Firmenkennung wieder. Die restlichen Ziffern stellen die Artikelnummer inner­halb der Firma dar. Die letzte Ziffer ist die Prüfziffer. Eine Ab­weich­ung hinsichtlich der Ziffern­quantität ist nicht möglich. Es kann aber zusätzlich ein EAN-Addon angefügt werd­en. Dies ist ein zwei- bis fünfstelliger Zusatz­code. Im Zu­satz­code können nur Ziffern co­diert werden. Der EAN-Addon wird zum Bei­spiel bei Büchern für die Preiscodierung ein­ge­setzt. Der EAN-13 ist nicht selbstprüfend, er ist aber durch die Mitcodierung einer Prüf­ziffer lese­sicher. Die Lesesicherheit stellt einen relativen Wert dar, der Aussagen über die Zu­ver­lässig­keit der Lesbarkeit eines Bar­codes gibt. Die Lesesicherheit lässt sich mit der folgenden Formel be­rechnen [vgl. Rosenbaum: Bar­code, 156]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.3 Die Codierung des EAN-13 [Rosenbaum: Barcode, 73]

Die EAN-Codes werden besonders im Einzelhandel zur Identifizierung von Gütern und Waren eingesetzt. Zu diesem Zweck werden sie in der Regel auf die Ver­pack­ung aufge­druckt, der EAN-13 wird zum Beispiel als ISBN (I nternational S tandard B ook N um­ber) ver­wendet. Der EAN-Code Einsatz im Handel hat insbesonders folgende Vor­­teile:

- Wegfall der Etikettierung der Waren. Die Preisauszeichnung beschränkt sich auf die Re­gale,
- Zeiteinsparung und erhöhte Sicherheit durch Vermeidung von Tippfehlern beim Kassier­vorgang. Das Personal liest die Produktinformationen über einen Scanner ein und be­kommt diese auf einem Display angezeigt.

Code 39

Der Code 39 ist ein alphanumerischer Code, der die Darstellung der Ziffern null bis neun, der 29 Buchstaben (ohne Umlaute) und sieben Sonderzeichen zulässt. Als Start- und Stopp­zeichen wird für den Code 39 der Stern (*) verwendet. Normalerweise werden die Sterne am Beginn und Ende der Klarschriftzeile jedoch nicht ausgegeben. Die Start- und Stoppzeichen sollen die Lesbarkeit des Codes in zwei Richtungen gewähr­leisten [vgl. Rosen­­baum: Barcode, 39-42].

Beim diesem Barcodetyp enthalten Lücken und Balken Informationen. Durch die Tatsache, dass auch Text codiert werden kann, ist dieser Code sehr universell einsetzbar. Er stellt den gängigsten Standard für alle Bereiche ausgenommen der Identifikation von Lebens­mitteln dar, da praktisch alle Barcodesysteme den Code 39 lesen, beziehungsweise drucken könn­en. Allerdings produziert dieser Barocdetyp relativ lange Barcodes, da er keine besonders hohe Dichte unterstützt. Darüber hinaus ist die Drucktoleranz mit 10% relativ gering [vgl. Rosen­­baum: Barcode, 41]. Der Code 39 wird vor allem für den industriellen Einsatz ge­nutzt. Er ist selbst­prüfend, da­durch besitzt er eine hohe Lesesicherheit. In vielen Fällen wird zusätzlich eine Prüf­ziffer mit codiert, wodurch die Lesesicherheit noch weiter zu­nimmt. Die genaue Spezifikation des Code 39 wurde vom "American National Standards In­stitute" festgelegt [vgl. ANSI].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.4 Code 39 [Rosenbaum: Barcode, 49]

2.3.5.2 Zweidimensionale Barcodes

Der zweidimensionale Barcode "ist eine konsequente Weiterentwicklung des ein­dimen­sionalen Barcodes" [Rosenbaum: Barcode, 6]. Zweidimensionale Barcodes haben die Fäh­ig­­keit, Informationen in zwei Ebenen darzustellen. Neben der X-Achse, die auch von ein­dimensionalen Barcodes genutzt wird, nutzt der zweidimensionale Barcode auch die Y-Ach­se zur Datenspeicherung. Durch die Zweidimensionalität ist es möglich, eine große An­­zahl von Informationen auf einer relativ geringen Fläche darzustellen [vgl. Rosenbaum: Bar­­code, 6] Bei den zwei­dimensionalen Barcodes ist zwischen dem Stapel Barcode und dem Matrix Barcode zu unter­scheiden.

