Разработка методики автоматической идентификации промышленных изделий на основе анализа методов маркировки

В статье показана актуальность маркировки промышленных изделий. Проведены описание, анализ и сравнение методов маркировки изделий. Выявлены основные характеристики, позволяющие оценить возможность применения методов в трубопроводной промышленности. Составлена схема работы системы автоматической идентификации изделий с учетом особенностей рассматриваемого предприятия.

Маркировка сегодня является неотъемлемой частью производства. Информация, наносимая на продукцию, служит для ее индивидуализации и идентификации, а также может содержать различного рода дополнительные сведения. Основными целями использования маркировки является идентификация, контроль потока объектов, сортировка, автоматизированная обработка, определение степени опасности. Перечисленные цели могут быть взаимосвязаны, например, для контроля потока объектов необходимо идентифицировать в нем каждый объект. Автоматизированная технология идентификации, основанная на маркировке, обеспечивает точность, экономию средств, возможность трассировки и наличие информации, необходимой для управления процессом производства.

В настоящее время на ОАО «Выксунский металлургический завод» (далее ОАО «ВМЗ») существует задача разработки и внедрения технологии маркировки, обеспечивающей достоверную и оперативной идентификацию объекта в потоке при наличии помех, механических повреждений, загрязнений и произвольном расположении идентифицируемого объекта (в частности трубопроводного изделия).

Целью работы является определение метода маркировки и разработка технологии (методики) и системы достоверной и оперативной идентификации трубопроводной продукции в условиях производства на ОАО «ВМЗ».

1. Анализ методов маркировки промышленных изделий

Опыт мировой и в частности российской промышленности показывает, что в настоящее время наиболее востребованными и часто используемыми методами маркировки изделий являются следующие методы.

Метод ударно-точечной гравировки иглой основан на механическом воздействии на маркируемую поверхность изделия заостренного стержня (иглы), изготовленного из сверхтвердого сплава. Игла размещена внутри специальной рабочей головки и совершает колебания под действием давления сжатого воздуха.

Лазерная маркировка состоит в модификации поверхности маркируемого материала под воздействием лазерного излучения. Изменение его оптических, химических или геометрических свойств вследствие локального разогрева, плавления и частичного испарения обуславливает высокую степень разрешения лазерной маркировки при минимальном термомеханическом воздействии на маркируемое изделие.

Электрохимическая маркировка основана на протекании электрохимических реакций в среде электролита при воздействии электрического тока низкого напряжения, при которых изображение с трафарета переносится на токопроводящую поверхность маркируемого изделия.

Результатом таких реакции является либо изменение цвета поверхности изделия, либо изменение рельефа поверхности на глубину от 2-6 мкм до 0,2 мм в случае травления изделий из мягких металлов.

Каплеструйная маркировка представляет собой нанесение на товар условных обозначений, штрих-кодов с использованием нестираемых чернил. Маркировка проводится бесконтактным способом, когда продукт передвигается по конвейерной ленте, при этом не происходит прямого контакта с продуктом [1].

Каждый из описанных методов имеет как свои преимущества, так и недостатки. Для их сравнения необходимо выделить основные характеристики, которые качественно оценивают данный метод и имеют большое значение в рамках промышленного производства.

• Высокая стойкость нанесения.

• Прослеживаемость.

• Высокая скорость нанесения.

• Низкая стоимость.

• Низкое потребление расходных материалов.

• Отсутствие повреждений на поверхности после маркировки.

• Виды маркируемых поверхностей.

• Высокое качество нанесения.

• Поддержка нескольких цветов нанесения.

Из проведенного системного анализа вытекают следующие выводы.

Рассмотренные методы могут быть использованы для внедрения на производстве системы автоматического отслеживания деталей, благодаря высокой стойкости, прослеживаемости и качеству нанесения. Наиболее полно этим критериям соответствует метод лазерной маркировки. Метод каплеструнной маркировки в отличие от остальных поддерживает несколько цветов нанесения обозначений, что повышает степень распознаваемости изделий.

С точки зрения экономичности производства, наиболее важны такие характеристики, как высокая скорость нанесения, низкая стоимость внедрения и потребление расходных материалов. Метод лазерной маркировки в данном случае выделяется благодаря высокой скорости и отсутствии расходных материалов, но уступает остальным методам в стоимости внедрения.

Таким образом, исходя из потребностей ОАО «ВМЗ» по идентификации трубопроводной продукции наиболее оптимальным методом маркировки является метод каплеструйной маркировки с использованием штрих-кода, наиболее соответствующий предъявленным требованиям. В выбранном методе в качестве распознаваемого элемента используется штрих-код или штриховой код.

