Проектно-исследовательская работа по информатике на тему: "Штрих-код как способ кодирования информации"

МИНИСТЕРСТВО ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Рефтинское специальное учебно-воспитательное учреждение закрытого типа»

(Рефтинское СУВУ)

Проектно-исследовательская работа:

ШТРИХ-КОД КАК СПОСОБ КОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Вид работы: информационно-аналитическая Направление: общеинтеллектуальное

Исполнители:

Людиновсков Дмитрий,

7а класс, 13 лет

Руководитель:

Сырова Екатерина Владимировна,

учитель информатики,

первая кв. категория

Рефтинский, 2021г

Оглавление

Введение                3

Глава 1. Теоретическая часть                5

1. История изобретения штрих-кода                5
2. Виды штрих-кодов                8
3. Системы и функции штрих-кодов                9
4. Сканеры для считывания штрих-кодов                9
5. Структура и расчёты штрих-кодов                9

Глава 2. Практическая часть.                12

1. Социологический опрос                12
2. Исследование «Проверка подлинности товаров»                13
3. Создание памятки «Определение подлинности товаров»                13

Заключение                14

Список используемой литературы                15

Приложение 1                16

Приложение 2                17

Введение

Воспринимая информацию с помощью органов чувств, человек стремится зафиксировать ее так, чтобы она стала понятной и другим, представляя ее в той или иной форме, в виде кода.

Код - это система условных знаков для представления информации.

Кодирование - это перевод информации в удобную для передачи, обработки или хранения форму с помощью некоторого кода.

Обычно в процессе кодирования информация преобразуется из формы, удобной для непосредственного использования, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической обработки. В более узком смысле кодированием информации называют представление информации в виде кода.

Множество кодов очень прочно вошло в нашу жизнь. Так, для общения в нашей стране используется код — русский язык. Код используется для оценки знаний в школе (число 5 -— код отличных знаний, 4 — код хороших знаний, 3 — удовлетворительных, 2 — плохих). С помощью нотных знаков записывается (кодируется) любое музыкальное произведение. По номерному знаку можно узнать сведения об автомобиле и его владельце. Правила дорожного движения кодируются с помощью наглядных символических рисунков. Свой код из шести цифр (почтовый индекс) имеет каждый населённый пункт Российской Федерации. По коду можно узнать, куда отправлять письмо. Например, код города Москвы и коды всех населённых пунктов Московской области начинаются с цифры 1. В середине XIX века французский педагог Луи Брайль придумал специальный способ представления информации для слепых. «Буквы» этого кода выдавливаются на листе плотной бумаги. Одна буква занимает два столбика, в каждом из которых может быть выдавлено от одной до трёх точек. Проводя пальцами по выступам, незрячие люди различают буквы и могут читать. В памяти компьютера информация представлена в двоичном коде в виде цепочек нулей и единиц. Каждому символу, вводимому с клавиатуры, соответствует уникальная цепочка из восьми 0 и 1. Например, буква «Q» имеет двоичный код 01010001, а цифра «7» —00110111.

Одним из самых распространенных способов современного кодирования информации на сегодняшний день является штриховое кодирование. В современных -супермаркетах каждый товар имеет на упаковке штрих-код — метку, состоящую из чёрных линий и цифр. Для чтения штрих-кодов применяют специальные сканеры. С их помощью в компьютер вводят информацию о стоимости   покупки.   Также   штрих-коды позволяют быстро, просто и  самое

З

главное точно считывать и передавать информацию о тех товарах, которые нуждаются в прослеживании и контроле. Этикетки со штрих-кодами очень легко приклеиваются, практически, к любой поверхности, а также могут быть нанесены непосредственно на тюбики, конверты, коробки, бутылки, упаковки, книги, мебель, карточки и еще на многие предметы. С помощью штрих-кодов сбор и запись информации становятся более быстрыми и точными процессами, что и позволяет снижать цены, делать меньше ошибок, а также упрощать все процессы товарооборота.

