兽药产品二维码信息自动化采集的实践与探索

陈瑞爱，刘业兵，梁桂福

兽药产品二维码信息自动化采集的实践与探索

陈瑞爱1，刘业兵2，梁桂福3

（1.华南农业大学兽医学院，广州510642；2.中国兽医药品监察所，北京100081；3.大华农，广东新兴527400）

为解决国家兽药产品追溯信息系统中大批量药品二维码信息自动化采集问题，通过四种不同采集方案的比较发现，线外旋转定位采集法是一种稳定、精确的二维码信息采集方法。

兽药二维码；自动化采集；兽药产品追溯

为强化兽药安全监管，保障动物产品质量安全［1］，农业部不断创新监管措施，自今年2月启动了国家兽药产品追溯信息系统试点工作，建立国家兽药产品标识可追溯信息系统，通过对兽药产品实施“二维码”标识，建立全国统一的追溯系统，实现对兽药产品生产、经营和使用的追溯管理系统将为兽药产品生产流通和使用全过程监控提供数据信息管理平台，为企业、政府和广大消费者提供相关的公共信息服务，建立全国统一的兽药产品追溯系统［2］。

1 兽药二维码信息自动化采集的现状

1.1 实施兽药二维码信息自动化采集的背景 中国药品电子监管系统［3］使用一维码技术，由于一维码的数据容量低，在生产线上可以进行快速识别采集，容易实施自动化采集系统，但存在抗损性低、数据容量低、安全性低等问题。国家兽药产品追溯信息系统使用IFAH推荐的国际二维码方案，具有抗损性高、数据容量大、保密性高、误码率低等优点，但由于二维码的特点和兽药生产实施GMP的要求，如果使用手工采集方案来实施二维码采集，工作繁复，采集速度慢，对于生产量少的企业尚可应付，但对于大批量的生产企业来说，保证原来的高效生产流程将会是一大困扰，同时手工采集还会增加工人的劳动强度及企业的人力成本，而目前社会上的其它工业二维码自动采集［4］方案并不能直接套用于兽药生产线上，现有的药品一维码自动采集方案亦不适用于兽药二维码的自动化采集。因此，如何实现兽药生产线上的二维码信息自动化采集将有效提高企业生产效率，降低生产成本和工人的劳动强度，有助于企业尽快实施兽药二维的操作使用，有力推动国家兽药产品追溯信息系统推广上线。

1.2 兽药二维码实现信息自动化采集需解决的问题 1）自动化采集精确率能否达到100%精确；2）兽药信息自动化采集没有成功案例借鉴，需企业发挥创新能力（探求符合企业生产实际要求的方案）；3）自动化采集如何整合成一个严谨的集成系统，集成的系统能否达到高效、节省改造费用及人力成本。

2 不同采集方案的测试、比较

2.1 设计原则 精确：二维码数据关联准确率100%精确；高效：生产效率达120瓶／分钟；保持：尽量不改变生产人员的操作习惯及劳动强度；控制成本：缩小改造工程，节约改造成本；简易：系统平台或软件便于操作，简单易用；精良：关键设备精密准确，耐用。

2.2 测试方案 大华农公司在实施二维码信息自动化采集过程中，共设计了四套方案试验，每套方案都本着公司项目组原定的六大设计原则进行不断改进。由于疫苗瓶是圆型瓶，二维码打印、贴标时形成一定的弧度，而且经生产流水线上传递着的瓶子进行不规则的旋转，难以控制瓶子并准确定位采集二维码信息。因此如何在满足生产效率的前提下，精确采集识别二维码信息成为方案成败的关键。

2.1.1 方案一：在线高速旋转采集 该方案在瓶装一维码采集应用较为成熟，方案工作原理：在生产流水线上加装定位转向机构、转向动力辊、电机、采集器、检测计数装置、剔除装置等。当产品从流水线经过定位转向机构时，检测计数装置开始统计工作，并触发电机推动转向动力辊在线转动瓶子，采集器工作开始采集二维码信息，定位转向机构控制转动瓶子。如果采集二维码难以识别信息时，剔除装置进行剔除，经过瓶排序（保证5瓶一推）和自动化装箱及箱采集，完成二维码的瓶采集、自动化排序装箱、箱采集，通过控制软件完成瓶—箱关联。经测试，受瓶子高速旋转、二维码内容多、识别技术等问题的限制，在线高速旋转采集方案实施过程，产能严重受阻，只能达到原产能的一半，不适宜企业的大批量生产。

