Zastosowanie systemu kodów kreskowych do zarządzania

Zastosowanie systemu kodów kreskowych do zarządzania

Piotr OZGA, Krzysztof NADOLNY
Katedra InŜynierii Produkcji, Politechnika Koszalińska
E–mail: [email protected], [email protected]
Zastosowanie systemu kodów kreskowych
do zarządzania zapasami w toku produkcji
1. Wstęp
W wyniku wprowadzania postępu technicznego oraz elektronicznego do procesów produkcji i automatyzacji podejmowania decyzji dotyczących wzrostu samodzielności
przedsiębiorstwa, zmieniał się zakres merytoryczny funkcji zarządzania produkcją [1].
Zarządzanie produkcją zaczęło obejmować nowe obszary związanie bezpośrednio lub
pośrednio z samym procesem wytwórczym, a głównie z przepływem materiałów, a co
za tym idzie z zapasami w toku produkcji.
Zapas w sferze produkcji obejmuje całość strumienia materiałów od momentu pobrania
z magazynu zaopatrzenia do chwili przekazania wyrobu finalnego do magazynu zbytu.
Składają się na niego „przygotówki” (elementy częściowo obrobione), części, podzespoły i zespoły z montaŜu własnego oraz z kooperacji. Odgrywają one istotną rolę
w międzynarodowym handlu róŜnymi towarami, zwłaszcza tymi, których obrót regulowany jest przez tzw. kontyngenty. Gdy nastąpi nadmierna podaŜ określonych produktów, naleŜy tworzyć tzw. zapasy buforowe po to, aby przetrzymać okres spadku cen bez
konieczności ograniczania produkcji w biednych zazwyczaj krajach rolniczych.
W przypadku wyjątkowo duŜego wzrostu cen kierowanie na rynek zgromadzonych zapasów sprzyja zahamowaniu tempa wzrostu cen. Posiadanie duŜych zapasów zapewnia
ciągłość pracy firmy. Utrzymywanie wysokiego poziomu zapasów wymaga jednak odpowiednio duŜych środków finansowych. Środki te moŜna pozyskać z kredytów lub
poŜyczek. Z tego teŜ względu firmy starają się optymalizować poziom zapasów [2].
Zapasy ściśle związane są z logistyką. Logistyka sprowadza się do sterowania przepływem materiałów na całej długości łańcucha powiązań w procesie wytwórczym. Sferę
zainteresowań logistyki stanowią pozatechnologiczne stany ruchu i spoczynku wszystkich form przedmiotów, tj. procesy: transportu, magazynowania, manipulowania, sortowania, kompletowania, znakowania i pakowania. Przedmiotami przepływu są:
surowce, materiały, półfabrykaty, wyroby gotowe, ale teŜ odpady i surowce wtórne.
Celem logistyki jest optymalizacja przepływu materiałowego, aby moŜna było uzyskać:
moŜliwie niski poziom zapasów, skrócenie cyklu realizacji zamówień klientów, obniŜenie kosztów przepływu materiałowego. Wspólne problemy logistyki oraz sterowania
produkcją naleŜy zauwaŜyć w kompleksie zadań związanych z harmonogramowaniem
zleceń i operacji technologicznych, połączonych z bilansowaniem zdolności. Realizacja
tych zadań określa uŜycie materiału co do jego rodzaju, ilości, miejsca i czasu, a zatem
determinuje równieŜ operacje transportowe, manipulacyjne i magazynowe. Ściśle powiązania oznaczają, Ŝe zadania stawiane logistyce, szczególnie w obszarze produkcji,
nie mogą być realizowane skutecznie bez moŜliwie najlepszego wykonania zadań sterowania produkcją [1].
160
W wyniku postępu elektronicznego, a głównie informatycznego sterowanie produkcją
stało się bardziej skuteczne. Powstały programy do zarządzania produkcją oraz zaspami
w toku. Komputerowe systemy zarządzania zapasami to programy obsługujące
i wspomagające procesy związane ze sprzedaŜą zarówno detaliczną jak i hurtową, ale
takŜe wytwarzanie. Posiadają szereg mechanizmów wspomagających szybki dostęp do
potrzebnych danych, dzięki czemu umoŜliwiają ich sprawną obsługę.