2. Виды штриховых кодов и их анализ

Штриховой код – знак, предназначенный для автоматизированных идентификации и учета информации о товаре, закодированной в виде цифр и штрихов.

Проведем обзор наиболее популярных типов штрих-кодов для оценки их применимости в условиях рассматриваемого производства:

Штрих-код EAN / UPC. Каждому продукту назначается уникальный 13 цифровой номер, или 8 цифровой номер для небольших по размерам товаров, например, пачки сигарет.

Штрих-код Interleaved 2 of 5 (ITF). Это высокоплотный, с изменяемой длиной, только цифровой штрих-код. Его обычно применяют в тех областях, где требуются очень большие номера и уникально обозначенные упаковки.

Штрих-код Codabar. Это один из наиболее безопасных кодов и часто применяется для маркировки образцов крови и т. д. Имеет изменяющуюся длину.

Штрих-код Code 39. Один из первых разработанных для нанесения штрих-кодов, наиболее часто используется в розничной торговле. 44 символа могут быть закодированы, включая числа и все прописные буквы.

Штрих-код Code 128. Это высокоплотный буквенно-цифровой код, который использует полный набор символов из 128 ASCII. Он подразделяется на три комплекта символов, A, B и C. Используемый только в цифровой форме (Комплект C), штрих код чрезвычайно компактный [2].

Двухразмерные 2d-коды (штрих-коды). Многие 2d-коды были разработаны для того, чтобы упаковать больше закодированных данных на ту же площадь, которую занимает одноразмерный штрих-код. Один из наиболее популярных PDF417, может вместить 2000-2003 символов на место, занимаемое одноразмерным штрих-кодом, содержащим 20 символов.

Таким образом, наиболее оптимальным для рассматриваемого производства является штрих-код EAN / UPC. Это универсальный код, признанный стандартом в Европе и Америке.

3. Разработка методики автоматической идентификации изделий

Рассмотрим основные элементы систем автоматизированной идентификации изделий на предприятиях. В общем виде можно выделить следующие элементы.

1. Изделие с нанесенным штрих-кодом.

2. Сканер – устройство позволяющее считать штрих-код. Таким устройством также может быть видео-камера.

3. Система распознавания изображения штрих-кода.

4. Монитор – устройство для отображения информации в процессе идентификации.

5. База данных – локальное хранилище полученных данных.

Особенности рассматриваемого производства, а именно неровная форма изделий, предполагает внесение изменений в технологию идентификации, которая предусматривает нанесение штрих-кода на ровное неподвижное изделие, которое затем регистрирует сканирующие устройство. В частности, трубопроводные изделия имеют круглую форму, что затрудняет транспортировку в неподвижном состоянии. Возможны перекаты с последующим изменением положения нанесенного штрих-кода, что делает затруднительным или невозможным считывание информации.

Предложенная методика основана на следующем. Выходом из данной ситуации, является нанесение штрих-кода в двух местах на диагонально противоположных сторонах изделия. Для повышения вероятности успешной идентификации также следует увеличить размеры штрих-кода и установить дополнительный сканер на этапе считывания. Дополнительный сканер необходимо установить перпендикулярно расположению первого. Это обеспечит наибольшее покрытие поверхности детали. Общая схема процесса идентификации изделия с внесенными изменениями показана на рисунке 1.

Все данные подходы обеспечивают достоверную и оперативную идентификации рассматриваемой продукции при наличии помех, механических повреждений, загрязнений и произвольного расположения объекта в потоке производства.

Заключение

В ходе проведенного исследования были рассмотрены и проанализированы технологии маркировки. Для осуществления поставленной задачи на рассматриваемом предприятии выбрана технология каплеструйной маркировки с использованием штрих-кода.

Выполнен анализ методов штрих-кодирования промышленных изделий по выбранным характеристикам. Анализ дал возможность выбрать оптимальный метод штрих-кодирования, позволяющий эффективно проводить идентификацию изделий в рассматриваемых условиях производства – это штрих-код стандарта EAN / UPC.

Выделенные методы скорректированы для установленных условий производства для получения наибольшей эффективности от внедрения системы автоматической идентификации изделий. Разработана методика, осуществляющая достоверную и оперативную идентификацию трубопроводной продукции в условиях производства на ОАО «ВМЗ».

Литература:

1. Семейкин А.Н. Основные правила упаковывания, маркировки, транспортировки и хранения промышленных изделий. &#; М.: ТД Металлов ЛТД, 2005.-104 с.

2. Федько В.П. Упаковка и маркировка. &#; М.: 1998.-98 с.