任務4.1被動標識載體作為“未來汽車”公司的IT專家，你需要調研當前的主要標識載體，并為一批即將下線的發(fā)動機產品實施被動標識載體方案，便于企業(yè)進行高效的庫存管理，要求所選載體適合應用場景需求，并能夠有效地存儲和傳遞標識信息。發(fā)動機具體信息如下：·產品編號：ENG-A1001·

產品名稱：汽油發(fā)動機·

排量：1.6L·氣缸數(shù)量：4·燃油類型：汽油·適用車型：緊湊型車·特殊功能：直噴技術·

生產日期：2024年07月11日任務目標01.知識目標掌握被動標識載體的定義、原理、主要特征。02.技能目標綜合考慮成本、材質等因素，根據實際應用場景需要，進行標識載體的選型。03.素養(yǎng)目標學以致用，解決實際問題的能力。①

任務描述②

任務實施1.

條碼載體(1)標簽設計

本任務使用常用的辦公軟件

(Word

、Excel)

、

圖像處理軟件

(Photoshop)或其他專

用工具完成。內容為設計汽車發(fā)動機的標識標簽，包括標簽的尺寸、布局內容以及具體的樣式。設計任務要求如下：·

標簽尺寸合理，便于粘貼和掃描。·

標簽布局中的內容應能承載如下信息：包括企業(yè)Logo、標簽名稱、具體的產品信息(如產品編號、

產品名稱、排量、氣缸數(shù)量、燃油類型、適用車型、特殊功能、生產日期等)、標識條形碼以及一

些其他輔助信息，如注意事項等。②

任務實施如圖4-8所示，為一種可能的發(fā)動機標識載體模板(標簽)參考設計示例：50mmLOG

產品合格證0標識條碼30

mm燃油類型：

xxxXxXXXXxXxXxX適用

車

型

：

XXXXXXXXXXXXxXX特殊功能：XXXXXXXXXXXXXXX生產日期：XXXXXXXXXXXXXXX產

品編

號

：

XXXXXXXXXXXXXXX產品名稱：xxXxxXXXXxxxXXX排

量：

XXXXXXXXXXXXXXX氣缸數(shù)量：XXXXXXXXXXXXXXX圖4-8標識載體(條碼)設計生成圖片格式PNG格式-Portable

Network

Graphics分辨率300默認72數(shù)值越大圖片越清晰范圍72-300高度40設置條碼的高度，數(shù)據越大高度越高。范圍20-90大小2條碼尺寸大小數(shù)值越大尺寸越大，范圍1-6旋轉不

旋

轉

∨可以進行90-270度的旋轉字體/字號大小Arial.ttf14調整字體及字體的大小，范圍1-30代碼集自

動輸入條碼號88.199.400/014G1602407生成②

任務實施(2)條碼生成

考慮使用一款線上免費的Code128條碼生成器工具為發(fā)動機生成標識條碼，如圖4-9所示

。

工具鏈接地址

http://barcode.cnaidc.com/html/BCGcode128b.php圖4-9標識條碼設計頁面②

任務實施在

設

計

頁

面

下

方

“

輸

入

條

碼

號

”

的

輸

入

框

中

輸

入

任

務

3

.

2

已

經

注

冊

的

發(fā)

動

機

標

識

碼“88.199.400/014G16024071100001”

。單擊輸入框旁的“生成”按鈕，即可在網站上生成條碼，如圖4-10

所

示

。生成圖片格式PNG格式-PortableNetworkGraphics分辨率300默認72數(shù)值越大圖片越清晰范圍72-300高度40設置條碼的高度，數(shù)據越大高度越高。范圍20-90大小2條碼尺寸大小數(shù)值越大尺寸越大，范圍1-6旋轉不旋轉可以進行90-270度的旋轉字體/字號大小Arial.ttf14調整字體及字體的大小，范圍1-30代碼集自

動輸入條碼號88.199.400/014G1602407生成3:下載條碼或打印條碼88.199.400/014G16024071100001圖4-10基于在線工具完成標識載體(條碼)配置②

任務實施(3)標簽制作

將產品信息和標識條碼整合到設計好的如圖4-8所示的標簽模板中，在該模板中還包括企業(yè)Logo,

最終效果如圖4-11所示。未來汽車科技

產品合格證燃油類型：汽

油適用車型：緊湊型車特殊功能：直噴技術生產日期：2024年7月11日產品編號：

ENG-A1001產品名稱：汽油發(fā)動機排

量：1.6L氣缸數(shù)量：4圖4-11發(fā)動機標簽設計成品88.199.400/014G16024071100001(4)標簽測試

使用條碼掃描器測試標簽的可讀性，確保信息能夠被準確讀取，并記錄測試結果。為了實施方便，此處用手機模擬掃碼設備。具體方法為

使用手機微信，搜索小程序“條碼掃描識別器”,進

入小程序如圖4-12所示。單擊“單次掃碼”,掃描生

成的條碼。掃碼成功后，跳轉到條形碼詳情頁面，如圖4-13所示。20:03掃描詳情掃碼時間類型掃碼內容2025-01-1820:03:47條形碼(CODE_128)88.199.400/014G16024071100001復制內容②

任務實施圖4-12條碼掃描識別器圖4-13條碼解析信息②

任務實施2.

二維碼載體(1)標簽設計本任務可以選擇辦公軟件Word

、Excel,

或其他專用設計工具(附鏈接),設計發(fā)動機標識標簽，內容包括標簽的尺寸、布局內容以及樣式。標簽尺寸合理，便于粘貼和掃描。標簽布局中的內容應能承載如下信息：包括企業(yè)Logo

、標簽名稱、具體的產品信息(如產品編號、產

品名稱、排量、氣缸數(shù)量、燃油類型、適用車型、特殊功能、生產日期等)、以及一些其他輔助信息，如注意事項等。

50mm板(標簽)參考設計示例：標識條碼特

殊

功

能：

XxXXXXXXXXXXXX生產日期：XXXXXX

×如圖4-14所示，為一種包含可能的發(fā)動機標識載體模圖4-14標識載體(二維碼)設計產品合格證產

品

編

號

：②

任務實施2.