Do niedawna technologie informatyczne wspomagały logistykę produkcji jedynie
w ograniczonym stopniu. Oprogramowanie trudno było dostosowywać do potrzeb uŜytkownika, a firmy często musiały zmieniać sposób prowadzenia działalności, aby dopasować się do sposobów działania procedur wbudowanych w programy komputerowe,
a łączenie róŜnych aplikacji nie było łatwym zadaniem. Systemy gospodarowania zasobami przedsiębiorstwa powodowały, Ŝe przedsiębiorstwa musiały dopasowywać swoje
metody prowadzenia działalności do wymogów systemu komputerowego. Ulepszenia
w architekturze oprogramowania i narzędzi projektowych przekształciły technologię informatyczną w znacznie lepsze narzędzie wspierające logistykę procesów wytwarzania.
Obecnie o wiele łatwiej jest dostosować oprogramowanie do unikalnej potrzeb firmy [3].
Dalszy rozwój informatyki i elektroniki przyczynił się do powstania urządzeń, które
dodatkowo pomogły określać miejsce i ilości gromadzonych zapasów w toku produkcji
poprzez znakowanie ich kodami kreskowymi. Automatyczne gromadzenie danych poprzez kody kreskowe to nowoczesna, najtańsza i jedyna z najbardziej efektywnych
technik zbierania i wprowadzania danych do systemów komputerowych. Znakowanie
obiektów kodem kreskowym pozwala na ich identyfikację przy pomocy urządzeń skanujących. Kody kreskowe i systemy automatycznego gromadzenia danych są równieŜ
integralną częścią elektronicznej gospodarki, a w szczególności przynoszą duŜe korzyści w połączeniu z elektroniczną wymianą danych, która znajduje coraz szersze zastosowanie w przemyśle [4].
2. Charakterystyka przedsiębiorstwa Elfa®
Na potrzeby niniejszego opracowania posłuŜono się danymi udostępnionymi przez
przedsiębiorstwo produkcyjne Elfa Manufacturing Poland Sp. z o.o. w Koszalinie. Firma ta została załoŜona w 1947 roku i obecnie jest światowym liderem w dostarczaniu
kreatywnych systemów przechowywania. Markę elfa tworzy: system koszy, system
półek oraz system drzwi przesuwanych. Wszystkie systemy mogą być łączone, tworząc
razem kreatywne systemy przechowywania w garderobach, wnękach, kuchniach, garaŜach itd.
System kodyfikacji zapasów w toku produkcji został przeanalizowany podczas
8 godzinnej zmiany w maju 2009 roku. W tym czasie dokładnie zbadano poszczególne
etapy produkcji danego wyrobu.
3. Zastosowanie kodów kreskowych w procesie produkcyjnym
Proces produkcji danego wyrobu związany jest ściśle z powstawaniem zapasów w toku
produkcji. Owe zapasy słuŜą wyrównywaniu dysproporcji, jaka występuje
w zapotrzebowaniu materiałowym poszczególnych komórek oraz stanowisk pracy
w określonym ciągu technologicznym. Dlatego ciągłość i rytmiczność procesu produkcyjnego gwarantują zapasy w toku produkcji. Miejsca w procesie produkcyjnym półki
typu PL45140, w których powstają zapasy pokazano na rysunku 1.
