Штрихкодування та автоматична ідентифікація на виробництві

Штрихкоди, DataMatrix, QR та RFID дозволяють пов'язати фізичні об'єкти виробництва з інформаційною системою: сировину, партії, напівфабрикати, готову продукцію, тару, палети, обладнання, документи, місця зберігання та виконавців.

Сканування коду - це не просто зчитування номера. Воно може підтвердити виконання операції, змінити статус замовлення, запустити зважування, сформувати документ, перевірити відповідність сировини, зафіксувати виконавця або передати інформацію до BAS, ERP, MES, WMS чи іншої системи обліку.

Таким чином формується простежуваність фактичних подій виробництва - від надходження сировини до випуску, складування, відвантаження та сервісного обслуговування продукції.

Як працює автоматична ідентифікація

Основний принцип можна представити як послідовність:

Об'єкт -> Ідентифікатор -> Зчитування -> Подія -> Облікова система -> Результат

Об'єктом може бути матеріал, партія сировини, виробниче завдання, напівфабрикат, готовий виріб, контейнер, палета, обладнання, документ або працівник.

Після зчитування ідентифікатора система розуміє, що саме відбулося: приймання, переміщення, комплектація, початок або завершення операції, зважування, контроль якості, передача на склад чи відвантаження.

У результаті дані вводяться безпосередньо в момент виконання роботи, а не переписуються наприкінці зміни з паперових журналів або таблиць.

Що можна ідентифікувати на виробництві

Автоматична ідентифікація може застосовуватися практично на всіх етапах виробничого та складського обліку:

• сировина, матеріали та комплектуючі;
• партії та серії;
• виробничі завдання і документи;
• працівники та їх функціональні ролі;
• напівфабрикати та готова продукція;
• серійні номери виробів;
• місця зберігання;
• виробнича та транспортна тара;
• палети;
• обладнання, інструмент та основні засоби;
• операції, команди та статуси.

Глибина простежуваності визначається завданням конкретного підприємства. Не завжди потрібно контролювати кожну деталь. Система має фіксувати саме ті події та об'єкти, інформація про які дає практичний економічний або контрольний результат.

Маркування сировини, матеріалів, напівфабрикатів та продукції

Маркування на виробництві може застосовуватися до сировини, матеріалів, комплектуючих, напівфабрикатів і готової продукції. Рівень деталізації ідентифікації визначається задачами обліку, контролю та необхідною глибиною простежуваності.

Залежно від процесу об'єкт може ідентифікуватися на різних рівнях:

• артикул або номенклатурна позиція - ідентифікується тип матеріалу або продукції без розподілу за партіями;
• партія - дозволяє об'єднати сировину, матеріали або продукцію за поставкою, датою виробництва, постачальником чи іншими загальними характеристиками;
• серія - використовується для групи виробів або матеріалів, виготовлених чи отриманих у визначених умовах;
• серійний номер - забезпечує унікальну ідентифікацію кожної окремої одиниці продукції, обладнання або іншого об'єкта;
• ваговий код - містить або дозволяє визначити номенклатуру, вагу, партію та інші параметри вагової продукції;
• веб-паспорт - пов'язує фізичний об'єкт з його цифровою сторінкою, де може зберігатися розширена інформація про походження, характеристики, виробництво, контроль якості, документи, гарантію та сервіс.

Один і той самий матеріал може мати декілька рівнів ідентифікації. Наприклад, система може знати артикул сировини, конкретну партію постачання та окрему тарну одиницю, у якій ця сировина знаходиться.

Для напівфабрикатів маркування дозволяє зберігати зв'язок між попередніми виробничими операціями та наступними етапами обробки. Це особливо важливо, якщо напівфабрикати переміщуються між ділянками, тимчасово зберігаються або проходять декілька технологічних операцій.

Для готової продукції ідентифікатор може формуватися на рівні артикула, партії, серії або окремого серійного номера. Вибір залежить від того, чи необхідно контролювати тільки кількість продукції, простежувати партії або зберігати повну історію кожного конкретного виробу.

Вагове маркування

Для продукції, яка обліковується за масою, етикетка може формуватися безпосередньо після зважування. Код може містити або бути пов'язаний з інформацією про номенклатуру, партію, масу брутто, тару, нетто, дату, зміну, виконавця та виробниче завдання.

Таке маркування дозволяє автоматично передавати результат зважування до облікової системи та використовувати код на наступних етапах: при переміщенні, виробництві, складуванні, комплектації та відвантаженні.

Веб-паспорт продукції або матеріалу

QR-код або DataMatrix може використовуватися не тільки як внутрішній ідентифікатор, але й для доступу до веб-паспорта об'єкта.