二維碼載體(2)二維碼生成使用“草料”二維碼生成器(https://cli.im/text/other)為已注冊的標識生成發(fā)動機標識條碼。草

料二維碼是一個提供二維碼生成及管理的平臺，它支持生成靜態(tài)碼和活碼，并提供一系列的二維碼工具與

生碼指南。生成二維碼文

本

網址

文件

圖片

音視頻

名片

微信

表單

批量生碼

更多工具

8模板庫生碼標簽樣式：基礎樣式

切換88.199.400/014G16024071100001高級編銀日解碼※美化

回制作標簽QR

Code.15%容錯。600x600px

◎上傳Logo二維碼美化圖4-15標識二維碼生成頁面②

任務實施2.

二維碼載體(3)標簽制作將產品信息和標識二維碼整合到設計好的標簽模板中，如圖4-16所示。

未來汽車科技

產品合格證產品編號：

ENG-A1001產品名稱：汽油發(fā)動機排

量：1.6L氣缸數(shù)量：4燃油類型：汽油適用車型：緊湊型車特殊功能：直噴技術生產日期：2024年7月11日圖4-16標識二維碼生成頁面②

任務實施2.

二維碼載體(4)標簽測試使用條碼掃描器測試標簽的可讀性，確保信息能夠被準確讀取，并記錄測試結果。使用手機微信的

“掃一掃”功能，掃碼生成的二維碼，解析出標識信息，如圖4-17所示。20:29×

掃描結果88.199.400/014G16024071100001圖4-17二維碼解析■

被動標識載體■

標識載體選型■

標識載體設計任務4.1被動標識載體知識要點被動標識載體，一般是附著在工業(yè)設備或者物料、半成品、成品等的表面以方便掃描槍、手機、個人數(shù)字助理(

Personal

Digital

Assistant,PDA)

等識讀設備讀取。在工業(yè)互聯(lián)網體系中，被動標識載體一般只承載工業(yè)互聯(lián)網標識編碼，而不具備遠程網絡連接

能力，需要依賴標識讀寫器才能向標識解析服務器發(fā)起標識解析請求。特別地，某些被動標識載體只具備短距離網絡連接能力，如圖4-1所示，給出了常見的被動標識載體，包括一維條形碼、二維條形碼、

RFID等相關的識讀設備。1234567890123條形碼

二維碼

掃碼設備

RFID標簽RFID閱

讀

器圖4-1常見被動標識載體及其讀寫設備被動標識載體1.條形碼條形碼

(Bar

Code)只在一個方向(一般是水平方向)表達信息，而在垂直方向則不表達任何信

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

進制的1和0,對其進行編碼，從而可以組合不同粗細間隔的黑白圖案，可以代表數(shù)字、字符和符號

信息，反應某種信息。表4-1給出當前常用的條碼類型及主要應用領域。常用的一維條形碼有EAN條碼、UPC條

碼

、GS1

條碼、ITF條碼等。廣泛應用在商業(yè)零售、圖書管理、郵政管理、倉儲物流等眾多領域。條碼技術是

實現(xiàn)銷售終端

(Point

of

Sale,POS)、電子數(shù)據交換

(Electronic

Data

Interchange,EDI)、電

子

商

務

和供應鏈管理的技術基礎，是實現(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Code

128碼制的條形碼，它結合了GS1標準，使其能夠編碼更多的數(shù)據類型和附加信息。4ITF條形碼主要用于標識物流單元，如物流標簽和紙箱，對印刷精度要求低。不能用于POS零售結算。被動標識載體1.條形碼條形碼具有輸入速度快、可靠性高、采集信息量大、靈活實用、條碼設備易于操作、條碼標簽

易于制作、效率高、成本低等優(yōu)點，這是其廣泛應用的原因。同時，條形碼也存在一些局限性，如

數(shù)據容量有限、易受損壞、安全性不足等，應用中應考慮到這些因素。被動標識載體2.二維碼二維碼(Quick

Response

Code,QR

Code)是一種二維上分布的圖形來記錄數(shù)據符號信息的條碼。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90年代初。當時，日本企業(yè)Denso

Wave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注，并成為信息傳

遞的重要工具。二維碼根據構成原理和結構形狀的差異，可以分為兩種類型：·

堆疊式二維碼(Stacked

Barcodes):

這種二維碼是建立在條形碼基礎上，由多行短的一維條

碼堆疊而成。其信息密度不高，但在讀碼設備上與一維碼具有較好的兼容性，常見的有PDF417、Code49和Code

16K等?！?/p>

矩陣式二維碼

(Matrix

Barcodes):

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的糾錯能力，應用也更為廣泛。

常見的矩陣式二維碼包括QRCode

、DataMatrix和Aztec

Code等。被動標識載體2.二維碼二維碼在生活中的應用非常廣泛，就工業(yè)場景而言，二維碼常見的應用模式如下：(1)生產管理

二維碼可以被應用于生產線上的各個環(huán)節(jié)，包括設備、原材料、半成品和成品。

通過掃描二維碼，操作員可以進行加工任務的領取，進行任務作業(yè)。包括綁定、添加相關信息，如

產品編號、生產日期、工藝參數(shù)、操作人等。通過二維碼實現(xiàn)實時的數(shù)據采集和信息獲取有助于實

現(xiàn)生產流程的可控和追溯，提高生產效率和質量管理水平。如在汽車總裝工序中，裝配正確性是重

中之重?？傃b工程師基于手持設備讀取車身底盤、剎車助力泵、側氣簾和安全帶等零部件上的二維

碼，實現(xiàn)錄入數(shù)據與擰緊數(shù)據的綁定，確保了這些關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識和追蹤物料。在供應鏈環(huán)節(jié)，通過給每個物料加上獨特

