智能標(biāo)簽技術(shù)的進(jìn)展及對包裝技術(shù)的影響

　近年來,物品的自動識別技術(shù)在包括包裝技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的許多服務(wù)領(lǐng)域、生產(chǎn)領(lǐng)域、流通領(lǐng)域等得到了快速的普及和推廣。其中非接觸的射頻識別技術(shù),即智能標(biāo)簽技術(shù)將逐步取代條形碼,成為未來自動識別技術(shù)的主導(dǎo)。

    1 　自動識別技術(shù)簡介

    自動識別技術(shù)在近些年來已經(jīng)逐步發(fā)展成為一個獨(dú)立的跨學(xué)科的專業(yè)領(lǐng)域。這個領(lǐng)域與任何學(xué)科都不相同,它將不同的專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)綜合到一起,如電信、制造技術(shù)、密碼學(xué)、半導(dǎo)體技術(shù)、電磁技術(shù)、高頻技術(shù)等許多專業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域。從方法上分,自動識別技術(shù)大致可分為條形碼識別、光學(xué)識別、IC卡識別、生物識別和射頻識別等5 種方法。表1 是幾種方法的比較[ 1 ] 。目前看來,射頻識別即智能標(biāo)簽技術(shù)在各個領(lǐng)域特別是在包裝技術(shù)應(yīng)用上前景廣闊。

    2 　智能標(biāo)簽技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展概況

    智能標(biāo)簽(smart tag) 技術(shù),又稱射頻識別(RFID) 技術(shù),射頻識別技術(shù)在國外發(fā)展得很快,RFID 產(chǎn)品種類很多,象德州精儀Texas Instruments、摩托羅拉Motoro1a、菲利浦Phllips、日立Hitachi、微軟MicroSoft 等等世界著名廠家都生產(chǎn)Smart Tag產(chǎn)品,并且它們的產(chǎn)品各有特點(diǎn),自成系列。射頻識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、物流控制管理等眾多領(lǐng)域:汽車、火車等交通監(jiān)控;高速公路自動收費(fèi)系統(tǒng);停車場管理系統(tǒng);物品管理;流水線生產(chǎn)自動化;安全出入檢查;車輛防盜等等,RFID 的應(yīng)用幾乎覆蓋所有領(lǐng)域。如澳大利亞將它的RFID 產(chǎn)品用于澳機(jī)場旅客行李管理中并發(fā)揮了出色的作用。歐共體宣布1997 年開始生產(chǎn)的新車型必須具有基于RFID 技術(shù)的防盜系統(tǒng),瑞士國家鐵路局在瑞士的全部旅客列車上安裝RFID 自動識別系統(tǒng),調(diào)度員可以實(shí)時的掌握火車運(yùn)行情況,不僅利于管理,還大大減小發(fā)生事故可能性。1996 年1 月,韓國在漢城的600 輛公共汽車上,安裝RFID 系統(tǒng)用于電子月票,還計(jì)劃將這套系統(tǒng)推廣到鐵路和其它城市,德國漢莎航空公司試用非接觸的射頻卡作為飛機(jī)票,改變了傳統(tǒng)的機(jī)票購銷方式,簡化了機(jī)場入關(guān)的手續(xù),德國BMW 公司將射頻識別系統(tǒng)Smart Tag ,應(yīng)用在汽車生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)過程控制中,Motoro1a 公司在超凈車間里利用RFID 系統(tǒng)來控制流水線的零件流向等。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省于2004 年1 月,在服裝和圖書等4 種行業(yè)開展RFID 標(biāo)簽實(shí)用性檢測試驗(yàn),以找出亟待解決的問題。同時還將于2004 年4 月開始實(shí)施旨在將RFID 標(biāo)簽單價降低到5 日元以下的”反響工程”。

    據(jù)有關(guān)權(quán)威數(shù)據(jù)顯示,射頻識別產(chǎn)品在全世界的銷量,1993 年為990 萬套,1994 年猛增到2030 萬套,1997 年有關(guān)產(chǎn)品的銷量為9810 萬套,而在全世界范圍內(nèi)射頻產(chǎn)品的銷售額,1989 年為0. 81 億美元,1992 年為1. 41 億美元、1997 年為4.33 億美元,1999 年則為6. 85 億美元,其中在1992～1999 年間,射頗識別產(chǎn)品在全世界銷售額的年平均增長率達(dá)25. 3 %。由此可見,射頻識別技術(shù)具有廣闊的市場前景 。

