Штриховой код

В 1948 году студент Дрексельского технологического института Бернард Сильвер услышал, как президент местной сети магазинов Food Fair просил исследовать возможность автоматического считывания информации о товарах на кассе^[10]. Вместе с Норманом Вудлендом он начал работу над системами автоматического распознавания. Первая их попытка использовала невидимые чернила, однако те были слишком дорогими и нестойкими^[11].

Осознав перспективность идеи, Вудленд покинул университет и продолжил эксперименты во Флориде. Его вдохновила азбука Морзе, благодаря которой первый штрихкод был начерчен буквально на песке пляжа как вытянутые вниз точки и тире^[11]. Для чтения использовалась технология оптических звуковых дорожек с использованием фотомножителя. Позже Вудленд предложил печатать узор по кругу (“bull’s eye”), чтобы обеспечивать считывание под произвольным углом.

20 октября 1949 года Вудленд и Сильвер подали патентную заявку; патент был выдан 7 октября 1952 года^[1]. В 1951 году Вудленд перешёл в IBM, которая позднее приобрела патент, однако долгое время не занималась разработками по этой теме. Впоследствии патент был куплен компанией Philco, а затем продан RCA^[11].

Дэвид Джарретт Коллинз, работая в Pennsylvania Railroad, столкнулся с проблемой автоматической идентификации вагонов. В 1959 году в компании GTE Sylvania он разработал систему KarTrak с использованием отражающих полос разных цветов для кодирования информации о вагонах^[11]. Система была внедрена в 1967 году и к 1974 году покрывала 95% подвижного состава Северной Америки, однако серьёзно страдала от загрязнений и была заброшена к концу 1970-х^[12].

ИЛу после неудачи на железной дороге система подобного типа использовалась на платных мостах и для отслеживания автомобилей почтовой службы США. Позднее были внедрены более простые версии для складского учёта.

В 1967 году Коллинз основал компанию Computer Identics Corporation^[11], где впервые использовал гелий-неоновый лазер вместо ламп для сканирования, а также систему зеркал для распознавания штрихкодов с большего расстояния и при повреждениях этикеток. Первые две индустриальные системы были установлены на заводе General Motors (Флинт, Мичиган) и в распределительном центре General Trading Company.

В 1966 году Национальная ассоциация продуктовых сетей США инициировала разработку единого товарного кода. В 1971 году RCA представила свою систему bull's eye, а вскоре IBM под руководством Вудленда и Лаурера разработала линейный вариант, который был утверждён в 1973 году как национальный стандарт UPC (впоследствии — международный EAN). Система была впервые внедрена 26 июня 1974 года в супермаркете Marsh's, где на кассе впервые просканировали жевательную резинку Wrigley's^[13].

Внедрение системы сопровождалось сложностями из-за необходимости перехода к массовой печати штрихкодов производителями, а также значительных первоначальных инвестиций супермаркетов в новое оборудование.

Первыми в Австралии штрихкоды начали использовать супермаркеты сети Sims (1979 год)^[14].

Баркодовая система — это сеть аппаратных и программных средств, включающая мобильные компьютеры, принтеры, ручные сканеры, инфраструктуру и специализированное программное обеспечение. Такие системы используются для автоматизации сбора данных там, где ручной ввод затратен или слишком медлен. Баркодовые системы не следует путать с системами радиочастотной идентификации (RFID), хотя многие предприятия используют обе технологии как часть комплексного управления ресурсами.

Обычно инфраструктура системы может быть как проводной, так и беспроводной, соединяя мобильные компьютеры, сканеры и принтеры с одной или несколькими базами данных для хранения и анализа собранных данных. ПО системы может быть как простым, обеспечивающим связь оборудования с БД, так и представлять собой полный комплекс (ERP, MRP и др.).

Оборудование для баркод-систем выпускают такие производители, как Datalogic, Intermec, HHP (Hand Held Products), Microscan Systems, Unitech, Metrologic, PSC, PANMOBIL и др., а крупнейшим брендом ручных сканеров и мобильных терминалов является Symbol Technologies (ныне подразделение Motorola).

