庚桂平

（中航工業(yè)綜合技術研究所，北京 100028）

由于二維條碼具有容量大、保密性和防偽性強等特點，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)自動采集的手段，得到了普遍的發(fā)展和應用，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動識別，并快速準確地將信息錄入到計算機進行數(shù)據(jù)處理，以達到自動化管理的目的。

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

1 二維條碼與綜合保障

1.1 二維條碼與物流保障

二維條碼標準在物流保障中應用意義重大，如對貨物運輸?shù)墓芾?、對各類報表和票?jù)的管理、對圖書資料的管理，生產(chǎn)部門對產(chǎn)品生產(chǎn)過程的跟蹤以及倉庫對產(chǎn)品出入庫的登記與統(tǒng)計等。

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

近年來，隨著手機攝像功能及智能化程度的日益提高，以“攝像”識別為基礎的二維條碼，開始進入了大眾應用領域，通過手機的攝像頭，普通人可以輕松地獲取二維條碼信息，可以自動地獲得上網(wǎng)服務等。

1.2 二維條碼與精確保障

二維條碼技術只有與業(yè)務結合才能發(fā)揮并體現(xiàn)出其應有的效能，在綜合保障領域，二維條碼技術已經(jīng)成為“精確保障”的有效工具，為備件供給“可視化”提供準確數(shù)量和內(nèi)容的技術保障。

伊拉克戰(zhàn)爭中，美軍后勤保障裝備運用中，美軍主要采用二維條碼和射頻識別技術等，識別運送的裝備以及由集裝箱、空運托盤等裝運的補給品，實現(xiàn)了對運送裝備物資的實時可視。為準確跟蹤在海灣地區(qū)運送的重要物資，美軍采購了600套二維條碼識別裝置，包括便攜式數(shù)據(jù)終端、PT400熱敏條碼打印機等，供在港口的后勤部隊使用。

近年來，美軍將二維條碼技術融入到全資產(chǎn)可視化網(wǎng)絡中，自動采集流動中的資產(chǎn)信息，實現(xiàn)了裝備物資運輸?shù)膶崟r可視，逐步建成龐大的以互聯(lián)網(wǎng)為基礎的物資可視化網(wǎng)絡系統(tǒng)。

一些大型的民用飛機備件供給管理是基于二維條碼技術，通過運行備件出庫、入庫、退庫、轉庫、盤點等維修備件信息管理系統(tǒng)，以滿足備件信息的實時采集與動態(tài)數(shù)據(jù)的更新要求，通過對備件流動狀態(tài)的監(jiān)控，實現(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和標準。

2 二維條碼標準化工作

二維條碼標準化工作是一項系統(tǒng)工程，具體工作包括選取二維條碼符號標準、選擇識讀器和計算機設備、開發(fā)相關軟件和研制二維條碼系統(tǒng)平臺。

2.1 二維條碼標準應用方案

二維條碼生成與識讀是其核心技術，目前國內(nèi)符號生成軟件主要依賴進口，符號生成軟件作為駐留軟件集成在識讀設備中，且識讀設備也依賴進口，而進口的軟件和設備都不支持我國國家標準已經(jīng)擴充的漢字字符集，不能滿足我國漢字信息化發(fā)展的需求。符號生成軟件及設備嚴重影響了二維條碼在我國航空行業(yè)的應用。

目前我國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、條碼識讀技術及算法、硬件設備、條碼通訊技術等，可以支撐航空工業(yè)的應用。

二維條碼標準應用涉及到標準、設備、軟件與應用環(huán)境等一體化設計與應用方案，為了防止數(shù)據(jù)被截取和篡改以及系統(tǒng)和網(wǎng)絡被攻擊，還應保證信息以及系統(tǒng)運行的安全性與穩(wěn)定性。

2.2 二維條碼標準體系

二維條碼標準體系可以分為基礎技術層標準與應用技術層標準。

2.2.1 基礎技術層標準

二維條碼標準體系基礎技術層標準包括符號標準、產(chǎn)品規(guī)范、系統(tǒng)一致性測試標準等。

國外已公開20多種二維條碼標準，僅ISO/IEC JTC1 31就頒布了PDF417、QR Code、Maxi Code、Data Matrix、Aztec Code、系統(tǒng)一致性標準、二維條碼符號印刷質(zhì)量、二維條碼識讀器測試規(guī)范等標準。

國內(nèi)自2006年以來開始有了自主知識產(chǎn)權的二維條碼標準，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》。國有符號標準能夠滿足航空工業(yè)在物流、資料與證件等方面的應用要求，系統(tǒng)一致性標準、質(zhì)量標準。

2.2.2 應用技術層標準

針對不同應用對象和應用場合，應用標準由ISO相關的其他子委員會針對不同使用對象的使用條件、數(shù)據(jù)內(nèi)容和格式等方面的特定應用要求制定的具體應用標準，ISO TC122制定了包裝標簽二維條碼標準，ISO TC 104/SC4制定了集裝箱電子封裝標準、ISO TC 23/SC19制定了追蹤目標標準、ISO TC 122/104聯(lián)合工作組制定了物流供應鏈領域中的應用標準等。

