IoT

Track-and-trace

Einsatzgebiete und Vorteile der smarten Paketverfolgung

In Industrie 4.0 und Logistik werden heute Menge, Standort und Zustand von Werkstücken und Paketen laufend überwacht. Dazu setzen Unternehmen zunehmend auf intelligente und automatisierte ID-Technologien. Hierbei spielen sogenannte Track-and-trace-Lösungen eine zentrale Rolle. Erfahren Sie hier, was sich dahinter verbirgt und wie die Technik auch Ihnen nutzen kann.

Inhaltsverzeichnis

Das Wichtigste zu Track-and-trace in Kürze

  • Track-and-trace-Technologie ermöglicht Ihnen eine lückenlose Nachverfolgung von Bauteilen, Werkstoffen oder Transportmaschinen. Auch im Paketversand spielt sie eine wichtige Rolle.
  • RFID-Technologie ermöglicht ein kontaktloses Übermitteln von Informationen. Statt Magnetstreifen nutzt RFID-Technologie elektromagnetische Wellen.
  • Mithilfe von RFID-Chips können IIoT-Sensoren den genauen Standort von Bauteilen und fertiger Ware innerhalb Ihrer Fertigungsstraße lokalisieren
  • Das Track-and-trace-Fingerprint-System arbeitet nicht mit aufgeklebten RFID-Chips, sondern identifiziert Bauteile anhand ihrer Oberflächenbeschaffenheit. Dieser Prozess ist fälschungssicher und funktioniert auch auf Oberflächen, die nicht für das Anbringen von RFID-Chips geeignet sind.
  • Für die Herstellung von Arzneimitteln schreibt der Gesetzgeber eine lückenlose Track-and-trace-Nachverfolgung vor.

Was ist Track-and-trace?

Track-and-trace (auf Deutsch: Erfassung und Verfolgung) ist ein System, das die Statusüberwachung eines Gegenstandes in einer Lieferkette ermöglicht. In der Logistik und Produktion ermöglicht Track-and-trace über das Internet der Dinge (IoT) die Nachverfolgung von Rohstoffen, Halbzeugen und fertig montierten Produkten innerhalb der Fertigungskette.
Im Optimalfall können Sie auf diese Weise den gesamten Herstellungsprozess eines Produktes zurückverfolgen. Track-and-trace-Technologie kommt nicht nur in der Produktion zum Einsatz, sondern auch in der Logistik bei der Verfolgung von Frachtgut und anderen Sendungen.
Eine Frau und ein Mann stehen auf einer Baustelle

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Wie funktioniert Track-and-trace in der Sendungsverfolgung?

Beim Verfolgen von Postsendungen ist die Track-and-trace-Technologie seit Jahren ein bewährtes Werkzeug. Pakete oder Einschreiben werden hierfür mit speziellen Etiketten versehen. Diese enthalten einen Barcode, einen RFID-Chip (Radio Frequency Identification) oder einen sogenannten Data-Matrix-Code – so lassen sie sich verfolgen.
Bevor eine Paketsendung den:die Empfänger:in erreicht, durchläuft sie folgende Stationen:
  1. Die Kund:innen kaufen online ein Versandetikett. Die Auftragsdaten der Kund:innen enthalten die Zieldaten für die Sendung. Der jeweilige Versandanbieter erfasst und speichert die Daten elektronisch.
  2. Der:die Absender:in bringt die Sendung in eine Annahmestelle des Versanddienstleisters. Dieser teilt jedem Packstück einen Barcode zu und ermöglicht dadurch eine eindeutige Identifikation des Packstücks zu jedem Zeitpunkt des Transports. Geben die Kund:innen ein Paket etwa bei einer Außenstelle des Versanddienstleisters ab, übermittelt ein GSM-Sendegerät (GSM = Global System for Mobile Communications, also ein Mobilfunkgerät) die Daten an die Zentrale. Dabei wird der sogenannte Proof-of-Collection (auf Deutsch: Einlieferungs-/Abholnachweis) generiert, also die Bestätigung, dass die Sendung eingeliefert wurde.
  3. Nachdem der oder die Zusteller:in die Ware in der Filiale des Versandhändlers abgeholt hat, wird die Sendung im Verteilzentrum gescannt. Automatische Sortierstationen erkennen anhand der Etiketten, wohin die Sendung geleitet werden soll. Ein Algorithmus untersucht die gelesenen Daten und fragt: Ist dies das angekündigte Paket? Ist dies das richtige Verteilzentrum? Wen soll das Paket erreichen? Während der Datenerfassung innerhalb des Verteilzentrums erstellt die Logistiksoftware den Proof-of-Transfer (auf Deutsch: Transfernachweis). Absender:in und Empfänger:in bekommen so die Information, wann ihre Sendung wo bearbeitet wurde – und ob es Verzögerungen gibt.
Generell gilt: Viele Sendungen sollen innerhalb bestimmter Zeitfenster ihr Ziel erreichen. Beispielsweise ist für jede Sendung bei einem Kurierdienst genau festgelegt, wie lange sie nach Plan braucht, um per LKW oder Flugzeug bei den Kund:innen einzutreffen. Gibt es hier Probleme, wird mit den Kund:innen ein neuer Liefertermin vereinbart oder bei zeitkritischen Gütern auch eine Ersatzlieferung auf den Weg geschickt.
Die Terminüberwachung funktioniert auch auf dem eigenen Werksgelände, etwa im Logistikcenter des Kurierdienstes. Ein weiteres Beispiel: Bei Ausfall eines Transportbandes an einer LKW-Beladestraße übermittelt das System über Narrowband-IoT einen Verzögerungsalarm an die Zentrale. Diese sendet dann eine:n Techniker:in zur Fehlerbehebung.

