知識要點(diǎn)任務(wù)4.1被動標(biāo)識載體被動標(biāo)識載體標(biāo)識載體選型標(biāo)識載體設(shè)計(jì)被動標(biāo)識載體被動標(biāo)識載體，一般是附著在工業(yè)設(shè)備或者物料、半成品、成品等的表面以方便掃描槍、手機(jī)、個人數(shù)字助理（PersonalDigitalAssistant，PDA）等識讀設(shè)備讀取。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系中，被動標(biāo)識載體一般只承載工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識編碼，而不具備遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)連接能力，需要依賴標(biāo)識讀寫器才能向標(biāo)識解析服務(wù)器發(fā)起標(biāo)識解析請求。特別地，某些被動標(biāo)識載體只具備短距離網(wǎng)絡(luò)連接能力，如圖4-1所示，給出了常見的被動標(biāo)識載體，包括一維條形碼、二維條形碼、RFID等相關(guān)的識讀設(shè)備。圖4-1常見被動標(biāo)識載體及其讀寫設(shè)備條形碼二維碼掃碼設(shè)備RFID標(biāo)簽RFID閱讀器被動標(biāo)識載體1.條形碼條形碼（BarCode）只在一個方向（一般是水平方向）表達(dá)信息，而在垂直方向則不表達(dá)任何信息，由黑白相間的條紋組成的圖案，黑色部分稱為“條”，白色部分稱為“空”。“條”和“空”分別代表二進(jìn)制的1和0，對其進(jìn)行編碼，從而可以組合不同粗細(xì)間隔的黑白圖案，可以代表數(shù)字、字符和符號信息，反應(yīng)某種信息。表4-1給出當(dāng)前常用的條碼類型及主要應(yīng)用領(lǐng)域。常用的一維條形碼有EAN條碼、UPC條碼、GS1條碼、ITF條碼等。廣泛應(yīng)用在商業(yè)零售、圖書管理、郵政管理、倉儲物流等眾多領(lǐng)域。條碼技術(shù)是實(shí)現(xiàn)銷售終端（PointofSale，POS）、電子數(shù)據(jù)交換（ElectronicDataInterchange，EDI）、電子商務(wù)和供應(yīng)鏈管理的技術(shù)基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)物流管理現(xiàn)代化、提高企業(yè)管理水平和競爭能力的重要手段。序號條碼類型主要用途1EAN條形碼國際通用的商品標(biāo)識碼，主要用于歐洲和其他國家。有EAN-13和EAN-8兩種主要格式。2UPC條形碼最常見的條形碼之一，主要用于北美地區(qū)零售商品的標(biāo)識。有UPC-A、UPC-B、UPC-E等變體。3GS1-128條形碼或UCC/EAN-128是一種基于Code128碼制的條形碼，它結(jié)合了GS1標(biāo)準(zhǔn)，使其能夠編碼更多的數(shù)據(jù)類型和附加信息。4ITF條形碼主要用于標(biāo)識物流單元，如物流標(biāo)簽和紙箱，對印刷精度要求低。不能用于POS零售結(jié)算。被動標(biāo)識載體1.條形碼條形碼具有輸入速度快、可靠性高、采集信息量大、靈活實(shí)用、條碼設(shè)備易于操作、條碼標(biāo)簽易于制作、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，這是其廣泛應(yīng)用的原因。同時(shí)，條形碼也存在一些局限性，如數(shù)據(jù)容量有限、易受損壞、安全性不足等，應(yīng)用中應(yīng)考慮到這些因素。被動標(biāo)識載體2.二維碼二維碼（QuickResponseCode，QRCode）是一種二維上分布的圖形來記錄數(shù)據(jù)符號信息的條碼。作為一種快速、便捷的信息傳遞工具，在現(xiàn)代社會中扮演著重要角色。二維碼的起源可以追溯到上世紀(jì)90年代初。當(dāng)時(shí)，日本企業(yè)DensoWave的工程師發(fā)明了二維碼，旨在解決條形碼存儲空間有限的問題。相比之下，二維碼具有更高的容量和可靠性，因此很快就引起了廣泛關(guān)注，并成為信息傳遞的重要工具。二維碼根據(jù)構(gòu)成原理和結(jié)構(gòu)形狀的差異，可以分為兩種類型：堆疊式二維碼（StackedBarcodes）：這種二維碼是建立在條形碼基礎(chǔ)上，由多行短的一維條碼堆疊而成。其信息密度不高，但在讀碼設(shè)備上與一維碼具有較好的兼容性，常見的有PDF417、Code49和Code16K等。矩陣式二維碼（MatrixBarcodes）：這種二維碼以矩陣的形式排列黑白模塊，通過模塊的不同分布來編碼信息。矩陣式二維碼具有更高的信息密度和更強(qiáng)的糾錯能力，應(yīng)用也更為廣泛。