    我國政府在1993 年制定的金卡工程實(shí)施計(jì)劃及全國范圍的金融卡網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的10 年規(guī)劃,是一個旨在加速推動我國國民經(jīng)濟(jì)信息化進(jìn)程的重大國家級工程。由此各種自動識別技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用十分迅猛?，F(xiàn)在,射頻識別技術(shù)作為一種新興的自動識別技術(shù),也將在中國很快地普及,可以說、我國射頻識別產(chǎn)品的市場是十分巨大的,利用射頻識別技術(shù)的不停車高速公路自動收費(fèi)系統(tǒng)是將來的發(fā)展方向,人工收費(fèi)包括IC 卡的停車收費(fèi)方式也終將被淘汰。隨著經(jīng)濟(jì)交流、旅游的發(fā)展、我國的高速公路發(fā)展勢頭十分強(qiáng)勁,對自動收費(fèi)系統(tǒng)的需求會日益增長,我國的國土面積大、公路多、車輛多,預(yù)計(jì)在未來10 年內(nèi)將有數(shù)10 億元的需求。

    國內(nèi)已有幾家公司在引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù),開發(fā)自己的射頻識別系統(tǒng)?，F(xiàn)在,在個別高速公路上,已應(yīng)用了非接觸射頻卡自動收費(fèi),上海的公共汽車使用了電子月票、北京的機(jī)場高速公路上、深圳的皇崗口岸也使用了射頻識別系統(tǒng)等等。在這里僅僅羅列了RFID 技術(shù)應(yīng)用的一部分,但都是可行的且十分高效?？梢院敛豢鋸埖念A(yù)測,任何一種應(yīng)用如果成為現(xiàn)實(shí), 都將會孕育一個龐大的市場?；赗FID 的智能標(biāo)簽將是未來一個新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

    3 　智能標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)問題和價格

    目前,智能標(biāo)簽尚無統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn),而且智能標(biāo)簽的價格較高(2 元人民幣左右) 。關(guān)鍵是智能標(biāo)簽國際標(biāo)準(zhǔn)將降低價格。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),日本將于2004 年度開始實(shí)施”反響工程”。

    日本反響工程的目的之一,就在于將智能標(biāo)簽的單價降低到5 日元以下。將召集約100 家相關(guān)企業(yè)組成聯(lián)盟,開發(fā)可生產(chǎn)低成本IC 芯片和天線的技術(shù)。將在反響工程中制定智能標(biāo)簽的日本統(tǒng)一規(guī)格方案。為了制定規(guī)格方案,已經(jīng)召集了日本國內(nèi)數(shù)十名頂級技術(shù)人員。關(guān)于制定智能標(biāo)簽的規(guī)格方案,準(zhǔn)備在無線頻率中采用UHF 頻帶。目前,智能標(biāo)簽可使用的頻帶包括135kHz 頻帶、13. 56MHz 頻帶和2. 45GHz 頻帶3 種。在此基礎(chǔ)上準(zhǔn)備在2004 年下半年將UHF 頻帶(950MHz 前后) 分配給智能標(biāo)簽。UHF 頻帶與其他頻率相比通信距離更長。它的另一特點(diǎn)是即便對象商品在金屬等障礙物的另一側(cè),仍有一定的電波可以繞過去。適合于倉庫等商品管理,而且還很容易用于國際性物流領(lǐng)域。

    智能標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格大體分2 種。一是商品代碼,再就是讀/ 寫器和電子智能標(biāo)簽間的無線接口。其中,商品代碼方面問題不大。美國EPCglobal (前身是美國自動ID 中心) 制定的EPC(電子產(chǎn)品代碼) 有可能成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。問題在于無線接口。

    無線接口的標(biāo)準(zhǔn)制訂工作目前主要由2 個團(tuán)體負(fù)責(zé)。分別是美國EPCglobal 和ISO。在UHF 頻帶方面,2 個團(tuán)體目前正在分別推進(jìn)兩種規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)制訂,全部4 種規(guī)格均互不兼容。這樣下去,恐怕就會出現(xiàn)多種規(guī)格并存的情況。