的二維碼標識，可以實現(xiàn)物料入庫、出庫和庫存管理的自動化和精確性。此外，當物料進入生產線

時，操作員可以掃描二維碼迅速確認物料的使用和投放位置。被動標識載體2.二維碼(3)質量管理

二維碼在質量管理過程中也起到關鍵作用。通過在產品上標記二維碼，可以記

錄各個工序的質檢結果和質量參數(shù)。操作員在進行質檢時，只需掃描產品上的二維碼即可獲取相關

數(shù)據，提高質量管理的準確性和效率。(4)維護保養(yǎng)制造設備通常需要定期維護和保養(yǎng)，以確保其正常運行。二維碼可以被用于設

備維護管理，記錄設備的維護歷史、保養(yǎng)日期和維修記錄等。當維護人員需要對設備進行檢修時，

只需掃描設備上的二維碼，便可獲取相關信息，提高維護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，制造企業(yè)可以進行生產過程的優(yōu)化。例如，根

據生產線上每個工序的時間和效率數(shù)據，可以識別瓶頸和不合理的環(huán)節(jié)，并進行調整和改進。這樣

的實時監(jiān)控和數(shù)據分析有助于提高生產線的整體效率和資源利用率?？傮w而言，二維碼在工業(yè)場景中的應用十分廣泛。通過二維碼的應用，制造企業(yè)能夠實現(xiàn)生產

過程的數(shù)字化和可視化，提高生產效率、質量管理水平和資源利用率。隨著技術的不斷發(fā)展，相信二維碼在制造執(zhí)行系統(tǒng)中的應用將會進一步擴大和深化。被動標識載體2.二維碼二維碼雖然已經出現(xiàn)在各種工業(yè)應用場景中，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。對于復雜的生產環(huán)

境和大規(guī)模的數(shù)據需求，二維碼可能無法滿足全部信息存儲的要求。這可能導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)定性對于實時的制造執(zhí)行系統(tǒng)至關重要。在高速生產線上，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流程。因此，在選擇二維碼掃描設備時，需要考慮其性能和適應性。(3)環(huán)境適應性

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、潮濕或含有化學物質的場所，二維碼可能受到磨損、模糊或褪色等

影響，從而導致掃描失敗或無法識別。因此，在選擇和應用二維碼時，需要考慮其適應性和耐用性。盡管存在這些局限性，二維碼仍然是一個實用且經濟高效的標識和追溯工具，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。隨著技術的不斷發(fā)展，未來可能會出現(xiàn)更先進、高容量

和適應更廣泛環(huán)境的編碼方式，以進一步提升二維碼在MES中的應用。被動標識載體適用于各種惡劣環(huán)境。RFID

系統(tǒng)通常由電子標簽

(Tag)

、

讀寫器

(

Reader)和計算機系統(tǒng)

(Computer

System)

三部分組成，如圖4-2

所示。標簽是被識別的目標物體上攜帶的電子標簽，通常

由芯片和天線組成，芯片負責存儲數(shù)據并處理信號，天

線

負責接收和發(fā)射射頻信號。標簽可以分為主動標簽和被動

標簽。主動標簽內置電池，可以主動發(fā)送信號；被動標簽

不具備電源。讀寫器用于與標簽進行通信。讀寫器發(fā)射射

頻信號，標簽通過這一區(qū)域時被觸發(fā)，發(fā)送存儲在標簽中

的數(shù)據，或根據讀寫器的指令改寫存儲在標簽中的數(shù)據。

讀寫器可接收標簽發(fā)送的數(shù)據或向標簽發(fā)送數(shù)據，讀寫器

通常連接到計算機或控制系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據的讀取、傳輸和

處理

。3.射頻識別射頻識別

(Radio

Frequency

Identification,RFID)是一種非接觸式的自動識別技術，可通過無線電訊號識別特定目標對象并讀寫相關數(shù)據，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸，RFID

讀寫器無線連接到天線并接收來自rfid

標簽的數(shù)據RFID標簽連接到資產以將存儲的數(shù)

據傳輸?shù)教炀€天線從標簽接收存儲的數(shù)據并將

該數(shù)據傳輸?shù)?/p>

rfid讀取器圖4-2RFID

工作原理圖計算機數(shù)據被傳輸?shù)絩fid數(shù)據庫

中進行存儲和評估被動標識載體3.射頻識別RFID技術是條形碼技術的進一步延拓，可對處于高速運動狀態(tài)的物體進行識別，還可以同時對多

個標簽進行識別，具有操作方便快捷，信息存儲量大，可讀可寫，可重復使用，安全性高等優(yōu)點。RFID技術成本相對較高，特別是大批量應用的場景中。此外，RFID標簽抗干擾能力一般，信息可能

被非法讀取和惡意篡改，存在隱私和安全風險。目前RFID技術廣泛應用于多個領域，在制造業(yè)中典

型的應用模式包括智能倉庫、物流運輸、防偽識別、工業(yè)品溯源等，潛力逐漸顯現(xiàn)。被動標識載體名稱信息載體使用成本信息存儲信息識別保密性抗干擾性條碼普通紙、物表

面成本低廉，一次使

用存儲量有限讀取效率低，一次只能讀取一個標簽內容。低強二維碼普通紙、物表

面成本低廉，一次使

用存儲量有限讀取效率低，一次只能讀取一個標簽

內容。低強RFID存儲器成本較高，多次使用。存儲量很大讀取效率高，一次可以讀取多個標簽內容。高一般三種被動標識載體共性特征包括：·

一般附著在工業(yè)設備/耗材表面，標識信息易被讀取、被復制、被盜用和被誤用；網絡連接能

力受限，需要借助讀寫器向標識解析服務器發(fā)起標識解析請求；·

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，適用于承載低價值、數(shù)量大的工業(yè)單品標識。表4-2簡要匯總三種被動載體的特征：被動標識載體任務4.1被動標識載體■

