Veröffentlicht am: 22. Dezember 2024 / Update vom: 22. Dezember 2024 – Verfasser: Konrad Wolfenstein
Der Data Matrix Code (DMC) in der Industrie 4.0 und 5.0 – Die technische Industrie befindet sich in einem tiefgreifenden Wandel – Bild: Xpert.Digital
Die Rolle des GS1 Data Matrix Code in der technischen Industrie
Die wachsenden Anforderungen der Industrie 4.0 und 5.0
Die technische Industrie befindet sich in einem tiefgreifenden Wandel, der maßgeblich von Innovationen wie dem GS1 Data Matrix Code (DMC) angetrieben wird. In Zeiten von Industrie 4.0 und dem aufkommenden Konzept von Industrie 5.0 steigen die Anforderungen an Unternehmen kontinuierlich, da eine wachsende Nachfrage nach hochgradig digitalisierten, sicheren und zuverlässigen Prozessen besteht. Produkte sollen nicht nur eindeutig identifizierbar sein, sondern idealerweise in komplexe IT-Systeme eingebunden werden können, um umfangreiche Datenauswertungen, intelligente Automatisierung und neue Geschäftsmodelle zu ermöglichen. Der GS1 Data Matrix Code leistet dabei einen unverzichtbaren Beitrag, denn er eröffnet Unternehmen – unabhängig von ihrer Größe oder Branchenausrichtung – zahlreiche Möglichkeiten, die eigene Wettbewerbsfähigkeit langfristig zu sichern und zu stärken.
Der GS1 Data Matrix Code als Basis für die digitale Transformation
„Der Einsatz des GS1 Data Matrix Code in der technischen Industrie spielt eine entscheidende Rolle bei der Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit im Kontext von Digitalen Zwillingen, IoT, Industrie 4.0 und 5.0.“ Diese Aussage verdeutlicht den enormen Einfluss, den der DMC inzwischen gewonnen hat, und erklärt, warum immer mehr Unternehmen den Schritt wagen, ihre Prozesse entsprechend anzupassen. Mit dem Data Matrix Code werden nicht lediglich Produkte gekennzeichnet. Vielmehr schafft man die Basis für eine durchgängige Digitalisierung und Vernetzung aller Informationen, die für Herstellung, Lieferung, Einsatz und Wartung erforderlich sind.
Kompakte Datenspeicherung auf kleinstem Raum
Ein entscheidender Faktor für die Beliebtheit des GS1 Data Matrix Code ist sein Format, das auf kleinstem Raum eine Fülle an Informationen speichern kann. Bei komplizierten Baugruppen oder sehr kleinen Teilen wie Schrauben oder Elektronikkomponenten kann man ohne größere Probleme sämtliche relevanten Daten unterbringen. In der technischen Industrie ist es üblich, dass ein einziges Produkt aus unzähligen Einzelkomponenten besteht. Wenn jedes dieser Bauteile sauber gekennzeichnet und rückverfolgbar ist, lässt sich schnell feststellen, wann und wo es gefertigt wurde, welcher Batch oder welche Charge verwendet wurde und wann beispielsweise der nächste Wartungstermin ansteht. Auch Sensordaten können in einem übergeordneten System jederzeit abgerufen und zugeordnet werden, indem man einfach den Code ausliest und die Daten miteinander verknüpft.
Robustheit und Zuverlässigkeit unter schwierigen Bedingungen
Eine wichtige Eigenschaft des Data Matrix Codes besteht darin, dass er robust ist und selbst bei leichten Beschädigungen noch korrekt gelesen werden kann. Das ist insbesondere in Umgebungen von großer Bedeutung, in denen es zu Verschmutzungen, Abrieb oder anderen Belastungen kommt. In der metallverarbeitenden Industrie oder beim Einsatz in Außenbereichen ist es daher ein klarer Vorteil, einen Code zu haben, der auch unter weniger idealen Bedingungen zuverlässig funktioniert. Wenn Bauteile heißen Temperaturen, Feuchtigkeit oder chemischen Substanzen ausgesetzt sind, kann es schnell zu Kratzern oder sonstigen Abnutzungen kommen. Dank spezieller Fehlerkorrekturmechanismen stellt der GS1 Data Matrix Code sicher, dass eine Auslesung in den meisten Fällen trotzdem möglich bleibt. Dadurch muss man Bauteile nicht aufwendig neu kennzeichnen oder austauschen, was sowohl Kosten einspart als auch die Prozessabläufe verschlankt.
