二維條碼標(biāo)準(zhǔn)化工作分析

庚桂平

（中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

由于二維條碼具有容量大、保密性和防偽性強(qiáng)等特點(diǎn)，特別是可以表示圖像、漢字等多種文字信息，近十幾年來，作為數(shù)據(jù)自動(dòng)采集的手段，得到了普遍的發(fā)展和應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)識(shí)別，并快速準(zhǔn)確地將信息錄入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以達(dá)到自動(dòng)化管理的目的。

二維條碼的工作原理是將數(shù)據(jù)以二維條碼符號(hào)形式存儲(chǔ)，再將二維條碼載體粘貼或懸掛在所標(biāo)識(shí)的物品上，通過識(shí)讀器讀取二維條碼存儲(chǔ)的信息，可以獲取和跟蹤相關(guān)的物品信息。

1 二維條碼與綜合保障

1.1 二維條碼與物流保障

二維條碼標(biāo)準(zhǔn)在物流保障中應(yīng)用意義重大，如對(duì)貨物運(yùn)輸?shù)墓芾?、?duì)各類報(bào)表和票據(jù)的管理、對(duì)圖書資料的管理，生產(chǎn)部門對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的跟蹤以及倉庫對(duì)產(chǎn)品出入庫的登記與統(tǒng)計(jì)等。

因此，基于二維條碼技術(shù)的物流保障能夠有效地解決物品的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集問題，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物品使用過程的監(jiān)控和追蹤溯源等。

近年來，隨著手機(jī)攝像功能及智能化程度的日益提高，以“攝像”識(shí)別為基礎(chǔ)的二維條碼，開始進(jìn)入了大眾應(yīng)用領(lǐng)域，通過手機(jī)的攝像頭，普通人可以輕松地獲取二維條碼信息，可以自動(dòng)地獲得上網(wǎng)服務(wù)等。

1.2 二維條碼與精確保障

二維條碼技術(shù)只有與業(yè)務(wù)結(jié)合才能發(fā)揮并體現(xiàn)出其應(yīng)有的效能，在綜合保障領(lǐng)域，二維條碼技術(shù)已經(jīng)成為“精確保障”的有效工具，為備件供給“可視化”提供準(zhǔn)確數(shù)量和內(nèi)容的技術(shù)保障。

伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍后勤保障裝備運(yùn)用中，美軍主要采用二維條碼和射頻識(shí)別技術(shù)等，識(shí)別運(yùn)送的裝備以及由集裝箱、空運(yùn)托盤等裝運(yùn)的補(bǔ)給品，實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)送裝備物資的實(shí)時(shí)可視。為準(zhǔn)確跟蹤在海灣地區(qū)運(yùn)送的重要物資，美軍采購了600套二維條碼識(shí)別裝置，包括便攜式數(shù)據(jù)終端、PT400熱敏條碼打印機(jī)等，供在港口的后勤部隊(duì)使用。

近年來，美軍將二維條碼技術(shù)融入到全資產(chǎn)可視化網(wǎng)絡(luò)中，自動(dòng)采集流動(dòng)中的資產(chǎn)信息，實(shí)現(xiàn)了裝備物資運(yùn)輸?shù)膶?shí)時(shí)可視，逐步建成龐大的以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的物資可視化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

一些大型的民用飛機(jī)備件供給管理是基于二維條碼技術(shù)，通過運(yùn)行備件出庫、入庫、退庫、轉(zhuǎn)庫、盤點(diǎn)等維修備件信息管理系統(tǒng)，以滿足備件信息的實(shí)時(shí)采集與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的更新要求，通過對(duì)備件流動(dòng)狀態(tài)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)備件資源的可視化管理。

近幾年，一些航空企業(yè)在庫存、備件、固定資產(chǎn)管理中使用了二維條碼技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。

2 二維條碼標(biāo)準(zhǔn)化工作

二維條碼標(biāo)準(zhǔn)化工作是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，具體工作包括選取二維條碼符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、選擇識(shí)讀器和計(jì)算機(jī)設(shè)備、開發(fā)相關(guān)軟件和研制二維條碼系統(tǒng)平臺(tái)。

