با توجه به پيشرفت روزافزون دنياي الكترونيكي و به منظور خودكارسازي عمليات ورود اطلاعات، سيستم‌هايي تحت عنوان سيستم‌هاي شناسايي و جمع‌آوری خودكار داده طراحي شده است. توسعه و گسترش اين سيستم‌هاي شناسايي خودكار، موجب فراهم شدن اطلاعات به سهولت و سرعت بالا در سيستم‌هاي كامپيوتري شده كه اين امر باعث ايجاد انگيزه و اشتياق در شركت‌هاي فعال در حوزه فناوري اطلاعات براي طراحي و توسعه سيستم‌هاي خود شده است.
ابزارهاي شناسايي خودكار كه شامل باركد، سیستم های شناسايي مبتني بر فركانس راديويي(RFID)، شناسايي نوري حروف (OCR)، شناسايي تصويري، كارت هوشمند، حافظه تماسي، نوار مغناطيسي، بلوتوث و غيره هستند با كمك به ورود اطلاعات به دستگاه‌هاي الكترونيكي و ذخيره اطلاعات، كمك شاياني به بسترسازی اطلاعات مي‌نمايند. ابزارهاي شناسايي خودكار كاربردهاي فراواني دارد. به طور نمونه مي‌توان از آنها در احراز هويت، ردگيري، بهينه‌سازي و خودکارسازی فرآيندها و مديريت اطلاعات بهره گرفت. در اين مقاله به بررسي نحوه عملكرد، مزايا و معايب برخي از اين ابزارهاي شناسايي خودكار و كاربرد آنها پرداخته شده است.
مقدمه
امروزه حوزه‌هاي تحليل، پردازش و نمايش اطلاعات در سيستم‌هاي كامپيوتري با پيشرفت‌هاي خوبي همراه بوده است و هر روزه شاهد توسعه و گسترش ابزارهاي مرتبط با اين حوزه‌ها هستيم. اما فرآيند ورود اطلاعات همچنان به عنوان يك گلوگاه در سيستم‌هاي كامپيوتري شناخته مي‌شود. در سيستم‌هايي كه به تحليل و پردازش اطلاعات مربوط به وضعيت موجوديت‌هاي سيار مي‌پردازند، اين مسئله حادتر بوده و نيازمند ورود مكرر اطلاعات است كه اقدامي طاقت‌فرسا، پرهزينه و مستعد خطا است. براي مقابله با چنين مشكلاتي، سيستم‌هاي خودكاري به منظور خودكارسازي عمليات ورود اطلاعات طراحي و توسعه پيدا نموده‌اند كه تحت عنوان سيستم‌هاي شناسايي و جمع‌آوری خودكار داده شناخته می‌شوند.
توسعه و گسترش سيستم‌هاي شناسايي خودكار موجب فراهم شدن اطلاعات سريع در سيستم‌هاي كامپيوتري شده كه اين امر باعث ايجاد انگيزه و اشتياق در شركت‌هاي فعال در حوزه فناوري اطلاعات براي طراحي و توسعه سيستم‌هاي تصمیم‌یار شده است؛ سيستم‌هايي كه قادرند با بهره‌گيري از اطلاعات سريع فراهم شده توسط ابزارهاي شناسايي و جمع‌آوری خودكار داده، سيستم‌هاي كامپيوتري را در اتخاذ تصميمات هوشمند ياري دهند. به عنوان مثال می‌توان سيستم‌هاي هدايت خودكار وسايل نقليه را در نظر گرفت كه با بهره‌گیری از اطلاعات سريع كه توسط سيستم‌هاي شناسايي خودكار همچون سيستم موقعیت‌یاب جهاني (GPS) فراهم مي‌شود، به هدايت خودكار وسيله نقليه می‌پردازند.
