兽药二维码印刷及识读效率的研究

李晓平，高录军，刘业兵，张积慧，郝毫刚

（中国兽医药品监察所，北京100081）

兽药二维码印刷及识读效率的研究

李晓平，高录军∗，刘业兵，张积慧，郝毫刚

（中国兽医药品监察所，北京100081）

从国家兽药产品追溯系统中兽药二维码着手，针对兽药二维码印刷及识读效率方面的问题，对兽药二维码印刷方式、规格以及编码方式进行了分析与研究，提出了编码规则选择的依据、印刷规格的建议及其与识读效率间的关系，以期为兽药生产企业在实际应用中提高兽药二维码识读效率提供参考。

兽药二维码；印刷；效率；编码

目前，农业部发布2210号公告［1］，要求利用国家兽药产品追溯系统全面开展兽药产品质量安全追溯工作。国家兽药产品追溯系统是利用二维码编码与识别技术通过对兽药产品标识和追踪溯源，以实现对全国兽药产品从生产、经营、监管到兽药使用的全过程进行实时监控追溯。整个系统以兽药二维码为手段进行兽药的追踪溯源，该系统在实际操作中主要包括标识生成、二维码采集、兽药出入库流通以及兽药监管等环节［2］，简化了信息采集处理的方式，提高了效率［3］。而兽药二维码是整个系统运转的核心，也是企业在实施过程中遇到问题较多的方面。

由于兽药产品包装类型众多、规格迥异，所以，不同产品的兽药二维码印制方式也不尽相同，二维码不同规格大小影响采集识别正确率及速度［4］，二维码编码方式的不同对系统信息采集也会产生较大影响。因此，需要对二维码印刷方式、规格以及编码方式等问题进行分析与研究，以期为实际应用中相关问题的解决提供思路。

1 兽药二维码识读方面的问题

兽药二维码在应用中需要二维码信息采集设备对二维码信息进行识读，而兽药二维码的印刷质量、规格以及编码方式等方面对兽药二维码的识读效率均有较大影响，主要体现在以下几个方面：

（1）兽药二维码印刷方式的选择：考虑到兽药生产企业的规模以及二维码印刷成本等方面问题，生产企业难以选择适合自己企业情况的印刷方式；

（2）兽药二维码规格的选择：由于兽药包装的不同，兽药二维码所包含的信息量以及大小也不同，生产企业难以确定识读效率高的兽药二维码规格；

（3）兽药二维码编码方式的选择：由于兽药二维码具有多种编码方式，生产企业难以确定哪种编码方式效率高。

2 兽药二维码印刷及识读效率的研究

2.1 二维码编码方式的分析与研究 二维码编码方式有UTF-8、UTF-16、BIG5、GBK等等，对于兽药二维码的编码方式也有多种选择，但是哪种编码方式对兽药二维码提高信息采集效率以及普适性最有利则需要进行比较分析。

2.1.1 编码方式比较 目前，国内普遍流行的编码方式为UTF-8与GBK两种，UTF-8编码则是用以解决国际上字符的一种多字节编码，它对英文使用8位（即一个字节），中文使用24位（三个字节）来编码。GBK的文字编码是双字节来表示的，即不论中、英文字符均使用双字节来表示。

根据中英文占用字节数不同，可以得到二维码信息所占格子数的公式：UTF-8格式二维码信息所占格子数为：

A＝（x+3y）×8（x为英文字数，y为中文字数）公式1 B＝2（x+y）×8（x为英文字数，y为中文字数）公式2

2.1.2 兽药二维码信息计算 根据公式可以计算兽药二维码包含信息量所占二维码格子数，以某种药品的兽药二维码为例进行计算，兽药二维码所包含信息采集后如图1所示：

图1 某种兽药二维码所包含信息

通过计数可知，英文字数为54、中文字数为37，根据公式可以得到：UTF-8编码所占格子数A＝（54+37×3）×8＝1320，GBK编码所占格子数为B＝（54+37）×2×8＝1456，由此可见，UTF-8所占字节数低于GBK所占字节数。

