配套课件-EPC物联网技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第1章 产品电子识别概论,1.1 产品身份识别,1.2 编码技术,1.3 产品编码的数据载体,1.4 电子数据交换技术简介,习题,产品电子代码(ElectronicProductCode,EPC)又称产品电子编码,是按照 GS1系统的 EPC规则进行的编码,电子标签是产品电子代码的载体,当 EPC 标签贴在物品上或内嵌在 物品中时,该物品与EPC标签中的编号是一一对应的。,1.1 产品身份识别,针对各种物品进行编码,其目的就是为了人类和物品之间、物品与物品之间能够进行信 息交互。要实现该功能,就需要将人类关心的物品信息进行编码,将这样的编码封装粘贴到物 品的包装上,以便于人类通过识读设备将这样的编码信息写到编码标签中,也能够将编码信息 读取出来。需要特别指出的是,这种识别要快速且准确地完成,以满足人类在各种场合的需要。,来源于两大协会组织:一是欧洲物品编码协会(EuropeanArticleNumberingAssociation,EANA),二是美国和加拿大的统一代码委员会(Uniform CodeCouncil,UCC)。上述两大组 织合并以后称为 EANUCC。EANUCC于2005年以后改为 GS1(GlobalStandard1,可理解为:全球第一商务标准化组织,是全球统一标识系统)。,随着贸易全球化的发展,EAN 与 UCC两大组织也从技术合作最终走向联合。最初零售 端的条码扫描应用也随着 EAN 与 UCC两大组织的不断合作与融合,发展成为全球供应链 及电子商务过程统一应用的全球物品标识系统,即 EANUCC系统。1989年,EAN 与 UCC 签署合作协议,合作内容除包括当 EAN 成员国(地区)企业产品销往北美地区时,由该国(地 区)的 EAN 编码组织负责为企业办理申请 UCC成员手续外,还有多项统一应用的技术开发 合作,如共同开发了 UCC/EAN-128条码,用于对物流单元的标识等。,但是,这种单项的技 术应用合作无法适应全球经济一体化的需要。1997年7月,EAN 与 UCC签署了新的合作协 议,宣告了两大组织进一步的联合行动所有EAN 成员国(地区)的企业申请 UPC代码都 要经过当地 EAN 组织,并同时成为 EANUCC 成员。2002年11月,UCC 正式加入 EAN,并宣布从2005年1月1日起,EAN 码也能在北美地区正常使用,且美国、加拿大新的条码 用户将采用 EAN 条码标识产品。这标志着国际物品编码协会真正成为全球化的编码组织。合并后的 EANInternational更名为 GlobeStandard1,简称 GS1。,EANUCC系统形成后,以全球化、系统化、标准化的观点,对已在应用中形成的全球 物品标识体系进行了统一规划,使其更加科学、规范、实用,并逐步建立了一整套国际通行 的跨行业的产品、物流单元、资产、位置和服务的标识体系及供应链管理、电子商务相关的 技术与应用标准。EANUCC系统是针对市场需求应运而生的。它以提高整个供应链的效率、简化电子商 务过程、为产品与服务增值为目的,积极采用先进技术,快速反映市场需求,是真正的“全球 商务语言”。,中国物品编码中心(ANCC)成立于1988年,由国务院授权统一组织、协调、管理全国的 条码工作。1991年,ANCC代表中国加入国际物品编码协会,是目前全世界140个国家(地 区)编码组 织 之 一,负 责 在 我 国 推 广 应 用 EANUCC 系 统。依 据 EANUCC 系 统 规 则,ANCC经过二十多年的工作摸索与探索,研究制定了一套适合我国国情的、技术上与国际接 轨的产品与服务标识系统ANCC全球统一标识系统,简称“ANCC系统”。,用图11所示的一个例子来说明物品编码的作用。当用户收到 UPS的包裹时,上面所 贴的标签对于用户来讲可能没有多大意义,但这些只有用识读设备才能读取的条码和字符却 能够告诉 UPS包裹将送往何处,需要多久可以送达,以及包裹的来源等信息,因而对于 UPS 公司来讲意义重大。特别是通过读写器读写的条码和字符信息是准确无误的,读取的信息还 可以通过通信网络及时地传递到公司的服务器上,为物流的监控和管理提供了数据支持。从 上面的实例可以看出,物品编码技术实质上是将物品的信息编码为适合机器读写的信息,从 而实现物流的信息化。,图11 UPS条码示例,产品属于客观物理世界中物质的范畴,而编码属于信息学的范畴。