سيستم‌هاي تصمیم‌یار و ساير سيستم‌هاي كامپيوتري كه از اطلاعات سريع مربوط به وضعيت موجوديت‌هاي فيزيكي سيار به واسطه سيستم‌هاي شناسايي خودكار استفاده مي‌كنند، بنگاه‌ها را قادر مي‌سازند تا مديريت صحيحي بر اقلام و موجوديت‌هاي فيزيكي خود داشته باشند. به‌كارگيري سيستم‌هاي شناسايي خودكار در بستر زنجیره‌های تأمین فرصت‌هاي بی‌شماری را جهت اصلاح و تقويت سيستم‌هاي ردگيري، كنترل فرآيند و مديريت موجودي فراهم مي‌كنند. در يك نگاه كلان بايد گفت كه با استفاده از سيستم‌هاي شناسايي خودكار می‌توان به بازمهندسي و اصلاح فرآيندهاي زنجيره تأمین از طريق حذف محدوديت‌هايي كه موجب كاهش عملكرد و راندمان زنجيره تأمین مي‌شوند، پرداخت.
مجموعه ابزارها و فناوری‌هایی كه در سيستم‌هاي شناسايي خودكار مورد استفاده قرار مي‌گيرند بسيار متنوع بوده و بسته به موضوع كاربرد، از ابزارهاي خاص در اين سيستم‌ها استفاده می‌شود؛ سيستم موقعیت‌یاب جهاني (GPS)، سيستم‌هاي شناسايي مبتني بر فركانس راديويي (RFID)، کارت‌های هوشمند (Smart Cards)، حافظه‌های تماسي (Contact Memories)، باركد (Bar Code) و غيره.
در سيستم‌هاي شناسايي خودكار به هر قلم، كد مشخصه‌ای اختصاص داده مي‌شود كه شناساننده هويت آن قلم است. اين كد مي‌تواند يك عدد تصادفي بدون ساختار بوده و يا اينكه از يك ساختار منطقي برخوردار باشد. بهره‌گيري از ساختارهاي منطقي در كدگذاري موجودیت‌ها، فوايد زيادي را به همراه دارد كه در ادامه اين نوشتار به آن پرداخته مي‌شود.
1- ابزارهای شناسايی خودكار
با توجه به اهميت ويژه سيستم‌هاي شناسايي خودكار، تحقيقات گسترده‌ای در اين خصوص صورت گرفته و ابزارهاي متنوعي با کارکردهای مختلف طراحي شده است. از ابزارها و فناوری‌های رايج شناسايي خودكار می‌توان به موارد ذيل اشاره نمود:
- باركد (Bar code)
- شناسايي مبتني بر فركانس راديويي
- (Radio Frequency Identification)
- شناسايي نوري حروف
- (Optical Character Recognition)
- شناسايي تصويري (Vision Recognition)
- كارت هوشمند (smart cards)
- حافظه تماسي (Contact Memory)
- نوار مغناطيسي (Magnetic Stripe)
- بلوتوث (Bluetooth)
در ادامه به توضيح مختصر هر يك از ابزارهاي فوق پرداخته شده است.
2-1 . باركد (Bar Code)
باركد يكي از ابزارهاي شناسايي خودكار است كه در آن اطلاعات در قالب تعدادي خطوط ميله‌اي و فاصله‌دار با ضخامت‌هاي مختلف نمايش داده می‌شوند. در اين سيستم دستگاه خواننده (Reader)، تصويري از سمبل باركد تهيه نموده و پس از decode آن به استخراج اطلاعات ذخيره شده در آن مي‌پردازد. در حال حاضر بالغ بر صدها شكل مختلف از سمبل‌هاي باركد توسط شرکت‌ها و موسسات مختلف طراحي شده است. در يك تقسيم‌بندي، سمبل‌هاي باركد به دو دسته تقسيم می‌شوند؛ ١ بعدي يا خطي، ٢ بعدي يا ماتريسي و تركيبي.
