Wprowadzenie

Automatyzacja identyfikacji produktów, przesyłek czy też klientów za pomocą kodów kreskowych jest tak popularną formą, że wydaje się, iż jest z nami od zawsze. Prostokąty składające się z pionowych czarnych i białych kresek, umieszczone na każdym towarze, stanowią jego obowiązkowy element wyglądu. Identyfikacja towaru za pomocą czytników kodów kreskowych, nawet w najmniejszych sklepach, staje się normą.

Dla bardziej zaawansowanych rozwiązań e-biznesowych, wymagających przenoszenia tą drogą dużej ilości informacji, jednowymiarowe paski są niewystarczające. Rozwiązaniem tego problemu powinny stać się kody dwuwymiarowe.

Ewolucja

Mało kto zdaje sobie sprawę, że problem łatwej identyfikacji produktów został dostrzeżony już w 1932 roku¹. Od tego momentu upłynęło dużo czasu, zanim pierwszy produkt został automatycznie zidentyfikowany w kasie, miało to miejsce w Stanach Zjednoczonych w roku 1974. Pierwsze kody kreskowe potrafiły kodować tylko cyfry, następnie zostały opracowane alfanumeryczne kody kreskowe mogące zakodować litery.

Zapis podstawowych informacji o produkcie za pomocą kodów kreskowych nie polega tylko na łatwości odczytu indeksu towaru. Drugą ważną cechą jest unikalna identyfikacja towarów w obrębie określonego systemu kodyfikacji. W tym celu powstawały organizacje mające prowadzić jednolitą indeksację towarów. Do najbardziej znanych systemów oznaczeń za pomocą kodów kreskowych należą: European Article Numbering (EAN) w Europie, Universal Product Code (UPC) w Stanach Zjednoczonych oraz Japanese Article Number (JAN) w Japonii. W roku 1998 podjęto decyzję o scaleniu dwóch pierwszych systemów, w wyniku czego powstał jeden globalny system EAN.UCC.

Ważną datą dla Polski jest rok 1990, w którym zostaliśmy przyjęci do systemu EAN i została powołana organizacja narodowa Centrum Kodów Kreskowych (CKK) w Instytucie Logistyki i Magazynowania w Poznaniu.

Zalety stosowania kodów kreskowych w handlu detalicznym szybko dostrzeżono w innych gałęziach gospodarki. Zaczęto stosować je na liniach produkcyjnych, opakowaniach zbiorczych towarów, znakowaniach zbiorów bibliotecznych i archiwalnych, laboratoriach medycznych oraz na dokumentach i przesyłkach.

Zaletą stosowania kodów kreskowych jest ich prostota tworzenia, szybkość odczytu, niezawodność oraz duża liczba możliwości ich zastosowania w różnych sytuacjach. Wszystko to przyczyniło się do sukcesu kodów. Z czasem zaczęły rosnąć oczekiwania związane z ich możliwościami. Powodowało to zwiększenie intensywności badań nad nowymi kodami kreskowymi i w efekcie powstanie dwuwymiarowych kodów kreskowych. Ich podstawową zaletą jest możliwość kodowania większej ilości informacji na mniejszej powierzchni, większa niezawodność oraz dostępność większej liczby znaków (np. japońskich).

Pierwszym etapem ewolucji opracowania dwuwymiarowych kodów kreskowych była potrzeba kodowania większej ilości danych. Uzyskiwano to za pomocą zwiększenia liczby zapisywanych znaków w kodzie kreskowym lub nałożenie kodów kreskowych jeden na drugi (multiple bar code layout). Niestety, tego typu kody nie były pozbawione wad. Do najważniejszych należą: duży obszar kodów, trudności w odczycie, duży czas odczytu oraz zwiększenie kosztów wydruku, a także ciągle niezadowalająca pojemność.

Odpowiedzią na jego niedoskonałości było opracowanie pierwszego kodu dwuwymiarowego (stacked bar code). Jego idea polegała na ułożeniu w stos dużej ilości kompletów małych kodów kreskowych. Tak zaprojektowana konstrukcja pozwalała wyeliminować wcześniej opisywane wady. W największym stopniu przyczynił się do tego jego wygląd oraz możliwość odczytu danych w jednym skanowaniu. Aby było to możliwe, zaprojektowane zostały specjalne czytniki kodów dwuwymiarowych, umożliwiające odczyt informacji zapisywanych w dwóch wymiarach.

Aktualnie dużym zainteresowaniem cieszą się kody matrycowe (matrix code). Ich charakterystyką jest kwadratowy kształt, w którym dane zapisywane są w dwóch wymiarach. W swojej budowie wykorzystują czarne i białe komórki o określonej wielkości oraz punkty kontrolne. Taka konstrukcja wpływa na szybkość i dowolny kierunek odczytu.

