کدگذاری و ضبط خودکار داده‌ها و انواع روش‌های آن (بخش اول)

فصلنامه شماره 39 (پاییز 1398)

داده‌ها و اطلاعاتي كه در جريان عمليات و فعاليت‌هاي مربوط به كالا به كار گرفتـه مـي‌شـوند نقـش بسـيار مهمـي دارنـد. در انجـام تمـام معاملات و دست‌به‌دست شدن‌هاي كالاها، اطلاعات مربوط به آن‌ها، توسط ذينفعان مربوطه مورداستفاده قـرار مـي‌گيـرد. در يـك بـازار گسترده، اقلام كالا با تنوع بسيار زياد توسط عرضه‌كنندگان متعدد وارد چرخه گردش و فروش شده و در مبادي و نقاط فروش تفكيك و شناسايي منحصربه‌فرد آن‌ها اهميت مي‌يابد. سازوکارهای مربوط به يونيك‌سازي هـر قلـم كـالاي عرضه‌شده توسـط يـك تأمین‌کننده به‌گونه‌ای است كه در سراسر جهان، هر كالا، فقط يك كد يا شماره دريافت مي‌كند و هیچ‌گونه تداخل و همپوشاني بين شماره‌ها بروز نمي‌نمايد؛ اما در نقطه فروش كالاها مسئله ديگري هم وجود دارد و آن افزايش سرعت و دقـت خوانـدن كـدهاي يونيـك ثبت‌شده بر روي كالاهاست. نمادهاي قابل‌خواندن توسط انسان به‌وسیله ماشين فهميده نمي‌شود. براي آنكه يك داده يا اطلاعات مانند كـد 62650000851 توسط ماشين قابل‌خواندن باشد بايد آن را به‌صورت نماد مناسب تبـديل كـرد. برای این منظور باید از روش‌های شناسایی و ضبط خودکار داده (AIDC) استفاده کرد. در 30 سـال گذشـته ايـن نمادهـا همـان باركد يا خط نماد بوده است. از سال 2000 استفاده از نمادهايي كه ماشين آن را بخواند و بر اساس فرکانس‌ها و امـواج راديـويي شناسـايي صورت پذيرد گسترش‌یافته است. دیتا بار، دیتا ماتریس، QR کد و RFID نمونه‌هایی از این نمادها هستند که امكانات و قابلیت‌های بيشتري نسـبت بـه باركـد دارد. در ايـن مقاله، سابقه تاريخي و انواع نمادها و سیستم‌های AIDC به‌اختصار معرفي می‌شود.

کلمات کلیدی: شناسایی و ضبط خودکار داده‌ها (AIDC)، GS1، بارکد، بارکد دوبعدی

1- مقدمه

فرايند تخصيص يك نام و نماد (شامل شماره، حروف و غیره) به هر موجوديت را كدگذاري مينامند. كد مجموعهاي از نمادها است كه براي تسهيل گردش اطلاعات به مشخصه‌های اطلاعاتي هر شیء، چيز يا موجوديت (مانند كالاها، خدمات، اشخاص حقيقي يا حقوقي، روش‌ها و غیره) تخصیص داده ميشود. كد موجوديتها يا اقلام را ميتوان به‌عنوان جايگزين شرح آن‌ها بكار برد. معمولاً‌ كد داراي يك معني قراردادي است و هرگاه كشف رمز (Decode) شود، اطلاعات مشخصي را ميرساند و موجب ايجاد یک‌زبان مشترك و بدون ابهام بين كاربران مختلف ميشود و با استفاده از كدها، پردازش و تبادل اطلاعات آسانتر انجام ميپذيرد.

همان‌طور که گفته شد، استفاده از کد چیز جدیدی نیست و از قدیمالایام استفاده ‌شده است و هم‌اکنون نیز همه سازمان‌ها برای تسهیل امورات جاری خود از سیستم‌های کدینگ استفاده می‌کنند. نوع استفاده از کدگذاری و سطح کد مورداستفاده در سازمان‌های مختلف ممکن است با همدیگر متفاوت باشند. برخی سازمان‌ها از یک سیستم کدگذاری محلی و منحصر به سازمان خود استفاده می‌کنند، برخی فراتر از سازمان خود و در تعامل با سازمان‌های هم نوع خود، برخی از سیستم کدگذاری در سطح ملی، برخی در سطح منطقه‌ای و بالاخره برخی در سطح جهانی.

