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1、第4章 物流信息自动识别与采集,4.1 自动识别与采集技术概述,4.1.1 自动识别与采集技术的种类4.1.2 自动识别与采集技术与物流管理,4.1.1 自动识别与采集技术的种类,自动识别与数据采集(Automatic Identification and Data Capture，AIDC)是用来描述对计算机系统、可编程逻辑控制器或其他的微处理设备进行非键盘输入的数据输入方法。,自动识别与采集技术是指应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。自动识别与采集技术根据识别对象的特征分为数据采
2、集技术和特征提取技术两大类，其基本功能都是完成物品的自动识别和数据的自动采集。,4.1.2 自动识别与采集技术与物流管理,一方面现代物流管理促进了自动识别与采集技术的发展；另一方面，自动识别与采集技术也使得物流管理的现代化得以实现，两者是相辅相成的。1.现代物流管理促进了自动识别技术的发展 2.自动识别与采集技术使物流管理的现代化得以实现,1现代物流管理促进了自动识别技术的发展,现代物流管理中对物品的管理可分为3个层次，即类别管理、批次管理和单品管理。现代物流管理的发展趋势是对物品信息管理的精细化程度越来越高，从而提供越来越全面的服务。正是这种管理单元的发展促进了自动识别与采集技术的发展。,2
3、自动识别与采集技术使物流管理的现代化得以实现,实物往往要通过许多物理环节才能从源头流向终点。从供应链的视角来看，物流管理实质上是供应链管理，从原材料的采购开始一直到成品到消费者手中，要经过多个装卸、配送、运输、仓储等环节，采购、生产、质量管理、销售等多个部门，自动识别与采集技术使得高效的物流管理成为可能。,(1)采购。(2)生产。(3)质量控制与追溯。(4)销售渠道和产品保证。(5)超级市场。,4.2 条形码技术,4.2.1 条形码技术概述4.2.2 商品条形码4.2.3 二维条形码4.2.4 常见的条形码识读设备4.2.5 条形码技术在物流领域的应用,4.2.1 条形码技术概述,1条形码的发
4、展 2条形码的基本概念和结构 3条形码的编码方法 4条形码技术的特点,1条形码的发展,早在20世纪20年代，美国发明家JohnKermode想通过在信封上作标识来实现信件自动分拣，标识的信息是收信人的地址。他设计的方案非常简单，即一个“条”表示数字“1”，两个“条”表示数字“2”，以此类推。Kermode发明的这种标识就是世界上最早的条形码标识。,20世纪40年代后期，美国乔伍德兰德(Joe Wood Land)和贝尼西尔弗(Beny Silver)两位工程师开始研究用条形码表示食品项目及相应的自动识别设备，并于1949年获得了美国专利。乔伍德兰德作为IBM公司的工程师成为北美地区的统一代码U
5、PC码的奠基人。,1970年美国超级市场ADHOC委员会制定了通用商品代码UPC码，此后许多团体也提出了各种条形码符号方案。UPC码首先在杂货零售业中试用，这为以后该码制的统一和广泛采用奠定了基础。1976年，美国和加拿大在超级市场上成功地使用了UPC系统。次年，欧洲共同体在UPC-12码基础上，制定出欧洲物品编码EAN码。,我国在1988年12月28日正式成立了中国物品编码中心，并于1991年4月19日加入了国际物品编码协会，目前国内的条形码体系绝大部分都采用EAN系列标准。,2条形码的基本概念和结构,中国国家标准GBT 129052001条形码术语中定义：条形码(Bar Code)是“由一
6、组规则排列的条、空及其对应字符组成的标记，用以表示一定的信息”。,一个完整的条形码结构包括两侧空白区(静区)、起始符、数据符、中间分隔符、校验字符(可选)、终止符及供人识别字符组成，如图所示：,3条形码的编码方法,条形码是利用“条”和“空”表示二进制的“0”或“1”，并以它们的组合来表示某个数字或字符，反映出某种信息。不同码制的条形码在编码方式上有所不同，主要有以下两种方法。,(1)宽度调节法。是指条形码中条(空)的宽窄设置不同，宽单元(由条或空组成)表示二进制的“1”，窄单元(由条或空组成)表示二进制的“0”，宽单元的宽度通常是窄单元宽度的23倍。,(2)模块组合法。这种编码方式的条和空是由