Rysunek 1. Etapy ewolucji dwuwymiarowych kodów kreskowych

Źródło: http://www.qrcode.com

Charakterystyka kodów

Obecnie możemy wyróżnić 4 najbardziej popularne dwuwymiarowe kody kresowe:

Kod PDF-417 (Portable Data File) jest dwuwymiarowym kodem kreskowym dużej gęstości. Kod ten został opracowany w 1990 roku przez firmę Symbol Technologies, która od 1994 nie wymaga żadnych opłat licencyjnych za jego używanie. Dane prezentowane są w postaci słów kodowych. Każde słowo zawiera cztery ciemne kreski wśród 17 modułów, z których jest zbudowane (stąd "417"). Zapisywane dane mogą być skompresowane. Pozwala to na umieszczenie większej ilości informacji. Kompresji można dokonać używając jednego z trzech trybów zapisu. Stosując różne algorytmy kompresujące, otrzymane kody, dla tych samych danych, mogą się różnić. PDF-417 umożliwia także określenie stopnia zabezpieczenia danych (korekcji błędów)².

MaxiCode jest kodem kreskowym pozwalającym na zakodowanie znacznie większej ilości informacji niż kody jednowymiarowe. Na obszarze ok. jednego cala kwadratowego może pomieścić ok. 100 znaków. Jego dużą zaletą, jak każdego kodu macierzowego, jest możliwość skanowania w dowolnej orientacji. Zaprojektowany został, aby bezpieczeństwo reprezentowanych danych było zagwarantowane, nawet w przypadku uszkodzenia kodu. Dostępne są dwa tryby korekcji danych: standardowy (do 16% znaków uszkodzonych) i rozszerzony (do 25% znaków uszkodzonych).

Data Matrix jest kodem dwuwymiarowym o dużej gęstości i zmiennej długości. Został opracowany przez firmę Robotic Vision Systems, Inc. Korzystając z niego nie trzeba wnosić żadnych opłat. Istnieje wiele odmian kodu Data Matrix i każdy z nich używa innych metod detekcji i korekcji błędów. Został on zaprojektowany z myślą o oznakowaniu małych części. W chwili obecnej najczęściej wykorzystywany jest w produkcji małych elektronicznych części, przemyśle farmaceutycznym oraz przemyśle samochodowym.

QR Code (Quick Response Code) jest kodem o dużej gęstości, przez co umożliwia zakodowanie dużej ilości informacji na małym obszarze. Te same dane są kodowane na powierzchni równej 10% powierzchni tradycyjnego linearnego kodu kreskowego.

Jego najważniejszymi cechami są: duża pojemność, duża gęstość, możliwość czytania kodu w dowolnej orientacji, duża prędkość odczytu kodu oraz korekcja błędów.

Tabela 1. Zestawienie najważniejszych informacji na temat dwuwymiarowych kodów kreskowych

Poniżej przedstawione zostały przykłady, które w sposób wizualny prezentują przewagę dwuwymiarowych kodów kreskowych nad liniowymi.

Rysunek 2. Przykłady wydajności kodów QR Code

Ogólna zasada użycia dwuwymiarowych kodów kreskowych

Cechą charakterystyczną sposobu użycia dwuwymiarowych kodów kreskowych jest ich autonomiczność. Polega ona na przechowywaniu informacji niezależnie od systemów informatycznych. Dodatkowo, przechowywane dane są niezależne od innych czynników wpływających na możliwość odczytania i interpretacji. Najważniejsze zalety, to brak konieczności wykupienia licencji na stosowanie kodów kreskowych oraz użycie otwartych standardów przechowywanych informacji.

Rysunek 3. Procedura zapisu i odczytu kodów kreskowych

Źródło: opracowanie własne

Cała procedura rozpoczyna się od odczytania informacji przez system EDI (1). Jako system EDI należy rozumieć dowolny system informatyczny pozwalający na przetworzenie określonych danych w format depeszy EDI. Następnie, tak przetworzone informacje system przesyła do drukarki. Drukowanie (2) może odbyć się na zwykłej drukarce, jako dodatkowy element dokumentu (np. zamówienia lub faktury). Dostępne są też drukarki etykiet, które mają zaimplementowane specyfikację dwuwymiarowych kodów kreskowych. Wydrukowane kody przekazywane są do innego systemu informatycznego.

Odczyt informacji odbywa się za pomocą czytników dwuwymiarowych kodów kreskowych (4). Ich specjalna konstrukcja pozwala na odczytanie zawartości kodu w jednym skanowaniu. Możliwe jest to dzięki skanowaniu powierzchni kodu jednocześnie w dwóch kierunkach. Odczytana depesza przekazywana jest do systemu EDI. System ten rozkodowuje otrzymaną informację i zapisuje ją do swojej bazy danych (5). Może też wystąpić sytuacja, w której odczytane informacje potrzebne są tylko do wyświetlenia ich na monitorze lub wyświetlaczu czytnika bez zapisu do bazy danych.