161
CIĘCIE DRUTU Ø 2,5 X 330
N=44 SZTUK NA PÓŁKĘ
WYDAJNOŚĆ: 7 000 szt./h
CIĘCIE DRUTU Ø 6 X 607
N=5 SZTUK NA PÓŁKĘ
WYDAJNOŚĆ: 4 000 szt./h
OBCINANIE NADDATKÓW
WYDAJNOŚĆ: 170 szt./h
DOGRZEWANIE DRUTU Ø 6
WYDAJNOŚĆ: 80 szt./h
Zapas w toku produkcji
ZGRZEWANIE PÓŁKI
WYDAJNOŚĆ: 35 szt./h
MALOWANIE
I PAKOWANIE
WYDAJNOŚĆ: 120 szt./h
MAGAZYN
Rys. 1. Miejsca występowania zapasów w toku produkcji półki typu PL45140
Fig. 1. Occurance of reserves in the course of production of shelf type PL45140
Na pokazanym rysunku widać jak waŜne jest zastosowanie kodów kreskowych do określenia ilości i miejsca zapasów w toku. W róŜnych stadiach procesu produkcyjnego produkt musi być identyfikowany i zliczany. KaŜdy produkt wymaga oznakowania przy
pomocy etykiety lub przywieszki, tak aby mógł być identyfikowany z przewoźnikiem
produkcyjnym. Wybór systemu znakowania, czyli rodzaju kodu kreskowego oraz typu
i formatu kodowania danych, uzaleŜniony jest zazwyczaj od potrzeb danej firmy [4].
JednakŜe zanim wybierzemy typ kodu naleŜy wybrać odpowiedni system zarządzania
produkcją, który współpracuje z danymi kodami.
W opisywanym przedsiębiorstwie logistyka produkcji wspomagana jest programem
Movex. Program ten automatyzuje procesy logistyczne związane z produkcją, które są
jednymi z najkosztowniejszych i najmniej zautomatyzowanych. Ponadto udostępnia
kierownikom wszelkie informacje w przystępny sposób. Rozwijając posiadane juŜ za162
soby moŜna zwiększyć wydajność personelu, zredukować liczbę błędów i wąskich gardeł, skrócić czas realizacji i podnieść poziom obsługi klienta. Dzięki systemowi Movex
moŜna monitorować kaŜdy proces wytwórczy oraz uzyskać dostęp do wszystkich planów produkcyjnych. Mając wybrany program moŜna zastanowić się jaki rodzaj kodu
kreskowego będzie najlepszy w danym zastosowaniu. Na świecie opracowano dotąd
około 250 rodzajów kodów kreskowych. Większość z nich nie znalazła jednak szerszego zastosowania, a obecnie moŜna mówić o kilkunastu kodach, które są powszechnie
wykorzystywane. Poszczególne symboliki kodów kreskowych rozróŜnia się nie tylko
sposobem przedstawiania danych, ale i rodzajem kodowanych danych: niektóre mogą
kodować tylko cyfry, inne cyfry, litery i kilka znaków interpunkcyjnych, a jeszcze inne
wszystkie znaki ASCII. Najnowsze symboliki pozwalają zakodować więcej niŜ jeden
język w tym samym symbolu, a ponadto umoŜliwiają zakodowanie danych specyficznych definiowanych przez uŜytkownika. Pozwalają nawet na rekonstrukcję danych,
jeŜeli symbol został uszkodzony [4].
Kody kreskowe w swojej najbardziej znanej postaci – szeregu równoległych kresek
i spacji o róŜnej szerokości – nazywane są kodami liniowymi lub kodami jednowymiarowymi, czyli 1D. Liniowe kody kreskowe są wykorzystywane w wielu aplikacjach, w których proste kody numeryczne lub alfanumeryczne stanowią klucz dostępu do bazy danych
dotyczących identyfikowanych obiektów. Najbardziej oczywistym ograniczeniem jest tu
ilość danych, które moŜna przedstawić w danym kodzie. Istnieje jednak równieŜ inne problemy, polegające choćby na tym, Ŝe podłoŜe, na którym kod jest drukowany, nie zapewnia odpowiedniego kontrastu lub słabo przyjmuje farbę drukarską, co moŜe powodować
obniŜenie jakości symbolu kodu. Poprawność odczytu danych zawartych w symbolu jest
zazwyczaj sprawdzana przy pomocy tzw. cyfry kontrolnej. Jest to ostatnia cyfra w kodzie,
obliczana według określonego algorytmu ze wszystkich pozostałych cyfr kodu lub wartości liczbowych przypisanych znakom alfanumerycznym i innym [4].
