Eine codierte Information kann auf viele verschiedene Arten gespeichert werden. Neben der mechanischen, magnetischen und elektronischen Speicherung hat sich, nicht zuletzt aufgrund der Weiterentwicklung von optischen Lesesystemen, auch eine konventionelle Art der Speicherung durchgesetzt – der Barcode (auch Strichcode genannt). Barcodes basieren auf dem Binärprinzip, welches durch eine bestimmte Anzahl von breiten und schmalen, parallelen Strichen und Lücken dargestellt ist. Es gibt verschiedene Barcodes, die sich in ihrer Darstellungsform (Anzahl und Breite der Striche) unterscheiden. Die Sequenz dieser Struktur ergibt eine definierte numerische oder alphanumerische Aussage. Gerade im Transport- und Lagerbereich, wo viele verschiedene Artikel gekennzeichnet und verwaltet werden, ist diese Art der Datenbereitstellung anderen Systemen oft überlegen.

Ein Barcode ist in verschiedene Bereiche aufgeteilt: Die Ruhezonen sind unbedruckte Bereiche vor und nach dem eigentlichen Barcode. Sie sind in der Regel weiß. Als Breite der Ruhezonen gilt die Faustregel:

• mindestens das Fünffache des breitesten Striches (Datalogic, ein Scannerhersteller)
• mindestens das Zehnfache des schmalsten Striches (SICK, ein Sensorhersteller)

Das Startzeichen (Start-Margin) ist eine spezielle Strich/Lücken-Kombination. Es steht immer an der ersten Stelle des Codes. Beim Erkennen dieses Zeichens beginnt der Decoder, den Impulszug des Scanners zu verarbeiten. Das Startzeichen dient auch der Sicherheit. So wird dem System signalisiert, dass tatsächlich ein Barcode-Symbol empfangen wird und nicht irgendeine Sequenz von reflektiertem Fremdlicht. Das Stoppzeichen (Stop-Margin) ist ebenfalls ein serielles Zeichen. Es signalisiert das Ende des Codes. Der Decoder bekommt so mitgeteilt, dass der komplette Code empfangen wurde, prüft und übersetzt die Nachricht. Damit ein Code von beiden Seiten lesbar ist, sind Start- und Stoppzeichen nicht symmetrisch aufgebaut. Wird der Code also von der „falschen“ Richtung gelesen, erkennt dies der Decoder und wandelt die Zeichenfolge intern um. Die Nachricht (Message) enthält die eigentliche Information. Der Codetyp legt dabei die Syntax fest. Die Prüfziffer (Checksum) ist ein optionales Zeichen und ist für die meisten Codetypen definiert. Über sie wird die Plausibilität des gelesenen Codes überprüft.

Barcodesysteme haben zahlreiche Vorteile, zu denen die folgenden zählen:

• schnelle Erfassung
• Ausschließen von Fehlern durch Tastatureingabe oder Datenmanipulation
• flexible und schnelle Erstellung von Datenträgern (Etiketten)
• kostengünstiges Datenträgermedium
• mit Klarschrift zusammen auf einem Datenträger kombinierbar

Es gibt eine große Anzahl unterschiedlicher Codetypen, die zum Teil auch herstellerspezifisch angewandt werden. Die vier wichtigsten Typen für Materialflusssysteme in der Intralogistik werden folgend tabellarisch aufgeführt. Diese können von den meisten Lesesystemen beziehungsweise Decodern der unterschiedlichen Hersteller verarbeitet werden und werden daher als sogenannte Standardcodes bezeichnet.

Der Abtastvorgang eines Barcodes erfolgt in der Regel über die gesamte Strichhöhe. Dadurch erreicht man eine Mehrfachabtastung des Codes. Probleme treten vorwiegend bei starker Verschmutzung, Beschädigung des Codes oder schlechten Lichtverhältnissen (unzureichendes/störendes Licht) auf.
Die häufigste Ursache von Lesefehlern ist jedoch eine schlechte Druckqualität des Barcode-Etiketts. Je besser die Druckqualität, desto besser und sicherer wird die Lesbarkeit des Codes. Dadurch steigt die Erst-Lese-Rate und die Gefahr der Falschlesung durch Substitution mit einer anderen Strich/Lücken-Sequenz sinkt.