常見的矩陣式二維碼包括QRCode、DataMatrix和AztecCode等。被動標(biāo)識載體2.二維碼二維碼在生活中的應(yīng)用非常廣泛，就工業(yè)場景而言，二維碼常見的應(yīng)用模式如下：（1）生產(chǎn)管理二維碼可以被應(yīng)用于生產(chǎn)線上的各個環(huán)節(jié)，包括設(shè)備、原材料、半成品和成品。通過掃描二維碼，操作員可以進(jìn)行加工任務(wù)的領(lǐng)取，進(jìn)行任務(wù)作業(yè)。包括綁定、添加相關(guān)信息，如產(chǎn)品編號、生產(chǎn)日期、工藝參數(shù)、操作人等。通過二維碼實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集和信息獲取有助于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的可控和追溯，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量管理水平。如在汽車總裝工序中，裝配正確性是重中之重?？傃b工程師基于手持設(shè)備讀取車身底盤、剎車助力泵、側(cè)氣簾和安全帶等零部件上的二維碼，實(shí)現(xiàn)錄入數(shù)據(jù)與擰緊數(shù)據(jù)的綁定，確保了這些關(guān)鍵部件能夠正確且安全地組裝到車輛中。（2）物料管理二維碼可以被用于標(biāo)識和追蹤物料。在供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)，通過給每個物料加上獨(dú)特的二維碼標(biāo)識，可以實(shí)現(xiàn)物料入庫、出庫和庫存管理的自動化和精確性。此外，當(dāng)物料進(jìn)入生產(chǎn)線時(shí)，操作員可以掃描二維碼迅速確認(rèn)物料的使用和投放位置。被動標(biāo)識載體2.二維碼（3）質(zhì)量管理二維碼在質(zhì)量管理過程中也起到關(guān)鍵作用。通過在產(chǎn)品上標(biāo)記二維碼，可以記錄各個工序的質(zhì)檢結(jié)果和質(zhì)量參數(shù)。操作員在進(jìn)行質(zhì)檢時(shí)，只需掃描產(chǎn)品上的二維碼即可獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，提高質(zhì)量管理的準(zhǔn)確性和效率。（4）維護(hù)保養(yǎng)制造設(shè)備通常需要定期維護(hù)和保養(yǎng)，以確保其正常運(yùn)行。二維碼可以被用于設(shè)備維護(hù)管理，記錄設(shè)備的維護(hù)歷史、保養(yǎng)日期和維修記錄等。當(dāng)維護(hù)人員需要對設(shè)備進(jìn)行檢修時(shí)，只需掃描設(shè)備上的二維碼，便可獲取相關(guān)信息，提高維護(hù)工作的可追溯性和效率。（5）過程優(yōu)化通過分析二維碼所提供的數(shù)據(jù)，制造企業(yè)可以進(jìn)行生產(chǎn)過程的優(yōu)化。例如，根據(jù)生產(chǎn)線上每個工序的時(shí)間和效率數(shù)據(jù)，可以識別瓶頸和不合理的環(huán)節(jié)，并進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。這樣的實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析有助于提高生產(chǎn)線的整體效率和資源利用率?？傮w而言，二維碼在工業(yè)場景中的應(yīng)用十分廣泛。通過二維碼的應(yīng)用，制造企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)字化和可視化，提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量管理水平和資源利用率。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，相信二維碼在制造執(zhí)行系統(tǒng)中的應(yīng)用將會進(jìn)一步擴(kuò)大和深化。被動標(biāo)識載體2.二維碼二維碼雖然已經(jīng)出現(xiàn)在各種工業(yè)應(yīng)用場景中，但也存在一定的局限性，這些局限性包括：（1）信息容量限制二維碼雖然可以存儲較多的信息，但其容量仍然有限。對于復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境和大規(guī)模的數(shù)據(jù)需求，二維碼可能無法滿足全部信息存儲的要求。這可能導(dǎo)致需要使用多個二維碼或者其他更高容量的編碼方式來滿足數(shù)據(jù)存儲的需求。