3_Welche-Produktkennzeich

TRACEABILITY – RÜCKVERFOLGBARKEIT IM
WERTSCHÖPFUNGSNETZWERK
WELCHE PRODUKTKENNZEICHNUNG PASST FÜR MICH?
Cathrin Plate, Klaus Richter
Materialflusstechnik und -systeme
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb
und -automatisierung IFF, Magdeburg
VDMA, Frankfurt am Main, 03. November 2015
© Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk
AGENDA
 Verfügbare Technologien optisch und funkbasiert
 Kriterien für den Einsatz der Technologien im Betrieb
 Identifikationsstandards und Serialisierungskonzepte
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Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk
Auto-ID-Technologien
Auto-ID: Automatische Identifikation, Datenerfassung, Kommunikation und Datenübertragung
Identifizieren: Nämlichkeitsmerkmale
Markieren: Identifikation enthalten / aufbringen
Barcode,
2D-Code
Steuerungsebene
OCR
3D-
Prozessebene
Situationsanalyse
Monitoring
Prozesssteuerung
Track und Trace
Identifizieren
Lokalisieren
Klassifizieren
Informieren
Klassifizie
rung
Funk
(RFID, NFC,
Bluetooth)
Objektebene
Jede Technologie hat ihre spezifischen Stärken.
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Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk
Zustand
erfassen
Auto-ID-Technologien
Auto-ID: Automatische Identifikation und Datenerfassung
Identifizieren: Nämlichkeitsmerkmale – WAS identifizieren ? WIE identifizieren ? Wie LANGE ?
INTERN oder EXTERN ?
Produkt
Batch
Behälter
Transportmittel
Ladungsträger
Eindeutigkeit
Artikelnummer
Charge
…
kurzzeitig
…
über die gesamte
Lebenszeit
Serialnummer
sprechend
Artikelnummer+Serialnummer
nicht
sprechend
Produktionsnetzwerk
unternehmensintern
…
Format
Anzahl Stellen
…
Endkunde
Standardisiert
Datenidentifikatoren / Datenbezeichner (ID, Stellen, Format, Codierung)
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Auto-ID-Technologien
Auto-ID: Automatische Identifikation und Datenerfassung
Markieren: Identifikation enthalten / aufbringen
Optische Codes
GS1-128
EAN/UPC
IFT-14
GS1 DataBar
DataMatrix
RFID
HF Passiv
QR-Code
GS1 Composite
Barcode
Bluetooth, NFC
UHF Passiv
OnMetal Passiv
HF
UHF
ATEX
Umsetzung der Identifikation als
Markierung
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Bluetooth
Tracker
NFC
OnMetal tag
Barcode versus RFID
 Barcode / 2D-Code
– es wird nur eine ID oder eine definierte (statische) Information am
–
–
–
–
–
Objekt benötigt, alle anderen Daten sind in einem zentralen
System über eine Online-Schnittstelle verfügbar
die Umgebungsbedingungen sprechen nicht gegen den
Barcodeeinsatz (Feuchtigkeit, Sichtkontakt, Verschmutzung,
Beschädigung, Lebensdauer Etikett, …)
Markergröße wächst mit dem Dateninhalt
als Kennzeichnung kostengünstiger als RFID (technologieabhängig)
benötigte Infrastruktur für Erzeugung, Prüfung , Tracking
(verschiedene Erzeugungstechnologien, Zusatzausstattung für
Beleuchtung, …)
…
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Barcode versus RFID
 RFID
– der Einsatz von Barcode ist nicht möglich
– es sollen Informationen direkt am Objekt dynamisch verwaltet /
–
–
–
–
–
–
–
geändert werden
hohe Speicherkapazität möglich, Bauform-Tsunami
Lange Lebensdauer (> 20 Jahre)
Datenverschlüsselung möglich (Kryptografie)
Pulklesung möglich
Tagdaten sowie andere Daten sind in einem zentralen System über
eine Online- oder Offline-Schnittstelle verfügbar (redundante
Datenhaltung möglich)
Prozesse sollen „sicher“ ablaufen z.B. Instandhaltung
(frequenzabhängige Reichweite beim Auslesen  gerichtsfeste
Dokumentation)
…
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Beispiel Track & Trace
Industriearmaturen
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TKD /
Betreiber
/ DL
Armaturenhersteller
Kriterien für den Einsatz der Technologien im Betrieb
Allgemein:

Technologien, die eingesetzt werden können zur Erzeugung z.B.
2D-Code Nadelprägen / DPM / Druck

Infrastrukturbedarf (Erzeugung, Prüfung, Tracking, …)

Schnittstellen zur vorhandenen IT

Anzahl Kennzeichnungen pro Jahr

Wiederverwendbarkeit der Kennzeichnung (Einmal / Mehrfach)

Lebensdauer der Markierung (Trägermaterial,
Umgebungsbedingungen etc.)

Anzahl der Zeichen (Daten), die gespeichert werden sollen

Änderbarkeit / Ergänzbarkeit der Daten (statische vs. dynamische
Information)

Möglichkeit der Verschlüsselung der Daten / Schutz vor
unberechtigtem Auslesen (IT)

…
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Kriterien für den Einsatz der Technologien im Betrieb
Allgemein:

Max. Schreibdistanz / Aufbringen / Erzeugen der Markierung

Max. Lesedistanz / Auslesen der Markierung, Erfassen der
Identifikation

Geschwindigkeit der Objektbewegung während des Schreibens /
Lesens

Art der Lesung (Einzellesung / Pulklesung)

Leserate

Orientierung des Objekts / der Markierung zum Lesegerät

Nutzbarkeit durch Partner / Konformität mit Standards /
Verbreitung der Standards

…
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Kriterien für den Einsatz der Technologien im Betrieb
Zu kennzeichnendes Objekt:

Max. Größe der Markierung in Abhängigkeit vom Anbringungsort der
Kennzeichnung

Wert des Objekts (Kosten der Markierung je Objekt)

Lebensdauer des Objekts

Verbindung zwischen Objekt und Markierung (lösbar / nicht lösbar)

Prozessschritt / Zeitpunkt der Erzeugung der Markierung

…
Physikalische Größen:

Betriebstemperatur, Lagertemperatur

Resistenz gegen aggressive Substanzen (z.B. Betriebsmedien,
Schmiermittel, Reinigungsmittel)

Mechanische Robustheit (Erschütterung, Vibrationen, Stoß)

Ex-Schutz

Robustheit gegenüber Beschädigung, Schmutz, Alterung, UV-Licht,
Witterung

…
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Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk
Kriterien für den Einsatz der Technologien im Betrieb






Ausprägung des Data Matrix Code
keine Trägermedien (RFID, Papier Etikett) notwendig
1.000 bis 3.000 Zeichen codierbar
Kennzeichnung wird direkt auf der
Oberfläche des Produktes, z.B. eines
Rohmaterials oder eines Bauteiles
aufgebracht
für Metalloberflächen: mittels
Laserstrahl oder durch mechanische
Bearbeitung wird der Code dauerhaft
auf dem Objekt aufgebracht
einfache Möglichkeit, die
Rückverfolgbarkeit von Produkten
sicherzustellen
Quelle: Scanplanet: http://www.scanplanet.com/solutions/lasermarking.asp
© Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk
Kriterien für den Einsatz der Technologien im Betrieb
Beispiel PDF 417 (Portable Data File 417)
 PDF 417 ist eine Variante der