在产品电子代码没有 出现之前,产品与编码不是一一对应的,但是自产品编码出现之后,物质与信息进行了一次 有效的结合,编码的终极目标就是在物质与信息编码之间建立完全的一一对应关系。这种结 合并非是简单的组合,而是一种全新的具有极强生命力的事物,但目前我们对物联网的意义 和作用的认识仍然是肤浅的。,作为编码技术的一个典型的应用是在物流领域兴起的物流信息技术。物流信息技术为加 快物流各个环节提供了必要的信息技术,包括计算机、网络、信息编码技术、自动识别、电子 数据交换、全球定位系统以及地理信息系统等技术。这些技术的综合应用对于改变传统物流企业业务的运作水平,完善物流管理中的管理手段、管理组织结构以及企业决策管理起到了 积极的作用。EPC继承了条码中的编码规则,并完全兼容现有的条码编码技术,这一策略对于 EPC 的迅速推广有重要的意义。,1.2 编 码 技 术,1.2.1 GS1(全球第一商务标准化组织,GlobeStandard1),EAN 与 UCC在2002年11月进行了结盟,并于2005年更名为 GS1。GS1既是全球第一 商务标准化组织的名称,又是全球统一标识系统的简称。,GS1同时包含了以下五个含义:(1)一个全球系统;(2)一个全球标准;(3)一种全球解决方案;(4)世界一流的标准化组织(供应链管理/商务领域);(5)在全球开放标准系统下的统一商务行为。,GS1是一个非营利组织,也是世界上最广泛应用的供应链标准系统。它为了改善全球和 跨区域供应链的有效性和透明化,致力于开发管理及执行 GS1全球性标准。它旨在建立一个 为了企业利益和人们生活,所有物品和相关信息都会随时随地有效安全流动的世界。图12 为 GS1的官方主页,该网站提供了 GS1的相关标准、资源以及技术文档。,图12 GS1主页,GS1提供全球通用的商业语言,它的综合优势是改善供需链的有效性和清晰度,参与的 行业包括快速消费品、卫生保健、食品、玩具、服装纺织品、消费性电子产品、物流。GS1用 于执行、咨询和培训,比如应用于香港供应链创科中心、供应链委员会,相关企业包括香港 eID、通商易、香港货品编码协会数据中心、踪横网等。,GS1系统包含以下四个部分:(1)条形码:是自动识别的全球标准,可以快速准确地确定价格或位置;(2)eCom:是电子商务消息发送的全球标准,可以快速、有效、精确地进行商业数据交换;(3)GDSN:是全球数据同步网络,为有效的贸易交易提供标准可靠的数据;(4)全球性的产品电子代码:是基于电子标签识别的全球标准,使信息透明化,更精确 快速,并且成本低。,1.2.2 GS1编码体系,编码体系是整个 GS1系统的核心,用于确定流通领域中所有的产品与服务(包括贸易项 目、物流单元、资产、位置和服务关系等)的标识代码及附加属性代码,如图13所示。附加 属性代码不能脱离标识代码独立存在。,图13 GS1的编码体系,身处日益复杂的数据世界,GS1标准系统有助于企业筛选真正相关的信息。GS1标准为 企业提供一套共通语言,可用作识别、捕获及分享供应链中的数据,以便企业获得准确且一 目了然的重要信息。其主要功能有以下三点:(1)识别(Identification)作用。(2)捕 获(Capture)作 用。(3)分享(Share)作用。企业和零售商 GS1编码,不但可加快营销和现金流速度,而且使库存管理水平有所提 升。为了与全球的零售商建立业务联系,企业必须为其产品申请条码(或电子代码)。,1.2.3 代码结构 1.全球贸易项目代码(GTIN),全球贸易项目代码(GlobalTradeItem Number,GTIN)是编码系统中应用最广泛的标 识代码。贸易项目是指一项产品或服务。GTIN 是为全球贸易项目提供唯一标识的一种代码(称代码结构)。GTIN 有四种不同的编码结构:GTIN-14、GTIN-13、GTIN-12和 GTIN-8,如表11所示。这四种结构可以对不同包装形态的商品进行唯一编码。标识代码无论应用在 哪个领域的贸易项目上,每一个标识代码必须以整体方式使用。完整的标识代码可以保证在 相关的应用领域内全球唯一。,2.系列货运包装箱代码(SSCC),系列货运包装箱代码(SerialShippingContainerCode,SSCC)的代码结构如表12所 示。系列货运包装箱代码是为物流单元(运输和/或储藏)提供唯一标识的代码,具有全球唯 一性。物流单元标识代码由扩展位、厂商识别代码、系列号和校验码四部分组成,是18位的 数字代码,它采用 UCC/EAN-128条码符号表示。