Системы идентификации товаров и грузов

Штрих-кодовая идентификация

В мировой практике штриховое кодирование получило наибольшее распространение из-за простоты и отсутствия необходимости снабжать каждую упаковку груза дорогостоящими и сложными устройствами идентификации. В этом случае на грузе размещаются только дешевые наклейки, а все оборудование для считывания данных может располагаться стационарно на пути движения грузов. Помимо идентификации грузов на транспорте штриховое кодирование получило распространение для идентификации различных документов, в том числе билетной продукции.

Штриховой код представляет собой чередование темных и светлых полос разной ширины, что соответствует определенным символам кода. Это позволяет считать данные даже с помощью самых простых сканеров. Для возможности визуальной проверки под штриховым кодом непосредственно печатается его числовой эквивалент.

Разрешение, или плотность, штрих-кода зависит от самого узкого элемента — модуля — и может варьировать в пределах высокого (обычно до 0,23 мм), среднего (от 0,23 до 0,50 мм) и низкого разрешений (более 0,50 мм). Примеры штрих-кодов различного разрешения приведены на рис. 2.3. Для повышения надежности считывания данных, если позволяют размеры груза, следует выбирать низкое разрешение нанесения штрих-кода.

Рис. 23. Штрих-коды различного разрешения

Общие требования к штрих-кодам на этикетках для отгрузки, транспортирования и приемки грузов определены в ГОСТ Р 51 294.10—2002, который идентичен международному стандарту ISO 15 394—2000.

Для унификации и стандартизации записи информации о грузе используются штриховые коды различных видов.

Линейные символики позволяют кодировать небольшой объем информации (до 20—30 символов, обычно это цифры), и их можно считывать недорогими сканерами. Для учета различных требований при обработке грузов на производственных складах, предприятиях розничной торговли и на транспорте используется достаточно большое количество различных видов линейных штрих-кодов.

Сравнение наиболее распространенных видов линейных штрих-кодов приведено в табл. 2.1 и на рис. 2.4.

Таблица 2.1

Характеристики линейных кодов.

Рис. 2.4. Виды линейных штрих-кодов

Штрих-код Code 39 — на данный момент наиболее часто используемый стандарт в промышленной системе штрих-кодов. Спецификация символики Code 39 определяется межгосударственным стандартом ГОСТ 30 742–2001. Основная черта этого вида штрих-кода — возможность кодировать сообщения, используя полный набор буквенно-цифровых символов. Full ASCII Code 39 может быть увеличен до 128 символов путем совмещения одних из специальных знаков ($, /, %, +) с буквами А — Z для формирования символов, не представленных в стандартной системе символов Code 39. Например, в стандартной системе символов кода 39 нет а. Однако в Full ASCII Code 39 а представлена как +А.

Для увеличения объема кодируемой информации Code 39 позволяет размещать несколько штрих-кодов последовательно. Если первым знаком Code 39 будет пробел (символ ASCII 32), тогда сканируемый символ разделяется и переходит в буфер хранения. Данная операция происходит со всеми символами Code 39, когда первый пробел добавляется к ранее сохраненным символам.

Вид штрих-кода Code 128 имеет возможность изменения длины и включает в себя полную систему кодов ASCII 128. Каждый знак представлен 11 модулями, которые могут представлять одну из четырех плотностей штрих-кода. Из всех линейных штрих-кодов Code 128 — наиболее гибкий. Он поддерживает как буквенные, так и цифровые символы, имеет наибольшее количество знаков на дюйм и варьируемую длину. Спецификация символики Code 128 определяется межгосударственным стандартом ГОСТ 30 743–2001. Code 128 применяется чаще всего совместно с другими системами кодирования для записи дополнительной информации.

В 1973 г. в США была создана организация Uniform Code Council, Inc. (UCC), ратовавшая за использование штрих-кода в промышленности и торговле. С тех пор универсальный код продукции — Universal Product Code (UPC) — стал наиболее распространенным штрих-кодом с фиксированной длиной для маркировки розничного товара в США. Номинальная высота кода UPS-А равна 1 дюйму, сокращенный размер — 80% стандартного.

