自动识别技术和标准化

1自动识别技术和标准化刘苏轼[摘要]本文介绍了自动识别技术中常用的自动标识方法，相关条形码的标准，提出制定国防工业自动识别技术国家军用标准的迫切性要求。关键词：自动识别技术条形码标准化1企业生产中需要自动标识的对象及其作用自动识别技术随着信息技术的迅速发展，已经悄无声息的融合到企业日常活动中。企业生产、管理日益走向数字化，许多重点武器装备企业围绕型号研制及批生产任务，利用数控设备和先进的生产管理系统如制造执行系统MES和企业资源计划系统ERP进行了车间的数字化改造，建立了关键零部件数字化生产线（如：武器零件数字化生产线、航空发动机部件数字化生产线等）的数字化车间，这些数字化车间的建设是提高企业关键型号研发能力和批生产能力的关键，更方便多品种、小批量生产及管理。自动标识是自动识别技术在生产过程的工装、物料等制造资源管理和监控中很重要、也很困难的工作，制造执行系统MES的作业计划与调度很大程度上取决于工装、物料等资源的实时反馈，如果生产过程中的信息准确度达不到95%，MES的管理效率基本无法发挥作用。实际上，目前由于缺乏准确和足够的生产执行过程信息的实时反馈，导致MES计划调度等决策信息的可执行性差，严重制约着算法执行的效果和效率，这就是国内大多数MES系统仍采用人工协调调度方式的原因。目前，制造过程中需要自动标识的对象有：工装、物料等制造2资源的库存管理；工装、物料等制造资源在生产过程中的实时管理。解决制造资源的自动标识问题，将会提高制造资源库存管理效率，实现其生产过程中信息的实时反馈与管理，为企业的计划层、制造执行层，特别是MES等管理系统提供准确、及时的信息反馈，使企业制定的生产计划和车间的调度作业计划更加准确与灵活，同时也能实现对产品全生命周期的跟踪与管理，使产品的质量及产品质量可追溯性得到保障，从而提高企业的管理效率和水平。2企业适用的自动标识方法及其优缺点目前，制造资源的自动标识方法一般有3种：条码技术、射频识别技术（RFID）和直接标识技术（DPM）。2.1条码技术条码技术是相对成熟的技术，条码的制作与条码的识别都有成熟可靠的产品。应用比较广泛：从超市物品到我厂生产的产品备件都可以见到它的身影。在工厂生产管理领域，通常采用条码技术用于物料、刀具、在制品的库存管理，帮助实现入库、盘点、借出、归还等环节的管理。传统的手段是通过打印机将物料等制造资源的编码转换成一维或二维条码打印在标签上，然后将标签再附在相应的对象上，这种方法的综合应用成本较低，灵活方便，被广泛应用在库存管理当中。二维条码（PDF417、Datamatrix、QR等）编码容量大、密度高、编码占用的面积小；由于采用强大的纠错算法，识别安全性或可靠性高，有比一维条码应用更广泛的趋势，我公司产品备件的生产就采用了二维条码技术进行管理。但二维条码不会取代一维条码，毕竟，一3维条码在某些场合更简单实用，性价比好。例如我公司科技图书馆采用一维条码已能满足管理需要。在条码的码制选择方面，由于企业生产的零件大小不一，有的零件携带信息量小，应用时，应根据具体情况来选择，能用一维条码就不一定非用二维条码。这种方法存在的问题主要表现在以下几点：1）条码标签与对象分离，由于人工介入带来的错误读取是不能完全避免的；2）太小的零件等无法粘贴条码标签；3）标签容易污损、破损，导致无法读取。2.2射频识别技术射频识别RFID（RadioFrequencyIdentification）技术是以无线电通讯的方式读取电子标签里包含的编码数据，其优点是独有的远距离非接触识别、电子标签信息存储容量大以及信息可动态更新等，应用非常广泛，如第二代身份证等。射频识别技术RFID与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。在海湾战争中美军利用射频识别技术RFID使后勤保障准确率大为提高，弹药、物资消耗、需求信息能达到距“战壕”几十公里的水平，获得极大成功，显示出巨大作用。据报道：国内重气集团用射频识别技术管理汽车装配，从过去几年装配一种汽车到现在一年装配85种汽车，一年节约20亿人民币，成本降低2%。显示出该技术潜在的巨大市场。当然，它也有一定的局限性，首先，对于小尺寸的对象来说，要选择合适的电子标签并将其嵌入是非常困难的；其次，电子标签被嵌入对象之后，可能会改变它的物理参数；金属材质会屏蔽电磁波，常导致其阅读器失效。42.3零件直接标识技术DPM（DirectPartMarking）DPM指直接在物体表面标识可机器识别的代码。DPM的码制为Datamatrix，DPM技术主要分为两类：非侵入表面法和侵入表面法。非侵入表面法产生的标记符号（即添加的标记）是由某些制造过程直接生产出来或者在表面添加的一层媒介上打标，以产生符号。使用这类方法不会对被标刻材料的性质产生不良影响（如直接喷码等）；侵入表面法会改变零件表面性质（磨损、切割、燃烧、蒸发等），若操作不当，会降低零件的性能（如点撞击、激光标刻等）。直接标识有三种方式：点撞击、激光标刻、直接喷码。点撞击方式在被标识物表面既不去除材料，也不添加材料，而且材料在标识后其抗疲劳性有所增加，该方法在航空、航天领域广泛应用。但该方法对较薄的材料（厚度小于0.5mm）、易碎的非金属材料（如玻璃）、标识点靠近焊接部位、材料边缘（在材料厚度的4倍以内）以及HRC硬度大于54的材料不能采用该方法标识。