Применение штрих-кодов (ШК) для автоматизации сбора данных (АСД) в системе учета и контроля ЯМ
Проблема «человеческого фактора»
Ключевыми задачами У и К ЯМ являются сбор данных для проведения физической инвентаризации и настоятельная потребность ее завершения в заданном временном интервале. На пути к успешному решения этих задач возникают препятствия, которые получили обобщенное название Проблема «человеческого фактора».
Проблема «человеческого фактора» состоит в том, что в процессе проведения процедур У и К ЯМ традиционным способом данные неоднократно проходят через человеческое сознание при:
- считывании данных с ярлыка или бирки,
- записи считанных данных в рабочую тетрадь,
- считывании записанных в рабочую тетрадь данных
- при вводе этих данных в компьютерные системы с клавиатуры.
Человеку присущи особености, негативно влияющие на успешность выполнения перечисленных выше операций:
- медлительность,
- склонность к совершению ошибок (3..4 % - нормальный уровень),
- рост вероятности совершения ошибок при усложнении выполняемых задач,
- низкий уровень мотивации качественного выполнения работы у привлекаемых для ввода данных, как правило, низкооплачиваемых работников.
Система автоматизированного сбора данных (АСД) [10, 11], исключающая необходимость записи данных от руки и ввода их в компьютер с клавиатуры, позволила преодолеть проблему «человеческого фактора». В АСД для записи информации на ярлыках и бирках используют специальные коды (штриховые коды – штрих-коды) удобные для автоматического (минуя человеческое сознание) считывания.
АСД обеспечивает надежную идентификацию объектов, автоматическое считывание и ввод в компьютерную систему необходимого объема информации в реальном масштабе времени. АСД присущи весьма ценные преимущества по сравнению с ручным вводом данных:
- точность,
- своевременность,
- эффективность,
- надежность,
- высокая помехоустойчивость,
- вероятность появления ошибок на несколько порядков ниже по сравнению с ручным вводом.
Основные элементы системы АСД и тенденции их развития:
Физический объект: постоянное расширение номенклатуры и увеличение количества;
Штрих-коды: использование кодов с высокой плотностью,
Устройства для считывания штрих-кодов: тенденция к портативности при расширении возможностей интерфейса и использовании радиосвязи для передачи данных в компьютер;
Считываемая информация: увеличение объема считываемой информации в соответствии с необходимостью;
Компьютер: тенденция к портативности при расширении возможностей;
Матобеспечение: тенденция к использованию не охраняемого авторским правом матобеспечения для работы в среде MS DOS и лицензионного – в среде Windows;
Дисплей: тенденция к портативности при расширении возможностей;
Принтер: тенденция к портативности при расширении возможностей.
Разновидности кодов
Под кодом понимают набор правил, определяющих процедуры кодирования, декодирования и соотнесения отображающих данные кодирующих символов их смысловым значениям.
Основные типы кодов:
- штриховые коды с модуляцией ширины (широтные),
- штриховые коды с модуляцией высоты (амплитудные, высотные);
- матричные коды.
Характеристики кодов
Наборы символов разные для различных кодов:
- только цифры (0 - 9),
- буквы и цифры (А - Я, A - Z, 0 - 9),
- полный набор кодов ASCII, включая контрольные символы,
- специальные наборы символов.
Типы символов:
- дискретные – символ начинается и кончается полосой, между символами - пробел,
- непрерывные – символ начинается полосой и кончается пробелом (можно и наоборот), пробела между символами нет.
Ширины элементов в символе (полос и промежутков между ними) квантованы и кратны ширине кванта:
Квант ширины Х= 0.001 дюйма = 0.025 мм, называется «mills»,
Наборы элементов в различных кодах –различны:
- две ширины: узкий = Х и широкий - кратный Х;
- несколько ширин, кратных Х: Х, 2Х, 3Х, 4Х.
