Na przestrzeni ostatnich kilkudziesięciu lat przemysł uległ znacznej transformacji. Inicjatywy związane z transformacją przemysłową, takie jak Przemysł 4.0, to jednak nie jedyny powód, dla którego technologie są coraz częściej stosowane. Po opuszczeniu linii produkcyjnych i montażowych produkty trafiają do sfery pakowania i łańcucha dostaw. Kody kreskowe są obecnie powszechnie stosowane w celu identyfikacji części podczas produkcji i montażu: technologia ułatwia identyfikację produktu, przechwytywanie danych i organizację pracy. Utrzymanie aktywów produkcji przemysłowej w ruchu zależy także od technik konserwacji, takich jak monitorowanie stanu technicznego i konserwacja predykcyjna. Łatwy dostęp do schematów instalacji, list części i procedur serwisowych ułatwia inżynierom pracującym w terenie ograniczenie do minimum czasu przestoju i utrzymanie wysokiej wydajności.
W artykule przedstawiamy mobilne skanery (czytniki) kodów kreskowych oraz tablety klasy przemysłowej zaprojektowane z myślą o zastosowaniach przemysłowych.
Technologia mobilna to podstawa wysokiego poziomu produktywności
Dynamiczna działalność wielu firm, zarówno produkcyjnych, jak i tych zajmujących się łańcuchem dostaw, zależy w dużej mierze od automatyzacji. Linie produkcyjne i procesy przemysłowe są zoptymalizowane pod kątem osiągnięcia wysokiego poziomu efektywności operacyjnej, która jest kluczowym wyznacznikiem wydajności produkcji. Równie istotną kwestią jest jednak efektywność identyfikacji i przepływu gotowych produktów i komponentów z produkcji do łańcucha dostaw. Niektóre łańcuchy dostaw, np. towarów spożywczych, obejmują kilka lokalizacji – od dostawcy, przez magazyny i regionalne centra dystrybucyjne, aż po lokalne sklepy.
Kody kreskowe w postaci etykiet samoprzylepnych lub nadruków bezpośrednio na produktach stały się podstawową metodą identyfikacji produktów. Automatyczna identyfikacja i przechwytywanie danych (ADC) stały się powszechnie stosowaną metodą selekcji, identyfikacji i śledzenia dużych i małych obiektów, w każdym procesie przemysłowym i detalicznym.
Wiele zautomatyzowanych procesów produkcyjnych wykorzystuje do wprowadzania informacji do systemu komputerowego czytniki kodów kreskowych ADC. Skanery te są zamontowane na maszynach. Jednak nie wszystkie zadania są zautomatyzowane; równie ważna jest ludzka interakcja przy wyborze i przemieszczaniu części w łańcuchu dostaw.
Są to na przykład:
- Operatorzy wózków widłowych wybierający produkty do wysyłki.
- Pracownicy obsługujący linię produkcyjną w przemyśle motoryzacyjnym.
- Osoby kompletujące zamówienia ze sklepów internetowych.
Osoby te stale się przemieszczają, dlatego potrzebują przenośnych skanerów kodów kreskowych. Na rynku dostępne są przewodowe skanery kodów kreskowych, które mogą stanowić czasem zagrożenie dla bezpieczeństwa, a ich współużytkowanie ogranicza swobodę działania. Skanery bezprzewodowe zapewniają największą mobilność.
Mobilne urządzenia do automatycznej identyfikacji i przechwytywania danych
Chyba wszyscy spotkaliśmy się z kodami kreskowymi w naszym codziennym życiu. Znajdują się one na produktach spożywczych, przesyłkach i urządzeniach gospodarstwa domowego. Można wyróżnić dwa rodzaje kodów kreskowych: 1D i 2D.
Jednowymiarowe kody kreskowe (1D) składają się szeregu pionowych linii o różnej szerokości, między którymi występują odstępy.
Dwuwymiarowe kody kreskowe (2D) są bardziej skomplikowane i zwykle mają kształt kwadratu lub prostokąta. Pozwalają one na przedstawienie większej ilości danych na danym obszarze niż kody 1D. Ze względu na większą gęstość informacji niż w przypadku kodów 1D i bardziej wyrafinowane kodowanie, rozdzielczość i jakość skanera nabierają znacznie większego znaczenia.
