Одним из важнейших элементов системы управления бизнес-процессами, во многом определяющим эффективность ее функционирования, является механизм идентификаций.
Проблема идентификации - процедуры маркировки и этикетирования, многогранна и распространяется, в соответствии с идеологией стандартов ИСО серии 9000, на материалы, комплектующие изделия, готовую продукцию, документацию, контрольно-измерительные приборы и т.д.
В соответствии с международными стандартами можно выделить три бизнес-процесса, реализуемых посредством механизма идентификаций:
Прослеживаемость - это возможность отслеживания движения, местонахождения и происхождения изделия на всех стадиях производства, обработки и распределения. Для внедрения прослеживаемости необходимо на всех этапах цепи поставки внедрять решения, дающие возможность определить происхождение, местоположение, маршрут движения изделия. Эффективная система прослеживания должна позволять отследить изделия вниз или вверх по цепи поставки, т.е. ответить на вопросы «Где?» находится интересующий Вас объект и «Откуда?» он пришел, т.е. определить происхождение объекта.
Отслеживание движения и местонахождения (трекинг) - комплекс мер, позволяющий идентифицировать изделие по всей цепи поставки в соответствии с одним или несколькими критериями (например – артикул изделия в каталоге производителя и т.д.). Трекинг используется на практике при необходимости отзыва изделия. Другими словами, трекинг дает возможность отследить маршрут перемещения искомого изделия по мере их перемещения «вниз» по цепи поставок. Трекинг используется для определения наличия изделий, управления товарно-материальными запасами и для материально-технического обеспечения. Основное внимание обращается на отслеживание перемещения изделия от пункта его происхождения до пункта использования.
Отслеживание происхождения (трейсинг) позволяет по нескольким поисковым критериям определить место происхождения и связанные с этим характеристики конкретного изделия на любом этапе цепи поставки. Трейсинг применяется для идентификации происхождения каких-либо проблем, связанных с качеством изделия. Другими словами, трейсинг обеспечивает возможность идентификации происхождения данного изделия в направлении «вверх» по цепи поставок по записям, сделанным на предыдущих этапах движения.
При этом, подавляющее большинство российских компаний (вне зависимости от отрасли, в которой они осуществляют свою деятельность) рассматривают маркировку собственных активов (основных средств, инструмента и оборудования, материалов, средств автотранспорта, и т.п.) только лишь в контексте решения задач инвентаризации на объектах компании.
В то же время, совершенно игнорируются важнейшие и, очевидные, аспекты применения идентификации (маркировки):
- возможность идентифицировать материальные активы с целью противодействия их хищениям;
- возможность доказать права собственности, в случае, если похищенные активы обнаружены.
Data Matrix - эффективный инструмент контроля активов и предотвращения хищений
Ошибочно полагать, что сам факт наличия маркировки предотвратит хищения материальных активов.
Маркировка – первый и обязательный, но не единственный инструмент в борьбе с хищениями.
При этом, от правильно выбранной технологии идентификации, методики её выполнения и управления информацией будет зависеть эффективность применения маркировки в тех или иных случаях.
Существующее положение дел
Тот факт, что в мире маркировка изделий является важнейшим механизмом контроля правильности выполнения множества производственных процессов не может являться гарантией предотвращения хищений материальных активов компаний. А широкое использование во многих отраслях российской промышленности примитивной, ручной технологии маркировки клеймами, в силу крайне низкой производительности и ограничений применения, и вовсе не может рассматриваться как полноценная маркировка.
Данная маркировка называется «открытой», наносится в удобном (открытом), для быстрого её обнаружения месте и как правило содержит минимум (зачастую – в сокращённой форме) информации.
Она наносится единожды – в одном месте; может наноситься непосредственно на изделие, или на устанавливаемую на изделие информационную табличку.
Главная цель такой маркировки - идентификация производителя (реже - собственника) и изделия как такового (наименование или артикул, краткие данные, и т.п.).
Найти и уничтожить такую маркировку не составляет ни какого труда, тем более, что глубина ручного клеймения твёрдых металлических сплавов очень маленькая а информационные таблички изготавливаются из мягких материалов – алюминиевые сплавы или оцинкованная сталь – толщиной 1-2 мм.