7、标准宽度的模块组成。一个模块宽度的条模块表示二进制“1”，一个模块宽度的空模块表示二进制“0”,4条形码技术的特点,条形码技术是光电技术、通信技术、计算机技术和印刷技术相结合的产物，是实现快速、准确而可靠的采集数据的有效手段。条形码技术与其他自动识别与采集技术的区别主要表现在以下几方面。,（1）简单。条形码符号制作容易，扫描操作简单易行。（2）输入速度快。与键盘输入相比，通常键盘输入12位数字需6s，而用条形码扫描器输入则只需02s，条形码输入的速度是键盘输入速度的30倍，并且能实现“即时数据输入”。,（3）可靠性高。（4）采集信息量大。（5）灵活实用。（6）自由度大。（7）设备结构简单、成本
8、低。,4.2.2 商品条形码,通用商品条形码是用于表示国际通用的商品代码的一种模块组合型条形码，它规定了通用商品条形码的编码、结构、尺寸、颜色、技术要求及质量判定规则，适用于商品消费单元的条形码标识。,（1）厂商识别代码。用来在全球范围内唯一标识厂商，由79位数字组成，其中包含前缀码和厂商代码。前缀码由23位数字(X11X12或X13X12X11)组成，是EAN分配给各个成员国家或地区编码组织的代码，,（2）商品项目代码。由35位数字组成，由获得厂商识别代码的厂商自主编制。,（3）校验码。为1位数字，用于检验厂商识别代码、商品项目代码的正确性。它是根据X13到X2这12位数的数值按一定的数学算
9、法计算得出的。,在中国，凡需使用EAN8码的商品生产厂家，需将本企业欲使用EAN8码的商品目录及其外包装(或设计稿)报至中国物品编码中心或其分支机构，由中国物品编码中心统一赋码。,4.2.3 二维条形码,二维条形码技术是在一维条形码无法满足实际应用需求的情况下产生的。由于受信息容量的限制，一维条形码通常用于对物品的标识，而二维条形码用于对物品的现场描述。,1二维条形码的特点,(1)信息容量更大。(2)准确性更高。(3)编码范围广。(4)纠错能力强。(5)保密防伪性好。(6)全方位读取。(7)可用多种阅读设备阅读，无须另接数据库。,2二维条形码的分类,二维条形码通常分为行排式二维条形码和矩阵式二
10、维条形码两种。(1)行排式二维条形码。又称为堆积式二维条形码，其编码原理是建立在一维条形码基础上，按需要在纵向堆积成两行或多行。(2)矩阵式二维条形码。又称棋盘式二维条形码。它是在一个矩形空间范围内通过黑、白像素的不同分布来进行编码。,3二维条形码在物流管理中的应用,在供应链中采用二维条形码作为信息的载体，不但可以有效避免人工输入可能出现的失误，大大提高入库、出库、验货、盘点、制单的效率，而且兼具配送识别、服务识别等功能，还可以在不便联网的情况下实现脱机管理。,(1)生产过程管理。在生产过程中，可通过在生产任务单上印刷二维条形码来对产品的生产过程进行跟踪。,(2)库存管理。货物入库时使用条形码
11、识读设备扫描货品上的二维条形码标签，即完成对货物基本信息的录入，实现了数据的无损传递和快速录入。,(3)配送管理。配送前，管理人员将配送货品资料和客户订单资料传输到移动终端中，到达目的地后，再根据终端内的客户订单挑选货品并扫描验证货品上的条形码标签，确认配送完成后，移动终端可以自动校验配送情况，并作出相应提示。,4.2.4 常见的条形码识读设备,1条形码的识读原理 2条形码识读设备,1条形码识读原理,(1)条形码符号识读的光学原理。条形码识读设备对条形码符号的扫描识读利用了条和空的不同颜色对光线的反射率不同，来识别出对应的数据。,(2)条形码识读系统。为了阅读出条形码所代表的信息，需要一套条形
12、码识读系统，它由条形码扫描器、放大整形电路、译码接口电路和计算机系统等部分组成。,2条形码识读设备,条形码识读设备，从扫描方式上可分为接触式和非接触式，顾名思义，接触式条形码识读设备是在扫描时贴近条形码符号，而非接触式条形码识读设备在扫描时要与条形码符号保持一定的距离范围；从操作方式上可分为手持式和固定式；从扫描方向上可分为单向和全向条形码扫描器。以下介绍常见的条形码识读设备。,(1)笔式扫描器，是笔形的扫描器，笔头装有发光元件。扫描方式为：在条形码符号上从左到右，或从右到左移动笔式扫描器进行读取。,(2)手持式扫描器，是内部装有控制光束的移动扫描装置。手持式扫描器具有小型、方便使用的特点，阅