,3.供应链参与方位置代码(GLN),供应链参与方位置代码(GlobalLocationNumber,GLN)是对参与供应链等活动的法律 实体、功能实体和物理实体进行唯一标识的代码。参与方位置代码由厂商识别代码、位置参 考代码和校验码组成,用13位数字表示,具体结构如表1 3所示。法律实体:是指合法存在的机构,如供应商、客户、银行、承运商等。功能实体:是指法律实体内的具体的部门,如某公司的财务部。物理实体:是指具体的位置,如建筑物的某个房间、仓库或仓库的某个门、交货地等。,1.2.4 GTIN的编码原则1.唯一性,唯一性原则是商品编码的基本原则,是指相同的商品应分配相同的商品代码,基本特征 相同的商品视为相同的商品;不同的商品必须分配不同的商品代码,基本特征不同的商品视 为不同的商品。,2.稳定性,稳定性原则是指商品标识代码一旦分配,只要商品的基本特征没有发生变化,就应保持 不变。同一商品无论是长期连续生产、还是间断式生产,都必须采用相同的商品代码。即使该商品停止生产,其代码也应至少在4年之内不能用于其他商品上。,3.无含义性,无含义性原则是指商品代码中的每一位数字不表示任何与商品有关的特定信息。有含义 的代码通常会导致编码容量的损失。厂商在编制商品代码时,最好使用无含义的流水号。对于一些商品,在流通过程中可能需要了解它的附加信息,如生产日期、有效期、批号 及数量等,此时可采用应用标识符(AI)来满足附加信息的标注要求。应用标识符由24位 数字组成,用于标识其后数据的含义和格式。,1.2.5 再利用 GTIN的周期,不再生产的产品的 GTIN,自厂商将该种产品的最后一批货配送出去之日起,至少48个 月内不能被重新分配给其他的产品。根据产品种类的不同,这一期限会有所调整。对于服装类商品,最低期限可减少为30个 月。例如钢材可能存放多年后才进入流通市场,这一期限会很长。因此,厂商在重新使用 GTIN 时,必须对原商品品种在供应链中的流通期限做一个合理的预测,避免使用该 GTIN 的原商品品种与新商品品种同时出现在市场上,造成商品流通的混乱。,注意,即使原 商 品 品 种 已 不 在 供 应 链 中 流 通,但 因 保 存 历 史 资 料 的 需 要,有 时 它 的 GTIN 仍然会保存在厂商的数据库中。,1.2.6 贸易项目的条码选择,贸易项目的编码和条码表示是相互独立的,有些厂商将项目编码和条码表示这两种操作 放在不同的地点进行,这很常见。用户可以从以下几个角度考虑条码符号的选择:(1)贸易项目是否有足够的可用空间印制或粘贴条码。(2)用条码表示的信息的类型:仅仅使用 GTIN,还是将 GTIN 和附加信息同时使用。(3)扫描条码符号的操作环境:是用于零售还是非零售(如仓库中的货架作业)。,图1 4展示了不同的贸易项目标识代码选择条码符号的方案以及商品使用条码的选择 方案。贸易项目有4种不同项目标识代码结构的 GTIN 可供选择:EAN/UCC-8、UCC-12、EAN/UCC-13和 EAN/UCC-14,如 图 1 4 所 示。而 选 择 何 种 条 码 符 号 是 由 各 种 不 同 码 制自身特征所决定的,比如 EAN/UCC-8 这种代码只能用 EAN-8 条码符号来表示,一般 情况下,UCC-12代码结构用 UPC-A 或 UPC-E 条码符号表示,EAN/UCC-13代码结构用 EAN-13条码符号表示,EAN/UCC-14代码结构用ITF-14或 UCC/EAN-128这两种条码符 号表示。,图14 不同的贸易项目标识代码选择条码符号的方案,1.2.7 贸易项目编码必须考虑的因素,编码的基本原则是每一个不同的贸易项目对应一个单独的、唯一的 GTIN。如果对整个 供应链中的贸易伙伴直至消费者来说项目发生了明显的、重大的变化,就必须另行分配一个 GTIN。GTIN 一经确定,只要贸易项目的特征没变,GTIN 就不会变化。贸易项目的基本特 征有:类型和种类、商标、包装的尺寸及类型、数量(以上所列内容没有包括贸易项目的全部 特征)。构成贸易项目的基本要素之一发生较大变化,通常要另行分配 GTIN。,1.包装形态,一个贸易项目的包装有可能包含在另一贸易项目的包装中,那么贸易项目的每一级必须有 它自己的 GTIN。选用四种 GTIN(EAN/UCC-13、UCC-12、EAN/UCC-8和EAN/UCC-14)的哪 一种,取决于贸易项目是否为零售单元、厂商所采用的编码方案、产品的销售渠道及其要求。