被動標識載體■

標識載體選型■

標識載體設計知識要點這里的標識載體選擇是指在具體的場景應用中選擇何種被動標識載體(一維碼、二維碼、RFID

等),采用何種打印方式(噴碼、激光、紙標簽等),以及選擇何種識讀設備(條碼槍、PDA等

)

。

標識載體的選型還取決于行業(yè)、產品形態(tài)、污濁物特征、載體大小、成本等多種因素。如圖4-3是一種采用激光雕刻在齒輪上的二維碼。標識載體選型圖4-3軸、齒輪二維碼下面首先以汽車核心零部件制造為例，對涉及材質表面處理的主要工藝簡單介紹。·

切削工藝：一種機械加工方法，它涉及使用工具(刀具、磨具和磨料)將工件上的多余材料

切除，以獲得所需的幾何形狀、尺寸精度和表面質量?！?/p>

熱處理工藝：在汽車制造中扮演著至關重要的角色，它通過改變材料的內部組織結構來提高

零部件的力學性能和耐用性，表面淬火技術，用于提高零件表面的硬度和耐磨性?！?/p>

清洗工藝：將待噴涂的發(fā)動機缸體放置在清洗池里，經歷化學清洗、手工刷洗和高壓水槍沖

洗等多個環(huán)節(jié)，以確保其表面徹底清潔干凈。·

噴砂工藝：一種常用的表面處理技術，通過高速噴射裝置將磨料噴射到工件表面，以達到改

善表面質量和增加表面粗糙度的效果。通過噴砂工藝處理后，金屬表面可以得到清潔、光滑

的效果，同時還能提高金屬的耐腐蝕性和粘附性。標識載體選型下面首先以汽車核心零部件制造為例，對涉及材質表面處理的主要工藝簡單介紹。·

電鍍工藝：一種利用電化學方法在金屬或非金屬制品表面形成一層金屬覆蓋層的表面加工技

術。電鍍可以提供防腐涂層，改善金屬的整體外觀，提高金屬的厚度，防止摩擦和正常磨損，

提高金屬的電導率。·

噴涂工藝：使用專業(yè)的噴涂設備，將預先準備好的噴涂材料(如陶瓷涂層、金屬涂層和復合

涂層等)噴涂在發(fā)動機缸體表面，保證噴頭的移動均勻，避免重復涂覆。標識載體選型熱處理前熱處理后涂裝前涂裝后電鍍前電鍍后熱

處

理

工

藝：高溫處理后，導致工件表面顏色發(fā)生變化涂

裝

工

藝：涂裝處理后，導致二維碼深淺不一，對比度不均電鍍工藝：經過鍍鎳等電鍍工序后工件二維碼顏色會發(fā)生很大變化噴砂后清洗前清洗后切削前切削后噴砂前噴砂工藝：由于顆粒與加工物表面工序后出現(xiàn)二維碼損壞情況清

洗

工

藝

：清洗處理后二維碼表面液體殘留，反光切

削

/

研

磨

：經過切削加工后，工件表面形成不同的紋理在這些制造業(yè)的產品加工處理工藝中，通過標識載體實現(xiàn)信息的記錄，為質量管理、產品追溯

提供基礎。圖4-4給出一組在產品加工的不同工藝過程中使一維碼、二維碼的狀態(tài)發(fā)生變化對比的例

子。此時要么考慮更合適載體選型，要么考慮采用變形修復技術，保障正常識讀。圖4-4標識載體(二維碼)在不同工藝前后的變化對比標識載體選型載體的選擇過程就是良好可行性解決方案的確定過程，在實際應用場景中會面臨很多難題。標識載體的使用場景，產品本身材質、形狀、機臺限制等，都有可能加大載體讀取難度。如曲面刻印

二維碼，引起二維碼形變。再如金屬圓柱面刻印二維碼，室內燈光照耀下中間出現(xiàn)反光，形成明顯

的光柱。如圖4-5所示給出了實際場景中的應用示例。刻印質量水平點陣碼刻印質量差現(xiàn)場應用場景整托盤讀取機臺安裝限制定位邊被遮擋零部件形狀曲面刻印，條碼變形零部件顏色同產品不同顏色，需停線調整參數(shù)零部件大小視野要求大條碼位置固定圖4-5標識載體(二維碼)在不同使用場景中的問題示例標識載體選型特定場景中的標識載體還會受到生產中油污、磨損和劃痕的影響等。如圖4-6所示，分別給出了臟污、劃傷二維碼的例子，此時需要考慮對二維碼進行修復，已完成正常識讀。標識載體選型圖4-6臟污、劃傷二維碼標識載體設計是指綜合考慮標識載體本身及其附著物的大小關系、布局、功能及美觀在內的一體化設計。在實際的應用中，標識載體的設計不僅要考慮載體的形態(tài)，還要根據附著物的特點，進行材質、張貼位置的考慮。出于產品營銷、防偽等多種因素的考慮，標識載體的設計還要求關鍵信

息突出，為產品增加美感，起到愉悅用戶、吸引用戶的目的。如圖4-7所示，為汽車領域包含了營銷

和防偽作用的標識載體設計，左圖為圓形布局，右圖為長方形布局。圖4-7汽車行業(yè)標識載體設計示例標識載體設計可以依靠專業(yè)的軟件工具、在線的專用設計工具完成。在接下來的任務實施中，

我們通過辦公軟件排版進行標識載體的設計練習，其他專用工具可自行選擇使用。中國一汽刮涂層掃碼知真?zhèn)晤I大獎10016424掃碼驗真微縮字防偽數(shù)碼防偽查詢涂層內置防偽碼

商品條形碼浮雕防偽標識載體設計①任務描述任務4.2主動標識載體本任務要求完成一個工業(yè)互聯(lián)網終端的標識注冊過程。該終端為主動標識載體的代表，具體信息如下：口

主動載體ID:CM200200001口

設備序列號SN:207AEL1908A37任務目標01.知識目標掌握主動標識載體的概念、特征；掌握主動標識載體的注冊流程；掌握主動標識載體應用流程。02.技能目標具備利用主動載體構建特定場景創(chuàng)新應用的能

力。03.素養(yǎng)目標培養(yǎng)良好的信息安全意識，通過國密算法的使用掌握加強信息安全的相應舉措。1.

