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 штрих-кодов по упаковке — получил полную информацию. Такая автоматизация стала возможной благодаря всего лишь одному изобретению — штрих-коду.

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.

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.

Впрочем, со сканером все более или менее ясно. Осталось выяснить, возможно ли работать со штрих-кодом, используя в качестве считывающего «устройства» собственные глаза. Оказывается, это реально. Многим из нас не раз доводилось быть свидетелем ситуации, когда сканер кассового аппарата был не в состоянии распознать штрих-код и кассиру приходилось вручную вводить цифры в свой компьютер и получать ответ от сервера базы данных сети магазина. Такую же операцию можно проделать и дома. Источником информации также будет служить сервер, только удаленный. В Internet сегодня действуют несколько сайтов, зайдя на которые можно получить исчерпывающую информацию о том или ином товаре, например о стране, где он был произведен, о компании-изготовителе, о его технических особенностях. Надо сказать, что подобные службы поддерживаются в основном энтузиастами и отдельными посетителями Сети, поскольку ни UCC, ни EAN, ни другие уполномоченные ассоциации не склонны выставлять на всеобщее обозрение базы данных своих зарегистрированных членов. В частности, одним из таких ресурсов является сайт www.upcdatabase.com. Здесь, правда, можно расшифровать только коды формата UPCA. На сайте разрешается вносить дополнения в базу данных, а также изменять существующие записи, если по каким-то причинам искомый штрих-код либо не был опознан совсем, либо был неправильно идентифицирован.

Очевидно, что штрих-кодирование принимает сегодня мировые масштабы и становится неотъемлемым атрибутом современной упаковки. Не удивительно, что дальнейшая глобализация экономики расширяет сферы применения кодов системы EAN/UCC и саму структуру кодирования. Уже сейчас начинается постепенный переход к универсальному 14-разрядному штрих-коду. Параллельно идут разработки и активное использование специализированных методов маркировки, например кода EAN/UCC-128, являющимся продвинутым средством кодирования по наиболее полному спектру товарных характеристик.

Любая компания, вступившая в ряды EAN/UCC, существенно повышает эффективность собственной деятельности. Применение различных стандартов EAN/UCC создает очевидные преимущества в области логистики, снижает затраты на бумажную работу, сокращает время между заказом и доставкой продукции, увеличивает точность расчетов и усиливает контроль над всей цепочкой процессов транспортировки, хранения и реализации товаров. Многие предприятия реально ощущают экономический эффект от внедрения систем кодирования EAN/UCC, поскольку все они, сохраняя за собой безусловное право строить внутренний производственный процесс по собственному усмотрению, используют одни и те же методы при работе со своими торговыми партнерами.

Первый автомобиль, первый компьютер, первый полет в космос… А интересно, продукт какой фирмы удостоился чести быть первым промаркированным экземпляром? Сейчас уже нельзя сказать точно, какая компания первой получила свой номерной штрих-код, однако общеизвестно, что первым товаром, прошедшим под лучом сканера на кассовом аппарате была упаковка жевательной резинки Wrigley’s. На фотографии, сделанной в Американском историческом музее в Вашингтоне, видна сама «героиня» и надпись, гласящая, что 26 июня 1974 г., в 08:01 один из работников супермаркета Marsh в городе Троя, штат Огайо, произвел первую продажу с использованием UPC-кода и сканирующей системы NRC. Объектом сканирования была упаковка, состоявшая из 10 пачек жвачки Juicy Fruit. Это послужило началу глобальных изменений в розничной торговле. Уже через несколько лет большинство продукции на полках крупных магазинов было промаркировано штрих-кодом UPC.

Основная цель UCC (Uniform Code Council) — Совета по универсальному штрих-коду — закрепить свою роль мирового лидера в установлении и продвижении индустриальных стандартов идентификации продукции и соответствующих средств электронных коммуникаций. Совет приступил к работе еще в 1973г., однако назывался тогда UGPCC, а затем UPCC. Нынешняя аббревиатура UCC закрепилась в 1984 г., когда он согласился взять под свой контроль появившийся в то время стандарт по электронному обмену данными (EDI), который был необходим для организации автоматизированного процесса заказ-отгрузка с применением компьютеров как на предприятиях оптовой торговли, так и в обычных предприятиях общепита.

UCC продолжает свою экспансию и образует в Бельгии подразделение — Европейскую ассоциацию по учету товарной номенклатуры (EAN), чей штрих-код EAN-13, предназначавшийся для применения в европейских странах, разрабатывался в полном соответствии с американским UPC-кодом. В 1990 г. EAN и UCC подписали соглашение о совместном контроле над глобальными стандартами. В частности, в последнее время идет разработка стандартов для маркировки продукции миниатюрных размеров, а также реализуются планы по использованию XML-технологии для стандартизации процессов в электронной торговле (E-commerce).

Если с самого начала своей деятельности UCC насчитывал около трех тысяч компаний-участников Совета, то сейчас число членов этой организации достигает 200 000 предприятий из более чем 140 стран мира.