（2）掃描速度和穩(wěn)定性二維碼的掃描速度和掃描的穩(wěn)定性對于實(shí)時(shí)的制造執(zhí)行系統(tǒng)至關(guān)重要。在高速生產(chǎn)線上，如果二維碼掃描速度較慢或者容易受到光照、污染或物料表面損傷等因素的干擾，可能會造成掃描失敗或延誤生產(chǎn)流程。因此，在選擇二維碼掃描設(shè)備時(shí)，需要考慮其性能和適應(yīng)性。（3）環(huán)境適應(yīng)性二維碼的可讀性和耐用性在不同的環(huán)境條件下可能存在挑戰(zhàn)。例如，在惡劣的工作環(huán)境中，如高溫、低溫、潮濕或含有化學(xué)物質(zhì)的場所，二維碼可能受到磨損、模糊或褪色等影響，從而導(dǎo)致掃描失敗或無法識別。因此，在選擇和應(yīng)用二維碼時(shí)，需要考慮其適應(yīng)性和耐用性。盡管存在這些局限性，二維碼仍然是一個實(shí)用且經(jīng)濟(jì)高效的標(biāo)識和追溯工具，可以改善制造執(zhí)行系統(tǒng)的可視化、自動化和信息采集能力。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，未來可能會出現(xiàn)更先進(jìn)、高容量和適應(yīng)更廣泛環(huán)境的編碼方式，以進(jìn)一步提升二維碼在MES中的應(yīng)用。被動標(biāo)識載體3.射頻識別射頻識別（RadioFrequencyIdentification，RFID）是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標(biāo)對象并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸，適用于各種惡劣環(huán)境。RFID系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽（Tag）、讀寫器（Reader）和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（ComputerSystem）三部分組成，如圖4-2所示。標(biāo)簽是被識別的目標(biāo)物體上攜帶的電子標(biāo)簽，通常由芯片和天線組成，芯片負(fù)責(zé)存儲數(shù)據(jù)并處理信號，天線負(fù)責(zé)接收和發(fā)射射頻信號。標(biāo)簽可以分為主動標(biāo)簽和被動標(biāo)簽。主動標(biāo)簽內(nèi)置電池，可以主動發(fā)送信號；被動標(biāo)簽不具備電源。讀寫器用于與標(biāo)簽進(jìn)行通信。讀寫器發(fā)射射頻信號，標(biāo)簽通過這一區(qū)域時(shí)被觸發(fā)，發(fā)送存儲在標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)，或根據(jù)讀寫器的指令改寫存儲在標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)。讀寫器可接收標(biāo)簽發(fā)送的數(shù)據(jù)或向標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)，讀寫器通常連接到計(jì)算機(jī)或控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取、傳輸和處理。圖4-2RFID工作原理圖被動標(biāo)識載體3.射頻識別3.射頻識別RFID技術(shù)是條形碼技術(shù)的進(jìn)一步延拓，可對處于高速運(yùn)動狀態(tài)的物體進(jìn)行識別，還可以同時(shí)對多個標(biāo)簽進(jìn)行識別，具有操作方便快捷，信息存儲量大，可讀可寫，可重復(fù)使用，安全性高等優(yōu)點(diǎn)。RFID技術(shù)成本相對較高，特別是大批量應(yīng)用的場景中。此外，RFID標(biāo)簽抗干擾能力一般，信息可能被非法讀取和惡意篡改，存在隱私和安全風(fēng)險(xiǎn)。目前RFID技術(shù)廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域，在制造業(yè)中典型的應(yīng)用模式包括智能倉庫、物流運(yùn)輸、防偽識別、工業(yè)品溯源等，潛力逐漸顯現(xiàn)。被動標(biāo)識載體三種被動標(biāo)識載體共性特征包括：一般附著在工業(yè)設(shè)備/耗材表面，標(biāo)識信息易被讀取、被復(fù)制、被盜用和被誤用；網(wǎng)絡(luò)連接能力受限，需要借助讀寫器向標(biāo)識解析服務(wù)器發(fā)起標(biāo)識解析請求；安全能力較弱，缺乏證書、算法和密鑰等所需的必要安全能力（如安全存儲區(qū)）；成本相對較低，適用于承載低價(jià)值、數(shù)量大的工業(yè)單品