Многие системы управления предприятием и складом (ERP, MRP и т. д.) поддерживают интеграцию со штрихкодами. Для разработки пользовательских интерфейсов применяют языки программирования C++, C#, Java, Visual Basic.NET и др. Для упрощения разработки выпускаются SDK.

В 1981 году Министерство обороны США ввело использование кодировки Code 39 для маркировки всех товаров, поставляемых армии. Эта система LOGMARS (Logistics Applications of Automated Marking and Reading Symbols) стала толчком к массовому внедрению штрихкодов в промышленности^[15].

Штрихкоды применяются во всём мире в самых разных сферах. В магазинах коды UPC обычно напечатаны на товарах заранее, ускоряя обработку на кассе, способствуя учёту остатков и препятствуя мошенничеству с подменой ценников (однако злоумышленники могут печатать свои коды самостоятельно)^[16]. В издательском деле коды ISBN печатаются на книгах и других изданиях. Карты лояльности используют штрихкоды для идентификации клиентов, позволяя проводить таргетированный маркетинг и собирать индивидуальную статистику покупок.

В медицине и здравоохранении штрихкоды обеспечивают идентификацию пациентов, учёт историй болезни и аллергенов, автоматизацию журналов (SOAP-заметок)^[17] и управление медикаментами. Штрихкоды применяют для автоматизированного учёта в промышленной биологии^[18], сортировки документов при пакетном сканировании, а также в связке с движущимися весами — для идентификации взвешиваемого объекта.

Штрихкоды используются и для отслеживания объектов: арендованных автомобилей, багажа, радиоактивных отходов, экспресс-почты и посылок. Электронные билеты с индивидуальным штрихкодом обеспечивают вход на стадионы, в кинотеатры, цирки, транспорт и фиксацию въезда/выезда автомобилей. Это снижает случаи мошенничества с билетом. В промышленности штрихкоды облегчают управление заказами и временем выполнения работ.

Отдельные виды штрихкодов служат в качестве маркеров положения (например, в линейных энкодерах) с высокой точностью позиционирования, используются для своеобразной адресации в цифровой бумаге (например, узор Anoto).

Матричные коды могут содержать ссылки на веб-страницы, которые доступны после считывания смартфоном. С 2005 года авиакомпании используют стандартный IATA 2D штрихкод на посадочных талонах^[19]; с 2008 года широко применяются электронные билеты с 2D штрихкодами на мобильных телефонах.

Некоторые из применений, характерных для 1970–80-х годов, вышли из употребления: так, исходники программного обеспечения печатались в специальном формате (Softstrip, Paperbyte), а игровая приставка Barcode Battler использовала любые бытовые коды для генерации игровых характеристик.

Штрихкоды находят применение и в искусстве (например, работы Скотта Блейка, Barcode Jesus).

Отображение сообщения в виде штрихкода называется символикой. Каждый тип символики определяет правила кодирования, обязательные маркеры начала и конца, размеры «тихой зоны» (области до и после кода), а также механизм вычисления контрольной суммы.

Линейные символики различаются по ряду признаков:

Непрерывные и дискретные

• В дискретных символиках каждый символ кодируется n полосами и n − 1 промежутками. Между символами допускается дополнительный пробел произвольной ширины.
• В непрерывных символиках каждый символ — n полос и n пробелов, без промежутков.

Две или более ширин («двоичные» и мультимодульные)

• В «двоичных» символиках (binary bar code) полосы и промежутки бывают только двух ширин («широкие» и «узкие»).
• В некоторых системах информация кодируется отсутствием полос, разной высотой и т.п.
• В мультимодульных используется несколько степеней ширины, равных целому числу «модулей».

Ряд символик используют интерливинг (Interleaved 2 of 5) — парное кодирование символов в чёрных полосах и промежутках между ними.

Стековые кодировки — повторение линейного кода по вертикали.

