Eidesstattliche Versicherung

Ich versichere, dass ich die vorliegende Arbeit ohne fremde Hilfe selbständig verfasst und nur die angegebenen Quellen benutzt habe.

Flensburg, 04. Februar 2002

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( Helge Matthias Franzen)

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INHALT

1.  Einleitung.  6

1.1  Zielsetzung.  7

1.2  Das Unternehmen  8

2.  Automatische Identifikations-Systeme  10

2.1  Optical Character Recognition (OCR)  10

2.2  Biometrische Verfahren.  11

2.2.1  Sprachidentifizierung.  11

2.2.2  Fingerabdruckverfahren.  11

2.3.  Der Barcode  12

2.3.1  Geschichte des Barcodes.  12

2.3.2  Terminologie der Barcodetechnologie.  13

2.3.3  Erstellung des Barcodes.  15

2.3.4  Codierung der Barcodes.  16

2.3.4.1  Nutzzeichen  17

2.3.4.2  Prüfziffer  17

2.3.4.3  Selbstprüfender Barcode.  18

2.3.5  Aufbau eines Barcodes.  18

2.3.5.1  Der eindimensionale Barcode  18

2.3.5.2  Zweidimensionale Barcodes  22

2.3.5.2.1  Stapel Barcode  22

2.3.5.2.2  Matrix Barcode  23

2.3.6  Abgrenzung der Barcodearten  25

2.3.7  Barcodesystem  26

2.3.7.1  Drucksystem  26

2.3.7.2  Barcode Software.  28

2.3.7.3  Erfassung von Barcodes  28

2.3.8  Formen der Datenübertragung  30

2.4  Radiofrequenz Identifikation.  32

2.4.1  Geschichte  32

2.4.2  Das RFID- System  33

2.4.2.1  Der Datenträger  33

2.4.2.1.1  Der Glastransponder  34

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INHALT

2.4.2.1.2  Der Smart List Transponder  34

2.4.2.1.3  Beschreibung aktiver und passiver Transponder.  35

2.4.2.2  Schreib- /Lesegerät  36

2.4.3  Codierung der Transponder  37

2.4.4  Funktionsweise eines passiven Transponders.  37

2.4.5  Abgrenzung der RFID-Systeme.  38

2.4.6  Abgrenzung hinsichtlich der Reichweite  39

2.4.7  Abgrenzung hinsichtlich der Energieübertragung  40

2.5  Abgrenzung der automatischen Identifikations-Systeme  40

3.  Lagerorganisation bei der MSW.  44

3.1  Lagertypen bei der MSW.  44

3.2  Das Kommissioniersystem bei der MSW  45

3.2.1  Technisches System.  45

3.2.2  Organisatorisches Teilsystem  47

3.3  Lagerprozesse  48

3.3.1  Wareneingang  50

3.3.2  Einlagerung  54

3.3.3  Umlagerung.  55

3.3.4  Inventur  57

3.3.5  Auslagerung  59

3.3.5.1  Materialausgabe mittels Materialscheine  61

3.3.5.2  Materialausgabe mittels Lieferanforderungslisten  62

3.4  Auswahl des geeigneten Identifikations-Systems  62

3.5  Rahmenbedingungen für den Einsatz eines RFID-Systems  65

3.5.1  Kennzeichnung der logistischen Einheiten.  65

3.5.1.1  Kennzeichnung durch den Hersteller, beziehungsweise Spediteur  65

3.5.1.2  Kennzeichnung durch die MSW.  66

3.5.2  Anschaffung der Datenerfassungsgeräte.  67

3.5.3  Einrichtung von MAVE.  67

3.6  Potentielle Optimierungen durch den Einsatz eines RFID-Systems  68

3.6.1  Einsatzmöglichkeiten von RFID im Wareneingang  69

3.6.2  Einsatzmöglichkeiten von RFID bei der Einlagerung  72

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INHALT

3.6.3  Einsatzmöglichkeiten von RFID bei der Umlagerung.  73

3.6.4  Einsatzmöglichkeiten von RFID bei der Inventur  76

3.6.5  Einsatzmöglichkeiten von RFID bei der Auslagerung  78

4.  Stellungnahme  80

4.1  Kosten für ein RFID-System  80

