Штрихкодирование

Штрихкодирование — это технология автоматической идентификации и сбора данных, основанная на нанесении на объекты (товары, документы, упаковку) и последующем считывании оптическими устройствами графических меток — штриховых кодов. Штриховой код представляет собой последовательность чёрных и белых полос (штрихов и пробелов) различной толщины, в которых закодирована цифровая или буквенно-цифровая информация. Основная цель штрихкодирования — ускорение и повышение точности операций учёта, контроля, сортировки и обработки данных в торговле, логистике, производстве и других сферах.

История

Предпосылки и ранние разработки

Потребность в автоматизации процесса идентификации товаров возникла в середине XX века с ростом розничной торговли и усложнением цепочек поставок. Первые попытки создания системы автоматического считывания информации с упаковки относятся к 1940-м годам. В 1948 году студент Института технологии Дрекселя (Филадельфия) Бернард Сильвер, услышав разговор президента местной сети продовольственных магазинов о необходимости быстрого считывания данных о продукте, предложил своему другу Норману Вудленду разработать такую систему. Вудленд, вдохновившись азбукой Морзе, создал прототип, использующий линии различной толщины, нанесённые на поверхность.

Изобретение и первые внедрения

В 1949 году Вудленд и Сильвер подали заявку на патент, который был получен в 1952 году. Однако первые устройства были громоздкими и дорогими, а технология не нашла коммерческого применения. В 1960-х годах компания Sylvania разработала систему «KarTrak» для идентификации железнодорожных вагонов, но она оказалась ненадёжной.

Прорыв произошёл в начале 1970-х годов. В 1973 году был принят универсальный стандарт Universal Product Code (UPC) для розничной торговли в США. 26 июня 1974 года в супермаркете города Трой (штат Огайо) было совершено первое сканирование товара со штрихкодом — упаковки жевательной резинки Wrigley’s Juicy Fruit. Этот день считается началом эры коммерческого штрихкодирования.

Развитие в Европе и России

В 1976 году на основе UPC была разработана европейская система European Article Number (EAN), которая впоследствии стала международным стандартом GS1. В СССР первые эксперименты по внедрению штрихкодов начались в 1980-х годах, а массовое использование стартовало после распада Советского Союза, в 1990-х годах, когда возникла необходимость интеграции в мировую торговлю. Крупные российские торговые сети и производители начали активно внедрять системы штрихкодирования к концу 1990-х — началу 2000-х годов.

Принцип работы

Система штрихкодирования включает три основных компонента:

1. Кодирование — преобразование идентификационной информации (например, кода товара) в графическое изображение (штрихкод) в соответствии с определённым стандартом.
2. Нанесение — печать штрихкода на упаковку, этикетку или непосредственно на изделие с использованием различных технологий (термотрансферная печать, лазерная гравировка, офсетная печать).
3. Считывание — сканирование штрихкода оптическим устройством (сканером), которое декодирует графические элементы в цифровой код, передаваемый в информационную систему (кассовый аппарат, складскую программу).

Сканер излучает луч света (обычно лазерный или светодиодный), который отражается от поверхности. Чёрные штрихи поглощают свет, а белые пробелы — отражают. Датчик фиксирует изменения отражённого светового потока и преобразует их в электрический сигнал. Процессор сканера декодирует этот сигнал, сверяя его с таблицей символов конкретной символьной системы (кодировки).

Классификация и виды штрихкодов

Штриховые коды делятся на два основных типа: линейные (одномерные, 1D) и двумерные (матричные, 2D).

Линейные (одномерные) коды

Информация в них закодирована только по горизонтали (ширина штрихов и пробелов). Вертикальные размеры служат для удобства сканирования. Основные стандарты:

• UPC (Universal Product Code) — используется в США и Канаде для розничной торговли. Существуют версии UPC-A (12 цифр) и UPC-E (6 цифр).
• EAN (European Article Number) — международный стандарт, наиболее распространённый в мире, в том числе в России. Основные версии: EAN-13 (13 цифр) и EAN-8 (8 цифр). Код EAN-13 содержит: префикс национальной организации GS1 (для России — 460-469), код производителя, код товара и контрольную цифру.
• Code 39 — алфавитно-цифровой код, поддерживающий цифры, буквы и некоторые символы. Используется в промышленности, логистике, здравоохранении (например, для маркировки образцов крови).
• Code 128 — высокоплотный код, поддерживающий полный набор символов ASCII. Широко применяется в логистике и для внутренних нужд предприятий.
• Interleaved 2 of 5 — код, используемый для маркировки картонных коробок, упаковок и в складском учёте.
• GS1-128 (бывший EAN-128) — расширенная версия Code 128, позволяющая кодировать не только идентификатор товара, но и дополнительную информацию (срок годности, номер партии, вес). Активно применяется в цепях поставок.

Двумерные (матричные) коды

Информация кодируется как по горизонтали, так и по вертикали, что позволяет разместить значительно больший объём данных (до нескольких килобайт). Для считывания требуются специальные сканеры (имиджеры) или камеры смартфонов.

• QR-код (Quick Response) — разработан японской компанией Denso Wave в 1994 году. Позволяет кодировать цифры, буквы, иероглифы и двоичные данные. Широко используется для быстрого доступа к веб-сайтам, передачи контактной информации (vCard), оплаты и маркировки товаров (в том числе в системе «Честный ЗНАК» в России).
• Data Matrix — компактный код, состоящий из квадратных модулей. Отличается высокой помехоустойчивостью и возможностью нанесения на малые поверхности. Используется для маркировки электронных компонентов, медицинских изделий и в авиакосмической промышленности.
• PDF417 — многострочный код, способный хранить до 1,1 килобайта данных. Применяется в документах (водительские права, посадочные талоны), логистике и перевозках.

