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条形码是用特殊的图形来表示数字、字母和某些符号的一种信息代码,它通过专用阅读器译成。、1序列的二进制编码。条形码技术是在计算机的应用实践中产生和发展起来的一种自动识别技术。它具有输人速度快、准确度高、成本低、可靠性强的特点。目前,条形码技术已广泛应用于我国商场pos系统、图书情报管理、边贸海关、医药卫生、邮电等多种领域。在国际上,条形码已成为商业领域信息化、电子化的先决条件。没有条形码的商品,因无法利用计算机识别,并进行库存、营销管理,无论品质优劣,只能在某些小商店和地摊上出售。条形码技术在一定程度上改变了物资流通领域内的传统营销和物资管理方式,提高了流通效率,加快了计算机管理、网络交易、电子贸易等的实现。
1条形码技术在仓库管理中的应用方面
条形码技术在仓库管理中,特别是在自动控制、自动输送、自动分类中也发挥着重要的作用。许多自动化立体仓库采用条形码技术后,不仅做到了自动堆取货物,还可有效防止物品在货架上的位置容易发生差错的情况,对一些小型物品的管理和人库不均衡的物品管理更具有优越性,使仓库的管理和经济效益都大大提高了一步。具体讲来,条形码技术在仓库管理中的应用有以下几个方面:
1.1物资往来凭证条形码化
物资往来凭证是指可以作为记账凭证的物资证件,主要包括各种物资收发证件、支拨单等。目前,我们通常采用统一印制的凭证,手工填写,易伪造和做假。另外,由于收发作业频繁和每个人笔迹不同,往往会发生漏记和错记现象,使物资管理产生漏洞。而采用条形码化技术后,可以做到每笔业务的单据直接输人计算机,保证数据输人的快捷、真实、准确,库存、收发信息可随时查询、汇总和打印,并可以依据这些数据进行决策,极大地提高了办公效率。如和作业现场的自动化收发设备联结成网,实现通信,不仅能实现防伪,还会提高物资收发作业的效率。
1.2物资器材、捅装物资条形码
仓库物资在出人库管理、盘点结算等方面的条形码技术已在很多物资库、站得到普及。其往来凭证条形码化的方法和物资往来凭证条形码化方法一致,可一并实现。另外,物资器材品种多、易混淆,如采取条形码标签将能从根本上解决这一问题,同时,还能更好地为自动分拣系统服务,大大减轻了劳动强度。采用条形码技术,还可避免器材收发中由于不认识造成的经验错误。桶装物资的管理和物资器材管理相近,也可采用条形码标签。
1.3人员身份识别条形码化
仓库日常工作中登记是一件最繁琐的事,钥匙领交登记、人员出入技术区登记、人员出入库房登记、库房作业登记、维修保养记录等等,由于种种原因,会导致一些诸如技术区和库房登记已人库,但一看钥匙领交登记却没拿钥匙,造成人不是关在里面就是穿墙而过等不合道理的现象,漏登记和错误登记更为常见。如使用条形码身份证,通过刷卡的方式识别人员,由计算机自动登记出、人库和领交钥匙时间等,快速、准确、简捷、方便。并可以在计算机内给持证人设置权限(是否有权进人技术区、可以进入哪些业务场所等等),制作后不用收缴,门卫可通过条形码和相片共同对持证人进行鉴别,防止有人持伪造、过期证件人库,更好地保障了库房物资的安全。如结合电子锁的应用,条形码身份证还可代替传统意义上的钥匙。
1.4业务资料管理条形码化
库房的业务资料是库房进行设备设施维修、改造,物资、器材调入调出等物资工作决策的重要依据,几年累计下来,各种文件、报表、图片等数量可观。各仓库目前都有业务资料室,如借鉴图书情报、大书店的管理方式,所有业务资料除及时归档管理外,另贴上条形码标签,借阅、查询将非常方便、准确,便于对资料、目录和借阅情况进行计算机管理。
上述应用有的已在仓库管理中得以实现并收效明显,有的还只是一种构想,但条形码由于其快速性、准确性、计算机可读性和其实现设备使用简单、维护方便、可操作性强,并通过近20年的发展,技术已十分成熟,尤其是全系统具有极高的性能价格化。所以应用前景是十分广阔的。
2条形码技术应用的注意事项
随着计算机网络技术的迅速发展,条形码的应用将进一步地推动仓库自动化建设,并将成为人员、物资、器材编码识别的主导方式。在仓库推广应用条形码技术时,还需注意以下几个方面:
2.1条形码编码方式的标准化、规范化
目前,条形码主要采用美国的upc码和欧洲的ean码,我国于1988年成立中国物品编码中心,由国家技术监督局领导。但物资系统尚缺少统一规范,最好是由各大单位物资技术监督部门直辖市,在符合国家标准,尽量和国际标准接轨的基础上,制订一套物资专用编码标准,详细规定条形码的符号标准、质量标准、产权图表数据存储标准和产权图表应用标准等,使条形码技术在物资工作中的应用做到标准化、规范化。
2.2合理选择扫描器
扫描器的分辨率不是越高越好。这是因为提高扫描器的分辨率直接关系到光学系统的加工技术,分辨率高就会使产品成本增加。另外,如果光点的直径比条形码符号中最窄元素要小得多时,由于印刷质量的原因,而使符号中产生污点、孔隙和粗糙不匀边缘等缺陷,在扫描时被误识为条或空,这将影响扫描器的首读率和误码率。
2.3使用条形码技术应结合仓库工作的实际,注意设备的防爆安全
条形码识别设备目前采用的扫描器属弱电设备,未进行防爆处理,易产生微量电火花。仓库在使用中,应结合实际,如要在防爆危险等级场所使用,必须对它进行处理,使之达到防爆要求。计算机系统则一般置于技术区门卫处或办公室,如有多台计算机,建议采用网络技术联结,可以加快数据的汇总、查询、处理。
2.4在条形码开发应用过程中,既要充分应用
据殷亚方介绍,《Holzforschung》上发表的论文主要介绍了应用DNA条形码技术识别高温干燥及长期存储的白木香的实验过程。白木香又名土沉香,为瑞香科沉香属常绿乔木,是我国生产沉香的重要植物资源。然而,利用传统木材解剖识别技术,难以将白木香木材与沉香属其他树种及拟沉香属等相似树种区分开。为此,研究组针对高温干燥及长期存储的白木香木材,重点研究高温和存储时间对木材DNA提取的影响,证明了DNA条形码技术在“种”水平上识别白木香干燥木材的可行性。研究表明,从高温干燥和长期存储的木材标本中提取的DNA,通过DNA条形码分析技术,借助遗传差异和系统计划分析法,进行叶绿体rbcL、matK和trnL-trnF以及细胞核ITS1等DNA条形码比对,并采用trnL-trnF和ITS1序列,可成功实现白木香木材“种”的识别。
该项研究成果最直接的受益者是白木香。殷亚方称,由于非法及过度采伐,白木香已濒临灭绝,1999年被列为国家二级重点保护野生植物,2004年被列入了《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)附录Ⅱ,因此,开展白木香木材识别研究,对其资源保护具有十分重要的意义。
中图分类号:TP31 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 05-0000-02
Textile Warehouse Management System Application of BarCode
Gao Demei
(Shandong Silk Textile Vocational College,Zibo255300,China)
Abstract:From bar-code technology in the textile industry's need for storage management,benefits and the bar code is generated,printing, textile and other aspects of literacy Warehouse Management System application of bar code.
Keywords:Warehouse management system;Barcode;Textile enterprises; computer
一、纺织企业仓库管理系统中条形码应用的必要性
纺织行业属于劳动密集型行业,原料以及产品的出、入库非常频繁。采用传统的手工方法已不能适应企业的发展,具体表现在:库存物资积压多,资金周转慢,原始单据繁多,信息利用率低,数据处理单调,手工处理易出差错以及管理手段落后等,这些都给进一步提高企业仓库管理工作的质量和水平带来很大的不便。
使用存库管理系统,可以及时了解生产动态和库存积压,加速资金周转,同时可极大地减轻仓库管理人员的工作强度,提高劳动效率,从而提高企业科学管理水平。然而,根据纺织企业的特点,人员文化素质较低,产品比较繁杂,如果使用一般的库存管理系统,可能会带来以下问题:
(一)数据实时输入困难。仓库管理人员进行货物的入库记帐工作,必须使用键盘输入品名、单价、规格、数量等信息,速度缓慢且容易出差错,特别是当进出仓库的产品多且操作人员不够熟练时,远远不能满足需求。
(二)工作量巨大的仓库盘点工作仍需先手工登记,再输入计算机完成,仓库管理人员的劳动强度仍然很大。
(三)操作较为繁琐。使用键盘操作仓库管理系统,就必须根据屏幕提示一步步地进行工作,操作过程较复杂,一部分仓库管理人员缺乏对计算机的了解,不习惯使用键盘操作计算机,完成其工作。
基于上面的考虑,在研制仓库管理系统时,有必要融合条形码自动识别技术,提高管理系统的自动化程度。
与键盘输入相比,条形码输入的速度是键盘输入的几倍,而且采用条形码技术误码率低于百万分之一,这样的特点保证了清点库存产品时的效率和正确率。出入库时使用条形码识读器扫描条形码,简单迅速,不易出错。给每一包产品生成一个条形码,若出现质量问题,便可根据条形码找到数据库中对应的记录,从而找到相应的责任人。
另外,条形码标签易于制作,对设备和材料没有特殊要求,识别设备操作容易,不需要特殊培训,且设备也相对便宜。条形码技术目前已比较成熟,在纺织企业使用条形码技术,能充分发挥条形码技术的优势,提高企业的管理水平。
二、条形码简介
