Kennzeichnungstechnik in der Logistik

Er spannt den Bogen von jahrzehntelang bewährten Methoden zu modernen Technologien und stellt verschiedene Systeme vor, die die Identifikation und Nachverfolgung von Produkten erleichtern.

Die Kennzeichnungstechnik ist die Voraussetzung, um Objekte und ihre Eigenschaften zu identifizieren, wiederzuerkennen und zurückzuverfolgen.

Kennzeichnungen sind ein wichtiger Bestandteil von Logistik- und Produktionsprozessen. Indem ein Objekt mit einem bestimmten Zeichen versehen wird, lässt es Rückschlüsse auf bestimmte Merkmale des Objekts zu. 

1 Wege der Datenübertragung

 
Die Kennzeichnungstechnik in der Logistik ermöglicht eine schnelle und genaue Datenübertragung innerhalb der Lieferkette, von der Produktion bis zum Endverbraucher. Hierfür sind verschiedene Systeme im Einsatz. Kennzeichnungstechnik reicht von Klarschrift, Markern und Symbolen über Barcode und Quick-Response-Code (QR-Code) bis zu RFID-Chips (Radio-Frequency Identification: Die RFID-Etiketten werden berührungslos über Radiowellen ausgelesen). 

1.1 RFID

Elektromagnetische Informationsträger wie RFID-Transponder gewinnen in der Logistik immer mehr an Bedeutung, da sie die schnelle und genaue Erfassung großer Mengen von Waren ohne direkten Sichtkontakt ermöglichen. Allerdings erfordert diese Kennzeichnungstechnik hohe Anfangsinvestitionen. Zudem kann die Integration der RFID-Systeme in bestehende Warenwirtschafts- und Logistiksysteme komplex und zeitaufwendig sein, besonders wenn ältere Systeme aktualisiert oder vollständig ersetzt werden müssen. Selbst Low-End-Transponder mit Festcode und kleiner Bauform, die vergleichsweise kostengünstig zu produzieren sind, weisen immer noch höhere Kosten im Vergleich zu optischen Kennzeichnungstechniken (z. B. Barcodes) auf.  

Dennoch eignet sich RFID für viele automatisierte Logistikanwendungen sehr gut. Großes Potenzial hat die Kennzeichnungstechnik im Materialfluss, beispielsweise im Wareneingang und im Warenausgang, da eine Ausrichtung des RFID-Transponders auf die logistische Einheit (Karton, Box etc.) im Vergleich zu Barcodes nicht erforderlich ist. 

1.2 Barcode

Optische Informationsträger sind immer noch die verbreitetste Form von Informationsträgern in der logistischen Kennzeichnungstechnik. Die Identifikation erfolgt berührungslos über Umrisse eines Objektes oder farbliche Markierungen, welche durch optoelektronische Geräte (z. B. Laserscanner) ausgelesen werden. 

Am gebräuchlichsten ist das Barcodesystem, ein zwölfstelliges System, das bereits im Jahr 1952 in den USA patentiert, aber erst 1974 kommerzialisiert wurde. Die Nichtregierungsorganisation Global Standard 1 (GS1) verwaltet das Barcode-System; sie zählt etwa zwei Millionen Unternehmen als Mitglieder. 

Unter den rund 200 existierenden Barcode-Typen sind der 13-stellige EAN-Code, der ITF-Code und der Code 39 am häufigsten im Einsatz. Der Barcode ermöglicht eine effiziente, automatische Identifizierung und Verfolgung von Stückgütern – das steigert die Geschwindigkeit und Genauigkeit in der Lieferkette erheblich. Die Kennzeichnungstechnik mit Barcodeetiketten ist daher ein Schlüsselelement für die Verwaltung von Inventar und Beständen, erleichtert den Umschlagprozess und verbessert die allgemeine Transparenz in der Supply Chain. 

