Штрих-код

Штрих-код: все  гениальное просто 

   В современном супермаркете покупатель с поразительной беззаботностью набивает продуктами металлические корзинки, даже не задумываясь о том, как потом кассир будет разбираться, какой товар сколько стоит. А собственно говоря, причин для беспокойства нет — ведь все кассовые аппараты подключены к компьютеру. Провел сканером по упаковке — получил полную информацию. Такая автоматизация стала возможной благодаря всего лишь одному изобретению — штрих-коду. 

Тернистый путь 

   Задолго до изобретения штрих-кодов и сканнеров для их распознавания работники сферы оптовой торговли почувствовали, что им нужно нечто подобное. Первоначально в качестве кандидата на роль средства по учету за реализацией продукции выдвигались перфокарты. В 1932 г. американский студент одного из коммерческих учебных заведений по имени Уоллес Флинт опубликовал базовые тезисы, в которых он представил модель идеального супермаркета. По его теории покупатели должны были производить отбор продуктов в торговом зале посредством прокалывания специальных карточек. На кассе предполагалось размещать считывающие устройства, куда каждый вставлял бы свою перфокарту с пробитыми в определенной последовательности дырками, соответствующими выбранному списку товаров. После процесса идентификации должен был приводиться в действие ленточный конвейер, который и доставлял бы отобранные покупки к кассе. Такой метод мог также существенно упростить ведение учета покупок для управляющего персонала. Однако эти мечты так и не были по-настоящему воплощены в жизнь. Главной проблемой того времени было то, что считывающее оборудование представляло собой машины гигантских размеров и стоило невероятно дорого. Кроме того, американская экономика находилась тогда на самом пике Великой депрессии, и владельцам магазинов было не до нововведений, поэтому проект, по сути, так и остался на бумаге. И все же идеи Флинта определили ориентиры на будущее… 

   Первые  шаги в сторону разработки  штрих-кодов в том виде, как  они выглядят сейчас, были сделаны  в 1948 г. Как и множество великих открытий, изобретение штрих-кода стало делом случая. Бернард Силвер, аспирант Дрексельского института технологии в городе Филадельфия, оказался невольным свидетелем разговора, в котором владелец местной продовольственной компании просил декана одного из факультетов провести исследование по вопросу автоматического сбора информации непосредственно у касс супермаркета. Декан отклонил просьбу бизнесмена, однако Силвер передал суть беседы своему другу Норману Джозефу Вудленду — 27-летнему аспиранту и преподавателю того же института. 

   Проблема  очень заинтересовала Вудленда, и он с головой окунулся  в работу. Сначала он планировал  использовать для нанесения уникальной  для каждого товара маркировки  чернила, которые должны были  светиться под каким-нибудь источником ультрафиолетового света. Молодые люди соорудили пробный образец такого устройства, однако сразу же столкнулись с рядом препятствий — от ненадежности чернил до высокой себестоимости печати. Тем не менее это не остановило новаторов. Вудленд, собрав деньги, накопленные в результате биржевых спекуляций, покинул институт и отправился к своему деду во Флориду, где собирался продолжить свои исследования. 

   Через  несколько месяцев работы он  пришел к варианту линейного  штрих-кода, использовавшего элементы двух хорошо известных на тот период технологий кодирования: звуковых треков к кинофильмам и азбуки Морзе. Азбука Морзе стала прототипом отображения нового кода — Вудленд просто вытянул вниз точки и тире, что привело к рисунку, похожему на последовательность черных широких и узких линий, разделявшихся белыми пробелами. Метод озвучивания кинофильмов, внедренный Ли де Форестом в 20-х гг. прошлого века, лег в основу процесса считывания штрих-кода. Де Форест печатал маркировку, состоявшую из определенных элементов различного уровня прозрачности, прямо на краю пленки. Затем он пускал на нее луч света в тот момент, когда шел фильм. Чувствительная трубка, размещенная на другом конце проекционного аппарата, преобразовывала сигналы от изменения яркости в электрические волны, которые в свою очередь конвертировались в звук посредством динамиков. Вудленд решил воспользоваться подобным методом для интерпретации отражения света, меняющегося при переходе от узких линий к длинным и наоборот. Впоследствии Вудленд посчитал, что код в виде концентрических окружностей будет гораздо удобнее для считывания с любого угла, чем код, составленный из прямых линий. 