Веб-паспорт може містити інформацію, яку недоцільно або неможливо повністю розмістити на фізичній етикетці:

• найменування та характеристики;
• виробника та постачальника;
• партію, серію або серійний номер;
• дату виробництва;
• склад або походження матеріалів;
• результати контролю якості;
• сертифікати та супровідні документи;
• інструкції;
• гарантійну інформацію;
• історію сервісу або ремонту;
• іншу інформацію протягом життєвого циклу об'єкта.

Таким чином фізичне маркування та цифровий паспорт працюють разом: код забезпечує швидку ідентифікацію об'єкта, а інформаційна система зберігає його розширену історію.

Простежуваність між етапами виробництва

Правильно побудована система маркування дозволяє зберігати зв'язок між сировиною, партіями матеріалів, напівфабрикатами та готовою продукцією.

Наприклад, за серійним номером готового виробу система може визначити, з якої партії сировини він був виготовлений, які напівфабрикати використовувалися, які операції були виконані, хто їх виконував та які результати контролю якості були отримані.

Необхідна глибина такого обліку визначається на етапі проектування. Для одних підприємств достатньо обліку за артикулами та партіями, для інших необхідна повна серійна простежуваність кожної одиниці продукції.

Штрихкод, DataMatrix, QR чи RFID

Технологія ідентифікації підбирається відповідно до об'єкта, умов експлуатації та необхідного сценарію роботи.

Лінійний 1D-штрихкод - простий та економічний варіант для документів, складських операцій, тари, продукції та внутрішніх ідентифікаторів.

DataMatrix дозволяє розміщувати унікальний код на невеликій площі та широко застосовується для серійної ідентифікації продукції, деталей і промислового маркування.

QR-код може використовуватися не тільки як ідентифікатор, але й як посилання на веб-паспорт, інструкцію, сервісну або іншу інформацію про об'єкт.

RFID доцільно застосовувати там, де потрібне безконтактне зчитування, робота без прямої видимості мітки або одночасна ідентифікація декількох об'єктів.

Для деталей, на яких неможливо використовувати етикетку, застосовується пряме маркування DPM - лазерне, ударне або інше нанесення коду безпосередньо на поверхню виробу.

Виробниче завдання як основа облікової події

Один із найбільш наочних варіантів автоматизації - ідентифікація виробничих завдань.

На підставі плану або замовлення система формує завдання для відповідної виробничої ділянки. Працівник отримує документ і після його прийняття сканує код завдання.

Ця проста дія може одночасно:

• зафіксувати виконавця;
• змінити статус завдання на "Прийнято в роботу";
• зафіксувати дату і час;
• відкрити необхідний АРМ;
• сформувати пов'язані документи;
• запустити комплектування матеріалів;
• ініціювати зважування або іншу технологічну операцію.

Таким чином сканування стає реєстрацією фактичної виробничої події.

Після оформлення замовлення менеджером на ділянці комплектації автоматично друкується завдання на збір замовлення. Одночасно може бути надруковано декілька завдань. Комірник обирає одне з них і підтверджує прийняття в роботу скануванням штрихкоду або 2D-коду на документі. Система фіксує виконавця, дату і час початку роботи, а після завершення комплектації - час закінчення операції та зміну статусу замовлення. Менеджер у системі може бачити актуальний стан замовлення, наприклад: "Роздруковано", "Взято в роботу", "Зібрано". Таким чином звичайне сканування документа одночасно підтверджує дію працівника і формує актуальний статус замовлення для інших учасників процесу.

Сканування коду завдання може ініціювати пов'язані процеси, наприклад зважування сировини, отримання комплектуючих або формування наступного документа.

Такий підхід дозволяє швидко і просто організувати послідовний облік операцій та руху замовлення або виробничого завдання за процесом. Кожна наступна дія виконується на підставі попередньої зафіксованої операції, що мінімізує ризики ручного введення, повторного внесення даних та помилок.

Система може автоматично фіксувати виконавця, дату і час кожної операції, зміну статусу та перехід до наступного етапу. У результаті формується диспетчеризація робочих процесів і облікових операцій: у будь-який момент можна бачити, що вже виконано, хто виконує поточну операцію, коли вона розпочалася та який етап повинен бути наступним.

Форма носія для такого облікового документа може бути різною і підбирається під конкретний процес. Це може бути короткий чек, друкований документ формату A4 або A5, окрема етикетка чи талон.

Етикетка або талон зі штрихкодом чи 2D-кодом можуть використовуватися самостійно або вклеюватися в інший документ, наприклад у направляючу форму, маршрутний лист, виробниче завдання чи супровідний документ. Головне, щоб код однозначно пов'язував поточну операцію з попередніми етапами процесу та дозволяв швидко перейти до наступної облікової дії.