Najszersze zastosowanie w przemyśle znalazł kod kreskowy liniowy 128. W kodzie tym
identyfikuje się jednostki logistyczne, opakowania, numery serii, daty produkcji, okresy
trwałości, róŜne wymiary, lokalizację, usługi oraz zasoby takie jak zapasy w toku produkcji.
Kod umoŜliwia zakodowanie 128 znaków ASCII, występujących tu w trzech zbiorach
(A, B i C):
• zbiór A zawiera cyfry od 0 do 9, znaki z górnej części klawiatury, większość
znaków specjalnych i części znaków funkcyjnych;
• zbiór B zawiera równieŜ cyfry od 0 do 9, znaki z górnej części klawiatury, część
znaków specjalnych i funkcyjnych oraz znaki z dolnej części klawiatury (ang.
lower case);
• zbiór C zawiera 100 dwucyfrowych liczb, od 00 do 99, oraz części znaków
funkcyjnych. Zbiór ten umoŜliwia zakodowanie pary cyfr z podwójną gęstość
dwie cyfry na jeden znak informacyjny.
W Kodzie 128 występuje dodatkowo znak kontrolny, kodowany na końcu symbolu
(przed znakiem ,,stop"). Znak kontrolny me jest przedstawiany wśród znaków czytelnych wzrokowo. Jest on liczony według algorytmu modulo 103.
W Kodzie 128 występują trzy znaki ,,start” i jeden znak ,,stop” oraz osiem znaków
funkcyjnych.
W kodzie EAN-128 zawsze po znaku ,,start” występuje znak funkcyjny FNC 1. Został
on przypisany przez Światowe Stowarzyszenie Handlowe Przemysłu Automatycznej
Identyfikacji i Gromadzenia Danych (Global Trade Association of the Automatic Identificattion and Data Capture Industry – AIM) do systemu EAN-UCC i występuje zawsze
bezpośrednio po znaku Start A, B lub C, co odróŜnia kod EAN-128 od kodu 128. KaŜdy
symbol Kodu 128 kończy znak ,,stop”[4].
163
Wśród znaków funkcyjnych wyróŜnia się trzy znaki Code: Code A, Code B i Code C
oraz znak Shift, pozwalające na zmianę zestawu znaków w symbolu. Wszystkie znaki
następujące po Code A, B lub C, kodowane są według odpowiedniego zestawu znaków,
dopóki nie pojawi się inny znak Code lub Shift. Znak Shift działa jedynie pomiędzy
znakami z zestawu A i B, umoŜliwiając zmianę tylko jednego występującego po nim
znaku (pozostałe nadal będą kodowane według zestawu sprzed znaku Shift). W Kodzie
128 występują jeszcze cztery inne znaki funkcyjne sterujące: FNC 1, FNC 2, FNC 3
i FNC 4:
• FNC 1 przeznaczony jest wyłącznie dla systemu EAN-UCC i tworzy kod EAN128. Na podstawie porozumienia AIM, Międzynarodowego Stowarzyszenia
EAN (EAN International) i Uniwersalnego Kodu Produktów (Universal Product
Code – UPC) z roku 1988, wszelkie inne zastosowania tego znaku są zabronione, z wyjątkiem sytuacji, kiedy jest to znak symbolu odpowiadający obliczonej
wartości znaku kontrolnego symbolu;
• FNC 2 słuŜy do łączenia kilku symboli, jeŜeli dane kodowane są więcej niŜ
w jednym symbolu kodu, a przez dekoder mają być odczytywane jako informacja łączna. Jest to sygnał dla czytnika, Ŝe dane zawierające znak FNC 2 mają być
czasowo przechowane w pamięci i dołączone do danych z kolejnego symbolu;
• FNC 3 zarezerwowany jest dla inicjowania funkcji dekodera;
• FNC 4 zarezerwowany jest do wykorzystania w systemach zamkniętych.
