（机械制造及其自动化专业论文）基于rfid技术的报喜鸟生产数据采集与处理系统的研究.pdf

摘要 本论文结合浙江省制造业信息化工程重大科技攻关项目基于r f i d 技术的供应链 管理系统研究及其在服饰行业中的应用( 编号：2 0 0 5 c 1 1 0 3 4 ) ，在了解国内外r f i d 研 究和应用现状的基础上，结合项目示范企业报喜鸟服饰有限公司的生产实际，对r f i d 技术在服装生产过程中的应用进行了研究，重点探讨了服装生产过程的r f i d 应用方案、 r f i d 原始数据预处理模型、面向应用系统的数据处理技术等，在此基础上开发了一个基 于r f i d 技术的服装生产数据采集和处理系统。 最早出现于二战时期的r f i d 作为一种无线射频识别技术，最近被认为对物流将产生革 命性的影响。第一章对r f i d 技术概念、产生与发展历程作了简要介绍，综述了r f i d 技术的 应用现状及应用领域以及目前r f i d 技术在应用中存在的主要问题。最后给出了本文的主要 研究内容和论文结构。 第二章介绍了报喜鸟服装生产及其管理的现状和存在的问题，详细研究了r f i d 技术在 企业应用中的生产物流过程和物流环境，分析了r f i d 技术在服装生产各环节应用的可行性， 最后提出了基于r f i d 技术的服装生产及物流管理系统方案。 第三章建立了服装生产物流描述模型，提出了车间级、生产线级、工段级和工位级r f i d 应用方案，认为工段级是报喜鸟服装生产应用r f i d 技术的最佳方案。结合企业的实际，制 定了服装生产过程r f i d 读写器布置方案和r f i d 支撑系统的组建方案。 第四章以r f i d 读写器产生的原始数据如何转换成上层应用( 如车间管理、生产管理等) 所需数据为中心，研究了数据采集与处理系统中的核心数据处理模型，提出了生产信息 描述预处理模型、监控设施配置预处理模型和生产物流监控预处理模型，为实现r f i d 原始 数据的转换奠定了基础。 第五章以在制品监控、生产进度监控、生产能力分析等为例，研究了面向应用的r f i d 数据处理的过程与技术，并给出具体的实现技术。 第六章对基于r f i d 技术的服装生产数据采集与处理系统的主要功能模块进行了介绍。 最后在第七章对全文进行了总结与展望。 关键词：服装生产；r f i d ：实时数据采集；数据处理 a b s t r a c t t h i sd i s s e r t a t i o ni sc o m p o s e db a s e do nt h ep r o j e c t r e a s e a r c h s c mb a s e d0 1 1r f i da n d i t sa p p l i c a t i o ni na p p a r e li n d u s t r y ( n o 2 0 0 5 c 11 0 3 4 ) b a s e do nr e a d i n gt h es t a t u so fr e s e a r c h a n da p p l i c a t i o no fr f i da n di n t e g r a t i n ga c t u a lp r o d u c t i o no fb a n x i n i a na p p a r e ll t d w h i c hi s p r o j e c td e m o n s t r a t i o ne n t e r p r i s e ，i tr e s e a r c h e do nt h ea p p l i c a t i o no fr f i dt e c h n i q u ei np r o c e s so f g a r m e n t - m a k e ，e s p e c i a l l yf o c u s e do nr f i da p p l i c a t i o n sp r o g r a m ，r f i dr a wd a t ap r o c e s s i n g m o d e la n da p p l i c a t i o ns y 锄e mo r i e n t e dd a t ap r o c e s s i n gt e c h n i q u ee t co f g a r m e n t - m a k ep r o c e s s ，a n d o nt h i sb a s i si td e v e l o p e dar f i d - b a s e dg a r m e n t - m a k ed a t aa c q u i s i t i o na n dp r o c e s ss y s t e m a sak i n do fw i r e l e s sr a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o nt e c h n o l o g y , r f i d ，w h i c hf i r s ta p p e a r e d i nt h es e c o n dw o