物流技术及应用，条形码识别技术及应用

物流信息技术是指现代信息技术在物流各个作业环节中的应用，是物流现代化极为重要的领域之一，尤其是飞速发展的计算机网络技术的应用使物流信息技术达到了新的水平。物流信息技术是物流现代化的重要标志，也被视为提高生产率和竞争能力的主要来源，与其他资源不同，信息技术正在不断地提高速度和能力，同时又在降低成本。许多信息技术已经在物流方面广泛应用，包括条形码、射频识别技术、地理信息系统技术、全球卫星定位系统技术等。

一、条形码识别技术及应用

(一)条码识别技术

条形码(bar code)自动识别技术是以计算机技术、光电技术和通信技术的发展为基础，快速、准确而可靠地采集数据的有效手段。随着电子技术的进步，尤其是计算机技术在现代化生产和管理领域中的广泛应用，条形码技术已发展成为一种成熟的数据输入技术，应用在计算机管理的各个领域，渗透到商业、工业、交通运输业、邮电通信业、物资管理、仓储、安全检查、票证管理以及军事装备、工程项目等各行各业。条形码技术的应用解决了数据录入和数据采集的“瓶颈”问题，为物流管理提供了有力的技术支持。

1. 条形码技术的定义

条形码技术是研究如何把计算机所需要的数据用一种条形码来表示，以及如何将条形码表示的数据转变为计算机可以自动采集的数据。从系统看，条形码技术涉及条形码编码原理及规则标准、条形码译码技术、条形符号设计技术、条形码印刷技术、快速识别技术、计算机技术等。

条形码简称条码，是由一组宽度不同、反射率不同的条和空按规定的编码规则组合起来的，用以表示一定信息的代码。常用的条形码是由一组字符组成，如数字0～9，字母A～E或一些专用符号，用于表示物品的名称、产地、价格、种类等信息，其结构如图8-1所示。

图8-1 条形码的结构

图8-1所示条码由13位数字组成: 最前面的3个数字表示国家或地区的代码，中国的代码是690、691、692、977、978; 接着的4个数字表示生产厂家的代码; 其后的5个数字表示物品品种的代码; 最后的1个数字为交验码，用来防止机器发生误读错误。

2. 条形码的类型

条形码是一种信息记录形式，根据不同规定的编码规则所提出的条形码编号方案多达四十余种，目前应用最为广泛的有: 交叉二五码、三九码、UPC码、EAN码等。若从印刷条码的材料、颜色分类，可分为黑白条形码、彩色条形码、发光条形码和磁性条形码等。按使用目的，可分为商品条形码和物流条形码。

(1)商品条形码，又称为物品条形码，是以直接向消费者销售的物品为对象，以单个物品为单位使用的条形码。EAN码是国际上通用的商品条码，我国通用商品条码标准也采用EAN码结构，由13位数字及相应的条码符号组成，在较小的商品上采用8位数字码及其相应的条码符号，如图8-2所示。

(2)物流条形码，是物流过程中的以物品为对象以集合包装物品为单位使用的条形码。标准物流条形码由14位数字组成，第一位数字表示物流识别代码，其余13位数字代表的意思与物品条形码相同。

3. 条形码的识别

图8-2 EAN码

目前在条形码技术中，条码数据的自动采集和光电信号都是由光电扫描器完成。光电扫描器，也称条码扫描器(barcode reader，scanner)是用以扫描条码，读取条码所代表字元、数值及符号的周边设备。各种扫描设备都和后续的电光转换、信息信号放大及与计算机联机一道形成完整的扫描阅读系统，完成电子信息的采集。

光电扫描器的种类繁多，主要有光笔扫描器、台式扫描器、手持式扫描器、固定光电及激光快速扫描器等，其中台式扫描器和手持式扫描器常用于商场、连锁店的POS系统中，用于商品的品名、价格的识读，固定光电及激光快速扫描器则通常安装于物流中心或大型仓库的物品输送通道边，实现对物品的逐个扫描识别，完成物品的自动分拣。

4. 条形码技术的特点

不论哪一种条形码，都有其共同点: 条形码符号图形结构简单; 每个条形码字符由一定的条符组成，占有一定的宽度和印制面积; 每种编码方案均有自己的字符集; 每种编码方案与对应的阅读装置的性能要求密切配合。