 

АРМ людини та автоматизований робочий модуль

АРМ у системі автоматизації не обов'язково означає комп'ютерне робоче місце оператора.

Якщо в операції бере участь людина, АРМ може складатися з ПК або промислового термінала, сканера, принтера, ваг, ТСД та інших пристроїв.

Якщо операція виконується без участі людини, АРМ працює як автоматизований робочий модуль. Це може бути сканер на конвеєрі, ваговий модуль, камера машинного зору, RFID-зчитувач, робот, фасувальний апарат або автоматична точка обліку.

В обох випадках задача однакова - зафіксувати реальну подію та передати її результат до системи обліку.

Ідентифікація працівника та його ролі

Персональний пропуск або карта працівника дозволяє системі визначити, хто саме виконує операцію.

Це особливо зручно, якщо одним АРМ користуються декілька працівників. Перед початком роботи оператор сканує власний ідентифікатор, після чого система відкриває необхідний інтерфейс та фіксує виконані ним операції.

За необхідності окремо може використовуватися ідентифікація функціональної ролі. Один працівник може виконувати декілька функцій, підміняти іншого співробітника або працювати на різних виробничих ділянках.

У результаті система зберігає не тільки факт виконання операції, але й інформацію про її виконавця.

Адресне зберігання та складські операції

Для автоматизації складу маркуються не тільки товари, але й самі місця зберігання.

При розміщенні комірник послідовно сканує код продукції або тари та код комірки, полиці, стелажа чи іншого місця зберігання.

Система одразу отримує зв'язок:

Продукція -> Місце зберігання

При формуванні завдання на комплектацію працівник уже отримує інформацію, де саме знаходиться потрібний матеріал або товар.

Той самий принцип використовується при переміщенні, відборі, поверненні та інвентаризації.

Командні коди: сканування як команда системі

Штрихкод може ідентифікувати не тільки об'єкт, але й команду.

Командні коди зручно використовувати для повторюваних операцій:

• тарування ваг;
• підтвердження операції;
• збереження документа;
• друк етикетки;
• друк документа;
• зміна статусу;
• відкриття воріт або шлагбаума;
• виклик іншої автоматичної функції.

Оператору не потрібно переходити від сканера до клавіатури або сенсорного екрана. Весь сценарій може виконуватися послідовним скануванням необхідних кодів.

Практичний приклад: безконтактне тарування ваг

На одному з проектів оператор постійно користувався вагами та сканером штрихкодів. Велика кількість натискань кнопки "Тара" призводила до механічного зношування клавіатури вагового термінала.

Для операції було створено окремий командний штрихкод "Тарування ваг". Оператор почав виконувати ту саму функцію сканером, без фізичного натискання кнопки.

Невелика зміна сценарію роботи дозволила спростити операцію та зменшити механічне навантаження на вагове обладнання.

Серійний облік і простежуваність виробу

Серійний номер дозволяє сформувати історію конкретного виробу протягом його життєвого циклу.

Залежно від задачі система може зберігати інформацію про:

• дату та партію виробництва;
• використану сировину і комплектуючі;
• виробничі операції;
• виконавців;
• результати контролю якості;
• упаковку та палету;
• дату відвантаження;
• покупця;
• гарантію;
• ремонти та сервісне обслуговування;
• списання або утилізацію.

Для такого обліку можуть використовуватися 1D-коди, DataMatrix, RFID або пряме маркування DPM.

Виробнича та оборотна тара

Тара також може бути окремим об'єктом обліку.

Унікальний код контейнера, ящика, бочки, бутля або іншої багатооборотної тари дозволяє реєструвати її видачу, переміщення, повернення, миття, ремонт, технічний стан та списання.

Ідентифікатор тари також може використовуватися під час зважування для автоматичного визначення її власної маси та розрахунку нетто продукції.

Для складних умов експлуатації застосовуються спеціальні промислові етикетки або RFID-мітки, розраховані на матеріал поверхні, вологу, миття, механічні та хімічні навантаження.

 

Палети та транспортні одиниці

Кожна сформована палета може отримувати унікальну логістичну етикетку.

Система формує її автоматично на підставі фактичного складу вантажу. На етикетці можуть міститися внутрішній номер, штрихкод, DataMatrix, SSCC та інша необхідна інформація.

Після сканування палета стає єдиною логістичною одиницею, пов'язаною з продукцією, замовленням, складом і подальшим відвантаженням.

Для потокового виробництва принтер етикеток може бути безпосередньо інтегрований у виробничий або складський АРМ.

