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第33章 物流信息技术(2)

Codeone码:一种用成像设备识别的矩阵式二维条码,Codeone码的符号中包含可以由线性探测器识别的识别图案。

除了码制外,条码的主要技术指标主要有以下一些。

反射率:条码反射光线强度与入射光线强度之比,该指标与条码打印的材质有关,对读取设备的读取能力和差错率有一定影响。

条码字符集:条码能显示的字符的总和。

条高和条宽:条码中“条”的高度和宽度尺寸。

空高和空宽:条码中“空”的高度和宽度尺寸。

条宽比:条码中最宽条与最窄条的宽度比。

空宽比:条码中最宽空与最窄空的宽度比。

特征比:条码长度与宽度的尺寸比例。

条码密度:单位长度条码所表示的条码字符的个数。

条码字符间隔:相邻条码字符间不表示特定信息且与空的反射率相同的区域。

校验方法:用校验码来校验条码字符读取是否正确的方法,常用的校验方法有奇偶校验、校验和校验等。

编码容量:条码字符集中所能表示的字符数的最大值。

条码系统的识别原理是利用条码扫描器获得条码反射光线强弱不同而产生的光信号,再通过解码器实现信号转换,最终成为计算机能够处理的数字信号。

这个过程第一步是识别光信号的过程。不同的颜色反射可见光的波长和强度各不相同,条码上的“空”的部分一般是白色,能够反射各种波长的可见光;“条”的部分一般是黑色,能够吸收各种不同波长的可见光。条码扫描器发出的光源信号,投射到条码黑白相间的条纹上,即可获得强弱不一的反射光信号。

第二步是通过光电转换器,将获得的反射光信号转换成电信号。由于条码上的“空”与“宽”的宽度不同,所以获得的光信号强弱的间隔也不同,再通过光电转换器获得的电信号强弱持续的时间也不同。这个电信号主要是模拟信号,虽然已经可以由此获得条码所表达的字符串,但不能被计算机系统直接使用,所以还是需要进一步转换成数字信号。

专用的模-数转换电路可以实现模拟信号和数字信号之间的转换,它通过测量模拟电信号的电平高低,及其持续的长度,再对应相应的编码规则,便可将模拟电信号转换成条码需要表示的字符串,然后提供给计算机系统使用。

2.条码系统的主要构成和设备

条码系统是指编制、识别和应用条码的自动化系统,它既包括编制和印刷条码的装置和设备,也包括识别和解码的设备,还包括条码的标准、编制规则和编码(解码)软件等。我们把整个条码识别系统分成三个主要部分:

①识别系统框架:包括条码标准、编码规则和技术指标等。

②编码和印刷模块:包括编码软件、条码印制设备、条码材质等。

③识别和解码模块:包括扫描设备、解码电路、条码应用计算机系统等。

关于条码的码制、编码规则和解码过程已经在上一节中介绍,这里重点介绍条码系统中常用的设备和装置。

(1)条码印制设备

条码的印制过程是条码系统的重要环节,因为条码印刷品的材质和质量是条码能够被正确识别的前提。如果条码印刷的质量不高,或者印制条码的材质不合适,不仅会造成识别过程中的效率降低,而且有可能因为错误的识别给用户带来经济损失。

条码印制设备一般主要有普通打印机、专用条码打印机和胶版印刷设备三种,选用哪种印制设备,主要取决于用户对印制介质、印刷质量和制作速度的要求。

普通打印机主要包括针式打印机、喷墨打印机和激光打印机三种。针式打印机是用打印针打击色带将条码符号打印在标签上,特点是打印精度低、打印速度慢,但打印成本低,适合临时使用条码或工作条件比较简陋的环境。喷墨打印机的打印精度比针式打印机的精度高,可以达到0.11毫米,打印速度比针式打印机略快,而且可以做到彩色打印,但打印过程中容易出现脱墨或污墨的情况,对打印材质的要求也比较高。喷墨打印机的打印成本高于针式打印机。激光打印机的打印精度相对较高,最高可以达到0.08毫米,打印速度最快,适用于各种场合的条码制作,但打印成本较高,对材质的要求也比较高。