Die Vorteile von Track-and-trace in der Sendungsverfolgung

Alle namhaften Paket-Logistikunternehmen wie DPD, FedEX, GSL, DHL, Hermes und UPS sowie viele Speditionen nutzen Track-and-trace-Technologie zur Lieferungsverfolgung. Von einem nahtlosen Track-and-trace-System beim Paketversand profitieren dabei vor allem die Kund:innen:
  • Kommt es zum Diebstahl oder anderweitigem Verlust einer Sendung, ist dank Track-and-trace nachvollziehbar, welche Waren an welcher (ungefähren) Stelle verloren gegangen sind – und der Sender kann umgehend für Ersatz sorgen.
  • Erreicht eine Sendung das Ziel nicht, kann der Dienstleister den Verbleib des Pakets anhand der Sendungshistorie ermitteln.
  • Wenn mehrere Logistikdienstleister an einem Versand beteiligt sind, können die Anbieter den Übergang zur jeweils nächsten Station lückenlos überwachen und dokumentieren.
  • Der gesamte Versandprozess wird für die Kund:innen transparent.
  • In einigen Branchen, etwa in der Arzneimittelherstellung, ist eine lückenlose Dokumentation aller Herstellungsschritte für jede einzelne Charge gesetzlich vorgeschrieben. Track-and-trace kann dort alle Abläufe lückenlos erfassen und so große Teile der Dokumentation automatisieren.
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Wie funktioniert Track-and-trace in der Fertigung?