激光标刻是激光束与被标识表面相互作用后在物体表面形成一定深度的符号，其标刻工艺简单，标刻速度快，标识成本低，可标识零件范围广，受到企业广泛重视。我厂某产品面板即是采用激光标刻生产，其效率之高，传统机械加工没法可比。但是在循环应力作用下激光标刻可能形成扩展裂纹，使零件产生疲劳破坏；另外，激光标刻方法目前还缺乏质量评判准则，对表面质量要求较高产品的应用也受到限制，在关、重零件的应用上还处于研究阶段。直接喷码方式简单方便、不损伤物体表面，但是它是可檫拭的（拇5指腹檫拭次数大于20次），且光学零件不允许用此方法。多数情况下，如果考虑产品追踪的整个生命周期，直接喷码只适用于在制品或中间产品的标识，而不能用于最终产品。3自动识别技术应用标准由于在制造业有自动标识做基础，自动识别技术成为全球商务活动中至关重要的一环，是实施电子商务的基本条件。在产品的全生命周期中的各个环节中，自动识别技术都能够提供及时的、低成本的数据。使得自动识别技术在各国工业界迅速发展，当然，随着新的条码图符的不断产生，国际上自动识别技术应用标准也随之产生了。从最初线性条码到现在的图形码以及射频识别RFID技术，对供应链物品进行唯一的、永久的识别技术这一市场需求急剧增长，在供应链以外的应用中已有类似的标准在应用。目前条码技术主要有：EAN128条码（库存条码）128条码39码417条码二维条码有行排式、矩阵式，GM网格矩阵码，CM紧密矩阵码，龙贝码，点众码，易码，网屏优码，优码，日本QR码等。使人眼花缭乱，那么，企业只要根据自身需要，选择一个性价比合适的码制不就可以了吗？是的，一般企业也确实是这样做的。但对于国防军工企业来说，则不那么简单了。首先，这么多的码制基本上是从国外引进的，缺乏自主知识产权，存在标准制定的主导权问题；其次，有专利6费用问题、存在缴费问题（注册问题）；最重要的是存在国家信息安全问题，目前关于这方面的有关标准、法规还不太健全，在这种情况下，如果黑客利用信息管理机构的技术陷阱，擅自越权侵入客户中心，则国防安全无秘密可言，信息战也无战可战，后果就难设想了。这就好比说：国外的GPS技术应用再广泛，在国防安全等重要问题上，不能受制于人，还得要有自己的北斗星定位导航系统才行。同时，这么多的码制表明：各种码制的编码规则不统一，是一个行业、还是一个品种？还是一个武器系统或所有武器系统采用一种码制的编码？怎样兼容？是需要确定的事情，否则，用户面对各种码制的编码规则无所适从。各种码制的编码规则不统一，带来一个跨企业、跨行业应用的兼容问题，使得相关联的企业难以从提高经济效益，获得经济利益目的出发去主动利用自动识别技术。目前，自动识别技术在国内已应用多年，领域非常广泛，在此不一一细述，同时对自动识别技术进行应用研究的单位也不少，应该说，目前国内基本上掌握了该项技术，具有了相当的基础。国内陆续也制定了一些相关标准，例如：SJ/T11349—2006二维条码网格矩阵码；SJ/T11350—2006二维条码紧密矩阵码；GB/T17172—1997四一七条码；GB/T18284—2000快速响应矩阵码等。但这些标准，确切一点说：都是一些通用的基础技术标准——当然也起到基础支撑的重要作用。到目前为止，我国还没有制定一个有关国家军用自动识别技术的国家、行业相关标准。笔者以为：当前，就军事装备系统关于自动识别技术而言，除了以上的一些个基础标准，需要做的事情是制定一项：7有中国自主知识产权的、关于自动识别技术总则的中国国家军用自动识别技术标准。建立国家军用自动识别技术标准体系，来规范国防现代化中的军事装备信息化建设——自动识别技术部分，这是“纲”和“目”的关系，只有“纲举目张”，才能理顺自动识别技术在国防军事工业体系中的关系和作用。这也有助于国防军事工业体系的现代化和信息化建设。据笔者所知：目前，国内一些信息化建设起步比较早的军工企业，生产管理采用了如：制造执行系统MES和企业资源计划系统ERP等，但从底层数据的采集开始，就有一些困难，据笔者了解：其中问题也有自动标识标准的统一性问题，使得自动识别技术的应用在企业显示不出管理的高效率，形成了一道无形的坎。笔者曾做过某外贸产品编码工作，对北约军事装备统一编码带来的自动识别管理的高效率，印象深刻。我国军工企业早晚也将全面采用这些技术去参与国际军贸的“大物流”。因此，笔者以为：有中国自主知识产权的、关于自动识别技术总则的国家军用自动识别技术标准，建立国家军用自动识别技术标准体系，将会使我国军事装备和军事工业企业的生产管理产生一个质的飞跃。4结束语目前，一、二维条码，射频识别RFID标签都是自动识别技术和数据采集技术中的数据载体。在全球化的供应链中，各种自动识别技术各有其优缺点，但将同时存在，国际标准化组织希望各国在不同的识别技术之间，实现一种统一的数据传输格式，让不同的自动识别技8术都能互相兼容，充分发挥各自的作用，这给我国带来机遇也带来挑战。此时，根据我国国情和利用我国优势的基础上，例如：象第三代移动通讯那样，适时推出自己的编码格式，建立我国国家军用自动识别技术标准体系，既能参与到国际军贸的“大物流”中，又能有效的保护了我国军事装备的安全性和独立性，同时也能最大限度地体现了国家利益。这将会在我国未来的自动识别技术的标准体系中起到事半功倍的作用。参考文献：[1]自动标识技术在国防企业生产中的应用.中国电子技术标准化研究所.2008-3-21刘苏轼中国兵器工业集团公司南京北方信息产业集团有限公司