专用条码打印机是专门为打印条码而设计制造的打印机,因此适用性和针对性更强,一般印制速度、印制质量和印制成本等各项指标都优于普通打印机。专用条码打印机主要的工作方式有热敏方式和热转印方式两种,热敏方式的打印精度可以达到0.13毫米,打印速度高,打印噪音低,打印出来的条码标签可以满足防潮、防油污等特殊要求,但对光热比较敏感,如果在阳光下暴晒可能失效。另外对打印纸要求也比较高,要求对打印头有保护层。热转印方式的打印机精度更高,可以达到0.08毫米以上,打印速度更快,对打印纸也没有特殊的要求,但打印时色带会有浪费,且不能重复使用,打印成本相对较高。

胶版印刷设备印制速度快,印刷精度高,印制成本低,适合产品的大批量外包装印刷,但是每个条码都要经过制版,如果印制批量小,或者每个产品上需要印刷不同的条码,则不适合胶版印刷。

(2)条码识别设备

条码识别设备种类比较多,一般从设备的大小和适用环境可以分为在线式扫描器和便携式扫描器两大类。在线式扫描器一般由交流电源供电,直接通过通信电缆连接到计算机系统。在线式扫描器一般功率大,识别能力强,误码率低,数据传输速率高,但必须固定在特定位置使用。便携式条码扫描器一般由电池供电,采用在使用时先储存条码数据,然后回到主机发送数据的方式,也有少数采用无线通信方式直接与主机交换数据。

便携式扫描器适合于在任意位置移动扫描的需求,部署灵活方便,但受到设备功率、体积等方面的限制,性能上与在线式扫描设备相比有较大不足。

目前通用的扫描器主要有光笔式条码扫描器、手持式条码扫描器、台式条码扫描器、卡式条码扫描器和便携式数据采集器等。

3.条码技术的应用

条码技术是在20世纪40年代由美国工程师Joe Woodland和Beny Silvei首先发明的,1949年获得了美国专利,当时主要用来标识食品项目及其相应的自动化设备。1969年,美国电子现金收款问世,加速了条码技术在商业领域的应用和推广。1970年,美国超级市场ADHOC委员会制定了通用商品代码——UPC码,首先在超市和零售业中使用条形码。1971年,布莱西公司首次将条码识别自动化系统用于库存验算,这是条码技术第一次在仓库管理系统中使用。1973年美国统一编码协会为所有的美国产品建立了统一的UPC条码系统,全面实现了该条码的标准化。在此基础上,欧洲主要国家在1977年、日本在1978年都制定了条码的国家标准,开始在商业零售领域全面使用条码技术。

20世纪80年代后,条码技术出现了新的发展,为了提高条码的数据容量、兼容性和安全性,先是出现了数据密度较高的128码和93码,继而出现了二维条码,也出现了各种新型的条码读取设备。

(1)条码技术的特点

与传统的手工信息采集的方法相比,条码技术具有以下特点。

1)条码制作简便快捷、设备成本低

条码一般是将图形符号印刷或打印到纸质标签或产品包装纸上,也可以印刷在塑料、铁皮或木制品的表面。由于一般的码制对打印和印刷的精度要求不高,可采用各种常用的打印机或印刷设备来制作,对于印刷条码的纸张,也没有什么特殊要求。即使是打印精度较差的针式打印机,打印出来的条码也完全能够符合实际使用的需要。这样不但整个条码系统的设备价格低廉,而且运作费用(易耗品)也很低,可以在各种不同环境和运作条件下使用。二维条码对印制精度和读取设备的要求略高一些。

2)条码技术信息采集速度快、数据量大

普通人手工记账的速度大约是每分钟30~60个字符,计算机键盘输入的速度大约在每分钟200个字符左右,而利用条码扫描录入信息的速度大约是键盘输入的3~20倍,二维条码更是一次能输入上千字符的信息。条码录入不仅速度快,而且操作简便,适用于各种不同的操作环境和作业要求,对操作者的文化水平和专业素质的要求也比手工输入低得多。

3)条码输入的可靠性高

用键盘录入数据的误码率约为三百分之一,采用条码扫描录入方式,误码率仅为百万分之一,首读率可以达到98%以上。条码扫描方式可以直接在扫描过程中实施字符校验,等于将录入和核对过程合二为一。

4)条码技术使用灵活、自由度大

一是条码可以设计在物料或商品的任意部位;二是条码是连续的图像信息,即使有部分污损一般也不影响使用;三是条码的输入不一定完全依靠扫描设备,当扫描出现故障时,也可以采用手工输入;四是条码扫描不仅可以单独使用,也可以和其他设备组成自动化的识别系统,作为物流自动化系统的一部分。