Auch in der Fertigung gibt es für Track-and-trace viele Einsatzgebiete. Die wichtigsten sind:
Rückverfolgung von Bauteilen in der Fertigungsstraße
Wettbewerb, Kostendruck sowie steigende Rohstoffpreise sind stete Herausforderungen für Unternehmen. Immer mehr Kund:innen erwarten darüber hinaus immer schneller produzierte Waren, auch bei Kleinstaufträgen bis herunter zur Losgröße 1.
Unternehmen suchen daher nach Möglichkeiten, um die Produktionsgeschwindigkeit zu steigern und ihr Monitoring zu verbessern. Dabei greifen Unternehmen auf moderne IIoT-Technologie zurück. Diese ermöglicht eine lückenlose Nachverfolgung innerhalb der Fertigungsstraße.
Position und Bewegung sämtlicher Bauteile sowie der Ladungsträger sind jederzeit ersichtlich. Ein Algorithmus analysiert mithilfe künstlicher Intelligenz: Wie lassen sich Wege und Transportzeiten optimieren? Welche Palette mit welchen Bauteilen befindet sich wann auf welchem Träger? In welcher Produktionshalle verarbeiten welche Maschinen in diesem Moment welche Bauteile?
Schnelle Identifizierung mit RFID-Technologie
Die lückenlose Nachverfolgung erfordert eine schnelle Identifikation der jeweiligen Werkteile. Basis hierfür ist die Ersterfassung der zu trackenden Materialien. In vielen Unternehmen geschieht dies noch immer manuell, etwa durch Scannen eines Barcodes oder Dokumentation auf Papier. Hier hilft die sogenannte Auto-ID-Technologie, zum Beispiel in Form von RFID.
RFID
Mit RFID-Technologie kann Ihr Unternehmen den Prozess der Materialerfassung komplett automatisieren. RFID ermöglicht ein kontaktloses Übermitteln von Informationen.
Statt Informationen über Magnetstreifen oder optisch zu übermitteln, basiert das Übertragungsprinzip bei RFID auf elektromagnetischen Wellen. Nötig sind hierfür immer ein Transponder-Tag, also eine Art Transponder-Etikett, sowie ein RFID-Lesegerät, das den Tag ausliest.
RFID-Lesegeräte sind mit einem Hochfrequenzmodul ausgestattet. Dieses besteht aus einem Controller und einer Antenne. Die Antenne erzeugt ein Magnetfeld mit einer RFID-Frequenz, die den entsprechenden Transponder identifizieren und seine Daten auslesen kann. Die ausgelesenen Daten zu Materialien und Werkstücken werden in einer Datenbank gespeichert. Dort können Sie jederzeit einsehen, was sich gerade wo befindet.
Trotz ihrer Bezeichnung können viele Lesegeräte auch Daten übermitteln und auf den Transponder „schreiben“. Das ist zum Beispiel wichtig, wenn gescannte Bauteile direkt an eine bestimmte Fertigungsstation weitergeleitet werden sollen. Der Datenaustausch zwischen Transponder und Lesegerät erfolgt mithilfe einer sogenannten Middleware. Sie sortiert die ausgelesenen Daten und visualisiert sie, zum Beispiel für eine Datenbank oder ein Dashboard.
RFID-Lesegeräte existieren in unterschiedlichen Bauweisen. Es gibt mobile RFID-Leser sowie Handheld-Systeme und auch fest installierte RFID-Reader.
RTLS-Tracking
RFID-Chips sind Bestandteil von sogenannten RTLS-Trackings (Real-Time-Locating-System, auf Deutsch: Echtzeitlokalisierungssystem).
Mithilfe des RTLS orten Ihre Mitarbeiter:innen Waren, Warenträger und Flurförderfahrzeuge auf dem gesamten Werksgelände, wenn diese mit einem RFID-Chip ausgestattet sind. Der Vorteil: RTLS informiert Sie auch über die jeweilige Etage, auf der sich ein Gegenstand befindet.
RTL-Systeme finden unter anderem in folgenden Bereichen Anwendung:
  • Arzneimittelherstellung
  • Bauindustrie
  • Anlagen- und Maschinenbau
  • Bergbau
  • Automobilindustrie
  • Schiffbau
  • Logistik
Zur Ortung im Innen- sowie Außenbereich verwendet RTLS verschiedene Funktechnologien. Damit lokalisiert das System in Echtzeit und genauer als etwa das satellitengestützte GPS. Ein RTL-System können Sie in fast jeder Umgebung installieren. Aufgrund seiner Unabhängigkeit von Satelliten eignet es sich auch gut für geschlossene Räume. Manche Expert:innen bezeichnen RTLS daher auch als Indoor-Tracking.
Geschäftsmann sitzt nachdenklich am Konferenztisch

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Was ist das Fingerprint-System?

Nicht alle Bauteile können mithilfe eines RFID-Chips getrackt werden. Bei vielen sehr kleinen Werkstücken verhindern Größe und Oberflächenstruktur das Anbringen eines Klebeetiketts mit RFID. Einzelne Schrauben oder Muttern eignen sich beispielsweise schlecht für ein Tracking via RFID-Etikett.
Das „Track&Trace Fingerprint”-System von Fraunhofer IPM löst dieses Problem und ermöglicht eine individuelle Identifizierung mittels einer Oberflächenanalyse. Viele Bauteile haben eine nur unter dem Mikroskop erkennbare, individuell ausgeprägte Oberflächenstruktur oder Farbtextur – dieser „Fingerabdruck“ wird genutzt, um das entsprechende Teil zu erkennen.
Dafür fotografiert eine Industriekamera einen definierten Bereich des Bauteils. Dann analysiert ein Algorithmus die Oberflächenstruktur und ordnet die dabei ermittelten Informationen einem Datensatz zu. Zusammen mit der Angabe zur Position in der Fertigungsstrecke speichert das System die Kenndaten in einer Datenbank ab.
Das System kann den Fingerabdruck des erfassten Bauteils laut Hersteller selbst bei Losgrößen von 100.000 Stück im Sekundentakt identifizieren. Der „Track&Trace”-Fingerprint sei dabei „fälschungssicher” und „funktioniert auch auf glatten Kunststoffen und lackierten Oberflächen”. Da für die Identifizierung keine stückzahlabhängigen Kosten anfallen, ist das System auch für Massenbauteile ökonomisch sinnvoll. Sehr praktisch: Ihre Mitarbeiter:innen können die Bewegung der markierten Bauteile per App nachvollziehen.
Mit dem Fingerprint-System wird es außerdem möglich, Bauteile noch während des Transportes zum Einsatzort passend vorzusortieren. Dadurch können beispielsweise gezielt ähnliche Werkstücke für einen einzelnen Auftrag zusammengeführt werden, was gerade bei vielen Naturprodukten ein wichtiges Thema ist.
Am Ende erhält der:die Kund:in dadurch eine Charge mit besonders einheitlichen Eigenschaften, sortiert etwa nach Farbe, Gewicht oder Größe. Das ist beispielsweise beim Smart Farming interessant, wo landwirtschaftliche Betriebe regelmäßig entsprechende gesetzliche Normen oder Vorgaben des Lebensmitteleinzelhandels erfüllen müssen.