gestapelten Strichcodes basierend auf
einer eigenen Codestruktur, bestehend
aus eigenen Codewörtern.
Zeichen sind in "Codewörtern" codiert,
wobei jedes Codewort aus 17 Modulen
mit je 4 Strichen und 4 Lücken besteht.
Die Anzahl der Zeilen kann zwischen 3
und 90 Zeilen variieren.
Bis zu 1000 Zeichen können codiert
werden.
Verschiedene Fehlerkorrekturstufen
können erreicht werden.
© Fraunhofer IFF, Magdeburg 2015
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk
Zusätzliche Funktionen mit QR-Code im Typenschild
 QR-Code als Nachfolger bisheriger 1D- und 2D-Codes
 Z.B. KSB Pumpen  Vertriebskontakt // Sound-Analyzer  I4.0
eindeutige
Bauteilkennzeichnung
QR-Code
Speicherung
bauteilspezifischer
Daten
URL zur
Lebenslaufakte
Intern
extern
(Betreiber) (Hersteller)
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Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk
Einbindung in
Geschäftsprozesse
z.B. Bestellungen
www.bohn.schildtechnik.de
VDMA AK „Elektronische Typenschilder für die durchgängige
Identifikation von Industriearmaturen“
Elektronisches Typenschild für Industriearmaturen:
 Kombination optischer (2D-Code) und funkbasierter (RFID-HF, RFID-UHF,
[NFC])
Marker für industrielle Anwendungen
 Nutzung für die aktive Kundenansprache
(QR-Code [und NFC] für Smartphone)
 AiF IGF-17260 BR/1
steckbar
als Hänger
auf Typenschild
www.bohn.schildtechnik.de
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Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk
Standardisierungsansätze
DIN Spec „AutoID und Rückverfolgbarkeit von Produkten“
Inhalte, Auszug:
 …
 AutoID-Technologie für
Rückverfolgungssysteme
 Genormte Module für
Rückverfolgungssysteme
 Die Herstellung von Eindeutigkeit &
Unverwechselbarkeit
 Datenstrukturen für die Eindeutigkeit
 Die Herstellung der
Unverwechselbarkeit nach ISO/IEC 15459
/ 15418
 Auswahl ASC- // GS1Datenidentifikatoren für codierte
Rückverfolgungsdaten
 Rückverfolgbarkeit in der logistischen
Kette mit gemischten Datenstrukturen
 Allgemeine Anwendungen der
Rückverfolgbarkeit von Produkt bis
Container
 …
DIN Spec Entwurf: Stadien der Versorgungskette, externe Anforderungen,
Standards und internationale Normen als Lösungsmodule
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Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk
Standardisierungsansätze
DIN Spec „AutoID und Rückverfolgung von Produkten“
 „ … branchenübergreifendes Konsortium…, um eine Empfehlung über die
Realisierung von Rückverfolgungssystemen auf Basis vorhandener
Standardmodule (ISO und GS1 sowie Mapping) zu erarbeiten und so eine Lücke
zwischen Technologie und Anwendung zu schließen.“
 Konsum- und Investitionsgüter
 „ … lokale, wie auf die übergreifende Rückverfolgbarkeit von Rohmaterial und
Produkten über den Produktionsprozess, die Distribution bis zur Anwendung.“
 „Internet der Dinge“ spielt bedeutsame Rolle!
 Branchenneutrale Module
 Beispiele für Branchenspezifische Module  VDA, ZVEI, SecurPharm, VDMA,
HIBC, u.a.
 ISO-Ebene anvisiert
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Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk
Standardisierungsansätze
Track und Trace Philosophie der GS1
IDENTIFY
GS1 Standards zur Identifizierung
Company
Product
• Global Location
Number (GLN)
Location
Logistics & Shippment
Asset
Services
• Global Trade Item
Number (GTIN)
• Serial Shipping Container Code
(SSCC)
• Global Location
Number (GLN)
• Global Individual Asset
Identifier (GIAI)
• Global Service Relation
Number (GSRN)
• Serialized Global
Trade Item
Number (SGTIN)
• Global Shipping Identification
Number (GSIN)
• Serialized
Global Location
Number (SGLN)
• Global Returnable Asset
Identifier (GRAI)
• Global Document Type
Identifier (GDTI)
• Global Identification Number
for Consignment (GINC)
• Global Coupon Number
(GCN)
CAPTURE
GS1 Standards zur automatischen Identifizierung und Datenerfassung
GS1 Barcodes
EPC/RFID
GS1-128
EAN/UPC
IFT-14
GS1 DataBar
GS1 DataMatrix
GS1 QR-Code