条形码具有信息采集速度快、信息量大、灵活实用、可靠性强、成本低等特点，是迄今为止最经济、实用的一种自动识别技术，也是现代物流系统中非常重要的大量、快速信息采集技术，能适应物流大量化和高速化的要求，大幅度提高物流效率，是实现快速、准确而可靠地采集数据的有效手段。条形码技术的应用解决了数据录入和数据采集的“瓶颈”问题，为物流管理提供了有利的技术支持。在商品流通、工业生产、仓储标证管理、信息服务等领域获得了广泛的应用。

(二)条形码在物流中的应用

自1990年起，二维条形码技术在世界上开始得到广泛的应用，经过多年的努力，现已应用在国防、公共安全、交通运输、医疗保健、工业、商业、金融、海关及政府管理等领域。目前在我国推广应用条形码技术已具有一定的物质基础，条形码技术的应用对开发我国物品标志系统，使其规范化、标准化，并实现与国际标准兼容，以推进我国的计算机应用和现代化管理，促进国内商品经济的繁荣，增强中国产品在国际市场的竞争力，推行生产自动化、管理现代化等具有深远的意义。条形码技术在我国的发展道路仍是漫长的，它的应用推广将逐步显示其社会和经济效益。条码在物流中有较为广泛的应用，主要在以下几方面:

(1)销售时点信息系统(POS)。在商品上贴上条码就能快速、准确地利用计算机进行销售和配送管理。其过程为: 对销售商品进行结算时，通过光电扫描读取并将信息输入计算机，然后输进收款机，收款后开出收据，同时，通过计算机处理，掌握进、销、存的数据。

(2)库存系统在库存物资上应用条码技术，尤其是规格包装、集装、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，并输出入库区位、货架、货位的指令，出库程序则和POS系统条码应用一样。

(3)分货拣选系统。在配送和仓库出货时进行分货、拣选，需要快速处理大量的货物，利用条码技术便可自动进行分货拣选，并实现有关的管理。其过程如下: 一个配送中心接到若干个配送订货要求，将若干订货汇总，每一品种汇总成批后，按批发出所在条码的拣货标签，拣货人员到库中将标签贴于每件商品上并取出用自动分拣机分货，分货机始端的扫描器对处于运动状态分货机上的货物扫描，一是确认所拣出货物是否正确; 二是识读条码上用户标记，指令商品在确定的分支分流，到达各用户的配送货位，完成分货拣选作业。

二、射频识别技术及应用

(一)射频技术概况

1. 射频技术

射频技术(Radio Frequency，RF)的基本原理是电磁理论。射频系统的优点是不局限于视线，识别距离比光学系统远，射频识别卡可具有读写能力，可携带大量数据，难以伪造，具有智能。RF适用于物料跟踪、运载工具和货架识别等要求非接触数据采集和交换的场合，由于RF标签具有可读写能力，对于需要频繁改变数据内容的场合尤为适用。我国RF的应用已经开始，一些高速公路的收费站口使用RF可以不停车收费，我国铁路系统使用RF记录货车车厢编号的试点已运行了一段时间，一些物流公司也正在准备将RF用于物流管理中。

2. 射频识别技术

射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)是射频技术的另一种应用形式。射频识别技术改变了条形码技术依靠“有形”的几何图案来提供信息的方式，通过芯片来提供存储在其中的数量更大的“无形”信息。它最早出现在20世纪80年代，最初应用在一些无法使用条形码跟踪技术的特殊工业场合，例如在一些行业和公司中，这种技术被用于目标定位、身份确认及跟踪库存产品等。该技术起步较晚，至今没有制订出统一的国际标准，但是其推出绝不仅仅是信息容量的提升，它对于计算机自动识别技术来讲是一场革命，它所具有的强大优势会大大提高信息的处理效率和准确度。

3. 射频识别技术原理

非接触式的RFID的基本原理是电磁理论。最简单的RFID系统由标签、阅读器和天线三部分组成，在实际应用中还需要其他硬件和软件的支持。射频识别系统的传送距离由许多因素决定，如传送频率和天线设计等。对于应用RFID的特定情况应考虑传送距离、工作频率、标签的数据容量、尺寸、重量、定位、响应速度及选择能力等。