Kod 128 jest kodem ciągłym. Jego budowa jest modularna. KaŜdy znak zbudowany jest
z 11 modułów (n-11), z wyjątkiem znaku ,,stop”, który ma 13 modułów (posiada jedną
dodatkową ciemną kreskę, kończącą znak). Znaki mają po trzy kreski ciemne (k=3)
i trzy jasne, zbudowane z 1, 2, 3 lub 4 modułów. Wymiar X wynosi 0,191 mm. Długość
symbolu Kodu 128 jest dowolna [4]. Wygląd kodu przedstawiony na rysunku poniŜej.
Rys. 2. Przykładowy symbol Kodu 128 kodujący litery C, E i N
Fig. 2. An example of Code 128 symbol for letters C, E and N
Do tego symbolu kodu moŜna wprowadzać takŜe inne dane poniŜej kodu, które są odczytywane bez potrzeby czytnika. W przedsiębiorstwie Elfa w drukowanym kodzie zamieszczone są takŜe takie dane jak: symbol wyrobu, ilość sztuk w palecie (lub na
wieszaku), numer partii, zmiana produkcyjna, numer pracownika, data oraz godzina
wydruku kodu (rysunek 3).
164
Symbol wyrobu:
PL45140
Nr partii:
1
Zmiana:
1
Ilość:
320 szt.
Nr pracownika:
12
Data:
2009.05.18
Godzina:
12:45
Rys. 3. Wzór kodu zastosowany w firmie Elfa Manufacturing Poland
Fig. 3. Pattern of code used in Elfa Manufacturing Poland
Zamieszczone dane są z łatwością odczytywane przez pracownika firmy. Jednocześnie
za pomocą urządzenia odczytującego oznakowane przedmioty będą mogły być identyfikowane w sposób automatyczny. Proces ten rozpoczyna się odczytaniem kodu kreskowego przez urządzenie zwane czytnikami lub skanerami. Odczyt polega na
przetworzeniu obrazu kodu (metodą optoelektroniczną) na sygnały elektryczne
w module wejściowym czytnika. Następnie w dekoderze, z przebiegu amplitudowo-czasowego tego sygnału, dekoduje się zawartą w kodzie informację i w postaci znakowej przesyła się ją do urządzenia końcowego. Tutaj informacja ta jest jednocześnie interpretowana i wykorzystana so określonego celu w konkretnym zastosowaniu.
Produkcją czytników zajmuje się wiele firm na całym świecie. Obecnie najpopularniejsze są czytniki w wykonaniu kompaktowym, tzn. zawierające w sobie moduł wejściowy, dekoder i urządzenie przesyłowe (rysunek 4).
Rys. 4. Czytnik CCD Voyager
Fig. 4. CCD Voyager reader
165
Dynamiczny rozwój elektroniki, optoelektroniki i technologii powoduje, Ŝe stają się one
gabarytowo mniejsze, doskonalsze pod względem uŜytkowym i bardziej energooszczędne [4].
4. Podsumowanie
Rozwój elektroniki i techniki przyczynił się do poprawienia zdolności produkcyjnych
w przedsiębiorstwach produkcyjnych. W praktyce wszędzie tam, gdzie istnieje potrzeba identyfikowania obiektów, dotyczy to zapasów w toku, półwyrobów, wyrobów gotowych, moŜna stosować kody kreskowe. W XXI wieku zastosowanie kodów
kreskowych jest coraz bardziej powszechne. Kody mogą być stosowane przy inwentaryzacjach, co znacznie skraca czas ich przeprowadzania oraz dokładnie określa ilości
i lokalizację produktów w magazynie, czy zapasów w toku produkcji na hali produkcyjnej. Obecnie w wielu przedsiębiorstwach dąŜy się do wyeliminowania wykonywania
jednorazowej inwentaryzacji na koniec roku, gdyŜ jest to proces długotrwały i angaŜujący znaczne środki.