Штрих-код в своей окончательной модификации стал одной из излюбленных мишеней для атак со стороны религиозных фанатиков. В одной из глав Апокалипсиса есть строки, повествующие о некоей метке — числе дьявола: «…и он сделает то, что всем, малым и великим, богатым и нищим, свободным и рабам, положено будет начертание на правую руку их или на чело их, и что никому нельзя будет ни покупать, ни продавать, кроме того, кто имеет это начертание или имя зверя, или число имени его…» Действительно, положение дел в современной торговле и логистике дает определенный повод утверждать, что штрих-код и есть то самое начертание, поскольку сегодня без его участия не обходится практически ни один акт купли-продажи. Видимо, для усиления сходства с описанной в Апокалипсисе меткой особо рьяные личности узрели в коде и само число, т. е. три шестерки, только в зашифрованном виде. Отправным пунктом таких заявлений является алгоритм кодирования цифр в линии. Каждая цифра преобразуется в семизначный двоичный код с последовательностью нолей и единиц, количество которых обусловливает ширину пробелов и полосок соответственно (одна единица — тонкая полоска, две единицы подряд — полоска потолще и т.д.). Три двойные разделительные полосы (две по краям и одна посередине) не имеют никакого числового эквивалента. Правда, при ближайшем рассмотрении с большой натяжкой в них просматривается укороченный двоичный код, соответствующий цифре шесть. Таким образом, мы получаем три пресловутые шестерки. Однако не стоит принимать этот факт всерьез, тем более, что подобные измышления справедливы лишь для кода UPC, EAN кодируется по-другому. Как пошутил изобретатель UPC штрих-кода Джордж Джозеф Лаурер, в адрес которого поступали сотни писем с просьбами прояснить ситуацию: «Все три слова, составляющие мое имя, тоже содержат по шесть букв». Неужели теперь его можно считать тем самым зверем, о котором говорится в Библии? Думаем, каждый читатель в состоянии сам ответить на этот вопрос.

Выбор оборудования для работы со штрих-кодом зависит от профиля заинтересованной организации. Понятно, что для эффективного функционирования торгового предприятия основным вопросом является правильный выбор сканирующего устройства. Существует огромное множество аппаратов, однако все они подразделяются в основном на две группы: контактные CCD-сканеры и лазерные сканеры. CCD-сканеры — более дешевые и долговечные, однако имеют ряд ограничений. Например, они не могут сканировать с расстояния больше 15 см, а также отказываются работать со штрих-кодами, нанесенными на неровную поверхность, поскольку оборудованы маломощными светодиодами. Поэтому таким сканерам отдавать предпочтение должны небольшие фирмы, занимающиеся продажей однородной продукции (например, видеокассет). Лазерные сканеры значительно дороже, но гораздо продуктивнее и неприхотливее. Ими в первую очередь оборудуются кассовые терминалы крупных супермаркетов, поскольку именно там актуальна потребность в быстром сканировании под любым углом и с произвольного расстояния, а также с любой поверхности. Другое технологическое отличие сканеров — ручной и монтируемый варианты. Практически все они подключаются к компьютеру через PS/2 или USB-порт.

Предприятия, непосредственно маркирующие свои товары, должны обращать внимание на выбор печатного оборудования и соответствующего программного обеспечения. Сегодня на рынке профессионального оборудования для штрих-кодов можно найти как небольшие автономные машинки, печатающие самоклеющиеся стикеры, так и мощные принтеры, подключаемые к ПК и способные под управлением специальной программы печатать любые штрих-коды, в том числе с нанесением логотипа компании и другой необходимой символики.

Было бы большим заблуждением считать, что штрих-коды используются исключительно в сфере коммерции. Постепенно «слухи» об удобном средстве кодирования дошли и до других отраслей науки и техники. Сегодня, например, многие исследователи умудряются применять миниатюрные штрих-коды для отслеживания перемещения и миграции птиц и даже насекомых. А вот в войсковых подразделениях, наоборот, используют гигантскую маркировку для контроля над габаритной техникой. В медицине — сфере, наиболее оперативно реагирующей на разнообразные нововведения, — также нашлось применение штрих-кодам. Они наносятся на специальные идентификационные браслеты пациентов, что в перспективе должно привести к отмиранию практики ведения бумажных медицинских карт на каждого больного. Отсканировал код браслета — и на экране компьютера появляется вся история болезни.

Как несложно заметить, на штрих-коде никогда не помещается самая важная для потребителя информация — цена. С экономической точки это понятно — живем-то мы в век развитых рыночных отношений, где стоимость товара определяется не волевыми решениями руководителей партии и правительства, а целым комплексом различных факторов, поэтому варьироваться она может чуть ли не ежедневно. В связи с этим возникает резонный вопрос, каким образом цена моментально высвечивается на экране кассового терминала после сканирования штрих-кода с того или иного продукта. Дело в том, что все кассовые аппараты супермаркета, оснащенные ПК, объединены в единую сеть, где роль сервера выполняет центральный компьютер, скрытый от глаз покупателей. Когда кассир считывает штрих-код, информация о продукте попадает на тот самый центральный компьютер, который мгновенно идентифицирует товар и посылает обратно на кассу информацию о его текущей стоимости. Безусловно, применение такой гибкой схемы в нынешних условиях вполне оправдано, однако это дает шанс нечистоплотным организациям использовать ее в своих корыстных целях. Психология покупателя сейчас такова, что он уже слепо верит «умной машине», а не продавцу, который, как известно, всегда норовит обсчитать. Таким образом, под прикрытием беспристрастности ЭВМ ничто не мешает завышать реальную стоимость товара, тем более если она не указана на ценнике (а такие случаи — не редкость в современных больших супермаркетах). К тому же зачастую довольно трудно отследить правдивость отображаемой на экране информации, когда пробиваешь несколько десятков различных продуктов. А даже если обман и выявится, то всю вину всегда можно свалить на сканер.