图15给出了编码方式的选择方案,图16所示为几种不同包装形态的编码方案。,图15 编码方式的选择方案,图16 不同包装形态的编码方案,2.GTIN的使用,不管贸易项目销往哪个国家或地区,其 GTIN 均适用,不依价格和供应方式的不同而变 化。GTIN 可以用于产品目录、产品清单、价目表和为交易产生的交换文件或报文中,如订购 单、发货通知、交货通知或发票。GTIN 还用于可开具发票的服务,例如运输或仓储等。,3.预先标价的项目,预先标价是一种应尽量避免的贸易行为,因为这将使维护供应链中贸易项目档案文件的 工作变得纷繁复杂。对于预先标价的商品,一旦价格改变了,相应的 GTIN 也要随之改变。表14是关于 GTIN 运用的一个示例,GS1分配给厂商的识别代码为6901234。所有分 类的项都已列出并连续地编码,最后一位数是校验码。校验码的计算在第3章商品条码中有 详细阐述。,1.3 产品编码的数据载体,数据载体,是从数据流的观点对产品编码的读取 设备和网络设备抽象出来的逻辑结构。抽象的数据载体 可以屏蔽掉具体的网络设备,便于分析 EPC网络逻辑 分层和协议制定。数据载体承载编码信息,用于自动数 据采集(AutoDataCapture,ADC)与 电 子 数 据 交 换(EDI&XML)。,数据流体现了自动识别技术的数据交换及其数据 的处理过程。对于自动识别技术的硬件设计以及软件 编程来说,采用识别(Identify)、捕获(Capture)和交换(Exchange)三层模型是十分有益的。数据载体体系的 三层模型如图17所示。,图17 数据载体体系的三层模型,1.识别,对于大多数 EPCglobal网络使用者而言,在供应链中实体物品的移动就是货物交易,包 括运送、接收等,需要通过 EPC赋予物品以统一识别码。EPCglobal结构框架(Architecture Framework)定义物价识别标准,以进行物品识别和交货,确保当某一使用者将实体物品送至 另一使用者时,立即知道该实体物品的 EPC码且能够被正确识读。,2.捕获,为了共享 EPC 的信息,使用者在自己的应用范围内为新物品编制 EPC 码,凭借读取 EPC码来追踪物品的移动,收集信息并存放在使用者内部的记录系统。EPCglobal结构框架 中定义了收集与记录 EPC信息的方法和用户之间互融互通的接口标准。,3.交换,在 EPCglobal网络内相互交换信息,以及物品走出自家范围外的环境下,产品信息的可 见度(Visibility)得以最大改善,并使生产、销售和消费等多方受益。,1.3.1 条码技术简介,条码技术在现代物流、设备管理方面起到了积极的促进作用,并取得了辉煌的成就。EPC发展无法规避条码,相反正是条码技术在积极地推进 EPC编码技术,因此,EPC在很多 方面是借鉴和继承了条码的优点才发展起来的。如果没有条码的技术支持,EPC的发展显然要 滞后很多。条码技术是20世纪中叶发展并广泛应用的集光、机、电和计算机技术为一体的高新技 术。它解决了计算机应用中数据采集的“瓶颈”,实现了信息的快速、准确获取与传输,是信 息管理系统和管理自动化的基础。,1.EAN/UPC条码,EAN/UPC条码包括 EAN-13、EAN-8、UPC-A 和 UPC-E。通过零售渠道销售的贸易项 目必须使用 EAN/UPC条码进行标识,同时这些条码符号也可用于标识非零售的贸易项目。(1)EAN 条码。EAN 条码是长度固定的连续型条码,其字符集是数字09。EAN 条码 有两种类型,即 EAN-13条码和 EAN-8条码。(2)UPC条码。UPC条码是一种长度固定的连续型条码,其字符集是数字09。UPC 码起源于美国,有 UPC-A 条码和 UPC-E条码两种类型。,根据国际物品编码协会(GS1)与原美国统一代码委员会(UCC)达成的协议,自2005年1 月1日起,北美地区也统一采用 GTIN-13作为零售商品的标识代码。但由于部分零售商使用 的数据文件仍不能与 GTIN-13兼容,所以产品销往美国和加拿大市场的厂商可根据客户需 要,向编码中心申请 UPC条码。EAN/UPC商品条码示例如图18所示。,图18 EAN/UPC条码,2.ITF-14条码,ITF-14条码只用于标识非零售的商品。ITF-14条码对印刷精度要求不高,比较适合直 接印制(热转印或喷墨)在表面不够光滑、受力后尺寸易变形的包装材料上。因为这种条码符 号较适合直接印在瓦楞纸包装箱上,所以也称“箱码”。