r l dw a r , i sr e c e n t l yc o n s i d e r e dt oh a v ea r e v o l u t i o n a r yi m p a c to nl o g i s t i c s i n c h a p t e r1 , t h ec o n c e p t ，p r o d u c t i o na n dd e v e l o p m e n tc o u r s eo fr f i dt e c h n i q u ew e r ei n t r o d u c e d t h e nt h ea p p l i c a t i o ns i t u a t i o n s ，a p p l i c a t i o na r e a sa n dc u r r e n tm a j o ri s s u e si na p p l i c a t i o no fr f i d t e c h n i q u ew e r es u m m a r i z e d f i n a l l y , t h ef r a m e w o r ko fd i s s e r t a t i o na n dr e s e a r c h i n gc o n t e n t sw e l e p r o p o s e d i nc h a p t e r2 ，t h es t a t u sa n dp r o b l e m so f g a r m e n t - m a k ea n dm a n a g e m e n ti nb a o x i n i a ow e r e i n t r o d u c e d t h e nt h ep r o c e s so f p r o d u c t i o nl o g i s t i c sa n dl o g i s t i c se n v i r o n m e n to f r f l dt e c h n i q u e i ne n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n sw e r ed e t a l l e d l ys t u d i e d m e a n w h i l e ，f e a s i b i l i t yo fa p p l i c a t i o n so fr f i d i nl i n k so fg a r m e n t - m a k ew a sa n a l y s e d f i n a l l y , s c h e m eo fr f i d - b a s e dg a r m e n t - m a k ea n d l o g i s t i c sm a n a g e m e n ts y s t e mw a sp u tf o r w a r d i nc h a p t e r3 ，ag a r m e n t - m a k el o g i s t i c sd e s c r i p t i o nm o d e lw a se s t a b l i s h e da n da p p l i c a t i o n s c h e m eo fw o r k s h o pg r a d e ，p r o d u c t i o nl i n e sg r a d e ，s e c t i o n sg r a d e ，w o r ks p a c e sg r a d er f i dw a s p r o p o s e d , a n dt h ea p p l i c a t i o ns c h e m eo fs e c t i o n sg r a d er f i dw a sr e a l i z e da st h e b e s t p l a n c o m b i n i n g w i t hc o r p o r a t i o n s p r a c t i c a l i t y , i n g a r m e n t - m a k ep r o c e s s ，t h es c h e m e o f a r r a n g e m e n td e s i g no fr f i dr e n d - w r i t e ra n dc o n s t r u c t i o no fr f i ds u p p o r t i n gs y s t e mw e r e e s t a b l i s h e d i nc h a p t e r4 , t a k i n gh o wt h er a wd a t af r o mr f i dr e a d - w r i t e rt r a n s f o r mt ot h ed a t an e e d e db y u p p e ra p p l i c a t i o ns u c ha sw o r k s h o pm a n a g e m e n ta n dp r o d u