預置密鑰生成向工業(yè)互聯(lián)網終端發(fā)送預置密鑰，密鑰(如SM2)將用于后續(xù)的安全認證和信息加密過程，確保設備身

份的唯一性和數(shù)據傳輸?shù)陌踩浴Ｊ褂眉用芩惴ㄉ擅荑€對，包括公鑰和私鑰，并驗證加密和解密過程是

否正常。以下提供一個使用SM2生成密鑰對的工具，并給出操作示例：②

任務實施私

鑰

：圖4-25在線SM2秘鑰生成工具在線SM2

密鑰對生成工具，支持生成SM2

公鑰及私鑰密鑰對，根據SM2

算法，其中私鑰的是256位的橢圓曲線密鑰。密鑰輸出支持16進制和Base64編碼格式。輸出格式：OHexOBase64公鑰：□轉大寫0499c348ebd75b48d1163f19e8e73da2b0ad9f692064c0a051d41661926d095ac43a0d2e0897ba075ec98c1fe0a199d7024562b4873467eal(1)生成公鑰和私鑰對打開SM2生成秘鑰對的在線工具

https://tool.hiofd.com/sm2-key-gen/,

如圖4-25所示，單擊“生成

密鑰對”按鈕，可見生成的公鑰和私鑰信息。②

任務實施生成密鑰對

清空(2

)對終端進行信息加密使用上一步驟生成的公鑰，借助SM2加密工具

(https://tool.hiofd.com/sm2-encrypt-online/),對

工業(yè)互聯(lián)網終端的設備序列號SN(207AEL1908A37)信息進行加密，如圖4-26所示。在線SM2加密工具，使用公鑰加密，密文編碼方式支持：普通編碼、ASN.1

編碼，橢圓曲線點的序列化模式支持：非壓縮模式、壓縮模式、混合模式，密文的拼接順序支持：C1C3C2標準、C1C2C3標準。明文和密文支持16進制和Base64

編碼格式。請輸入要進行SM2加密的字符串。207AEL1908A37原文格式：OUTF-8

OHex

OBase64公

鑰

0

4

9

9c348ebd75b48d1163f19e8e73da2b0iHex密文的編碼方式Plain(普通編碼)橢圓曲線點的序列化模式MarshalUncompressed(非壓縮模式)C1C3C2(新標準)輸出格式：HexOBase64SM2

加密

復制結果

查看示例加密結果(Ciphertext):□

轉大寫0462ae3=5223c40465be7E5817ea292ad963e41bBfff554m843316b37b35b18494db04936c9840a2367faca2187ed6b4b45c2ee160ea48dd3969930116701e5abe1b6601570491ecb545702774dfe92ba6f659a79942dBe7530d0321066e62a8d27923aca50a18a7cbe4ba96185圖4-26在線SM2

加密工具②

任務實施(2

)對終端進行信息加密加密后的密文信息如下：0462ac3e5223c40465bc7f5817ea292ad963e41b8fff554a843316b37b35b18494db04936c9840a2367faca2187cd6b4b45c2ec160ea48dd3969930116701c5abc1b6601570491ecb545702774dfe92ba6f659a799f42d8e7530d0321066e62a8d27923aca50a18a7cbc4ba96185②

任務實施最

后

，使

用

私

鑰

及SM2解

密

工

具(https://tool.hiofd.com/sm2-decrypt-online/)進行信息解密，輸入上一步驟中加密后的密文，輸

入步驟(1)中生成的私鑰，單擊

“SM2解密”,可

以

查

詢

到解

密

后

的

設

備

序

列

號

信

息

“207AEL1908A37”,

如圖4-27所示。在實際應用過

程中將相應的密鑰信息預置在主動標識載體內，實

現(xiàn)設備的安全認證功能。在線SM2

解密工具，使用私鑰解密，本SM2

解密工具非常智能，不管是普通編碼或ASN.1編碼的密文編碼方式，非壓縮模式、壓縮模式或混合模式的橢圓曲線點的序列化模式，C1C3C2標準或C1C2C3

標準的密文拼接順序加密的密文，本工具

都支持進行解密。密文支持16進制和Base64編碼格式，明文支持UTF8、16

進制和Base64編碼格式。請輸入要進行SM2解密的字符串。0462ac3e5223c40465bc7f5817ea292ad963e41b8ff554a843316b37b35b18494db04936c9840a2367faca2187cd6b4b45czec160ea48dd3969930116701c5abc1b6601570491ecb545702774dfe92ba6f659a799f42d8e7530d0321066e62a8d27923aca50a18a7cbc4ba96185原文格式：O

Hex

OBase64a199d7024562b4873467ea10e643d4931fi輸出格式：◎UTF-8CHexOBase64SM2

解

密

復制結果清空

查看示例解密結果(Ciphertext):□轉大寫207AEL190BA37②

任務實施(3

)解密設備序列號圖4-27在線SM2解密工具②任務實施2.