Dauerhafte Markierung durch Direct Part Marking (DPM)
Ein weiterer relevanter Punkt ist die Möglichkeit des Direct Part Marking (DPM). Hierbei wird der Code dauerhaft auf das Bauteil selbst aufgebracht, beispielsweise durch Gravur, Lasermarkierung oder Nadelprägung. Auf diese Weise bleibt die Kennzeichnung über die gesamte Lebensdauer des Produkts hinweg erhalten. Das ist besonders wichtig, wenn es sich um Komponenten handelt, die hohen Belastungen ausgesetzt sind oder lange Einsatzzeiten überstehen müssen. Derartige Lösungen steigern die Transparenz und Nachvollziehbarkeit im gesamten Produktlebenszyklus, was nicht nur für die Produktion und die Logistik, sondern auch für die Instandhaltung und das Reklamationsmanagement von erheblicher Bedeutung ist.
Standards und Effizienz in der vernetzten Produktion
Die Fähigkeit, Daten zuverlässig erfassen und speichern zu können, ist aber nur eine Seite der Medaille. Damit dieser Prozess in einen durchgängig vernetzten Kontext eingebettet werden kann, braucht es offene und etablierte Standards. „Der GS1 Data Matrix Code zeichnet sich durch Platzeffizienz, Vielseitigkeit, Robustheit und direkte Markierung aus.“ Diese Merkmale tragen dazu bei, dass der DMC sich zum Quasi-Standard in vielen technischen Bereichen entwickelt hat. Denn durch die Verwendung des GS1-Systems sind die Daten eindeutig zugeordnet und lassen sich weltweit eindeutig identifizieren, ohne dass es zu Überschneidungen kommt. Hierfür wird im Code die GTIN (Global Trade Item Number) oder eine Seriennummer hinterlegt, um jedes Produkt oder jede Komponente eindeutig zu kennzeichnen.
Digitale Zwillinge: Integration und Optimierung
Besonders wertvoll wird der DMC, wenn er in umfassendere Konzepte eingebunden wird, wie zum Beispiel den Digitalen Zwilling. Unter einem Digitalen Zwilling versteht man ein virtuelles Abbild eines realen Produkts, das sämtliche relevanten Informationen über die Eigenschaften, den Zustand und die Historie dieses Produkts enthält. Diese Daten können beispielsweise in der Cloud gespeichert und mit anderen Systemen vernetzt werden. „Die eindeutige Kennzeichnung durch den DMC bildet die Grundlage für die Erstellung digitaler Zwillinge von Produkten und Komponenten.“ Unternehmen, die ihre Bauteile mit einem individuellen Data Matrix Code versehen, haben den entscheidenden Vorteil, dass sie in jedem Moment auf aktuelle Informationen zugreifen können. Diese Informationen können wiederum in Analysen einfließen, um beispielsweise die Wartungsintervalle zu optimieren oder vorhersagen zu können, wann ein Bauteil voraussichtlich ausgetauscht werden muss (Predictive Maintenance).
Digitalisierung durch DataMatrix Code
Der DataMatrix Code dient als eindeutige und einzigartige Produktkennzeichnung, die den Grundstein für die Entwicklung einer digitalen Lieferkette legt. Bei Schaeffler wird jedes Wälzlager mit einem individuellen DMC markiert, was eine lückenlose Rückverfolgbarkeit vom Hersteller bis zum Betreiber ermöglicht.
Erstellung digitaler Zwillinge
Durch die Verwendung des DMC können Unternehmen digitale Zwillinge ihrer Produkte erstellen. Diese virtuellen Repräsentationen kombinieren Daten aus verschiedenen Quellen:
- Konstruktionsdaten: CAD-Modelle und Leistungsparameter
- Produktionsdaten: Messwerte und Fertigungsinformationen
- Logistikdaten: Standort und Lieferstatus der Produkte
Diese umfassenden Datenmodelle ermöglichen es Kunden, ihre Maschinen vollständig digital abzubilden und zu simulieren.
Vorteile der Integration
Die Integration von Produkten in digitale Zwillinge bietet mehrere Vorteile:
- Optimierte Wartung: Wartungskosten können reduziert und die Zuverlässigkeit von Anlagen erhöht werden.
- Effizienzsteigerung: Kunden können schnell verschiedene Konfigurationen bewerten und die Leistung optimieren.
- Verbesserte Rückverfolgbarkeit: Der gesamte Lebenszyklus eines Produkts kann nachverfolgt werden, was besonders bei Wartung und Austausch von Komponenten nützlich ist.
- Datenbasierte Entscheidungen: Umfangreiche Daten ermöglichen fundierte Entscheidungen in Entwicklung, Produktion und Betrieb.
GS1 Standards und IoT
Die Verwendung von GS1 Standards wie dem DataMatrix Code ist entscheidend für die Implementierung von IoT-Lösungen:
- Einheitliche Identifikation: GS1 Identifikationsnummern ermöglichen eine eindeutige Kennzeichnung von Objekten, Maschinen und Personen.