سمبل‌هاي يك بعدي از ظرفيت داده‌اي پايين (15 تا ٢٠ كاراكتر)، سرعت پردازش بالا و هزينه نسبتاً پايين در مقابل سمبل‌هاي 2 بعدي برخوردار هستند. از مزيت‌هاي عمده باركد مي‌توان به هزينه پايين آن نسبت به ساير ابزارهاي شناسايي خودكار اشاره نمود كه موجب استفاده فراگير آن در سيستم‌هاي شناسايي خودكار شده است. با تمام ويژگي‌ها و مزيت‌هايي كه باركد از آن برخوردار است، اين سيستم داراي نقاط ضعفي است كه موجب گشته امروزه در بسياري از كاربردها، شرکت‌ها به دنبال بكارگيري ابزارهاي جايگرين باشند. از نقاط ضعف باركد مي‌توان به موارد زير اشاره نمود:
• نياز به ارتباط مستقيم، نزديك و بدون مانع ميان دستگاه خواننده یا همان اسکنر بارکد و بر چسب باركد
• عدم توانايي خواندن بيش از يك برچسب در يك تراكنش
• امكان مخدوش شدن برچسب باركد
• عدم امكان ويرايش و اصلاح برچسب باركد
موارد فوق بخشي از مشكلات و معضلات رايج در سيستم‌هاي باركد است كه موجب گشته تا فعالان اين عرصه در جستجوي روش‌هاي جديد شناسايي خودكار باشند به طوري كه فاقد مشكلات مذكور باشد.
2-2 . شناسايی نوری حروف (OCR)
اين تكنولوژي براي خواندن حروف توسط ماشين مورد استفاده قرار مي‌گيرد. با توجه به نياز روزافزون براي خودكارسازي فرآيند ورود اطلاعات و همچنين وجود تعداد زيادي اسناد چاپي كه در برگيرنده اطلاعاتي است كه مي‌بايست وارد سيستم‌هاي كامپيوتري شود، تلاش‌هاي گسترده‌اي جهت طراحي و توسعه ابزارهاي OCR صورت گرفته است.
شكل 2- نحوه عملكرد در تكنيك OCR
مزيت عمده اين فناوری حجم زياد اطلاعاتي است كه می‌تواند جمع‌آوری شود. برخلاف ساير فناوری‌های شناسايي و جمع‌آوري خودكار اطلاعات كه توانايي جمع‌آوری حجم محدودي از اطلاعات را دارند، در اين فناوری محدوديتي براي حجم اطلاعات وجود ندارد. از معايب عمده اين فناوری مي‌توان به بهاي زياد و پيچيدگي بالاي آن اشاره نمود. همچنين اين فناوری مانند باركد نياز به مداخله انسان در اجراي فرآيندهاي خود دارد.
2-3 . شناسايی تصويری (Vision Recognition)
در اين فناوری موجودیت‌هایی كه شناسايي مي‌شوند نياز به كد شناساننده ندارند، بلكه بر اساس ابعاد، شكل و ساير ویژگی‌های ظاهري، مورد شناسايي قرار مي‌گيرند. در اين سيستم ابتدا تصاويري از موجوديت هدف تهيه شده و پس از آن براي شناسايي آن، تصاوير اخذ شده مورد تحليل و بررسي قرار مي‌گيرند. اين سيستم‌ها بيشتر در خطوط مونتاژ و بخش‌هاي كنترل كيفيت کارخانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. از معايب اين فناوری می‌توان به وجود پاره‌ای از محدودیت‌ها در شناسايي موجودیت‌ها اشاره نمود؛ موجودیت‌ها براي شناسايي بايد در وضعيت و موقعيت خاصي قرار گيرند تا حداقل خطا در شناسايي آنها اتفاق افتد.
2-4 . كارت هوشمند (Smart Card)
كارت‌هاي هوشمند از ديگر ابزارهاي شناسايي هستند كه با سرعت زيادي در حال توسعه‌اند. كارت‌هاي هوشمند يك سيستم ذخيره الكترونيكي اطلاعات است كه از قدرت پردازش نسبتاً مناسبي نيز برخوردار است. در این کارت‌ها در كنار حافظه‌اي كه براي ذخيره و نگهداري اطلاعات در نظر گرفته شده است، پردازشگري نیز وجود دارد كه امكان اجراي برنامه‌ها و الگوریتم‌ها را بر روي كارت فراهم می‌کند.
