射频识别(RFID)技术

GS1 标准体系

作者:陈广 日期:2019-7-2


发展历史

1973年,统一代码委员会 UCC(Uniform Code Council)成立,并建立了 UPC(Universal Product Code)商品条码应用系统,成功在美国和加拿大等北美地区商品零售结算中使用。这给了人们以极大的鼓舞,尤其是欧洲人对此产生了很大的兴趣。

1977 年,欧洲共同体在 12 位UPC-A 商品条码的基础上,开发出与 UPC-A 商品条码兼容的欧洲物品编码系统(EuropeanArticle Numbering System,ENA),并签署了欧洲物品编码协议备忘录,正式成立了欧洲物品编码协会,负责制定和管理欧洲物品编码标准。随着世界各主要国家的编码组织相继加入,ENA 逐渐发展为世界性的物品编码组织,1981 年更名为国际物品编码协会(International Article Numbering Association,IAN)。

2005 年,随着经济全球一体化的发展,物品的全球流通需要一个通用的,统一的国际标准,EAN 和 UCC 合并为一个组织,即国际物品编码协会 GS1。GS1 是全球性的,非营利性的国际组织,致国于以国际通用的标准为基础,建立“全球统一标识系统和通用商务标准 —— GS1 标准体系”,通过向供应链参与方及相关用户提供增值服务,提高整个供应链的效率。

概述

GS1 在全球推广应用一个编码及数据自动识别的标准体系。它包含三个部分的内容: 编码体系、可自动识别的数据载体和电子数据交换标准协议。其核心内容是采用标准的编码为全球跨行业的产品、运输单元、资产、位置和服务等提供准确的标识,使产品在全世界都能够被扫描和误读。并且这些编码能够以条码或 RFID 标签来表示,以便进行数据的自动识别。该系统能确保标识代码在全球范围内的通用性和唯一性,克服了各行业的机构使用自身的编码体系只能在闭环系统中应用的局限性。

GS1 标准系统主要包含三部分的内容:编码体系,数据载体体系和数据交换体系。

图 1:GS1 标准系统

GS1 包含了以下 5 个含义:

  1. 全球系统。
  2. 全球标准。
  3. 全球解决方案。
  4. 全球服务体系。
  5. 全球开放标准/系统下的统一商务行为。

GS1 系统为在全球范围内标识货物、服务、资产和位置提供了准确的编码。这些编码能够以条码符号来表示,以便进行商务流程所需的电子识读。该系统克服了厂商、组织使用自身的编码系统或部分特殊编码系统的局限性,提高了贸易的效率和对客户的反应能力。

在提供唯一的标识代码的同时,GS1 系统也提供附加信息,例如保质期、系列号和批号,这些都可以用条码的形式来表示。目前数据载体是条码,但 EPCglobal 也正在开发射频标签以作为 GS1 数据的载体。GS1 系统适用于任何行业和贸易部门。

GS1 编码体系

编码体系是整个 GS1 标准体系的核心,是对流通领域中所有产品与服务的标识代码及附加属性代码。附加属性代码不能脱离标识代码独立存在。GSI 通用规范 2019 年第 19 版本定义了 12 类标识代码:

  1. 全球贸易项目代码(Global Trade Item Number,GTIN)
  2. 系列货运包装箱代码(Serial Shipping Container Code,SSCC)
  3. 全球位置码(Global Location Number,GLN)
  4. 全球可回收资产标识(Global returnable asset identifier,GRAI)
  5. 全球服务关系代码(Global service relation number,GSRN)
  6. 全球单个资产标识(Global individual asset identifier,GIAI)
  7. 全球文档类型标识(Global Document Type Identifier,GDTI)
  8. 全球托运货物标识码(Global Identification Number for Consignment,GINC)
  9. 全球装运货物标识码(Global Shipment Identification Number,GSIN)
  10. 全球优惠卷代码(Global Coupon Number,GCN)
  11. 组件/部件标识(Component/Part Identifier,CPID)
  12. 全球型号代码(Global Model Number,GMN)

图 2:GS1 编码体系

全球贸易项目代码

全球贸易项目代码(Global Trade Item Number,GTIN)是编码系统中应用最广泛的标识代码。贸易项目是指一项产品或服务。GTIN是为全球贸易项目提供唯一标识的一种代码(称代码结构)。GTIN有四种不同的编码结构:GTIN-13、GTIN-14、GTIN-8和GTIN-12。这四种结构可以对不同包装形态的商品进行唯一编码。标识代码无论应用在哪个领域的贸易项目上,每一个标识代码必须以整体方式使用。完整的标识代码可以保证在相关的应用领域内全球唯一。