2.2 二维码印刷的方式分析与比较 目前，二维码有多种印刷方式，包括通过热转印和热敏赋码打印的印刷方式、变码标签打印的印刷方式、在线激光赋码的印刷方式等。

2.2.1 热转印和热敏赋码打印 热转印和热敏赋码打印的印刷方式都是使用热敏打印头对打印表面加热。其中，热转印是通过加热色带，在兽药标签和包装材料上打印出持久、耐用的图案。热敏打印机在淡色材料上覆上一层膜［5］，将膜加热后变成深色，直接在兽药标签和包装材料上打印图案，且热敏二维码打印机易用和耐久。因为不需要色带，热敏二维码打印机的操作费用比热转印二维码打印机的费用要低，但是热敏介质上的图案会随着时间的推移而褪色。如果标签被过度的暴露在热、光或其他催化剂下，材料将会变暗，码将无法被读取。热敏标签的可读取性随着使用条件的不同变化很大，一般来说该技术为额定标注存贮六个月后的热敏标签，仍可直接被扫描读取。而在热转印打印中，热敏打印头给色带加热，油墨熔化在兽药标签或包装材料上形成图案，确保兽药二维码的耐久性和图案质量。

利用热转印或者热敏打印机为兽药产品赋二维码，兽药二维码图案清晰、识别率高，但是赋码成本高、产能低，不适合大批量生产。

2.2.2 变码标签打印 变码标签打印的印刷方式是一种数码印刷方式，数码印刷设备的普及应用是的兽药二维码变码印刷变得异常简单快捷，兽药二维码变码印刷是指利用数码印刷设备可以输出个性化内容和变化信息的功能，将可变兽药二维码印制兽药产品标签或者包装材料上。变码印刷是目前使用较多的一种兽药二维码赋码方式，其特点是技术实现简单，印刷成本低，生产企业无需购买设备、改造生产线，且印刷速度快，可满足大规模兽药生产企业需要，但是兽药二维码变码印刷要求批量大、印刷质量高，且二维码扫描工作量大，误差率高。

2.2.3 在线激光赋码 在线激光赋码的印刷方式需要经过消充电、曝光、转印，最后将图像定影在介质上［6］。用激光束在兽药产品标签或包装材料表面打上二维码，激光赋码的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而＂刻＂出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字。激光赋码的优点：永久性标记，防伪效果好，精度高，更加美观、清晰、持久性更强，加工的效率高，加工速度快，成本低，无耗材、无污染。如果把在线激光打印和二维码扫描集成一体，可同时实现兽药二维码的赋码与扫描，激光赋码成功率在99%以上，扫描时间不超过2秒。但是，现有生产线改造技术难度相对较大、改造费用相对较高。

通过对三种印刷方式的分析，可以得到三种印刷方式的优缺点比较，具体如表1所示：

表1 三种印刷方式优缺点比较

2.3 二维码印刷规格的比较与识读效率试验

2.3.1 不同规格、不同信息量的二维码采集效率比较 在兽药产品出入库时，均须对兽药二维码上的信息进行采集处理。由于兽药产品在出厂时数量较大，兽药二维码信息采集效率和成功率极为关键。因此，本项目组通过兽药二维码信息采集设备对不同规格、不同信息量的二维码信息进行多次采集取平均值，对采集效率和成功率进行比较。具体数据如表2所示：

表2 在100秒内对不同规格兽药二维码信息采集识读效率结果

2.3.2 规格试验的数据分析 通过采集效率和成功率的试验可知：

（1）当二维码规格为1.0 cm×1.0 cm时，信息量为10个字时，成功率均可达到90%以上，但是信息量为15个字时，成功率为80%以下；

（2）当二维码规格为1.2 cm×1.2 cm时，信息量为15个字时，成功率均可达到95%以上，但是信息量为20个字时，成功率则80%左右；

（3）当二维码规格为1.5 cm×1.5 cm及以上规格时，成功率均接近100%。

为使得兽药二维码信息采集的效率和成功率达到较高的程度，对规格和信息量也就一定的要求，具体如表3所示：

表3 兽药二维码规格与信息量关系

3 讨论与小结

3.1 编码方式的选取 为使得兽药二维码具有普适性，因此，对比的编码方式以UTF-8与GBK为主。由于兽药二维码的信息是存储在二维码的格子中，即8个格子可以编码一个字节。相同内容的二维码信息由于编码方式的不同其占用的字节数也不同，因此占用二维码的格子数也不同。

通过2.3中UTF-8与GBK两种编码格式在兽药二维码中所占格子数的计算可知，对于该格式下的兽药二维码，正常情况下UTF-8编码方式中所占的格子数低于GBK编码方式下所占的格子数。而所占的格子数越低对于兽药二维码信息采集的效率越高，这也是选择UTF-8的编码方式原因之一。