射频识别技术在国外发展得很快，它已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域，如汽车或火车等的交通监控系统、高速公路自动收费系统、物品管理、流水线生产自动化、门禁系统、金融交易、仓储管理、畜牧管理、车辆防盗等。

4. 射频识别技术的优点

与条形码识别系统相比，RFID技术具有很多优势: 通过射频信号自动识别目标对象，无需可见光源; 具有穿透性，可以透过外部材料直接读取数据，保护外部包装，节省开箱时间; 射频产品可以在恶劣环境下工作，对环境要求低; 识别距离比光学系统远，无需与目标接触就可以得到数据; 具有读写能力，无需重新制作新的标签; 可携带大量数据，难以伪造，具有智能; 使用防冲突技术，能够同时处理多个射频标签，适用于批量识别场合; 可以对RFID标签所附着的物体进行追踪定位，提供位置信息。

由于RFID技术的优点，RFID适用于物料跟踪、运载工具和货物识别等要求非接触数据采集和交换的场合。RF标签具有可读写能力，对于需要频繁改变数据内容的场合尤为适用。射频识别技术的采用可以使集装箱在通过专用设备或在运输设备上时，对集装箱及其装载的物品进行识别。在集装箱或箱子的外表贴上条形码标签，当集装箱或箱子在供应链的各个环节移动时，射频识别技术只要通过扫描标签就能够进行识别，甚至可以打印出货物清单。

(二)射频技术在物流中的应用

1. EAS系统

Electronic Article Surveillance(EAS)系统是一种安装在需要控制物品出入的环节的一种射频识别技术，一般应用在超市和图书馆等场所。当物品在未经授权的情况下被从这些场所取出时，EAS系统就会立即发出警报声。系统一般由三部分组成: 附在物品上的电子标签; 电子标签激活装置，以便授权物品的正常进出; 监视器，用来读取电子标签的内容，用来在出入口监视物品的进出。

应用EAS系统时，首先在物品上贴附EAS标签，当物品被正常购买或合法移动时，可以使用专用装置激活标签，这样经过装置时就不会触发警报器; 而未被激活的电子标签经过监视器时，EAS系统就会立即发出警报声。

2. 射频技术在拣货系统中的应用

电子标签拣货系统的工作原理是通过射频技术和电子标签进行出库品种和数量的指示，从而代替传统的纸张拣货单，实现无纸化作业。利用电子标签可以大大提高作业效率和准确率，使用户的出库时间大大减少。在日本和韩国，电子标签已成为大部分物流配送中心的标准配置。电子标签在实际使用中，主要有两种方式: DPS和DAS。

DPS(Digital Picking System)，是利用电子标签实现摘果法出库。首先在仓库管理中实现库位、品种与电子标签对应。出库时，出库信息通过系统处理并传到相应库位的电子标签，显示出该库位存放货品需出库的数量，同时发出光、声音信号，指示拣货员完成作业。DPS使拣货人员无需费时去寻找库位和核对商品，只需核对拣货数量，因此在提高拣货速度、准确率的同时，还降低了人员劳动强度。采用DPS时可设置多个拣货区，以进一步提高拣货速度。

DAS(Digital Assorting System)，是另一种常见的电子标签应用方式，根据这些信息可快速进行分拣作业。同DPS一样，DAS也可多区作业，提高效率。电子标签用于物流配送，能有效提高出库效率，并适应各种苛刻的作业要求，尤其在零散货品配送中有绝对优势，在连锁配送、药品流通场合以及冷冻品、服装、服饰、音像制品物流中有广阔的应用前景。

3. 射频技术在军事物流中的应用(www.xing528.com)

美国和北大西洋公约组织(NATO)在波斯尼亚的“联合作战行动中”，不但建成了战争史上投入战场最复杂的通信网，还完善了识别跟踪军用物资的新型后勤系统，通过该系统各级指挥人员都可以实时掌握物资的订购、运输、仓库存储的所有信息。该系统途中运输部分的功能就是靠贴在集装箱和装备上的射频识别标签实现的。RF接收转发装置通常安装在运输线的一些检查点上(如门楼上、桥墩旁等)，以及仓库、车站、码头、机场等关键地点。接收装置收到RF标签信息后，连通接收地的位置信息，上传至通信卫星，再由卫星传送给运输调度中心、送入中心信息数据库中。