条形码技术是以计算机技术、光电传感技术和通信技术为基础而发展起来的一项自动识别技术。现在已经成为信息数据自动输入、识别的重要方法和手段。
条形码是一种可印制的机器语言,它采用二进制的概念,以“0”和“l”表示编码的特定组合单元,以规则排列的图形符号来表示数据。
在使用中,条形码符号由一个红外线或可见光源照射,深色的模块吸收光,浅色或空的模块则将光反射回扫描器。扫描器将光的情况转换成电子脉冲,译码器使用数学算法将电子脉冲转换成一种二进制码,然后将译码后的信息传送给一部手持式终端机、个人电脑、控制器或计算机主机。译码器可以内嵌到扫描器中或外接。常见的扫描器使用可见光和红外线发光二级管(LED),氮氖激光或固态激光二级管(可见光和红外线)等光源来识读条形码符号。一些扫描器要求接触符号,另一些则可以从远至几英尺以外的距离来识读符号。
随着现代化技术的应用,条形码技术因能为信息管理系统提供高效、快速、价格低廉的数据输入途径,而被广泛地应用于各个领域的信息管理系统中。
条形码技术是在计算机的应用实践中产生和发展起来的一种实现快速、准确进行数据采集和自动识别的技术。条形码技术的应用解决了数据采集和数据录入的“瓶颈”问题,为制造业物料管理提供了有力的技术支持。
条形码编码又是一个网络技术。条形码编码信息能够在分布广泛的各种设备形成的网络中传递。
三、纺织企业应用条形码技术的优点
条形码本身不是一套系统,而是一种十分有效的识别工具,它提供准确及时的信息来支持成熟的管理系统。条形码技术是迄今为止最经济、实用的一种自动识别技术。
把条形码技术应用与库存管理系统中,主要利用条形码技术以下几个方面的优点:
第一, 输入速度快,与键盘输入相比,条形码输入的速度是键盘输入的几倍。
第二,可靠性高,键盘输入数据出错率为三百分之一,利用光学字符识别技术出错率为万分之一,而采用条形码技术误码率低于百万分之一。
第三,采集信息量大,利用传统的一维条形码一次可采集几十位字符的信息。二维条形码更可以携带数千个字符的信息,可以包含图形或汉字,并有一定的自动纠错能力。
第四,经济性好,比起其它的自动识别技术,条形码印刷和识读设备的价格便宜,并且,随着电子技术的发展,相关设备还在不断地降低价格。
第五,灵活实用,条形码标识既可以作为一种识别手段单独使用,也可以和有关识别设备组成一个系统,实现自动化识别,还可以和其他控制设备联接起来实现自动化管理。另外,条形码标签易于制作,对设备和材料没有特殊要求,识别设备操作容易,不需要特殊培训,且设备也相对便宜。
条形码技术目前已比较成熟,在纺织企业使用条形码技术,能充分发挥条形码技术的优势,提高企业的管理水平。
四、条形码符号的生成与条形码的印制
当项目代码确定以后,需将这个代码的数据信息转化成为图形化的条形码符号。目前主要采用的是软件生成方式,一般的条形码打印设备和条形码胶片生成设备均安装了相应的条形码生成软件。
条形码是由一组按一定编码规则排列的条、空符号,而条形码生成软件则需根据条形码的图形表示规则,将数据化信息转化为相应的条空信息,并且生成对应的位图。对于专用的条形码打印机,由于内置了条形码生成软件,所以只要给打印机传递相应的命令,打印机就会自动生成条形码符号。而普通的打印机则需要专门的条形码软件来生成条形码符号。需要生成条形码的厂商可以自行编制条形码的生成软件,也可选购商业化的编码软件,以便更加迅速、准确地完成条形码的图形化编辑。
自行编制条形码生成软件:设计条形码打印软件的关键在于要了解条形码的编码规则和技术特性。条形码是以条、空的宽度与组合方式来表达信息的,因此其条与空的尺寸精确与否直接关系到条形码能否被正常地读取。因为目前打印设备都是以点为基本打印单位,如果条形码条、空的宽度不是点数的整数倍,则可能产生打印误差,直接影响到条形码的可识读性。这也是为什么条形码图像经过缩放后经常不能被读取的原因。另外,条形码的条、空组合方式也因码制不同而不同,因此编制软件时需认真查阅相应的国家标准。
选用商业化的编码软件:选用商业化的编码软件往往是最经济、最快捷的方法。目前市场上有许多种商业化的编码软件,这些软件功能强大,可以生成各种码制的条形码符号,能够实现图形压缩、双面排版、数据加密、数据库管理、打印预览和单个/批量制卡等功能。同时,可以向应用程序提供条形码生成、条形码设置、识读接收、图形压缩和信息加密等二次开发接口(用户可以自己替换),还可以向高级用户提供内层加密接口等,而且价格也不高。
目前较为先进的条形码生成软件有法国生产的CODESOFT,美国生产的Barcode等。最新版本的CODESOFT7软件功能十分强大,支持所有主要的一维条形码和二维码,有通用版、专业版和企业版三种版本可供选择,通用版仅用于条形码的生成,价格比较便宜,而专业版和企业版则可以支持多种数据库,可以方便地连到企业的内部信息系统,但是价格要高于通用版。企业可以根据具体情况选用不同的版本。
对于一些纺织企业而言,有两种实现方案,一是可以找专门的人开发,以方便以后的库存管理系统设计人员的调用;也可以把这任务一起承包给库存管理系统设计团队,如果能实现,在兼容方面会减少很多矛盾,也节约不少财力和精力。
由于企业规模比较大,产品较多,因此打印任务是比较繁重的,因此,可以考虑采用专用的条形码打印机。由于标签纸有些是贴在编织袋上,有的编织袋表面比较粗糙,用普通的标签纸在搬运过程中很容易脱落,纺织企业可以与提供标签纸的厂家联系,在纸上涂一层特殊的强力胶,很好的解决这个问题,并且可以在编织袋的两边都贴上标签,将条形码脱落的问题降到最小。
五、条形码硬件的选择
条形码识读器也称条形码扫描器,利用光点与条形码之间的相对运动来对条形码数据进行采集。当光点从左到右扫描完一个符号时,因组成条形码符号的元素对入光有不同的反射率,反射光的强度就会发生大小交替的变化,这种反射光强度的变化经过精心设计的光电接受系统,会转化成电压信号的变化,经整形,可输出一系列与条形码符号相对应的方波信号。
条形码识读器根据用途不同,大体可以分为两类:在线式条形码识读器和便携式条形码识读器。在线式条形码识读器一般是非独立使用的,在采集器与计算机之间由电缆连接传输数据,不能脱机使用。便携式条形码识读器是为适应一些现场数据采集和扫描笨重物品的条形码符号而设计的。便携式条形码识读器中的基本数据必须通过PC的数据库获得,而存储的操作结果也必须及时地导入到数据库中。目前由于无线电网络技术的应用,便携式条形码识读器可以通过无线电波和PC、服务器进行实时数据通信和远程控制。操作员能将所有操作后的数据在第一时间存入数据库,即将数据库系统延伸到每一个操作员的手中。
根据纺织企业仓库的具体情况,考虑到产品的体积比较大而且使用电缆易在纺织品仓库中引起火灾,可以选择使用便携式条形码识读器。
总之,纺织企业的仓库管理采用的数据库管理系统中引用条形码技术是十分必要的,是解决现存问题的有力手段。
参考文献:
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1系统方案结构设计
将条码数据服务器、防火墙和莱钢办公网络实现互联,将钢材信息通过软件系统生成用于检索的二维条形码,再将文字和条形码信息同时打印在纸质标牌上,文字信息可以直接查看,条形码信息用专用扫描器进行检索。这样就可以利用无线网络和扫描器识别进行成品材入库、盘点、出库管理和质保书打印,建立一个以条形码为信息载体的钢材物流跟踪管理系统,实现生产、质量和仓储信息及时传递和共享。
2仓储物流管理流程设计与分析
对流程重新设计,使条形码具有的高效、快捷等优点充分发挥,解决了原系统存在的问题。流程主要包括标牌打印、入库、发货、倒垛和盘点环节。
2.1标牌打印流程分析
标牌打印需要将钢材的炉号、牌号、规格、长度、生产日期、轧序号、支数、重量、件号等信息打印到标牌上。原系统由于没有建立网络连接,信息传递使用纸质《热轧钢材周期流动卡片》,生产工序将卡片人工传递到打印工序,打印人员将信息逐个录入计算机后,再以固定格式打印到铝制标牌上,每次只能打印两个标牌,平均打印一个标牌需要用时20s,而且在录入过程中易产生失误,差错率为2‰左右,需要复检改正,并造成标牌浪费。新的管理系统建立了网络连接,打印人员可在网上及时查询生产信息,并调用到打印程序中,避免了人工录入的失误。打印标牌时将钢材信息生成PDF417二维码并进行加密,加密位是一个随机的数字,按某种序列将钢材信息进行组合。在进行打印时,根据计算机时钟随机产生一位0到9的数字,然后根据此随机数,对组合内容进行位一级的运算处理。这样,即使一件钢材上的两个标牌条形码内容,也是有所区别的,然后再将整个组合进行二次加密。经过处理后,条形码全部为密文,只有装有系统配套软件的读取器才能将信息读出,避免了信息泄露,可有效防止不法商贩进行仿冒。为使条形码便于打印,对原有标牌样式进行了重新设计,并将铝制标牌改成防水耐热的纸质标牌,可实现连续打印,平均打印一个标牌只需1s。
2.2入库流程分析
钢材入库时需要根据钢材不同牌号、规格、长度定置码放到不同货位,而且需要及时了解质量判定情况。原系统为入库人员根据质检部门电话通知进行入库操作,码放时现场携带记录本,记录入库情况,然后每隔1h左右交回值班室,由专人录入到计算机中。新系统实现联网功能,入库人员可及时查询质检信息。入库时使用手持式具有读写功能扫描器,进入系统后设定钢材需要码放的位置(可以定位到排/槽),然后将扫描器对准标牌条码逐个扫描,指挥天车吊运码放。扫描器中的钢材垛位信息实时通过无线网络传递到服务器。
2.3发货流程分析
发货操作是入库操作的逆过程,发货时按销售计划组织装车发货,需要生成发运配车单,如果是非定尺材需要二次过磅,打印过磅单。原系统需要发货人员根据库存情况,到垛位上查找合适的钢材,然后装车,为避免发货差错需要二次确认,然后到值班室打印配车单,在二次确认时发现差错,需要再次修改,在连续发货情况下,平均每班只能发货1600t左右。新系统在发货时可在系统中直接检索,找到相应位置(定位到排/槽),吊装前,通过扫描器扫描,去库存。装车完毕后,通过扫描器触发发运配车单打印程序,打印出配车单。如果是非定尺材,增加二次整车过磅,其他操作与定尺材相同。通过条形码扫描,可靠性提高,减少了二次确认环节,连续发货时,每班可发货2100t,提升幅度达30%,而且改善了提货车辆长时间排队等候现象,顾客满意度得到提高。