Moderne Drucktechniken ermöglichen die Produktion von qualitativ hochwertigen, haltbaren und gut lesbaren Barcodes, die spezielle Anforderungen wie hohe Druckdichte, Abriebfestigkeit sowie Chemikalien- und Wasserbeständigkeit erfüllen. 

Je nach Anwendungsfall werden folgende Anforderungen an die Barcode-Kennzeichnungstechnik gestellt: 

• Abriebfeste Barcodeetiketten 
• Lichtechte Etiketten (UV-beständig) 
• Hoher Kontrast im Druck 
• lückenloser Druck 
• Etiketten sind beständig gegenüber Wasser und Chemikalien 
• Einhaltung der Toleranzen beim Druck gemäß Codespezifikation 

Im Zusammenhang mit der Barcode-Kennzeichnungstechnik ist oft auch die Rede von High-, Medium- und Low-Density-Code. Damit ist die Strichstärke des Barcodes gemeint, die von <0,19 mm (Ultra-high density Code) bis < 0,50 mm (Low density Code) reichen kann. Die Strichstärke bestimmt in gewissem Maße das Druckverfahren. 

In der Praxis werden vorwiegend Thermodrucker genutzt, da diese leise und schnell arbeiten. Unterschieden wird in Thermodirektdruck und Thermotransferdruck. 

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1.2.1 Die Zukunft der Barcode-Kennzeichnungstechnik 

Könnten die Tage des Strichcodes gezählt sein? GS1 arbeitet inzwischen daran, nach und nach alle bestehenden eindimensionalen Barcodes durch zweidimensionale, webfähige Codes zu ersetzen. „Sunrise 2027“ heißt das hierfür ins Leben gerufene Langzeitprojekt.

Der neue Standard, der Data Matrix-Code (2D-Barcode) bzw. QR-Code, wird im Jahr 2027 eingeführt.  

Hersteller können dann einzig mit einem zweidimensionalen Code auf der Verpackung arbeiten. Es steht ihnen aber frei, daneben auch den eindimensionalen Barcode weiterzuverwenden. 

Voraussichtlich wird der 1D-Barcode aber noch lange mit den 2D-Strichcodes koexistieren. Denn die eindimensionale Kennzeichnungstechnik ist dank der unkomplizierten Markierung mittels Labels und der einfachen Datenverarbeitung durch Barcodescanner in den meisten Branchen seit vielen Jahren der Standard. Wenn es nicht notwendig ist, zusätzliche Daten wie Chargennummer oder Verfallsdatum anzugeben oder den Verbrauchern die Interaktion mit Online-Ressourcen bereitzustellen, kann weiterhin der 1D-Barcode verwendet werden. 

2 Systeme

Um Daten darzustellen und lesbar zu machen, werden in Produktion und Logistik verschiedene Kennzeichnungssysteme eingesetzt, die sich hinsichtlich des technischen Aufwands, Leistungsfähigkeit und Kosten teilweise stark voneinander unterscheiden. 

2.1 Farbe

Einfache visuelle Markierungen für eine flexible und schnelle Identifikation. 

Eine Farbmarkierung in der Lagerlogistik sieht in der Regel so aus, dass farbige Linien, Punkte oder andere einfache Symbole direkt auf Regale, Paletten oder das Inventar aufgetragen werden. Diese Markierungen können mit Sprühfarben oder dauerhaften Markierungsstiften erstellt werden und dienen dazu, verschiedene Bereiche oder Kategorien schnell zu identifizieren. Farben werden zudem verwendet, um verschiedene Lagerbereiche oder Prioritätsstufen visuell zu unterscheiden.

Die Kennzeichungstechnik wird in verschiedensten Wirtschaftszweigen eingesetzt. Ein Beispiel ist die Holzlogistik; typische Anwendungen umfassen Forstmarkierfarbe oder wasserfeste Markierungsstifte, die direkt auf dem Holz angewendet werden. 