Planowanie produkcyjne za pomocą systemów teleinformatycznych współpracujących
z kodami kreskowymi jest duŜo bardziej efektywne w porównaniu do metod tradycyjnych. MoŜna ustalić priorytetowość dla zleceń produkcyjnych na bazie danych zgromadzonych w systemie zarządzającym produkcją. Wszystkie aktualizacje przeprowadzane są
na bieŜąco, gdyŜ ilości i lokalizacja zapasów w toku produkcji jest z łatwością sczytywana
z palet znajdujących się na hali produkcyjnej. Na podstawie tych informacji moŜna dokładnie zaplanować harmonogram produkcji do nowej sytuacji rynkowej. Aktualizowany
harmonogram produkcyjny wspomaga dobór operacji związanych z poszczególnymi wyrobami, tak aby pilne zlecenia były wykonywane w pierwszej kolejności.
Znając ilość i lokalizację zapasów na hali moŜna zoptymalizować rozmieszczenie urządzeń technologicznych potrzebnych do produkcji. Odpowiednie rozmieszczenie przyczyni się do lepszej koordynacji w wykonywanych operacjach na stanowiskach
roboczych. Zastosowanie systemów kodów kreskowych do zarządzania zapasami
w toku pozwala na określenie rotacji poszczególnych zapasów. Informuje to o stanach
magazynowych w danej chwili, czyli o tym które zapasy są przechowywane dłuŜszy
czas na magazynie, a których brakuje.
Trzeba zwrócić takŜe uwagę na to, Ŝe znając ilość zapasów w toku, moŜna zmodernizować dany proces produkcyjny, gdyŜ dokładna wartość zapasów po kaŜdej operacji
informuje o miejscach występowania „wąskich gardeł”. Kody kreskowe przyczyniają
się do szybszej analizy stanów zapasów.
Stosowanie kodu kreskowego eliminuje ręczne wprowadzanie danych i w konsekwencji
likwiduje związane z tym błędy, czas i koszty (zarówno ręcznego wprowadzania, jak
i wyszukiwania oraz eliminacji błędów). Obecnie, jeŜeli przedsiębiorstwo produkcyjne
dobierze odpowiednio program zarządzający produkcją oraz dobrze zaprojektuje system
kompletacji danych przy wykorzystaniu kodu kreskowego, przyniesie to firmie wiele
korzyści takich jak: wzrost dokładności, zwiększenie prędkości operacji, zmniejszenie
zapasów, zwiększenie produktywności oraz zredukowanie kosztów administracyjnych.
Literatura
1. Nowosielski S.: Zarządzanie produkcją. Wyd. Akademii Ekonomicznej im. Oskara
Langego Wrocław 2001.
2. Bozarth C., Handfield R.B.: Wprowadzenie do zarządzania operacjami i łańcuchem
dostaw. Wyd. Helion Gliwice 2007.
166
3. Fowler M.: Architektura systemów zarządzania przedsiębiorstwem . Wyd. Helion
Gliwice 2005.
4. Praca zbiorowa: Kody kreskowe. Wyd. Instytut Logistyki i Magazynowania Poznań
2000.
Streszczenie
Artykuł opisuje zastosowanie kodów kreskowych w przedsiębiorstwie produkcyjnym
do wspomagania zarządzania zapasami w toku produkcji. W pracy opisano budowę
kodu kreskowego 128, moŜliwości zastosowania kodów kreskowych, zasadę działania
odczytu kodów oraz stosowane urządzenia odczytujące. Na koniec zwrócono uwagę na
korzyści płynące ze stosowania kodów kreskowych w przedsiębiorstwach przemysłowych z uwzględnieniem moŜliwości zarządzania zapasami w toku produkcji.
Using system of bar codes for management
of reserves in the course of production
Summary
In the article using of bar codes in production enterprises for assist of management of
reserves in the course of production was described. Structure of bar code type 128, possibilities of applying of bar codes, method of readout of bar codes and used reading devices were also described. At the end advantages of using of bar codes in industrial
enterprises taking into consideration possibilities of management of reserves in the
course of production were considered.
167