2.4倒垛和盘点流程分析
现场需要根据库存实际情况,合理优化垛位,适时组织倒垛。原系统需手工记录倒垛情况,然后录入计算机。在新系统中,倒垛后通过扫描器读取钢材信息,在扫描器上更新钢材位置即可。为便于管理,结合现场将钢材分为待收、待检、成品、废品、检配、出库六种状态。每种状态代表的含义不同。库存盘点是仓储管理的一项重要内容,原系统以纸质台帐记录为依据,到现场逐个盘点,发现差错后在账面修改,影响账面美观,并且效率较低,盘点一次需要一个班时间。基于条形码技术的仓储管理系统库存盘点流程可以实现数据自动录入,具有效率高、准确性强的特点,作业流程包括:盘点数据准备、条形码数据扫描、差错数据校验、盘点报表生成。首先对钢材仓储管理系统中的库存账面数据进行整理,包括钢材信息,如牌号、炉号、规格、长度、存放位置、钢材状态等。然后盘点人员持扫描器,并设置为盘点状态,以每个标牌为单位进行盘点,盘点完毕确认后,系统生成库存盘点信息,并将生成的盘点信息与原库存账面信息进行比对,通过人工方式确认是盘点数据还是原库存账面数据的偏差并修正。数据确认后,可根据工作需要进行分类汇总,生成报表。
3结语
这一管理系统自2010年12月份实施以来,大幅提高了工作效率,平均日发货量比原来增加30%,未发生过发货差错,增强了产品防伪功能和可追溯性,由PET纸质标牌替换原来的铝标牌,每个标牌可节约成本0.2元,每年可节约成本20万元。下一步将在其他三条生产线推广应用这一技术,并通过莱钢网络实现三区数据整合,从而实现全厂生产及产品数据的动态掌控。
仓储管理论文范文二:企业仓储管理成本核算论文
1系统功能
对于企业的工程项目仓库而言,要达到如下几个目的:及时提供工程所需货品和各种原材料;减少和避免核算工程成本的人为错误;节约核算工程成本的时间;快速追溯货品的来源以及去向;快速统计各种货品的使用频率和使用量,以便设置最小库存量;快速查询货品实时库存的种类和数量;快速并准确生成各种报表。通过该用例图可知,系统涉及到的执行者共5类:采购员、仓管员、仓库主管、企业工程管理信息系统、会计。其中,采购员、仓管员、仓库主管、会计均为人,而企业工程管理信息系统则为信息系统。实际上,系统还隐含了另外一个特殊的系统--时间,这从后面的序列图中便可知。
1.1获取货品采购清单
对于工程企业而言,如何保证工程所需货品和原材料的及时供应是工程项目能否成功的一个关键因素,这就要一方面保证仓库有足够的货品供给,另一方面又不能积压货品造成资金和库存浪费。要达到此目的,根据以往的货品使用情况,对于工程中常用的货品设置最小库存量。无论是否有新工程,一旦库存量小于设置值时都将导致货品采购行为。在有新工程时,必须结合库存情况,快速购买工程所需增量货品;没有新工程时,只需购买常用的货品就行。
1.2货品入库
采购员及时从仓储管理与成本核算信息系统中获取货品采购清单后,即可向供应商采购所需货品。当货品到达仓库后,采购员通知仓管员验收货品并入库。一般来说,简单的货品验收由仓管员完成,复杂的货品或者说贵重货品入库前除了外观检查外,还得相关技术人员检查验收。此处省略业务序列图。
1.3货品出仓/归仓
工程负责人接到工程任务通知后,先从企业工程管理系统中获取工程任务要求与货品清单,然后到仓库中提取货品,工程结束后如果货品有剩余,要及时归还仓库(归仓);如果货品不够,则要查找原因。此处的工程任务包括新工程任务与维护工程任务。在新工程中,有工程货品清单,一般情况下实际使用货品与货品清单中的货品数量出入不大。但工程维护的情况,是根据工程系统出现的故障情况估计需要的货品,有时会有误差,此时,就会有货品归仓的情况。说明:工程未按期完成以及货品不够的情况要追溯相关人员的责任,此处不列出。
1.4盘点货品
一般情况下,每个仓库都有固定的盘点日期,比如,有的仓库是每月的结尾那一天定为盘点日期;有的仓库则是每月的26日定为盘点日期,这根据各仓库的具体情况而定。无论是哪一种情况,均有一个固定的盘点日期。当系统检测到时间到了盘点日期后,会自动计算当月的货品结算情况,生成货品结算报表,同时提醒仓库主管已到盘点日期。仓库主管偕同仓管员核对仓库实物数量,如果与盘点结算表相同,则生成货品盘点表以及进销存报表;如果货品实物与结算表不符,则要查明原因,修正库存数量,再生成盘点表和进销存报表。
2系统体系结构及开发工具
中图分类号:TD524 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)13-0006-01
目前国内外条码技术的发展,各种成熟的二维条码技术等用于药品防伪,其中PDF417条码应用最为广泛。虽然PDF417条码有这么多年卓越的性能和广泛的应用,但PDF417条码需要占据商品包装上一块专门的区域,且其视觉效果不太理想,影响包装装潢。同时其容易伪造,防伪效果不太乐观。而隐形条码技术是直接将条码以不可见的形式,藏于图片(可以是商标)或照片上,既不破坏包装装潢整体效果,也不影响条码特性的目的,同样隐形条码由于其不可见性,一般制假者难以仿制,其伪装效果很好。[1]
1.隐形红外油墨的配制
1.1 油墨的构成要素[2]
①颜料(色料)
无机颜料具有遮盖力大、比重大、吸油墨量小、着色力低、价格便宜的优点,但其色彩的鲜艳度、耐光、耐酸碱性都不如有机颜料,所以仅在非彩色油墨中使用。
②连接料
连接料是油墨中的流体组成部分,颜料颗粒均匀地分散在连接料中成为浆状胶体,印刷后在承印物表面干燥并固定下来,形成油墨,并使印刷制品有一定的光泽度。
③充填料
充填料是白色、透明、半透明或不透明的粉状物质,是油墨中的固体组成部分。它的使用是为了降低一些颜色的饱和度,减少颜色的用量,降低油墨的成本。同时,调节油墨的性质,如流动性、粘度等。常用的填充料有:氢氧化铝、硫酸钡、碳酸镁、碳酸钙、铝钡白等。
④辅加剂
辅加剂的种类很多,加入辅加剂主要是为了改善油墨的印刷适应性。常用的辅加剂有干燥剂、调油墨、冲淡剂、撤粘剂、提色剂等。隐形油墨的核心技术是油墨中的染料(或颜料)。本论文采用化学燃烧法制备的稀土离子 Er3+/Yb3+ 共掺杂 ZnO 粉末作为隐形油墨的染料(或颜料)。
1.2 制作工艺
首先将选好的比重为10-15% 红外上转换材料比重为10-20% 白色蜂蜡、比重为5-10% 乙基纤维素、比重为1-3% 抗氧化剂按所述重量比备好,置于球磨机中球磨至纳米级,再将比重为40-60% 透明植物油、比重为1-3% 抗氧化剂与上述纳米级粉末混合研磨,将其密封包装即为成品油墨。
2.条码的隐形
隐形条形码有以下特点:
①隐形条形码是用一种特殊的油墨印制的条形码,它的印迹无色、透明,覆盖在印刷品上不影响原件的外观效果;
②由于人眼是无法直接观察到条形码,所以不易被仿冒,也不可复印或复制。其高保密性实现了自我保护的防伪功能;
③隐形条形码识读系统采用具有高科技含量的半导体激光技术和微弱信号检测技术、条形码智能化识读技术以及计算机网络通讯技术。
3.防伪条码在防伪包装盒中的应用
首先,可以将隐形条码印刷于包装盒外,以防止产品在流通时出现窜货的现象,保证条码与产品唯一对应。其次,还可以在摇盖与包装盒开启处用印有隐形商标的标签封连,这样的设计就可以达到开启需破坏标签的作用,从而既可以可防止产品在运输、销售时,被倒货的现象,又可以杜绝条码被再次使用。第三,为了保证条形码与商标在运输,销售时受污损,可在印刷好的条码与商标上涂覆一层塑料透明薄膜以保证条形码与商标在运输,销售时不致污。[3]
如图1所示的防伪防窜货包装盒。首先,包括盒体1,包装盒体1至少一侧设置有隐形防伪条码2。该条码可以是一维条码,或二维条码。其次,这种防伪防窜货包装盒,盒盖开启处设有连接摇盖与盒体的防伪标签3,防伪标签上印刷有厂家商标。第三,为保证查伪的准确性与灵敏度,整个商标4均在摇盖或盒体那一面的标签上。
如图2所示的截面结构示意图。隐形防伪条码和厂家商标均由隐形油墨a直接印刷于基材b上。隐形油墨可以选择隐形红外油墨,隐形紫外油墨等。其中隐形红外油墨为最优选,原因是隐形红外油墨才在研究的起步阶段,用隐形油墨印刷的图文目前不易被仿制,并且用隐形红外油墨印刷的条码识读主要依靠红外识读设备,而这类设备目前已经很成熟了,易于制造。此外,红外线比紫外线安全性更高。为进一步保护条码在运输、销售时不致污损,防伪标签与盒体上的条码均覆有透明塑料薄膜c。将塑料薄膜涂上粘合剂,与印刷品经加热、加压后粘合在一起。[4]
该设计在传统的包装盒生产结构上增加了防伪标签设计,在包装盒生产工艺上增加了防伪印刷,实现了条码隐形,商标隐形等技术。首先,每一包装盒都有自己唯一编码,其次,装入其中的产品与包装盒之间形成了一种开启包装必须破坏防伪标签的关系,从而,产品与包装盒唯一对应,保证产品与编码唯一对应,既有防伪作用又有防窜货作用。既保护消费者权益,又保证商家利益,保持市场稳定。
这种防伪包装盒可广泛应用于药品、食品、烟、酒以及各类化妆品等包装并实现其在物流运输、销售中防伪防窜货的功能。
结语
本文提出采用市场上还很少使用的红外上转换材料作为颜料。原因有三。第一,红外上转换材料发光特性好。第二,红外上转换材料有好的理化特性。第三,红外激发光光源、发光材料以及检测器(人眼)能够达到良好的匹配。使用合适的配方来配制隐形红外油墨,用这种油墨可印刷条码、商标,就可做到使所印制的图案一般情况不可见,在红外激发光照射下方可显现出来,用这种技术设计的防伪防窜货包装盒就能很好的解决上述三点不足。
参考文献
[1] 李维安.国外药品包装情况.食品包装技术.2007,6:54.
[2] 朱崇恩.隐形红外油墨的配制和应用.化工进展.2002,21(11):851.