c t i o nm a n a g e m e n ta st h ec e n t e r , d a t a p r o c e s s i n gm o d e lw h i c hi st h et ? , o r eo fd a t aa c q u i s i t i o na n dp r o c e s ss y s t e mw a sr e s e a r c h e d a n d t h r e ep r e p r o c e s sm o d e l sw e r ep u tf o r w a r d ，a l lo ft h e s em o d e l sw e r eb a s i so fr e a l i z i n g t r a n s f o r m a t i o no f r f j dl a wd a t a i nc h a p t e r5 ，o nt h eb a s i so ft a k i n gt h es u p e r v i s i o no fp r o d u c t si np r o c e s s , p r o d u c t i o n s c h e d u l ec o n t r o la n dp r o d u c t i o nc a p a c i t ya n a l y s i sa se x a m p l e s ，t h ea p p l i c a t i o no r i e n t e dr f i dd a t a p r o c e s s i n gc o u r s ea n dt e c h n i q u ew e r er e s e a r c h e d , a n dc o n c r e t ei m p l e m e n t a t i o nt e c h n i q u ew a s g i v e n i nc h a p t e r6 ，m a i nf u n c t i o nm o d u l e so f t h er f i d - b a s e dg a r m e n t - m a k ed a t aa c q u i s i t i o na n d p r o c e s ss y s t e mw e r ei n t r o d u c e d i nc h a p t e r7 ，a l la c h i e v e m e n t so f t h ed i s s e r t a t i o nw e r es u m m a r i z e da n dt h ef u r t h e rr e s e a r c h w o r k , w h i c hw i l lb cd o n ef r o mn o wo n , w a sp u tf o r w a r d k e y w o r d s ：g a r m e n t - m a k e ，r f i d ，r e a l - t i m ed a t aa c q u i s i t i o n , d a t ap r o c e s s i n g 学号2 0 5 0 8 0 6 7 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝鎏盘堂或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 靴敝储鹤：伽 字日期：如 年c 月2 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解堑姿蠢堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权逝姿盘茔可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名：l l 签字日期：弘叩年夕月乞少自 电话： 邮编： 。磊 编掳 舯谤 孙f 签 时 者 b 凇 洳 文 期 论 日 位 字 挚 篷 第一章绪论 【摘要】首先讨论了无线射频识别技术的产生与发展，然后讨论了无线射频识别技术的原理及其应用 系统的结构，随后分析了国内外无线射频识别技术的研究与应用现状，最后给出了本文的课题背景、研究 预期目标及论文内容结构。 1 1 引言 随着现代科学技术的进步和经济的发展以及社会现代化进程的加快，信息技术正在迅速 改变着人们的生活。自动识别产业经过多年的发展已经初具规模，正迎来前所未有的发展机 遇。条形码识别技术持续走强，射频识别技术飞速发展，生物识别技术悄然新起，一个完整、 庞大而且不断发展的自动识别产业正在世界范围内逐渐形成。近年来，e p c ( e l e c t r o n i c p r o d u c tc o d e ，电子产品码) 和物联网( i n t e m e to f t h i n g ) 概念的宣传攻势不断加强，加之沃 尔玛、麦德隆、美国国防部等企业和政府机构的推波助澜，从2 0 0 3 年开始，r f i d ( r a d i o f r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ，射频识别) 成为科技界最大的热点之一。