三、地理信息系统技术及应用

(一)地理信息系统(GIS)

1. 地理信息系统的定义

地理信息系统(Geographic Information System，GIS)也称为土地资源信息系统，以地理空间数据库为基础，采用地理模拟分析方法，对各种空间信息进行收集、存储、分析和可视化表达的信息处理与管理系统。其核心是管理、计算、分析地理坐标位置信息及相关位置的属性信息的数据库系统。它表达的是空间位置及所有与位置相关的信息，其信息的基本表达形式不仅仅是简单的文字和数据，而且还有一幅幅空间图形或图像。

2. GIS的构成

GIS一般由硬件、软件、数据库和用户构成，四者缺一不可。GIS的功能主要有数据输入与转换、空间数据管理系统、空间数据分析系统、图形图像处理系统、智能专家系统、数据输出支持系统等。

地理信息系统的基本功能是将表格型数据(无论它来自数据库、电子表格文件或直接在程序中输入)转换为地理图形显示，然后对显示结果浏览、操纵和分析。大到地球、国家、省市，小到村镇、街道乃至地面上的一个点位，GIS都能以直观、方便、互动的可视化方式，实现数据信息的快速查询、计算、分析和辅助决策。

3. GIS物流管理系统的特点

采用GIS建立的物流管理系统主要的特点就是在GIS的可视化环境中对企业的物流配送过程进行可视化、实时动态管理。这种动态包含时间动态和空间动态。

时间动态是和传统方式相比，所有的数据都可以更新。在数据库中包括两种数据类型: 基本型与导出型。前者包括企业的生产布局、各个工作岗位物料需求、客户分布资料等; 而后者是指需要经过计算的数据，如生产计划、岗位工作情况等。更新基本数据库的同时更新导出数据库。

空间动态是指GIS的地图或空间图形的显示和分析能力。查询、修改、增删数据均可以空间位置为基础，通过专用模块计算，利用专门的图形模块，建立一个动态管理的工作环境。既可以充分表现每个工位、货柜的变化情况，又能直观地对数据库进行操作，还可以根据各种计算模式对管理计划进行适当的调整。这些地图和图形显示、各种数据库、模式并不是简单地组装在一起，而主要是为操作人员提供各种可以应用的数据、模式和表达方式。这样，通过GIS的分析，可以在现有数据的基础上得到新的信息，对不同的方案进行比较，得出结论。

(二)GIS技术在物流中的应用

GIS应用于物流分析，主要是指利用GIS强大的地理数据功能来完善物流分析技术。国外公司已经开发出利用GIS为物流分析提供专门分析的工具软件。完整的GIS物流分析软件集成了车辆路线模型、网络物流模型、分配集合模型和设施定位模型等。

(1)车辆路线模型: 用于解决一个起始点、多个终点的货物运输中如何降低物流作业费用并保证服务质量的问题，包括决定用多少辆车、每辆车的路线等。

(2)网络物流模型: 用于解决寻求最有效的分配货物路径问题，也就是物流网点布局问题。如将货物从n个仓库运往到m个商店，每个商店都有固定的需求量，因此需要确定由哪个仓库提货送给那个商店所需的运输代价最小。

(3)分配集合模型: 可以根据各个要素的相似点把同一层上的所有或部分要素分为几个组，用以解决确定服务范围和销售市场范围等问题。如某一公司要设立x个分销点，要求这些分销点覆盖某一地区，而且使每个分销点的顾客数目大致相等。

(4)设施定位模型: 用于确定一个或多个设施的位置。在物流系统中，仓库和运输线共同组成了物流网络，仓库处于网络的结点上，结点决定着线路，如何根据供求的实际需要并结合经济效益等原则，在既定区域内设立多少个仓库，每个仓库的位置，每个仓库的规模以及仓库之间的物流关系等问题，运用此模型均能很容易地得到解决。

四、全球定位系统技术及应用

(一)全球定位系统的概念

GPS(Global Positioning System)即全球定位系统，全称是导航卫星定时测距全球定位系统，是具有在海、陆、空全方位实时进行三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。目前主要的全球卫星定位系统包括美国国防部的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统和国际海事卫星组织的INMARSA系统。