5)条码技术可以实施数据加密

适用于某些需要保密的物流环节,能够适用于军事、外交和高精技术等领域。

(2)条码技术的应用

条码技术和条码系统在物流运作中的使用十分广泛,目前主要应用在商业零售、仓储配送和生产制造三个方面。

1)在商业零售环节的应用

条码技术在零售方面主要是作为商业POS(Point Of Sales)系统中的一个子模块发挥作用。在POS系统中,首先需要对所有商品进行编码,将每一种商品的编码和具体的商品信息(比如名称、规格、价格等)对应后存入数据库中。在顾客购买商品的结算过程中,利用收款机作为终端与POS系统的主机相连接,条码识别设备作为收款终端的一部分,用于识别顾客采购的商品的条码信息,然后从数据库中查询出该商品的名称、价格、数量、金额等,列在显示终端上,然后根据汇总的结果进行结算并开出收据。通过在零售环节采用条码技术,POS在终端操作过程中可以快速获得商品信息,简化结算环节,节省顾客结算的时间。同时,系统还可以帮助汇总购销和库存的商品信息,获得汇总统计表,同时为库存、进货和销售策略提供依据。

2)在仓储配送环节的应用

随着现代物流产业的发展,现代仓储管理对产品的数量、种类、存储频率、库存策略、进出库顺序都有更高的要求。利用条码技术,在物料进入仓库之前先行记录条码信息,并整合物料的具体信息导入仓储信息数据库,这样在物流移动、出库、盘点时,均可以使用条码录入系统迅速识别物料信息的当前位置、作业状态和进出库记录,提高作业效率,同时还能将作业信息汇总统计,为管理决策提供依据。

在配送环节中,大物流量的分拣过程已经成为物流运作的瓶颈环节之一,面对日益繁重的分拣任务,必须利用条码技术来提高分拣效率,比如,可以利用条码技术对物料进行编码,通过条码来自动识别物料的目的地,通过自动分拣设备,以实现自动分拣。使用这样的分拣技术还可以降低差错率,降低分拣成本。

3)在生产制造环节的应用

现代的大规模生产制造大多采用流水线作业,零部件种类越来越多,对物料供应的正确性和准时性的要求越来越高,这就有必要在物料供应环节采用包括条码技术在内的物流信息技术。比如PBA(Product Barcode Application)系统,就是利用条码技术对生产制造过程中的物料供应信息进行采集跟踪的管理信息系统。该系统通过对生产过程的物料使用条码系统进行跟踪,不仅能够对生产线上的物品实行有效标识,在生产过程中还可以通过安装在流水线上的条码读取设备跟踪物流的动向,不仅能了解物料供应信息,还可以实现对生产进度、质量控制等方面的控制管理。

4.2.2 射频识别(RFID)技术

1.射频识别技术的基本原理

射频识别(Radio Frequency Identification)是一种非接触式的自动识别技术,其基本原理是利用射频信号和空间耦合传输特性,实现对被识别物品的自动识别。其工作方法是将射频识别标签安装在需识别的物品上,当被识别物体进入无线射频识别系统读写器的阅读范围时,标签和读写器之间进行非接触式信息通信,标签向读写器发送自身信息,读写器接受这些信息并进行解码传输给计算机系统进行应用处理。

射频识别系统的基本模型,主要分成电子标签和读写器两个部分,电子标签与读写器之间通过耦合元件实现射频型号的空间耦合,在耦合通道内,根据时序关系,实现能量的传递和数据交换。

射频标签是数据载体,每个电子标签储存有唯一的编码,用来储存需要识别和传输的信息。电子标签可以做到非常小巧、轻便,甚至可以做成柔软可弯曲的,安装在特定的物品上,使用其内部储存的识别数据来标识所附着的物品,当物品接近或通过读写器时,射频标签就将储存的数据发送给读写器,以实现数据传输和信息交换的目的。

根据射频标签供电方式的不同,射频标签可以分为有源和无源两种。有源标签在标签内部装有电池,利用电池的供电来提供射频耦合的能量,无源标签内部没有电池,但在内部具有感应电路,利用读写器发出的电磁波产生感应电流实施供电。

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