   В 1949 г.  Вудленд и Силвер запатентовали  свое изобретение, а через два  года Вудленд получил приглашение поработать в IBM, где, как он надеялся, его идея должна была получить поддержку. Друзья снова приступили к конструированию — теперь уже они пытались построить подобие современного сканера. Еще несколько месяцев напряженного труда — и появился аппарат, облаченный в черную защитную материю и имевший размеры письменного стола. Он состоял из двух ключевых компонентов: 500-Вт лампы накаливания, служившей источником света, и фотоувеличительной трубки для улавливания светового сигнала. Вся конструкция была соединена с осциллоскопом. Изобретатели проводили кусок бумаги с нарисованными на ней линиями сквозь тонкий луч, излучавшийся лампой. Затем луч, отражаясь, попадал на трубку, а осциллоскоп отображал полученные сигналы в виде синусоид. Несмотря на то, что в один прекрасный момент бумага задымилась, Вудленд и Силвер смогли смело заявить, что создали прототип устройства, способного в электронном виде считывать отпечатанную маркировку. 

   Казалось, дело за малым. Оставалось лишь  перевести электронные кривые  в удобоваримую форму, понятную любому, самому простому человеку. Естественно, что решение подобной проблемы предполагалось возложить на плечи компьютера. Однако выяснилось, что тогдашние машины были крайне неудобны в управлении, выполняли лишь простейшие вычисления, а по сему не справлялись с поставленной задачей. И кроме того, они имели огромные размеры, так что не могло быть и речи об установке хотя бы одной такой ЭВМ в супермаркете. К тому же сам процесс псевдосканирования был неэффективным — лампа излучала слишком много света, а трубка воспринимала лишь небольшую его часть, остальное выливалось в малоприятные для человека ощущения от высвобождения тепловой энергии. Да и риск повредить зрение был весьма велик. Стало ясно, что без доступного и удобного способа сканирования и обработки данных идея Вудленда и Силвера была обречена на провал. IBM решила приостановить сотрудничество с изобретателями, в то время как другие компании продолжили исследования в этой области. 

   Прошло  несколько лет, прежде чем был  изобретен лазер — отличная миливаттная альтернатива мощной лампе накаливания. Тонкий гелиево-неоновый луч, двигаясь по изображению штрих-кода, поглощался черными полосками и отражался белыми. Таким образом, генерировались четкие сигналы по принципу да/нет. С помощью лазера можно было сканировать с расстояния от пары сантиметров до одного метра, причем под разными углами. Это было крайне важным, поскольку существенно облегчило бы жизнь работникам кассовых аппаратов, а соответственно, значительно повысило бы скорость обслуживания покупателей. 

   Наконец  весной 1971 г. на одном из саммитов  крупных деятелей торговли компания RCA продемонстрировала вполне работоспособную  систему нанесения и считывания  кругообразного штрих-кода с использованием  сканирующей лазерной установки. Эта новинка привлекла внимание огромного количества участников встречи. Вскоре RCA начала тестирование своей системы в одном из магазинов Цинциннати. Правда, результаты оказались несколько отличными от ожидаемых. Основным неудобством кругообразного штрих-кода была невозможность считывания данных в тех случаях, когда чернильные круги при печати чуть-чуть съезжали в сторону и образовывали слегка смазанное изображение. 

   Между  тем, IBM не могла не отметить, что  она рискует остаться в стороне  от очень привлекательной сферы приложения капитала, обладающей невероятным потенциалом. Руководители компании тут же вспомнили, что еще в начале 50-х гг. у них работал человек, идея которого теперь воплотилась в жизнь и успешно продвигалась конкурентами. Вудленд был снова рекрутирован IBM и наряду с другим ее сотрудником Джорджем Лаурером сыграл одну из значимых ролей в разработке наиболее популярной на сегодня версии штрих-кода — UPC (Universal Product Code). 

   В итоге  элегантное решение IBM в виде UPC-кода  выиграло своеобразную битву стандартов у разработок RCA и им подобных. Дата 3 апреля 1973 г. считается официальным днем рождения штрих-кода, ставшим самым выдающимся событием в истории современной логистики. 

   Надо  сказать, что еще до принятия UPC на складах, фабриках, в библиотеках и прочих автономных предприятиях и учреждениях применялись различные системы кодирования, применявшие свой собственный шифр. Где-то использовались только буквы, где-то — одни цифры, в отдельных местах — и то и другое. После внедрения универсального штрих-кода любой промаркированный продукт мог быть легко идентифицирован в любом соответствующим образом оборудованном магазине или на складе. Конечно, такая стандартизация потребовала от промышленных компаний и предприятий сферы торговли дополнительных расходов на закупку принтеров, сканеров, персональных компьютеров для организации автоматизированных рабочих мест в первую очередь кассиров и складских работников. Однако через пару лет во всех организациях затраты окупались сполна. 

