Barcodeerkennung

Das Interesse an effizienten, fehlerarmen Kennzeichnungs- und Identifikationsprozessen wächst in der gesamten Wertschöpfung rund um Wellpappe kontinuierlich. Eine Schlüsselrolle spielt dabei die Barcodeerkennung. Sie ermöglicht es, Produkte und Halbfabrikate entlang von Produktion, Logistik und Distribution eindeutig zu identifizieren, zu sortieren und lückenlos nachzuverfolgen. Durch automatisiertes, maschinelles Lesen lassen sich Durchlaufzeiten reduzieren, Prozesskosten senken und Datenqualität erhöhen. In der Praxis wirken sich stabile Lesekonzepte positiv auf OEE, Taktzeit und Fehlerraten aus und schaffen eine robuste Datengrundlage für Planung, Disposition und Qualitätsmanagement in der Verpackungsproduktion. Gerade bei variantenreichen Aufträgen, kurzen Umrüstintervallen und hohen Stückzahlen sorgt eine konsistente Kennzeichnung für verlässliche Materialflüsse und minimiert Medienbrüche zwischen Shopfloor und IT-Systemen.

Besonders in der industriellen Verarbeitung von Wellpappenzuschnitten, Stanzverpackungen und Versandgebinden sichert die zuverlässige Erfassung von Strichcodes die Synchronisation zwischen Maschinen, Lagerverwaltung und Versandprozessen. Barcodeerkennung verknüpft physische Warenflüsse mit digitalen Informationen und bildet damit eine belastbare Basis für transparente Abläufe, Rückverfolgbarkeit und Qualitätssicherung. Sie orchestriert Schnittstellen zu Etikettierern, Palettierern, Druck- und Aufbringungssystemen, WMS und Transportmanagement, unterstützt die Plausibilisierung von Auftragsdaten und ermöglicht die Erstellung digitaler Sendungsavise. Auch QS-Freigaben, Sperrungen und Abweichungsprozesse (NIO-Handhabung) lassen sich durch zuverlässig gelesene Codes regelbasiert steuern.

Definition: Was versteht man unter Barcodeerkennung?

Unter Barcodeerkennung versteht man das maschinelle Erfassen und Interpretieren eines aufgebrachten Strichcodes (1D- oder 2D-Code). Ein Lesegerät (Scanner oder kamerabasiertes Imager-System) erfasst das Symbol, die Dekodierlogik übersetzt die Hell-Dunkel- oder Modulstruktur in Zeichenketten und übergibt diese Informationen an nachgelagerte Systeme zur Prozesssteuerung oder Dokumentation. In der Kennzeichnung von Waren, Gebinden und Ladungsträgern wird die Barcodeerkennung zur Identifikation, Bestandszuordnung, Chargen- und Sendungsverfolgung sowie zur automatisierten Prozessfreigabe genutzt. 1D-Codes codieren Daten linear über Balkenbreiten, 2D-Codes verwenden Matrixstrukturen mit Fehlerkorrekturverfahren, was höhere Datendichten und robuste Lesbarkeit bei kleiner Fläche ermöglicht. Auf Wellpappe kommen Barcodes durch Direktdruck, Etiketten oder im Digitaldruck zum Einsatz; die Auswahl richtet sich nach Auflösung, Leseabstand, Geschwindigkeit und Umgebungsbedingungen.

• Typische 1D-Codes: EAN/UPC, Code 128, ITF-14, GS1-128 für Logistik- und Artikelkennzeichnung.
• Typische 2D-Codes: DataMatrix und QR-Code für höhere Datendichte auf kleiner Fläche oder bei Bedarf an Fehlerkorrektur.
• Standards und Richtlinien: GS1-Standards sowie ISO/IEC-Normen zur Symbolqualität (z. B. ISO/IEC 15416 für 1D, ISO/IEC 15415 für 2D).
• Weitere Symbologien und Kontexte: Code 39 in internen Anwendungen, PDF417 für mehrzeilige Datenstrukturen; GS1 DataMatrix für anwendungsbezogene Identifikation auf kleinen Etikettenflächen.
• Relevante Prüfmittel-Normen: ISO/IEC 15426 für die Kalibrierung von Verifiziergeräten und konsistente Qualitätsmessung.

Technische Aspekte der Barcodeerkennung

Technologisch basiert die Barcodeerkennung auf optischen Aufnahmeprinzipien. Beleuchtung und Optik erzeugen ein kontrastreiches Bild des Codes, Sensoren erfassen die Reflexionen, und die Dekodieralgorithmen rekonstruieren die gespeicherte Information. Zentrale Komponenten sind dabei: Bildauflösung und Tiefenschärfe für den geforderten Leseabstand, Bewegungs- und Verwacklungstoleranz bei laufender Ware, sowie robuste Bildvorverarbeitung zur Unterdrückung von Rauschen, Reflexen und gewellten Substratstrukturen. Ergänzend spielen Triggerkonzepte (lichtschranken- oder taktbasiert), Gehäuseschutzarten und Montage die entscheidende Rolle für reproduzierbare Ergebnisse im Schichtbetrieb.