С 1977 г. в Западной Европе для идентификации потребительских товаров стала применяться аналогичная система под названием «Европейский артикул» — European Article Numbering (EAN-13). Важно, что американский и западноевропейский коды совместимы, более того, EAN является разновидностью UPC, единственная их разница — длина (UPC — 12, a EAN — 13 знаков). Таким образом, коды, нанесенные на упаковку товара в одной стране, могут быть расшифрованы в другой.

Первые три цифры в коде EAN отводятся для обозначения национальной организации, в которой зарегистрировался производитель товара (рис. 2.5). Следующие четыре цифры — индекс изготовителя товара. Совокупность кода страны и кода изготовителя является уникальной комбинацией цифр, которая однозначно идентифицирует предприятие, производящее данный товар. Оставшиеся пять цифр изготовитель использует для кодировки собственной информации. В принципе, производитель может зарегистрироваться в любой национальной организации EAN или в нескольких организациях и использовать разные штрих-коды для поставки одного и того же товара в различные страны.

Рис. 2.5. Состав кода EAN-13.

Последняя, тринадцатая, цифра кода является контрольной и служит для проверки правильности считывания данных. Контрольная цифра рассчитывается по указанному ниже алгоритму.

• 1. Складывают цифры, стоящие на четных местах кода.
• 2. Полученную сумму умножают на три.
• 3. Складывают цифры, стоящие на нечетных местах кода, кроме самой контрольной цифры.
• 4. Складывают числа, полученные на 2-м и 3-м таге.
• 5. Отбрасывают дробную часть полученного числа.
• 6. Вычитают полученное на 5-м шаге число из десяти.

Если результат не совпадает с контрольной цифрой, считывание необходимо повторить.

Технология штрихового кодирования подразумевает уникальность штрих-кода для каждого товара, поэтому необходимо централизованное распределение кодов. Например, в России представителем организации «EAN International» является Ассоциация автоматической идентификации «ЮНИСКАН/EAN РОССИЯ», зарегистрировавшись в которой производитель получает диапазон значений штрих-кода па все выпускаемые им товары начиная с цифр 460. На спецификацию символики EAN в нашей стране действует идентичный международному стандарт ГОСТ ИСО/ МЭК 15 420−2001.

В целях идентификации товаров в системах доставки используется код UCC/EAN-128. Это позволяет расширить объем информации в одном штрих-коде. Например, номер товара в системе EAN и информацию, касающуюся сроков хранения и т.и. Символика UCC/EAN-128 является подмножеством символики Code 128.

Interleaved 2 of 5 (ITF) — это высокоплотный, с изменяемой длиной, только цифровой штрих-код (см. рис. 2.5). Требования к данному коду определены в ГОСТ Р 51 001—96. Его обычно применяют в транспортировке и дистрибьюции товаров, где требуются очень большие номера и уникально обозначенные упаковки. Этот вид штрих-кода уверенно считывается даже с гофрированных поверхностей картонных упаковок. Код начинается и заканчивается специальными «стартовым» и «стоповым» символами.

Код ITF-14 в своем составе содержит код EAN-13 (без контрольного разряда), который позволяет идентифицировать продукцию, содержащуюся внутри транспортной упаковки.

Использование в этом штрих-коде жирной рамки помогает уберечь сканеры от сканирования только части штрих-кода, что повышает надежность считывания данных. Слева и справа от штрихов рамка отделена полями, которые служат зонами входа и выхода луча сканера. По вертикали рамка вплотную примыкает к штрихам, поэтому, если луч сканера пройдет наискосок кода, то у него не будет зафиксирована зона выхода, считанные данные будут аннулированы и оператор получит сообщение о необходимости повторить операцию считывания.

Двумерные символики (20-коды) разработаны для кодирования большого объема информации (до 7 тыс. знаков). Двумерные кодировки считываются при помощи специального сканера двумерных кодов и позволяют быстро и безошибочно вводить большой объем информации. Расшифровка такого кода проводится в двух измерениях (по горизонтали и по вертикали).

В то время как стандартные линейные штрих-коды служат ключом для поиска детальной информации в БД (например, серийный номер, номер счета клиента и т. д.), двумерный может выполнять ту же функцию, занимая значительно меньше места, или выступать в качестве самодостаточной небольшой БД. Такая БД может перемещаться с человеком или документацией, картой или этикеткой. Таким образом, 2Э-коды обеспечивают мощную связь без необходимости доступа к внешней базе данных. Кроме этого, можно добавить 2D к уже печатающимся документам и ярлыкам. Например, с помощью двумерных кодов могут кодироваться декларация груза, коносамент и данные по материальным ценностям. К тому же 2Н-коды более устойчивы к повреждению, чем линейные. При установке формул корректирования в 2D кодах даже при значительном повреждении поверхности (до одной трети) информация останется неповрежденной.