Um eine möglichst gute Lesbarkeit zu erzielen, sollte der Druck auf Codeetiketten folgende Qualitätskriterien erfüllen:

• Einhaltung der Abmessungen und Toleranzen gemäß den Codespezifikationen.
• Möglichst keine Flecken oder Lücken (ein Fleck bestimmter Größe in einer Lücke wird vom Scanner als schmales Element erkannt)
• Minimale Kantenrauigkeit (die Codestriche sollten möglichst scharfe und gleichmäßige Kanten vorweisen)
• Hohes Kontrastverhältnis und ausreichendes Reflexionsvermögen (gute Lesesicherheit bei schwarzen Strichen auf weißem Untergrund)

Physische Anforderungen an das Etikett sind:

• gute Haftfähigkeit der Druckfarbe und des Etiketts
• Beständigkeit gegenüber Öl und Chemikalien
• Verschleißfestigkeit
• möglichst lichtecht (kein Vergilben)

Als Lesegeräte werden heute meistens Laserscanner oder Bildverarbeitungskameras (CCD-Kameras) verwendet. Für eine fehlerfreie Erfassung eines Barcodes ist ein Mindestkontrast zwischen Strichen und Hintergrund notwendig, damit der Code richtig erkannt werden kann. Dieser Kontrast ist eine dimensionslose Größe und wurde nach DIN 66236 als Druckkontrastzahl PCS (print contrast signal) definiert.

Die PCS errechnet sich nach folgender Formel:

Den besten Kontrast erhält man mit weißem Untergrund und schwarzen Strichen. Teilweise können dunkelgrüne oder dunkelblaue Striche auf pastellfarbenem Untergrund aufgetragen werden. Zum sicheren Lesen ist dann aber eine spezielle Rotlichtbeleuchtung (zum Beispiel Laserscanner im Rotbereich bei 600 – 632 nm) notwendig.

Grundelemente eines Barcodesystems

Neben dem Scanner werden zur Handhabung von Barcodes in Materialflusssystemen weitere Grundelemente benötigt. Diese Elemente sind:

• Der Drucker erstellt den Barcode. Der Code wird entweder direkt auf die Verpackung aufgedruckt oder am Produkt beziehungsweise einem Transporthilfsmittel befestigt.
• Der Sensor tastet die codierte Information optoelektronisch ab. Er empfängt das diffus reflektierte Licht der Strich/Lücken-Sequenz und wandelt die Hell/Dunkel-Folge in elektrische Signale um.
• Der Decoder (auch Decodierer, Reader) wandelt die elektrischen Signale des Sensors in eine digitale Impulsfolge um und wertet diese mithilfe eines Mikroprozessors aus. Die decodierten Zeichen können angezeigt und zur Datenübertragung über eine serielle Schnittstelle für das jeweilige übergeordnete Datenverarbeitungssystem bereitgestellt werden.
• Der Rechner empfängt die gesendeten Datenprotokolle, verarbeitet sie selbstständig oder leitet sie weiter. Hierbei werden nur relevante Daten zur Steuerung des Materialflusses an die Transportsteuerung weitergegeben.

In Zusammenhang mit der Code-Qualität tauchen immer wieder die Begriffe High-, Medium- und Low-Density auf. Sie kennzeichnen die Codedichte.

Die Codedichte wird unterschieden nach der minimalen Strichstärke:

• Ultra High Density-Code (minimale Strichstärke < 0,19 mm)
• High Density-Code (minimale Strichstärke 0,19 mm – 0,24 mm)
• Medium Density-Code (minimale Strichstärke 0,24 mm – 0,30 mm)
• Low Density-Code (minimale Strichstärke 0,30 mm – 0,50 mm)
• Einsatz bei großen Entfernungen (minimale Strichstärke > 0,50 mm

Zusammen mit dem gewählten Strichbreitenverhältnis ergibt sich eine mehr oder weniger hohe Informationsdichte (Character/Inch oder Zeichen/Millimeter). Letztendlich ist die Leseentfernung entscheidend für die Auswahl der Strichstärke.

Es gibt Codes, die aufgrund ihrer Struktur überprüfbar sind. Die meisten Barcodes haben eine sogenannte Selbstüberprüfung, um die Ablesesicherheit zu erhöhen.
Bei dieser Art Barcode ist zum Beispiel die Anzahl der dünnen und der dicken Striche pro Ziffer gleich oder jedes Zeichen enthält genau 2 breite Striche (so genannte 2/5 Codes). Aufgrund dieser Festlegung ist eine Plausibilitätsprüfung durch schlichtes Zählen der Striche möglich.