以美国国防部的GPS为例，该系统由美国国防部为其星球大战计划耗资100亿美元，于1973—1993年用20年时间研制建立的一种高速度、高精度、全方位、全天候的卫星定位测量系统。GPS由24颗卫星组成，分布在2万公里的6个轨道绕地球飞行，可24小时连续不断地提供高精度的世界范围的定位。地球上的GPS接收器能同时接收3～12颗卫星的信号，从而判断地面上或接近地面的物体的位置及移动物体的速度和方向。GPS由空间卫星系统、地面监控系统和用户接收系统三大子系统构成。

(二)全球定位系统的特点

(1)连续覆盖全球地面。由于有24颗卫星平均分布在6条轨道上，所以地球上任何一点、在任何时刻都能不间断地实时接收方位和时间信息，从而确保全球、全天候连续实时导航与定位的需要。

(2)系统功能多，精确度高。全球定位系统可以为用户不间断提供实时的三维位置、速度和时间的信息。

(3)系统速度快。全球卫星定位系统的接收器完成定位和测速工作的时间不到一秒钟，工作速度极快。

(4)系统抗干扰能力强、保密性好。全球定位系统采用了伪码扩频技术，所以其卫星信号的抗干扰能力和保密性都极强。

(三)GPS技术在物流中的应用

GPS具有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力。目前，几乎全世界所有需要导航、定位的用户，都被GPS的高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活和质优价廉所吸引。许多领域也由于GPS的出现而产生革命性变化。GPS在物流领域的应用主要有以下几方面:

1. 车辆跟踪调度

利用GPS和电子地图可实时显示出车辆的实际位置，对配送车辆和货物进行有效的跟踪。利用这一监管系统，安装有GPS接收器的移动目标的位置、时间、状态等信息就可以实时传送到监管中心，然后可以在具有地理信息显示和查询功能的电子地图上显示出移动目标的运动轨迹，从而实现对移动目标的监控和调度。指挥中心还可随时与被跟踪目标通话，实行远程管理。车辆导航将成为未来GPS应用的主要领域之一。我国已有数十家公司在开发和销售车载导航系统。

2. 智能行车路线的规划和导航

GPS导航设备分自动和手动两种。自动路线规划是由驾驶员确定起点和终点，由计算机软件按照要求自动设计最佳行驶路线，包括最快的路线、最简单的路线、通过高速公路路段次数最少的路线等。手工路线规划是驾驶员根据自己的目的地设计起点、终点和途经点等，自己建立路线库，路线规划完毕后，系统能够在电子地图上设计路线，同时显示车辆运行途径和方向。通过GPS定位和监控管理系统对遇有险情或发生事故的配送车辆进行紧急援助，监控台的电子地图可显示求助信息和报警目标，规划出最优援助方案，通过声、光警示值班员实施紧急处理。

3. 货物跟踪管理

货物跟踪是指企业利用现代信息技术及时获取有关货物运输状态的信息(如货物品种、数量、在途状况、交货期限、始发地、目的地、货主信息以及运送车辆和人员等)的方法。

4. 双向通信

GPS的用户可使用GSM的语音功能和司机进行通话或使用本系统安装在运输工具上的移送设备的汉字液晶显示终端进行汉字消息收发对话。驾驶员按下相应的服务、动作键，可将信息反馈到网络GPS，质量监督员可在网络GPS工作站的显示屏上确认其工作的正确性，了解并控制整个运输作业的准确性。

本章小结

本章对物流设施设备与技术的基本知识进行了介绍。物流设施设备与技术是组织实施物流活动的重要手段和工具，是物流活动的基础。物流设施设备主要包括储存设备、装卸搬运设备、运输设备、包装设备、流通加工设备、信息采集与处理设备和配送中心设备等七大类。

物流信息技术是物流现代化的重要标志，也被视为提高生产率和竞争能力的主要来源。有许多信息技术已经显示其在物流方面的广泛应用。目前这些技术应用较多的包括条形码技术、射频识别技术、地理信息系统技术、全球定位系统技术。

关键概念

物流设备(logistics equipment) 自动分拣系统(automated storing system)

射频识别技术(radio frequency identification，RFID) 托盘(pallet)

全球定位系统(global positioning system，GPS) 集装箱(container)

地理信息系统(geographical information system，GIS) 条形码(bar code)