主動標識注冊本步驟將使用預置的密鑰向標識管理平臺發(fā)送標識注冊請求。安全考慮，請求中需要對包含終端的設備

信息(設備序列號、主動載體ID等)以及需要注冊的工業(yè)互聯(lián)網標識進行加密。其中，請求參數(shù)的格式如下："activeCarrierlD":"CM200200001",//主動載體ID"deviceSerialNumber":"207AEL1908A37",/1設備序列號"requestedlnternetldentifier":"88.188.400/CM200200001",//設備標識碼"timestamp":"2024-07-15T12:34:56Z",/1當前時間戳，用于防止重放攻擊"signature":"your_signature_here"http://

使用私鑰對請求內容(不含signature

字段)進行簽名后的結果在線SM2

加密工具，使用公鑰加密，密文編碼方式支持：普通編碼、ASN.1

編碼，橢圓曲線點的序列化模式支持：非壓縮模式、壓縮模式、混合模式，密文的拼接順序支持：C1C3C2

標準、C1C2C3

標準。明文和密文支持16進制和Base64

編碼格式。請輸入要進行SM2加密的字符串。{"activeCarierID":"CM200200001","deviceSerialNumber":"207AEL1908A37","requestedinternetidentifier":"88.188.400/CM200200001"}原文格式：OUTF-8OHex

OBase64公

鑰

0

4

9

9c348ebd75b48d1163f19e8e73da2b0;密文的編碼方式

Plain(普通編碼)橢圓曲線點的序列化模式

MarshalUncompressed

(非壓縮模式)密文的拼接順序

CIC3C2(新標準)輸出格式：O

HexOBase64SM2加密

復制結果清空

查看示例加密結果(Ciphertext):□轉大寫044062224984E20c01c703E2208dbOab2186ae25ce2804fdd3979e9ca03518E830622845clad398064b66183836cb32e66bdf244af393afda15b91dfc5b9ed641442a5341948ce3f85fef1b76b9be436e62f1105cedc0b9507d956e3ae636ef0690de517ec911007de4ea9b9e863437291fa6da87014219546aa9421d2a44370E81b036637543b73c512e91b89fbe9e1b6746aeacBefe6f10260019375141c9b8817edb6942c3acded7228496674a177e4d23alee0e0e2e21ee971189897

595f5f9f7b0ef8b51ccbf6108d6a0199c220414fd911blc5a5010c12065c6442c80fb75a圖4-28使用SM2對設備信息進行加秘如圖4-28所示，使用SM2加密工具對主動載體ID

、設備序列號、設備標識碼信息進行

加密，填入步驟1(1)中生成的公鑰，單擊

“SM2加密”生成加密結果。②

任務實施2.

主動標識注冊②

任務實施將得到的密文放入

“signature”

中，請求參數(shù)信息如下："activeCarrierlD":"CM200200001",//主動載體ID"deviceSerialNumber":"207AEL1908A37",//設備序列號"requestedlnternetldentifier":"88.188.400/CM200200001",//設備標識碼"timestamp":"2024-07-15T12:34:56Z",//當前時間戳，用于防止重放攻擊"signature":"044062224984f20c01c70342208db0ab2186ae25ce2804fd3979e9ca03518f83f0622845c1lad39806466183836cb32e66bdf244a?393afda15b91dfc5b9ed6f41442a53419e48c385fcf1b76b9be436e62f1105ccdcob9507d956e3ae636ef0690de517ec911007de4ea9b9e863437291fa6da87014219546aa9421d2a44370f81b036637543b73c512e91b89fbe?e1b6746aeac8efe6f10260a019375141c9b8817cdb6942c3acded722849b674a177e4d23alee0e0cz2c21ee9711898975955f9f7b0ef8b51cbf6108d6a0199c220414d911b1c5a5010c12065c6442c80fb75a"/1使用私鑰對請求內容(不包括signature字段)進行簽名后的結果}②

任務實施接著打開瀏覽器，在地址欄輸入網址“https://apifox.com”,進入我們在任務3.1創(chuàng)建的項目“工業(yè)互聯(lián)網標識解析應用技術”,如圖4-29所示。單擊項目卡片，進入接口管理頁面。個人團隊

團隊所有者團隊項目

團隊資源

動態(tài)

成員/權限

訂單管理

團隊設置

⑤導入項目

+新建項目工業(yè)互聯(lián)網標識解析應用技術HTTP圖4-29

Apifox項目管理POST28:9999/register發(fā)送

V保存請求

響應定義接口說明

預覽文檔

◎接口名稱ParamsBody1HeadersCookiesAuth前置操作

后置操作

設置none

form-data

x-www-form-urlencoded

xml

raw

binary

GraphQL

msgpack

application/json參數(shù)值數(shù)據結構

白格式化自動生成∨動態(tài)值12

"activeCarrierID":"CM208200001",3

"deviceSerialNumber":"207AEL1908A37",4

"requestedInternetIdentifier":"88.188.480/CM208200001",

5

"timestamp":"2024-87-15T12:34:56Z",6"signature":"844862224984f20c01c703f2208dbOab2186ae25ce2884fdd3979e9ca03518f83f0622845c1ad398064b66183836cb32e66bdf244af393afda15b91dfc5b9ed6f41442a53419e48cc3f85fcf1b76b9be436e62f1105ccdceb9507d956e3ae636ef0690de517ec911007de4ea9b9e863437291fa6da87014219546aa9421d2a44370f81b036637543b73c512e91b89fbe9e1b6746aeac8efe6f10260a019375141c9b8817cdb6942c3acded722849b674a177e4d23aleele0c2c21ee971189897595f5F9f7b@ef8b51ccbf6108d6a0199c220414fd911b1c5a5010c12865c6442c80fb75a"7

}8把接口類型替換成“POST”,

在地址欄里輸入地址“http://28:9999/register”。然后依次選中地址欄下方的“Body”

和“json”

標簽，在頁面下方的內容框里輸入請求參數(shù)，如圖4-30所示。最后單擊“發(fā)送”按鈕，發(fā)送主動標識注冊請求。圖4-30apifox標識注冊請求②

任務實施②

任務實施發(fā)起主動注冊請求成功后，標識管理平臺接收到注冊請求后，將使用密鑰對請求中的信息進行認證。認證過程中，平臺會驗證請求的來源是否合法，以及請求中的信息是否完整和未被篡改。認證通過后，平

臺將完成標識的注冊過程，并向終端返回注冊的工業(yè)互聯(lián)網標識，如圖4-31所示。Pretty

utf8"status":"1","data"

:{"handle":"88.188.400/CM200200001","deviceSerialNumber":"207AEL1908A37","requestedInternetIdentifier":

"CM200200001"分享口提取變量圖4-31返回標識注冊結果②

任務實施3.