关于ITF-14 条码的说明,请查阅 GB/T168302008商品条码储运包装商品编码与条码表示国家标准。ITF-14条码示例如图19所示。,图19 ITF-14条码示例,3.UCC/EAN-128条码,UCC/EAN-128条码由起始符号,数据字符,校验符,终止符,左、右侧空白区及供人识 读的字符组成,用以表示 GS1系统应用标识符字符串。UCC/EAN-128条码可表示变长的数 据,条码符号的长度依字符的数量、类型和放大系统的不同而变化,并且能将若干信息编码 在一个条码符号中。该条码符号可编码的最大数据字数为48个,包括空白区在内的物理长度 不能超过165mm。UCC/EAN-128条码用于标识物流单元,不用于 POS零售结算。UCC/EAN-128条码示例如图110所示。,图110 UCC/EAN-128条码示例,1.3.2 射频识别技术简介,无线射频识别技术(RFID)是20世纪中叶进入实用阶段的一种非接触式自动识别技术。射频识别系统包括射频标签和读写器两部分。射频标签是承载识别信息的载体,读写器是获 取信息的装置。射频识别的标签与读写器之间利用感应、无线电波或微波进行双向通信,实 现标签存储信息的识别和数据交换。,射频识别技术的特点如下:(1)可非接触识读(识读距离可以从十厘米至几十米);(2)可识别快速运动物体;(3)抗恶劣环境,防水、防磁、耐高温,使用寿命长;(4)保密性强;(5)可同时识别多个识别对象等。,1.4 电子数据交换技术简介,1.4.1 电子数据交换技术,电子数据交换(EDI)是商业贸易伙伴之间,通过电子方式将按标准、协议规范化和格式 化的信息,在计算机系统之间进行自动交换和处理。一般来讲,EDI具有以下特点:使用对 象是不同的计算机系统;传送的数据是业务数据;采用共同的标准化结构数据格式;尽量避 免介入人工操作;可以与用户计算机系统的数据库进行平滑连接,直接访问数据库或从数据 库生成 EDI报文等。,1.4.2 XML技术,在电子商务的发展过程中,传统的 EDI作为主要的数据交换方式,对数据的标准化起到 了重要的作用。但是传统的 EDI有着相当大的局限性,比如 EDI需要专用网络和专用程序,EDI的数据人工难于识读等。为此人们开始使用基于Internet的电子数据交换技术XML 技术。,XML自从出现以来,以其可扩展性、自描述性等优点,被誉为信息标准化过程的有力工 具,基于 XML的标准将成为以后信息标准的主流,甚至有人提出了eXe的电子商务模式(e即enterprise,指企业,而 X则就指的是 XML)。XML的最大优势之一就在于其可扩展性,可扩展性克服了 HTML固有的局限性,并使互联网一些新的应用成为可能。,XML是从1995年开始有其雏形,并向 W3C(万维网联盟)提案,而在1998年二月发布 为 W3C 的 标 准(XML1.0)。XML 的 前 身 是 SGML(TheStandard Generalized Markup Language),是自IBM 从1960年代就开始发展的 GML(GeneralizedMarkupLanguage)标准 化后的名称。区别于 HTML,XML具有以下重要特点:(1)文件中能够明确地将标示与内容分开;(2)所有文件的标示使用方法均一致。,W3C也发现了 HTML存在以下的问题:(1)不能解决所有解释数据的问题:例如影音文件或化学公式、音乐符号等其他形态的 内容。(2)性能问题:需要下载整份文件,才能开始对文件进行搜索。(3)扩充性、弹性、易读性均不佳。,XML被广泛用来作为跨平台之间交互数据的形式,主要针对数据的内容,通过不同的 格式化描述手段(XSLT、CSS等)可以完成最终的形式表达(生成对应的 HTML、PDF或者 其他的文件格式)。XML文档示例如图111所示。,图111 XML文档示例,习 题,1.说明 GTIN 的编码原则。,2.UCC/EAN-128条码数据结构。,3.列举 GS1规定的条码类型。,4.射频识别技术有哪些优点?,5.说明 XML与 HTML语言的区别?,6.试说明物联网中电子数据交换过程中 XML技术的重要性。,7.GS1规定的数据载体分为哪几层,分别说明分层结构及其功能。,第2章 条码技术与产品电子代码的标准化组织,2.1 条码(BarCode)技术,2.2 产品电子代码与射频识别技术,2.3 产品电子代码标准化组织EPCglobal简介,2.4 EPCglobalRFID 实体单元及其主要功能,2.5 EPC物联网的应用与价值,习题,2.1 条码(BarCode)技术,条码是将线条与空白按照一定的编码规则组合起来的符号,用以代表一定的字母、数字 等数据。