Наиболее распространённые среди двухмерных кодов — матричные (модульные) коды, где компоненты размещаются по сетке. 2D коды бывают и круговыми, возможно скрытое (стеганографическое) внедрение данных.

Линейные кодировки оптимизированы для лазерных сканеров; матричные — для фотосканеров с ПЗС-матрицей. Двумерные (2D) символики требуют оптического сканирования изображением.

Наиболее простые и дешёвые сканеры строятся на подвижном источнике света и одном фотосенсоре. Классификация по подключению:

• RS-232 — требует специального ПО.
• Клавиатурный интерфейс (keyboard wedge) — подключение через PS/2, данные поступают как эмуляция ввода с клавиатуры.
• USB — данные поступают как от клавиатуры, без спецкода.

Современные смартфоны способны распознавать штрихкоды с помощью встроенной камеры и соответствующего ПО (например, Google Lens для Android, «Камера» iOS 11 и новее, mbarcode для Maemo, стандартные приложения для Symbian, BlackBerry и др.)^[20]. Тем не менее, качество и скорость работы таких решений уступает специализированным терминалам.

Производители и пользователи штрихкодов обычно внедряют систему управления качеством, включая верификацию и валидацию^[21]. Верификация определяет возможность и качество считывания согласно стандартам^[22]. Проверку кода способен проводить любой участник цепочки поставок. Несоответствие стандартам ведёт к штрафам для производителей (до 10% от выручки)^[23].

Верификатор производит несколько тестов: контраст по границе, минимальная отражательная способность для полос/пробелов, символный контраст, модуляция, межсимвольный промежуток, дефекты, декодирование и другие параметры. Для 2D кодов дополнительно проверяются сетка, неравномерность, повреждённость фиксирующих паттернов и др^[24]..

Результат определяется по наименьшей оценке из набора тестов, средний балл — итоговая оценка символа по шкале ISO. Обычно минимально допустимая оценка — 2,5 (C)^[25]. Проверку следует проводить в постоянных условиях освещения, расстояния и апертуры.

Стандарты верификаторов определяются ISO: ISO/IEC 15426-1 (линейные), ISO/IEC 15426-2 (2D); спецификации ISO/IEC 15416 (линейные) и ISO/IEC 15415 (2D). Европейский стандарт EN 1635 заменён ISO/IEC 15416. ANSI X3.182 — прежний стандарт США для UPC. Разрабатывается стандарт ISO/IEC TR 29158 DPM для проверок прямой маркировки^[26].

В торговых системах штрихкоды обеспечивают оперативное обновление данных и аналитики:

• Быстрая идентификация быстро/медленно продающихся товаров, управление остатками;
• Анализ отзывчивости мерчендайзинга;
• Точное прогнозирование сезонных колебаний;
• Перепечатка ценников и дисконтных карт, персональные акции;
• Отслеживание индивидуального потребителя (что может вызывать опасения с точки зрения конфиденциальности пользователей).

В логистике штрихкоды позволяют связывать отправления с декларациями, заказами, местом назначения, передавать данные по электронным каналам (EDI). При поступлении в распределительный центр и магазине можно отслеживать источник, содержимое, цену. Штрихкодовые сканеры характеризуются чрезвычайно низкой вероятностью ошибок — ~1 ошибка на 15 000–36 триллионов знаков^[27].

Одномерные коды первого поколения, состоящие из чередующихся полос и промежутков разной ширины, формирующих уникальный узор.