2.1.2 方案二：OC［5］相机采集方案 工作原理：在生产流水线左右两侧各安装两台OCR相机（即一侧两台，共四台），对生产流水线上的瓶子进行360度多方位信息采集。在实施过程中，发现由于在生产线方向的瓶正面和背面无法安装OCR相机，而且二维码内容多，粘贴后的标签在瓶上形成了一定的曲面，造成信息采集数据困难，多台相机亦不能保证准确采集信息，而且长期使用的费用非常高，给企业带来较大的成本压力，违背了原本的设计理念。因此，采用OCR相机矩阵采集方案也不能实现兽药二维码信息的自动化采集。

2.1.3 方案三：贴标前采集方案 工作原理：产品在贴标签前进行二维码信息采集，瓶自动化排序及装箱采集原理跟方案一基本一致。该方案实施简单快捷，改造费用少，识别率高且不影响生产速度，是比较理想的方案。该方案要求贴标机的稳定性比较高，但在实际生产操作的过程中，贴标机的运行情况存在不稳定性，会出现难以预料和不可控的情况，如：断带、重张、不贴标、空白标等小概率情况，导致剔除量较大。同时，贴标后一般还需要对瓶子轧盖的完好性、标签的生产日期、批号热印完整性等进行检查，及时剔除整理不合格的标签。经测试，在贴标机正常运作的理想状态下，系统能很好的完成兽药二维码信息的采集、识别并准确关联瓶—箱，但上述的小概率事件时有发生，严重影响瓶—箱关联准确性，而且系统不确定性因素较多，系统运行需人工及时干预，大大增加了工人的劳动强度和劳动成本，也不适宜长期的大批量生产。因此，该方案也不是理想的实施方案。

2.1.4 方案四：线外旋转定位采集 通过对设备反复测试和与设备商深入的技术探讨，如何在不影响生产的情况下，解决瓶子采集二维码信息时，能精确定位是方案成败的关键。本方案的核心是安装“定位旋转采集装置”，该装置的运行原理取自“轧盖机”，在旋转中定位，采集或剔除。工作原理：在旋转机中加装色标定位装置，当色标感应器检测到疫苗瓶上的固定颜色后，瓶子不再转动，即固定的二维码途经采集器时，二维码是正对着采集器。然后，利用旋转机公转带动瓶子前进，色标机对瓶子自转定位、采集或剔除。旋转机上共加装八台色标定位装置，对瓶子在线定位采集，保证每分钟120瓶生产量。

3 结果与讨论

3.1 四种方案实施情况对比分析 结果见表1。可以看出，方案1生产效率达不到企业生产要求，且需增加一个工作人员；方案2改造工程量大，费用高；方案3剔除率较高，且需增加两个工作人员，不符合不增加人员的设计原则，方案4主要增加了旋转机及色标检测装置，集成系统达到设计的所有要求。

表1 四种方案实施情况对比分析

经过不断升级改造，调整设计方案，改良生产设备，努力解决所遇到的细节问题，线外旋转定位采集方案已成功运行。方案4具备在线定位、自动识辨、自动纠错、自动排序、自动装箱采集等功能，二维码自动识辨率达到设计要求，控制瓶箱关联的软件简单易操作，瓶箱关联精确，自动化程序先进，生产效率高，二维码采集自动化采集可达120瓶／min。

3.2 采集设备对二维码不同规格大小的识别率及识别速度 二维码自动化采集实施过程中，我们发现二维码不同规格大小影响采集识别正确率及速度，标签三种规格测试结果见表2。