Штриховой код (штрих-код) — это последовательность черных и белых полос или точек, иногда дополненная цифрами, представляющая некоторую информацию в виде, удобном для считывания техническими средствами

Штриховой код представляет собой чередование темных и светлых полос разной ширины и их сочетания, построенных в соответствии с определенными правилами. Иногда к штрихам добавляются цифры. Изображение штрихового кода наносится на предмет, который является объектом управления в логистической системе. Для регистрации этого предмета проводят операцию сканирования. Скорость ввода штрихового кода по сравнению со скоростью ввода символов возрастает в 2 раза, а достоверность данных повышается на несколько порядков.

Цель исследования: определить основной принцип кодирования информации в одномерных штрих-кодах, рассмотреть сферы использования, выяснить являются ли купленные товары и продукты в магазине подделкой или качественным оригиналом.

Задачи исследования:

я

• проанализировать использование штрих-кодов в современной жизни;
• изучить штрих-код и способ его кодирования, дать расшифровку;
• выяснить являются ли купленные товары и продукты в магазине подделкой или качественным оригиналом;
• провести социологический опрос среди учеников и сотрудников Рефтинского СУВУ на тему: «Применение и значение штрих - кода»;
• создать памятку-инструкцию потребителя товаров для определения его подлинности.

Объект исследования: штрих-коды.

Предмет исследования: способ чтения штрих-кодов.

4

Гипотеза исследования: штрих-код в отличие от многих информационных знаков выполняет не только общие функции информационного характера, но и позволяет распознавать виды подделок.

При выполнении исследовательской работы применялись следующие методы:

• Аналитический при изучении информации.
• Тестирование при проведении социологического опроса.
• Сравнительный при оформлении практической части работы.
• Эксперимент при определении подлинности товаров.
• Практический  при создании памятки потребителя товара  с целью  определения подлинности товаров.

Практическая значимость работы заключается в возможности использовать полученные результаты исследования в жизни человека для определения подлинности товара.

Глава I. Теоретическая часть

1.  История изобретения штрих-кода

Существует несколько различных версий создания штрих-кодирования.

По наиболее распространенной версии изобретателем штрихового кодирования является выпускник инженерного факультета Массачусетского технологического института Давид Коллинз. Сразу после окончания в 1950-х годах института Коллинз поступает на Пенсильванскую железную дорогу, где сталкивается с тяжелой, кропотливой и рутинной работой по сортировке вагонов. Их надо было пересчитать, оперативно выяснить номера, справиться по ним в документации, определить, куда каждый вагон должен проследовать. Процедура длительная, негарантирующая безошибочности выполнения. Тогда и пришла идея освещать номера вагонов прожекторами и считывать их с помощью фотоэлементов. До этого железнодорожники рисовали на вагонах определенный код, который содержал информацию о грузе, пункте назначения и т.д. Позже молодой инженер решает автоматизировать процесс -цифровые номера вагонов (которые применялись на железной дороге с конца XIX в.) освещаются мощными прожекторами й считываются фотоэлементами.

Чтобы упростить процесс считывания и уменьшить количество ошибок при считывании Коллинз предложил параллельно с цифровым кодом наносить специальную  маркировку  из  последовательности  красных  и синих   полос,

5

вписанных в специальный прямоугольник, длиной в 50 см. Испытания подтвердили: сканирующее устройство способно правильно считывать коды даже при скорости движения вагона около 100 км/ч.

Однако на этом Коллинз не успокоился. Успех начинания подтолкнул его к дальнейшему совершенствованию системы.

В 1968 г. он использовал вместо прожекторов, лазерный луч, что позволило существенно сократить энергозатраты. Было качественно изменено и сканирующее устройство, его размеры стали намного меньше, уменьшилась и сама кодовая маркировка. Поэтому многие считают, что систему универсальной маркировки придумали американские железнодорожники.