射频识别(Radio Frequency Identification,简称RFID),俗称电子标签,是一种非接触式的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标,可以快速地对物品进行追踪和数据交换,能够识别高速运动物体并可同时识别多个标签。
RFID是一种简单的无线系统,由一个阅读器(询问器)很多标签(应答器)以及传递信号的天线所组成。其工作原理也并不复杂:标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,利用感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的信息,阅读器读取信息并解码后,送至中央系统进行有关的数据处理。
20世纪末,国外开始将RFID技术应用于图书馆。2006年,深圳图书馆成为国内首家运用RFID技术的图书馆。到目前,国内使用RFID系统的图书馆已接近百家,但约2/3为公共图书馆,高校图书馆不到1/3,北京地区只有北京理工大学、北京石油化工学院、北京农学院等少数几所高校。
1RFID技术在图书馆管理中的应用
RFID其实就是一种电子条码,与图书馆目前普遍应用的条形码系统相比,RFID系统不仅可以完全替代条形码系统,而且具有更显著的功能优势。
1.1 自助借还书
使用条形码系统,读者借还书籍时,必须由馆员手工一本一本地扫描书籍的条形码。而借助RFID自助借还书系统,RFID可以同时读取多个芯片信息,读者只需将其要借阅的所有书籍放在自助借还机上,按照提示进行操作,就可以自行完成书籍的借阅和归还,无需再由馆员逐一手工进行。馆员的手工劳动量降低,提高了工作效率。
尤其在读者归还图书时,不必受图书馆开闭馆时间的限制,可以在任意时间、任意地点(自助还书系统可以通过网络设置在宿舍、教室、食堂等任意地点)自助办理,方便、快捷。
1.2 图书清点
条形码阅读机必须在近距离才能辨别条形码,因此,清点文献时需要将每本书从书架上取下、翻开,扫入条码后再逐本放回,工作极为繁重。利用RFID便携式点检设备,一次可以读取多个RFID标签的资料,只需要用扫描棒在书架上横扫1~2遍,即可读取全部图书数据,盘点时间大大缩短,这样不但极大地减轻了工作人员的劳动强度,提高了工作效率,而且可以使馆藏清点成为一项经常性的工作,从而提高管理水平。
由于现在的阅览室多采用开架阅览方式,图书乱架现象较为严重。如果书放错了位置,则很难被查找出来。而采用RFID技术,则只需在RFID阅读器中输入该书的相关信息,沿着书架依次扫描,很快便可发现目标,使得查找工作变得非常方便。
1.3 在安全防盗管理中的应用
RFID防盗检测系统具有识别距离远、识别速度快、误报率低等特点,弥补了磁条检测设备存在盲区和不稳定的缺陷,但由于RFID标签的隐蔽性不好,一旦被连书页一起撕掉,便完全失去了安防功能。因此可以将RFID阅读器与传统的磁条检测设备整合在一起,双管齐下,能大大增强检测系统的可靠性。
2主要应用设备
RFID标签转换系统:标签转换系统的主要作用是对RFID标签进行读写、编码及分发。RFID标签中存储了识别和追踪馆藏文献所必需的信息,包括图书编号、图书名称、检索号、所属书架信息、借阅者信息、借阅日期等信息。
便携式RFID点检设备:通过扫描书架上贴有RFID标签的流通资料,实现错架检查、顺架、排架、倒架、剔除以及阅读统计、数据采集处理等功能。
多功能馆员工作站:集RFID识别系统、读者证件识别系统、条码枪、充消磁仪、显示器等设备于一体,具备馆员管理工作和读者自助操作双面、同步显示功能,同时进行多本图书的借还及充消磁操作。
自助借还书系统:可以对粘贴RFID标签的流通文献进行扫描、识别和借还处理的设备系统。用于读者自助进行文献借还的操作,可打印借阅凭条并取得收据,操作简单,可24小时运行。
安全检测系统:当读者出入图书馆经过该系统时。如果有图书被遗漏处理,系统将自动发出提醒,同时可侦测多个标签,误报率较低。
此外还有自动办证系统、封闭式自助还书系统、24小时室外还书系统,以及自动分拣系统、自动上架系统等多种设备,用户可以根据自己的需要进行选配。
3RFID技术应用中存在的问题
3.1 技术标准尚不统一
RFID技术应用于图书馆,按照应用频率分为两种技术流派,即高频(HF)和超高频(UHF)。这两种技术的工作原理并不相同,从应用效果上看,也是各有利弊。高频技术相对比较成熟,国际标准完善,设备和生产厂家较多,国内代表性的厂商有上海阿法迪和深圳海恒;超高频技术在标签隐蔽性和价格上有优势,未来很有发展前景,国内代表性的厂商是深圳远望谷。
不同的技术标准使用户在选择过程中,往往难以抉择,一旦选择了一种,就意味着放弃了另一种。因为标签和阅读器不兼容,不能共用。采用不同标准的图书馆之间,也难以进行馆际互借、数据交流等合作。
3.2 应用成本较高
随着RFID技术的推广和产品的国产化,RFID产品的价格不断下降,一枚电子标签的价格已经从五六年前的一美元降到目前的一元多人民币,但对于藏书量基本都在百万册以上的高校图书馆而言,这仍不是一个小数目,加之上述的系统设备,起步就需要二三百万元,如果没有专项经费的支持,多数高校图书馆是无法承担的。
3.3 传统观念的束缚
凡历史悠久、管理完善的图书馆都有一批经验丰富的管理人员,丰富的经验常常伴随着根深蒂固的传统观念,他们对书架的布局、图书的排列以及图书的流通程序都有自己的规范和习惯,而这些规范使RFID系统难以充分地显示出其功能优势。短时间内,这也是难以改变的现实。
任何一项新技术的推广和普及都不会是一帆风顺的,RFID也一样。但应该相信,RFID技术代表着未来的趋势,随着不断发展和完善,它终将会被高校图书馆广泛接受。在现代信息技术的推动下,图书馆传统的管理体系和服务方式正在发生巨大的变革,正在向电子化、数字化、虚拟化方向迈进。我们必须解放思想,积极接受和利用现代信息技术,不断提高业务工作质量和工作水平,更好地为读者服务。RFID技术的应用,将使高校图书馆工作的整体水平登上一个新的台阶。
参考文献
到目前为止,随着现代信息的不断发展,智能化和信息化已经被广泛应用到各个领域。目前的自动识别技术主要包括两个种类:条码技术和无线射频(RFID)技术。随着这两种技术的不断发展,自动识别技术已经在全世界具有了一定的发展规模。由于信息量和人们需求的不断扩大,现代的物流行业涉及的种类是很烦琐的供应链结构也相应地变得很复杂,很多时候都是要求远距离的传输,在这种传输中传统的物流方式就存在很大的弊端。RFID技术,最早出现在第二次世界大战的战场上为飞机的一种敌我目标识别出现的。但是由于成本和技术限制等诸多原因,一直没有得到广泛的应用。
2.研究现状
(1)物流信息的研究现状。物流信息管理的发展已有很长一段时间,并且各个地区和国家的发展情况都不尽相同。我们可以在线地对车辆和货物进行信息的追踪和查找,但是这种方式对网站的信息和其他的链接都没有可靠的保障。这种系统可以利用全球卫星定位系统和智能的交通管理系统来对运输货物的车辆进行位置的追踪,从而掌握货物的运输情况,以这种动态的管理方式使得车辆的管理效率得到提高。(2)RFID技术的研究现状。条形码技术可以说最早是由沃尔玛公司开始应用的,从此成为了各个物流行业中的重要识别技术。而现在沃尔玛公司否定了条码技术开始使用电子标签,这充分地说明了RFID技术明显优于传统的条码技术。也预示着RFID技术在商业物流行业中的应用会得到普及,最终取代条码技术。RFID技术在中国作为一种新型的自动非接触式识别技术的发展历史还不是很久,所以是处于刚刚起步的阶段。但是作为一种新型的技术手段,RFID技术还是具有很大的发展前景和空间的。
3.论文研究的主要内容
本文主要是把RFID技术应用到物流信息管理系统中,从而实现对物流全过程的调度优化和控制的动态性。
二、物流信息系统概述
1.物流管理系统的概念及功能
(1)物流系统的定义。物流信息是一个非常广泛的概念,涉及到我们社会经济的任何一个方面,是一个错综复杂的社会系统。从大的材料供应商、批发商到零售商和消费者,几乎都有物流信息系统的身影。现在的物流信息管理系统的主要任务有以下三方面:商品的流动,也就是我们所说的商流;信息的流动,也就是我们所说的信息流;资金的流动,也就是我们所说的资金流。物流信息管理系统的英文名称是Logistics Information System,以下简称为LIS。LIS的主要组成:计算机软硬件、通信网络的主要设备和人组成的智能人际交互界面系统。(2)物流信息管理系统的主要功能概述。通过计算机技术对数据进行处理,可以向运营商和客户提供相应的共享数据,并且可以加强企业和企业之间的合作关系,形成一种更加优越和完善的供应链网络。
2.物流管理系统的主要结构及类型
一个完善的物流信息管理系完成的主要功能包括:首先对信息进行采集整理存储,然后对有用的信息进行相应的传输和利用。与此同时也涉及到了活动中的每个要素。
3.物流信息管理识别中主要的采集技术
物流信息管理系统主要是将各个环节的物流信息联合到一起,表现出了物流管理系统强大的整合能力。(1)条码技术简介。这种识别技术主要是被应用在计算机的数据的输入与输出。具有很多的优点:可靠性高、成本低并且采集和输入输出的速度非常快。由于这些优点的存在,条码技术目前被广泛应用在国内外的物流行业中。条形码识别技术由于具有非常优越的优点,准确可靠快速的传输,使得它的应用价值非常大。其中条形码的设备主要分为条形码的印刷设备和条形码的扫描设备。(2)RFID识别。射频识别技术,即RFID技术是一种非接触式的自动识别的技术。一个标准的射频识别系统是由三部分构成的:电子标签、读写器和天线。但是由于实际中存在的问题,这种RFID系统好使需要软硬件之间的良好配合才能完成它的功能。
三、RFID技术简介
由于射频的数据保密性非常好,所以目前被广泛地应用在防伪行业中。RFID的主要优点是:具有唯一的UID号码。
1.RFID系统的组成和特点
一个最基本的RFID系统如图1所示,一般包括:标签、阅读器、天线和数据的读写系统。
图1 RFID系统组成
标签的作用:RFID的电子标签是由耦合元件组成的。上述每个电子标签都具有唯一的UID编码。是标签唯一识别的标识。读写器:读写器是电子标签的读写设备。主要控制数据的读写。天线:主要完成读写器和标签之间射频信号的传递。