Кроме PostNet штрих-кодов, используемых исключительно почтовой службой США для кодирования почтового индекса на письме, среди 2D наиболее часто используются PDF417, Data Matrix и MaxiCode, внешний вид которых представлен на рис. 2.6. Двумерные коды представлены в матричных или многорядных символах.

Рис. 2.6. Внешний вид многомерных кодов

Многорядные символы напоминают несколько составленных линейных кодов. PDF417 — лучший пример составного штрих-кода и наиболее распространенный среди всех 2D-символов. Требования к спецификации символики этого кода определены в ГОСТ Р 51 294.9—2002. Составные символы отлично читаются лазерными сканерами или видеокамерами. PDF417 — это код с изменяющимся значением, способным закодировать любое письмо, номер или знак. Каждый знак состоит из четырех штрихов и четырех пробелов в 17-модульной структуре. Аббревиатура PDF означает «переносной файл данных», а 417 — структура модуля. Каждый код PDF417 включает в себя от 3 до 90 рядов, окруженных изолированной зоной со всех четырех сторон. PDF417 поддерживает функцию сжатия текста, чисел или байтов. PDF417 может содержать до 340 знаков на квадратный дюйм с максимальной емкостью до 1850 текстовых знаков.

Матричные коды составлены из системы ячеек и могут быть квадратными, шестиугольными или круглыми по форме и внешне напоминают шахматную доску.

Data Matrix Code — это двумерный код с изменяющейся длиной, с возможностью кодирования всех 128 ASCII знаков. Каждый символ матричного кода состоит из изолированной зоны по периметру, границы с двумя выделенными жирным шрифтом углами и двумя невыделенными.

MaxiCode в основном используется одним из крупнейших в мире операторов экспресс-доставки United Parcel Sendee (UPS) для быстрой сортировки почты. В нашей стране требования к данному виду кода определяет ГОСТ Р 51 294.6—2000. Этот код имеет вид двумерного матричного кода с постоянной величиной, включающей в себя 866 элементов, организованных в 33 ряда вокруг символа в центре. Размер кода — от 1,1 до 1,05 дюйма. Один символ данного кода способен кодировать до 93 знаков данных и использует пять различных кодовых наборов для кодирования 256 ASCII знаков. Код учитывает три класса данных: вид услуги, код страны и сведения о грузе. ГОСТ Р 51 294.10—2002 рекомендует использовать этот код для сортировки грузов перевозчиком (если маршрут следования груза предусматривает два или более пунктов) и отслеживания местонахождения грузовых единиц.

Печатать небольшие объемы штрих-кодов можно на обычном лазерном принтере. Для больших тиражей выгоднее использовать специальные термотрансферные или термопринтеры. Методы проверки качества печати штрих-кода определены в ГОСТ Р 51 294.7—2001.

Те рм опр интер ы используют прямую термопечать. Информация наносится на этикетки (выполненные на специальной термобумаге) путем нагрева печатающей головки. Однако надо учесть, что этот способ имеет две особенности. Во-первых, этикетки получаются чувствительными к теплу и солнечным лучам, поэтому предназначены они для товаров с небольшим сроком реализации (продуктов питания, почтовых конвертов и т. д.). Со временем (приблизительно через 6 мес.) такие этикетки теряют четкость изображения, что вызывает трудности при считывании штрих-кода. Во-вторых, подобный способ печати можно реализовать только на термобумаге.

Для термотрансферных принтеров способом печати является термоперенос красителя (термотрансферная печать). В этом случае печатать можно на любой основе (обычной бумаге, картоне, полиэстере, синтетическом материале, пластике и т. д.). Помимо этикеточной бумаги используется также специальная термотрансферная лента — риббон {ribbon), причем краска на основу (этикетку) переносится с этой термотрансферной ленты путем нагрева. Этот способ, в отличие от термопечати, обеспечивает более устойчивое изображение. В результате этикетки со временем не теряют яркость, поэтому их можно использовать для маркировки товаров с длительным сроком хранения.