2.2 Stanzung und Gravur

Kennzeichnungstechnik zur dauerhaften physischen Markierung auf Materialien. 

Eingravierte Informationen bieten eine dauerhafte Kennzeichnung, die auch in rauen Umgebungen erhalten bleibt. Zum Beispiel sind gestanzte Metalletiketten für ihre extreme Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit bekannt. Sie sind resistent gegen Temperatur-, Korrosions-, Witterungs- und UV-Einflüsse sowie Chemikalien und Seewasser. Sie eignen sich daher ideal für Anwendungen, bei denen sie hohen mechanischen, chemischen und thermischen Belastungen ausgesetzt sind. Diese Metalletiketten können auf verschiedene Weisen befestigt werden: durch Kleben, Schrauben oder Nieten, was auch die Beschriftung von schwierigen Untergründen ermöglicht.  

Die Lasergravur kann beispielsweise für das „Einbrennen“ von Text, Barcodes oder QR-Codes eingesetzt werden. Man findet diese Kennzeichnungstechnik häufig in der Automobilfertigung, Elektronik und Medizinprodukteherstellung. Die Kennzeichnungstechnik mit lasergravierten Etiketten findet zudem breite Anwendung im Gefahrenstoffbereich, bei der Kennzeichnung schwerer Lasten, bei der Beschriftung von Gitterboxen im Freien, der Kennzeichnung von Palettenstellplätzen oder als Typenschilder. Im Lebensmittelbereich werden die Etiketten im Langzeitgebrauch zur Identifizierung von Maschinen und Geräten als auch zur Darstellung von Sicherheitsinformationen verwendet. 

2.3 Thermodirektdruck

Druck auf wärmeempfindlichem Papier.

Der Begriff Thermodruck beschreibt eine Kennzeichnungstechnik, bei der wärmeempfindliches Papier verwendet wird. Wenn dieses Papier dem Thermokopf des Druckers ausgesetzt wird, schwärzen sich die erhitzten Bereiche, um Texte und Bilder zu erzeugen. Thermodirektdrucke können durch Wärme, Licht und bestimmte Chemikalien beeinträchtigt werden. Im Vergleich zum dauerhaften Thermotransferdruck zeichnen sich die Thermodirektdrucker aber durch geringere Kosten aus, weshalb sie als Desktop-Etikettendrucker oder Belegdrucker für mittlere oder kleinere Druckvolumen empfohlen werden. Sie eignen sich beispielsweise sehr gut zum Drucken für Besucher- und Veranstaltungsausweise, Versandetiketten oder Adressetiketten für Briefumschläge. 

2.4 Thermotransferdrucker

Drucker, die durch Hitzeeinwirkung ein langlebiges Bild auf speziellen Etiketten erzeugen.

Diese Kennzeichnungstechnik ist bekannt für ihre hohe Druckqualität und die Langlebigkeit der Druckergebnisse. Sie ist besonders nützlich für Anwendungen, bei denen Etiketten lange lesbar bleiben müssen, wie z. B. in Lager- und Distributionszentren.

Thermotransferdrucker nutzen Hitzeelemente, um die Farbe von Transferbändern auf Etikettenmaterial zu übertragen. Ein Thermokopf erhitzt gezielt bestimmte Bereiche des Farbbands, wodurch die Farbpigmente schmelzen und sich an das Etikettenmaterial binden. Dieses Druckverfahren ermöglicht sehr haltbare, abrieb- und witterungsbeständige Drucke. Da der Thermotransferdruck tiefkühl- und hitzebeständig sowie feuchtigkeitsfest ist, ist er prädestiniert für Lebensmittelverpackungen für Frisch- oder Tiefkühlware.

Diese Kennzeichnungstechnik eignet sich zudem sehr gut für flexible Verpackungen, beispielsweise Schlauchbeutel oder Faltschachteln. 

