2.2 條碼技術

2.2.1 條碼概述

條碼技術（Bar Code）是在計算機的應用實踐中產生和發展起來的一種自動識別技術，它起源于20世紀40年代，發展于20世紀70年代，普及于20世紀80年代，它的每一步發展都引起了世界流通領域的大變革。

條碼的研究始于美國，最早出現在20世紀40年代，美國人Joseph Woodland及Bernard Silver于1952年10月7日注冊了世界第一個條碼的專利（專利編號是 # 2 612 994）。由于此專利中的條碼是由圓條和空白繪成的同心圓環形（見圖2-2），很像微型射箭靶，所以也被稱為“公牛眼”條碼。

20世紀70年代，隨著電子元件和激光成本的持續下降，條碼技術的應用越來越經濟。1973年，美國統一編碼委員會（Uniform Code Countcil，UCC）確定了IBM公司的UPC碼作為通用條碼，實現了該碼制標準化。同年，食品雜貨業把UPC碼規定為該行業的通用標準碼制，為條碼技術在商品流通銷售領域里的廣泛應用奠定了堅實的基礎。1977年，歐洲共同體（包括英國、原聯邦德國、法國、丹麥、挪威、比利時、芬蘭、意大利、奧地利、瑞士、荷蘭、瑞典等國）在UPC條碼基礎上，開發出與UPC碼兼容的歐洲物品編碼系統（European Article Numbering System，EAN碼），并且正式成立了歐洲物品編碼協會（European Article Numbering Association，EAN）。到1981年，EAN已經發展成為一個國際性的組織，更名為“國際物品編碼協會”（International Article Numbering Assciation，IAN），但由于歷史原因和習慣，國際物品編碼協會至今仍沿用EAN的名稱。

所謂條碼也稱為條形碼，是由一組寬窄不同、反射率不同的條和空按一定的編碼規則組合起來，用以表示一定信息的代碼。為了便于人們識別條碼符號所代表的字符，通常在條碼符號下部印有所代表的數字、字母或專用符號（見圖2-3）。

條碼所包含的信息一般都跟所附著的對象有關，如對象物的生產國、制造廠商、產地、名稱、特性、價格、數量、生產日期等。使用光電掃描閱讀設備對條碼進行掃描，就能立即獲取條碼所反映的信息，并快速、正確、可靠地將其輸入計算機系統。條碼技術的應用解決了物流信息系統中的數據錄入和數據采集的“瓶頸”問題，為物流信息管理提供了有力的技術支持。

一個完整的條碼組成次序依次是：靜區（前）、起始符、數據符、中間分隔符（主要用于EAN碼）、校驗符、終止符、靜區（后）、供人識讀字符，如圖2-4所示。

（1）靜區（Clear Area），也叫空白區，指條碼左右兩端外側與空的反射率相同的限制區域，前面部分稱為左側空白區，后面部分則稱為右側空白區，左側空白區是讓掃描設備做好掃描準備，右側空白區是保證掃描設備正確識別條碼的結束標記。當兩個條碼相距較近時，靜區則有助于對它們加以區分。

此外，為防止左右空白區（靜區）在印刷排版時被無意中占用，可在空白區加印一個符號（左側沒有數字時加印<號，右側沒有數字時加印>號），這個符號就叫靜區標記，主要作用就是防止靜區寬度不足。只要靜區寬度能保證（靜區的寬度通常應不小于6mm或者為10倍模塊寬度），有沒有這個符號都不影響條碼的識別。

（2）起始符（Start Character），指條碼符號的第一位字碼，用來標識一個條碼符號的開始，掃描器確認此字碼存在后開始處理掃描脈沖。

（3）數據符（Data Character），位于條碼中間的條、空結構，它是條碼的主要內容，包含條碼所表達的特定信息。

（4）中間分隔符（Central Seperating Character），位于條碼中間位置的若干條與空。

（5）校驗符（Check Character），用來判定此次閱讀是否有效的字碼，通常是一種算術運算的結果，掃描器讀入條碼進行解碼時，先對讀入各字碼進行運算，如運算結果與檢查碼相同，則判定此次閱讀有效。

（6）終止符（Stop Character），指位于條碼結束的條和空結構，終止碼用于告知代碼掃描完畢，同時還起到只是進行校驗計算的作用。

（7）供人識讀字符（For People to Read Character），位于條碼下方，主要方便人對條碼的識讀，尤其是當對條碼的掃描失誤時，可以用人工輸入的方式輸入供人識讀字符，從而保障條碼的輸入。