随着计算机信息技术和超 大规模集成电路技术的发展，以及芯片微型化封装技术的日趋成熟，射频识别技术已经越来 越多地应用在包括物流仓储、商品零售、工业制造、资产管理、交通运输、动物识别、军事 航空和防伪防盗等不同的应用领域。在当前比较流行的物流研究中，基础数据的自动识别与 实时采集更是物流管理信息系统( l o g i s t i cm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，u i s ) 的存在基 础，因为物流过程比其他任何环节更接近于现实环境，物流产生的实时数据比其他任何环节 都要密集，数据量都要大。自动识别技术是将信息数据进行自动采集和自动输入的重要方法 和手段，它是以计算机和通信技术为基础的综合性科学技术“u “。 射频识别技术以其独到的性能优势，引发了一场供应链的革命，是当今时代信息技术在 全球物品编码，物资流通、自动配送方面的最新应用，受到全球乃至社会各界前所未有的关 注。这一技术的出现，给人类的工业生产、商业经营、日常生活带来了巨大的变革，将在物 流、医疗卫生、交通等诸多领域发挥重要的作用，并对提高生产效率、增加社会财富、促进 人类文明发展产生深远的影响。本文就是在讨论r f i d 技术及其应用系统的基础上，面向服 装企业开展基于r f i d 技术的生产数据采集与处理系统的研究与开发。 1 2r f i d 的产生与发展 r f i d 在历史上的首次应用可以追溯到第二次世界大战期问。1 9 4 2 年，因为被德军占领 的法国海岸线离英国只有2 5 英里英国空军为了识别返航的飞机，就在盟军的飞机上装备 了一个无线电收发器。当控制塔上的探询器向返航的飞机发射一个询问信号后，飞机上的收 发器接收到这个信号后，回传一个信号给探询器，探询器根据接收到的回传信号来识别敌我。 这是有记录的第一个r f i d 敌我识别系统，也是r f i d 的第一次实际应用。r f i d 技术是直 接继承雷达的概念，并由此发展起来的一种新的自动识别技术。美国人h a r r ys t o c k m a n 于 1 9 4 8 年l o 月在i e e e ( i n s t i t u t eo f e l e c t r i c a la n de l e c t r o n i c se n g i n e e r s ，美国电子电气工程师 协会) 学报上发表的论文利用反射的功率进行通信，奠定了r f i d 的理论基础，成为r f i d 理论发展的里程碑“j 。 2 0 世纪5 0 年代是r f i d 技术和应用的探索阶段。1 9 6 1 到1 9 8 0 年期间，r f i d 变成了现 实。反向散射理论以及其他电子技术( 如集成电路和微处理器) 的发展为r f i d 技术的商业 应用奠定了基础。2 0 世纪6 0 年代出现了r f i d 技术的第一次商业应用系统商品电子防 盗系统( e l e c t r o n i ca r t i c l es u r v e i l l a n c e ，e a s ) 。贵重商品被贴上l b i t 码的电子标签，并在商 店门口装置一个探测器。当顾客携带被盗的商品经过门口的探测器时，探测器会自动报警。 1 9 7 7 年，美国的r c a 公司运用r f i d 技术开发了机动车电子牌照 1 3 , 1 4 , 1 6 l 。 1 9 9 0 年，r f l d 技术在美国的公路自动收费系统中得到了广泛的应用。1 9 9 1 年，美国奥 克拉荷马州出现了世界上第一个开放式公路自动收费系统。装有射频标签的汽车在经过收费 站时无需减速停车，按正常速度通过，固定在收费站的读写器识别车辆后自动从帐户上扣费。 这个系统的好处是消除了因减速停车造成的交通堵塞。r f i d 公路自动收费系统在许多国家 都得到了应用。r f i d 的其他应用包括汽车门遥控技术、停车场管理、社区和校园大门控制 系统等。2 0 世纪9 0 年代末，随着r f i d 应用的扩大，为保证不同r f i d 设备和系统的相互 兼容，人们开始认识到建立一个统一的r f m 技术标准的重要性，e p c g l o b a l ( 全球电子产 品码协会) 就应运而生了。e p c e ：o b a l 是由u c c ( 北美统一码协会) 和e a n ( 欧洲商品编 码协会) 共同发起组建的专门负责制定r f i d 标准的机构 1 5 , 1 6 , 1 7 , 1 8 】。 2 0 0 3 年1 1 月4 日，世界零售巨头沃尔玛公司宣布，它将采用r f i d 技术追踪其供应链 系统中的商品，并要求其前1 0 0 大供应商从2 0 0 5 年1 月起将所有发运到沃尔玛的货盘和外 包装箱贴上射频标签。沃尔玛的这一重大举动揭开了r f i d 在开放式系统中的应用序幕1 1 5 1 。 1 3r f i d 技术的数据采集原理 2 0 , 2 1 , 2 2 , 2 4 | 1 3 ir j 7 i d 应用系统的组成 所谓r f i d 应用系统是r f i d 技术与具体企业或行业的具体实际相结合，解决企业或行 业的某个或某类具体问题。