Eine weitere Sicherheit der Ablesung wird durch die Verwendung einer Prüfziffer (Checksum) erreicht. Die Prüfziffer wird durch eine zusätzliche Ziffer unmittelbar vor dem Stoppzeichen des Codes dargestellt. Stimmt diese gelesene Prüfziffer nicht mit der vom Decoder errechneten Ziffer überein, so wird der Code nicht übertragen.

Prüfziffernberechnung nach Modulo 10

Modulo 10 ist eine weit verbreitete Methode, eine Überprüfung von Identifikationsnummern durchzuführen.

a) Quersumme aller Ziffern mit ungerader Positionsnummer
b) Quersumme aller Ziffern mit gerader Positionsnummer
c) Multiplikation b mit dem Faktor 3
d) Summe a + c
e) Differenz von d zum nächsten Vielfachen von 10
f) Das Ergebnis e ist die Prüfziffer PZ

Die wichtigen Elemente und Begriffe im Zusammenhang mit Barcodes:

• Striche:
  Dunkle Elemente eines Barcodes.
• Lücken:
  Helle Elemente eines Barcodes.
• Barcode (Strichcode):
  Eine definierte Anzahl von parallelen, alternierenden Strichen und Lücken.
• Start- und Stoppzeichen:
  Jeder Code beginnt mit einem Startzeichen und endet mit einem Stoppzeichen. Des Weiteren kann über Start- und Stoppzeichen der Codetyp bestimmt werden.
• Diskreter Code:
  Ein Barcode, der nur aus verschieden dicken Strichen gebildet wird. Die Lücken sind gleich breit und enthalten keine Informationen (z.B. 2/5 Industrial).
• Fortlaufender Code:
  Außer den unterschiedlich breiten Strichen werden auch die unterschiedlich breiten Lücken als Informationsträger verwendet (z.B. 2/5 Interleaved).
• Ruhezone:
  Unbedruckter Freiraum vor dem Start- und hinter dem Stoppzeichen. Diese Zone ist notwendig, um dem Leser Codeanfang und Codeende zu signalisieren.
• Selbstüberprüfender Code:
  Ermöglicht ein selbstständiges Erkennen von Fehlern beim Lesen, entsprechend einem vorgegebenen Algorithmus. Jedoch sind Substitutionsfehler nicht ganz auszuschließen.

Strichbreitenverhältnis:
Verhältnis von breitem Strich (Lücke) zu schmalem Strich (Lücke) in einem Code.

Der am weitesten verbreitete Barcode ist der EAN-Code (European Article Number), der 1976 für den europäischen Lebensmittelhandel konzipiert wurde. Das Ziel der EAN war eine europaweit eindeutige Identifizierung von Artikeln sicherzustellen. Bereits nach wenigen Jahren wurde die EAN-Kodierung auch in Asien, Afrika, Australien und Südamerika eingesetzt. Im Jahr 2002 wurde die weltweit tätige Dachorganisation EAN mit dem nordamerikanischen UCC (Uniform Code Council) zu der heutigen GS1 (Global Standards 1) zusammengelegt. Demzufolge sollte für die kompatiblen Identifikationssysteme EAN und UPC (Uniform Product Code) ein neuer Begriff etabliert werden: GTIN (Global Trade Item Number). GS1 verspricht sich davon eine weltweit eindeutige Identifizierung von Artikeln und Dienstleistungen.

GS1-Standard

Schon während der Produktion ist der GS1-Standard fester Bestandteil der Wertschöpfungskette. So wird bereits bei der Beschaffung und während der Herstellung von Produkten jeder einzelne Posten wie auch das Produkt selbst mit einer Global Trade Item Number, kurz GTIN, (eindeutige Artikelnummer) versehen. Es folgen Informationen für weitere Prozesse wie Lagerung, Transport, Auslieferung, Handel und Rückführung. Sie alle werden in der Regel gemeinsam auf die Code-Variante „GS1-Standard 128“ gespeichert. Jeder Artikel erhält so ein unverwechselbares Etikett, das ihn innerhalb einer bestimmten Verpackungshierarchie identifiziert.