GTIN有四种不同的编码结构:GTIN-13、GTIN-14、GTIN-8 和 GTIN-12。

应用领域:可用于任何领域的贸易项目上,如食品、饮料、家用电器、纺织服装、个人护理、药品、医疗器械、家用电器、文化用品等,是商品流通、物流仓储、线上交易、移动支付、工业制造、军事国防、农业生产等领域普遍应用的全球统一物品编码标识技术。

系列货运包装箱代码

系列货运包装箱代码(Serial Shipping Container Code,SSCC)是为物流单元(运输和/或储藏)提供唯一标识的代码,具有全球唯一性。物流单元标识代码由扩展位、厂商识别代码、系列号和校验码四部分组成,是18位的数字代码。它采用 UCC/EAN-128 条码符号表示。

全球位置码

全球位置代码(Global Location Number,GLN)是对参与供应链等活动的法律实体、功能实体和物理实体进行唯一标识的代码。全球位置代码由厂商识别代码、位置参考代码和校验码组成,用13位数字表示。

法律实体是指合法存在的机构,如:供应商、客户、银行、承运商等。功能实体是指法律实体内的具体的部门,如:某公司的财务部。物理实体是指具体的位置,如:建筑物的某个房间、仓库或仓库的某个门、交货地等。

全球可回收资产标识

全球可回收资产标识(Global returnable asset identifier,GRAI)为针对资产识别的识别码之一,用来辨识可回收资产,例如托盘、板条箱、栈板或啤酒桶等的可回收再利用物品。GRAI 可用来辨识与追踪资产,也可以应用于两个以上企业协同合作时,作为雇用或租赁系统的一部分,使企业得以透过扫描方式,汇入或汇出企业资产。

全球可回收资产标识的编码由必备的 GRAI 和可选择的系列号构成,其中 GRAI 由填充位、厂商识别代码、资产类型代码、校验码组成,为 14 位数字代码。当唯一标识特定资产类型中的单个资产时,在 GRAI 后加系列号。系列号由 1~16位可变长度的数字、字母型代码构成。

全球服务关系代码

商品条码系统中,标识服务关系中服务对象的全球统一的代码是全球服务关系代码(Global service relation number,GSRN)。GSRN 可用来识别服务关系中接受服务的一方。它为服务提供者提供了一个全球唯一的识别代码,用以存取与提供给服务接受者的服务有关的资料。如:

  • 医院进入许可,用来识别患者,以便记录住院病房费用、医学检验与病患其他种种费用等资讯。
  • FFP(Frequent Flyer Programme)会员,用于记录奖品、权利、优先权等资讯。
  • 识别俱乐部会员,用于记录会员来店次数、购买金额、兑换红利赠品等资讯。
  • 用于管理协定内的服务协定,例如电视或电脑维修服务等资讯。

全球服务关系代码由厂商识别码、服务对象代码和校验码三部分组成,为 18 位数字代码。

全球单个资产标识

全球单个资产标识(Global individual asset identifier,GIAI)为 GS1 针对资产识别的识别码。GIAI 常用来辨别公司内部需要被特别识别的固定资产,如电脑、办公桌、车辆或设备等。

  • 指定 GIAI 的公司既可以是资产所有者,也可以是租赁公司。
  • 可以在附着于资产上的条形码或 EPC/RFID 标签上进行 GIAI 编码。公司可以快速识别单个资产,并注册相关数据,如其位置以及维修和维护活动。
  • 使用电子技术,GIAI 使公司能够在跨公司边界的资产管理和会计系统中记录个人资产。

AI+附加属性代码

在商业应用中,除了表达对象本身外,还需要表达对象的某些属性信息,如生产日期、保持期、重量、单价等。为了便于数据的自动处理,允许在商品条目数据之前添加一些描述性的信息。应用标识符(Application Identifier,AI)就是其具体表现形式。即在条码数据之前加上一些标识,对商品条目进行额外描述,比如说明某商品多重、有多少个、保持期是多少等。

这些附加信息项与商品相关联,必须与商品标识代码一起出现。每项附加信息编码由 “应用标识符(AI) + 附加信息代码” 组成。应用标识符(AI)由2-4位数字组成,用于指示紧跟其后数据域编码的含义和格式。应用标识符之后的附加信息代码由字母/或数字字符组成,最长为 30 个字符。数据域可为固定长度,也可为可变长度,这取决于应用标识符。常见的应用标识符如下表所示:

应用标识符 含义 格式
00 系列货运包装箱代码 SSCC-18 n2+n18
01 全球贸易项目代码 GTIN n2+n14
10 批号或组号 n2+an..20
11 生产日期(年、月、日) n2+n6
13 包装日期(年、月、日) n2+n6
15 保持期(年、月、日) n2+n6

例如:某商品的生产日期是 2019 年 6 月 30 日 ,用文字表述为 “此商品的生产日期是 2019 年 6 月 30 日”,但是如果用条码来表示,就不方便把这么多文字都编成条码。所以,GS1 系统规定了应用标识符来标识数据含义与格式,由 2 至 4 位数字组成。应用标识符定义了一些规则,某几个数字前缀代表某种含义,比如,用两位数 “11” 来表示生产日期,然后后面跟着 YYMMDD(年、月、日),即 20190630。所以要表示生产日期为 2019 年 6 月 30 日,则编码为 1120190630。实践中常将 AI 用括号括起来,就成 (11)20190630。这样,将对应的 1120190630 数字用条码表示即可。

全球文档类型标识

全球文件类型标识(Global Document Type Identifiers ,GDTI),覆盖了官方或私人的用来指明权利(如所有权的证据)或职责义务(如告知或要求服兵役)的文件标识。通常,文档的发布者对文档包含的所有信息负有责任,包括条码的编写与人工识读字符。典型的文档需要储存适当的信息,例如土地登记文档、催税单、 海关的清关表、保险单、国内发票、国内新闻文档、教育文凭、运输公司文档以及邮件公司文档等。

全球托运货物标识码

全球托运货物标识码(Global Identification Number for Consignment,GINC)具有全球唯一性,它在一组物流或运输单元的生命周期内保持一致。当货运公司分配了一个 GINC 给运输商,在一年内不能重复分配。但是现行法规或行业组织的具体规定可以延长这一期限。

应用标识符 “401” 指示的 GS1 应用标识符数据段的含义为全球托运货物标识代码(GINC)。此代码标识一个货物的逻辑组合(一个或多个物理实体),这组货物已交付给货运代理人并将作为一个整体运输。托运货物代码必须由货运代理人、承运人或事先与货运代理人订立协议的发货人分配。AI 401 的一个典型应用是 HWB(货运代理人运单)。

全球装运货物标识码

应用标识符 “402” 指示的 GS1 应用标识符数据段的含义为全球装运货物标识码(Global Shipment Identification Number,GSIN)。

全球装运货物标识码由托运人(卖方)分配。它为托运人向收货人(买方)发送的一票运输货物提供了全球唯一的代码,标识物流单元的逻辑组合。它标识了一个或多个物流单元的逻辑组合,每个物流单元分别由一个 SSCC 标识,每个物流单元包含的贸易项目作为一个特定卖方/买方关系的部分在一个发货通知单和/或提供单之内运行。它可用于运输环节的各方信息交换,如 EDI 报文中能够用于一票运输货物的参考和/或托运人的装货清单。GSIN 满足了世界海关组织(WCO)的 UCR(唯一托运代码)需求。

全球优惠卷代码

全球优惠卷代码(Global Coupon Number,GCN)是在 POS 端可被当作一定现金或换取免费商品的一种凭证。用于制造商和零售商促销优惠卷以及具有货币价值的纪念品的编码,如礼品卷、书卷、食品印花、优惠购物卷、就餐卷、社会安全代币卷等。

优惠卷标识是按地区管理的,因此,优惠卷的数据结构是由 GS1 所在地区的编码组织负责确定的。与 GS1 标准体系其他代码不同,只有有关的编码组织在同一货币区时,GS1 优惠卷代码结构才能保证其唯一性。

组件/部件标识

组件/部件标识(Component/Part Identifier,CPID)也是可以单独订货的实物物品。部件用全球项目代码(GTIN)进行标识。部件的 GTIN-13 标识代码可与一个相关基本物品编码一起使用,构成一个组合,该组合包含一个或多个部件。一个部件可与一些不同的基本物品相关。

全球型号代码

全球型号代码(Global Model Number,GMN)是GS1全球统一编码标识体系中,用于标识贸易项目来源的产品型号的编码数据结构,具有全球唯一性。通常,产品型号是根据相同的标准和设计规范,生产出来的基础特征相同的一组产品。主要应用于医疗器械唯一标识(UDI) 当中受管制的医疗设备的唯一编码和标识。