Для считывания данных штрих-кода используются специальные сканеры, которые позволяют быстро и безошибочно перенести информацию, закодированную в штрих-коде, в информационную систему. Такие сканеры принято классифицировать, как это показано на рис. 2.7.

Сканеры типа карандаша — наиболее дешевые считыватели штрих-кода. Сканеры вручную перемещаются через поле штрих-кода, чтобы выполнить считывание. Эти сканеры очень просты в использовании, однако требуют от оператора сохранения постоянной скорости движения через поле штрих-кода и плоской поверхности позади штрих-кода для обеспечения постоянного давления, прилагаемого оператором к сканеру во время процесса считывания.

CCD-сканеры (Charged Coupled Device) — технология, когда штрихкод фотографируется, а затем формируется в виде цифрового значения и распознается с помощью встроенного фотодетектора. Детекторы могут осуществлять измерение любого штриха и пробела с помощью фотодетекторов, сопоставляющих черные штрихи и белые пробелы. CCD-сканеры легче, чем большинство лазерных сканеров и более ударопрочные. Из всех сканирующих устройств CCD-сканеры наиболее просты в употреблении. Пользователь просто прикладывает сканер к штрих-коду и нажимает на кнопку для активизирования сканера.

Карандаш CCD-сканер Лазерный Стационарный РадиотерЛокальный сканер лазерный сканер минал терминал.

Рис. 2.7. Классификация сканеров штрих-кодов

Новая технология, сходная с CCD — FFO (Fixed Focus Optics). Она основана на тех же принципах, что и технология CCD, но FFO-сканеры — не контактные сканеры. Они способны считывать данные с расстояния до 35 см.

Лазерные сканеры наиболее широко распространены в складских системах и системах доставки и распределения товаров. Они используются различными приложениями и интегрируются с переносными лазерными сканерами, стационарными, сканерами, используемыми в конвейерных системах, кассовых сканерах. Лазерные сканеры проецируют сканирующий луч от зеркала или призмы на этикетку в виде красной линии. Мы видим линию, так как точка лазера быстро перемещается от 30 до 40 раз в секунду. Лазерное сканирование интегрирует возможности различных видов сканеров.

Последней технологией в области сканирования является fuzzy logic. Она основана на применении искусственного интеллекта для чтения плохо напечатанных кодов и идеальна для низкоконтрастных и высокоплотных штрих-кодов.

Проектирующие сканеры — широко используются в магазинах. Работники сканируют покупаемый товар с помощью установленных на стол сканеров. Эта технология может быть применена на конвейерах, где данные о грузе требуется сканировать с наибольшей быстротой, не делая ошибок. Проектирующие сканеры не боятся неровных поверхностей и отклонения штрих-кода от перпендикулярного относительно сканирующего устройства положения. Они могут давать сбой только на сильно поврежденных этикетках или замятых носителях кода.

Каждый лазерный сканер имеет глубину воздействия — это расстояние, при котором лазер способен прочесть определенный штрих-код. Например, чем больше плотность штрих-кода, тем меньше должно быть расстояние для его считывания.

Терминал сбора данных с лазерным считывателем штрих-кода включает в себя микропроцессор, память объемом 128 или 256 Кбайт, мембранную клавиатуру, дисплей, источник питания, декодер штрих-кода, программное обеспечение, записывающее данные в текстовый файл, разъем RS-232, или радиомодем, или инфракрасный порт для передачи данных на стационарный компьютер.

Переносные сканеры штрих-кодов обеспечивают быстрый и удобный сбор большого объема информации благодаря возможности использования их без связи с компьютером. По окончании сбора данных переносной терминал соединяется с компьютером для загрузки собранных данных и их дальнейшей обработки компьютером.

Переносные сканеры идеальны в ситуациях, когда есть возможность проведения инвентаризации в автономном режиме. Они относительно дешевы, но сравнению с радиочастотными сканерами (радиотерминалами) и легко интегрируются с программами пользователя. Некоторые портативные сканеры можно легко запрограммировать непосредственно с самого устройства, другие могут быть запрограммированы при подключении к стационарной ЭВМ с помощью специальных программ.