حوزه صنعت و بازرگانی همواره یکی از پیشگامان استفاده از سیستم‌های کدگذاری و شناسایی کالاها و خدمات بوده است، چراکه بیش از همه به‌ضرورت استفاده از این سیستمها به‌منظور شفافیت زنجیره‌های تأمین پی بردند. شاید قدیمی‌ترین استفاده از سیستم‌های کدگذاری و شناسایی کالا به استفاده از آن‌ها در انبارداری و کنترل موجودی اقلام باشد؛ اما به‌تدریج استفاده از کدها به سایر فرایندهای زنجیره تأمین تسری یافت و هم‌اکنون تقریباً هیچ زنجیره‌ی تأمینی نمی‌توان یافت که از سیستم‌های شناسایی و کدگذاری اقلام در فرایندهای خود استفاده نکند.

2- روش‌های شناسایی و ضبط خودکار داده (AIDC)

AIDC به روش‌های خودکار شناسایی اشیاء، جمع‌آوری داده‌ها در مورد آن‌ها و واردکردن این داده‌ها به‌طور مستقیم به سیستم‌های کامپیوتری (بدون دخالت انسان) اشاره دارد. افزایش استفاده از کامپیوتر در کسب‌وکار، فناوری AIDC را ضروری ساخته است. شناسایی خودکار و اخذ خودکار اطلاعات (AIDC) استفاده از تکنولوژی به‌منظور ورود مستقیم داده‌ها به یک کامپیوتر یا دیگر سیستم‌های ریزپردازنده کنترل‌شده بدون استفاده از روش‌های دستی ورود داده‌ها است. فن‌آوری‌های AIDC دو مسئله خطا و وقت‌گیر بودن را حذف می‌کند. AIDC با ارائه روش سریع، دقیق و مقرون‌به‌صرفه برای جمع‌آوری و واردکردن داده‌ها، این دو مورد را از بین می‌برد. درواقع AIDC جایگزین جمع‌آوری و نگهداری دستی داده‌ها که از ریسک بالاتری برخوردار و زمان و هزینه‌های بیشتری دارد، شده است. فن‌آوری‌های AIDC یک ابزار قابل‌اعتماد نه‌تنها برای شناسایی، بلکه برای ردیابی اقلام است. با روش‌های AIDC امکان رمزگذاری طیف وسیعی از اطلاعات شناسایی محصول مانند توصیف قلم، اندازه، وزن، رنگ و غیره وجود دارد. این مقاله یک مرور کلی از زیرساخت‌های AIDC و فن‌آوری‌های مختلف آن را با محدودیت‌های خود ارائه می‌دهد. هر تکنولوژی متناسب با شرایط و هزینه آن می‌تواند بهترین باشد.

یک دسته‌بندی گسترده از فن‌آوری‌های مورداستفاده برای جمع‌آوری اطلاعات از یک فرد، شیء، تصویر یا صدا بدون ورود دستی اطلاعات است. سیستم‌های AIDC برای مدیریت موجودی، تحویل، دارایی‌ها، موارد امنیتی و اسناد استفاده می‌شوند. بخش‌هایی که از سیستم‌های AIDC استفاده می‌کنند عبارتند از توزیع، تولید، حمل‌ونقل، پزشکی، دولت و خرده‌فروشی و بسیاری موارد دیگر.

روش‌های AIDC معمولاً برای یکی از منظورهای زیر استفاده می‌شوند: شناسایی و اعتبارسنجی در منبع، ردیابی و رابط‌هایی برای دیگر سیستم‌ها. فن‌آوری‌های واقعی درگیر، اطلاعات به‌دست‌آمده و هدف جمع‌آوری به‌طور گسترده متفاوت است.