Na rynku dostępnych jest wiele standardów kodów kreskowych 1D i 2D, a każdy z nich definiuje możliwy do wykorzystania zestaw znaków. Powszechnie stosowane są cztery zestawy znaków: numeryczny (tylko cyfry 0-9), alfanumeryczny (0-9 i A-Z), GS1 AI 82 (dodający znaki specjalne do kodu alfanumerycznego) oraz pełny ASCII (dowolny znak ASCII o wartości 0-127).
Przykłady numerycznych kodów kreskowych 1D to EAN12, UPC-A i Code-11. Do kodów 2D z pełnym ASCII należą kody Aztec, QR i MaxiCode.
Wybierając skaner kodów kreskowych, należy zwrócić uwagę na następujące kluczowe parametry, znajdujące się w arkuszu danych.
Obsługiwane standardy kodów kreskowych. Jakie standardy kodów kreskowych muszą być obsługiwane? Niektóre czytniki skanują tylko jednowymiarowe kody kreskowe, z czasem może zajść potrzeba korzystania również z kodów 2D.
Wytrzymałość. Jak w przypadku każdego urządzenia ręcznego, zawsze istnieje ryzyko przypadkowego upuszczenia go podczas użytkowania. Należy sprawdzić, czy skaner jest w stanie przetrwać wielokrotne upadki na betonową powierzchnię. Warto również zastanowić się, w jakich warunkach środowiskowych skaner będzie używany i czy wymagać będzie ochrony przed wnikaniem pyłu lub wilgoci.
Wydajność skanowania. Skaner może z różną skutecznością odczytywać kody kreskowe 1D i 2D z różnych odległości i pod różnymi kątami. Operator siedzący na wózku widłowym może na przykład nie być w stanie dotknąć skanowanego przedmiotu. Maksymalna odległość skanowania kodu 2D wynosi zazwyczaj 200 mm.
Standardy radiowe. Dostępne na rynku bezprzewodowe skanery kodów kreskowych wykorzystują powszechnie dostępny standard bezprzewodowy, taki jak Wi-Fi, lub metodę danego producenta. Należy więc upewnić się, że skaner obsługuje protokół bezprzewodowy, który będzie stosowany.
Żywotność baterii. Od większości urządzeń ręcznych oczekuje się całodniowej pracy. Warto sprawdzić, czy bateria skanera wytrzyma całą zmianę bez konieczności ładowania. Konieczne może być też zainstalowanie punktów ładowania na stanowiskach pracy operatorów.
Mobilny dostęp do informacji
Kolejnym aspektem, związanym z mobilnością pracowników, jest dostęp do istotnych informacji. Pracownicy odpowiedzialni za utrzymanie ruchu potrzebują na przykład dostępu do zleceń, diagramów, list części i instrukcji serwisowych. Konieczność częstego powracania do warsztatu i sięgania po wydrukowaną dokumentację zmniejsza wydajność pracy. Dzięki tabletom dostęp do odpowiednich systemów i aplikacji jest łatwy i wygodny.
Podczas wyboru tabletu należy wziąć pod uwagę kilka kluczowych kryteriów:
System operacyjny. Należy sprawdzić, z jakich systemów operacyjnych korzystają aplikacje. Popularnymi systemami są Microsoft Windows, Linux oraz Android.
Rodzaj i rozmiar ekranu dotykowego. Rozmiar ekranu ma wpływ na fizyczne rozmiary tabletu. Mniejsze tablety są poręczniejsze, jednak należy pamiętać, że niektóre aplikacje wymagają minimalnych wielkości ekranu. Co więcej, schematy urządzeń mogą być trudne do odczytania na mniejszych ekranach. Tańsze tablety wykorzystują często rezystancyjne ekrany dotykowe, są one jednak mniej wydajne i bardziej podatne na wilgoć niż pojemnościowe ekrany dotykowe.
Wytrzymałość mechaniczna. Tak jak w przypadku skanerów kodów kreskowych, odporność mechaniczna tabletów jest równie istotna. Tablety są bardziej podatne na uszkodzenia podczas upadku, ponieważ nie są tak poręczne, jak skanery. Należy upewnić się, czy urządzenia jest wystarczająco wytrzymałe do zastosowań w środowisku, w którym będą z niego korzystać pracownicy.
Żywotność baterii. Na długość pracy tabletu na jednym ładowaniu duży wpływ ma częstotliwość używania ekranu. W arkuszu danych producenta należy sprawdzić czas pracy i pojemność baterii podaną w mAh. Jeśli jest to możliwe, warto korzystać z baterii wyjmowanych oraz wymienianych podczas pracy.