Hochvolumige Etikettendrucker sind auf Druckgeschwindigkeit und lange Haltbarkeit ausgelegt. 

2.5 Entwicklungen und Trends

Ein spannender Trend im Bereich der Kennzeichnungstechnik beinhaltet die Integration von Blockchain-Technologien zur nahtlosen Rückverfolgbarkeit und Transparenz in der Lieferkette. In der Praxis betrifft das zunächst die Optimierung der internationalen Containerlogistik durch sichere Datenspeicherung und die Automatisierung von Zollabwicklungsprozessen. Alle Informationen liegen allen Beteiligten (Versender, Empfänger, Logistik-Dienstleister, Zollbehörden) jederzeit vor und werden in Echtzeit aktualisiert. Die Deutsche Post DHL Group investiert erheblich in diese Technologie, etwa für die optimierte globale Ersatzteilversorgung von Nissan.

Das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik (IML) erforscht ebenfalls Blockchain-Lösungen. Ein bedeutendes Projekt betrifft das blockchainbasierte Gefahrgutmanagementsystem, um Dokumentationspflichten in der Gefahrgutabwicklung zu erfüllen und ein Monitoring der Prozesse zu gewährleisten.  

Ein weiteres Projekt des Fraunhofer IML zielt darauf ab, durch ein blockchainbasiertes Verwaltungsframework eine transparente und vertrauenswürdige Wertschöpfungskette von unregulierten Produkten in der Konsumgüterindustrie zu unterstützen.

Zudem werden zunehmend KI-basierte Bilderkennungssysteme eingesetzt, um Produkte intelligenter zu handhaben. Beispielsweise hat Amazon in seinen nordamerikanischen Logistikzentren das „Project P.I.“ (Private Investigator) gestartet, das Produkte mithilfe von KI und Computer Vision auf Fehler überprüft, bevor diese die Kunden erreichen. Dieses System identifiziert und analysiert Schäden oder falsche Farben und Größen von Produkten, um präventive Maßnahmen ergreifen zu können. Defekte Artikel werden isoliert und können über Amazons „Second-Chance-Seite“ reduziert verkauft oder gespendet werden. 

Amazon sucht auch nach neuen Wegen der Kennzeichnungstechnik. Der Konzern nutzt Computer-Vision-Software, um Produkte durch den Abgleich mit vorher aufgenommenen Bildern zu identifizieren. Dank eines speziellen Modellansatzes werden Genauigkeit und Abdeckung der Attributerkennung selbst dann verbessert, wenn weniger beschriftete Daten verfügbar sind. Das Modell wird an realen E-Commerce-Datensätzen getestet, wobei es bestehende Visual-Transformer-Modelle (ViTs) in der Leistung übertrifft. 

3 Fazit

Allgemein zeichnet sich in der Kennzeichnungstechnik ein Trend zur Nutzung automatisierter Systeme ab. Technologien wie Blockchain und KI-basierte Bilderkennungssysteme gewinnen an Bedeutung, da sie die Rückverfolgbarkeit und Transparenz in Lieferketten verbessern. Die Nutzung von fortgeschrittenen Barcodes wie 2D-Codes nimmt zu, da sie mehr Daten speichern und die Verarbeitung erleichtern. Diese Entwicklungen in der Kennzeichnungstechnik ermöglichen präzisere, effizientere und sicherere Lieferketten, was eine erhebliche Innovation in der Logistik darstellt.

Quellen

Karl-Heinz Wehking (2020), Technisches Handbuch Logistik 1: Fördertechnik, Materialfluss, Intralogistik. Springer Vieweg. 

DHL Freight Connections: Blockchain in der Logistik: Sicherheit und Transparenz für die Lieferkette

Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML: Blockchain & Anwendung

AI News: Amazon will use computer vision to spot defects before dispatch

Brayan Impata et al. (2024) Semi-supervised learning and visual transformers for product attribute extraction from e-commerce images

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