在进行辨识的时候,是用条码阅读机扫描,得到一组反射光信号,此信号经光电转 换后变为一组与线条、空白相对应的电子信号,经解码后还原为相应的字母与数字,再传入 电脑。条码辨识技术已相当成熟,其读取的错误率约为百万分之一,首读率大于98%,是一 种可靠性高、输入速度快、准确性高、成本低、应用面广的数据自动收集技术。,2.1.1 一维条码,条码按照不同的分类方法,不同的编码规则可以分成许多种,世界上已知正在使用的条 码就有250种之多。条码的分类方法有许多种,主要根据条码的编码结构和条码的性质来决 定。例如:按条码的长度来分,可分为定长和非定长条码;按排列方式分,可分为连续型和非 连续型条码;从校验方式分,又可分为自校验和非自校验型条码等。,条码可分为一维条码(如图21所示)和二维条码(如图22所示)。一维条码是通常我 们所说的传统条码。一维条码按照应用可分为产品条码和物流条码。产品条码包括 EAN 码 和 UPC码,物流条码包括128码、ITF码、39码、库德巴码等。二维条码根据构成原理,结构形状的差异,可分为两大类型:一类是行排式二维条码(2Dstackedbarcode);另一类是矩 阵式二维条码(2D matrixbarcode)。,图21 常用的一维条码,图22 二维条码,条码是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记,“条”指对光线反射率较低 的部分,“空”指对光线反射率较高的部分,这些条和空组成的数据表达一定的信息,并能够 用特定的设备识读,转换成与计算机兼容的二进制和十进制信息。通常对于每一种物品,它 的编码是唯一的,对于普通的一维条码来说,还要通过数据库建立条码与产品信息的对应关 系,当条码的数据传到计算机上时,由计算机上的应用程序对数据进行操作和处理。因此,普通的一维条码在使用过程中仅作为识别信息,它的意义是通过在计算机系统的数据库中提 取相应的信息而实现的。,2.1.2 二维条码,二维条码技术是在一维条码无法满足实际应用需求的前提下产生的。由于受信息容量的 限制,一维条码通常是对物品的标识,而不是对物品的描述。所谓对物品的标识,就是给某 物品分配一个代码,代码以条码的形式标识在物品上,用来标识该物品以便自动扫描设备的 识读,代码或一维条码本身不表示该产品的描述性信息。因此,在通用产品条码的应用系统 中,对产品信息,如生产日期、价格等的描述必须依赖数据库的支持。在没有预先建立产品 数据库或不便联网的地方,一维条码表示汉字和图像信息几乎是不可能的,即使可以表示,也显得十分不便且效率很低。随着现代高新技术的发展,迫切需要用条码在有限的几何空间 内表示更多的信息,以满足表示千变万化的信息的需要。,二维条码通常分为以下两种类型:行排式二维条码。行排式二维条码,(又称堆积式二维条码或层排式二维条码),其编 码原理是建立在一维条码基础之上,按需要堆积成二行或多行。它在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维条码的一些特点,识读设备与条码印刷与一维条码技术兼容。但 由于行数的增加,需要对行进行判定、其译码算法与软件也不完全相同于一维条码。具有代 表性的行排式二维条码有 PDF417、CODE49、CODE16K 等。,矩阵式二维条码。矩阵式二维条码又称棋盘式二维条码,它是在一个矩形空间通过 黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。在矩阵相应元素位置上,用点(方点、圆点或其他 形状)的出现表示二进制“1”,点的不出现表示二进制的“0”,点的排列组合确定了矩阵式二 维条码所代表的意义。矩阵式二维条码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础 上的一种新型图形符号自动识读处理码制。,2.1.3 条码的缺点,EANUCC系统在全球的推广加快了全球流通领域信息化、现代物流及电子商务的发展 进程,提升了整个供应链的效率,为全球经济及信息化的发展起到了举足轻重的推动作用。产品条码的编码体系是对每一种产品项目的唯一编码,信息编码的载体是条码,随着市场的 发展,传统的产品条码逐渐显示出来一些不足。,首先,从 EANUCC系统编码体系的角度来讲,主要以全球贸易项目代码(GTIN)体系 为主。