條碼是迄今為止最經濟、最實用的一種自動識別技術。作為一種圖形識別技術，條碼與其他識別技術相比，具有以下幾個方面的特點。

（1）簡單、易于制作、可印刷。條碼標簽易于制作，對設備和材料沒有特殊要求，識別設備操作容易，不需要特殊培訓且設備也相對便宜。

（2）信息輸入速度快。普通計算機的鍵盤輸入速度最快的是每分鐘200個字符，而利用條碼掃描輸入信息的速度是鍵盤輸入的20倍，并且能實現“即時數據輸入”。

（3）采集信息量大。利用傳統的一維條碼一次可采集幾十位字符的信息，二維條碼更可以攜帶數千個字符的信息，并有一定的自動糾錯能力。

（4）可靠性高。鍵盤輸入數據出錯率為三百分之一，利用光學字符識別技術出錯率為萬分之一，而采用條碼技術誤碼率低于百萬分之一，首讀率可達98%以上。

（5）靈活實用。條碼標識既可以作為一種識別手段單獨使用，也可以和有關識別設備組成一個系統實現自動化識別，還可以和其他控制設備連接起來實現自動化管理。

2.2.2 條碼系統的構成與分類

條碼系統一般由條碼、條碼識讀設備、應用系統三部分組成。條碼數據作為商品的唯一標示，粘貼或打印在商品上，條碼識讀設備與應用系統相連，通過掃描商品的條碼，獲取商品唯一標識數據，從而快速在應用系統中定位到對應商品記錄，并根據實際業務（例如入庫、銷售）對該商品數據記錄進行增刪改等相應操作。

條碼識讀設備是用來讀取條碼信息的設備。最為常用的主要有以下幾種（見圖2-5）。

根據維度的不同，條碼主要分為一維條碼和二維條碼。

1. 一維條碼

一維條碼只在一個方向（一般是水平方向）表達信息，垂直方向不表達任何信息，其一定的高度通常是為了便于閱讀器的對準。由于一維條碼的應用可以提高信息錄入的速度，減少差錯率，因而自其問世以來，很快得到了普及并廣泛應用。目前世界上約有220種的一維條碼，每種一維條碼都有自己的一套編碼規則，一般較流行的一維條碼有EAN碼、UPC碼、39碼、128碼、交插25碼、庫德巴碼以及專門用于書刊管理的ISBN、ISSN等（見圖2-6）。

隨著信息自動采集技術的發展，對于條碼符號表達更多信息的需求與日俱增。此時，一維條碼的不足逐漸顯現出來，主要包括：數據容量較小，30個字符左右；只能包含字母和數字；保密性能不高；條碼尺寸相對比較大（空間利用率低）；條碼遭到損壞后便無法閱讀。

因此，由于一維條碼所攜帶的信息量有限，如商品上的條碼僅能容納13位（EAN-13碼）阿拉伯數字，一維條碼通常是對物品的標識，而不是對物品的描述。所謂對物品的標識，就是給某物品分配一個代碼，代碼以條碼的形式標識在物品上，用來標識該物品以便自動掃描識別器的識讀。代碼或一維條碼本身不表示該產品的描述性信息，諸如生產日期、價格等更多的描述性信息必須依靠數據庫的支持。在沒有預先建立物品數據庫或不便聯網的地方，一維條碼就變成了無源之水、無本之木，幾乎是不可能表示漢字和圖像的信息，這在一定程度上也限制了一維條碼的應用范圍。

2. 二維條碼

二維條碼是在水平和垂直方向的二維空間存儲信息的條碼，它是在一維條碼無法滿足實際應用需求的前提下產生的。二維條碼儲存數據容量大，可以存放1KB字符；可以直接顯示英文、中文、數字、符號、圖形；可用掃描儀直接讀取內容，無須另接數據庫；數據可以加密，保密性更高；安全級別最高時，損污50%仍可讀取完整信息。

使用二維條碼可以解決以下問題：表示包括漢字、照片、指紋、簽字、聲音之內的小型數據文件；在有限的面積上表達大量信息；對“物品”進行精確描述；防止各種證件、卡片及單據的偽造；在遠離數據庫和不便聯網的地方實現信息的攜帶、傳遞和防偽。由于二維條碼的儲存量大、保密性高、追蹤性高、抗損性強、成本便宜等特性，二維碼的應用越來越廣泛和普及。

目前二維條碼有20多種，常用的有：PDF417碼、Code49碼、Code 16K碼、QR code碼、Data Matrix碼、Code one等（見圖2-7），主要分為堆積式（層排式）和棋盤式（矩陣式）兩大類。其中，PDF417碼是目前技術比較成熟、應用比較廣泛的一種。中國已經先后制定并頒布了多項二維碼國家標準，例如，PDF417條碼國家標準（GB/T17172—1997）、二維碼網格矩陣碼（SJ/T 11349—2006）和二維碼緊密矩陣碼（SJ/T 11350—2006）等。2016年8月3日，支付清算協會向支付機構下發《條碼支付業務規范》（征求意見稿），意見稿中明確指出支付機構開展條碼業務需要遵循的安全標準，官方首次承認二維碼支付地位。