其关键是根据企业的物流环境提出基于r f i d 技术物流信息采集 的应用方案，同时开发基于r f i d 技术的数据采集处理系统，并通过与i n t r a n e t 、i n t e r a c t 等 信息技术的结合，实现局域网、甚至全球范围内目标的跟踪与信息共享，达到企业的管理目 标。 典型的r f i d 系统由三部分组成，如图1 1 所示。 2 e r p c r m m l s w m s 翻圈 、y 、7 、 ，、，、，、 国回自宙臼 1 3 2r f i d 电子标签 图1 - i r f i d 应用系统结构图 r f i d 电子标签是一种无源应答器，主要由耦合元件及芯片组成，标签内含有内置天线。 电子标签是射频识别系统中存储被识别物体相关信息的电子装置，通常电子标签是贴在被识 别物体表面上或者嵌入在被识别物体的内部。标签存储器中的信息可由读写器进行非接触读 和写。 根据射频识别系统不同应用场合以及不同技术性能参数，考虑到系统的标签成本、环境 要求等，可以将电子标签封装成不同厚度、不同大小、不同形状的标签，有圆形、线形、信 用卡形等。 电子标签由标签天线、微型芯片等采用特殊的封装工艺封装而成。电子标签微型芯片中 一般有两种类型的数据，一种为u i d ( u n i q u ei d e n t i f i c a t i o n ，唯一标识号) ，用来唯一标识 电子标签，它固化在电子标签中，这样的电子标签为只读标签。另外一种为可以擦写的数据， 用来表示被识别物体相关的信息，一般存储在标签的e e p r o m 中。 根据电子标签工作的方式可分为主动式、被动式和半主动式三种类型。主动式电子标签 内部有一个电池，为电子标签的工作提供能量，并向读写器发送信号；被动式电子标签内部 没有电池，它需要从读写器获得能量。读写器发送电磁波，电子标签感应到电磁波后，在标 签的天线中形成了电流；半主动式电子标签内部有一个电池。但只为标签芯片的启动运转提 供电能，而在发送信号和接收信号时却是从读写器处获得能量。主动和半主动标签在追踪高 价值商品时非常有用，因为它们可以远距离扫描，但这种标签平均每个成本为1 美元或更多。 根据电子标签的工作频率可分为微波标签、高频标签和低频标签三类。工作频率在i g h z 以上的标签为微波标签；工作频率在5 0 0 k h z 到i g h z 的标签为高频标签；工作频率低于 3 5 0 0 1 d - l z 以下的标签为低频标签。 r f i d 电子标签与条码相比有以下优点： 可以事后写入和追加； 读写器可与多个r f i d 电子标签同时通信； r f i d 电子标签装在封套内或沾有污渍时仍能够通信； 读写器不需要像读取条码那样正对r f i d 电子标签。 表1 - 1r f i d 电子标签和条码的比较 r f i d 电子标签条码 信息的更新和追加可能不可能 同时读取 可能不可能 障碍物的影响除水和金属外无影响仅视距内可通信 正对读取位置不要求要求 晟大信息量约8 0 0 0 b i t约4 3 b i t 体积大小较大小 环境适应性 强( 取决于封装材料) 极弱 1 3 3r f i o 读写器 读写器为读取或写入标签信息的设备。一般情况下，读写器是连接电子标签与应用系统 的桥梁。有时为了更好地使用无线射频识别技术有效处理从电子标签获得的数据信息，一些 r f i d 应用系统中还需要用到中间件。 读写器的基本构成分为两个部分：软件部分和硬件部分。 软件部分是指生产厂家在产品出厂时固化在读写器模块中的软件，用于负责读写器对电 子标签发出相应的动作指令和对读写器收到的指令进行响应。 从硬件部分来看，所有读写器均可简化成两个基本功能模：控制单元和由发送器和接收 器组成的高频接口。 读写器的控制单元主要任务有： ( 1 )与应用系统进行通信，并执行应用系统发来的各种命令； ( 2 ) 控制与电子标签的通信过程； ( 3 ) 对发送过程进行编码和对接收信号进行解码； 对于较为复杂以及对安全性要求高的的系统还要有如下功能： ( 1 )对读写器与电子标签间传送的数据进行加密和解密； ( 2 )执行反碰撞算法； ( 3 ) 进行读写器与电子标签的身份验证。 读写器的高频接口主要任务有： ( 1 ) 产生高频的发射能量，以激活电子标签并为其提供能量； ( 2 )对发射信号进行调制，用于将数据传送给电子标签； 4 ( 3 ) 接收并解调来自电子标签的高频信号。 在射频识别系统中，读写器是利用射频技术将标签中的信息读出，或将相应信息写入标 签的装置。读写器读出的标签信息通过计算机及网络系统进行传输和管理。 1 4r f i d 技术的应用现状及存在问题 2 0 0 6 年6 月9 日，中国科技部等十五部委颁布的中国射频识别( r f i d ) 技术政策白皮 书认为中国发展r f i d 产业的总体思路是：企业为主，政府推动，构建产业联盟，形成掌 握自主知识产权技术的r f i d 产业链1 。 1 4 1 国内外r y i d 技术的应用现状及应用领域1 3 _ 1 3 1 5 ，1 矗1 。i 事实上r f i d 作为无线识别技术，其原理很早就被人们掌握了。