如图1所示,一个完整的RFID系统还包括一个中心处理的电脑和应用软件系统。这个系统主要是将读写器上的信息和数据传递到电脑上的数据处理中心进行处理和应用。这也是RFID技术的基本原理。
2.RFID组成部分简介
(1)电子标签。RFID系统中的电子标签是整个系统的数据的载体。通常情况下,一个完整的电子标签主要是由标签元件和天线组成。电子标签与条形码不同的是电子标签可以自动地把自身存储的信息发送出去,它是可编程的,可以适当地改写编程的程序来满足不同情况下的电子标签的需求。(2)读写器。在RFID系统中,负责数据的读写的设备主要是读写器设备。读写器的功能非常强大,通常在系统中它都是独立存在的,也就是说读写器可以单独地对数据进行读写、处理并且显示等。(3)数据的管理系统。完整的RFID系统除了包括最基本的标签、天线、阅读器外,还应该具有一整套完整的数据管理系统。数据管理系统的主要功能是完成数据信息的处理和存储共享。
3.RFID技术的优点
RFID技术的出现,使人们认为RFID技术是条形码的高级形式,但是这种说法是没有什么理论依据的。RFID作为一种新型的非接触式自动识别技术,它在很多方面都优于条形码技术。RFID技术的优点很明显,它不需要光源,并且更加安全。
4.RFID技术目前面临的问题
RFID技术是一种新型的识别技术,它与条形码识别技术相比,发展的历史比较短。所以技术还不是很成熟,目前还存在着许多发展的问题。
四、物流管理系统的需求分析
1.RFID技术的主要应用
随着信息技术的发展,RFID技术也有一定的发展,被应用在许多不同的领域,最主要的应用范围包括:零售、仓储、生产和运输行业。
2.目前物流公司的现状
经济需求的不断增长,市面上有越来越多的物流公司来满足人们对物流的需求。但是很多物流公司的规模都比较小,存在着一些缺点。
3.需求问题的解决
目前的物流企业的规模比较小,标准和网络化都不完善,存在着各种各样的问题。针对这些问题,我们对物流公司有了新的需求问题的解决方案。每个公司都可以发挥它的长处取长补短,互相帮助赢取共同的利益。这种集中管理和共享的方式不仅可以帮助物流公司来提高他们的运输速度,而且还大大地降低了物流中货物运输的成本,减少了不必要的浪费,有助于管理者的经营。
4.RFID系统结构的选择
本文主要用到的数据库是SQL。采用的主要构架是B/S模式。下面分别对这两种技术进行简单的介绍。(1)SQL简介。SQL(Structured Query Language),它的意思是结构化查询的语言。SQL这种语言最主要的功能是它可以很好地与各个数据库建立相应的联系并且可以进行很好的沟通。(2)浏览器/服务器(B/S)构架。目前来说管理信息系统主要的构架类型主要包括:主机/终端型、客户机/服务器即所谓的C/S模式、文件/服务型、三层的B/S和多层分布的形式。
这种技术是www技术和数据库技术相结合的结果,是未来数据库发展的主要方向。
B/S模式的主要结构如图2所示。
图2 B/S模式结构示意图
5.系统成本的分析
我们知道RFID系统主要是由标签、天线和阅读器构成的,所以它的主要硬件成本也是由这三部分构成,这主要是从RFID系统的市场需求来看的。对于物流管理行业来说,这三部分也是主要的硬件投资方式。虽然目前RFID系统的成本略高,但是它带给我们的优点远远胜过了糨的这个不足。
五、系统的总体设计研究
1.基于RFID的物流管理系统的总体目标
物流信息系统主要解决的问题是:(1)缩短从接受订货到发货的时间;(2)库存适量化(压缩库存并防止脱销);(3)提高搬运作业效率;(4)提高运输效率;(5)使接受订货和发出订货更为省力;(6)提高接受订货和发出订货精度;(7)防止发货配送出现差错;(8)调整需求和供给回答信息咨询等。一个好的完善的物流信息管理系统会很好地解决上述的问题。我们最终的目的都是为了提高服务水平并且降低物流运输的总成本。
2.系统硬件产品介绍
本系统设计的是一个基于RFID硬件产品已有的物流管理系统,所以首先对RFID不同用途的读写设备和它们的应用场合作了一下简单的介绍,例如,下面这款电子标签。
中国物联网校企联盟将物联网定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合,实现物体与物体之间:环境以及状态信息实时的实时共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。进入21世纪,随着我国高速铁路、客运专线的快速发展,对铁路综合信息水平的要求也越来越高。逐步发展的铁路通信网络也更加数据化、实时化和多媒体化。物联网在铁路运输领域的推广和应用各方面的条件已经基本成熟。具有全面感知、可靠传送、智能处理特点的物联网是利用强大的的网络技术建立起来的。在物联网中非常重要的技术之一就是射频识别即RFID(又称电子标签、无线射频识别,是一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触)技术:
由于RFID系统能全天候全时段作业,不易受恶劣天气和环境的影响,性能稳定并且维护简单,识度正确率高。所以,它被视为了铁路信息化发展中一快新大陆。
RFID系统由三大部分组成:底端信息采集层、网络与处理中心层、应用与管理中心层:底端信息采集层包括电子标签(RFID)、阅读器、天线等;网络与处理中心层由无线路由、适配器、终端服务器组成;应用与管理层主要由使用终端、服务网站组成。硬件系统主要完成数据的采集和传输功能、采集数据为电子标签携带的信息,该信息为实时监控信息;软件系统主要完成采集数据的接受、处理(加工、融合)和存储(管理)。通过软件系统和硬件系统的紧密配合,实现系统设计要求。RFID 技术的基本工作原理很容易理解:当进入磁场(即进入识别器的工作范围)电子标签的接收到识别器发出的数据射频信号后,它会主动发送某一频率的射频信号给识别器。如果电子标签返回的信息能被识别器能够成功读取,那么对其进行解码并送往后台计算机信息系统进行有关数据的处理;若没有能够成功读取信息,那么再次对电子标签发送数据巡检信号直到读取成功。
以往铁路运输中的信息绑定与采集技术主要依赖于条形码。但现行的条形码存在几个明显的不足之处:第一,它能够储纳的信息少,而且在使用它时有时会造成相当复杂和繁琐的数据调取问题。第二,条形码对读取代码的距离要求很。费力、费时、费钱,往往又达不到所要的结果。第三,条形码很容易损坏且条形码上储存的是静态的,灵活性差,难以根据对其信息进行修改和补充。即使可以更新,还是会对资源造成浪费。第四,条形码具有一次使用性,不可重复利用。实际应用时,对标签数量要求极大。
铁路运输信息化进程既要对列车、机车、货车等快速识别与追踪,而且又要能够实现对具体货物的快速识别与定位追踪。RFID技术能够很好的满足对每一个货物的上述要求。RFID技术的特点有:
1.可以通过射频信号自动识别目标,对光线明暗要求较低。
2.可以实现对外部材料数据的直接读取,不会对外部材料造成损坏,同时避免了开箱过程,节约了开箱时间。
3.对环境的兼容性较强,可在恶劣环境下工作。
4.可远距离读取,无需与目标接触。同时可导入数据,重复利用强。
5.具有并行处理性,能够同时对几个射频标签处理。同时,可以对RFID标签所附着的物体进行追踪定位,提供实时位置。
在铁路发展的以下几个方面,携带信息量大,具有动态信息采集能力的RFID可以或已经发挥出了独特的作用:
①客票防伪与识别。铁路客票使用采用了RFID技术的客票,由于对应的电子芯片的内部数据是加过密的,与特定读写器信息对应,可确保实时准确的验证车票真伪。同时检票员还可以使用便携式的识读器对车票上的RFID电子标签进行读取,与已有相关信息进行比对,可以辨别车票,大大加快了旅客进出站的速度,提高了车站效率。
②集装箱追踪管理与监控。随着我国经济的飞速发展,集装箱货物运输量与日俱增,而我国集装箱运输中存在组织流程不合理、技术监控不完备、信息化程度低等问题,加之集装箱内货物状态无法有效监控,导致了集装箱运输超偏载等事故频发。众所周知,运输集装箱化是铁路货物运输发展主流,如果将无线射频技术应用到铁路集装箱,提高集装箱智能性,既能够实时掌握到集装箱在运输途中的状态,减少货物损耗,也能提升铁路集装箱使用效率。
③增强信息共享性。现有铁路在信息共享方面依然有很大的提升空间。目前,铁路现有机制仍然存在较大列车资源浪费的风险。无线射频技术的信息共享能力,及能够时将车站的车票发售情况与火车乘务员在车上的补票情况进行信息对接,清楚的知道有车站的车票发售实时动态信息,从而方便车上的旅客补票,提高现有铁路基础设施利用效率。
④提升仓库管理质量。在铁路的货运仓库管理方面,利用RFID电子标签穿透能力强的特点,利用嵌在商品内发出的无线电波的标签所记录的商品序号、日期等信息,让工作人员清楚方便知道里面有物品强狂。同时也可以提高货物在仓库的安全性。
⑤作用于铁路货车施封锁。现有铁路货车用施封锁一般为钢质施封锁,此类施封锁然结构简单、成本低,但仍存在施手工作业差错率高,检查效率低下,难以对重点货物、重点车辆的施封状态进行跟踪,无法实时掌握货物状态,无法为客户提供及时的物流信息等不足。将RFID技术运用于施封锁中,施封、补封、解封、信息读取等均为计算机控制,差错率小。并能够实时检测棚车及集装箱的施封是状况,实现了施封锁检查的自动化、现代化,增强了货运检查作业的针对性。
参考文献
Key words
outpatient information system;electronic medical records;the second generation identity cards
摘要: 本文对现有的以医生工作站为中心的门诊系统进行分析研究后,针对目前存在的一些问题提出了改进方法,通过利用第二代身份证录入信息,建立门诊预交金账户,优化就诊过程等方法,设计了一个以病人为中心的门诊信息系统。给患者提供一种清晰快捷的就医环境,提高了医院的服务质量和工作效率。
关键词: 门诊信息系统;电子病历;第二代居民身份证
门诊是衡量一个医院服务水平的窗口,在医院中占有很重要的地位。它是患者就医最先到的地方,病人经医生诊断后,给出治疗方案,或入院治疗,或门诊治疗,因此它又是一些患者治疗的地方。对于中国大多数的医院来说,患者到门诊就诊一般都不预约,需要排队候诊。一些大医院,就诊人数多,排队候诊时间长,辗转过程繁杂,传统的门诊就医流程已不适应时代的要求。
