射頻識別技術在供應鏈管理中的應用

劉 劍 梁顯剛 袁 征 何允剛

無線射頻識別(radio frequency identification，RFID)技術是20世紀90年代在我國興起的一項利用射頻信號通過電磁場實現非接觸性信息傳遞，達到自動識別目的的技術，具有讀取速度快、存儲空間大、穿透性強和安全性高等眾多特點。無線射頻識別技術是一種正在發展和普及的自動識別系統，能夠廣泛應用于生產、運輸、防偽、交通、醫療、跟蹤、定位以及資產管理等諸多領域[1]。根據應用場合不同表現為不同的應用功能，日后還會廣泛應用于公共管理(如藥品監督、信息和交通管理)和供應鏈管理(如生產、運輸、儲存、消費)等領域。其最大的優點就是可減少人工干預，在管理中實現對物體的識別和跟蹤，回答一些有關物體“是什么”、“在哪里”、“ 怎么樣”的問題。

1 RFID技術簡介

1.1 RFID技術定義

RFID又稱電子標簽，是眾多自動識別技術(磁條識別、語音識別、生物識別、條形碼識別)中的一種，是一種無需人為干涉、非接觸式、可工作于各種惡劣環境、并同時收集、追蹤多個高速運動物體相關信息和數據的自動識別技術，是無線電技術與雷達技術結合的產物。

1.2 RFID技術的發展史

盡管射頻識別技術在近年來倍受人們的關注，但它并不是一種新近的發明。射頻識別在歷史上的首次應用可以追溯到第二次世界大戰期間，其在當時的功能是用于分辨出敵方與我方飛機。目前，世界上的飛行安全管制系統仍是以此為概念。在二戰結束后的40余年里人們很少涉及射頻識別技術，直到1991年美國的德州儀器公司把射頻識別技術應用在畜牧業中；再到1999年美國麻省理工學院開始研究使批發商網絡受益于這種技術的方法，從此射頻識別應用的范圍越來越廣。

1.3 RFID系統的組成

RFID系統由電子標簽、天線、讀寫器以及網絡終端組成(如圖1所示)。

圖1 RFID系統組成圖

1.3.1 電子標簽

電子標簽—攜帶數據的發射器，由一個線圈或微波天線和一個電子芯片組成，具有唯一的電子編碼，可位于要識別目標的表面或內部。電子標簽根據使用的電源又分為有源的低頻主動標簽和有源的高頻半主動標簽以及無源的超高頻被動標簽。由于被動式標簽具有價格低廉、體積小巧及無需電源等優點，因此多數電子標簽為被動標簽。只有在讀寫器的覆蓋范圍內讀寫器發射一個低功率的射頻信號標簽才會被激活，超出這個范圍標簽就處于休眠狀態。半主動式標簽類似于被動式標簽，只多出一個小型電池，電力恰好可驅動標簽，使天線可以不執行接收電磁波的任務，充分作為回傳信號之用，比起被動式標簽半主動式標簽有更快的反應速度和高效率。主動式標簽本身具有內部電源供應器，擁有較長的讀取距離和較大的記憶空間，可以用來儲存讀寫器所傳送來的一些附加訊息。

1.3.2 讀寫器

讀寫器是讀取電子標簽數據和寫入數據到電子標簽的收發器，可設計為手持式或固定式。讀寫器發送無線電信號時所使用的頻率被稱為系統的工作頻率。

天線的作用是在標簽和讀寫器間傳遞射頻信號。網絡終端為處理數據的服務器。

1.4 RFID技術工作原理

標簽進入磁場后如果接收到閱讀器發出的特殊射頻信號，則能夠憑借感應電流所獲得的能量，發送出存儲在芯片中的產品信息(即Passive Tag，無源標簽或被動標簽)，或者主動發送某一頻率的信號(即Active Tag，有源標簽或主動標簽)，閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行相關數據處理(如圖2所示)。

圖2 FRID系統工作原理圖

1.5 RFID標簽與條形碼標簽的區別

自動識別技術主要包括一維、二維的條形碼和RFID標簽，兩者極為相似，其目的均為快速準確地確認追蹤目標物體，主要區別在于有無寫入信息或更新內存的能力。RFID標簽具有內存大、不需要光源、識別距離長及難以復制的優點，而條形碼是一種利用光電技術代替鍵盤向計算機中輸入數據的工具。

1.6 RFID技術與全球衛星定位系統(global position system，GPS)的區別

現有的定位服務系統主要包括基于GPS、紅外線或超聲波的定位系統以及移動網絡的定位系統。RFID技術解決了人與物體的空間定位與跟蹤，主要利用標簽對物體的唯一標識特性，依據讀寫器與安裝在物體上的標簽之間射頻信號傳遞識別物品的空間位置，沒有讀寫器則無法進行識別，主要應用于GPS難以應用的室內定位。GPS是基于衛星對人或物體的定位系統，主要用于室外[2]。

2 RFID技術在供應鏈系統中的應用

基于RFID標簽對物體的唯一標識特性，在供應鏈管理中RFID技術在貨物包裝、商品數量控制、運輸、定位、倉儲、銷售和服務等各個領域都率先進行了技術的研究和應用，其供應鏈如圖3所示。