Інвентаризація обладнання, майна та ТОіР

Ідентифікатор на обладнанні, інструменті або іншому матеріальному активі може використовуватися не тільки для звичайної інвентаризації, але й для організації технічного обслуговування і ремонтів - ТОіР.

Працівник з ТСД, мобільним пристроєм або сканером зчитує код об'єкта, після чого система може показати його найменування, місце розташування, відповідальну особу, технічний стан, дату попереднього обслуговування, планові роботи та історію ремонтів.

Той самий ідентифікатор може використовуватися для фіксації фактичних подій протягом усього життєвого циклу обладнання:

• приймання та введення в експлуатацію;
• переміщення між підрозділами та місцями експлуатації;
• планові огляди та технічне обслуговування;
• ремонти та аварійні роботи;
• заміна вузлів і комплектуючих;
• використання запасних частин та витратних матеріалів;
• контроль напрацювання та технічного стану;
• інвентаризація;
• списання або виведення з експлуатації.

При виконанні ремонту або сервісної операції сканування коду обладнання дозволяє точно визначити об'єкт робіт, зафіксувати виконавця, дату і час, перелік виконаних операцій та використані матеріали.

Якщо запасні частини, витратні матеріали та змінні вузли також мають власні коди, їх списання може виконуватися безпосередньо в момент ремонту або технічного обслуговування. Це дозволяє оперативно формувати фактичну собівартість обслуговування конкретної одиниці обладнання, виробничої лінії або ділянки.

У результаті маркування обладнання стає основою не тільки для інвентарного обліку, але й для контролю ТОіР, історії експлуатації, витрат на ремонти та планування подальшого обслуговування.

Простежуваність виробництва від сировини до відвантаження

У комплексній системі окремі операції об'єднуються в один інформаційний ланцюжок:

Постачання -> Вхідний контроль -> Склад сировини -> Виробниче завдання -> Комплектація -> Виробнича операція -> Контроль якості -> Готова продукція -> Палета -> Склад -> Відвантаження

На кожному етапі система фіксує необхідні об'єкти та події.

Це дозволяє отримати відповідь не тільки на питання "скільки продукції є в обліковій системі", а й на практичні питання:

• з якої сировини виготовлено конкретний виріб;
• хто і коли виконав операцію;
• де зараз знаходиться партія;
• чи пройдено контроль якості;
• у яку тару або палету упакована продукція;
• за яким замовленням вона виготовлена;
• коли і кому її відвантажили.

Інтеграція з BAS, ERP, MES та обладнанням

Автоматична ідентифікація не повинна створювати ще одну ізольовану інформаційну систему.

АРМи та точки автоматичного обліку можуть інтегруватися з BAS, 1С, IT-Enterprise, Odoo, ERP, MES, WMS та іншими системами підприємства.

До одного процесу можуть бути підключені:

• сканери 1D/2D-кодів;
• термінали збору даних;
• принтери етикеток;
• ваги та вагові термінали;
• RFID-зчитувачі;
• промислові камери;
• PLC та виробниче обладнання;
• автоматичні ворота, шлагбауми та інші виконавчі пристрої.

Головне завдання інтеграції - щоб фактична подія на виробництві автоматично ставала обліковою подією в інформаційній системі.

Внутрішні коди та стандарти GS1

Не всі внутрішні виробничі ідентифікатори повинні бути кодами GS1.

Для внутрішніх операцій підприємство може використовувати власну систему нумерації та кодування.

Якщо ідентифікатор використовується у зовнішньому ланцюжку постачання, можуть застосовуватися міжнародні стандарти GS1, зокрема:

• GTIN - ідентифікація товарної одиниці;
• SSCC - ідентифікація логістичної одиниці;
• GDTI - ідентифікація документа;
• GIAI - ідентифікація індивідуального активу;
• GRAI - ідентифікація багатооборотного активу.

Конкретний стандарт вибирається відповідно до об'єкта та задачі.

Як починається проект автоматизації

Проект доцільно починати не з вибору сканера або принтера.

Спочатку визначаються:

1. об'єкти, які необхідно ідентифікувати;
2. події, які потрібно автоматично фіксувати;
3. АРМи та автоматизовані робочі модулі;
4. користувачі та зони відповідальності;
5. необхідна глибина простежуваності;
6. інформаційні системи, з якими необхідна інтеграція.

Після цього підбираються технології ідентифікації, обладнання, матеріали для маркування та програмні модулі.

Такий підхід дозволяє будувати систему навколо задач обліку і контролю, а не навколо окремого обладнання.

Обговорити концепцію автоматизації виробництва та визначити, які точки ідентифікації можуть дати практичний результат на вашому підприємстві.