• Sensorik und Optik: Laser-Scanner (Zeilenabtastung) oder kamera-basierte Imager (Flächenaufnahme) mit passender Brennweite und Tiefenschärfe.
• Beleuchtung: Angepasst an Material und Druckbild (diffuse/gerichtete Ausleuchtung, Winkel, Wellenlänge), um Glanz, Rillen oder Strukturen von Wellpappenoberflächen auszugleichen.
• Dekodierlogik: Algorithmen zur Segmentierung, Rauschunterdrückung, Kantenerkennung und Symbolinterpretation inklusive Plausibilitätsprüfung.
• Schnittstellen: Datenübertragung per Ethernet (TCP/IP), Feldbus (z. B. PROFINET, EtherNet/IP) oder digitale I/Os zur Echtzeitkommunikation mit SPS, MES, WMS oder ERP.
• Verifizierung/Qualitätsprüfung: Bewertung nach ISO/IEC-Kriterien (Kontrast, Modulation, Defekte, Ruhezone) für stabile Lesbarkeit über den gesamten Prozess.
• Filter und Polarisationsoptiken: Reduktion von Spiegelungen durch Folien, Lacke oder glänzende Oberflächen durch geeignete Filter und polarisiertes Licht.
• Edge-Processing: Vorverarbeitung und Validierung direkt am Gerät zur Latenzreduzierung und Pufferung bei Netzwerkschwankungen.

1. Aufnahme des Codes (Trigger durch Sensor oder Takt der Anlage).
2. Bildvorverarbeitung (Ausleuchtungskompensation, Schärfung, Entzerrung).
3. Dekodierung und Formatprüfung (z. B. GS1-Application-Identifier).
4. Validierung gegen Stammdaten oder Auftragsparameter.
5. Rückmeldung an Steuerung und Übergabe an Informationssysteme.
6. Protokollierung und Rückverfolgbarkeit (Zeitstempel, Quelle, Qualitätsgrade) zur Audit- und QS-Dokumentation.
7. Fehlermanagement (NIO-Weiche, Quarantänebereiche, Neudruck/Neuetikettierung) mit klaren Eskalationsregeln.

Datenformate, GS1-Application-Identifiers und Etikettenlayouts

In logistischen Anwendungen auf Wellpappenverpackungen kommen strukturierte Datenformate nach GS1 zum Einsatz. Application-Identifiers (AIs) kennzeichnen die Bedeutung von Datenfeldern eindeutig und ermöglichen interoperable Prozesse zwischen Produktion, Handel und Transport.

• Typische AIs: GTIN (01) für Artikel, Chargennummer (10), Mindesthaltbarkeitsdatum (17), Seriennummer (21), SSCC/NVE (00) für Versandeinheiten.
• Layouts: ITF-14 auf Umverpackungen, GS1-128 mit mehreren AIs auf Versandetiketten, GS1 DataMatrix bei begrenzter Fläche.
• Datenqualität: Konsistente Feldlängen, Prüfziffern und Trennzeichen (FNC1) sind Voraussetzung für fehlerfreie Interpretation in nachgelagerten Systemen.
• Praxisbezug: Auf Packstücken wird häufig der SSCC genutzt, um Paletten und Versandgebinde über die gesamte Kette nachzuverfolgen.

Anwendungsbereiche der Barcodeerkennung in der Wellpappenbranche

In der Wellpappenverarbeitung wird Barcodeerkennung entlang der gesamten Prozesskette eingesetzt – von der Materiallogistik bis zum Warenausgang. Sie dient der eindeutigen Produktidentifikation, der automatisierten Prozesssteuerung und der Nachweisführung in der Qualitätssicherung. Typische Einsatzfelder sind:

• Wareneingang und Materialfluss: Erfassung von Rollen- oder Bogenetiketten, Verbuchung in Lager- und Produktionssystemen, automatische Zuordnung zu Aufträgen.
• Produktion und Intralogistik: Steuerung von Rüst- und Umrüstprozessen über Codes auf Auftragskarten oder Etiketten; Tracking von Zuschnitten, Stanzlingen und Gebinden zwischen Fertigungsstationen.
• Qualitätssicherung: Rückverfolgbarkeit von Chargen, Maschinenparametern und Zeitstempeln, Dokumentation von Prüf- und Freigabepunkten.
• Kommissionierung und Versand: Scan-basierte Kontrolle von Packstücken, Versandetiketten und Ladungsträgern, Abgleich mit Lieferscheinen und Frachtpapieren.
• Retouren- und Serviceprozesse: Identifikation von Rücksendungen, Zuordnung zu Reklamationen und Prüfaufträgen.
• Druck- und Etikettierprozesse: Inline-Neudruck fehlerhafter oder beschädigter Codes, automatische Etikettenvergabe und Verifikation direkt nach der Aufbringung.
• Paletten- und Ladungsträgermanagement: SSCC-basierte Identifikation von Paletten und Colli für Cross-Docking, Konsolidierung und Laderaumplanung.