فناوری‌های فعلی AIDC در حوزه کالاها عبارتند از:

– بارکد: که شامل تصاویر کوچکی از خطوط (میله‌ها) و فضاهای خالی که روی اقلام خرده‌فروشی، کارت‌های شناسایی و پست الکترونیکی برای شناسایی یک شماره محصول، فرد یا مکان قرار می‌گیرند. یک بارکد خوان از پرتو لیزری استفاده می‌کند که به بازتاب‌های ضخامت و تغییر فضای خط و فضای خالی حساس است. بارکد خوان اطلاعات را از تصویر به داده‌های دیجیتال ترجمه می‌کند و برای ذخیره‌سازی یا فرایند دیگری آن را به یک کامپیوتر می‌فرستد.

بارکد دوبعدی: اطلاعات را نه‌تنها به‌صورت افقی ذخیره می‌کند، بلکه به‌صورت عمودی نیز انجام می‌شود. این ساختار کدهای دوبعدی را قادر می‌سازد تا بیش از 7089 کاراکتر را در خود ذخیره کنند. بارکد سنتی و دوبعدی دارای ظرفیت 20 کاراکتر است.

3- زیرساخت‌ AIDC

زیرساخت شناسایی و ضبط خودکار داده‌ها (AIDC) مجموعه‌ای از دستگاه‌های شبکه و اجزای نرم‌افزاری تعریف‌شده است که عبارتند از:

دستگاه‌ها – شامل فن‌آوری‌های مختلف شناسایی مانند قرائت گر RFID، چاپگر RFID، اسکنر بارکد، سنسورها و کنترل‌گر منطقی برنامه پذیر (PLC) و غیره.

خدمات – اجزای نرم‌افزاری هستند که آماده‌سازی، ضبط و پردازش داده‌ها را امکان‌پذیر می‌کنند.

اجزای ضروری زیرساخت‌ها AIDC در نمودار زیر شناسایی و نشان داده‌شده و شامل اجزای زیر است:

• بارکدها، تگ‌ها و سنسورها: کوچک‌ترین واحدهایی که به یک موجودیت یا منبع سازمانی به‌منظور شناسایی متصل می‌شوند.
• کنترل‌کننده دستگاه^[1]: کنترل‌کننده دستگاه برای مدیریت و کنترل سخت‌افزار شناسایی (قرائت گرها، اسکنرها، سنسورها و سایر دستگاه‌های قابل مدیریت)، جمع‌آوری، پیش‌پردازش و ذخیره اطلاعات شناسایی استفاده می‌شوند.
• شبکه شناسایی: شبکه شناسایی زیرساختی است که تمام منابع سخت‌افزاری و سیستم‌های اطلاعات سازمانی را به هم متصل می‌کند.
• سرورهای اطلاعات سازمانی: سرور اطلاعات سازمانی فعالیت‌های مربوط به داده‌هایی که می‌تواند همراه با اطلاعات شناسایی برای عملیات کسب‌وکار مورداستفاده قرار گیرد را فراهم می‌کند. این سرورها داده‌ها در زمان واقعی، داده‌های شناسایی جمع‌آوری‌شده و وقایع را برای برنامه‌های کاربردی مشتری فراهم می‌کند. سیستم اطلاعات سازمانی رابط‌هایی فراهم می‌کند به‌طوری‌که برنامه کاربردی می‌تواند تعریف، ثبت و رویدادها را دنبال کند. این سیستم همچنین رابط‌هایی را فراهم می‌کند که برنامه کاربردی نهایی می‌تواند اطلاعات تولید، اطلاعات کسب‌وکار و اطلاعات مربوط به تراکنش را که با اطلاعات شناسایی خاص ارتباط دارد، ثبت و دنبال کند.
• برنامه کاربردی سازمانی^[2]: برنامه‌های کاربردی سازمانی ماژول‌های کاربردی هستند که فعالیت‌های سازمانی خاصی را تکمیل می‌کنند. به‌عنوان‌مثال، یک سیستم مدیریت انبار با استفاده از داده‌های گرفته‌شده توسط Edge Server برای نظارت بر سطح موجودی؛ یک سیستم مدیریت دارایی از داده‌ها برای جستجوی یک دارایی خاص استفاده می‌کند؛ و غیره.

شکل1- اجزای زیرساخت AIDC

4- مزایای AIDC

اهداف کلیدی AIDC عبارتند از:

• کاهش هزینه ورود به سیستم
• حذف خطاهای مرتبط با شناسایی و یا جمع‌آوری داده‌ها.
• تسریع فرایند اساسی
• برای انتقال دارایی‌ها، قادر به جمع‌آوری داده‌های ردیابی و تعیین موقعیت دقیق آن باشید.

