无线射频识别（RFID）技术的应用及发展前景.docx

无线射频识别（RFID）技术的应用及发展前景孙玄圃 斯图加特大学 商业管理学院 sunwi.uni-stuttgart.de1 引言无线射频识别 (Radio Frequency Identification - RFID) 技术是一种通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别的一种自动识别技术。它的起源可以追溯到上世纪四十年代，二战时期，被用来在空中作战中进行自动敌我识别。二战以后，随着技术理论的日趋发展， RFID技术在类似于自动门锁，身份识别等应用领域得到了相当大的普及。但是由于某些技术上的局限性以及成本的原因，导致RFID技术并没有在企业中得到大规模的应用。直到近十年来，随着RFID技术日趋成熟（更好的抗干扰、抗高温能力，在特殊环境中，比如金属，液体中，工作效率的提高）以及成本的降低（最简单的passive芯片价格已经降到3-5 美分），RFID技术成为从企业应用到科研开发的一个非常热门的话题。很多德国大型企业，如麦德龙，博世，REWE，大众汽车等，都在实验RFID大规模的应用以提高物流和成产效率，降低成本。在中国，近几年RFID技术在政府的推动以及国际市场需求的双重作用下，特别是在香港、广州等以出口为主要经济导向的地区，也得到了长足的发展。RFID技术的应用，尤其是大规模提供企业成产效率的应用到底有哪些？这些应用在德国企业中的现状又是什么样的呢？本文将以RFID技术在德国企业中的应用为基础，以物流和成产为主要研究范围，对RFID技术的应用与发展前景进行讨论。文章也会对RFID技术在中国和德国的应用进行简单的对比，以及对它的发展方向进行展望。2 无线射频识别技术介绍首先介绍一下无线射频识别（RFID）技术的基本构成以及相应的信息处理系统。无线射频识别技术主要有三个部分组成： RFID 标签 (RFID Tags 或 Transponders) RFID 读写器 相关系统平台图 1 显示了数据以何种方式在这三部分之间进行流通。RFID标签中一般存储有约定格式的编码数据用以识别所标识物体的唯一性。除此以外，根据使用要求，其他物体的属性，如名称，产地， 时间，地点等信息也可以存储到标签当中。 RFID标签可以主动（active）或者被动 (passive) 地与读写器进行交流，向读写器发送自身编码等信息。读写器收到来自于RFID标签的载波信号，对接收到得数据进行解码后发送至相应数据处理系统。主机会根据接收到的数据进行相应判断和控制，一方面会将数据进行处理后继续发送给相对应的应用程序，例如ERP, CRM等系统，或者直接存储入数据库；另一方面， 根据需求，或者通过读写器对RFID标签写入新的数据，或者终止并完成整个读写过程。图 1. 无线射频识别技术及数据处理与通信从RFID技术的频率特性来看，它可以被分为四个频段：低频（LF 125kHz），高频(HF 13.56 MHz)，超高频(UHF 868MHz-EU, 915MHz-US)以及微波系统（Microwave 2.45GHz， 5.8GHz）。低频技术的工作距离小于1米，除了金属材料的影响以外，一般低频都能够穿过任意材料的物品而不降低他的读取距离。与其他频段相比，该频段数据传输速率比较慢。低频RFID技术主要应用在动物、畜牧业管理，门锁防盗系统，长跑测速系统等。高频RFID技术的波长大概在2米左右。除了金属材料外，该频率的波长也可以穿过大多数的材料，但是往往会降低读取距离。数据传输速率比低频要快。该频率的技术主要应用在图书馆里，以及一些生产物流系统中。超高频的工作频率在860MHz到960MHz之间，各国对超高频的标准定义并不不统一。该波段的波长在6米（被动RFID）到100米（主动RFID）之间。超高频RFID技术由于其很高的数据传输速率以及相对较低的价格，逐渐在业界大规模的被应用。尤其是在企业成产和物流中，由于要读取或写入的物品数目很多，数据量大，超过频的RFID 被普遍使用。微波系统的有效工作距离和超高频类似。虽然该频段有最高的数据传输速率，但是由于他极易受外界环境的影响（金属，水等）以及较高的价格，他的使用范围仅局限在高速公路收费系统，机场行李管理系统等特定领域。RFID技术最直接的应用就是它能够在没有光学接触的情况下，快速的自动识别物体。在成产物流领域中，与传统的条形码相比，他能够大量的节省物品识别的时间，并且节省劳动力的开支。不仅如此，在自动识别的基础上，RFID标签通过与其他的技术相结合，扩展及具体细化了它的应用领域。比如说RFID和感应器（Sensor）相结合，自动且实时报告譬如温度、湿度、压力等信息； 再比如通过RFID与GPS或手机通讯网络相结合，可以实时确定所标识物体的具体位置。3 无线射频识别技术的应用无线射频识别技术的应用领域非常广泛，可以说只要有识别物体的需要就可以用到RFID技术。这样的应用有小到对家里宠物的识别、贵重物品的识别，大到通过对物品的识别而达到对整个成产线及供应链的控制。具体的应用将在下面的段落里，通过RFID技术在中国及德国的应用重点作出介绍。RFID技术在中国的应用近些年，RFID技术在中国得到了长足的发展。就2008年度中国RFID发展报告显示，我国2008年RFID产业市场规模达到65.8亿元人民币，比2007年增长了24.8%。