Auf Packstückebene (z. B. Kartonagen und Versandgebinde) werden eindeutige Identifikationsnummern angebracht und im Materialfluss sicher ausgelesen; ergänzend finden sich praxisnahe Informationen zu Pappkartons im Überblick, die die Einordnung der Gebindearten erleichtern. Zusätzlich können interne Auftrags- oder Fertigungsnummern in 2D-Codes hinterlegt werden, um Prüfpläne, Arbeitsschritte oder Übergabepunkte ohne Medienbruch zu verknüpfen.

Best Practices für Kennzeichnung und Lesbarkeit

Damit Barcodeerkennung in der Praxis zuverlässig funktioniert, sind Gestaltung, Druck und Platzierung der Symbole entscheidend. Wichtige Hinweise:

• Druckverfahren und Kontrast: Ausreichende Schwärzung im Flexo-, Digital- oder Inkjetdruck; hoher Hell-Dunkel-Kontrast gegenüber dem Substrat; Vermeidung von Ausbluten.
• Symbolgröße und Modulbreite: An die Leseabstände und Sensorauflösung angepasst; Mindestmodulbreiten einhalten, um Dekodierbarkeit sicherzustellen.
• Ruhezonen (Quiet Zones): Freihalten der Randbereiche ohne grafische Elemente oder Störmuster.
• Ausrichtung und Platzierung: Günstige Leserichtung im Verhältnis zur Rillenstruktur; Schutz vor Knicken, Kanten oder Klebebandüberdeckung.
• Oberflächenbeschaffenheit: Matt statt stark glänzend, um Reflexionen zu reduzieren; Lacke und Beschichtungen auf Lesbarkeit prüfen.
• Verifizierung und Stichproben: Regelmäßige Qualitätsmessungen (Grades) und Testscans unter realen Umgebungsbedingungen.
• Wartung und Sauberkeit: Reinigung von Optiken, stabile Befestigung der Scanner, Überprüfung von Beleuchtung und Triggerpunkten.
• X-Dimension und Balkenverhältnis: Einhaltung normkonformer Modulbreiten und Strich-Raum-Verhältnisse für den geplanten Leseabstand.
• Fehlerkorrektur bei 2D-Codes: Passende ECC-Levels wählen, um Beschädigungen und Teilabdeckungen zu kompensieren, ohne die Modulgröße unnötig zu erhöhen.
• Redundante Lesepfade: Mehrfachscans aus verschiedenen Winkeln oder mit mehreren Geräten, um Ausfälle durch Abschattung oder wechselnde Höhen zu vermeiden.
• Prüfberichte: Dokumentation der Qualitätsgrade nach ISO/IEC 15416/15415 zur kontinuierlichen Prozessüberwachung und Lieferantenaudits.

Implementierung und Betrieb in Wellpappen-Werken

Für eine nachhaltige Umsetzung empfiehlt sich ein schrittweises Vorgehen von der Analyse bis zum stabilen Betrieb. Technische und organisatorische Aspekte greifen dabei ineinander.

• Anforderungsaufnahme: Definition von Codeinhalten, Leseabständen, Durchsatz, Umgebungsbedingungen und Integrationspunkten zu IT-Systemen.
• Pilotlinie: Erprobung von Optik, Beleuchtung und Triggersignalen in realen Szenarien; Anpassung von Druckbildern und Etikettenlayouts.
• Integration: Schnittstellenkonzepte zu SPS, MES, WMS und Datenspeichern; definierte Reaktionen auf Lesefehler und Ausnahmefälle.
• Schulung: Einweisung von Produktion, Instandhaltung und QS in Bedienung, Reinigung, Verifikation und Dateninterpretation.
• Wartungskonzept: Regelmäßige Inspektion von Befestigungen, Kalibrierung von Verifizierern sowie Ersatzteillogistik für Verschleißteile.
• Kennzahlen: Monitoring von Erstleserate (First Pass Read Rate), Lesestabilität, Fehlerraten und Nacharbeit zur kontinuierlichen Verbesserung.