Herausforderungen im Track-and-trace-Prozess

Die erfolgreiche Umsetzung einer Track-and-trace-Lösung kann Ihr Unternehmen vor Herausforderungen stellen. Dazu gehören unter anderem folgende Punkte:
Eine moderne IT: Zum Steuern einer Track-and-trace-Überwachung muss Ihre IT sehr leistungsstark sein. Sie sammelt große Mengen Daten, die sie dann umgehend verarbeitet und visualisiert. Mithilfe des Track-and-trace-Systems identifiziert die IT zum Beispiel den aktuellen Lagerungsort Ihrer Ware. Viele ältere Systeme ohne schnelles Edge Computing können dies kaum leisten.
Aufwändige Markierung bestimmter Waren: Klebeetiketten oder RFID-Chips halten nicht gleichermaßen gut auf jeder Oberfläche. Trotzdem sollen die Codes oder Chips auch längere Bearbeitungsprozesse, Hitze, Kälte, Transporte auf Förderbändern und ein längeres Zwischenlagern unter freiem Himmel überstehen, ohne sich vom Werkstück abzulösen.
Bereitstellung von Hardware: Zum schnellen Abscannen von Track-and-trace-Informationen benötigen Ihren Mitarbeiter:innen genügend mobile Endgeräte. Dazu gehören klassische Handscanner, Smartphones und Tablets. Alle Endgeräte sollten stets über die neuesten Softwareupdates verfügen und idealerweise permanent über WLAN, Narrowband-IoT oder LTE-M mit Ihrem Firmennetz verbunden sein.
Zusammenarbeit mit Lohnfertigern: Sie müssen externe Fertigungsstationen in die Track-and-trace-Überwachungskette einbeziehen. Lassen Sie Werkstücke zum Beispiel von sogenannten Lohnfertigern anfertigen oder montieren, endet die Nachverfolgung nicht an Ihren Werkstoren. Ihre Zulieferer benötigen daher eine Schnittstelle zu Ihrem Track-and-trace-System.
Agrarwirtin arbeitet am Tablet. Im Hintergrund sind Erntemaschinen zu sehen.

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Unser Fazit: Darum ist Track-and-trace für Fertigung und Logistik so wichtig

Produktionsausfälle durch verzögerte oder fehlerhafte Lieferungen sind teuer und ärgerlich – für Lieferanten ebenso wie für die Abnehmer.
Wenn Sie hingegen Ihre Produktion und Logistik mittels Track-and-trace umfassend überwachen und bei Ausfällen und Verzögerungen sofort gegensteuern, beschleunigen Sie damit nicht nur Ihre Prozesse. Sie sparen außerdem Kosten, erhöhen Ihre Termintreue und damit auch die Servicequalität gegenüber den Kund:innen.
Deshalb setzen immer mehr Unternehmen auf Track –and-trace – entlang der gesamten Fertigung und in der Logistik.
Besonders dort, wo es auf höchste Qualität und eine lückenlose Überwachung aller Prozesse ankommt, kann die Technologie ihre Stärken ausspielen: etwa in der Arzneimittelherstellung, aber auch in der Autoindustrie und im Maschinenbau.
Viele Track-and-trace-Lösungen, etwa auf Basis von Narrowband-IoT und LTE-M, können Sie in Ihrem Unternehmen sogar bequem und kostengünstig als Funklösung errichten – ganz ohne zusätzliche Verkabelung oder größere Umbaumaßnahmen.
Ein Mann sitzt mit Tablet im Gewächshaus

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Track-and-trace: Häufig gestellte Fragen (FAQ)

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