1 门诊系统的发展与现状
近几年,国家和政府对医疗卫生行业的信息化建设十分重视,各级政府在医卫行业信息化建设方面都不同程度地加大了投资力度。由此不仅推动了各类医院信息化建设的步伐,也促进了公共卫生信息系统的建设向前推进,医疗卫生行业的信息化建设进入良性发展阶段。临床信息系统(CIS)建设是医院2006年信息化建设的一个重点,门诊系统是其中的一部分,除此之外还包括医生工作站、检验信息系统、医学影像传输系统(PACS)[1]、急诊系统、手术室系统、住院管理系统等。
最初的门诊系统由挂号系统、收费系统、候诊系统、药房管理系统组成,功能单一,互相独立,不少医院的门诊系统,包括一些大医院也还处于这个阶段。随着医卫行业信息化的发展,医院信息系统(HIS)已由原来的以财务为中心的思想向以病人为中心的思想进行过渡,但现在的门诊系统多是以门诊医生工作站为中心的门诊系统[2]。
2 现有门诊系统组成及功能[3,4]
门诊系统由挂号子系统、收费子系统、候诊子系统、药房管理子系统、医生工作站组成。现行的以门诊医生工作站为中心的门诊系统流程为“诊疗卡辅助挂号护士分诊医生诊断、开立电子处方收费药房配药药房发药”,系统是以医生工作站为中心,已经具备了以下功能。
2.1 多种挂号方式管理 可以任意挂号、限额挂号、预约挂号、磁卡挂号、Internet挂号,为病人主索引提供基本信息,配有电子报价显示屏,同步显示病人姓名、病人类型、挂号科室、号别等信息。挂号完毕后报价显示屏同时以语音、文字的形式提示病人应付款项,并将实收金额、找零金额告知病人。打印挂号单,并指明就诊科室位置。
2.2 医生工作站功能 支持医生处理门诊记录、检查、检验、诊断、处方、治疗处置、卫生材料、手术、收入院等诊疗活动;自动核算就诊费用,支持医保费用管理;提供打印功能,如处方、检查检验申请单等,打印结果由相关医师签字生效。自动向有关部门传送检查、检验、诊断、处方、治疗处置、手术、收住院等诊疗信息以及相关的费用信息,保证医嘱指令顺利执行[5]。
2.3 收费划价管理 门诊收费划价可以直接调挂号室的就诊号,直接显示姓名,不用输姓名,可以直接调药房的处方号,直接调用划价金额,替代药房划价;可以直接得到医生和医技科室传来的单据划价收费。
2.4 处方确认管理 显示病人已划价的处方,打印病人摆药单,并按病人处方实际情况发药;处方统计、查询,按科室和病人统计处方量及处方金额,根据病人信息以及处方信息查询处方并打印;药房出库统计,分别按照出库时间、出库对象统计出库数量及出库金额[6]。
3 存在的问题
3.1 信息录入方式以人工为主 现有的信息以到院挂号,人工录入为主,虽有些医院实行了电话预约录入方式,但都不可避免地出现差错;网络挂号是一种不错的方式,但亟待普及。
3.2 排队程序没有优化 对于就诊人数不多的医院,做检查时可能不需要排队。但一些大医院如果做多项检查,要去不同的地方,一般就需要多次排队。不同的检查所用的时间也不一样。比如磁共振检查需要的时间就长一些,但可能需要做的人数少,普通的血液检查需要的时间短一些,但可能需要做的人数多。会出现一边排队等候,一边空闲得很,往往一圈检查下来,等到报告出来一上午都完成不了。现有的候诊子系统只是应用在医生候诊排队中,其他检查治疗部分没有应用,更不用说对多项检查流程的优化了。
3.3 电子病历录入困难 电子病历数据必须保证病历信息的完整性、面向完整病案的数字化。虽然门诊病历较住院病历简单,但患者个体差异,不同病种,表示方法的多样性又为病历的数字化带来了困难。常规的诊断问题可以使用模版,但总会有需要文字录入的部分,汉字录入的特点又会给医生带来不便,延误诊疗时间,成为电子病历普及的障碍,也成为门诊医生工作站系统中的一个瓶颈。另外,对于患者来说,最后得到的应该是能够阅读的纸质病历,需要打印医生签名确认,相对于传统的病历并不经济方便。
3.4 多次交费问题 如目前多数医院就诊必须经过挂号收费、检查收费、取药或治疗收费一系列过程,一个患者少则排3次队,多则5、6次,用于排队过程的时间大多在1小时以上,等候时间长、秩序混乱。
3.5 交费方式单一 现有的门诊系统交费方式单一,仍然以现金结算为主。给患者带来不便和产生丢失钱财的危险,同时医院本身也会遇到找零,识别假钞的问题。
3.6 采用现金充值IC卡挂号不适用于门诊系统 有些医院采用了现金充值IC卡挂号方式。这样会简化信息录入,方便挂号交费。但同时会增加经营成本,就医时需要随身携带,如果遇到突发急病忘带现金充值IC卡,就要重新办理,既浪费时间,又浪费资金,因此这种方式对于门诊系统来说不太合适,较适合用于住院系统。
4 改进方案
4.1 信息集成的方法与原则 医院门诊信息系统覆盖了病人在院期间的各个诊断治疗环节,各部分之间信息高度共享。在这样的系统中,建立以门诊档案信息数据库系统为核心,局部系统能与整个系统相集成、局部系统的变化不会导致整个系统的改变、并与系统将来的发展相适应是关键。在庞大复杂的系统内部,应该建立贯穿各局部系统的信息主线,每个局部系统都必须按照信息主线的要求与整体建立接口。信息主线与接口在设计中表现为统一的数据结构。
4.2 患者信息采用身份证录入方式 在现有录入方式的基础上,采用身份证录入方式为主。第二代居民身份证采用非接触式IC卡技术,具有芯片存储容量大及可写入信息的特点。可以作为录入保存个人信息的先进方法。患者可以像用公交卡一样,刷卡录入信息。快速准确,这样不仅可以有效地节约录入时间,还可以使身份证具有更多功能。同时以身份证号码作为识别码,避免重复,患者资料可长期保存。
4.3 建立门诊预交金账户 国内比较成功的门诊模式是建立门诊预交金账户和应用现金充值IC卡。建立门诊预交金账户是更加有效的。一是可以长期重复使用,对于就医地点相对固定的患者、需要长期或多次治疗的患者十分方便。同时也可一次使用,看完病结完帐后消户退款,对外地就医患者也同样适用。帐户编码以身份证编号为编码外加密码确认形式,即使不用条形码,只要记得身份证号码和密码仍然可以使用帐户,方便易用,又可实现保密的要求。利用建立的门诊预交金账户患者就可以实现一次交费,检查、治疗、取药等费用通过自动划账完成,而不必每一过程都交一次费。
4.4 条形码为识别方式 挂号后产生一条形码作为候诊、预/补交费,检查、取药、治疗等的身份识别。这样就可以应用条码扫描方式,读入信息,像超市收费一样快速准确,减轻医务人员的工作强度,提高工作效率。
4.5 电子病历与传统病历相结合 无论对于门诊医生还是患者来说,病历都是很重要和必需的,因此一些电子病历最终还是要打印,然后由医生签名确认,送给患者保存。但是由于在电子病历的生成过程中虽然使用了一些模版,但仍不可避免需要文字录入。针对录入困难,本方案采用电子病历与传统病历相结合的方法,由医生书写传统的病历内容(病况、检查内容、药方、治疗方案),书写内容最后由候诊护士利用扫描方法转化为电子病历的一部分;检查单、药方信息的录入通过模版完成。此方法集电子病历与传统病历两者的优点,互相补充,作为解决门诊信息系统实现的关键一环。相对于医生完成电子病历的过程,这种录入方式有以下优点:(1)医生可以避免录入信息的烦恼,节省时间。(2)不用打印确认。(3)病人可以了解诊断和治疗情况,也便于病人携带保存。(4)电子病历便于医院保存,方便多次使用。
4.6 排队的优化算法 需要多项检查的患者,按优化排队算法提供的信息排队。其算法实现是首先对不同的检查项目设定估计使用的时间,然后利用各项检查等待人数求乘积得各项检查所需要等待的时间,进行排序,选择等待时间最小的那项,提示病人应首先检查的项目;一项检查完后,寻找下一等待项目,并告知患者。通过利用排队算法,对就诊过程进行优化,可以减少患者排队的盲目性,避免因此带来无谓的时间浪费。
5 基于以上改进措施的门诊信息系统
5.1 流程图 见图1。
5.2 系统组成 见图2。
5.3 功能描述 患者到达医院,用身份证、病历条形码卡挂号选择科室。首次来就医者提示交费建立预备金帐户发放带有条形码的病历、忘带病历和身份证者凭身份证号码和密码挂号领取带有条形码的病历。系统告知患者本次检查要用的预备金大约数目,已有帐户提示余额(余额不足提示交费),然后提示排队候诊。患者进入候诊区候诊。
医生按挂号系统提供信息选择患者就医,医生书写病历,开电子检查单,系统自动提示划价金额和帐户余额,病人同意确认后发送到相应的检查科室,进入排队序列。对需要做多项检查的患者系统根据各检查科室排队人数,计算最优路线,提示应先去做哪一项检查。检查科室通过病历条形码确认患者,进行检查,检查完成后检验报告自动回传给医生工作站,并自动划账结算。一项检查完成后提示应再做哪项检查,各项检查完后,病人回候诊区候诊。全部检验检查信息完成后,病人信息自动进入医生工作站排队序列,并提示医生,由医生选择患者进入就诊。需要住院的发送信息给住院系统并回传是否有床位信息;不需住院者直接开药方,系统自动回传药品信息,以备因药房无药进行换药的需要,同时自动提示划价金额和帐户余额,经患者同意后发送给药房管理系统、门诊护士工作站。诊断完成后最后由护士扫描录入完成电子病历。病人到药房凭条形码信息确认取药,并自动完成划账结算。病人到护士站凭条形码信息确认进行治疗,并自动完成划账结算。最后,不需要保留帐户的患者到交费窗口清户。
6 总结与展望
这个系统面对的是直接用户,系统提供的功能对他们的业务有直接的帮助,操作方便、简单易学、响应快等。在系统的具体设计实现上,要求系统不只是简单地提供增、删、改、查的功能,而是面向具体应用、针对每种业务的特点进行设计。优化就诊过程,缩短了等候时间,给患者提供一种清晰快捷的就医环境,为医院提高服务质量和工作效率。
随着信息技术的发展,系统还可与银行系统、短信系统相结合,提供转帐服务、结帐服务、短信挂号服务、短信电子病历服务、短信候诊提示服务,电子邮件传送电子病历等。
1 何静波.PACS系统架构在数字化医院建设中的作用.医学临床研究,2004;7:30-34.
2 穆荔,王颀.门诊医生工作站的设计与门诊流程再造.现代医院,2004;4(1):61.
3 “医院信息系统”完整解决方案——先睹为快:2002上海HL7应用交流研讨大会论文精彩摘编(四).中国医院信息化,2003-3-11.