只是近年来由于信息网 络的普遍应用和芯片技术的快速发展，其应用价值被逐步挖掘出来，应用的需求反过来又推 进了r f i d 技术研发的深化。所以应该说是时代给了r f i d 一个发展的机会。 射频识别系统在国外的研究起步较早，目前已有许多成熟的应用。在研究方面从标签芯 片设计、天线设计、射频模块设计、基带系统设计等组成射频识别系统的各个方面都有较为 深入的研究，形成了一套射频识别系统特有的理论体系。目前的研究已经进入了标准化阶段， 己经形成了一系列的标准草案，包括i s o i i e c 的用于物品管理1 8 0 0 0 系列标准草案，该草案 初步定义了从低频到高频工作时的一系列标准，但是到目前为止这些草案还都没有形成正式 的标准发布。 目前e p c g l o b a l 组织正在大力的推广和完善由美国麻省理工学院a u t oi dc e n t e r 研究 中心提出的e p c 的概念，也就是要为世界上每一件商品分配一个电子代码，这个编码信息封 装在射频标签之中并附着在商品上。在物流系统的各个环节可以用射频识别的方式将商品中 的信息读出，并将读出的信息放到互联网上，这样人们可以在互联网上随时查询任何一件商 品的情况，形成所谓的“物联网”，可以想象，一旦这一计划最终付诸实施，将会给我们现 在的物流体系甚至我们的生活方式带来革命性的变革。 从全球范围来看，美国已经在r f i d 标准的建立，相关软硬件技术的开发以及应用领域 走在世界的前列。欧洲r f i d 标准追随美国主导的e p c g l o b a l 标准。在封闭系统应用方面， 欧洲与美国基本处在同一阶段。日本虽然已经提出u i d 标准，但主要得到的是本国厂商的支 持，如要成为国际标准还有很长的路要走。 r f i d 技术的发展，在产业方面，t i 公司、i n t e l 公司等美国集成电路厂商目前都在r f i d 领域投入巨资进行芯片开发。s y m b o l 公司等已经研发出同时可以识别条形码和射频标签的 读写器。i b m 公司、m i c r o s o f t 公司和呻公司等也在积极开发相应的软件及系统来支持r f i d 的应用。目前，美国的交通、车辆管理、身份识别、生产线自动化控制、仓储管理及物资跟 踪等领域已经开始逐步应用r f i d 技术。欧洲的p h i l i p s 公司、s t 微电子公司在积极开发廉 价r f i d 芯片；c h e c k p o i n t 公司在开发支持多系统的r f i d 识别系统；n o k i a 公司在开发能够 基于r f i d 的移动电话购物系统；s a p 公司则在积极开发支持r f i d 的企业应用管理软件。 在物流方面，美国已有1 0 0 多家企业承诺支持r f i d 应用。除了沃尔玛，其他r f i d 支持 者包括制造商强生公司、宝洁公司、物流行业的联合包裹服务公司以及国防部的军事物流应 用部。美国政府是r f i d 应用的积极推动者。 在国内，射频识别的应用研究起步较晚但发展较快。在技术发展方面，目前国内r f i d 应用以低频和高频标签产品为主，超高频标签还未开始规模生产，由于超高频标签具有对移 动物体可远距离识别、低成本和可以同时读取多张标签的优势，有望在未来五年内成为应用 主流。在r f i d 核心技术方面，国内的企业以引进消化吸收再创新为主要手段，低频和高频 标签产品的生产技术已基本掌握，产业链比较完整，但是与国外同类产品比较没有什么特别 的竞争优势。在超高频和微波级标签领域，由于我国企业缺乏核心技术，虽然已研发出一些 产品，但是可以实现量产的企业微乎其微。 我国r f i d 标签的研发现状一缺高水平的设计人才，包括芯片、天线和读写器的设计， 以及标签的集成创新；二缺资金，一条标签生产线需要十几个亿，而一套标签封装设备也需 要几千万元，像清华大学，中科院研究所等科研院所尽管有深厚的技术积累，有充足的人才 储备，但是缺少大量的测试设备，缺乏市场的检验。 中国r f i d 产业联盟已发展正式会员1 3 0 多家，目前在努力推动建设一个国家r f i d 示范 研究中心，准备向国家申请一部分资金，企业自己筹集一部分资金，提供设备，由科研院所 提供技术和人才，产学研紧密结合可以促进产业自主创新技术的发展，有效地避免资源的浪 费。 此外，中国p , f i d 标签产业的健康快速发展必须依靠政府的强力推动，比如身份证的换 代和市政交通一卡通等工程。目前，在国家金卡办的领导下，已经启动了四个不同领域的 r f i d 试点项目。不久，行业内将会出现一次大整合，规模大、市场占有率高的龙头企业将 浮出水面，作为领头羊率领业内其他企业共同致力于推进以企业为主体的r f i d 产业技术创 新体系，积极争取国家加大对企业技术创新的直接投入，在我国全方位、多角度地推进f d 。i d 标签产业的健康稳妥发展。 目前r f i d 射频识别技术的主要应用领域包括： 身份证识别和门禁管理 电子标签可以通过嵌入到身份证、护照、工作证等各种证件中，用作人员身份识别。 目前中国正在使用的第二代身份证就是基于i s 0 i e c1 4 4 4 3 - b 标准的1 3 5 6 1 d l i z 的非接 触芯片。