Das einzelne Datenelement besteht grundsätzlich aus dem zwei- bis vierstelligen Datenbezeichner (siehe Grafik) und dem nachfolgenden Dateninhalt, beispielsweise dem Haltbarkeitsdatum. Auf ihm können neben der Chargennummer und dem erwähnten Haltbarkeitsdatum auch Artikelbeschreibung, Transporteinheit, Identifikations- und Klassifikationsnummer, Losnummer und das Nettogewicht gespeichert sein.

Vorteile GS1-Standard:

• Schnelle Erfassung am Wareneingang oder inmitten des Warenflusses
  • Flexible und schnelle Erstellung von Datenträgern und Etiketten
  • Kostengünstiges Datenträgermedium
  • Mit Klarschrift zusammen auf einen Datenträger kombinierbar
  • 16.000 und mehr Scans pro Sekunde, bei einer Fördergeschwindigkeit von 2,3 Metern pro Sekunde
  • Nachweisbare fehlerlose Barcode-Erfassung
  • Weniger manuelle Prozesse, dafür mehr Automatisierung
  • Datenabgleich an einer Erfassungsstation in Echtzeit

Die Kennzeichnung eines Produkts mit einem Barcode hat sich zur automatischen Identifikation von Waren im Handel durchgesetzt. Der Barcode ist verglichen mit anderen möglichen Kennzeichnungen preiswert, verlässlich und leicht zu produzieren. Als Nachfolger des üblichen Barcodes gilt der RFID-Chip.
Beide Technologien werden in der folgenden Tabelle miteinander verglichen.

Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, gibt es für die Barcode-Technik einige Einschränkungen, die für die RFID-Technik nicht gelten. Demnach sind RFID-Systeme der Barcode-Technologie überlegen (was in einem weiteren Artikel ausführlich beschrieben wird). Das bezieht sich vor allem auf die vorteilhaften Speichermöglichkeiten und auf Faktoren, die mit Umwelteinflüssen zu tun haben. Dazu zählen zum Beispiel Schmutz, Nässe und optische Abdeckungen.

Im stationären Einzelhandel steht, zusätzlich zu den Funktionalitäten von RFID, die Wirtschaftlichkeit im Vordergrund. Die Nachteile von RFID-Transpondern sind verglichen mit Barcodes die höheren Kosten und die nötigen Investitionen für die erforderliche Hard- und Software von RFID-Systemen.

Barcodes, auch Strichcodes genannt, sind Binärcodes, die aus einem Feld von parallelen Strichen und Trennlücken bestehen. Diese sind nach einem vorbestimmten Bild angeordnet und werden als bestimmte Zeichen oder Zeichenfolge interpretiert. Die Ablesung kann mit einem Laserscanner erfolgen. Dabei wird die unterschiedliche Reflexion eines Laserstrahls an den schwarzen Strichen und weißen Lücken ausgewertet. Die Ablesung kann auch anhand eines CCD (Charge-Coupled-Device)-Lesers erfolgen. Der CCD-Leser ist wie eine Barcode-Kamera mit CCD-Zeile aufgebaut. Dabei wird der Code mit genügend Kontrast auf der CCD-Zeile abgebildet und ausgewertet.

Die Entwicklung der Barcode-Lesesysteme und die verbesserte Drucktechnik der Etiketten haben dazu geführt, dass man jedes Produkt oder Förderhilfsmittel kennzeichnen und über die vergebene Nummer (Auftrags- oder Sachnummer) eine gezielte Steuerung des Materialflusses erreichen kann. Stand der Technik ist heute, dass Produktdaten in strichcodierter Form mit einer Leserate bis zu 500 Scans/Sek. im Vorbeifahren abgetastet werden können. Mit entsprechenden Linsen ist eine Tiefenschärfe bis zu 1500 mm möglich.

Die Verarbeitung der Daten mit den heute zur Verfügung stehenden Rechnersystemen ermöglicht eine flexible Steuerung von Transport- und Lageraufträgen. In Verbindung mit einer Datenbank ist jederzeit das Produktionsvolumen abrufbar. Dabei wird jeder durchlaufene Arbeitsgang dokumentiert. Barcodes sind in unterschiedlichen Varianten und internationalen Standards weltweit verbreitet. Sie haben sich als sehr praktische Methode der Kennzeichnung von Artikeln (Artikelnummer) etabliert. Teilweise werden Barcodes aber von der RFID-Technologie abgelöst.

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