GS1 数据载体体系

GS1 系统中的各种数据代码必须以适当的形式为载体来精神病怕自动识别,即表示信息的代码编写完成后需要用能自动识别的载体进行承载,以提升数据读取、传递和识别的效率。目前,GS1 系统的数据载体主要有条码和射频标签。

条码

条码技术是 20 世纪中叶发展并广泛应用的集光、机、电和计算机技术为一体的高新技术。它解决了计算机应用中数据采集的瓶颈,实现了信息的快速、准确获取与传输,是信息管理系统和管理自动化的基础。条码符号具有操作简单、信息采集速度快、信息采集量大、可靠性高、成本低廉等特点。以商品条码为核心的 GS1 系统已经成为事实上的服务于全球供应链管理的国际标准。

目前,主流的条码主要分为一维码和二维码两大类。一维码简单直观、管理方案成熟、运用广泛。但是一维码所携带的信息量有限,更多的信息只能依赖商品数据库的支持,因此在一定程序上也限制了一维码的应用范围。二维码是在一维码的基础上发展而来的,同样面积大小的二维码可以是一维码信息密度的 100 倍以上。

EAN/UPC条码

EAN/UPC 条码包括 EAN-13、EAN-8、UPC-A 和 UPC-E。通过零售渠道销售的贸易项目必须使用 EAN/UPC 条码进行标识。同时这些条码符号也可用于标识非零售的贸易项目。

EAN 条码

EAN 条码是长度固定的连续型条码,其字符集是数字 0~9。EAN 条码有两种类型,即 EAN-13 条码和 EAN-8 条码。

图 3:EAN 条码
UPC 条码

UPC 条码是一种长度固定的连续型条码,其字符集为数字 0~9。UPC 码起源于美国,有 UPC-A 条码和 UPC-E 条码两种类型。

根据国际物品编码协会(GS1)与原美国统一代码委员会(UCC)达成的协议,自2005年1月1日起,北美地区也统一采用 GTIN-13 作为零售商品的标识代码。但由于部分零售商使用的数据文件仍不能与 GTIN-13 兼容,所以产品销往美国和加拿大市场的厂商可根据客户需要,向编码中心申请UPC条码。

图 4:UPC 条码
ITF-14 条码

ITF-14 条码只用于标识非零售的商品。ITF-14 条码对印刷精度要求不高,比较适合直接印制(热转印或喷墨)在表面不够光滑、受力后尺寸易变形的包装材料上。因为这种条码符号较适合直接印在瓦楞纸包装箱上,所以也称“箱码”。关于ITF-14条码的说明,请查阅GB/T 16830-2008 《商品条码 储运包装商品编码与条码表示》国家标准。

图 5:ITF-14 条码
UCC/EAN-128条码

UCC/EAN-128 条码由起始符号、数据字符、校验符、终止符、左、右侧空白区及供人识读的字符组成,用以表示GS1系统应用标识符字符串。UCC/EAN-128 条码可表示变长的数据,条码符号的长度依字符的数量、类型和放大系统的不同而变化,并且能将若干信息编码在一个条码符号中。该条码符号可编码的最大数据字数为48个,包括空白区在内的物理长度不能超过165㎜。UCC/EAN-128条码不用于POS零售结算,用于标识物流单元。

使用应用标识符(AI)可以将不同内容的数据表示在一个 GS1-128 条码中。不同的数据间不需要分隔,既节省了空间,又为数据的自动采集创造了条件。下图中的条码示例中的(02)、(17)、(37)和(10)即为应用标识符。

图 6:GS1-128 条码
GS1 Datamatrix 条码

GS1 数据矩阵码(GS1 Datamatrix)是一种独立的矩阵式二维条码码制,其符号由位于符号内部的多个方形模块与分布于符号外沿的寻像图形组成。GS1 Datamatrix 二维条码具备强大的纠错能力,只需读取资料的 20% 即可精确辩读,因此很适合应用在条码容易受损的场所,如印在暴露于高热、化学清洁剂、机械剥蚀等特殊环境的零件上。

图 7:GS1 Datamatrix 二维条码

射频标签

无线射频识别技术(RFID)是20世纪中叶进入实用阶段的一种非接触式自动识别技术。射频识别系统包括射频标签和读写器两部分。射频标签是承载识别信息的载体,读写器是获取信息的装置。射频识别的标签与读写器之间利用感应、无线电波或微波,进行双向通信,实现标签存储信息的识别和数据交换。