13、读时只需将读取头(光源)接近或轻触条形码即可进行自动读取。,(3)台式扫描器，一般都固定安装在一个地方，用来识读在一定范围内出现或通过的条形码符号。其优点是稳定、扫描速度快，广泛应用于超市的POS系统。,(4)卡槽式扫描器，是一种用于人员考勤的条形码扫描器。手持带有条形码符号的卡片在槽中通过时即可实现读取。这种扫描器目前在厂矿、宾馆、会议考勤等方面得到了广泛的应用。,(5)便携式条形码阅读器，又称为手持终端机、盘点机，由电池供电，扫描时将扫描器带到物体的条形码符号前扫描，其扫描识读过程与计算机之间的通信不同步，而是将数据暂存在机器内的存储器里，在适当的时候再传输给计算机。,4.2.5 条形码技
14、术在物流领域的应用,1自动分拣 2仓储配送 3库存管理 4货物通道 5商业自动化系统,1自动分拣,铁路运输、航空运输、邮政通信等许多行业都存在货物的分拣搬运问题，大批量的货物需要在很短的时间内准确无误地装到指定的车厢或航班。应用物流标识技术，使包裹或产品自动分拣到不同的运输机上，而操作人员所要做的只是将预先打印好的条形码标签贴在发送的物品上，并在每个分拣点装一台条形码扫描器。,2仓储配送,仓储配送是商品流通的重要环节。每个配送中心分3个区域：收货区、拣货区、发货区。在收货区，工人用手持式扫描器分别识别运单上和货物上的条形码，确认匹配无误才能进一步处理，有的要入库，有的则要直接送到发货区。在拣货
15、区，计算机在夜班打印出隔天需要向零售店发运的纸箱的条形码标签。,3库存管理,在库存物资上应用条形码技术，尤其是在规格包装、集装箱、托盘货物上，入库时自动扫描并输入计算机，由计算机处理后形成库存的信息，并输入入库区位、货架、货位的指令，出库程序正好相反，同时通过计算机处理，掌握了物资进、出、存的数据。,4货物通道,货物通道是由一组扫描器组成，全方位扫描器能够从所有的方向上识读条形码，上下、前后和左右。这些扫描器可以识读任意方向、任意面上的条形码，无论包裹有多大，无论运输机的速度有多快，无论包裹间的距离有多小。所有的扫描器一起运作，决定当前哪些条形码需要识读，然后把一个个信息传送给主计算机或控制系
16、统。,5商业自动化系统,在商品上贴上条形码，通过光电扫描器读取并将信息输入到POS系统，POS系统可提供精确的存货信息，可以精确地跟踪每一个库存单位出售数，有助于补充订货，因为实际的单位销售数能够迅速地传输到供应商处。实际销售跟踪可以减少不确定性，减少或去除缓冲库存。,4.3 RFID技术,4.3.1 RFID技术概述4.3.2 RFID系统的组成4.3.3 RFID系统的工作原理4.3.4 RFID系统的分类4.3.5 RFID技术的优势4.3.6 RFID在物流领域的应用,4.3.1 RFID技术概述,RFID是英文Radio Frequency Identification(无线射频识别
17、)的缩写。RFID技术是一种无线电通信技术，其基本原理是电磁理论，即利用电磁能量实现自动识别与数据采集。,4.3.1 RFID技术概述,RFID利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别的目的。简单地说，RFID是利用无线电波进行数据信息读写的一种自动识别技术或无线电技术在自动识别领域中的应用。RFID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，可在各种恶劣环境(如油渍、灰尘污染等)下进行。,4.3.2 RFID系统的组成,RFID系统一般都由信号发射机(射频标签)、信号接收机(阅读器)、发射接收天线等部分组成。,1信号发射机
18、（射频标签）,标签一般是带有线圈、天线、存储器与控制系统的低电集成电路。电子标签是载有目标物相关信息的REID单元，如该目标物的名称，目标物运输起始地点、终止地点、中转地点及目标物经过某一地点的具体时间等，还可以载入诸如温度等指标。电子标签可灵活附着于从车辆到载货底盘的各类物品。,按照不同的方式，电子标签有以下几种分类：按调制的方式分为主动式和被动式；按存储器的类型分为只读标签与读写标签；按载波频率分为低频电子标签、中频电子标签和高频电子标签；标识标签与便携式数据文件。,2信号接收机,在射频识别系统中，信号接收机一般称为做阅读器(Reader)，又称为识读器或读写器。射频阅读器一般由天线、射频