Herausforderungen und Fehlerquellen

Trotz robustem Standardisierungsgrad können Störungen auftreten. Häufige Ursachen sind verschmutzte oder beschädigte Etiketten, unzureichender Kontrast, verzerrte Symbole durch Wellen oder Druckfehler sowie ungünstige Beleuchtung. Gegenmaßnahmen bestehen in optimierter Druckvorstufe, angepasster Beleuchtung, der Wahl geeigneter Codearten (bei wenig Platz eher 2D-Symbole), korrekter Platzierung sowie in redundanter Klarschrift als Fallback. Auch Umgebungsbedingungen wie Staub, Vibration oder variable Distanzen sollten bei der Auswahl von Optik und Montage berücksichtigt werden. Zusätzlich wirken sich Feuchtigkeit, Temperaturschwankungen, Recyclingfaseranteile, Strukturierung der Wellpappendecke sowie Folierungen (Stretch-, Schrumpf- und Schutzfolien) auf Kontrast, Reflexion und damit auf die Lesbarkeit aus; hier helfen matte Beschichtungen, geeignete Etikettenmaterialien und polarisierte Beleuchtung.

Vergleich zu alternativen Technologien

Im Vergleich zu funkbasierten Verfahren erfordert Barcodeerkennung stets Sichtkontakt, punktgenaue Ausrichtung und ausreichenden Kontrast. Dafür sind Strichcodes normiert, kosteneffizient, energieunabhängig am Packstück und mit bestehenden Produktions- und Logistiksystemen breit kompatibel. In hybriden Szenarien können Barcodes mit ergänzenden Identifikationstechniken kombiniert werden, um besondere Anforderungen (z. B. ohne Sichtkontakt) abzudecken, während die Barcodeerkennung weiterhin die durchgängige Identifikation auf Kartonage- und Packstückebene gewährleistet.

Vor- und Nachteile von Barcodeerkennung

Die Vorteile der Barcodeerkennung liegen vor allem in der Effizienzsteigerung und Qualitätssicherung. Durch den Einsatz von Barcode-Systemen können Produktions- und Logistikprozesse automatisiert, beschleunigt und Fehler durch manuelle Eingaben reduziert werden. Zudem ermöglicht sie eine präzise Rückverfolgbarkeit bis auf Chargen- oder Packstückebene. Dem stehen Investitionen in Hardware, Integration und Schulung gegenüber. Darüber hinaus setzt zuverlässiges Lesen gut sichtbare, qualitativ hochwertige Codes voraus; Verschmutzungen, Beschädigungen oder ungünstige Platzierungen können die Erkennung beeinträchtigen. Im Vergleich zu alternativen Technologien erfordert Barcodeerkennung Sichtkontakt, ist jedoch standardisiert, kosteneffizient und breit kompatibel mit bestehenden Systemen. Bei richtiger Auslegung und Verifizierung lassen sich Total-Cost-of-Ownership und Prozessrisiken transparent planen; Skalierbarkeit entsteht durch modulare Erweiterung von Lesepunkten und konsistente Datenmodelle.

Zusammenfassung:

• Die Barcodeerkennung, auch bekannt als Strichcodeerfassung, ermöglicht das schnelle und genaue Identifizieren von Produkten, was insbesondere im Bereich der Verpackungen aus Wellpappe von großer Bedeutung ist.
• Durch moderne Technologien kann der Barcode auf der Wellpappenverpackung gescannt und die dort hinterlegten Informationen, wie beispielsweise Produkttyp, Herstellerdaten und -hinweise, abgerufen werden.
• Dieser Prozess der Informationsbeschaffung optimiert die Lagerlogistik, sorgt für eine effiziente Nachverfolgung der Ware und minimiert mögliche Fehler durch manuelle Dateneingabe, was insbesondere für Betriebe, die mit Verpackungen arbeiten, entscheidend ist.
• Für stabile Ergebnisse sind Codeauswahl, Druckqualität, ausreichende Ruhezonen und eine passende Beleuchtung sowie Optik maßgeblich.
• Die Integration in Steuerungen und Informationssysteme ermöglicht automatische Prozessfreigaben, Bestandsbuchungen und lückenlose Rückverfolgbarkeit.
• Potenzielle Herausforderungen wie Beschädigungen, Reflexionen oder zu geringe Kontraste lassen sich durch Best Practices bei Gestaltung, Platzierung und Verifizierung beherrschbar machen.
• Durch normierte Datenformate (z. B. GS1-AIs) sind interoperable Abläufe zwischen Produktion, Lager und Distribution möglich, insbesondere auf Packstück- und Palettenebene.
• Kontinuierliches Monitoring von Erstleseraten, Qualitätsgraden und Fehlermustern unterstützt die nachhaltige Optimierung der gesamten Kennzeichnungs- und Lesekette.