【小資料】

商品條碼（Bar Code of Commodity）是由國際物品編碼協會和統一代碼委員會規定的用于表示商品標識代碼的條碼，包括EAN碼和UPC碼。由于UPC碼主要流通于北美（美國、加拿大）地區，而EAN的會員已達到100多個國家和地區。為適應EAN碼的蓬勃發展和市場發展的需求，北美地區大部分商店的掃描系統更新改造為能同時識別UPC碼和EAN碼的自動化系統，EAN系統和UPC系統已合并為一個全球統一的通用商品標識系統——EAN.UCC系統。在EAN.UCC系統中，EAN和UPC是相互兼容的，即EAN系統的掃描設備和UPC系統的掃描設備都能識讀EAN碼和UPC碼。

2.2.3 條碼在物流中的應用

1. 條碼在倉儲、運輸、配送中的作用

在物品到達物流企業的同時，物流企業可以在物品上粘貼特定的唯一條碼標識，用以跟蹤該物品在物流中的位置，從而進行實時監控。企業在收貨后可以使用條碼打印機打印對應的條碼標識并粘貼在物品上（對于企業的自營物流，由于物品是企業制造的物品，也可以使用物品的本來標識）；同時，操作員掃描該物品的條碼標識實現物品的入庫操作，并將操作信息返回給管理系統；此時，用戶或管理員登錄管理系統，就可以迅速地查詢出該貨物的狀態和位置。

在物流中，物流效率的提高應著重在物流管理效率和物流準確性的提高，而條碼技術可以幫助物流企業提高準確性和操作效率，從而提高整個物流的效率。高效準確的物流，在帶給客戶更好服務的同時，也為企業贏得了利潤。當條碼幫助物流在各個環節上實現高效準確地監控貨物時，物流管理的透明度也提高了，物流企業也實現了從單據到實物的有效管理。

2. 條碼在生產過程中的應用

為了在激烈的市場競爭中進一步以質量取勝，企業可以將條碼應用于生產質量管理跟蹤系統。通過這一技術的應用，企業可以實現動態跟蹤生產狀況，隨時從計算機中得知實際生產的情況及生產的質量情況，如可以跟蹤整機、部件的型號、生產場地、生產日期、班組生產線、版本號、批量和序號等信息。

美國某著名汽車公司的工廠把條碼刻在車體底部的金屬件上，通過裝配線上的掃描裝置可以對車輛自總裝開始到發貨出廠的全過程進行跟蹤?？梢姡谝粋€完整的物流過程中，條碼可以在各個關鍵環節采集相應的物品信息，以實現實時監控和跟蹤的目的。

3. 條碼在銷售和支付過程中的應用

“以二維碼為入口的移動超市”是移動終端普遍應用和電子商務模式趨向成熟的標志和產物。用移動設備上的二維碼掃描軟件，用戶可直接掃描二維碼進入商家的手機網站，點擊中意的產品，即可完成下單及支付，實現輕松購物的時尚理念。從實現企業商家、產業發展的角度來分析，“以二維碼為入口的移動超市”的實施讓企業商家的銷售更具體明確，營銷更便捷精準。企業商家投入非常低的成本，獲得很好的營銷宣傳效果，一站式解決企業商家營銷的多種困境，拉動企業收入規模增長，預計可直接或間接為企業增加20%～80%的收入。

從滿足消費者消費需求的角度來分析，“以二維碼為入口的移動超市”是一種消費革命，將改變消費者的消費習慣，讓移動購物變得真實可靠，讓用戶作為產業鏈的一環參與到營銷過程中，實現消費人群的精準定位。二維碼還可制成電子優惠券，消費者通過掃碼就可獲取優惠券，享受實惠，這種方式不僅能夠增加消費者與商家之間的互動，同時也能提高消費者對商家的興趣，加深印象。

【小資料】

與商品條碼不同，物流條碼是供應鏈中用以標識物流領域中具體實物的一種特殊代碼，是整個供應鏈過程，包括生產廠家、配銷業、運輸業、消費者等環節的共享數據。它貫穿整個貿易過程，并通過物流條碼數據的采集、反饋，提高整個物流系統的經濟效益。

現在國際上公認的物流條碼主要有3種，即EAN-13碼、交插二五條碼和貿易單元128條碼。

交插二五條碼是一種連續、無固定長度、具有自校驗功能的雙向條碼。交插二五條碼可用于定量儲運的單元包裝上，也可以用于變量儲運單元的包裝上。ITF（Interleaved Two Five）條碼是在交插二五條碼的基礎上擴展形成的，主要應用于儲運包裝箱上。

貿易單元128條碼，是連續性、無固定長度、有含義的高密度代碼，它能夠更多地標識貿易單元的信息，如產品批號、規格、數量、生產日期、有效日期等，實現了信息伴隨貨物的流動，彌補了EAN碼和交插二五碼數據容量小的不足。貿易單元128碼由A、B、C 3套字符集組成，包括數據符、校驗符、終止符，其中C字符集能以雙倍的密度來標識全部數字的數據。