TRACEABILITY RÜCKVERFOLGBARKEIT IM WERTSCHÖPFUNGSNETZWERK

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1 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

2 AGENDA Verfügbare Technologien optisch und funkbasiert Kriterien für den Einsatz der Technologien im Betrieb Identifikationsstandards und Serialisierungskonzepte

3 Auto-ID-Technologien Auto-ID: Automatische Identifikation, Datenerfassung, Kommunikation und Datenübertragung Identifizieren: Nämlichkeitsmerkmale Markieren: Identifikation enthalten / aufbringen Barcode, 2D-Code Monitoring Prozesssteuerung Steuerungsebene Situationsanalyse Track und Trace OCR 3D- Klassifizie rung Prozessebene Identifizieren Klassifizieren Lokalisieren Informieren Zustand erfassen Funk (RFID, NFC, Bluetooth) Objektebene Jede Technologie hat ihre spezifischen Stärken.

4 Auto-ID-Technologien Auto-ID: Automatische Identifikation und Datenerfassung Identifizieren: Nämlichkeitsmerkmale WAS identifizieren? WIE identifizieren? Wie LANGE? INTERN oder EXTERN? Behälter Produkt Ladungsträger kurzzeitig über die gesamte Lebenszeit Batch Transportmittel Charge Artikelnummer sprechend Serialnummer Artikelnummer+Serialnummer nicht sprechend unternehmensintern Produktionsnetzwerk Format Anzahl Stellen Endkunde Eindeutigkeit Standardisiert Datenidentifikatoren / Datenbezeichner (ID, Stellen, Format, Codierung)

5 Auto-ID-Technologien Auto-ID: Automatische Identifikation und Datenerfassung Markieren: Identifikation enthalten / aufbringen GS1-128 Optische Codes EAN/UPC IFT-14 GS1 DataBar DataMatrix QR-Code GS1 Composite Barcode RFID Bluetooth, NFC HF Passiv UHF Passiv OnMetal Passiv HF UHF ATEX Bluetooth Tracker NFC OnMetal tag Umsetzung der Identifikation als Markierung

6 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, )

7 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)

8 Beispiel Track & Trace Industriearmaturen TKD / Betreiber / DL Armaturenhersteller

9 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)

10 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

11 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

12 Kriterien für den Einsatz der Technologien im Betrieb Ausprägung des Data Matrix Code keine Trägermedien (RFID, Papier - Etikett) notwendig bis 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:

13 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.

14 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 Einbindung in Geschäftsprozesse z.b. Bestellungen URL zur Lebenslaufakte Speicherung bauteilspezifischer Daten Intern (Betreiber) extern (Hersteller)

15 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 BR/1 steckbar als Hänger auf Typenschild

16 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 / Auswahl ASC- // GS1- Datenidentifikatoren 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

17 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

18 Standardisierungsansätze Track und Trace Philosophie der GS1 IDENTIFY GS1 Standards zur Identifizierung Company Product Logistics & Shippment Location Asset Services Global Location Number (GLN) Global Trade Item Number (GTIN) Serialized Global Trade Item Number (SGTIN) Serial Shipping Container Code (SSCC) Global Shipping Identification Number (GSIN) Global Identification Number for Consignment (GINC) Global Location Number (GLN) Serialized Global Location Number (SGLN) Global Individual Asset Identifier (GIAI) Global Returnable Asset Identifier (GRAI) Global Service Relation Number (GSRN) Global Document Type Identifier (GDTI) 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 Transactional Data Visibility Event Data Global Data Synchonisation Network (GDSN) ecom (EDI): EANCOM, GS1 XML EPC Information Services (EPCIS)

19 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: ISO : Identifikation und Markierung // GS1: Identifikation und Markierung + Kommunikation Logistikkette als Sicherheitsmerkmal

20 Elektronisches Typenschild DIN Quelle: DIN online: 22. Februar 2015

21 Standardisierungsansätze DIN Elektronisches Typenschild mit RFID -Transponder und/oder 2D Barcode DIN 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

22 Elektronisches Typenschild DIN 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

23 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 Integration der bestehenden Sicherheitsmethoden und -standards

24 Ihr Technologiepartner für angewandte Forschung Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF Sandtorstraße Magdeburg Fraunhofer IFF Materialflusstechnik und -systeme Cathrin Plate Telefon: Fraunhofer IFF