中图分类号 TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)102-0161-02
0 引言
中国的汽车产业经过几十年的发展,已经步入一个高速发展的阶段,竞争越来越激烈,汽车制造商一方面要降低成本,另一方面还要保证产品符合该行业尤为严格的质量标准,由于汽车行业的自动化程度比较高,用于生产过程中的流程控制和生产信息的控制要求就比较高,RFID技术在这些方面起着至关重要的作用。目前RFID技术在涂装车间和焊装车间以及在总装车间的发动机装配线应用比较广泛,而在总装车间PBS传输线,仪表和前端传输线的等方面比较少,本文主要是研究RFID在仪表传输线的应用。这将进一步提高汽车生产效率和实现柔性化生产线。
1 系统总体设计
系统从功能上分类,可分为:核心PLC系统、PROFINET通信、RFID检测读写和HMI触摸屏等。如上图所示。
1.1 PLC故障安全核心系统
PLC在现代工业控制中起着举足轻重的作用,它已经广泛应用于工业的各个领域,西门子PLC在中国的应用几乎家喻户晓,作为安全较高的汽车制造业,本系统采用了西门子故障安全自动化系统,既控制可以在关闭后立即达到安全状态的过程,由于本系统控制设备比较多,涉及到大量安全I/O模块,数据处理需要高速可靠,故选用了西门子的中高端CPU 319F-3 PN/DP作为系统控制的核心,结合汽车工业选用了S7 Distribute Safe系统。
CPU319F-3 PN/DP强大的、模块化的、故障安全型 CPU。该高性能 CPU 理想满足对性能和功能安全具有高要求的应用场合。 配备有 3个板载接口 (MPI/DP、DP、PN),每个接口还支持连接故障安全 I/O 模块/现场设备。与故障安全 I/O 模块 (PROFIsafe) 连接时,CPU319F-3 PN/DP 允许用于最多 SIL 3 类别的应用 (对应于性能等级 e)。当然,该 CPU 也可用诸如 Web 服务器 、基于以太网的开放式通信 (例如,TCP/IP、 ISO-on-TCP 或 UDP) 以及在 DP 接口支持时钟同步机制这样的功能。它采用冗余的多处理器结构。各个处理器之间相互监控,一旦出现不一致,立刻使控制器处于安全状态,并且发出报警信息;同时,对内部的RAM,EPROM,输入输出寄存器等元件进行实时监控,并且采用特殊的测试脉冲对输入信号和输出被控元件进行检测,如出现任何不安全隐患,控制器立刻切换至安全保护状态。
1.2 PROFINET通信系统
PROFINET是一种用于工业自动化领域的创新、开放式以太网标准(IEC 61158)。PROFINET基于工业以太网,采用TCP/IP和IT标准,是一种实时以太网,它实现现场总线系统的无缝连接,通过PROFINET分布式现场设备(如现场IO设备,例如信号模块)可直接连接到工业以太网,与PLC等设备通讯,并且可以达到与现场总线或更优越的响应时间,其典型的响应时间在10ms的数量级,完全满足现场级的使用,由于它是基于20年来PROFIBUS DP的成功应用经验,并将常用的用户操作与以太网技术中的新概念经结合,这可确保PROFIBUS DP向PROFINET环境的平滑移动。它允许所有站随时访问网络技术,可通过多个节点的并行传输更有效使用网络,带宽达100Mbit/s,有效的解决了各设备之间的数据传输.
PROFINET的接口按物理属性可分为电气的、光学的和无线的,结合汽车制造业的控制相对比较集中,一般采用RJ45电缆连接器的电气连接方式,传输介质采用100Base-TX 2*2 双绞对称屏蔽电缆,满足CAT 5传输要求,网段最大长度达100米。根据装配仪表线的工艺控制要求,系统各个设备的网络连接通过交换机308和带有两个接口的IM153 ,主干网采用环拓扑,实现冗余,增加网络可靠性,分支网采用树形拓扑,实现单独区域的合理分配。
1.3 RFID数据检测和读写
RFID英文全称为Radio Frequency Identification,中文称为射频识别。应用中称呼比较广泛,主要有电子标签、电子条码、非接触卡、感应式电子晶片、感应卡等等。RFID的基本原理分为Reader 与 Transponder 两部份,由 Reader 发射一特定频率之电波信号给Transponder,这些电波信号带有的能量用以驱动Transponder电路,Reader通过其便接收Transponder的ID Code。这种Transponder由于不需要自身提供能量、也不需要接触,能适应多种场合应用.
Reader和Transponder由于采用无接触方式通信,它们之间的数据交换构成的是一个无线数据通信系统,所涉及到的问题包括:通信握手、时序;数据帧、数据编码、数据的完整性、读写防冲突、识读率与误码率问题;数据的加密与安全性问题、通讯接口问题等等。根据射频识别系统作用距离的远近情况,Reader和Transponder的耦合方式主要有三种分别是密耦合、遥耦合和远距离系统。
结合仪表装配线系统,在每个吊具(仪表装配小车,实现装配整套仪表的单位个体)上安装西门子RF360,做为本仪表的车型信号存储卡,选用西门子RF380做为检测读写单元,通过RS232连接至西门子RF180C通信模块,然后经过RJ45接口与系统的通信网络PROFINET连接,硬件上实现数据连接,软件上采用西门子的专用FB程序块,根据仪表装配线的工艺编写程序,实现RFID的检测识别,车型信息读写,数据比对处理。FB块的控制字如下图所示。
另外传统条形码扫描系统也接入本系统,实现RFID和传统条形码的比对功能减少仪表装配出错率。传统条形码一般称为一维条形码,由于技术已经很成熟,社会的各个领域都有比较多的应用。故在这里不做详细介绍。
1.4 触摸屏HMI显示及手工输入
本系统采用西门子SIMATIC MP (Multi Panels)337 12" 触摸屏做为系统的显示单元,mp337带坚固的和极为紧凑的铝外壳,防护等级 IP65,因此特别适用于严酷的环境条件。其所有接口,例如 MPI、PROFIBUS DP、USB、PROFINET(以太网 TCP/IP)为内置接口.为了使RFID检测系统出现问题时,采用人工手动方式输入不同车型,由于本单元不是本论文的重点对象,故不做详细论述。
参考文献
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中图分类号:S567 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2017)13-2401-05
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2017.13.001
Progress and Application of Molecular Marker Technology in Medicinal Plants
CHEN Hong-boa, YU Jin-ruib, YANG Chun-xianb, QIAN Ganga
(a.Department of Cell Biology and Genetics; b.School of Dentistry, Zunyi Medical College, Zunyi 563003, Guizhou, China)
Abstract: By summarizing the principle and technical characteristics of the commonly used molecular marker technology in recent years and its application in the field of medicinal plant research,this paper provides a reference for the development and evaluation of medicinal plant resources, and further provides ideas for the screening and verification of functional gene of medicinal plants.
Key words: molecular marker; medicinal plants; simple sequence repeat(SSR); amplified fragment length polymorphisms(AFLP); single nucleotide polymorphisms(SNPs)
中是野生中药材资源最为丰富的国家,目前已识别有11 000多种,无论其种类或数量均列世界之首[1],为中国中药文化产业的国际化创造了丰富的资源条件。但近年来,随着人们对养生、保健等意识的不断提高,导致中药材的市场需求极度扩增,一些以野生种质消耗为主的名贵中药材正面临濒危甚至灭绝。传统的研究利用方法在药用植物识别、开发、利用以及保护等方面都相对落后。然而近些年,以RFLP[2]为代表的DNA分子标记技术的兴起,为实现当代药用植物研究的现代化提供了现实手段与条件。分子标记技术(亦或分子鉴别技术或DNA分子标记技术)[3,4],是一种基于遗传物质的研究方式,这使其具备了不受生长环境的影响、检验精度高及重现性好等优点。随着DNA分子标记技术的不断运用与革新,以分子杂交为基础的第一代标记技术,由于操作过程复杂、周期长等原因,正逐渐退出分子研究领域。而围绕PCR技术为核心的新型分子标记技术正广为使用,并日臻成熟。
1 常用分子标记技术的原理及特点
1.1 简单序列重复(Simple sequence repeat,SSR)
SSR亦称为微卫星DNA,它由2-5个碱基组成,如(GA)n、(TG)n、(GAC)n等,其中最常见为二核苷酸重复形式。SSR序列的长度在不同基因组间由于重复次数以及程度的不同具有高度的变异性,而展现出较高的多态性。SSR标记原理是根据其两端的保守序列设计特异性引物,经过PCR扩增后,再利用变性或者非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳对扩增产物进行分离,继而体现不同样本基因组DNA的多态性。
简单重复序列具有较多优点,其共显性可区分纯合型与杂合型,以及还有灵敏度高、稳定性好以及操作简便等优点。但目前SSR获得的方式参差不齐,前提都是要提前知道目的基因的序列信息。
1.1.1 简单重复区间序列(Inter-simple sequence repeat,ISSR) ISSR是Zietkiewicz等[5]于1994年发展起来的一种加锚SSR技术。它的原理是在SSR引物的5′或3′端锚定2个或以上的SSR碱基,引起特定位点退火,从而提高扩增专一性,得到的特异性片段再通过变性或非变性聚丙烯酰胺凝胶进行分离,最后根据不同的多态性条带分析多态性。
其优点在于无需提前知道样品基因序列,ISSR可为研究者快速高效地提供基因组信息;引物序列相对较长,通过提高退火温度进而保证了结果的可靠性;样本DNA质量要求不高,且所需量少;引物的通用性广,不具种属特异性。但在实际应用中也存在一定缺陷,如:稳定的实验体系条件需要探索构建,且显性标记亦不能区分纯合型和杂合型。
1.1.2 表达序列标签(Expressed sequence tags,ESTs) 表达序列标签是基于EST数据库或cDNA文库的一种标记技术,是一种能快速、高效地揭示基因容量的标记方法,由1989年Venter首次提出。它能特异地展示出基因某一位点的表达情况,能够直接反映出功能基因的生物信息[6],同时也为地道药用植物的鉴别、开发利用提供了新的候选基因。因此,基于ESTs开发的SSR技术(即EST-SSR)是一种稳定、可靠的分子标记技术[7],可直接用于基因作图[8],从而指导功能基因的预测。