r f i d 可以方便、安全地应用于门禁控制，可同时用于出入口安全检查、考勤 管理及公司财产监控等方面。 防伪应用 防伪是r f i d 技术的另一个重要应用。将电子标签应用在防伪的领域中具有识别快 速、伪造难、成本低等优点，如果再加上安全认证和加密功能，就可以大大提高伪造者 6 造假的难度和成本，使其知难而退。 商业供应链应用 提到r f i d 在商业供应链上的应用，就不得不提到全世界最大的零售商沃尔玛公司。 沃尔玛公司认为，通过采用r f i d 有助于解决零售业两个最大的难题：物品脱销和损耗。 同时消费者也可以如i b m 公司广告中演示的一样，体验那种不必在收银台前排队，直接 推着装满商品的小车出门，门口的计算机自动打印购物清单并从客户的信用卡中扣钱的 购物便捷。而麦德龙集团也在i b m 公司的帮助下建立了一个“未来商店”，帮助其提高 零售中的供应链效率，同时改善消费者的购物体验。可以预见，r f i d 技术在商业供应 链上的应用将是其所有应用领域中最广泛和深入的应用，同时也是技术难度最大、最难 实现的应用。 公共交通管理应用 公共交通管理是应用r f i d 技术最早也是最成功的领域之一，主要设计电子车票、 不停车收费和车辆管理等方面的应用。目前，我国许多城市在使用非接触式i c 卡作为 地铁、出租、公交的电子车票。高速公路自动收费系统充分体现了r f i d 的技术优势： 在车辆高速通过收费站的同时自动完成缴费，解决交通瓶颈问题，避免因停车排队引起 的交通拥堵，提高收费结算效率，还解决了原来收费成本高、管理混乱等问题。 物流管理 射频识别为货物的跟踪、管理及监控提供了快捷、准确、自动化的技术手段，它目 前在仓储、配送等物流环节也有许多成功的应用。对于大型仓储中心来说，管理中心实 时了解货物位置和货物存储情况，对提高仓储效率、反馈产品信息和指导生产都有着及 其重要的意义。同时，在货物集装箱运输过程中，利用射频标签和g p s 系统，可实现对 货物进行有效跟踪。因此，随着射频识别在开放的物流环节应用标准的统一，物流业将 成为射频识别最大的受益行业之一。 生产线的自动化及过程控制 射频识别因其抗恶劣环境能力强、可非接触识别等特点，在生产过程控制中有许多 应用，例如，德国宝马公司在汽车装配流水线上应用r f i d 技术来实现用户定制的生产 方式，在流水线上安装有r f i d 系统，使用可重复使用的射频标签，标签上有详细的汽 车定制要求，在流水线每一个工作点设有读写器，以保证汽车在流水线各个位置毫不出 错地完成装配任务。 动物的跟踪及管理 近年来，食品安全问题受到了全球普遍关注，许多发达国家利用r f i d 技术对牲畜 实现自动高效的管理，通过对牲畜进行个体识别，保证疾病爆发期间对感染者的有效跟 踪和对未感染者的隔离控制。 7 1 4 2r f i d 技术应用中存在的主要问题1 3 5 j j 州 在物流和供应链管理中还存在着许多问题，其中最具有共性的是三大基本问题：一是标 准问题，二是成本问题或者是投资回报率问题，三是市场的成熟度问题。 标准问题 至于标准问题在国内有很大争议，一派主张采用e p c 这样的国际标准，另一派主张 要采用有自主知识产权的标准n p c ，矛盾尤其集中在商品编码和射频频段两个焦点上。 国际标准e p c 在某种程度上代表了集中式的大系统模型，而n p c 则代表了分布式的大系统 模型。系统的集中、分散度如何定位，始终是信息系统顶层设计中不容回避的闯题。互 联网的成功反映了基于t c p i p 和w e b 等开放式标准之上的分布式系统模式的生命力。因 此，所谓的“物联网”模型不是r f i d 应用的惟一选择，甚至不是主要的选择，其现实的 方式还是多种形式的信息交换、信息共享，而不是信息的集中。特别是当标准涉及知识 产权时，标准的相对性就必然显示出来了。 成本问题 关于成本问题即投资回报率的问题，涉及两个方面：一是芯片的价格，二是系统的 基础设施建设成本。芯片的价格一直在下降，有些已经达到几美分。事实上芯片的价格 高低总是相对的，对于汽车、飞机零部件来说，几十美元的芯片也用得起，对于萝h 、 白菜这样的商品，几美分的芯片也是过高的成本，投资回报率难以保证。至于基础设施 的投资，完全由企业来投肯定是很难的，因此国家要有规划，要认真研究r f i d 技术应用 的基础设施建设问题。 市场成熟度问题 关于国内市场环境问题，主要是需求不足，技术的供应商比较热情，而用户则相对 理智。这个问题需要有一个发展过程才能解决。r f i d 技术的应用存在着上游投资、下游 受益的现象，生产商如果在商品上加装了射频标签，将有利于分销商、r f l d 专栏物流 商的经营管理，实现动态化、精细化、可视化，所以r f i d 适用于产业链整合得较好的领 域、信息共享机制比较成熟的领域。我国的产业正处于集约化的进程之中，制造业的大 型化，商贸业的连锁化，无疑将为r f i d 这样的新技术提供越来越有利的市场环境。但是 也要承认，与发达国家相比还有较大的差距，对此既要有信心，也要实事求是。 1 5 论文研究背景、目的及内容 1 5 1 项目背景 r f i d 作为一种无线射频识别技术，可实现对物料的自动正确识别，是当前物流行业的 先进技术；供应链是2 l 世纪企业竞争的主要形式，供应链管理是企业管理模式的最新发展。 