در کارت‌های هوشمند در كنار كد شناساننده موجوديت هدف می‌توان حجم زيادي از اطلاعات مرتبط با آن موجوديت را نيز نگهداري نمود. به منظور جلوگيري از هرگونه سوء استفاده از اطلاعات مندرج در اين کارت‌ها، اين اطلاعات بر اساس سطح امنيتي آنها، با بهره‌گیری از الگوریتم‌هاي رمزنگاري، رمز شده و در بخش‌هاي مختلف حافظه قرار داده می‌شود.
به منظور حذف محدودیت‌های مكاني در ارتباط با دستگاه کارت‌خوان، انواع متنوعي از کارت‌های هوشمند طراحي شده‌اند كه قادرند در فواصل مختلف، بدون نياز به اتصال مستقيم به کارت‌خوان، با آن ارتباط برقرار كنند. در حال حاضر كارت‌هاي هوشمندي طراحي شده است كه داراي منبع تغذيه بوده و قادرند در فواصل چندين متري از دستگاه کارت‌خوان به فعاليت بپردازند.
2-5 . حافظه تماسی (Contact Memory)
اين فناوری بسيار شبيه روشي است كه در كارت‌هاي هوشمند مورد استفاده قرار مي‌گيرد. داده‌هاي موجود در حافظه دستگاه از طريق تماس مستقيم دستگاه با سطح خواننده منتقل مي‌شود. برخلاف كارت‌هاي هوشمند در اين فناوری از پردازنده استفاده نمي‌شود. حافظه‌های تماسي در اشكال متنوعي طراحي مي‌شوند؛ تعبيه در درون کارت‌های پلاستيكي و اقسام ديگر.
در حافظه‌هاي تماسي براي برطرف نمودن مشكل تماس مستقيم دستگاه حافظه با دستگاه خواننده، مي‌توان آنها را به همراه ساير فناوری‌های شناسايي خودكار همچون RFID كه داراي اين محدوديت نيستند، استفاده نمود.
2-6 . نوار مغناطيسی (Magnetic Stripe)
نوار مغناطيسي يكي ديگر از ابزارهاي شناسايي خودكار بوده كه نسبت به ساير فناوری‌ها از هزينه بسيار پاييني برخوردار است. در حال حاضر كاربرد عمده اين فناوری در سيستم‌هاي پرداخت الكترونيكي است كه به عنوان کارت‌های اعتباري در بانک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سطوح امنيتي بكار گرفته شده در نوارهاي مغناطيسي بسيار پايين‌تر از آن چيزي است كه در کارت‌های هوشمند و سيستم‌هاي RFID وجود دارد. ميزان حافظه تعبيه شده در نوارهاي مغناطيسي بسيار محدود بوده و در حدود ٢۴٠ كاراكتر الفبايي گنجايش دارد.
2-7 . بلوتوث (Bluetooth)
بلوتوث، فناوری جديدي است كه هم‌اکنون براي ارتباط ميان گوشي‌هاي تلفن همراه و ساير دستگاه‌های موبايل استفاده مي‌شود. چيپ‌هاي بلوتوث داراي كد شناساننده منحصر به فردی هستند كه آنها را از يكديگر متمايز مي‌سازد. لذا مي‌توان از آنها در سيستم‌هاي شناسايي خودكار بهره گرفت. در حال حاضر اين فناوری به سرعت در حال توسعه بوده و در آينده‌اي نزديك از آن به صورت انبوه استفاده خواهد شد.
از ویژگی‌های بسيار مهم چيپ‌هاي بلوتوث، هويت مستقل آنها است؛ به اين معنا كه تمام مؤلفه‌های يك سيستم شناسايي خودكار اعم از كد شناساننده، دستگاه خواننده و غيره همگي در چيپ بلوتوث جمع‌آوري شده است. اين ويژگي موجب شده است كه چيپ‌هاي بلوتوث برخلاف ساير فناوری‌های شناسايي خودكار، فعال بوده و بدون نياز به يك فعال‌ساز، قادر به برقراري ارتباط با ساير موجوديت‌هاي موجود در شبكه باشد. در ساير ابزارهاي شناسايي خودكار ارتباط ميان خواننده و موجوديت توسط دستگاه خواننده مديريت مي‌شود. ارتباط را آغاز نموده و به موجوديت، مجوز انتقال اطلاعات را صادر مي‌كند. در چيپ‌هاي بلوتوث اين محدوديت وجود ندارد. ويژگي كه در هيچ يك از سيستم‌هاي شناسايي خودكار ديده نمي‌شود.