而 GTIN 体系是针对一族产品和服务,即所谓的“贸易项目”,在买卖、运输、仓储、零 售与贸易运输结算过程中提供唯一标识。虽然 GTIN 标准在产品识别领域得到了广泛应用,却无法做到对单个产品的全球唯一标识。而新一代的 EPC编码则因为编码容量的极速扩展,能够从根本上解决这一问题。,其次,虽然条码技术是 EANUCC系统的主要数据载体技术,并已成为识别产品的主要 手段,但条码技术存在以下缺点:(1)条码是可视的数据载体。(2)如果印有条码的横条被撕裂、污损或脱落,就无法扫描这些产品。(3)现实生活中对某些产品进行唯一的标识越来越重要,如食品、危险品和贵重物品的 追溯。(4)条码的初期投入费用也较高,主要是打印和识读设备费用较高。,2.2 产品电子代码与射频识别技术,产品电子代码(EPC)是由标头、厂商识别代码、对象分类代码、序列号等数据字段组成 的一组数字。产品电子代码是下一代产品标识代码,它可以对供应链中的对象(包括物品、货 箱、货盘、位置等)进行全球唯一的标识。,1.自动识别,自动识 别(AutoIdentification),通 常 与 数 据 采 集(DataCollection)连 在 一 起,称 为 AIDC。自动识别系统是由现代工业和商业及物流领域中生产自动化、销售自动化、流通自动 化过程中所必备的自动识别设备以及配套的自动识别软件所构成的体系。自动识别包括条码 识读、射频识别、生物识别(人脸、语音、指纹、静脉)、图像识别、OCR光学字符识别等。自 动识别系统几乎覆盖了现代生活领域中的各个环节并具有极大的发展空间。其中比较常见应 用有:条形码打印设备和扫描设备、手机二维码的应用、指纹防盗锁、自动售货柜、自动投币 箱以及 POS机等。,2.射频识别,射频识别(RadioFrequencyIdentification,RFID)是一种非接触式的自动识别技术,它 通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶 劣环境中。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。RFID 是 一种突破性的技术:第一,单品级识别,可以识别具体的物体,而不是像条形码那样只能识 别一类物体;第二,采用无线电射频,可以穿透包装材料读取数据,而条形码必须靠图像识 别来读取信息;第三,可以同时对多个物体进行识读,而条形码只能一个一个地读。此外,储 存的信息量也非常大。,综上所述,与其他的识别技术相比射频识别技术主要有以下特点:(1)数据的读写功能:只要通过 RFID即可不需接触,直接读取信息至数据库内,且可一 次处理多个标签,并可以将物流处理的状态写入标签,供下一阶段物流处理的读取判别之用。(2)可以有小型化和多样化的形状:RFID在读取上并不受尺寸大小与形状的限制,无需 为读取精确度而固定纸张的尺寸和印刷品质。此外,RFID更可往小型化与多样形态发展,以 应用在不同产品。,(3)耐环境性:纸张一受到脏污就会看不到,但 RFID对水、油和药品等物质却有较强的 抗污性。RFID在黑暗或脏污的环境之中也可以读取数据。(4)可重复使用:由于 RFID为电子数据,可以反复被覆写,因此回收标签可以重复使 用,如被动式 RFID,不需要电池就可以使用,没有维护保养的需要。(5)穿透性:RFID若被纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质包覆的话,也可以进 行穿透性通讯。不过如果是金属的话,就无法进行通讯。,(6)数据的记忆容量大:数据容量会随着记忆规格的发展而扩大,未来物品所需携带的 数据量愈来愈大,对卷标所能扩充容量的需求也增加,对此 RFID不会受到限制。,需要补充说明的是,对于一项技术我们不能只看优点,而应该全面看待这项技术,原因很简单,任何的技术都有自身的缺点,更何况 EPC-RFID 技术体系属于快速发展的新技术,有种种缺点是在所难免的,目前系统的安全性是其所面临的最大问题。然而,电子标签的廉 价再加上具有实时监控供应链各个环节的能力,使 EPC-RFID技术有极其强大竞争力。,尽管射频识别系统因应用不同其组成会有所不同,但基本都是由电子标签、读写器和高 层系统这三大部分组成,如图23所示。,图23 RFID系统结构图,构成 RFID系统的三大组成部分如下:(1)电子标签。电子标签由芯片及天线组成,附着在物体上标识目标对象,每个电子标 签具有唯一的电子编码,存储着被识别物体的相关信息,如图24所示。