GS1 Composite
Barcode
EPC HF
Passiv
EPC UHF
Passiv
Share
GS1 Standards zum automatischen Datenaustausch
Master Data
• Global Data Synchonisation Network (GDSN)
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Transactional Data
Visibility Event Data
• eCom (EDI): EANCOM, GS1 XML
• EPC Information Services (EPCIS)
Standardisierungsansätze
Track und Trace Philosophie der GS1 - EPCIS
 Ermöglicht, dass alle Bewegungen und Bestimmungen von mit EPC gekennzeichneten
Objekten nachvollzogen werden können
 EPCIS ist ein Standard der GS1, der Schnittstellen zur Erfassung und Abfrage
sogenannter EPCIS-Events spezifiziert
Quelle: www.gs1.org
 ISO : Identifikation und Markierung // GS1: Identifikation und Markierung +
Kommunikation
 Logistikkette als Sicherheitsmerkmal
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Elektronisches Typenschild – DIN 66277
Quelle: DIN 66277
online: 22. Februar 2015
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Standardisierungsansätze
DIN 66277 „Elektronisches Typenschild mit RFID -Transponder und/oder 2D
Barcode“
 „DIN 66277 legt fest, wie ein Typenschild mit einem Radiofrequenz-Transponder und
gegebenenfalls einem 2D-Barcode zu ergänzen ist und wie die Daten zu strukturieren
sind. Mit einem Typenschild wird ein Objekt mit identifizierenden, beschreibenden oder
klassifizierenden Daten gekennzeichnet, die für die Zuordnung des Objekts zu einem
Auftrag, den Einsatz des Objekts oder dessen Instandhaltung erforderlich sind.“
 Definiert die Luftschnittstellennormen, die Transponderabmessungen und
Anbringungsorte, die Dateninhalte, die Komprimierung der Dateninhalte, die
Speicherverwaltung und die Softwareanbindung für ein elektronisches Typenschild. Das
elektronische Typenschild dient der Kennzeichnung, Identifikation und Beschreibung von
Geräten aller Art und ergänzt oder ersetzt die bisher verwendeten Typenschilder, auf die
Gerätebezeichnungen und technische Daten der Geräte aufgedruckt sind.
 2D-Code (MatrixCode, DataMatrixCode) u/o Transponder sind in das Typenschild
integriert. Transponder darf auch abgesetzt sein.
 Die hauptsächlichen Überlegungen zum elektronischen Typenschild beziehen sich auf die
Struktur der Daten zu einem Objekt, die auf dem Transponder gespeichert werden.
Anwendungs- bzw. branchenspezifische Überlegungen hierzu sollen integriert werden.
 ISO-Ebene anvisiert
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Elektronisches Typenschild – DIN 66277
Branchenspezifische Organisationen haben zu bestimmten Anwendungen
Stammdaten und deren Struktur ebenso standardisiert, z. B. NAMUR, VDMA, HIBC.
Diese Standards werden in dieser Spezifikation integriert.
Anwendungsidentifikationen und
Anwendungsstandards:
a) Kennung für zusätzliche Daten
der einzelnen Verbände
b) Zusätzliche Daten der einzelnen
Verbände
c) Protokollierung von
Instandhaltungsvorgängen
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Elektronisches Typenschild zur informationellen
Selbstbestimmung
AutoID-Arbeitskreise in
Automobil- und Zulieferindustrie,
Logistikdienstleister
Elektronisches Typenschild für Datensouveränität in
Produktion und Logistik
Standardisierte und sichere Verwendung von
Objekten
 Elektr. Typenschild als IT-Knoten in Ind. 4.0
 Datenquelle und –senke im weltweiten Netzwerk
 Informationelle Selbstbestimmung durch das
elektronische Typenschild
Elektronisches Typenschild (Quelle DIN 66277)
Selbstorganisierende
Datensouveränität
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Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk
Integration der bestehenden
Sicherheitsmethoden und -standards
Ihr Technologiepartner für angewandte Forschung
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und
-automatisierung IFF
Sandtorstraße 22
39106 Magdeburg
Materialflusstechnik und -systeme
© Fraunhofer IFF
Cathrin Plate
Telefon: +49 391 4090-423
[email protected]
www.iff.fraunhofer.de
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