4.1.1  Investitionskosten  80

4.1.2  Betriebskosten.  82

4.1.3  Kosten für die Einrichtung des DV-Systems  83

4.2  Nutzen durch den Einsatz eines RFID-Systems  83

4.2.1  Grundnutzen.  84

4.2.2  Zusatznutzen  86

4.3  Bewertung.  86

5.  Zusammenfassung und Aussicht.  89

Abbildungsverzeichnis.   92

Abk  ürzungsverzeichnis.  93

Tabellenverzeichnis.   94

Literaturverzeichnis.   95

Anlagen.   100

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EINLEITUNG

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 stand ortbedingte Vorteile, beispielsweise geringere Lohn- und Lohnnebenkosten, geringere Steuer- und Abgabenlasten sowie weniger umfangreic he Gesetze und Vorschriften. Durch die Verbesserung der Kommunikations- und Verkehrstechnik sowie durch die Nähe einiger Stand orte zum deutschen Markt sind die Produkte schnell verfügbar und direkt vergleichbar ge worden. In der Abbildung 1.1 sind die Einflüsse dargestellt, die auf Unternehmen einwirken.

EINLEITUNG

Der Kunde verlangt heute nach speziell auf seine Bedürfnisse zugeschnittene Produkte von hoher Qualität, Funktionalität und Wertbeständigkeit zu geringen Preisen. Der techno logische Fortschritt führt zu neuen Produkten, die in kürzeren Zeiträumen entwickelt werden müssen und kürzere Lebenszyklen haben, so dass die verfügbaren Amortisations zeiten kleiner w erden. 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 Struk turen 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 produktions technischen 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 Optimierungs vorschläge 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 Identifik ations-Systemen vorgestellt. Im dritten Kapitel erfolgt die Ist-

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EINLEITUNG

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 w echselte die Produktpalette von ehemals Mehrzweckfrachtern und Marinefahr zeugen sowie Reparatur- und Umbaumaßnahmen hin zum Marine- und Handels schiffneubau. 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 Be schäftigungs niveau 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

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EINLEITUNG

es durch Auftragsspitzen immer wieder zu Schwankungen der Mitarbeiteranzahl kommt. Der jähr liche Umsatz liegt bei circa 126 Millionen € [vgl. o.V. MSW, 10].

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AUTOMATISCHE IDENTIFIKATIONS-SYSTEME

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 Be schreibungen soll im weiteren Verlauf dieser Diplomarbeit bewertet werden, welches System für die Unterstützung der Lagerprozesse bei der MSW am geeignetsten ist. Die Ab bildung 2.1 zeigt eine zusammenfassende Übersicht über die automatischen Identifikations-Systeme, die in der vorliegenden Diplomarbeit behandelt werden sollen.

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 ermö glicht eine Vereinfachung bei der Verarbeitung von Büchern, Zeitungen, Magazinen, Geschäftsberichten, Tabellen und anderen gedruckten Dokumenten, da diese nicht mehr mühsam abge tippt werden müssen. Durch OCR können Texte über einen Scanner eingelesen werden. Das OCR-Prinzip umfasst im Wesentlichen zwei Schritte:

1. die Erfassung von Te xten als grafische Pixel-Information.