,图24 电子标签示例,(2)读写器。读写器是利用射频技术读写电子标签信息的设备。RFID 系统工作时,一 般首先由读写器发射一个特定的询问信号,当电子标签感应到这个信号后,就会给出应答 信号,应答信号中含有电子标签所携带的数据信息。读写器接收这个应答信号,并对其进行 处理,然后将处理后的应答信号返回外部主机,进行相应的操作。读写器示例如图 25 所示。,图25 读写器示例,(3)高层系统。最简单的 RFID系统只有一个读写器,它一次只对一个电子标签进行操 作,如公交车上的票务系统。复杂的 RFID 系统会有多个读写器,每个读写器要同时对多个 电子标签进行操作,并要实时处理数据信息,这就需要高层系统处理问题。高层系统是计算 机网络系统,数据交换与管理由计算机网络完成,读写器可以通过标准接口与计算机网络连 接,计算机网络完成数据处理、传输和通信的功能。,2.3 产品电子代码标准化组织EPCglobal简介,美国麻省理工学院的 Auto-ID中心是富有创造力的实验室:该实验室开启了一项自动化 识别系统(AutomaticIdentificationTechnology)的研究,将 RFID 技术应用于全球的商业贸 易领域,从而开启了一个全新的时代。Auto-ID 中心于1999年成立,以零售业为研究对象,开启了对 EPC 的研发。2003年10月,Auto-ID 中心将 EPC 转交给 GS1旗下的 EPCglobal Inc.,从而将 EPC从学术研究阶段推向商业应用阶段。,2.3.1 EPCglobal网络设计的目标,EPCglobal的目的是促进 EPC 网络在全球范围内更加广泛地应用。EPC 网络由自动识 别中心开发,其研究总部设在麻省理工学院,并且还有全球顶尖的5所研究型大学的实验室 参与。2003年10月31日以后,自动识别实验室(Auto-ID)的管理职能正式停止,但保留研 究功能、组织标准文档的撰写并提供技术支持,开展研讨培训等学术活动。EPCglobal将继 续与自动识别实验室密切合作,以改进 EPC技术使其满足将来自动识别的需要。理解、EPCglobal的目标是理解 EPC技术的关键,EPC除了提供全球统一的电子编码之外,创造性 的将网络设定为一个自动实时识别、信息共享、透明和可视的网络平台,具体来说:,(1)EPCglobal网络是实现自动实时识别和供应链信息共享的网络平台。EPCglobal网 络可提高供应链上贸易单元信息的透明度与可视性,以此各机构组织将会更有效运行。通过 整合现有信息系统和技术,EPCglobal网络将提供对全球供应链上贸易单元即时准确自动的 识别和跟踪。(2)EPCglobal的目标是解决供应链的透明性,透明性是指供应链各环节中所有合作方 都能够了解单件物品的相关信息,如位置、生产日期等信息。目前 EPCglobal已在中国、加 拿大、日本等国建立了分支机构,专门负责EPC码段在这些国家的分配与管理、EPC相关技 术标准的制定、EPC相关技术在本国的宣传普及以及推广应用等工作。,(3)EPCglobal的主要职责是在全球范围内对各个行业建立和维护 EPC网络,保证供应 链各环节信息的自动实时识别采用全球统一标准。通过发展和管理 EPC 网络标准来提高供 应链上贸易单元信息的透明度与可视性,以此来提高全球供应链的运作效率。,2.3.2 EPCglobal服务范围,EPCglobal现已经合并到了 GS1的旗下,EPCglobal为期望提高其有效供应链管理的企 业提供了下列服务:(1)分配、维护和注册 EPC管理者代码;(2)对用户进行 EPC技术和 EPC网络相关内容的教育和培训;(3)参与 EPC商业应用案例实施和 EPCglobal网络标准的制定;(4)参与 EPCglobal网络、网络组成、研究开发和软件系统等的规范制定和实施;(5)引领 EPC研究方向;(6)认证和测试,与其他用户共同进行试点和测试。,EPCglobal将系统成员大体分为两类:终端成员和系统服务商。终端成员包括制造商、零售商、批发商、运输企业和政府组织。一般来说,终端成员就是在供应链中有物流活动的 组织。而系统服务商是指那些给终端用户提供供应链物流服务的组织机构,包括软件和硬件 厂商、系统集成商和培训机构等。,2.3.3 EPCglobal协议体系,在 EPCglobal定义的规范中,结构框架(ArchitectureFramework)是其相关各个标准的 集合体,包括了EPCglobal运行