圖3 RFID技術在物流過程中應用圖

2.1 供應鏈的定義

在國家標準GB/T18354-2006物流術語中，供應鏈是指在生產及流通過程中，涉及將產品或服務提供給最終用戶的活動中所形成的網鏈結構[3]。供應鏈涵蓋了生產、流通和消費的整個過程，其管理目標是實現物流、信息流和資金流的統一。隨著全球經濟一體化的推進，以RFID技術為核心，在互聯網基礎上形成的“物聯網”將在全球范圍內從根本上提高對產品的生產、運輸、倉儲和銷售等供應鏈環節的動態管理水平[4-5]。

2.2 RFID技術在產品生產中的應用

在產品生產環節中制造商將根據產品特性將不同形狀的電子標簽貼在產品表面或置入產品內部，形成產品唯一的標識，便于產品數量及規格的統計[6]。

2.3 RFID技術在運輸環節的應用

電子標簽是一個動態的貨物標識，在供應鏈管理的各環節可以對電子標簽進行再加工(修改或寫入新的數據)，并與各處理環節相關數據統一保存在標簽上，通過讀寫器直接從電子標簽中讀出所需信息，信息處理過程簡單化，貨物動態變化反映了物品的空間狀態[7]。

本文依托武漢地鐵11號線光谷四路站—光谷五路站施工段，針對盾構中掌子面推力的變化、地質條件復雜程度、注漿質量的優劣及盾構機型的選取等不同施工條件下，運用有限元計算分析軟件對盾構施工的全過程進行了三維數值仿真模擬，結合動態監測資料，分析地表沉降規律，并提出相應的控制措施。

2.4 RFID技術在倉儲環節的應用

RFID技術可簡化倉儲管理過程中的入庫、盤點、揀貨出庫和庫存管理工作[8]。在入庫時，通過RFID閱讀器即可對入庫的貨品進行射頻識別，并將采集到的數據立即傳輸到計算機系統中。系統將采集到的貨品數據與計算機網絡系統的預入庫貨品數據進行對比，使工作效率顯著提高。

貨品盤點時可通過手持式RFID讀寫器采集到相應的貨品信息，此信息通過RFID讀寫器傳送到計算機網絡系統，與系統內原有的數據進行對比，貨品庫存數量與系統內所保存的數量進行比照，達到了節約時間、迅速盤點的目的。

采用RFID技術結合輸送機可以非常迅速地將出庫物資揀取出來，提高出庫速度、解決物資的先入先出問題。同時，RFID技術可對庫存物資實現實時定位監控，確保庫存物資存放安全。

2.5 RFID技術在銷售環節的應用

全球數家零售商在其連鎖超市中啟用RFID技術，用電子標簽取代傳統的條形碼標簽，將其作為進一步降低成本增加利潤的手段[9]。采用RFID技術的超市在顧客選取貼有電子標簽的商品后，購物車在通過安裝有讀寫器的通道時收銀臺會瞬時自動顯示該顧客購買的商品數量及價格等結算信息，同時還包括了所購商品名稱、規格、成份、產地、效期以及使用方法等相關信息，可極大節約結算時間。

3 RFID技術存在的問題

3.1 標準規范問題

目前，無源超高頻電子標簽在國內尚未形成統一標準，日本和美國的兩大標準組織互不兼容，由于涉及多項專利，因此很難將國際上制定的協議作為國家標準來頒布和實施，在沒有統一標準的情況下制約了RFID技術產業和應用的發展。要實現全球經濟一體化，規范標準是當前重要而急切需要解決的問題[10]。

3.2 價格問題

近年來，雖然無源電子標簽價格有所下降(每條2元左右)，但仍是條形碼價格的100倍左右。單從讀寫器、中間件、系統維護等整體成本而言，RFID價格依然偏高，是制約我國RFID市場發展的重要因素。

3.3 安全與隱私問題

從RFID標簽產品本身而言，雖然具有加密功能，但仍存在對個人用戶的隱私、對企業的商業秘密產生泄漏的問題，在復雜的電磁環境下存在著漏讀或錯讀等諸多問題。

3.4 技術成熟問題

目前，雖然絕大多數高頻以下讀寫器能同時掃描數十個電子標簽，性能比較穩定，但無源超高頻電子標簽本身有一些物理缺陷，技術上還存在著系統穩定性差等問題，進而影響了終端用戶采用RFID技術方案的信心[11]。

4 RFID技術的發展趨勢

目前，我國在供應鏈管理中還沒有完整地使用RFID技術進行信息采集和產品跟蹤，影響和制約了各行業服務水平的提高，隨著RFID技術的成熟和價格的下降，除了在供應鏈管理領域發揮較大作用外還將在醫院管理、身份識別、資產管理、交通管理、食品管理、圖書管理以及軍事管理等領域發揮重大作用[12]。

5 結語

目前，我國無源超高頻市場處于發展的初期，核心技術急需突破，商業模式有待創新和完善，產業鏈需要進一步發展和壯大。只有核心問題得到有效解決才能夠真正迎來RFID無源超高頻市場，隨著RFID技術成熟和發展，RFID技術將成為構建虛擬世界與物理世界的橋梁，會有更多的企業利用RFID技術進行企業的信息化改造，RFID技術將在各行各業被廣泛應用，必將對人類社會的發展產生深遠的影響[13-14]。

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