2.3.5.2.1 Stapel Barcode

Ein Stapel Barcode setzt sich aus mehreren eindimensionalen Barcodereihen zusammen. Die binäre Struktur der eindimensionalen Barcodes bleibt in den einzelnen Reihen er­halt­en, wodurch Stapelcodes in der Regel von gleichen Lesegeräten erfasst werden können, die auch eindimensionale Barcodes lesen können [vgl. Rosenbaum: Barcode, 170]. Die Struk­tur eines Stapelcodes ist in der Abbildung 2.5 dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.5 Aufbau eines Stapel Barcodes [Rosenbaum: Barcode, 6]

Der am weitesten verbreitete Stapel Barcode ist der PDF-Code (P ortable D ata F ile). Der PDF-­Code hat eine extrem hohe Dichte und kann im Idealfall bis zu 100 alphanumerische Zeichen auf einem Zentimeter [vgl. Rosenbaum. Barcode, 170-171]speichern^[2], wodurch das Barcodelabel extrem klein gehalten werden kann. Dieser Code hat die Fähigkeit, den kom­pletten ASCII-Satz und Binärdaten zu verschlüsseln. Die primären Einsatzgebiete lieg­en in der Auto­mobilindustrie und im Frachtwesen zur Sendungsverfolgung [vgl. Barcode­24]. Weitere Stapel Barcodes sind der Codablock, der Code 49 und der Code 16.

2.3.5.2.2 Matrix Barcode

Dem Matrix Barcode fehlt die binäre Struktur des eindimensionalen Barcodes, wodurch er be­­sondere Anforderungen an das Lesegerät stellt [vgl. Barcode24]. Für den Betrachter stellt dieser Code eine Ansammlung von Punkten und Linien dar. Die In­formations­dichte ist circa 15 Mal höher als die eines ein­dimensionalen Barcodes. Die Größe des Matrix Codes wird durch die Menge und Art (numerisch oder alphanumerisch) der Daten, sowie der gewünschten Sicherheitsstufe be­stimmt [vgl. Barcode24]. Die Sicherheitsstufe (auch ECC = Error Correcting Code genannt) ist ein "fehler­korrigierender Code, der in be­stimmt­en Grenzen Über­tragungs­fehler kompen­sieren soll" [Rosenbaum: Barcode, 77].

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Abb. 2.6 Struktur eines Matrix Codes [Rosenbaum: Barcode, 122]

Der Matrix Code wird häufig in der Pharmaindustrie [vgl. Barocde24] eingesetzt und bietet ge­genüber ein­dimensionalen- und Stapel Barcodes eine Reihe von Vorteilen:

- sehr hohe Sicherheit durch ECC,
- geringer Platzbedarf durch hohe Informationsdichte,
- der Matrix Code kann in jeder beliebigen Lage ( 0 bis 360°) gelesen werden.

Als Nachteil des Matrix Code ist zu erwähnen, dass er von den her­kömmlichen Lese­geräten für eindimensionale Barcodes nicht gelesen werden kann. Weiter sind die be­sonder­­en Anforderungen an den Drucker zu erwähnen. Matrix Code Label können nur von grafik­­fähigen Druckern ausgegeben werden [vgl. Barocde24].

Zu den wichtigsten Matrix Barcodes gehört unter anderen der Data Matrix Code, der Maxi Code und der QR Code. Im Folgenden soll exemplarisch der Maxi Code vorgestellt wer­den. Der Matrix Code besitzt eine feste Größe von 25,4 x 25,4 mm, in welchem 144 Zeich­en codiert werden können. In der Mitte des Codes befinden sich drei zentrische Kreise zur Lese­orientierung, darüber sechs um je 60 Grad versetzte Orientierungs­sechs­ecke zur Lage­er­kennung. Daran schließen sich die Datensechsecke in 33 Reihen mit je 30 Elementen. Ein fehlerkorrigierender Algorithmus erlaubt, dass der Matrix Code selbst bei einer Zer­störung von bis zu 25% noch gelesen werden kann [vgl. bsr].

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Abb. 2.7 Der Maxi Code [Pötter, Barcode Einführung, 52]

2.3.6 Abgrenzung der Barcodearten

Nachdem die einzelnen Barcodearten in den vorhergehenden Kapiteln vorgestellt wurden, soll aufgrund dieser Beschreibungen an dieser Stelle eine Abgrenzung zwischen ein­dimensionalen und zwei­dimensionalen Barcodes erfolgen.