EST-SSR与传统SSR技术相比较,无需构建DNA文库而节约了实验成本。而且,在功能基因研究方面,EST-SSR更接近功能基因组;表达序列标签直接来源于编码序列,从而为基因组比较学以及同源基因的研究提供更可靠的途径。但也有不足之处:与SSR相比,多态性较低;同时,ESTs只代表了基因组DNA的一部分,所包含的信息不够全面,且现行的一些序列拼接软件也存在一定的局限性,分析过程中也可能丢失一些重要的基因组信息。
1.2 扩增片段长度多态性(Amplified fragment length polymorphisms,AFLP)
AFLP是1992年荷兰科学家Zabeau和Vos发明的一项新专利[9]。其原理是植物基因组DNA经过限制性内切酶酶切后(通常采用双酶切),与特定的接头相结合而得到带有特定接头的特异性片段,这些片段再与PCR引物的3′端识别后进行特异性扩增,最后再将扩增产物通过聚丙烯酰氨凝z电泳筛选,进而分析其多态性。
AFLP是RFLP技术与PCR技术的结合,其具备了高多态性、操作简易、可以同时处理大量样品等优点。近年来,AFLP已广泛应用于药用植物遗传图谱的绘制、物种遗传多样性分析及分类研究、辅助育种、功能基因定位等多方向的研究[10,11],且AFLP目前已被公认为构建DNA指纹图谱最可靠的分子标记。其缺点主要是对样品DNA的质量要求较高,实验成本也较昂贵,扩增所得结果的分析也相对困难。
1.3 DNA条形码技术
2003年Guelph大学的Hebert等首次提出DNA条形码的概念。它是以足够变异且相对较短的DNA序列为标准,建立的一种新的生物身份鉴别系统,从而实现对物种快速、精准地识别和鉴定,其类似于超市使用条形码鉴别不同商品。通过特异DNA的比对,对于新种和隐种的发现也具有现实性的帮助[12]。Lahaye等[13]通过单独使用matK基因对1 000多种兰科植物进行系统分析,结果证明单独使用matK基因能够发现兰科隐种并证明了DNA条形码分析的可行性;Newmaster等[14]运用DNA条形码技术发现了感应草属的3个隐种以及草沙蚕属的1个新种。在2008年召开的植物无国界会议上提出了“超级条形码”技术[15],决定将叶绿体全基因组序列作为条形码序列应用在植物物种的鉴别上。Shinozaki等[16]第一次完成了单一物种叶绿体全基因组的测序;2008年Diekmann等[17]又提出了一套较为标准的叶绿体DNA提取方法。Parks等[18]通过对松属37个样本进行叶绿体全基因组测序分析,验证了叶绿体基因组可以作为植物物种水平上的条形码。近年来,DNA条形码技术在药用植物研究中的报道也逐渐增多,对于加快中国生物进化研究的步伐具有重要意义[19,20]。
1.4 基因芯片技术
基因芯片又称DNA芯片或寡核苷酸阵列,它是将大量已知的探针固定在支持物上[21,22],通过核酸杂交,再利用激光扫描及分析,来实现对目的基因表达水平或多态性的分析。其高通量、自动化的优势使其广泛用于基因的定位、药物的靶向分析及新药研发中。Schena于1995年第一次在论文中发表了DNA chip相关研究,Fodor又于第二年年底研制出了第一块DNA芯片[23]。
基因芯片技术目前主要应用于一些新药的研发[24,25]、药物靶向研究以及疾病的诊断等方面。Watanabe等[26]采用高密度基因芯片技术,对经 Egb761处理的小鼠的皮层和海马细胞的基因表达进行了研究,分析得出其具有拮抗神经病变的药理作用。李美德[27]应用全基因组表达芯片来检测从黄芩根中分离出的汉黄芩素作用于肝癌细胞后的基因表达情况,结果发现406个差异明显的表达基因,通过差异基因的筛选和分析,从而确定了汉黄芩素抗肝癌的分子机制,对药物靶向基因的确定,以及抗癌药物的开发提供了新的依据。郭旭东[28]通过基因芯片技术对急性心肌梗死(AMI)患者和健康者外周血的RNA进行差异分析,发现其中的差异基因CYP4F3和USP25可能为AMI诊断的基因标记。张玉金等[29]通过利用从中国2010年版药典中筛选出的基原植物以及从NCBI数据库中下载的相应序列进行分析,得到13 814条特异性探针,为中国药典中基原植物检测芯片的建立做出了重要贡献。近年来,不同领域的实用芯片陆续都有报道,且基因芯片技术目前已是高通量药物筛选的主要途径,同时也是中药活性成分筛选的重要手段。
1.5 单核苷酸多态性分析技术(Single nucleotide polymorphisms,SNPs)
SNPs是等位基因之间的单个核苷酸差异,如单个核苷酸的缺失、插入或者是突变等[30]。SNPs标记技术相比微卫星技术而言,SNPs描述的是一种双等位基因的多态性,而SSR则是多位点等位基因之间的多态性,故SNPs在数量上远远超过SSR,因此具有更高的多态性。在人的基因组中,大概1 000 bp就会出现一个SNP,因此可以其作为DNA的一种特异性标记[31]。Xu等[32]通过对水稻亲本9 311的SNP检测,得到了768万个多态位点,从而绘制了1张高密度的Bin图谱并成功定位了1个QTL。目前,由于SNP技术主要依靠于基因组DNA的大量测序或者是基因芯片技术,且技术要求高以及实验成本大等原因,导致在药用植物方面的研究也相对匮乏。
2 DNA分子标记技术在药用植物中的研究应用
2.1 中药材种质资源的鉴定、评价及道地性研究
种质资源是指亲本遗传给子代的遗传物质,其包括“道地性”种质资源、新种及重要培育品系等。徐蕾等[33]通过运用SSR标记技术在铁皮石斛种群遗传多样性的研究,证实了铁皮石斛具有较高的遗传多态性,并顺利将36份铁皮石斛材料分成了3个类别。Shen等[34]利用筛选出的ISSR引物准确地鉴别出了8个野生种石斛药品。李永清等[35]利用ISSR技术成功将36份铁皮石斛材料划分为6个类群。赵香妍等[36]通过ISSR标记技术在北京地区野生柴胡种质资源中的研究,得出北京地区野生柴胡具有一定的地域性分布特征,应加以保护及推广种植。
2.2 中药材真伪的鉴别及品种鉴定
随着中药材市场需求的不断扩大,中药材市场鱼目混珠的情况时有发生,同类药材由于道地性等导致药效也相差甚远,而常规的检测方式却很难区别。但现行的DNA分子鉴别技术基于高稳定性、不受环境因素及个体发育影响等优点,可以保证鉴定结果的准确性。马晓冲等[37]通过研究证明基于SNP的分子标记技术能够稳定地鉴别中药材泽泻。滕艳芬等[38]利用matK基因已成功将正品与混淆产品鉴别开来。
2.3 遗传多样性及种属亲缘关系的研究
药用植物遗传多样性及亲缘关系的研究,对于认识物种的进化历程、遗传育种及物种改良等均具有重要意义。传统的研究方法均是基于对表达产物的研究探索,但药用植物的化学成分及其含量、外部形态等均会由于生长环境及其他因素影响而有所差别。因此,从传统研究的角度探索药用植物的遗传多样性就存在很大的局限性,而从分子角度出发的分子标记技术能有效地揭示物N进化演变过程中遗传物质流动的真实本质,从而使得分子标记技术能够阐明物种进化、遗传背景以及种内或种间遗传关系,为中国珍贵及濒危中药材的开发、利用和资源保护提供真实依据。
近年来,随着分子标记技术的不断应用与发展,已有多种DNA标记技术成功运用于中药材遗传多样性研究及亲缘性分析中。YANG等[39]运用SSR分子标记技术对吉林省5个不同产地的人参材料进行分析,得出不同产地的人参在遗传物质上呈现出较高的多态性。Li等[40]于2013年利用SSR标记法对洋玉兰叶绿体全基因组进行近缘物种比对分析,结果显示洋玉兰叶绿体基因组的重复序列保守性相对较高。2014年,Galina等[41]又运用SSR标记技术对俄罗斯濒临灭绝的人参进行了种群遗传性状的分析。朱田田等[42]利用ISSR对甘肃不同产地中麻黄的遗传关系进行了分析,得出中麻黄遗传距离跟地理距离有一定的关系。黄颖桢等[43]通过使用ISS标记技术对金线莲遗传多样性进行分析,得出在野生种质资源间金线莲具有丰富的遗传多样性。叶炜等[44]通过利用ISSR对金线兰及其近缘物种的遗传多样性进行研究,得出种群间可能存在基因的交流。唐晓清等[45]利用AFLP技术对不同农家栽培类型的丹参进行分析,结果表明AFLP技术可以作为识别丹参不同栽培类型间遗传差异的手段。李勇等[46]利用AFLP技术通过对金莲花遗传多样性的研究,得出地理位置较近的种质遗传相似度较高。唐美琼等[47]利用AFLP技术对广西草珊瑚遗传性状进行研究分析,结果显示广西草珊瑚遗传多样性偏低,须尽快采取相应措施。沈亮等[48]通过AFLP技术分析梭梭遗传多态性得知该物种种内丰度较高,各地区之间的分化较小。李永清等[49]通过ISSR在37份药用石斛亲缘关系研究中的应用,得出ISSR分子标记技术完全可以应用于石斛物种亲缘关系的分析。朱田田等[50]通过对不同黄芪和党参栽培品种遗传关系的ISSR分析,得出不同品种的黄芪和党参拥有较高的遗传多样性,而且种间差异较大。蒋雨晗等[51]利用ISSR分子技术对14份不同来源的白芍进行研究分析,证明了4个栽培种跟野生种之间有一定的遗传差异性,而且可以从基因水平把外型相似的白芍栽培品种区别开来。
2.4 DNA遗传图谱的构建及数量控制基因定位
DNA遗传图谱也称基因遗传图谱或连锁图谱,系指基因在染色体上相对应的位置。自从第一张遗传图谱的构建以来,越来越多关于药用植物DNA图谱的构建也相继报道。周志勇等[52]首次用AFLP技术构建了人参和西洋参的DNA指纹图谱,这对人参的鉴别提供了非常有效的工具。虞泓等[53]利用AFLP对石斛4个内种和1个外群种进行DNA多态性分析,用筛选得到的引物构建了5个种的DNA图谱,并应用bootstrap进行了检验,该研究证明了AFLP标记技术可用于构建石斛基因组指纹图谱。赵红燕[54]则利用EST-SSR、ISSR、RAPD、SRAP等4种分子标记技术成功构建了浙江铁皮石斛563个遗传连锁。郑伟耀等[55]运用SSR标记天麻基因组DNA,分析得出扩增位点与天麻素含量有关。巫桂芬等[56]通过黄麻基因DNA分子指纹图谱的构建,得出每一种被识别出的物种均有其特有的分子“身份证”。
3 展望
中国药用植物种质资源非常丰富,但是近年来由于气候的变化以及过度的开采,使得一些稀少的野生药材资源更是急剧减少,市场也相对混乱,因此从生物本质出发的DNA分子标记技术对于中国药用植物的鉴定、保护、开采、利用及改造就显得格外重要。目前,分子标记技术在药用植物中的研究主要体现在遗传多样性研究、种质鉴别及评价、DNA指纹图谱构建以及基因定位几个方面。
目前在药用植物研究应用中的DNA分子标记技术尚存在以下几个问题:DNA标记技术在中药材研究中的应用较少,而且存在方向聚集现象,近年关于药用植物亲缘性的研究越来越多,然而在其他一些领域,如药材活性成分分离与提取以及相关成分控制基因定位等方面的研究却少有报道,研究范围不够全面和深入。另外,每一种分子标记技术都有其各自的优缺点,实验结果具有一定片面性,而标记技术的联合应用也处于相对空白状态;技术要求高,技术培训相对缺乏。因此,需要加大分子标记技术的研究应用,以便增加其在药用植物研究中的实用性和可靠性,通过以不同分子技术的研究为基础,可达到明确中药材有效药用成分的基因构成,以及各种药用植物基因的调控原理及产物的靶向作用原理,以便对中国中药品种的保护利用及产业化做出更大的贡献,以此实现中国中药文化的规范化、产业化以及国际化。
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