Данные обычно загружаются в текстовый файл с использованием разделителей полей. Когда информация загружена в компьютер, данные могут обрабатываться любым приложением. В большинстве случаев стандартного объема памяти достаточно для хранения информации за весь рабочий день. Чтобы минимизировать риск потери данных, информация должна передаваться в стационарную ЭВМ не менее одного раза в день. Большинство терминалов снабжено часами и датой для полного отслеживания процесса сбора данных. При необходимости использования больших массивов данных можно расширить объем памяти до 4 Мбайт.

Клавиатура переносного терминала может быть различных форм и размеров, числовая и буквенно-числовая, с или без определенных функциональных клавиш. Для минимизации размера клавиш некоторые производители используют клавиши переключения, чтобы скомбинировать две функции на одну клавишу.

Дисплеи терминалов тоже могут иметь различный размер. Обычно они включают от четырех до восьми строк по 20 знаков. Некоторые производители обеспечивают подсветку дисплея для удобства чтения информации.

В отличие от переносных терминалов, которые надо периодически подключать к стационарной ЭВМ для переноса данных в информационную систему (офлайн), радиотерминалы могут принимать и обновлять данные в режиме реального времени, используя радиочастоты (онлайн).

Эта технология позволяет успешно осуществлять отгрузку и прием товара, получение заказа и т. д. без непосредственного контакта между операторами. Задания для работников на осуществление операций могут выдаваться прямо на экран радиотерминала напрямую от оператора или головного компьютера. Эта технология незаменима для крупных складских комплексов.

Используя обмен данными с помощью радиочастоты, можно значительно сократить неожиданные потери информации. Кроме того, благодаря поддержке онлайн подтверждения о любых несоответствиях незамедлительно сообщаются. Последнее время RF-терминалы значительно упали в цене. Некоторые производители поддерживают возможность дооборудования переносных терминалов сбора данных до радиочастотных просто путем подключения модульного радиопередатчика.

Для расширения зоны работы операторов с радиотерминалами используются радиоудлинители, которые транслируют сигнал между радиотерминалами и стационарным приемным устройством информационной системы.

При выборе между радиочастотной и накопительной системами нужно учитывать не только стоимость оборудования, но и оперативность обработки данных и риски потери данных, которые больше в офлайн, системах, чем онлайн. Для избегания частых подходов к серийной станции, используемой для загрузки и пересылки данных, работники только 1—2 раза в день передают собранную информацию. Вся эта информация может пропасть в случае поломки терминала.

Практическое применение.

Solvo.WMS — специализированная система управления складом последнего поколения, которая позволяет эффективно автоматизировать даже самые сложные процессы на складах с любым типом номенклатуры и объемом оборота^[2]. Эта система управления используется на крупных складах и терминалах переработки грузов, например, в Морском порт}' г. Санкт-Петербурга. Рабочие места для кладовщиков оснащаются персональными компьютерами, рабочие получают радиотерминаты — ручные или установленные на погрузчиках. К системе подключаются принтеры для печати документов и этикеток.

Для защиты системы от сбоев предусмотрено резервное копирование БД и файлов приложений штатными средствами операционной системы Linux и СУБД Oracle.

В систему заносится описание физических характеристик склада, складской техники, параметры всего используемого оборудования и правила работы с ним. Проведение технологических складских операций иод контролем системы производится на основании штрих-кодов, которыми помечены все грузы и ячейки хранения. Система может использовать любой из существующих типов кодов или печатать этикетки с внутренним штрих-кодом.

В целях автоматизации процедур приемки, размещения, хранения, обработки и отгрузки товаров территория склада разбивается на зоны по видам технологических операций. Это позволяет упорядочить работу персонала на различных участках и объективно распределять сферы ответственности.

Работники склада оснащаются радиотерминалами ввода-вывода данных, представляющими собой оснащенный сканером переносной компьютер, подключенный к локальной сети через точки радиодостуиа.

Система управления, основываясь на своих БД и наборе введенных правил работы (правила размещения, совместимости грузов и т. д.), создает задание на выполнение одной или нескольких последовательных элементарных операций, выполняемых одним рабочим. Работы поступают на экран радиотерминалов в виде элементарных поэтапных команд индивидуально для каждого оператора. После выполнения работы оператор подтверждает системе ее выполнение и получает следующее задание на работу.

• [1] 1 дюйм = 2,54 см.
• [2] URL: http://www.solvo.ru/products/systems/wms/index.php