- Interoperabilität: GS1 Standards fungieren als gemeinsame Sprache für den Datenaustausch zwischen verschiedenen Systemen und Unternehmen.
- Verknüpfung mit digitalen Zwillingen: Der GS1 Digital Link erlaubt die Verbindung physischer Objekte mit ihren digitalen Repräsentationen.
Durch die Nutzung dieser Standards können Unternehmen wie Schaeffler ihre Produkte nahtlos in digitale Ökosysteme integrieren und so von den Vorteilen der Industrie 4.0 profitieren.
Nahtlose Integration in IoT-Systeme
Der Blick auf IoT-Anwendungen offenbart einen weiteren relevanten Aspekt. Mit dem Internet of Things (IoT) sind vernetzte Geräte und Maschinen gemeint, die eigenständig Daten austauschen oder Aktionen auslösen können. Wenn ein Produkt über einen Data Matrix Code in ein solches IoT-System eingebunden wird, können Informationen zu diesem Produkt automatisiert erfasst oder aktualisiert werden. Zum Beispiel kann eine Maschine in der Produktion erkennen, welches Bauteil gerade verbaut wird, und aufgrund dessen den Fertigungsprozess entsprechend anpassen. „Der Code ermöglicht die nahtlose Integration von Produkten in das Internet der Dinge, indem er als Schnittstelle zwischen physischer und digitaler Welt fungiert.“ Man spricht hier von „cyber-physischen Systemen“, die eine zentrale Grundlage von Industrie 4.0 und 5.0 bilden.
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Vorteile des GS1 Data Matrix Codes in der Lieferkette
Der Vorteil in der Lieferkette, also in der gesamten Supply Chain, ist ebenso bedeutsam. Produkte können mit dem DMC auf jeder Stufe der Wertschöpfungskette eingescannt werden, um festzustellen, wo sie sich aktuell befinden, wann sie eintreffen und welche Verarbeitungsschritte bereits erfolgt sind. In Branchen mit besonders hohen Sicherheitsanforderungen, wie der Automobilindustrie oder dem Medizinsektor, trägt der Code maßgeblich zur Fälschungssicherheit bei.
„Insbesondere im Automotive-Ersatzteilemarkt wird der GS1 Data Matrix als MAPP (Manufacturers Against Product Piracy) Code zur Fälschungssicherheit eingesetzt.“ Auf diese Weise können Unternehmen ihre Kunden schützen, indem sie dafür sorgen, dass nur authentische Bauteile in Umlauf gelangen. Gleichzeitig wirkt es sich positiv auf das Markenimage aus, wenn Produkte nachweislich auf Echtheit geprüft werden können.
Schaeffler als Erfolgsbeispiel des GS1 Data Matrix Codes
Ein anschauliches Beispiel für den erfolgreichen Einsatz des GS1 Data Matrix Code ist das Unternehmen Schaeffler, das insbesondere im Bereich der Wälzlager international bekannt ist. Schaeffler setzt auf GS1-Standards, um seine Produkte eindeutig und dauerhaft zu kennzeichnen.
„Durch die Kennzeichnung der Lagerkomponenten mit einem einzigartigen DMC schafft Schaeffler die Voraussetzung für die Erzeugung eines digitalen Zwillings für ihre Bahnprodukte.“ Das zeigt, welchen Stellenwert das Konzept des Digitalen Zwillings mittlerweile einnimmt: Schaeffler realisiert damit ein flexibles, skalierbares und ganzheitliches Geschäftsmodell im Sinne von Industrie 4.0. Hinzu kommt, dass die Kennzeichnung den Austausch von Informationen zwischen Komponentenlieferant, Fahrzeughersteller und Betreiber erheblich vereinfacht. Wenn Sensorik und Telemetriesysteme in die Lager integriert sind, kann man in Echtzeit erkennen, ob sich ein Bauteil noch in einem einwandfreien Zustand befindet oder ob sich Abnutzungserscheinungen abzeichnen.
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Industrie 5.0: Synergie zwischen Mensch und Maschine
Diese Vorgehensweise, bei der Produktkennzeichnung, Digitaler Zwilling, IoT und cloudbasierte Datenverarbeitung miteinander verschmelzen, ist nicht nur zukunftsweisend, sondern auch für die Vision von Industrie 5.0 von Bedeutung. Während Industrie 4.0 in erster Linie auf die Vernetzung und Automatisierung der Produktion abzielt, stellt Industrie 5.0 den Menschen wieder stärker in den Mittelpunkt. Es geht darum, dass sich Mensch und Maschine ergänzen und gegenseitig unterstützen. Der Mensch übernimmt kreative, planende oder kontrollierende Aufgaben, während Maschinen die Routinearbeiten ausführen.