Применение

Розничная торговля

Наиболее массовая сфера применения. Штрихкод на упаковке товара позволяет:

• Ускорить процесс обслуживания покупателей на кассе.
• Автоматизировать учёт товарных запасов.
• Снизить количество ошибок при вводе данных вручную.
• Проводить инвентаризацию с помощью мобильных терминалов сбора данных (ТСД).

Логистика и складское хозяйство

Штрихкодирование является основой современных систем управления складом (WMS). Оно применяется для:

• Идентификации и отслеживания грузов на всех этапах транспортировки.
• Приёмки, размещения, отбора и отгрузки товаров.
• Контроля сроков годности и серийных номеров.
• Оптимизации маршрутов движения внутри склада.

Производство

В промышленности штрихкоды используются для:

• Маркировки деталей, узлов и готовой продукции.
• Учёт незавершённого производства.
• Контроля качества и отслеживания дефектов (traceability).
• Управления инструментом и оснасткой.

Здравоохранение

В медицине штрихкодирование повышает безопасность пациентов:

• Идентификация пациентов (браслеты со штрихкодом).
• Маркировка лекарственных средств и расходных материалов.
• Учёт образцов биоматериалов в лабораториях.
• Контроль введения препаратов и переливания крови.

Документооборот

Штрихкоды наносятся на документы (счета, накладные, договоры) для автоматизации их регистрации, поиска и архивирования.

Маркировка товаров в России (система «Честный ЗНАК»)

С 2019 года в Российской Федерации действует обязательная цифровая маркировка товаров с использованием кодов Data Matrix. Система «Честный ЗНАК» (оператор — Центр развития перспективных технологий, ЦРПТ) охватывает такие категории, как табачная продукция, обувь, лекарства, шубы, шины, фотоаппараты, молочная продукция, вода и другие. Цель — борьба с контрафактом и нелегальным оборотом.

Технологии нанесения и считывания

Нанесение

• Термотрансферная печать — наиболее распространённый способ для печати этикеток с использованием риббона (красящей ленты). Обеспечивает высокое качество и долговечность изображения.
• Термопечать — печать на термочувствительной бумаге без использования риббона. Дешевле, но изображение менее устойчиво к нагреву и трению.
• Офсетная и флексографская печать — используется для нанесения штрихкодов на упаковку большими тиражами.
• Лазерная гравировка — наносит код непосредственно на поверхность изделия (металл, пластик, стекло), обеспечивая максимальную стойкость.

Считывание

• Лазерные сканеры — считывают линейные коды. Бывают ручные, стационарные (на кассах) и встраиваемые.
• Имиджеры (CCD-сканеры) — фотографируют изображение кода и декодируют его. Могут считывать как линейные, так и двумерные коды, а также повреждённые или неконтрастные изображения.
• Терминалы сбора данных (ТСД) — мобильные компьютеры со встроенным сканером, используемые на складах и в магазинах.
• Камеры смартфонов — с помощью специализированных приложений могут считывать большинство типов штрихкодов, особенно QR-коды.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Высокая скорость и точность ввода данных.
• Снижение трудозатрат и операционных ошибок.
• Возможность автоматизации учётных процессов.
• Низкая стоимость печати и нанесения.
• Международная стандартизация (GS1).

Недостатки

• Ограниченный объём информации в линейных кодах.
• Чувствительность к загрязнению, повреждению и плохой печати.
• Необходимость прямой видимости между сканером и кодом.
• Уязвимость к подделке (для стандартных линейных кодов).
• Зависимость от качества печати и типа поверхности.

Нормативное регулирование и стандарты

Международная система стандартизации штрихкодов поддерживается некоммерческой организацией GS1, которая разрабатывает и поддерживает стандарты EAN/UPC, GS1-128, GS1 DataMatrix и другие. В России функции национальной организации GS1 выполняет Ассоциация автоматической идентификации «ЮНИСКАН» / GS1 Russia. Она присваивает префиксы (460-469) и ведёт реестр участников системы.

Интересные факты

• Первый коммерческий штрихкод (UPC) был нанесён на упаковку жевательной резинки Wrigley’s Juicy Fruit. Эта упаковка сейчас хранится в Смитсоновском музее американской истории.
• Существуют «невидимые» штрихкоды, нанесённые специальными чернилами, которые считываются только в ультрафиолетовом или инфракрасном свете.
• В 2011 году в Японии был создан QR-код, вырезанный на рисовом зерне, размером менее 1 мм.
• Штрихкоды могут быть не только чёрно-белыми, но и цветными, однако для надёжного считывания требуется достаточный контраст между штрихами и фоном.
• В России действует ГОСТ Р 51294.3-99 (ИСО/МЭК 15420-99), регламентирующий параметры символов линейных штриховых кодов.

Источники

• ГОСТ Р 51294.3-99 «Автоматическая идентификация. Кодирование штриховое. Спецификация символики EAN/UPC».
• Материалы GS1 Russia (Ассоциация «ЮНИСКАН»).
• Официальный сайт системы маркировки «Честный ЗНАК» (ЦРПТ).
• История изобретения штрихкода — публикации Smithsonian Institution.
• Учебные пособия по автоматической идентификации (В. А. Гуськов, А. И. Шевелев и др.).