Пример	Символика	Тип	Тип полос	Применение
	Codabar	Дискретный	Два	Библиотеки, банковские анализы, авиация
	Code 25 – Non-interleaved 2 of 5	Непрерывный	Два	Промышленность
	Interleaved 2 of 5	Непрерывный	Два	Оптовая торговля, библиотеки, стандарт ISO/IEC 16390
	Code 11	Дискретный	Два	Телекоммуникации
	Farmacode / Code 32	Дискретный	Два	Фармация (преимущественно Италия)
	Code 39	Дискретный	Два	Международный стандарт ISO/IEC 16388
	Code 93	Непрерывный	Много	Разные отрасли
	Code 128	Непрерывный	Много	ISO/IEC 15417
	CPC Binary	Дискретный	Два
	Data Logic 2 of 5	Дискретный	Два	Почта Китая, логистика
	EAN 2	Непрерывный	Много	Журналы (доп.код, только с EAN/UPC)
	EAN 5	Непрерывный	Много	Книги (доп.код, только с EAN/UPC)
	EAN-8, EAN-13	Непрерывный	Много	Ритейл, стандарт ISO/IEC 15420
||  |  ||	Facing Identification Mark	Дискретный	Два	Почта США
	GS1-128	Непрерывный	Много	Ритейл, логистика (приложение Code 128)
	GS1 DataBar	Непрерывный	Много	Ритейл, GS1-стандарт
	IATA 2 of 5	Дискретный	Два	Aвиаперевозки
	Industrial 2 of 5	Дискретный	Два	Промышленность (исторически)
	ITF-14	Непрерывный	Два	Коробки, логистика, GS1
	ITF-6	Непрерывный	Два	Доп.данные к ITF-14/16
	JAN	Непрерывный	Много	Япония (эквивалент EAN-13)
	Matrix 2 of 5	Дискретный	Два	Сортировка, фото, авиабилеты
	MSI	Непрерывный	Два	Логистика, склады
	Pharmacode	Дискретный	Два	Фармацевтика
	PLANET	Непрерывный	Высокий/низкий	Почта США
	Plessey	Непрерывный	Два	Каталоги, инвентарь
	Telepen	Непрерывный	Два	Библиотеки Великобритании
	UPC-A, UPC-E	Непрерывный	Много	Ритейл, ISO/IEC 15420

Двумерные коды используют как полосы, так и оба измерения для кодирования информации.

Пример	Символика	Тип	Форма	Назначение
	Australia Post	Дискретный	4 высоты полос	Автоматизация почты Австралии
	Codablock	Непрерывный	Много	Медицинская промышленность
	Code 49	Непрерывный	Много	Различные сферы
	Code 16K			Плата, медицина, разработан на основе Code 128
	DX film edge barcode	--	Высокий/низкий	Цветная фотоплёнка
	Intelligent Mail barcode	Дискретный	4 высоты	Почта США
	Japan Post	Дискретный	4 высоты	Почта Японии
	KarTrak ACI	Дискретный	Цветные полосы	Североамериканские железные дороги
	PostBar	Дискретный	4 высоты	Канада, почта
	POSTNET	Дискретный	Высокий/низкий	Почта США
	RM4SCC / KIX	Дискретный	4 высоты	Royal Mail/NL Post
	RM Mailmark C	Дискретный	4 высоты	Royal Mail
	RM Mailmark L	Дискретный	4 высоты	Royal Mail
	Spotify codes	Дискретный	23 высоты	Музыка Spotify

Архитектура: здание в Линганге (КНР) архитекторов Gerkan, Marg and Partners оформлено в виде гигантского штрихкода^[28], а в Санкт-Петербурге функционирует торговый центр «Штрихкод»^[29].

В медиа: в 2011 году Национальный киноцентр Канады запустил проект «Barcode.tv», позволяющий смотреть фильмы о повседневных предметах по сканированию их штрихкодов^[30][31].

Использование в поп-культуре: тема штрихкодов отражена на стадионах WWE и в видеоиграх (серия Hitman, Watch Dogs, Judgment и др.).

Штрихкоды периодически подвергаются критике как инструмент тотального контроля. Часть христианских течений (с 1982 года, книга Мэри Стюарт Релф «The New Money System 666») считают, что коды скрывают число 666, символизирующее «число зверя»^[32]. Старообрядцы считают штрихкод «печатью антихриста»^[33]. Некоторые СМИ называли штрихкоды «корпоративным заговором против потребителей»^[34].