19、模块、读写模块组成。阅读器基本的功能就是利用射频技术读取标签信息，或将信息写入标签，然后通过计算机及网络系统进行管理和信息传输。,3天线,天线(Antenna)是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。在实际应用中除了系统功率以外，天线的形状和相对位置也会影响数据的发射和接收。,3天线,天线是标签与识读器之间传输数据的发射、接收装置。任何RFID系统至少包含一根天线以发射和接收RF信号。有些RFID系统由一根天线来同时完成发射和接收；而另一些RFID系统则由一根天线来完成发射而另一根天线来承担接收，所采用天线的形式及数量应视具体应用而定。,4.3.3 RFID系统的工作原理,（1）编程器预先
20、将数据信息写入标签中。（2）阅读器经过发射天线向外发射无线电载波信号。（3）当射频标签进入发射天线的工作区时，射频标签被激活后即将自身信息经标签天线发射出去。,（6）执行机构按计算机的指令进行动作。（7）通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平台。,4.3.4 RFID系统的分类,不同的射频识别系统所实现的功能不同。射频识别系统大致可分为4种类型：电子物品监视技术系统、便携式数据采集系统、物流控制系统和定位系统。,1电子物品监视技术系统,电子物品监视技术(Electronic Article Surveillance,EAS)系统是一种特殊的RFID系统，其标签只有两种编码状态，
21、当识读器(感应器)感应到其中一种状态时即报警。随着RFID技术的发展，未来的EAS系统在报警的同时还可以显示出被盗商品的名称及数量。,EAS是一种设置在需要控制物品出入的门口的RFID技术。这种技术的典型应用场合是商店、图书馆、数据中心等地方，当未被授权的人从这些地方非法取走物品时，EAS系统会发出警告。典型的EAS系统一般由以下3部分组成：附着在商品上的电子标签，电子传感器；电子标签灭活装置，以便授权商品能正常出入；监视器，在出口造成一定区域的监视空间。,2便携式数据采集系统,便携式数据采集系统是使用带有RFID阅读器的手持式数据采集器采集RFID标签上的数据。这种系统灵活性强，适用于不宜安
22、装固定式RFID系统的环境。手持式阅读器可以在读入数据的时候，通过无线电波数据传输方式实时地向主计算机系统传输数据，也可以暂时将数据存储在阅读器中，再批量向主计算机系统传输数据,3物流控制系统,在物流控制系统中，固定布置的RFID阅读器分散布置在给定的区域，阅读器直接与数据信息管理系统相连，信号发射机是移动的，一般安装在移动物体或人上面。当物体、人流经过阅读器时，阅读器会自动扫描标签上的信息，并把数据输入数据信息管理系统进行存储、分析、处理，达到控制物流的目的。,4定位系统,定位系统用于自动化加工系统的定位及对车辆、轮船等运行进行定位支持。阅读器放置在移动的车辆、轮船上或者自动化流水线中移动的
23、物料、半成品、成品上，信号发射机嵌入到操作环境的地表下面。信号发射机上存储有位置识别信息，阅读器一般通过无线的方式或者有线的方式连接到主信息管理系统中。,4.3.5 RFID技术的优势,1.快速扫描 2.体积小型化，形状多样化 3.抗污染能力和耐久性 4.可重复使用 5.穿透性和无屏障阅读 6.数据的记忆容量大 7.安全性,1快速扫描,RFID的扫描速度是传统条形码技术所无法比拟的，RFID的识读器每250ms便可从电子标签中读出商品的相关数据。同时，通过使用防冲撞技术，RFID支持批量处理，条形码标签则需要一个一个识别，RFID识读器可以同时处理200个以上的标签。,2体积小型化，形状多样化
24、,RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外，RFID标签更可以向小型化与多样形态发展，以应用于不同产品。,3抗污染能力和耐久性,RFID具有使用寿命长、安全性高、对环境要求低等优点。RFID标签的寿命最高可以达到10年以上，其拥有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温等性能；在遇到雪、雾、冰、各种污迹等各种恶劣的工作环境下，传统条形码的光学识别技术将会失效，而RFID依然可以正常地工作。,4可重复使用,条形码在印刷之后就无法更改，RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据，方便信息的更新。,5穿透性和无屏障阅读,在被覆盖