主動標識解析方法一：頁面查詢在瀏覽器地址欄中輸入網址

“https://dms.idfactory.cn”,訪問國家頂級節(jié)點標識查詢系統(tǒng)，如工業(yè)互聯(lián)網標識解析國家頂級節(jié)點標識查詢系統(tǒng)首頁下

載

中

心mR

編碼工具工業(yè)互聯(lián)網標識查詢請

輸

入

您

要

查

詢

的

標

識

或

前

綴

編

碼

Q童詢查詢樣例：

8.11

8.11.1

88.111.1315PX2R217049T1

88111.13150101ZKTGA323090123001系

統(tǒng)

服

務

能

力融合查詢權威認證可信解析支持VAA.Handle等多種工業(yè)互聯(lián)網標識兼容

互通、融合查詢標識機構經監(jiān)管部門，檢測到評估機構認證，宣

詢活果權威公正以國家頂級節(jié)點為信任描點，構肆節(jié)意認證證書鏈，保障解析數(shù)據安全，泄確圖4-32國家頂級節(jié)點標識查詢系統(tǒng)圖4-32所示。②

任務實施3.

主動標識解析方法一：頁面查詢在國家頂級節(jié)點標識查詢系統(tǒng)中，在頁面上方的輸入框輸入上述任務注冊的發(fā)動機標識碼“88.199.400/014G16024071100001”,單擊“查詢”按鈕，進入標識詳情頁面，頁面展示這條發(fā)動機基本

信息，如圖4-33所示?！魳俗R解析信息W用里

元教據信血

監(jiān)百標R

的螺信息·

標R

8199400014G1602407100001·

proutonDae2024年7月11日aspacenest1.6.·wehiceType

緊燥型車·poouxtoFDJ0001·

ginoerCoun

44I·

specaFeatue直噪技術·

tueltype

汽油·

產品名稱

汽車動機圖4-33頂級節(jié)點標識解析查詢結果8.199.400/014G16

024071100001該蝙碼為工業(yè)互聯(lián)網標識查國久數(shù)

次②

任務實施方法二：接口查詢打開瀏覽器，在地址欄輸入網址

“https://apifox.com”,

隨后進入我們在

任務3.1創(chuàng)建的項目“工業(yè)互聯(lián)網標識解析應用技術”。單擊項目卡片，進入接口管理

頁

面

。在接口編輯頁面中，在地址欄填入“http://sh.resolve.i:8081/+標識編碼”,如圖4-34所示。輸入完成后，

單擊“發(fā)送”按鈕，即可獲取解析出的標識

信

息

。①項目概覽×POST標識注冊

POST標識批量注冊

GET標識解析

·

+

…

請選擇環(huán)境

三GEThttp//:8081/88.199.400/014G16024071100001發(fā)送

保存

√

…請求

響應定義

接口說明

預覽文檔Mock

◎標

識

解

忻

a

口口ParamsBodyHeadersCookiesAuth前置操作后置操作設置Query參數(shù)參數(shù)名

參數(shù)值

類型

說明添加移數(shù)BodyCookieHeader8控制臺

實際請求·

分享校驗響應O成功(200ettyRawPreviewVisualizeSON

tfg④

理

取

山

口

a200119ms2.15K["responseCode"

;1,"handle"

;“88.199.48e/e14616024871108001”,"yalue";((

“index”:1000,"type";TEuIaTE

Tn""data":{nlenwrerrm157mnurzuahBnTaTionaa112“timestamp”;“2024-10-2312:32:51”

,"references"

:[,"ad-nRead";1,"adninurite":1,"publicRead";1,"publicurite";286圖4-34基于apifox的標識解析查詢結果"format":"string",13141819151690Pr9任務4.2主動標識載體知識要點■

主動標識載體■

主動標識注冊流程■

主動標識載體服務架構在當前的工業(yè)應用中，通常面臨如下典型問題：·

隨著萬物互聯(lián)時代到來，終端入網的數(shù)量急劇上升，對接入終端及相關主體的身份認證成為

產業(yè)迫切解決的問題。·

工業(yè)現(xiàn)場的海量異構設備以及異構系統(tǒng)之間，缺乏統(tǒng)一標準以及接入規(guī)范體系，導致產生跨

產線、跨企業(yè)、跨行業(yè)間的數(shù)據交互壁壘，數(shù)據流通亟待解決。·

數(shù)據在交互流轉時，存在易篡改、易泄漏等問題，安全性得不到保證阻礙了數(shù)據共享交易，不利于新型應用場景的構建，資源價值無法發(fā)揮。主動標識載體按照工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)聯(lián)盟給出的定義，主動標識載體一般是指可以嵌入在工業(yè)設備的內部，承

載工業(yè)互聯(lián)網標識編碼及其必要的安全證書、算法和密鑰，具備聯(lián)網通信功能，能夠主動向標識解

析服務節(jié)點或標識數(shù)據應用平臺等發(fā)起連接，而無需借助標識讀寫設備來觸發(fā)。如圖4-17所示，通用集成電路卡(Universal

Integrated

Circuit

Card,UICC)、通信模組、微控制

單元

(Microcontroller

Unit,MCU)、通信終端等都是主動標識載體的例子。圖4-17常見的主動標識載體類型主動標識載體UICC卡模組終端MCU主動標識載體的主要特征有：·

嵌入在工業(yè)設備內部，不容易被盜取或者誤安裝?！?/p>

具備網絡連接能力，能夠主動向標識解析服務器發(fā)起標識解析請求；同時也支持被其承載的

標識及其相關信息的遠程增刪改查。·

除了承載工業(yè)標識符，還具有安全區(qū)域存儲必要的證書、算法和密鑰，能夠提供工業(yè)標識符

及其相關數(shù)據的加密傳輸、能夠支持接入認證等可信相關功能?！?/p>

具有防震動、防潮濕、防摩擦、防篡改等特性，適用于復雜工業(yè)環(huán)境。主動標識載體1.通用集成電路卡

(

UICC)UICC是在全球移動通信系統(tǒng)中使用的智能卡，主要用于存儲用戶信息、鑒權密鑰、短消息、付

費方式等信息，還可以包括多種邏輯應用，例如用戶標識模塊(Subscriber

Identity

Module,SIM)、通用用戶標識模塊

(Universal

Subscriber

Identity

Module,USIM)、IP多媒體業(yè)務標識模塊(IPMultimediaServiceIdentityModule,ISIM)、以及其他如電子簽名認證、電子錢包等非電信應用模塊。將工業(yè)互聯(lián)網標識解析系統(tǒng)的接入能力封裝為