Методы повышения надёжности маркировки:
- Маркировка в местах, затрудняющих использование механических средств её удаления
- «Маскирование» информации – скрытие маркировки под видом некоего конструктивного элемента изделия, который не привлечёт внимание
- Дублирование маркировки – нанесение её в заранее оговорённых в технологической «карте маркировки» (для каждого конкретного изделия) участках изделия
- Использование шифрования наносимой информации в виде специальных кодов, о чём будет рассказано ниже.
Маркировка с использованием двухмерного (2D) кода Data Matrix
Одномерные (1D) штриховые коды были разработаны для решения задач автоматизации идентификации изделий с помощью оптических сканеров. Но обладая высокой вертикальной избыточностью эти коды имели невысокую надёжность и маленькую ёмкость.
Практически во всех бизнес-процессах одномерный штрих-код используется для кодирования уникального идентификационного номера с целью получения доступа к информации, содержащейся в базе данных. Что означает, что данные, закодированные в одномерном штрих-коде, бесполезны и не имеют никакой ценности, если их невозможно связать с информацией в базе данных.
Для кодирования большого объёма информации на ограниченной площади и увеличения надежности считывания кода при его повреждении были разработаны двухмерные (2D) коды.
Двухмерные (2D) коды способны содержать достаточное количество конкретной информации, которая может быть использована в процессе принятия решений и обеспечении процессов в таких средах, где не могут применяться традиционные информационные системы.
В действительности, их иногда называют «портативными базами данных» или «портативными массивами данных».
В приведённом ниже примере символа Data Matrix закодированы два предыдущих абзаца данного раздела – более 1 100 знаков (с пробелами). Код имеет максимальный размер – 144х144 модуля (ячейки).
При этом, если этот символ Data Matrix наносить методом лазерной маркировки, то при размере одного модуля/ячейки 0,5х0,5 мм., линейный размер символа будет 72х72 мм.
Рис.1 - Пример кода Data Matrix
Двухмерные коды начинают все шире использоваться в тех случаях, когда для обеспечения определенных процессов или работы персонала требуется более подробная информация.
Например, при техническом обслуживании в полевых условиях персоналу, не имеющему доступа к удаленной базе данных, достаточно сканировать двухмерный код, размещённый на оборудовании, чтобы получить информацию, необходимую для выполнения соответствующих работ.
Рис. 2 - Пример использования двухмерного кода для идентификации бурильного долота
Пояснения к Рис. 2:- Считывание ручным сканером кода Data Matrix
- Передача изображения со сканера в портативный компьютер (КПК) по радиоканалу (Bluetooth)
- Декодирование кода Data Matrix - получение идентификатора долота.
- Передача идентификатора долота на сервер Компании:
- в зоне действия беспроводной вычислительной сети Компании – по Wi-Fi (IEEE 802.11a/b/g/n/d/h/i/k/r); вне зоны Wi-Fi сети Компании
- по каналам сотовой связи (LTE, UMTS/HSPA/HSPA+, GSM/GPRS/EDGE). - Получение на КПК информации о долоте.
Рис. 3 - Пример использования двухмерного кода для идентификации бурильного долота
Пояснения к Рис.3:
- Ручной ввод идентификатора долота, нанесённого в цифровом виде
- Передача идентификатора долота на сервер Компании:
- в зоне действия беспроводной вычислительной сети Компании – по Wi-Fi (IEEE 802.11a/b/g/n/d/h/i/k/r);
- вне зоны Wi-Fi сети Компании - по каналам сотовой связи (LTE, UMTS/HSPA/HSPA+, GSM/GPRS/EDGE). - Получение по радиоканалу (от сервера Компании) на КПК информации о долоте.
На сегодняшний день, самым надёжным и эффективным в мире признан двухмерный код Data Matrix.
Data Matrix — двухмерный (2D) матричный код, представляющий собой чёрно-белые элементы, в форме квадрата – в случае лазерной маркировки или в форме круга – для ударной маркировки на металле, размещённые в квадратной, реже - прямоугольной группе.
Data Matrix - один из самых компактных и наиболее надёжных кодов - схема кодирования имеет высокий уровень избыточности, данные рассредоточены внутри кодового символа. Это позволяет сохранять читаемость кода при его частичном повреждении или потере части кода - Data Matrix считывается даже если повреждено до 30%(!) площади кода. Data Matrix считывается если контрастность кода составляет всего 25%!
Теоретически, максимальная ёмкость Data Matrix достигает 500 млн. символов в одном дюйме.