射频识别技术的特点:

  • 可非接触识读(识读距离可以从十厘米至几十米);
  • 可识别快速运动物体;
  • 抗恶劣环境,防水、防磁、耐高温,使用寿命长;
  • 保密性强;
  • 可同时识别多个识别对象等。

射频识别技术应用领域广阔。多用于移动车辆的自动收费、资产跟踪、物流、动物跟踪、生产过程控制等。由于射频标签较条码标签成本偏高,目前很少像条码那样用于消费品标识,多用于人员、车辆、物流等管理,如证件、停车场、可回收托盘、包装箱的标识。

EPC 标签是射频识别技术中应用于 GS1 系统 EPC 编码的电子标签,是按照 GS1 系统的 EPC 规则进行编码,并遵循 EPCglobal 制定的 EPC 标签与读写器的无接触空中通信规则设计的标签。EPC标签是产品电子代码的载体,当 EPC 标签贴在物品上或内嵌在物品中时,该物品与EPC标签中的编号则是一一对应的。

图 8:射频标签

数据交换体系

信息共享是实现供应链管理的基础。供应链的协调运行建立在各个节点企业高质量的信息传递与共享的基础之上。因此,信息共享是维持使用伙伴关系的重要途径。GS1 标准体系为了保证供应链伙伴之间正确、及时、有效地共享信息,GS1 标准体系设计的数据交换系统有:

  1. 电子数据交换(electronic data interchange,EDI)
  2. 可扩展标记语言 XML(extensible markup language)

电子数据交换技术

许多企业每天都会产生和处理大量的提供了重要信息的纸张文件,如订单、发票、产品目录、销售报告等。这些文件提供的信息随着整个贸易过程,涵盖了产品的一切相关信息。无论这些信息交换是内部的还是外部的,都应做到信息流的合理化。

电子数据交换(EDI)是商业贸易伙伴之间,将按标准、协议规范化和格式化的信息通过电子方式,在计算机系统之间进行自动交换和处理。一般来讲,EDI具有以下特点:使用对象是不同的计算机系统;传送的资料是业务资料;采用共同的标准化结构数据格式;尽量避免介入人工操作;可以与用户计算机系统的数据库进行平滑联接,直接访问数据库或从数据库生成EDI报文等。

EDI 的优势

传统的业务数据的交互方式如下图所示:

图 9:传统的业务数据的交互方式

这种方式的弊端在于:

  1. 人工成本占用较高
  2. 录入数据准确性无法保证
  3. 数据时效性不高

使用 EDI 进行对接的方式如下图所示:

图 10:EDI 数据的交互方式

EDI 的优势在于:

  1. 降低人工录入错误率
  2. 系统数据实时交互
  3. 提高生产率
  4. 节省供应链维护和使用成本

EDI 与其他方式的区别?

EDI与现有的一些通信手段,如传真,电子信箱(Email)等有什么不同之处?具体区别是什么?

  1. EDI传输的是格式化标准文件,并具有格式校验功能,而传真和电子邮箱等传送的是自由格式的文件;
  2. EDI实现的是两个企业之间业务系统数据的自动传输和自动处理,其对象是企业的业务系统, 而传真和电子邮箱等的用户是人,接收到的报文必须人为干预。
  3. EDI对于传送的文件具有跟踪、确认、防篡改、电子签名等一系列安全保密功能,而传真没有这样的功能。虽然电子信箱具有一些安全保密功能,但它比EDI技术的层次低。
  4. EDI文本具有法律效力,而传真和电子信箱没有。

XML技术

在电子商务的发展过程中,传统的 EDI 作为主要的数据交换方式,对数据的标准化起到了重要的作用。但是传统的EDI有着相当大的局限性,比如EDI需要专用网络和专用程序,EDI 的数据人工难于识读等。为此人们开始使用基于 Internet 的电子数据交换技术 —— XML 技术。

XML 自从出现以来,以其可扩展性、自描述性等优点,被誉为信息标准化过程的有力工具,基于XML的标准将成为以后信息标准的主流,甚至有人提出了 eXe 的电子商务模式(e即enterprise,指企业,而X则就指的是XML)。XML 的最大优势之一就在于其可扩展性,可扩展性克服了 HTML 固有的局限性,并使互联网一些新的应用成为可能。

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