表2 三种二维码规格对采集识别正确率及速度的对比

测试用的二维码识别器为Matrix 200TM，扫描帧频可达到60帧／秒，达到工业级扫描速度。国家兽药产品追溯信息系统二维码包含如下信息：生产企业名称、负责人、产品名称、批准文号、规格、批号、产品溯源码、生产日期、有效期、出厂日期、经销商名称、经销商入库出库日期。固定信息印刷在二维码中，变化信息通过数据建立交联。从二维码规格大小分析，二维码1.5CM×1.5CM比较适合使用，若标签有足够空间可印大一点的标签，但不建议印刷过大，因二维码面积大在瓶子上容易形成曲面，影响识别率。

3.3 二维码印刷、喷码不同方式的分析 生产企业出库后，产品上的二维码信息进入监管部门、兽药经营企业及客户，流通到监管部门、兽药经营企业和客户时产品二维码的完整性及有良好的识别率能提升企业的产品品质印象。目前在线加装喷码机未显成熟，喷码机主要材料是墨，喷上去易起毛，不具备耐磨、防潮、防湿，且有时会出现模糊。建议向标签供应商要求二维码印在标签上，标签供应商的设备需具备二维码变码技术，同时标签涂光油或二维码处覆膜可以加强耐磨、防潮、防湿性。二维码印制、喷码效果分析见表3。

表3 二维码印制、喷码效果分析

自动化［6］（Automation）是指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。

自动化设备目的是减少人员干预、提高生产效率。在自动化过程中必须具备严谨的纠错机制，保证自动化过程精确。实践过程中，系统必需是一整个集成系统，从瓶采集、瓶排序、自动化装箱采集过程每个环节都必须严格控制出错机率及出错后的纠错措施，而且还要测试每个纠错措施的连续严谨性。

生产企业在选择二维码信息采集方案时，必须充分考虑应用手工采集、半自动采集与自动化采集的优缺点。手工采集节省费用，但生产效率不高，不适宜大批量生产；半自动采集必须充分梳理生产流程，做好关联衔接，保证数据准确；自动化采集虽然生产费用较高，但生产效率也相对大大提高，而且集成系统精密、严谨，环环相扣，具备自动纠错功能，顺应科学技术的发展潮流，适应现代生产企业规模化生产。

［1］ 农医发［2014］8号.农业部办公厅关于组织开展国家兽药产品追溯信息系统试点工作的通知［EB／OL］.［2014－2－20］.http：／／www.ivdc.gov.cn／xwdt／201402／t20140225＿42611.htm.

［2］ 刘业兵，郝毫刚，徐肖君，等.国家兽药产品追溯信息系统的建设与思考［J］.中国兽药杂志，2013，47（1）：39－44.

［3］ “中国药品电子监管系统”名词百科［OL］.［2014－8－17］.ht⁃tp：／／baike.baidu.com／view／4216928.htm？fr＝aladdin.

［4］ 陈良.二维码在制造业自动化生产线及物流环节的应用［DB／OL］.［2014－03－11］.http：／／articles.e－works.net.cn／SCM／Article114749.htm.

［5］ 中国科学研究院自动化研究所.中文OCR技术的研究与应用［OL］.［2008－04－14］.http：／／www.ia.cas.cn／kxcb／kpwz／200804／t20080414＿2299214.html.

［6］ “自动化”名词百科［OL］.［2014－8－17］.http：／／baike.baidu.com／view／16286.htm.

（编辑：陈希）

The Practice and Exploration of Veterinary Products Two－dimensional Code Information Automatic Acquisition

CHEN Rui－ai1，LIU Ye－bing2，LIANG Gui－fu3
（1.College of Veterinary Medicine，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China；2.China Institute of Veterinary Drug Control，Beijing 100081，China；3.Dahuanong，Xinxing，Guangdong 527400，China）

To address the problem of automatic acquisition of the two－dimensional code information of large amounts of drugs in the national veterinary product traceability information system，through comparing four different acquisition proposals and finding that the off－line rotation positioning acquisition method is a stable，accurate two－dimensional code information collection method.

veterinary dimensional code；automatic acquisition；veterinary drug product tracing

2014－08－2

A

1002－1280（2014）11－0053－04

S851.66

陈瑞爱，教授，博士生导师，从事预防兽医学的科学研究。E－mail：chensa727＠126.com