Der eindimensionale Barcode ist die mit Abstand am weitesten verbreitetste Barcodeart. Er hat gegenüber anderen Barcodearten den Vorteil, dass er in vielen Branchen seit Jahr­zehnten eingesetzt wird und dadurch ein hohes Vertrauen besitzt, während zum Beispiel der Matrix Barcode erst seit etwas mehr als zehn Jahren eingesetzt wird [vgl. bsr]. Darüber hin­aus sind viele Arten des eindimensionalen Barcodes einheitlich normiert, was einen unternehmensübergreifenden Ein­satz zulässt. So ist zum Beispiel der EAN-13 nach der euro­päischen Artikel­numerierung genormt, die auch mit dem amerikanischen Standard (UPC) kompatibel ist [vgl. Barcode24]. Der eindimensionale Barcode kann im Ver­hältnis zu den zwei­­dimensionalen Barcodes aber relativ wenig Daten aufnehmen. Der Matrix Code kann auf der gleichen Fläche wie ein ein­dimensionaler Barcode eine bis zu 15 mal höhere Informations­dichte haben. Dieser Code stellt also viele Informationen auf wenig Platz zur Verfügung. Die Label können dadurch relativ klein gehalten werden, wo­durch Label­papier eingespart werden kann, was zu Kosten­senkungen beim Barcodeeinsatz führt. Durch den geringen Platzbedarf der Matrix Barcodes können auch kleine Objekte mit Barcodelabel versehen werden, die nicht genügend Platz für Label mit eindimensionalen Bar­­codes bieten. Darüber hinaus ist es bei der Lesung des ein­dimensionalen Barcodes not­wendig, dass der Barcode und das Lesegerät in einem ungefähr gleichen Winkel zu­ein­ander stehen. Wird der Barcode zum Beispiel um 180º gedreht, ist es auch not­wendig, den Scanner um ungefähr 180º zu drehen. Ansonsten ist eine Lesung des Barcodes nicht mehr möglich. Der Matrix Code kann in jeder Lage (0 bis 360º) gelesen werden, ohne dass eine An­passung des Lesegerätes erfolgen muss.

Grundsätzlich lässt sich keine pauschale Aussage über den "optimalen" Barcode machen. Welcher Barcode in einem Unternehmen eingesetzt wird, hängt von einer Vielzahl von unternehmens­spezifischen Faktoren ab, wie zum Beispiel die Art der zu verschlüsselnden Daten (numerisch oder alphanumerisch) oder der Größe der logistischen Einheiten, die mit Bar­code­label versehen werden sollen.

2.3.7 Barcodesystem

In den vorangegangen Kapiteln wurden Barcodes hinsichtlich des Aufbaus, der Funktionalität, ver­schiedenen Arten und der Einsatzgebiete vorgestellt. Um die Barcodes zur Identifizierung von logistischen Einheiten nutzen zu können, ist ein komplettes Bar­code­­system not­wendig, dass die Datenträger erstellt und liest. Ein sol­ches System besteht aus den Komponenten:

- Drucksystem,
- Software,
- Lesegerät.

Die einzelnen Komponenten werden in den folgenden Kapiteln erläutert.

2.3.7.1 Drucksystem

Als Drucksystem sollen im Folgenden der Labeldrucker und der Datenträger (Label­papier) ver­­standen werden. In diesem Kapitel werden unterschiedliche Druck­ver­fahren und ex­em­plarische Anforderungen an den Datenträger vorgestellt. Bei dem Druck­­verfahr­en ist zu un­ter­scheiden zwischen [vgl. Pötter: Barcode Einführung, 56]:

- Nadel-Matrixdruck,
- Thermodruck,
- Tintenstrahldruck,
- Laserdruck.

Bei der Auswahl des geeigneten Druckverfahren sind eine Reihe von Kriterien zu be­acht­en. Hierzu gehören unter anderem [vgl. Pötter: Barcode Einführung, 56]:

- Druckmenge,
- Druckgeschwindigkeit,
- Druckqualität / Druckausbreitung,
- Kosten.

[...]

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^[1] Ein Primärschlüssel ist ein "... beliebig ausgewählter Schlüsselkandidat, der zur eindeutigen Identifizierung jedes Datensatzes genutzt wird" [v-hbi].

^[2] Im Vergleich zum PDF-Code kann zum Beispiel der eindimensionale Barcode Code 39 maximal 9 alpha­numerische Zeichen je Zentimeter aufnehmen [vgl. Rosenbaum, Barcode, 47-49].