5- تکنولوژی‌های AIDC

حداقل یکی از تکنولوژی‌های زیر در استفاده از راه‌حل‌های AIDC دخالت دارند:

1. فن‌آوری بارکد

2. شناسایی با امواج رادیویی (RFID) و فن‌آوری‌های ارتباطی داده.

3. تشخیص کاراکتر با جوهر مغناطیسی (MICR).

4. نویسه‌خوان نوری (OCR).

5. تشخیص علامت نوری (OMR).

6. مراقبت الکترونیکی از اشیاء (^[3]EAS).

7. شناسایی بیومتریک (زیست‌سنجشی) – اثرانگشت، اسکن شبکیه یا صدا

9. تکنیک‌های بینایی ماشین^[4]

10. سیستم‌های مکان‌یابی بلادرنگ

با توجه به تنوع راه‌حل‌های ارائه‌شده توسط فناوری AIDC، هیچ تکنولوژی واحدی وجود ندارد که بتواند به‌عنوان “بهترین” تکنولوژی در نظر گرفته شود. “بهترین” تکنولوژی برای شناسایی محصول در یک کاربرد ممکن است “بهترین” تکنولوژی در یک موقعیت دیگری نباشد. سازگاری این قابلیت‌ها با نیازهای جمع‌آوری داده‌ها، تنها راه انتخاب بهترین تکنولوژی است. چالش این است که چندین تکنولوژی را برای رفع نیازهای یک مشکل خاص کسب‌وکار خاص باهم ترکیب کنید.

6- فناوری AIDC در حوزه مدیریت موجودی و کالاها

در این قسمت تکنولوژی‌های AIDC کاربردی در حوزه کالاها و مدیریت موجودی و لجستیک را به‌طور مختصر تشریح می‌کنیم. مهم‌ترین روش‌های شناسایی و ضبط خودکار داده‌ها در حوزه کالاها، توسط سازمان جهانی GS1 معرفی و به بازار عرضه‌شده است. این روش‌ها که GS1 از آن‌ها تحت عنوان «حامل داده^[5]» یاد می‌کند شامل دامنه وسیعی از ابزارهای ضبط خودکار داده، از بارکد تا تگ‌های RFID است.

GS1 برای شناسایی خودکار اقلام و موجودیت‌ها، متناسب با نوع اقلام و مورد کاربرد آن‌ها، از نمادهای مختلفی استفاده می‌کند. انواع مختلف نمادهای ضبط خودکار داده‌ها (حامل‌های داده) GS1 به‌صورت زیر تقسیم‌بندی می‌شوند.

الف) نمادهای خطی

• نماد EAN/UPC که خود 4 نوع هستند:
  • EAN-13
  • EAN-8
  • UPC-A
  • UPC-E
• نماد ITF-14
• نماد GS1-128
• نماد دیتا بار GS1

ب) نمادهای دوبعدی

• نماد دیتا ماتریس GS1
• نماد QR كد GS1

ج) تگ‌های RFID

6-1- نمادهای خطی

این نمادها به شکل کد میله‌ای یا بارکد (بار به معنی میله) هستند و شامل موارد زیر است:

• باركدهاي نوع EAN/UPC

این نماد متداول‌ترین و شناخته‌شده‌ترین نماد در سراسر جهان است که کسب‌وکارها و سازمان‌ها از آن‌ها برای شناسایی محصولات، پالت‌ها و دارایی‌ها به‌منظور مدیریت کاراتر زنجیره تأمین استفاده می‌کنند. مهم‌ترین کاربرد این نماد در نقطه فروش فروشگاه‌های خرده‌فروشی (مخصوصاً فروشگاه‌های زنجیره‌ای) است.

نمادهاي EAN /UPC مي‌توانند از همه‌ي جهات خوانده شوند. اين نمادها بايد براي تمام اقلامي كه در نقطه خرده‌فروشي اسكن مي‌شوند، استفاده گردند، علاوه بر آن اين نمادها مي‌توانند براي ساير اقلام تجاري استفاده شوند.

