二维条码标准化工作分析

2010-08-15庚桂平

航空标准化与质量 2010年2期

庚桂平

（中航工业综合技术研究所，北京 100028）

由于二维条码具有容量大、保密性和防伪性强等特点，特别是可以表示图像、汉字等多种文字信息，近十几年来，作为数据自动采集的手段，得到了普遍的发展和应用，从而实现数据的自动识别，并快速准确地将信息录入到计算机进行数据处理，以达到自动化管理的目的。

二维条码的工作原理是将数据以二维条码符号形式存储，再将二维条码载体粘贴或悬挂在所标识的物品上，通过识读器读取二维条码存储的信息，可以获取和跟踪相关的物品信息。

1 二维条码与综合保障

1.1 二维条码与物流保障

二维条码标准在物流保障中应用意义重大，如对货物运输的管理、对各类报表和票据的管理、对图书资料的管理，生产部门对产品生产过程的跟踪以及仓库对产品出入库的登记与统计等。

因此，基于二维条码技术的物流保障能够有效地解决物品的数据自动采集问题，从而实现对物品使用过程的监控和追踪溯源等。

近年来，随着手机摄像功能及智能化程度的日益提高，以“摄像”识别为基础的二维条码，开始进入了大众应用领域，通过手机的摄像头，普通人可以轻松地获取二维条码信息，可以自动地获得上网服务等。

1.2 二维条码与精确保障

二维条码技术只有与业务结合才能发挥并体现出其应有的效能，在综合保障领域，二维条码技术已经成为“精确保障”的有效工具，为备件供给“可视化”提供准确数量和内容的技术保障。

伊拉克战争中，美军后勤保障装备运用中，美军主要采用二维条码和射频识别技术等，识别运送的装备以及由集装箱、空运托盘等装运的补给品，实现了对运送装备物资的实时可视。为准确跟踪在海湾地区运送的重要物资，美军采购了600套二维条码识别装置，包括便携式数据终端、PT400热敏条码打印机等，供在港口的后勤部队使用。

近年来，美军将二维条码技术融入到全资产可视化网络中，自动采集流动中的资产信息，实现了装备物资运输的实时可视，逐步建成庞大的以互联网为基础的物资可视化网络系统。

一些大型的民用飞机备件供给管理是基于二维条码技术，通过运行备件出库、入库、退库、转库、盘点等维修备件信息管理系统，以满足备件信息的实时采集与动态数据的更新要求，通过对备件流动状态的监控，实现备件资源的可视化管理。

近几年，一些航空企业在库存、备件、固定资产管理中使用了二维条码技术和标准。

2 二维条码标准化工作

二维条码标准化工作是一项系统工程，具体工作包括选取二维条码符号标准、选择识读器和计算机设备、开发相关软件和研制二维条码系统平台。

2.1 二维条码标准应用方案

二维条码生成与识读是其核心技术，目前国内符号生成软件主要依赖进口，符号生成软件作为驻留软件集成在识读设备中，且识读设备也依赖进口，而进口的软件和设备都不支持我国国家标准已经扩充的汉字字符集，不能满足我国汉字信息化发展的需求。符号生成软件及设备严重影响了二维条码在我国航空行业的应用。

目前我国已有了自己的二维条码产业基地，如武汉矽感科技有限公司，研制了CM/GM码制、条码生成软件、条码识读技术及算法、硬件设备、条码通讯技术等，可以支撑航空工业的应用。

二维条码标准应用涉及到标准、设备、软件与应用环境等一体化设计与应用方案，为了防止数据被截取和篡改以及系统和网络被攻击，还应保证信息以及系统运行的安全性与稳定性。

2.2 二维条码标准体系

二维条码标准体系可以分为基础技术层标准与应用技术层标准。

2.2.1 基础技术层标准

二维条码标准体系基础技术层标准包括符号标准、产品规范、系统一致性测试标准等。

国外已公开20多种二维条码标准，仅ISO/IEC JTC1 31就颁布了PDF417、QR Code、Maxi Code、Data Matrix、Aztec Code、系统一致性标准、二维条码符号印刷质量、二维条码识读器测试规范等标准。

国内自2006年以来开始有了自主知识产权的二维条码标准，如，GB/T 21049–2007《汉信码》、SJ/T 11349–2006《二维条码网格矩阵码》、SJ/T 11350–2006 《二维条码紧密矩阵码》。国有符号标准能够满足航空工业在物流、资料与证件等方面的应用要求，系统一致性标准、质量标准。

2.2.2 应用技术层标准

针对不同应用对象和应用场合，应用标准由ISO相关的其他子委员会针对不同使用对象的使用条件、数据内容和格式等方面的特定应用要求制定的具体应用标准，ISO TC122制定了包装标签二维条码标准，ISO TC 104/SC4制定了集装箱电子封装标准、ISO TC 23/SC19制定了追踪目标标准、ISO TC 122/104联合工作组制定了物流供应链领域中的应用标准等。