Scenariusze

Opis procedury, który został pokazany wyżej jest bardzo ogólny. Scenariusze, z jakimi możemy się spotkać są różne. Poniżej zostały zaprezentowane trzy typowe sytuacje:

• Przekazywanie informacji między firmami (lokalizacjami). Jest to najczęściej spotykana sytuacja. Opisany powyżej schemat jest typowym przykładem takiego scenariusza. Zapis informacji do kodów kreskowych odbywa się z jednej bazy danych, a ich odczyt powoduje zasilenie informacją inną bazę danych;
• Przekazywanie informacji wewnątrz w firmie. Scenariusz ten realizowany jest w oparciu o odczyt i zapis informacji z jednej bazy danych. Często odbywa się to w celu przepływu danych wewnątrz firmy np. w trakcje inwentaryzacji;
• Odzyskiwanie informacji. Sytuacja taka zdarza się niezwykle rzadko i polega na zasilaniu bazy danych informacją zapisaną w kodach kreskowych. W przypadku utraty informacji zawartej w bazie danych i braku możliwości ich odtworzenia z innych systemów zapasowych (kopii zapasowych) istnieje możliwość szybszego i pewniejszego ich odtworzenia z dwuwymiarowych kodów kreskowych. Przykładem może być odtworzenie rejestru zamówień otrzymanych z różnych firm.

Obszary zastosowania

Obszary zastosowania dwuwymiarowych kodów kreskowych są bardzo bogate. Każda z nich ma swoją specyfikę i zawiera różne rodzaje informacji, dlatego też każda sytuacja wymaga zastosowania różnych typów i formatów kodów kreskowych. Można wyróżnić następujące obszary, które są charakterystyczne dla tego typu technologii: logistyka, transport, produkcja, medycyna, siły zbrojne.

Czynniki warunkujące użycie kodów dwuwymiarowych to przede wszystkim: ilość informacji, ich rodzaj oraz warunki techniczne.

1. Duża ilość zapisywanych informacji. Możliwość kodyfikacji większej ilości danych potrzebnych do przekazywania w jednym kodzie kreskowym np. identyfikacji produktu, ilości, daty sprzedaży, daty ważności, danych przewozowych, koloru i rozmiaru.
Zalety:

• uzyskanie większej ilości danych za pomocą jednej operacji (jednego skanowania),
• redukcja kosztów i czasu w porównaniu z tradycyjnym systemem wprowadzania,
• ułatwienie kontroli daty ważności i zarządzania magazynem,
• ułatwienie śledzenia historii towaru,
• zmniejszenie ilości błędów.

2. Produkcja elementów elektronicznych lub podzespołów samochodowych. Zawarta informacja pozwala na sprawniejszy proces produkcyjny. Umożliwia zapisanie między innymi takich informacji jak: data produkcji, linia produkcyjna, numer seryjny oraz inne informacje pozwalające na kontrolę procesów produkcyjnych np. ułatwiających konfigurację (wersja produktu lub oprogramowania).

3. Identyfikacja: informacje personalne, dane biometryczne, informacje teleadresowe.

4. Małe obszary wydruku. Kody te pozwalają zapisać dane na obszarze 8 mm (ok. 0.3 cali) kwadratowych oraz nierównych powierzchniach.

Podsumowanie

Najważniejszymi zaletami obecnie stosowanych kodów kreskowych są: duża pojemność, duża gęstość, możliwość czytania kodu w dowolnej orientacji, duża prędkość odczytu kodu oraz duża korekcja błędów. Ciągły rozwój kodów kreskowych powoduje powstawanie kolejnych zastosowań. Firmy projektujące je pracują w sposób nieprzerwany nad udoskonaleniem tego sposobu przekazywania informacji. W wyniku tych prac możemy używać kodów kreskowych w coraz bardziej skomplikowanych zastosowaniach, również w elektronicznym gromadzeniu i przetwarzaniu informacji o produktach i towarach.

Bibliografia

• E. Hałas (red.), Kody kreskowe: rodzaje, standardy, sprzęt, zastosowania, Instytut Logistyki i Magazynowania, Poznań 2000.
• K. Lange-Sadzińska, Przewodnik po EDI (Electronic Data Interchange) , Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź 2000.
• V. Leyland, EDI elektroniczna wymiana dokumentacji, tłum. Janusz Piela, WNT, Warszawa1995.
• J. Szpon, I. Dembińska-Cyran, A. Wiktorowska-Jasik, Podstawy logistyki, Stowarzyszenie Naukowe Instytut Gospodarki i Rynku, Szczecin 2005.

Netografia

• http://www.gs1.org, [11.2005].
• http://www.qrcode.com, [11.2005].
• http://www.pdf417.pl, [11.2005].
• http://www.symbol.com, [11.2005].
• http://www.waspbarcode.com/barcode_education, [11.2005].
• http://www.tlashford.com, [11.2005].
• http://www.zebra.com, [11.2005].
• http://www.lowrycomputer.com/industries/case_studies/gov_USNavy.htm, [11.2005].