Длина символа:
- фиксированная длина (функция набора символов),
- переменная длина.
Плотность элементов:
- может задаваться как число символов на дюйм,
- может задаваться как кратность ширины элемента кванту Х.
Направление чтения штрих-кодов
Произвольное. Направление декодирования определяют начальные и конечные символы слова.
Самопроверка
Все штриховые коды имеют встроенные обязательные самопроверки на уровне символов, слов и, если необходимо, на уровне сообщения.
Пример проверки на уровне символов в коде 39:
- всего 9 полос и промежутков на символ,
- символ состоит из 5 штрихов и 4 промежутков,
- 3 полосы из 9 – широкие,
- 2 широких штриха,
- 1 широкий промежуток.
Пример проверки кода 39 на уровне слова:
- наличия спокойных (без штрихов) зон справа и слева от символа,
- наличия начального и конечного символа,
- наличия контрольных символов (сумм).
Контрольные символы (суммы):
- рассчитываются по цифровым кодам знаков, составляющих слово или сообщение,
- кодируются в момент распечатки штрих кодов,
- декодируются и проверяются после декодировки слово (сообщения),
- контрольные символы (суммы) переданные в сообщении и рассчитанные после его декодирования должны совпадать, иначе констатируется ошибка декодирования, а декодированное сообщение не представляется.
Пример расчета контрольной суммы (условный, реально - сложнее):
сообщение - 12345,
суммы цифр - 15,
сумма/10 = 1 и 5 в остатке,
контрольный символ - 5,
сообщение с контрольным символом - 123455.
Параметры наиболее распространенных кодов.
Код 39 (современная версия (Mod.43) имеет 43 знака, первоначально было 39 – отсюда название)
- стандартизованный,
- пользователям предоставляется бесплатно,
- используется: - в промышленности, вооруженных силах, здравоохранении,
- буквенно-цифровой,
- 9 элементов: 5 штрихов и 4 промежутка,
- дискретный,
- 2 ширины (2 широких штриха и 1 широкий промежуток),
- применяются начальные и конечные символы,
- с самопроверкой,
- переменная длина сообщения
- максимальная плотность 3,8 символов на сантиметр.
КОД ‘I2 из 5’ (ITF - переплетенный 2 из 5):
Полосами кодируются нечетные символы, пробелами – четные.
- стандартный,
- общедоступный,
- только цифровой,
- две ширины элементов,
- должен иметь четное число цифр,
- с самопроверкой,
- имеет символы начала и конца слова
- переменная длина сообщения
- максимальная плотность 7,1 символов на сантиметр.
Коды UPC/EAN:
UPC - универсальный товарный код,
EAN - европейская система маркировки товаров (имеет 1 дополнительный символ).
Код UPC - A
- стандартизованные,
- используются бесплатно,
- цифровые коды товаров определяются Единым торгово-коммерческим определителем (UCC) и за их использование нужно платить,
- наиболее широко используется в торговле,
- только цифровой,
- имеются несколько версий,
- 7 модулей (позиций на символ), 2 штриха и 2 промежутка на символ,
- ширины штрихов и промежутков х, 2х, 3х и 4x,
- непрерывный,
- с самопроверкой на четность и контрольную цифру;
- длина сообщения – 10 символов;
- максимальная плотность 5,5 символов на сантиметр.
Код PDF417 (компактный файл данных): высокоплотный пакетированный штриховой код
- стандартизованный,
- распространяется свободно и бесплатно,
- полный набор кодов ASCII,
- максимальная плотность 360 символов на сантиметр,
- используется как портативный файл данных, размещаемый на ярлыке или этикетке для:
° документации по продукции,
° медицинских записей,
° передачи файлов емкостью до 1850 символов на сообщение (известны случаи, когда это был файл класса.EXE).