目前，航空行業(yè)沒有對應的相關標準，由于二維條碼技術是一項通用技術，其應用可以結合航空企業(yè)業(yè)務和借鑒國家物流相關標準。

3 二維條碼標準化工作要點

近幾年來，我們對航空企業(yè)應用二維條碼情況進行了廣泛調(diào)研，大多數(shù)企業(yè)認為該技術很適合企業(yè)應用、應盡快開展，但是面對眾多標準的選擇問題，感到束手無策、疑問多多。

一個生產(chǎn)企業(yè)應用二維條碼標準和技術為例，將要做那些工作準備、一般涉及到的那些工作做一簡單介紹。

3.1 選擇標準

每一個二維條碼標準都是根據(jù)特定需求開發(fā)制定的，都有各自的應用特點和用途。國內(nèi)二維條碼符號標準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，可進行加密處理等，二維條碼標準應用各有特點，比如：CM條碼的最大容量為32KB（約合15 000個漢字的存儲空間），可存儲中英文、符號、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、抗污損、抗畸變、信息容量大等特點。

3.2 選擇識讀設備

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

另外，識讀器與二維條碼碼制相匹配。二維條碼識讀設備的識讀對象是二維條碼符號，所以在二維條碼碼制與符號的密度、尺寸等已確定的應用系統(tǒng)中，必須考慮識讀設備與條碼符號的匹配問題。例如對于高密度條碼符號，必須選擇高分辨率的識讀設備，當二維條碼的符號尺寸較大時，必須考慮使用識讀范圍較大的識讀設備，否則可能出現(xiàn)無法識讀的現(xiàn)象。不同的應用系統(tǒng)都有特定的工作空間，所以對識讀設備的工作距離及掃描景深有不同的要求。對于一些日常辦公條碼應用系統(tǒng)，對工作距離及掃描景深的要求不高，選用CCD識讀設備這種較小掃描景深和工作距離的設備即可滿足要求。對于一些倉庫、儲運系統(tǒng)，大都要求離開一段距離掃描條碼符號，所以要求識讀設備的工作距離較大。對于某些掃描距離變化的場合，則需要掃描景深大的掃描設備。

3.3 二維條碼設計

二維條碼在工程應用中，確定將條碼放在所標識物品的哪一個位置、使用什么材料等是條碼設計中應考慮的問題，條碼設計是較重要的環(huán)節(jié)，是實施中的關鍵步驟。

3.3.1 載體設計

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

目前，主要有3種載體設計形式：

● 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；

● 直接標記零件。直接在物體表面標記。

3.3.2 顏色設計

條碼識讀器是通過條碼符號中點、空對光反射率的對比來實現(xiàn)識讀的。不同顏色對光的反射率不同.一般來說，淺色的反射率較高，可作為條碼符號的空色，如白色、黃色、橙色等，深色的反射率較低，可作為點色，如黑色、深藍色、深綠色、深棕色等。

3.4 軟件與系統(tǒng)設計

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

應用軟件系統(tǒng)應支持相應的二維條碼碼制標準，應包括對應條碼編譯碼模塊和圖像解壓縮模塊等獨立子系統(tǒng)。

3.4.1 編解碼模塊

編解碼模塊主要負責將輸入的文本、圖像（壓縮后）及其他（指紋或聲音等）信息流按照相應符號標準，將輸入的信息流轉換成數(shù)據(jù)碼字，根據(jù)糾錯級別和數(shù)據(jù)碼字生成糾錯碼字，做適當處理，再生成對應二維條碼，同時，還具有接受二維條碼識讀器輸出的信息，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；在識讀過程中，采用對應解壓算法將其還原。

4 二維條碼標準化工作建議

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

由于二維條碼技術涉及到多項技術，其應用則是一項系統(tǒng)工程，包括頂層規(guī)劃、制度制定、選擇標準、選擇識讀器、軟件開發(fā)、系統(tǒng)研制以及與其他系統(tǒng)的接口設計、基礎設施建設等。因此，在航空工業(yè)二維條碼標準化建設中建議如下：

● 二維條碼技術是自動識別技術中的一種，自動識別技術還有一維條碼、射頻識別技術和生物識別技術等，其中二維條碼有其非常突出的特點，從技術成熟上、識讀設備保障上、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準支撐、產(chǎn)品類型多樣的情況，無論是閉環(huán)還是開環(huán)應用，應實施自上而下的統(tǒng)一管理機制，采用統(tǒng)一的標準，以保證信息流的暢通；

● 為了防止受制于人，應使用我國具有自主知識產(chǎn)權的標準；

● 對于出口產(chǎn)品標識，以需求為牽引，優(yōu)先使用成熟和公開的標準，便于信息的互連互通；

● 應使用通用的識讀設備，應用匹配度最佳的應用軟件，便于設備維護；

● 基于信息安全，應使用軟硬件加密方式作為安全保障；

● 對于航空工業(yè)應用來說，目前，當務之急是借鑒國外先進技術，結合自主的碼制標準，相關行業(yè)需要加大研究力度并盡快可以實施。