По другой версии 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.

В 1948 году Бернард Сильвер (1924—1963), аспирант Технологического института при Дрексельском университете в Филадельфии (США), услышал, как президент местной продовольственной сети просил одного из деканов разработать систему, автоматически считывающую информацию о продукте при его контроле. Сильвер рассказал об этом друзьям — Норману Джозефу Вудланду и Джордину Йохансону. Втроём они начали исследовать различные системы маркировки. Их первая работающая система использовала ультрафиолетовые чернила, но они были довольно дороги и со временем выцветали.

Убеждённый в том, что система реализуема, Вудланд покинул Филадельфию и переехал во Флориду в квартиру своего отца для продолжения работы. Следующую , реализацию системы подсказала азбука Морзе: Вудланд сформировал свой первый штриховой код из песка на берегу. Впоследствии он писал: «Я только расширил точки и тире вниз и сделал из них узкие и широкие линии». Чтобы считывать штрихи, он использовал технологию оптической звукозаписи, использовавшуюся в киноиндустрии. 20 октября 1949 года Вудланд

6

и Сильвер подали заявку на изобретение, которая была удовлетворена 7 октября 1952 года.

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 фото увеличительной 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.

7

В 1951 году Вудланд и Сильвер попытались заинтересовать компанию «IBM» в развитии их системы, которая, однако, признав реализуемость и привлекательность идеи, отказалась от её реализации. «IBM» посчитала, что обработка получающейся информации потребует сложного оборудования и что его разработку она сможет провести при наличии свободного времени в будущем

7 октября 1952 года Вудланд и Сильвер продали патент компании «Philco» (в дальнейшем — Helios Electric Company). В том же самом году «Philco» перепродала патент компании «RCA». Эта дата и считается официальным днем рождения штрих-кода.

Первой покупкой с использованием штрих-кода была упаковка жевательной резинки компании «Wrigley».   Она   была   совершена   в   супермаркете «Marsh» города Трои (штат Огайо) 26 июня  1974 года в 8:01  утра и вместе с чеком хранится в музее американской истории Смитсоновского института. (Приложение I).

1.2. Виды штрих-кодов

1.        Одномерные (линейные).

Линейными (также называются полосковыми кодами) называются штрих-коды, читаемые в одном направлении (по горизонтали). Наиболее распространённые линейные символики;

EAN (БAN-8 состоит из 8 цифр и ЕAN-13 — используются 13 цифр)

Линейные символики позволяют кодировать небольшой объём информации.

(рис. 1а).

2.        Двухмерные.

Двухмерные символики были разработаны для кодирования большого объёма информации (до нескольких страниц текста). Расшифровка такого кода проводится в двух измерениях (по горизонтали и по вертикали). Двухмерный код считывается при помощи специального сканера двухмерных кодов и позволяет быстро и безошибочно вводить большой объем информации (рис. 16).

8

1.3. Системы и функции штрих-кодов

В настоящее время существует несколько систем штрихового кодирования. На сегодняшний день наибольшее распространение получили две из них — американская система UPC (Универсальный товарный код) и европейская система кодирования — EAN. Штрих-код UPC состоит из 12 цифр, а штрих-код по системе EAN — из 13. Товары небольших размеров могут иметь короткий код, состоящий из 8 цифр, — EAN-8.

Основные функции штрих-кодов:

• автоматизированная        идентификация        товаров        с        помощью машиносчитывающих устройств;
• автоматизированный контроль и учет товарных запасов;
• оперативное  управление  процессом товародвижения: отгрузкой, транспортировкой и складированием товаров;
• повышение скорости и культуры обслуживания покупателей;
• информационное обеспечение маркетинговых исследований.

1.4.        Сканеры для считывания штрих-кодов

Для считывания штрих-кода применяют: стационарные и портативные лазерные сканеры, позволяющие считывать штрих-код на различных расстояниях от товара — от 60 см до 5-6 м. Сканеры штрих-кода широко используются в сфере торговли и услуг для быстрой идентификации товара, при отпуске, складировании и т. д.