Матричные коды:
- основаны на двумерной матрице;
- для анализа и декодирования необходимо прочитать все сообщение,
- имеется большой выбор, но используются лишь некоторые,
- стандартизованы,
- используются бесплатно,
- чаще всего применяются для маркировки компонентов изделий, вредных материалов, медицинских инструментов, электроники;
- структура: шахматная» матрица переменного размера, центрально-взвешенные квадраты, лабиринт,
- полный набор символов ASCII;
- максимальное число символов в этикетке - 2334,
- многоуровневые проверки на ошибки с возможностью коррекции при утере до 50% этикетки:
- выбираются пользователем.
Устройства для считывания штрих-кодов
СКАНЕР - прибор, излучающий управляемый световой поток, собирающий и преобразующий отраженный свет сначала в аналоговый, а затем в цифровой электрический сигнал;
ДЕКОДЕР - прибор, анализирующий электрический сигнал со сканера и преобразующий его в ASCII форму;
ИНТЕРФЕЙС - прибор, обеспечивающий электрическое и логическое сопряжение декодера с компьютером.
Классификация сканеров:
- по контакту со штрих кодом: контактные, бесконтактные;
- по источнику света: лазерные, светодиодные;
- по типу установки: ручные, стационарные;
- по перемещению луча: сканирующие и с неподвижным лучем,
- по удобству использования (габариты, вес).
Функции декодера:
Определяет, является ли сканируемый объект штрих-кодом;
Вычисляет (квантует) отношения ширин широких штрихов к ширинам узких штрихов;
Определяет наличие спокойных (пустых) зон с обеих сторон штрих-кода;
Определяет тип штрих-кода, анализируя несколько первых и последних штрихов;
Сравнивает сигнал с шаблонами (таблицами) в памяти и преобразует его в коды ASCII;
Выполняет контрольные вычисления и, если нужно, преобразует данные;
Передает данные в компьютер.
Оптимизация системы использования штрих-кодов
Штрих коды, как система, могут и должны быть оптимизированы. Критерии оптимизации должны отражать требования к системе. Как правило, это - обеспечение гарантированного выполнения задач определенного класса при минимальной стоимости (максимальная эффективность). Для оптимизации штрих кодов как системы потребуется учет широкого круга факторов, к числу которых нужно отнести:
Выбор этикеток для штрих кодов:
- предварительно изготовленные или печатаемые по запросу,
- по способу печати,
- по качеству печати,
- по материалу основы,
- по способу прикрепления к контейнерам (например, с липким слоем или без него),
- по сопротивляемости (сохранности) условиям окружающей среды (температура, агрессивные компоненты, механические воздействия, грязь и т.п.) в течение срока службы.
Предварительное изготовление или печать этикеток по запросу:
Предварительное изготовление большой партии этикеток уменьшает их стоимость, но не позволяет изменять внесенную в них информацию (для изменения содержимого необходимо изготовить новую партию).
Печать этикеток по запросу позволяет оперативно изменять их содержимое, но для этого необходимо иметь выделенное оборудование и персонал (как минимум, компьютер, принтер и оператор), что, очевидно, дороже.
Очевидным критерием для разрешения противоречия является достижение максимальной эффективности выполнения общей задачи (например, завершения ФИ в заданном временном интервале).
Обеспечение качества печати штрих кодов:
Число ошибок при считывании штрих-кодов напрямую зависит от способа печати (нанесения красителя на подложку), а также от отражающих свойств подложки и красителя;
Обеспечение требуемой степени оперативности считываемой информации:
- в режиме «on line» – немедленая передача данных в базу и обработка,
- в «пакетном» режиме – накапливание информационных блоков с последующей обработкой.
Выбор портативных (переносных) или стационарных считывающих устройств, интерфейсов для них определяются как поставленной задачей так и намеченными путями ее решения.
Выбор матобеспечения для работы со штрих-кодами и способа его использования:
- активный (умение самостоятельно программировать),
- пассивный (привлечение программ или программистов ” третьей ” стороны).