一方面报告中讲到，我国在从RFID芯片设计与生产，读写机，到软件，系统集成，测试，信息安全等各个方面已经形成了较完善的产业链。另一方面也可以看出，我国对无线射频技术的研究和使用重点在RFID系统的软件、硬件的使用开发上。而对于RFID及相关系统的应用（如何大规模利用这些技术、软硬件，在特定领域的应用，从而提高工作效率），与国外相比，并没有得到足够的重视。RFID产业的发展，不仅需要相关芯片的制造及软硬件的开发，更重要的是如何有效的利用这些技术。RFID技术在中国的发展主要取决于两个方面：一方面受世界大环境的影响，越来越多的国际大型企业要求他们的供应商将货物从出货时就要装贴RFID标签。这样的企业有沃尔玛，麦德龙，以及近期的汽车工业等。这样作为供货商的中国企业就必须使用RFID技术。另一方面，是国家的支持。这里主要体现在一些特定的由国家主持的一些项目领域。比如说身份识别，高速公路自动收费系统，畜牧业管理等。从引用新技术大规模投入的角度上去考虑，仅仅出于以上两个原因，并不能成为国内企业，尤其是在生产和物流领域，大规模应用RFID技术的理由。任何新技术的大规模应用，一定要能够提高企业生产效率，节约成本。但是RFID技术如何能够在生产和物流领域提高企业的效率呢？下面一部分会以RFID技术在德国的应用为基础，主要在生产及物流方面的应用进行讨论。RFID技术在德国的应用从身份证、护照，到门卡系统，长跑记时系统，自动车锁，商店防盗系统，RFID技术可以说在德国已经相当普及。但是大规模应用的生产及物流中还在实验及讨论阶段，不过越来越多的企业在考虑RFID是否适合自己，而且很多企业已经开始在某些环节应用RFID技术了。麦德龙很早就建造了未来商店，来模拟和实验RFID技术在零售商店的可行性。现在很对德国的零售商已经要求他们的供货商（至少部分供货商），在给他们提供的货物上装贴RFID标签。德国大众公司也要求他的配件供货商在汽车配件上装贴RFID标签，以提高成产的自动化程度以及供应链的透明度。下面的一部分文章将详细介绍RFID技术以及其相关系统如何在企业的生产与物流中得到应用的。随着信息技术的不断发展和成熟，越来越多的生产，销售，采购，运输等环节的数据被采集到相应的信息系统当中，用以对其进程进行优化。相应的系统有：企业资源规划系统（ERP Enterprise Resource Planning）, 专注于成产的制造执行系统（MES - Manufacturing Execution System）, 针对客户的顾客关系管理系统（CRM Customer Relationship Management）, 优化整个供应链的供应链管理系统（SCM Supply Chain Management）等。任何信息系统能够有效的运行都有一个前提条件，那就是要需要准确及时的数据，所以可以说数据采集是信息技术应用的出发点，无线射频识别技术就是在这一点上成为现在人们所关心的话题。图 2 物流及相应数据流实例Error! Reference source not found. 以一个实例显示了在整个供应链当中，物流的实际情况以及其数据在各级参与者之间的交换。成产者首先向供应商提供订单，然后将原材料加工成为成品后出售给零售商。作为有一定规模的零售商，商品会先被运送到配送中心（Distribution Center）, 然后分发给各个零售商店。在这整个供应链中，每个参与者除了使用自己的信息系统用以调配和优化本身的进程以外，还需要与其他的参与者进行信息共享，从而优化自己，甚至整个供应链的工作效率。比如一方面配送中心要及时提供给零售商商品的运输信息，以使零售商为一下一步的销售做好准备；另一方面，零售商店需要向配送中心传递自己的库存和销售信息，从而可以使配送中心更好的协调商品的供给及采购。在以上这个例子中RFID技术以及EPCglobal Network 3使企业之间的数据能够更简单，快捷的共享，从而提高整个供应链的生产效率。除此以外，通过自动识别技术，每个企业也可以在自己的收货、送货、存储等环节业余人力物力和时间，从而提高效率，节约成本。而对于生产企业来说，利用自动识别技术可以使生产自动化更加优化 (比如使用同一条生产线，更具原料的不同，自动成产不同的产品会更加容易)。124 发展前景探讨对于RFID 应用前景的讨论从来就没有中断过，其中不乏一些悲观人士，认为出于本身技术的局限性以及价格因素，RFID 不会在生产及物流中的到广泛的应用。随着技术的发展以及成本的降低，我们有理由相信在不久的将来，RFID甚至会在单个商品层（Item-Level）也能够得到广泛的应用。RFID不应当仅仅被看作是一种自动识别技术，它的数据采集特性，以及相关的基础设施所提供的数据交换的功能更应该被有效的加以利用。这些数据不仅能够被应用型系统（Operational System）所使用, 而且可以应用于分析型的系统（Analytic System），为企业决策提供更好的帮助。25 参考资料1 Baars, H., Kemper, H.-G., Lasi, H. and Siegel, M., “Combining RFID Technology and Business Intelligence for Supply Chain Optimization Scenarios for Retail Logistics”, Proc. HICSS-41, 2007.2