•

1.5.        Структура и расчёты штрих-кодов

Для того чтобы рассчитать код необходимо знать, что существуют разные коды стран мира. В некоторых странах, например в Японии, можно встретить штрих-код в несколько необычном виде, но суть значения кода от этого не меняется.

С помощью штрихового кода зашифрована информация о некоторых наиболее существенных параметрах продукции. Наиболее распространены американский Универсальный товарный код UPC и Европейская система кодирования EAN. Согласно той или иной системе, каждому виду изделия присваивается свой номер, состоящий  чаще  всего  из   13   цифр  (EAN-13) (рис.1). В нём зашифрованы

9

следующие данные это (код страны, код изготовителя, код товара, контрольная цифра и знак товара, изготовленного по лицензии). Для кода товара:

1. цифра означает: наименование товара,
2. цифра: потребительские свойства,
3. цифра: размеры, масса,
4. цифра: ингредиенты,
5. цифра: цвет (Приложение 2).

Теперь обратим внимание на графическую часть штрих-кода. По краям и посередине кода находятся пары тонких черных полос, выделяющихся вниз, разделяя надпись из цифр. Они не содержат в себе никакой информации, а нужны для того, чтобы сканер мог подстроиться под размеры изображенного кода и четко определить его границы. Таким образом, весь штрих-код как бы разделен на две равные части .

Каждая цифра, кроме самой первой, кодируется двумя черными более удлиненными полосками. Первая цифра не кодируется, а определяется в зависимости от того, какие кодировки используют следующие за ней шесть цифр. КодЕАЫ-13.

Возьмем, к примеру, цифровой код 4600376211206 (рис.2):

460- первые две или три цифры обозначают страну производителя или продавца продукта;

0376 - следующие четыре - код производителя;

21120 - еще пять - код товара (наименование товара, его потребительские свойства, размеры, массу, цвет);

10

6 - последняя цифра - контрольная цифра (используемая для проверки правильности считывания штрихов сканером, а при расчётах кода это контрольная цифра качества товара).

Пример вычисления штрих - кода: 46003Z621I206

1. Сложить цифры, стоящие на четных местах (подчёркнутые): 6+0+7+2+1+0=16
2. Полученную сумму умножить на 3: 16x3=48
3. Сложить цифры, стоящие на нечетных местах, кроме контрольной цифры: 4+0+3+6+1+2=16
4. Сложить полученные в пунктах 2 и 3 цифры: 48+16=64
5. Отбросить десятки от полученного числа: 64-60=4
6. Из числа 10 вычесть полученную в пункте 5 цифру:

10-4=6        (товар качественный, сделан в России).

Полученная цифра должна совпадать с контрольной цифрой штрих-кода, что говорит о подлинности товара. Если полученная цифра не совпадает с контрольной, значит товар произведен незаконно.

Товары, имеющие большие размеры, могут иметь короткий код, состоящий из восьми цифр - EAN-8. Как правило, код страны присваивается Международной ассоциацией EAN. Код страны никогда не состоит из одной цифры. Нередко на товаре можно увидеть надпись, например, "Сделано в Германии", а код, нанесённый на этикетку, этой  стране не соответствует. Причин может быть несколько:

• фирма была зарегистрирована и получила код не в своей стране, а в той, куда направлен основной экспорт ее продукции;
• товар был изготовлен на дочернем предприятии;
• товар был изготовлен в одной стране, но по лицензии фирмы из другой страны;

11

• учредителями предприятия становятся несколько фирм из различных государств.

Глава 2. Практическая часть

2.1. Социологический опрос

Для определения уровня знаний о штрих-коде мы с учителем информатики провели опрос среди учеников и сотрудников Рефтинскго СУВУ на тему: «Применение и значение штрих - кода». Мы разработали анкету, состоящую из четырёх вопросов. Мы опросили 73 человека нашего учреждения (13 взрослых и 60 учащихся 7-10 классов) (Таблица 1).