Dodatkowe funkcje. Niektóre tablety klasy przemysłowej mogą być oferowane z dodatkowymi funkcjami, takimi jak wbudowany skaner kodów kreskowych, stacje dokujące i pokrowce.
Przegląd skanerów kodów kreskowych i tabletów przemysłowych
Barcode scanners
Seria skanerów Datalogic Powerscan PM9501 (patrz rys. 1) umożliwia odczyt szerokiej gamy kodów kreskowych 1D i 2D, niezależnie od orientacji, z odległości do 1 m, w zależności od typu kodu i rozdzielczości. Ergonomiczne skanery ważące ok. 450 gramów są wygodne w użyciu, wykorzystują intuicyjne systemy celowania i miękkie pulsacyjne białe światło skanujące.
Skanery dostępne są w różnych konfiguracjach z dwoma opcjami wyświetlacza i czterema lub szesnastoma konfigurowalnymi przyciskami, co pozwala na dwukierunkową interakcję z aplikacją główną.
Komunikacja bezprzewodowa korzysta z systemu STAR Cordless firmy Datalogic, który umożliwia konfigurację punkt-punkt lub wielopunktową w paśmie ISM 433 lub 910 MHz. W konfiguracji wielopunktowej do jednego odbiornika radiowego podłączonego do sieci przewodowej może mieć dostęp nawet 16 skanerów. W przypadku szybkiej komunikacji z częstotliwością 433 MHz w otwartej przestrzeni zasięg działania wynosi 50 m, a w przypadku częstotliwości 910 MHz – 170 m.
Podstawka dokująca zapewnia ładowanie i przewodową komunikację sieciową z wykorzystaniem przemysłowej sieci Ethernet lub Modbus.
Urządzenie PM9501 spełnia normę IP65 i jest odporne na 50 upadków z wysokości 2 m na betonową powierzchnię.
Przykładem ultrawytrzymałego skanera kodów kreskowych 1D jest Zebra LI3600-ER (patrz rys.2).
Seria Zebra LI3600 jest dostępna w wersji przewodowej i bezprzewodowej. Wersja bezprzewodowa komunikuje się z podstawką dokującą hosta za pomocą technologii Bluetooth. Obsługiwane interfejsy sieciowe obejmują Ethernet IP, przemysłowy Ethernet i TCP/IP.
Skaner jest odporny na wielokrotne upadki z wysokości 3 m na beton oraz do 7500 upadków z wysokości 1 m. Dostępne funkcje dekodowania obejmują dziesięć formatów kodów kreskowych 1D, a zasięg dekodowania wynosi do 17 m przy standardzie Code 39 100 mil. Po pełnym naładowaniu akumulatora litowo-jonowego o pojemności 3100 mAh można wykonać do 100 000 skanów.
Kolejnym w pełni przewodowym i niezwykle wytrzymałym skanerem jest Xenon Extreme Performance (XP) 1950g firmy Honeywell (patrz rys. 3).
Rugged industrial tablet computers
Rysunek 4 przedstawia wytrzymały tablet Honeywell RT10W. Urządzenie wyposażono w zintegrowany skaner kodów kreskowych 1D/2D, 10,1-calowy ekran o wysokiej rozdzielczości 1920 × 1200 dpi oraz 128 GB pamięci masowej. Tablet jest obsługiwany przez system operacyjny Microsoft Windows 10 IoT 64-bit Enterprise. Wśród opcji łączności bezprzewodowej dostępne są Wi-Fi, telefonia komórkowa 4G LTE i Bluetooth 5.0.
Wśród innych wytrzymałych tabletów znajdują się tablety Zebra ET51/ET56 z systemem Microsoft Windows (patrz rys. 5). Dostępne w wersjach z pojemnościowym ekranem dotykowym o przekątnej 8,4 cala (570 g) i 10,1 cala (765 g), są wyposażone w łączność komórkową Wi-Fi i bezprzewodową Bluetooth. Dostępne są również wersje z wyjmowanym i wymienianym w czasie pracy akumulatorem.
Poprawa produktywności pracowników dzięki wdrożeniu technologii mobilnych
Dzięki mobilnemu dostępowi do najważniejszych informacji i gromadzenia danych, przenośne i wytrzymałe tablety przemysłowe oraz skanery kodów kreskowych wpływają na zwiększenie produktywności pracowników. Ten krótki artykuł prezentuje tylko niektóre z korzyści, jakie technologia mobilna przynosi pracownikom będącym w ciągłym ruchu.