2.1 二維條碼標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用方案

二維條碼生成與識(shí)讀是其核心技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)符號(hào)生成軟件主要依賴進(jìn)口，符號(hào)生成軟件作為駐留軟件集成在識(shí)讀設(shè)備中，且識(shí)讀設(shè)備也依賴進(jìn)口，而進(jìn)口的軟件和設(shè)備都不支持我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)擴(kuò)充的漢字字符集，不能滿足我國(guó)漢字信息化發(fā)展的需求。符號(hào)生成軟件及設(shè)備嚴(yán)重影響了二維條碼在我國(guó)航空行業(yè)的應(yīng)用。

目前我國(guó)已有了自己的二維條碼產(chǎn)業(yè)基地，如武漢矽感科技有限公司，研制了CM/GM碼制、條碼生成軟件、條碼識(shí)讀技術(shù)及算法、硬件設(shè)備、條碼通訊技術(shù)等，可以支撐航空工業(yè)的應(yīng)用。

二維條碼標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用涉及到標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備、軟件與應(yīng)用環(huán)境等一體化設(shè)計(jì)與應(yīng)用方案，為了防止數(shù)據(jù)被截取和篡改以及系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)被攻擊，還應(yīng)保證信息以及系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。

2.2 二維條碼標(biāo)準(zhǔn)體系

二維條碼標(biāo)準(zhǔn)體系可以分為基礎(chǔ)技術(shù)層標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用技術(shù)層標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1 基礎(chǔ)技術(shù)層標(biāo)準(zhǔn)

二維條碼標(biāo)準(zhǔn)體系基礎(chǔ)技術(shù)層標(biāo)準(zhǔn)包括符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品規(guī)范、系統(tǒng)一致性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)等。

國(guó)外已公開20多種二維條碼標(biāo)準(zhǔn)，僅ISO/IEC JTC1 31就頒布了PDF417、QR Code、Maxi Code、Data Matrix、Aztec Code、系統(tǒng)一致性標(biāo)準(zhǔn)、二維條碼符號(hào)印刷質(zhì)量、二維條碼識(shí)讀器測(cè)試規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)內(nèi)自2006年以來開始有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的二維條碼標(biāo)準(zhǔn)，如，GB/T 21049–2007《漢信碼》、SJ/T 11349–2006《二維條碼 網(wǎng)格矩陣碼》、SJ/T 11350–2006 《二維條碼 緊密矩陣碼》。國(guó)有符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)能夠滿足航空工業(yè)在物流、資料與證件等方面的應(yīng)用要求，系統(tǒng)一致性標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 應(yīng)用技術(shù)層標(biāo)準(zhǔn)

針對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象和應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)由ISO相關(guān)的其他子委員會(huì)針對(duì)不同使用對(duì)象的使用條件、數(shù)據(jù)內(nèi)容和格式等方面的特定應(yīng)用要求制定的具體應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，ISO TC122制定了包裝標(biāo)簽二維條碼標(biāo)準(zhǔn)，ISO TC 104/SC4制定了集裝箱電子封裝標(biāo)準(zhǔn)、ISO TC 23/SC19制定了追蹤目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)、ISO TC 122/104聯(lián)合工作組制定了物流供應(yīng)鏈領(lǐng)域中的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)等。

目前，航空行業(yè)沒有對(duì)應(yīng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，由于二維條碼技術(shù)是一項(xiàng)通用技術(shù)，其應(yīng)用可以結(jié)合航空企業(yè)業(yè)務(wù)和借鑒國(guó)家物流相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3 二維條碼標(biāo)準(zhǔn)化工作要點(diǎn)

近幾年來，我們對(duì)航空企業(yè)應(yīng)用二維條碼情況進(jìn)行了廣泛調(diào)研，大多數(shù)企業(yè)認(rèn)為該技術(shù)很適合企業(yè)應(yīng)用、應(yīng)盡快開展，但是面對(duì)眾多標(biāo)準(zhǔn)的選擇問題，感到束手無策、疑問多多。

一個(gè)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用二維條碼標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)為例，將要做那些工作準(zhǔn)備、一般涉及到的那些工作做一簡(jiǎn)單介紹。

3.1 選擇標(biāo)準(zhǔn)