25、的情况下，RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以辨读条形码。,6数据的记忆容量大,RFID标签拥有现有条形码标签不可比拟的容量优势。现行一维条形码EANUPC条形码，其容量不过几十个字符，而容量最大的二维条形码(PDF417)，最多也只能存储2 725个数字，RFID标签的容量可以根据用户的需要最大扩充到数10K，用户在电子标签上可以知道产品的价格、产地、制造商、产品注意事项等关键信息。,7安全性,由于RFID承载的是电子信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。近年来，RFID因
26、其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。,4.3.6 RFID在物流领域的应用,1高速公路的自动收费系统 2交通督导和电子地图 3停车智能化管理系统 4邮政包裹管理系统 5铁路货运编组调度系统,6集装箱识别系统 7RFID库存跟踪系统 8电子标签拣货系统 9生产的自动化及过程控制,4.4 其他自动识别与采集技术,4.4.1 卡技术4.4.2 光学字符识别技术4.4.3 视觉识别技术4.4.4 声音识别技术,4.4.1 卡技术,卡的用途不同，它的制作材料和大小也就可能不同，常用的制作材料有塑料、树脂、纸等。按照实用技术的不同，主要分为3种：磁卡、智能卡和光卡。,1磁卡,磁卡是带有磁条的卡
27、片。磁卡技术应用了物理学和磁力学的基本原理。磁条就是一层薄薄的由定向排列的氧化铁粒子组成的材料，用树脂黏合在一起并粘在纸或塑料这样的非磁性基片上。,磁条有两种形式：普通信用卡式的磁条和强磁式磁条。强磁式磁条由于降低了信息被涂抹或损坏的机会，而提高了可靠性。大多数卡片和系统的供应商支持这两种类型的磁卡。,2智能卡,智能卡是一种通过嵌在塑料卡片上的微型集成电路芯片，实现数据读写、存储的自动识别与数据采集技术。在中国，智能卡最广为人知的称呼是“IC卡(Integrated CircuitCard)”，译为“集成电路卡”。,一般来说，目前使用的智能卡有两种，一种称为“DUMB”卡，也称存储器卡，卡中的
28、集成电路为EEPROM(电子可擦除可编程只读存储器)。这种卡仅有数据存储能力，没有数据处理能力。,另一种智能卡才是真正意义上的“智能卡”，也称CPU卡，卡中的集成电路包括CPU(中央处理器)、EEPROM、RAM(随机存储器)及固化在ROM(只读存储器)中的COS(片内操作系统)。在这种卡上，除了记忆能力外，嵌入了微型处理器，这种卡可以实现对所存储信息的简单处理能力。,3光卡,光卡使用的技术与音乐CD和CD ROM所使用的技术非常相似，一个“金色”的光敏材料制成的圆盘层压在卡片上，用来存储信息。在信息的写入过程中，比较强的激光会在控制器的控制下，在光卡上光敏材料的不同地方“烧灼”出一个一个的“
29、洞”。,4.4.2 光学字符识别技术,光学字符识别技术(Optical Character Recognition，OCR)，是通过扫描等光学输入方式将各种票据、报刊、书籍、文稿及其他印刷品的文字转化为图像信息，再利用文字识别技术将图像信息转化为可以使用的计算机输入技术。,4.4.3 视觉识别技术,视觉识别技术是将照相机、照明工具和软件的功能结合在一起，用来捕获和分析移动图像的技术。它与其他电子成像技术的差别在于：它与工业生产有着一些特殊的联系。最近对机械式视觉系统的革新扩展了它的多样化应用和市场之门，其关键问题在于满足客户日益增长的对高质量的产品、更简便操作的要求。,4.4.4 声音识别技术,声音识别技术将人类语音转换为电子信号，然后将这些信号输入具有规定含义的编码模式中，它并不是将说出的词汇转变为字典式的拼法，而是转换为一种计算机可以识别的形式，这种形式通常可以启动某种操作，如组织某种文件、发出某种信号或开始对某种活动录音。,