   Тем временем в результате стремительного распространения штрих-кода обнаружилась новая проблема — стандартизация и контроль над набирающим силу явлением. В самом деле, возникла острая необходимость в создании специального органа, который взял бы на себя заботу о регламентации применения штрих-кода, а также о регистрации и выдаче индивидуальных номеров новым предприятиям, желающим маркировать свою продукцию. Так в Соединенных Штатах возник Совет по универсальному штрих-коду — UCC, который и взял на себя не только указанные функции, но и значительно расширил границы своих интересов. 

Анатомия штрих-кода 
 

   Итак, посмотрим,  к чему же пришло в итоге  человечество, развивая и усовершенствуя  символику штрих-кода. В настоящее  время существует несколько типов  штрих-кодов, в целом имеющих общий вид. Самыми распространенными являются коды UPC и EAN. Внешне они очень похожи. Главное сходство — представление кода в виде линий и пробелов (для считывания сканнером) и дублирование информации цифрами (для обработки вручную людьми в случае технических сбоев) в нижней части маркировки. Линии и пробелы определенной ширины представляют собой графическое исполнение двоичного кода (0 — пробел, 1 — штрих), в котором и выражается каждая отдельно взятая цифра. 

   Другая  характерная черта — разделение цифр и линий на две самостоятельные части. Левая образует номер, закрепленный за отдельной компанией. Выдачей таких номеров занимаются UCC в Северной Америке и EAN в Европе. Существуют локальные ассоциации, ведущие аналогичную деятельность, например JAN в Японии. Правая часть кода обозначает конкретный товар. Причем, даже если какое-то подразделение, скажем, компании Pepsi Cola разливает один и тот же напиток по бутылкам разной емкости, каждая их них будет иметь штрих-код с одинаковой левой частью, но с абсолютно разной правой. Это справедливо для любой фирмы, использующей маркировку UPC/EAN. 

   Этим  кодом маркируется большинство  продукции, производящейся в Северной  Америке. В то же время отдельные  модификации штрих-кода имеют  и свои структурные особенности. 

   UPC (Universal Product Code). Существует в нескольких  версиях. Наиболее распространенным  является код UPC версии A (UPCA). Это  12-разрядная маркировка, состоящая  из 10 основных цифр и двух вспомогательных.  Первая цифра — вспомогательная и обозначает тип продукта. Следующие пять цифр — код производителя. После двойной разделительной полосы идет другая группа из пяти цифр, несущая информацию о самом продукте. И наконец, последняя цифра — контрольная, и предназначена она исключительно для сканера и компьютера, чтобы определить корректность считывания всего кода. 

   На сайте  www.upcdatabase.com можно ввести UPCA-код с  упаковки любого товара и просмотреть  его технические характеристики… 

   EAN (European Article Numbering). Также как и UPC бывает нескольких видов, и вообще является логическим его продолжением, хотя и использует отличную от UPC систему преобразования цифр в штрих-код. Поэтому сканеры, способные распознать EAN-код, без проблем считают и код UPC, а вот обратное — не всегда верно. 

   В основном  сегодня применятся тип EAN-13, т.  е. 13-разрядный штрих-код, в котором  первые две-три цифры обозначают код страны, где был зарегистрирован и выдан данный код. Например, диапазон от 00 до 13 зарезервирован за США, от 460 до 469 — за Россией, 50 — за Великобританией и т.д. Число 977 соответствует специальному номеру для периодических изданий (ISSN), а 978 — для книг (ISBN). С полным перечнем кодов EAN можно ознакомиться на страничке официального сайта этой организации. 

   UPCE. Это  еще один широко применяемый  тип штрих-кода, являющийся укороченной  версией UPCA. Цель, преследовавшаяся  при его создании, — сократить размеры символа за счет удаления повторяющихся нулей. Данный код удобен для маркировки малогабаритной продукции. Следует упомянуть и о других вариантах — UPC-версий B, C и D, которые адаптированы под особенности отдельных отраслей производства. 

   EAN-8. По  аналогии с UPCE он относится  к разновидности стандартного  кода EAN-13. Это сокращенный 8-разразрядный  вариант. Другой вариант штрих-кода EAN, применяющийся исключительно  в Японии, — JAN-код. 

   Все современные  штрих-коды позволяют производить процесс сканирования под любым углом, причем идентифицироваться может как весь код целиком, так и по составным частям. Вероятность правильного считывания с первого раза составляет около 99%, что говорит о достаточно высокой надежности данной технологии.