对于UTF-8与GBK两种编码方式比较的其他研究中，一般结果认为有大量的汉字时，可以选择GBK，其他情况下建议优先UTF-8。

另外，UTF-8是国际通用的编码格式，GBK为中国大陆通用的编码格式，考虑到兽药二维码流通性与普适性，选择UTF-8的编码格式符合国际通用原则。

据此，国家追溯系统最终选择UTF-8作为兽药二维码的编码方式。

3.2 印刷方式的选取 通过三种印刷方式优缺点分析比较可知，企业需要自己选择合适的印刷方式。对于企业选择印刷方式上，建议小型企业可以选取热转印或热敏赋码打印的方式，大中型企业可以选取变码标签打印的印刷方式，有条件的企业可以选择在线激光赋码打印的印刷方式。印刷方式的选取只是建议性质的，企业可以通过其他研究成果或者应用情况依据实际情况进行选择。

其中，兽药二维码在线激光赋码是新一代兽药二维码赋码技术，取代传统的热转印或热敏赋码、变码印刷赋码工艺是一种趋势，是一种更新换代的兽药工业自动化发展过程。

3.3 印刷规格的选取 根据试验数据及图表分析，可知：当二维码规格为1.0 cm×1.0 cm时，信息量为10个字以内有较高的识读成功率；当二维码规格为1.2 cm×1.2 cm时，信息量为15个字以内有较高的识读成功率；当二维码规格为1.5 cm×1.5 cm及以上规格时，信息量大于20个字也可以有较高的识读成功率。

对于兽药二维码规格的研究是项目组独立完成的试验，通过试验进行定性分析，没有其他的研究成果进行比对。

3.4 小结 兽药二维码是国家兽药产品追溯系统运转的关键，兽药二维码的印刷和识读效率直接影响行业开展追溯工作的实际效果。通过对兽药二维码印刷方式、规格选择以及编码方式的分析与研究，能够让企业更好的应用兽药二维码，将有助于提高兽药产品流通时信息采集的准确率和效率，为国家兽药产品追溯系统的应用和推广将产生积极的意义。

［1］ 《中华人民共和国农业部公告第2210号》［EB／OL］.http：／／www.moa.gov.cn／zwllm／tzgg／gg／201501／t20150127_4352158.htm.2015.1.27

［2］ 刘业兵，郝毫刚，徐肖君，等.国家兽药产品追溯信息系统建设与思考［J］.中国兽药杂志，2013，47（1）：39-44.

［3］ 高录军，刘业兵，李晓平，等.国家兽药追溯系统信息采集与处理技术的研究［J］.中国兽药杂志，2014，48（9）：53-56.

［4］ 陈瑞爱，刘业兵，梁桂福.兽药产品二维码信息自动化采集的实践与探索［J］.中国兽药杂志，2014，48（11）：53-56.

［5］ 宋英华.基于G4芯片的微型热敏打印机的实现［J］.电脑知识与技术，2007，3（13）：120-122.

［6］ 张成虎.激光打印机热定影器温度控制缺陷检测系统的研究与应用［J］.机电工程技术，2013，42（11）：34-39.

（编辑：陈希）

Research on Printing and Reading Efficiency of Veterinary Drug Two-dimensional Code

LI Xiao-ping，GAO Lu-jun∗，LIU Ye-bing，ZHANG Ji-hui，HAO Hao-gang
（China Institute of Veterinary Drug Control，Beijing 100081，China）

Starting from the veterinary drug two-dimensional code of National Veterinary Drug Product Traceability Information System，aiming at the problems on printing and reading efficiency of veterinary drug twodimensional code，analyzed and researched on the way of printing，specifications and coding，as a result，put forward the basis for the choice of encoding rules，the advice for printing specifications，and its relationship with the reading efficiency，in order to provide reference for the veterinary production enterprise to improve veterinary drug two-dimensional code reading efficiency in practical application.

veterinary drug two-dimensional code；printing；efficiency；coding

2015-02-28

A

1002-1280（2015）05-0054-04

S851.66

农业部农产品质量安全监管专项：兽药产品监管信息系统及兽药产品标识溯源信息系统建设（2130109）

李晓平，助理研究员，从事兽药产品追溯及信息技术等方面工作。

高录军。E-mail：gaolujun＠ivdc.org.cn