Der GS1 Data Matrix Code fungiert dabei als „Brücke“ zwischen beiden Welten. Dank eindeutiger Kennzeichnung und transparenter Datenverwaltung kann der Mensch – zum Beispiel der Servicetechniker oder Anlagenführer – effizient mit hochautomatisierten Systemen interagieren, ohne den Überblick über die komplexen Prozesse zu verlieren.
Predictive Maintenance durch Integration von Sensordaten
„Predictive Maintenance: Die Verknüpfung von DMC-Daten mit Sensordaten erlaubt eine vorausschauende Wartung und Optimierung von Betriebsabläufen.“ Dieses Prinzip zeigt das enorme Potenzial, das sich durch den flächendeckenden Einsatz solcher Technologien ergibt.
Geplante Wartungen können zum Beispiel punktgenau terminiert werden, wenn die Sensordaten nahelegen, dass bestimmte Teile bald ihre Toleranzgrenzen erreichen. Dadurch lassen sich ungeplante Stillstände minimieren und die Produktionsauslastung maximieren. Zudem lässt sich mit Echtzeitinformationen häufig schon im Vorfeld erkennen, ob Prozessoptimierungen oder Produktanpassungen sinnvoll sind, bevor es zu teuren Ausfällen kommt.
Potenziale für Unternehmen durch GS1 Data Matrix Code
Insgesamt ergeben sich aus dem Einsatz des GS1 Data Matrix Code in Verbindung mit Digital Twins, IoT und den Prinzipien von Industrie 4.0 und 5.0 zahlreiche Vorteile für Unternehmen verschiedenster Branchen. Das fängt bei einer besseren Rückverfolgbarkeit und Fälschungssicherheit an und geht bis zur Erschließung neuer Geschäftsmodelle. Beispielsweise können Dienstleister auf Basis umfangreicher Analysen anbieten, Produkte fortlaufend zu überwachen und dem Kunden nur noch die eigentliche Nutzung in Rechnung zu stellen – ein sogenanntes Pay-per-Use-Modell. Diese Flexibilität und Anpassungsfähigkeit an veränderte Marktbedingungen erweist sich als essenziell, um im Wettbewerb die Nase vorn zu behalten.
Bedeutung für große und kleine Unternehmen
Große Hersteller wie Schaeffler demonstrieren, dass diese Standards praktisch erprobt und erfolgreich angewendet werden. Doch auch für kleinere und mittlere Unternehmen ist es ratsam, sich frühzeitig mit dem Thema GS1 Data Matrix Code auseinanderzusetzen. Denn häufig werden diese Firmen als Zulieferer in globale Lieferketten eingebunden, bei denen nach einheitlichen Standards gearbeitet wird. Wer hier nicht mithalten kann, läuft Gefahr, wichtige Aufträge zu verlieren oder aus bestimmten Märkten ausgeschlossen zu werden.
Dank der zunehmenden Standardisierung und der Verfügbarkeit professioneller Markierungslösungen ist es jedoch kein Hexenwerk mehr, die eigenen Produkte mit einem Data Matrix Code zu kennzeichnen und die entsprechenden Prozesse aufzusetzen.
Flexibilität und Innovation durch Standardisierung
Die technische Industrie kann in ihrem Streben nach Digitalisierung und Wettbewerbsfähigkeit auf ein Instrument wie den GS1 Data Matrix Code nicht verzichten. Mit einer kompakten, robusten und vielseitigen Kennzeichnungslösung stehen allen Beteiligten an der Wertschöpfungskette – vom Hersteller über den Logistiker bis hin zum Wartungspersonal – umfassende Informationen zur Verfügung.
Diese Informationen lassen sich wiederum in intelligente Systeme integrieren, um effizientere Prozesse, eine bessere Qualitätssicherung und innovative Geschäftsmodelle zu realisieren. „Durch den Einsatz des GS1 Data Matrix Code in Verbindung mit Digitalen Zwillingen und IoT-Technologien können Unternehmen in der technischen Industrie ihre Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig sichern und sich für die Herausforderungen der Industrie 4.0 und 5.0 optimal positionieren.“
Dabei hebt das Beispiel Schaeffler besonders eindrucksvoll hervor, wie ein durchdachtes und konsequent angewandtes Markierungskonzept eine neue Stufe der Digitalisierung einläuten kann und gleichzeitig neue Wertschöpfungspotenziale eröffnet.
Die Zukunft gehört Unternehmen, die diese Chancen erkennen und umfassend nutzen – und der GS1 Data Matrix Code ist dabei mehr als nur ein kleiner Code auf einem Bauteil. Er ist der Schlüssel zu einer neuen Ebene vernetzter Wertschöpfung und der Motor für eine weiter voranschreitende Industrialisierung, in deren Zentrum Mensch, Maschine und Daten in einem hochgradig effizienten und intelligenten Zusammenspiel agieren.
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