2. Erkennung des Textes aufgrund der Pixel-Informationen.

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AUTOMATISCHE IDENTIFIKATIONS-SYSTEME

OCR-Systeme sind wenig verbreitet, da die Kosten durch komplizierte Lesegeräte relativ hoch sind. Die Hauptanwendungsgebiete von OCR liegen im Dienstleistungs- und Verwaltungs bereich [vgl. Finkenze ller: 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 Comput er 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 Re ferenz-Muster abge glichen 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 Finge rkuppen. Für die Identifizierung wird die Fingerkuppe auf ein spezielles Lesegerät gelegt. Der Computer berechnet aus dem eingelesen Fingerabdruck ein digitales Muster und ve rgleicht dieses mit den Mustern in der Datenbank [vgl. Finkenzeller: RFID, 4].

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AUTOMATISCHE IDENTIFIKATIONS-SYSTEME

2.3. Der Barcode

Der Begriff "Barcode" kommt aus dem Englischen und bedeutet übersetzt Strichcode. Nach dem Lexikon der Wirtschaftsinformatik ist ein Barcode "... ein Verschlüsselungs verfahren, 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 D atenmaterial 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

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AUTOMATISCHE IDENTIFIKATIONS-SYSTEME

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 be-fand 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 Comp uter. 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 An-

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AUTOMATISCHE IDENTIFIKATIONS-SYSTEME

zahl 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 Info rmationsträgern, bezogen auf eine Längeneinheit" [Rosenbaum: Barcode, 62] zu verstehen. Informatio nsträger 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.

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AUTOMATISCHE IDENTIFIKATIONS-SYSTEME

Drucktoleranz

Unter Drucktoleranz ist das "zulässige Maß der Druckabweichung vom Idealwert zu ve rstehen" [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 In-formations ebenen. 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, Anwendungs system) 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 Produktnum-

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AUTOMATISCHE IDENTIFIKATIONS-SYSTEME

mer 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 Zeiche nketten.

3. Daraufhin erfolgt die Druckausgabe. Die vom Programm errechneten Zeichenketten, verbund en 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 Comp uter 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 Balk en besteht, umgewandelt. Bei einem Matrix Barcode wird aus den Grund daten 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 vorha nden [vgl. Rosenbaum: Barcode, 143].

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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 zuge fügt werden. Prüfziffern tragen keine Informationen, die zur Identifizierung v on Objekten beitragen. Die angehängte Prüfziffer wird zusammen mit dem Nutzzeichen ge lesen. 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 Gewicht ung 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.

¹ Ein Primärschlüssel ist ein "... beliebig ausgewählter Schlüsselkandidat, der zur eindeutigen Identifizierung

jedes Datensatzes genutzt wird" [v-hbi].

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AUTOMATISCHE IDENTIFIKATIONS-SYSTEME

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 breit en 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 Ab lesung erfolgt immer optisch. Durch die unterschiedliche Reflexion der hellen Lücken und der dunklen Balken entsteht im optischen Lesegerät (Scanner) ein elektrischer Impuls,

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AUTOMATISCHE IDENTIFIKATIONS-SYSTEME

der der Sequenz der Balken und Lücken entspricht [vgl. Rosenbaum: Barcode,6]. Die Abbildung 2.2 stellt die Struktur eines eindimensionalen Barcodes dar.

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 Ab weichung 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 einge setzt. 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

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AUTOMATISCHE IDENTIFIKATIONS-SYSTEME

Zuverlässigkeit der Lesbarkeit eines Barcodes gibt. Die Lesesicherheit lässt sich mit der folgenden Formel berechnen [vgl. Rosenbaum: Barcode, 156]:

Die Lesesicherheit von Barcodes hängt neben der Codierung auch von der Qualität des Lesegerätes und der Qualität des Labelpapiers ab. Auf diese Faktoren wird in den Kapiteln 2.3.7.1 und 2.3.7.3 genauer eingegangen.

AUTOMATISCHE IDENTIFIKATIONS-SYSTEME

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 (International Standard Book Number) verwendet. Der EAN-Code Einsatz im Handel hat insbesonders folgende Vorteile: • Wegfall der Etikettierung der Waren. Die Preisauszeichnung beschränkt sich auf die

Re gale,

• 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 gewährle isten [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 selb stprüfend, 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].

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