每一個(gè)二維條碼標(biāo)準(zhǔn)都是根據(jù)特定需求開發(fā)制定的，都有各自的應(yīng)用特點(diǎn)和用途。國(guó)內(nèi)二維條碼符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)除了一些共有屬性外，如信息容量大，可表示漢字及圖像等多種格式的信息，可進(jìn)行加密處理等，二維條碼標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用各有特點(diǎn)，比如：CM條碼的最大容量為32KB（約合15 000個(gè)漢字的存儲(chǔ)空間），可存儲(chǔ)中英文、符號(hào)、彩色圖片、聲音等信息，特別適用于數(shù)字文檔存貯等；GM條碼具有抗污損、抗畸變等優(yōu)異性能，特別適用于物流環(huán)節(jié)；漢信碼具有漢字編碼能力強(qiáng)、抗污損、抗畸變、信息容量大等特點(diǎn)。

3.2 選擇識(shí)讀設(shè)備

不同的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)識(shí)讀設(shè)備有著不同的要求，不能只考慮單一指標(biāo)，選擇設(shè)備時(shí)進(jìn)行綜合考慮。比如，應(yīng)用于倉儲(chǔ)管理時(shí)，往往需要在倉庫內(nèi)清點(diǎn)貨物，相應(yīng)要求識(shí)讀器方便攜帶，并能把清點(diǎn)的信息暫存下來；應(yīng)用于生產(chǎn)線上時(shí)，一般需要在生產(chǎn)線的某些固定位置安裝條碼識(shí)讀器，并且生產(chǎn)線上的零部件與識(shí)讀器保持一定距離。

另外，識(shí)讀器與二維條碼碼制相匹配。二維條碼識(shí)讀設(shè)備的識(shí)讀對(duì)象是二維條碼符號(hào)，所以在二維條碼碼制與符號(hào)的密度、尺寸等已確定的應(yīng)用系統(tǒng)中，必須考慮識(shí)讀設(shè)備與條碼符號(hào)的匹配問題。例如對(duì)于高密度條碼符號(hào)，必須選擇高分辨率的識(shí)讀設(shè)備，當(dāng)二維條碼的符號(hào)尺寸較大時(shí)，必須考慮使用識(shí)讀范圍較大的識(shí)讀設(shè)備，否則可能出現(xiàn)無法識(shí)讀的現(xiàn)象。不同的應(yīng)用系統(tǒng)都有特定的工作空間，所以對(duì)識(shí)讀設(shè)備的工作距離及掃描景深有不同的要求。對(duì)于一些日常辦公條碼應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)工作距離及掃描景深的要求不高，選用CCD識(shí)讀設(shè)備這種較小掃描景深和工作距離的設(shè)備即可滿足要求。對(duì)于一些倉庫、儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，大都要求離開一段距離掃描條碼符號(hào)，所以要求識(shí)讀設(shè)備的工作距離較大。對(duì)于某些掃描距離變化的場(chǎng)合，則需要掃描景深大的掃描設(shè)備。

3.3 二維條碼設(shè)計(jì)

二維條碼在工程應(yīng)用中，確定將條碼放在所標(biāo)識(shí)物品的哪一個(gè)位置、使用什么材料等是條碼設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問題，條碼設(shè)計(jì)是較重要的環(huán)節(jié)，是實(shí)施中的關(guān)鍵步驟。

3.3.1 載體設(shè)計(jì)

大物品有足夠空間用于標(biāo)記，小的物品如計(jì)算機(jī)處理器芯片只有有限的空間用于標(biāo)記，更小的敏感性物品可能需要附著方法。

目前，主要有3種載體設(shè)計(jì)形式：

● 直接印制或貼在物品包裝上。物品有包裝的情況下，利用大批量連續(xù)印刷的方法，把條碼印刷或貼在包裝上；

● 制成掛牌懸掛在物品上。將條碼打印在掛牌上掛在物品上；

● 直接標(biāo)記零件。直接在物體表面標(biāo)記。

3.3.2 顏色設(shè)計(jì)

條碼識(shí)讀器是通過條碼符號(hào)中點(diǎn)、空對(duì)光反射率的對(duì)比來實(shí)現(xiàn)識(shí)讀的。不同顏色對(duì)光的反射率不同.一般來說，淺色的反射率較高，可作為條碼符號(hào)的空色，如白色、黃色、橙色等，深色的反射率較低，可作為點(diǎn)色，如黑色、深藍(lán)色、深綠色、深棕色等。