Таблица 1

После обработки ответов, я пришёл к выводу, что мало кто знает что-либо о штрих-кодах, поэтому я решил изучить более подробно алгоритм чтения штрих-кодов и способ определения по ним подлинности товаров, и познакомить всех со своим исследованием.

Ответы опрошенных показали, что из 73 человек 50 знают для чего наносят штри-код на товар, 52 человека считают, что со штрих-кодом можно производить расчёты, но не знают как это делается, всего лишь 11 человек знают что обозначают первые 2-3 цифры штрих-кода и 27 из 73 знают код России. После обработки ответов я пришёл к выводу, что мало кто знает что-либо о штрих-кодах, поэтому и решил познакомить всех со своим исследованием, с целью облегчения определения по ним подлинности товаров. Для этого я разработал памятку-инструкцию для потребителей товара, которую хочу подарить и вам.

12

2.2. Исследование «Проверка подлинности товаров»

Мне было интересно самому попробовать рассчитать штрих-код на некоторых товарах и проверить их подлинность. Для своего эксперимента я взял конфеты, произведённые в Германии и духи из Италии. Из проведённого мной эксперимента я узнал, что конфеты являются подлинными, потому что последняя цифра при расчётах совпадает с кодовой цифрой на штрих-коде, а духи - это подделка, т.е. произведены незаконным путём.

2.3. Создание памятки «Определение подлинности товаров»

Для того чтобы люди смогли сами распознавать подлинный или нет товар в магазинах, я создал памятку-инструкцию для потребителей товара.

13

Заключение

В современной жизни мы постоянно сталкиваемся с товарами плохого качества или подделками на известные бренды. Для поддержания качества товаров и вводят различные защиты...

Штриховой код - это последовательность черных и белых полос, представляющая некоторую информацию в виде, удобном для считывания техническими средствами. Штриховые коды используются в торговле, на складах, в библиотеках, почтах, сборочном производстве, при обработке документов, для определения подлинности товаров. В мировой практике торговли принято использование штрих-кодов символики EAN для маркировки товаров. В соответствии с принятым порядком, производитель товара наносит на него свой штриховой код.

14

Список используемой литературы:

1. Арманд   В.А.   Железнов   В.В.    "Штриховые   коды   в   системах обработки информации", Москва "Интернет издание", 2009 г., 68 с.

2. Белов   Г.В.    "Штриховое    кодирование:    технологии    XXI    века",  Москва "Металлургия", 1998г., 139 с.

Интернет-ресурсы:

1. http://mozp.org/main/spravochnik-potrebitelya/shtrix-kod-produktov -Московское общество защиты потребителей.
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%Dl%82%Dl%80%D0%B8%Dl%85% D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9 %D0%BA%D0%BE%D0%B4 -Википедия.
3. https://barcode.tec-it.com/rn - Online Barcode Generator (бесплатное создание штрих-кодов онлайн).
4. http://www.rostix.com/services/barcode/ - RostiX
5. https://l-sim.ru/shtrih-kodv-stran-mira-rasshifrovka-shtrixovyih-kodov/ - 1-sim.ru
6. http://www.eang.ru/shtrihkod_eanl3_razmer.html- EANGlobal. Присвение штрих-кодов.
7. https://neerc.irmo.ru/wiki/index.php?title=%D00/o9A0/oDO%BE0/oD00/oB4%DO% B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5 %D0 %B8%D0%BD%D 1 %84%D0%BE%D 1 %80%D0%BC%D0%B0%D 1 %86%D0 %B8%D0%B8- Кодирование информации.

8. http://xn—7sbbfb7a7aej.xn—

plai/informatika 05_fgos/informatika_materialy zanytii_ 05 08_fgos.html- В мире кодов. Способы кодирования информации.

15

Приложение 1

16