در كنار مزيت‌هاي برجسته‌اي كه اين فناوري از آنها برخوردار است، به علت هزينه‌هاي بسيار بالاي آن، هنوز استقبالي از سوي بنگاه‌ها براي بكارگيري آن در فرآیند زنجيره تأمین نشده است.
2-8 . شناسايی مبتنی بر فركانس راديويی (RFID)
شناسايي مبتني بر فركانس راديويي يا RFID، يكي ديگر از فناوری‌های رايج شناسايي خودكار است كه در آن از نور مستقيم و انعكاس آن براي خواندن كد شناساننده موجودیت‌ها استفاده نمي‌شود. در اين سيستم سمبل‌های باركد با تگ‌هایی از جنس يك چيپ الكترونيكي جايگزين شده است و كد شناساننده موجودیت‌ها در داخل آن نوشته مي‌شود.
تگ‌های RFID بر روي موجودیت‌ها نصب مي‌شود و دستگاه خواننده از طريق امواج راديويي به محتويات تگ دسترسي پيدا مي‌كند.
ميزان حافظه تگ‌های RFID بسيار متنوع است؛ چند بايت تا چندين مگابايت. حافظه مي‌تواند از نوع فقط خواندني يا خواندني/نوشتني باشد. به جهت اينكه تگ‌های داراي حافظه زياد، براي ذخيره اطلاعات مرتبط با موجودیت‌ها، مورد استفاده قرار مي‌گيرند، براي افزايش سطوح امنيتي از فن‌های رمزنگاري براي پنهان‌سازی اطلاعات مندرج در تگ‌ها بهره گرفته مي‌شود. لازم به ذكر است كه اگر دستگاه خواننده قصد دسترسي به مندرجات پنهان شده در يك تگ RFID را داشته باشد، ابتدا بايد هويت خود را به عنوان يك عامل مجاز براي دسترسي به اطلاعات، ثابت نموده و سپس اقدام به دسترسي نمايد.
2- كاربردهای ابزارهای شناسايی خودكار
سيستم‌هاي شناسايي خودكار از كاربردهاي متنوعي برخوردار بوده و ابزارهاي شناسايي خودكار با توجه به ماهيت آنها تنها در بخشي از اين كاربردها مورد استفاده دارند. اهم كاربردهاي سيستم‌هاي شناسايي خودكار عبارت است از:
1- احراز هويت (Authentication)
2- ردگيري (Tracking)
3- بهینه‌سازی و خودکارسازی فرآيندها (Automation)
4- مديريت اطلاعات (Information management)
در ادامه به توضيح مختصر هر يك از كاربردهاي فوق و بررسي نقش ابزارهاي شناسايي خودكار در هر يك از آنها پرداخته شده است.
3-1 . احراز هويت (Authentication)
فرآيند احراز هويت مي‌تواند به صورت خودكار و يا توسط انسان صورت گيرد. در سيستم‌هاي شناسايي خودكار اين فرآيند به صورت خودكار انجام مي‌پذيرد. در سيستم‌هاي كنترل دسترسي به منظور تعيين هويت افراد از مكانيزم‌هاي احراز هويت توسط ابزارهايي همچون كارت‌هاي هوشمند، مشخصه‌های بيومتريك، نوارهاي مغناطيسي و غيره استفاده مي‌شود. در كنار احراز هويت موجودات، در مواردي نيز نياز است تا هويت اشياء احراز شود. به عنوان مثال در ارتباطات ميان تگ‌های RFID و دستگاه خواننده (reader) پيش از آنكه تگ شروع به ارسال اطلاعات نمايد، لازم است تا نسبت به هويت ادعايي دستگاه خواننده مطلع شود.