目前，航空行业没有对应的相关标准，由于二维条码技术是一项通用技术，其应用可以结合航空企业业务和借鉴国家物流相关标准。

3 二维条码标准化工作要点

近几年来，我们对航空企业应用二维条码情况进行了广泛调研，大多数企业认为该技术很适合企业应用、应尽快开展，但是面对众多标准的选择问题，感到束手无策、疑问多多。

一个生产企业应用二维条码标准和技术为例，将要做那些工作准备、一般涉及到的那些工作做一简单介绍。

3.1 选择标准

每一个二维条码标准都是根据特定需求开发制定的，都有各自的应用特点和用途。国内二维条码符号标准除了一些共有属性外，如信息容量大，可表示汉字及图像等多种格式的信息，可进行加密处理等，二维条码标准应用各有特点，比如：CM条码的最大容量为32KB（约合15 000个汉字的存储空间），可存储中英文、符号、彩色图片、声音等信息，特别适用于数字文档存贮等；GM条码具有抗污损、抗畸变等优异性能，特别适用于物流环节；汉信码具有汉字编码能力强、抗污损、抗畸变、信息容量大等特点。

3.2 选择识读设备

不同的应用场合对识读设备有着不同的要求，不能只考虑单一指标，选择设备时进行综合考虑。比如，应用于仓储管理时，往往需要在仓库内清点货物，相应要求识读器方便携带，并能把清点的信息暂存下来；应用于生产线上时，一般需要在生产线的某些固定位置安装条码识读器，并且生产线上的零部件与识读器保持一定距离。

另外，识读器与二维条码码制相匹配。二维条码识读设备的识读对象是二维条码符号，所以在二维条码码制与符号的密度、尺寸等已确定的应用系统中，必须考虑识读设备与条码符号的匹配问题。例如对于高密度条码符号，必须选择高分辨率的识读设备，当二维条码的符号尺寸较大时，必须考虑使用识读范围较大的识读设备，否则可能出现无法识读的现象。不同的应用系统都有特定的工作空间，所以对识读设备的工作距离及扫描景深有不同的要求。对于一些日常办公条码应用系统，对工作距离及扫描景深的要求不高，选用CCD识读设备这种较小扫描景深和工作距离的设备即可满足要求。对于一些仓库、储运系统，大都要求离开一段距离扫描条码符号，所以要求识读设备的工作距离较大。对于某些扫描距离变化的场合，则需要扫描景深大的扫描设备。

3.3 二维条码设计

二维条码在工程应用中，确定将条码放在所标识物品的哪一个位置、使用什么材料等是条码设计中应考虑的问题，条码设计是较重要的环节，是实施中的关键步骤。

3.3.1 载体设计

大物品有足够空间用于标记，小的物品如计算机处理器芯片只有有限的空间用于标记，更小的敏感性物品可能需要附着方法。

目前，主要有3种载体设计形式：

● 直接印制或贴在物品包装上。物品有包装的情况下，利用大批量连续印刷的方法，把条码印刷或贴在包装上；

● 制成挂牌悬挂在物品上。将条码打印在挂牌上挂在物品上；

● 直接标记零件。直接在物体表面标记。

3.3.2 颜色设计

条码识读器是通过条码符号中点、空对光反射率的对比来实现识读的。不同颜色对光的反射率不同.一般来说，浅色的反射率较高，可作为条码符号的空色，如白色、黄色、橙色等，深色的反射率较低，可作为点色，如黑色、深蓝色、深绿色、深棕色等。

3.4 软件与系统设计

应用系统可以在Windows平台、Linux或Unix平台上实现。应用系统平台主要涉及到二维条码符号的生成识读以及二维条码图像压缩等几个方面内容，并且能够提供位图（BMP）、增强型图元文件（EMF）、图元文件（WMF）多种图形形式输出，可以输出到监视器、打印机或操作系统中，供word等编辑软件使用。

应用软件系统应支持相应的二维条码码制标准，应包括对应条码编译码模块和图像解压缩模块等独立子系统。

3.4.1 编解码模块

编解码模块主要负责将输入的文本、图像（压缩后）及其他（指纹或声音等）信息流按照相应符号标准，将输入的信息流转换成数据码字，根据纠错级别和数据码字生成纠错码字，做适当处理，再生成对应二维条码，同时，还具有接受二维条码识读器输出的信息，将接到的信息流分解成文本，图像，其他类型的信息的功能。

3.4.2 图像解压缩模块

二维条码的容量一般为1k～4k字节左右，普通图像（如照片）通常为几十k字节的位图，应将图像通过压缩算法压缩至800字节左右，然后将压缩后的图形文件通过编码软件生成二维条码；在识读过程中，采用对应解压算法将其还原。