شكل 2- انواع بارکدهای EAN/UPC

همچنین در شکل 3 زیر یک نماد EAN-13 و اجزای آن نشان داده‌شده است. البته تشریح جزئیات فنی نماد از حوصله این بحث خارج است.

شکل 3- نماد EAN-13

• نماد EAN-8

برای اقلامی که سایز آن‌ها خیلی کوچک است و نمی‌توان بر روی آن‌ها نماد EAN-13 نصب کرد، از این نماد استفاده می‌شود؛ مانند آدامس و غیره

در شکل 4 تصویر این نماد آمده است.

شکل 4- نماد EAN-8

• نماد ITF-14

این نماد بر روی اقلامی که دارای سطوح ناصاف هستند به کار می‌رود؛ مانند چوب، یا بسته‌بندی‌های دارای کیفیت پایین و ناصاف. اين نوع نماد نبايد بر روي اقلامي كه از نقطه فروش گذر مي‌كنند قرار داده شود. در شکل 5 این نماد نشان داده‌شده است:

شکل 5- نماد ITF-14

• نماد GS1-128

درصورتی‌که نیاز به ذخیره داده‌های اضافی مانند تاریخ تولید، تاریخ انقضا، شماره‌سریال، شماره بچ و غیره در کنار کد GTIN باشد، از این نماد استفاده می‌شود. اين نوع نماد هم نبايد بر روي اقلامي كه از نقطه فروش گذر مي‌كنند قرار داده شود. نمادهاي GS1-128 مي‌توانند شماره GTIN را همراه با داده‌هاي بيشتر با استفاده از شناسه‌هاي كاربردي (AI ها) به باركد تبديل كنند. در شکل 6 تصویر این نماد نشان داده‌شده است.

شکل 6- نماد GS1-128

• نماد دیتا بار

این نماد درجاهایی که نیاز به ذخیره داده‌های بیشتری وجود داشته باشد و از طرفی امکان استفاده از دیتا ماتریس (به علت گران بودن Reader آن) وجود نداشته باشد، مورداستفاده قرار می‌گیرد؛ مانند استفاده بر روی میوه‌ها و غذاهای تازه.توضیح اینکه این نماد توسط بارکد خوان‌های خطی قابل‌خواندن است. در شکل 7 تصویر این نماد نشان داده‌شده است. تمركز ويژه كاربرد اين نوع نمادها، بر روي ميوه‌ها و تره‌بار است كه در نقطه فروش (POS) اسكن مي‌شوند.

شکل 7- نماد دیتا بار

6-2- نمادهای دوبعدی

این نمادها درجاهایی که نیاز به ذخیره حجم بسیار زیادی از داده‌ها در فضایی اندک باشد، کاربرد دارند و شامل دو نماد دیتا ماتریس و QR کد هستند.

• نماد دیتا ماتریس (data matrix)

این نماد معمولاً در حوزه اقلام بخش بهداشت و درمان و ابزارآلات پزشکی کوچک کاربرد دارد. در شکل 8 تصویر این نماد نشان داده‌شده است.

شکل 8- نماد دیتا ماتریس

• نماد QR-Code

این نماد معمولاً برای ذخیره اطلاعاتی مانند آدرس صفحات اینترنتی کاربرد دارد. در شکل 9 تصویر این نماد نشان داده‌شده است.

شکل 9- نماد QR-Code

6-3- تگ‌های شناسایی با امواج رادیویی^[6]RFID

شناسایی با امواج رادیویی (RFID) یک روش شناسایی و ضبط خودکار داده است که در آن دادهها از طریق یک دستگاه الکترونیکی به نام تگ RFID حمل می‌شوند که از طریق سیگنالهای رادیویی (RF) با یک دستگاه با قابلیت خواندن به نام قرائتگر RFID ارتباط برقرار میکند (همچنین “خواننده RFID” نیز نامیده میشود، هرچند اکثر این دستگاهها علاوه بر “خواندن ” قادر به”نوشتن ” نیز هستند). تگهای RFID از جهاتی متفاوت با بارکدها عمل میکنند ازجمله موارد زیر:

• تگهای RFID حتی درصورتی که خط دیدمستقیم بین تگ و قرائتگر وجود نداشته باشد قابل‌خواندن هستند. از طرف دیگر، مواد الکتریکی رسانا میتواند منجر به تداخل RF و جذب سیگنالهای RF در ارتباط بین برچسب و قرائت گر شود.
• برخی از انواع مشخص تگهای RFID میتوانند در فاصله بسیار طولانی نیز خوانده شوند.
• یک قرائت گر میتواند چندین تگ را به‌طور هم‌زمان بخواند بدون اینکه نیاز باشد قرائت گر را در هر بار به سمت یک برچسب نشانه گرفت.
• اطلاعات روی تگهای RFID میتوانند در هرزمانی اضافه شوند یا تغییر یابند.
• انواع خاصی از برچسبهای RFID میتوانند علاوه بر ذخیره و بازیابی اطلاعات، قابلیتهای اضافی را نیز فراهم آورند؛ به‌عنوان‌مثال: رمزگذاری، احراز هویت،کنترل دسترسی، غیرفعال کردن الکترونیکی سنسورها، اعمال کنندهها و غیره.

این ویژگیهای عملیاتی مختلف، تگ RFID را به یک حامل داده مناسب در کاربردهایی تبدیل میکند که ممکن است استفاده از بارکدها نامناسب یا غیرعملی باشد. در برخی کاربردها، تگهای RFID و بارکدها به‌طور هم‌زمان برای به دست آوردن مزایای هر دو استفاده‌شده‌اند. این ویژگیهای عملیاتی مختلف نیز منجر به نیاز به استانداردهای نرم‌افزاری RFID شده است که برای بارکدها همپوشانی ندارند.در شکل 10 نمونه‌ای از این تگ‌های الکترونیکی نشان داده‌شده است.

شکل 10- نمونه‌ای از تگ‌های RFID

به‌طور خلاصه می‌توان گفت، انواع تکنولوژی‌های شناسایی در سیستم‌های سازمانی برای بهبود کارایی عملیات شرکت و کاهش هزینه کلی عملیات استفاده می‌شوند. بارکدها، RFID و سنسورها رایج‌ترین و کاربردی‌ترین فن‌آوری‌ها هستند. با توجه به هزینه پایین آن، امروزه بارکدها اصلی‌ترین تکنولوژی شناسایی هستند که اکثر شرکت‌ها از آن استفاده می‌کنند. تکنولوژی RFID در حال ارائه فرصت‌های قابل‌توجه جدید و همچنین چالش‌های زیرساختی AIDC است. ترکیبی از تکنولوژی RFID و سنسور ارزش‌افزوده‌ی بیشتری را به ارمغان می‌آورد.

چالش‌های AIDC عبارتند از: عملکرد ضبط و پردازش داده‌ها؛ قابلیت مدیریت و گسترش دستگاه‌های ناهمگن، مقیاس‌پذیری و عملکرد زیرساخت‌های AIDC؛ کشف و در دسترس بودن منابع و یکپارچگی منابع شناسایی مختلف با EIS مختلف. گسترش، مقیاس‌پذیری، قابلیت استفاده و کشف منابع، عملکرد سیستم RFID، قابلیت مدیریت دستگاه و قابلیت یکپارچه کردن سیستم از زیرساخت‌های AIDC، موضوعات مهم تحقیقات فعلی در حوزه AIDC میباشند.

7- نتیجه گیری:

با پیشرفت علم و تکنولوژی بهره‌برداری از کدینگ نیز سیر تکاملی خود را طی کرده و همانند همه حوزه‌های علمی این سیر تکامل و بهره‌برداری ادامه دارد. به‌طوری‌که درگذشته صرفاً از کد بجای عبارت استفاده می‌شد، پس از ظهور تکنولوژی‌های شناسایی خودکار مانند بارکد این کدها تبدیل به بارکد شده و کار ثبت و رجیستری راحت‌تر گردید. پیشرفت بعدی در این حوزه به ظهور و توسعه بانک‌های اطلاعاتی برمی‌گردد. ظهور و گسترش استفاده از سیستم‌های اطلاعاتی موجب استفاده بهتر از کدینگ گردید و بالاخره اینکه توسعه و پیشرفت سیستم‌های شناسایی خودکار جدید مانند دیتا ماتریس و RFID موجب تحولی دیگر در استفاده از انواع سیستم‌های کدگذاری و شناسایی کالا گردید.