项目组承担了浙江省制造业信息化工程重大科技攻关项目基于r f i d 技术的供应链管理 8 技术研究及其在服饰行业中的应用，该项目将r f i d 技术与供应链管理相结合，以浙江报喜 鸟服饰有限公司为示范企业，探索在服饰行业中的应用。 基于r f i d 技术的供应链管理系统由基于r f i d 技术的采购及物流管理系统、基于r f i d 技术的生产及物流管理系统、基于r f i d 技术的分销及物流管理系统以及其它相关系统构成， 如图l - 2 所示： 供应商 制造商分销商 信息流管理 物流管理 基于w e b 的 供应商协同 工作平台 基于r f i d 技术 的采购及物流 管理系统 e r p 系统ld r p 系统 信息集成与接口 基于r f i d 技术 的生产及物流 管理系统 基于r f l d 技术 的分销及物流 管理系统 物流环境l基于r f l d 技术的供应链物流( 采购、生产、分销) 图l - 2 基于r f i d 技术的供应链管理系统的组成示意图 1 5 2 论文研究预期目标 在“基于r f i d 技术的供应链管理系统及其在服饰行业中的应用”项目中，本人主要参 与了基于r f i d 技术的生产及物流管理系统的开发。基于r f i d 技术的生产及物流管理系统 又由两个分系统组成，分别为基于r f i d 技术的服装生产数据采集与处理系统和基于r f i d 技术的服装生产过程管理系统。 在两个分系统中，基于r f i d 技术的服装生产过程管理系统的目标是利用经过分析处理 后的r f i d 原始物流数据，为生产过程和车间管理提供相应的数据支持，同时为e r p 系统 反馈生产能力、生产计划完成情况、生产进度情况、在制品库存等信息，为e r p 系统制定 正确的生产计划提供支持，从而提高企业的生产管理水平；而基于r f i d 技术的服装生产数 据采集与处理系统则要以服装生产过程管理系统要实现的功能为指导，来确定如何采集数 据、采集什么数据，作为整个系统实现的数据支持。笔者主要负责基于r f i d 技术的服装生 产数据采集与处理系统的研究与开发。 根据以上分析，本论文研究的预期目标有： 分析企业物流环境和r f i d 应用系统目标：分析报喜鸟服饰有限公司各个车间的物 流环境，并确定实施r f i d 应用系统的目标。 根据r f i d 应用系统目标和企业物流环境，确定基于r f i d 的信息方案：即为实现 上述目标，需要从企业物流环境中采集什么数据，并确定从什么地方进行采集。 单元数据采集方案：确定各个数据采集点及每个采集点的具体采集方案。 读写器配置模型：将读写器代码与数据采集点位置和工艺流程相关联。 标签信息模型：将标签编码与生产计划以及具体某件服装相关联。 9 1 5 3 论文内容及结构 本论文以r f i d 技术的应用为基础，以面向服装业的现代生产管理目标为指导，结合报 喜鸟服饰有限公司的实际情况，重点研究的了系统的r f i d 应用方案、原始数据采集及预处 理模型以及面向应用的数据处理。论文的主要研究内容如下： 服装生产物流数据采集的r f i d 应用方案 首先分析了目前服装生产管理的现状以及存在的问题和原因，得出了在服装制造企 业中应用r f i d 技术的必要性。由于r f i d 技术的应用要和企业的物流情况紧密结合， 所以在文中对报喜鸟服饰有限公司的车间物流情况作了详细的分析，并结合r f i d 技术 的应用要求，对r f l d 技术在各个车间的应用可行性作了讨论，最后得出了企业r f i d 应用方案。 原始数据采集与预处理模型 首先分析了原始数据采集与预处理的框架，包括报喜鸟r f i d 原始数据采集、r f i d 原始数据的预处理结果并建立了r f i d 原始数据处理模型，这是本论文的关键数据处理 思路。接下来给出了预处理模型的建立所需要的支撑数据。给出了支撑数据后，以支撑 数据为基础，建立了生产信息描述预处理模型、监控设施配置预处理模型和生产物流监 控预处理模型。这三个预处理模型是本文的关键技术。最后建立了原始数据采集模型， 并通过触发器实现了原始数据的采集，并将采集到的原始数据转换成标签流数据。 面向应用的数据处理实现 针对上层应用系统所要实现的生产管理目标，如在制品监控、生产进度监控和生产 能力计算等功能，将原始数据通过预处理模型配置模块解析成应用所需要的数据。一般 来说解析后的数据量非常大，为了提高上层应用系统的运行速度，还需要对这些数据进 行更进一步的处理。 系统运行实例 通过对基于r f i d 技术的服装生产数据采集与处理系统的研究，并结合报喜鸟服饰 有限公司的生产物流现状给出了相应的系统运行实例，包括基础数据、应用配置和数据 处理等功能。 本文内容结构图如图l - 3 所示。 1 0 图1 - 3 论文内容结构图 第二章需求分析与总体方案设计 【摘要l 本章在对服装生产管理现状及存在问题分析的基础上，结合报喜鸟各个车间的实际物流环境，对 企业的服装生产总体物流过程作了分析，并对r f i d 应用可行性进行研究。最后在对基于r f i d 技术的服装 生产及物流管理系统的系统结构和工作原理分析的基础上，讨论了基于r f i d 技术的服装生产数据采集与