UICC

卡的一種卡應用，將有利于工業(yè)互聯(lián)網標識的規(guī)

?；褂茫瑫r也有利于工業(yè)終端通過工業(yè)互聯(lián)網標

識及其相關數(shù)據安全接入到工業(yè)互聯(lián)網應用中。類似

于其他卡應用，工業(yè)互聯(lián)網標識的相關應用可打包成

工業(yè)標識應用，并部署在UICC的卡應用區(qū)。SIM

應用USIM應

用

ISIM應用UICC

其他應用卡屬性、操作系統(tǒng)等主動標識載體圖4-18UICC及其卡應用其他接入網UMTSE-UTRANGSMIMS2.通信模組通信模組主要包括主功能模塊、天線接口單元、功能接口單元，如圖4-21所示。主功能模塊包括

基帶處理器、射頻

(RadioFrequency,

RF)模塊及電源管理模塊?；鶐幚砥魇悄K中最核心的部

分，主要功能為基帶編解碼、語音編碼等，負責基帶信號處理和協(xié)議處理。工業(yè)標識、密鑰Applet

等可以由主功能模塊MCU

承載。天線接口單元塊通過

RF天線接口為終端提供連接射頻天線的接口。

功能接口單元通過一系列PIN

腳(或者SMT方式)與終端主板連接，提供各種信號的輸入輸出。天線接口

天線相關接口MCU功能接口

USIM

UART

USB圖4-19通信模組的基本組成主動標識載體RF模塊基帶處理電源管理存儲工業(yè)ID安

全主功能模塊3.工業(yè)互聯(lián)網終端工業(yè)互聯(lián)網終端是工業(yè)互聯(lián)網中連接感知延伸層和網絡層，實現(xiàn)數(shù)據采集(或匯聚)及向電信

網絡發(fā)送數(shù)據的設備，它擔負著數(shù)據采集、預處理、加密、控制和數(shù)據傳輸?shù)榷喾N功能。從通信技

術的角度，終端是網絡的端節(jié)點，是消息傳遞的末端。從行業(yè)應用的角度，終端提供行業(yè)所需的功

能，因此形態(tài)和功能差異很大。工業(yè)互聯(lián)網終端架構包括主控模塊、網絡接入模塊、數(shù)據接入模塊、

電源模塊、外設接口模塊等，如圖4-20所示。終端按網絡技術的差異性，可分為移動終端和固

定終端兩類。移動終端一般指支持蜂窩無線通信技術

(

如2G/3G/4G/5G、NB-IoT等)的終端，如安裝了4G

移動通信模塊的挖掘機。固定終端一般指支持有線通

信技術或者近距離/短距離無線通信技術的終端，如

監(jiān)控攝像頭。網絡接入模塊主控模塊數(shù)據接入模塊主動標識載體圖4-19通信模組的基本組成外設接口模塊電

源

模

塊任務4.2主動標識載體知識要點■

主動標識載體■

主動標識注冊流程■

主動標識載體服務架構主動標識注冊流程以數(shù)控加工場景數(shù)據采集為例說明主動標識載體的注冊流程。主動標識載體會被預寫入唯一序

列號、標識前綴預寫號和證書授權(Certificate

Authority,CA)安全認證證書。標識載體安裝至設備

上首次上電激活時，會主動向安全接入管控平臺傳送序列號、接入IP等信息，發(fā)起CA

身份認證。安

全接入管控平臺會以其數(shù)據庫中預存的身份信息和設備信息對主動標識載體進行身份匹配認證，認

證通過后，會由企業(yè)節(jié)點向二級節(jié)點發(fā)起標識注冊申請，申請完成將下發(fā)的標識回傳寫入主動標識

載體，將原來載體中預存的標識預寫號補寫完整，形成一個唯一的工業(yè)互聯(lián)網設備標識。主動標識

載體的注冊流程如圖4-21所示。代注模塊匹配庫中序列號向二級節(jié)點發(fā)起注冊標識申請注冊標識、傳送IP安全認證服務

標識管理服務下發(fā)標識序列號：2349871838772(芯片號)

預存信息CA證書庫號

)注冊后補錄信息標識號：88.199.1/CJQ.123667IPv4/IPv6

端口信息序列號：2349871838772(芯片號)標識預寫號：88.199.1/CJQ.預留CA證書：RSA/SM算法初次上電激活傳送序列號、接入IP、身份認證傳送并寫入唯一標識工業(yè)設備主動標識載體序列號：2349871838772(芯片號)標識號：88.199.1/CJQ.123667CA

證書：RSA/SM

算法圖4-21主動標識載體注冊流程序列號：2349871838772(芯片預存信息完成標識載體的注冊后進行設備數(shù)據上報，還是以該場景為例說明其過程。主動標識載體承擔

數(shù)據采集器的作用，基于其主動標識號上報數(shù)據，首先向安全接入管控平臺發(fā)起身份認證，認證通

過后，數(shù)據經過安全芯片傳送至業(yè)務云平臺，數(shù)據上報時將主動標識號前綴和數(shù)據一同上報，確保

每次上報的數(shù)據都是一個唯一的