3-2 . ردگيری (Tracking)
از كاربردهاي ديگر سيستم‌هاي شناسايي خودكار ردگيري اشياء متحرك است كه شامل جمع‌آوری اطلاعات مربوط به موقعيت مكاني، مسير حركت و وضعيت اشياء است. اين كاربرد در سيستم‌هاي لجستيك و حمل و نقل اهميت ویژه‌ای پيدا مي‌كند. در اين كاربرد، ابتدا شبکه‌ای از دستگاه‌های خواننده نصب مي‌شود. اين شبكه حركت اشياء مشخصي را در محدوده تحت پوشش خود كنترل نموده و اطلاعات جمع‌آوری شده را به يك بانك اطلاعاتي مركزي جهت استفاده سيستم‌هاي كامپيوتري ارسال مي‌كند.
در سيستم‌هاي ردگيري در مقياس محدود مي‌توان از ابزارهايي همچون باركد و RFID استفاده نمود. در مقياس‌هاي وسیع‌تر همچون ردگيري اقلام در خارج از محدوده بنگاه مي‌توان از سيستم GPS بهره گرفت. با توجه به هزينه بسيار زياد سيستم‌هاي مبتني بر GPS و عدم توانايي شرکت‌ها در تأمین هزینه‌های مورد نياز اين سيستم‌ها، شرکت‌ها ترجيح مي‌دهند امور لجستيك خود را به سازمان‌هاي طرف ثالث فراهم‌کننده خدمات لجستيك كه از منابع و تجهيزات كافي براي ارائه چنين سرويس‌هايي برخوردار هستند، برون‌سپاری كنند.
3-3 . بهینه‌سازی و خودکارسازی فرآيندها(Automation)
در اين حوزه سيستم‌هاي شناسايي خودكار براي مكانيزه و خودكارسازي فرآيندها و يا به عبارت ديگر خودكارسازي فرآيند ورود اطلاعات به منظور كاهش ميزان خطا و زمان، مورد استفاده قرار مي‌گيرند. از كاربردهاي عمده و مطرح سيستم‌هاي شناسايي خودكار در اين حوزه مي‌توان به مقوله‌هايي همچون انبارداري، لجستيك، حمل و نقل، خورده فروشي و غيره اشاره نمود.
در سيستم‌هايي كه كليه فرآيندها به صورت خودكار و سيستمي انجام می‌پذیرد، ابزارهاي شناسايي خودكار براي برقراري ارتباط ميان موجودیت‌ها و زیرساخت‌های به كار رفته در فرآيند خودكار استفاده مي‌شوند. در این حالت، ماشين ابتدا هويت موجوديت را شناسايي نموده و پس از آن دستورالعمل‌هاي مشخصي را در مورد موجوديت مورد نظر اجرا مي‌كنند. به عنوان نمونه‌ای از سيستم‌هاي كاملاً خودكار مي‌توان به سيستم مرتب‌سازی و بارگيري مراسلات و محموله‌هاي پستي در پايانه‌ها اشاره نمود. در خطوط توليد نيز از اين روش براي برنامه‌ريزي ماشين‌ها و روبات‌ها مي‌توان استفاده نمود.
3-4 . مديريت اطلاعات (Information management)
در حوزه مديريت اطلاعات، سيستم‌هاي شناسايي خودكار به منظور دسترسي به اطلاعات مرتبط با موجودیت‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اين اطلاعات مي‌تواند در داخل شناساننده موجوديت يا برچسبي كه به موجوديت هدف متصل می‌شود، مندرج شود و يا اينكه در داخل يك بانك اطلاعاتي مركزي نگهداري شده و از كد شناساننده موجوديت براي دسترسي به اطلاعات موجود در بانك اطلاعاتي استفاده شود. در حالتي كه اطلاعات مرتبط با موجودیت‌ها در شناساننده نگهداري مي‌شود، حافظه موجود در شناساننده به دو بخش تقسيم مي‌شود؛ بخش اول حافظه كه كد شناساننده موجوديت در آن نگهداري مي‌شود و يك حافظه فقط خواندني است و بخش دوم كه اطلاع مرتبط با موجوديت در آن نگهداري می‌شود و يك حافظه خواندني/نوشتني است.