3.4 軟件與系統(tǒng)設(shè)計(jì)

應(yīng)用系統(tǒng)可以在Windows平臺(tái)、Linux或Unix平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)主要涉及到二維條碼符號(hào)的生成識(shí)讀以及二維條碼圖像壓縮等幾個(gè)方面內(nèi)容，并且能夠提供位圖（BMP）、增強(qiáng)型圖元文件（EMF）、圖元文件（WMF）多種圖形形式輸出，可以輸出到監(jiān)視器、打印機(jī)或操作系統(tǒng)中，供word等編輯軟件使用。

應(yīng)用軟件系統(tǒng)應(yīng)支持相應(yīng)的二維條碼碼制標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)包括對(duì)應(yīng)條碼編譯碼模塊和圖像解壓縮模塊等獨(dú)立子系統(tǒng)。

3.4.1 編解碼模塊

編解碼模塊主要負(fù)責(zé)將輸入的文本、圖像（壓縮后）及其他（指紋或聲音等）信息流按照相應(yīng)符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，將輸入的信息流轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)碼字，根據(jù)糾錯(cuò)級(jí)別和數(shù)據(jù)碼字生成糾錯(cuò)碼字，做適當(dāng)處理，再生成對(duì)應(yīng)二維條碼，同時(shí)，還具有接受二維條碼識(shí)讀器輸出的信息，將接到的信息流分解成文本，圖像，其他類型的信息的功能。

3.4.2 圖像解壓縮模塊

二維條碼的容量一般為1k～4k字節(jié)左右，普通圖像（如照片）通常為幾十k字節(jié)的位圖，應(yīng)將圖像通過壓縮算法壓縮至800字節(jié)左右，然后將壓縮后的圖形文件通過編碼軟件生成二維條碼；在識(shí)讀過程中，采用對(duì)應(yīng)解壓算法將其還原。

4 二維條碼標(biāo)準(zhǔn)化工作建議

截止到目前，航空企業(yè)已有一些企業(yè)已經(jīng)應(yīng)用了二維條碼技術(shù)，但基本上屬于被動(dòng)使用，應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)大多數(shù)基于國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)，也沒有與企業(yè)的信息管理系統(tǒng)集成，并沒有發(fā)揮二維條碼技術(shù)的效能，現(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的二維條碼標(biāo)準(zhǔn)，并且有了二維條碼研發(fā)與產(chǎn)業(yè)鏈，在航空工業(yè)推廣應(yīng)用已經(jīng)具備了條件。

由于二維條碼技術(shù)涉及到多項(xiàng)技術(shù)，其應(yīng)用則是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，包括頂層規(guī)劃、制度制定、選擇標(biāo)準(zhǔn)、選擇識(shí)讀器、軟件開發(fā)、系統(tǒng)研制以及與其他系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等。因此，在航空工業(yè)二維條碼標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)中建議如下：

● 二維條碼技術(shù)是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)中的一種，自動(dòng)識(shí)別技術(shù)還有一維條碼、射頻識(shí)別技術(shù)和生物識(shí)別技術(shù)等，其中二維條碼有其非常突出的特點(diǎn)，從技術(shù)成熟上、識(shí)讀設(shè)備保障上、成本上以及安全措施上等綜合方面考慮可能更勝一籌；

● 鑒于有許多二維條碼標(biāo)準(zhǔn)支撐、產(chǎn)品類型多樣的情況，無論是閉環(huán)還是開環(huán)應(yīng)用，應(yīng)實(shí)施自上而下的統(tǒng)一管理機(jī)制，采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以保證信息流的暢通；

● 為了防止受制于人，應(yīng)使用我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)；

● 對(duì)于出口產(chǎn)品標(biāo)識(shí)，以需求為牽引，優(yōu)先使用成熟和公開的標(biāo)準(zhǔn)，便于信息的互連互通；

● 應(yīng)使用通用的識(shí)讀設(shè)備，應(yīng)用匹配度最佳的應(yīng)用軟件，便于設(shè)備維護(hù)；

● 基于信息安全，應(yīng)使用軟硬件加密方式作為安全保障；

● 對(duì)于航空工業(yè)應(yīng)用來說，目前，當(dāng)務(wù)之急是借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合自主的碼制標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)行業(yè)需要加大研究力度并盡快可以實(shí)施。