Практически (при существующих принтерах и сканерах кода), максимальная ёмкость кода значительно ниже: до 3116 цифр, до 2335 латинских букв и цифр, до 1555 двоичных символов (в т.ч. – кириллица).
Исходя опыта применения Data Matrix в различных областях промышленности рекомендуется ограничить объём закодированных данных до 800 символов. Объём данных будет варьироваться в зависимости от типа данных, режима кодирования, возможного линейного размера кода (свободное место для маркировки) и возможностей сканера; он также значительно снижается из-за использования различных символов, например – пробелов и знаков пунктуации, знак абзаца (переход строки) и т.п.
В таблице* показаны минимальный и максимальный форматы (количество столбцов и строк) и количество информации, которое может быть закодировано в каждом формате Data Matrix кода.
| Размер символа Data Matrix | Максимальная ёмкость символа Data Matrix для данных | |||
| Строк х Столбцов | С учётом свободной зоны, минимум | Цифры | Цифры+ Латиница | Кириллица |
| 10х10 | 14х14 | 6 | 3 | 1 |
| …. | …. | …. | …. | …. |
| 144х144 | 148х148 | 3116 | 2335 | 1555 |
* ГОСТ Р ИСО/МЭК 16022-2008 «Автоматическая идентификация. КОДИРОВАНИЕ ШТРИХОВОЕ. Спецификация символики Data Matrix (Дата Матрикс)».
Кодирование кириллицы с помощью двухмерных (2D) кодов
Особенностью декодеров двухмерных кодов (самых распространённых Data Matrix, PDF417 и QR Code), выполненных в виде программных «прошивок» терминалов сбора данных всех зарубежных производителей (безусловные мировые лидеры – Motorola Solutions и Intermec) является то, что декодеры не могут корректно декодировать код, содержащий кириллические литеры.
Корректно распознаются (декодируются) только кириллические литеры, имеющие «двойников» в латинском алфавите, например: А(а), В(в), Е(е), К, М, Н, О(о), Р(р), и т.п.
Остальные кириллические литеры - Б, Г, Ж, З и проч., декодируются в виде псевдографики (не имеющего смысла набора символов и графических примитивов – линий, углов и т.п.).
Объяснение некорректному (если говорить о всём кириллическом алфавите) декодированию простое – зарубежные производители оборудования не рассматривали рынок России как перспективный.
Таким образом, российские пользователи терминалов сбора данных вынуждены были ограничивать применение кириллических литер, тем самым лишаясь возможности использовать главное достоинство двухмерного кодирования – размещение большого количества информации на небольшом участке изделия.
Ситуация кардинально изменилась после разработки ГОСТ Р ИСО/МЭК 16022-2008 «Автоматическая идентификация. КОДИРОВАНИЕ ШТРИХОВОЕ. Спецификация символики Data Matrix (Дата Матрикс)». После чего на российском рынке появились программные продукты для кодирования/декодерами самых распространённых двухмерных кодов Data Matrix, PDF417 и QR Code (примеч.: два последних не рассматриваются так как их нанесение методом ударной маркировки не возможно) с полной поддержкой кириллицы.
Технологии прямого нанесения кода Data Matrix
За время жизненного цикла металлического изделия возникают различные явления, такие как абразивные воздействия, коррозия, что сильно влияет на считываемость нанесённого Data MatrixÔ кода. Тем не менее, правильно выбранные параметры маркировки способом гарантируют долговечность и работоспособность кода Data Matrix даже в самых сложных условиях.
Достоинством автоматизированного ударно-точечного метода нанесения Data Matrix являются:
- Сравнительно невысокая стоимость маркировочного оборудования;
- Надёжная технология маркировки - остаточная пластическая деформация верхнего слоя металла не приводит к ухудшению прочностных свойств изделия.
Существенным недостатком нанесения Data Matrix подобным способом является то, что след маркировочной иглы формирует конусное углубление, отражающее падающий свет с разной интенсивностью, которая зависит от угла освещения.
Поэтому, чтобы обеспечить требуемое сканеру контрастное отражение отдельных элементов кода Data Matrix необходимо подобрать угол освещения и угол сканирования кода.
Рис. 4 - Пример нанесения Data Matrix методом ударно-точечной маркировки
Рис. 5 - Пример нанесения Data Matrix методом ударно-точечной маркировки
Преимуществом лазерного метода нанесения Data Matrix являются:
- Возможность нанесения кода размером от 10х10 до 144х144 модуля, при этом – варьируя размер самого модуля (ячейки); для ударной маркировки, как правило, символ Data MatrixÔ ограничен размером 48х48 модулей;
- Возможность наносить код на очень маленькой площади, гарантируя его высокую контрастность и 100%-ю считываемость;
- Возможность выбора метода лазерной маркировки (гравировка, обесцвечивание, и т.п.) в зависимости от типа материала изделия и требуемой глубины маркировки;
- Очень высокая скорость маркировки, обеспечивающая высокую производительность в составе производственного конвейера.
К недостаткам лазерного метода нанесения Data Matrix можно отнести высокую начальную стоимость маркираторов и невозможность получить большую глубину маркировки за минимальное время.
Рис. 6 - Пример нанесения Data Matrix методом лазерной маркировки
Рис. 7 - Пример нанесения Data Matrix методом лазерной маркировки
Рис. 8 - Пример нанесения Data Matrix методом лазерной маркировки
Рис. 9 - Пример нанесения Data Matrix методом лазерной маркировки
Минимальный размер модуля/ячейки кода Data Matrix в зависимости от шероховатости поверхности изделия (при прямой маркировке на изделии из металла)
В случае прямого нанесения кода Data Matrix на поверхность изделия (из металла) рекомендуемая шероховатость поверхности должна быть в пределах от 0,2…6,35 мкм (0,0002032 до 0,00635 мм.).
Чтобы программное обеспечение декодирования Data Matrix различало модуль/ячейку данных и соседние неровности поверхности (чтобы гарантировать успешное декодирование) отдельные модули/ячейки данных в символе Data Matrix должны быть больше размера неровностей поверхности - размер модулей/ячеек символа Data Matrix должен быть прямо пропорционален средней шероховатости поверхности изделия.
|
Шероховатость поверхности маркируемого изделия |
Минимальный размер модуля/ячейки Data Matrix, мм. |
|
| Класс | Ra, мкм | |
| 5 | 6,3 | 0,55 |
| 6 | 3,2 | 0,36 |
| 7 | 1,6 | 0,27 |
| 8 | 0,8 | 0,22 |
| 9 | 0,4 | 0,19 |
| 10 | 0,2 | 0,18 |
Рис. 10 - Минимальный размер модуля/ячейки Data Matrix (мм), в зависимостиот шероховатости маркируемой поверхности
Возможные решения
Прямая постоянная маркировка на изделии штрих-кода с информацией – DPM (Direct Part Marking – Прямая Маркировка на Детали).
В данном случае, под «штрих-кодом» (англ. barcode), в контексте его применения в прямой маркировке на изделии (DPM), подразумеваются исключительно двухмерные (2D) коды.
Одномерные (1D) штрих-коды, в силу их маленькой плотности и невысокой надёжности, практически не используются в прямой маркировке (DPM).
В самом полном смысле термина DPM, к прямой маркировке на изделии можно также отнести нанесение символов (букв, цифр, специальных знаков).
В общепринятой практике, прямая маркировка на изделии должна удовлетворять одному из главных требований – она должна позволять полностью автоматизировать процесс её считывания/распознавания (декодирования).
На сегодняшний день для считывания алфавитно-цифровой маркировки используются сложные и дорогие цифровые камеры и программное обеспечение оптического распознавания символов (англ. OCR). При этом, для получения гарантированных результатов считывания/распознавания требуется использование источников света, строгое позиционирование маркировки относительно объектива камеры.
Современные имиджеры (новое поколение цифровых камер-сканеров) для считывания прямой маркировки в виде двухмерных (2D) кодов имеют встроенные источники света, высокоэффективную оптику и программное обеспечение, что позволяет считывать 2D-код при естественном освещении (недостаточном для считывания алфавитно-цифровых символов) а также в случаях, когда поверхность изделия находится под некоторым углом к оптической оси имиджера.
Единственное общее требование, предъявляемое как для алфавитно-цифровой так и для маркировки 2D-кодами – соответствующее состояние (качество) поверхности изделия в месте нанесения маркировки: невысокая шероховатость, отсутствие коррозии (или её следов) и лакокрасочного покрытия.
Для маркировки 2D-кодами также крайне важно, чтобы поверхность в месте маркировки была плоской либо имела минимальную кривизну (высота 2D кода не должна быть больше 16% диаметра изделия).