    在供應(yīng)鏈管理和可跟蹤系統(tǒng)等用途方面,無論如何要避免多種規(guī)格并存。智能標(biāo)簽只有跨國界、業(yè)界和企業(yè)投入使用,才能發(fā)揮真正的威力。如果多種規(guī)格并存,企業(yè)用戶就必須準(zhǔn)備多種讀、寫器。這樣在成本上就不經(jīng)濟(jì)了。

    現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)體之所以沒有統(tǒng)一規(guī)格,主要原因是已經(jīng)開始提供UHF 頻帶產(chǎn)品的國外企業(yè)均開始轉(zhuǎn)而采用新規(guī)格。從這一角度看,尚未推出產(chǎn)品的我國和日本等亞洲國家的企業(yè)更易于統(tǒng)一規(guī)格。日本準(zhǔn)備在反響工程中制定日本統(tǒng)一的規(guī)格,并且準(zhǔn)備說服EPCglobal 和ISO 2 個團(tuán)體將其采納為統(tǒng)一規(guī)格。

    日本在旋轉(zhuǎn)壽司的自動結(jié)算、宅配送的分檢等系統(tǒng)內(nèi)部智能標(biāo)簽的應(yīng)用方面早已領(lǐng)先其它國家。也就是說,日本國內(nèi)廠商擁有提供智能標(biāo)簽解決方案的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。利用UHF 頻帶新的統(tǒng)一規(guī)格,日本廠商一定能夠提高國際競爭力。

    作為智能標(biāo)簽,如果不投入實(shí)際應(yīng)用,很多問題就不可能及時發(fā)現(xiàn)。正是從這一角度出發(fā),日本準(zhǔn)備在家電、服裝、圖書和食品流通等4 種行業(yè)進(jìn)行實(shí)證試驗(yàn)。目的是在各自的導(dǎo)入現(xiàn)場找出技術(shù)和應(yīng)用方面的課題。

    在4 種行業(yè)的所有實(shí)證試驗(yàn)中,均計(jì)劃使用13. 56GHz 頻帶和UHF 頻帶2 種電子標(biāo)簽。UHF 頻帶雖然具有通信距離長的特點(diǎn),但有可能在商店的結(jié)算處理等過程中產(chǎn)生始料不及的情況。也就是說有可能讀取到旁邊收款臺上的商品。在類似用途方面,將探討是否還有必要使用13. 56MHz 頻帶。我國的復(fù)旦大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)和開發(fā)公司,配合中國物品編碼中心,正在準(zhǔn)備我國的標(biāo)準(zhǔn)草案,我國的智能標(biāo)簽預(yù)計(jì)最早在今年年底形成討論稿。

    4 　智能標(biāo)簽技術(shù)對包裝技術(shù)的影響

    基于射頻識別的智能標(biāo)簽技術(shù)在中國處于一個剛剛起步的階段,但是它的發(fā)展?jié)摿薮?而且它將首先應(yīng)用于包裝技術(shù)領(lǐng)域,并將改變傳統(tǒng)的應(yīng)用條形碼的包裝技術(shù)。在信息社會,對于各種信息的獲取及處理要求快速、準(zhǔn)確,在不久的將來智能標(biāo)簽技術(shù)將使包裝技術(shù)信息化、管理高效化。

    1) 　將改變傳統(tǒng)的條碼制標(biāo)機(jī)和貼標(biāo)機(jī)和讀寫設(shè)備。將上述傳統(tǒng)條碼設(shè)備改變?yōu)橹悄軜?biāo)簽的制作、粘貼和讀寫設(shè)備。

    2) 　提高對包裝成品管理的效率。由于射頻識別可遠(yuǎn)距離和幾乎實(shí)時的對包裝成品的監(jiān)控,使包裝產(chǎn)品管理的效率提高。

    3) 　使包裝的概念得到延伸,即包裝除需要對產(chǎn)品進(jìn)行保護(hù)、方便運(yùn)輸、美觀等作用外,還需要在帖智能標(biāo)簽前制作產(chǎn)品一般信息和銷售時所需要的多媒體信息。

    5 　結(jié)　語

    智能標(biāo)簽技術(shù)是一個應(yīng)用市場廣闊的新技術(shù)。美國、日本、歐洲在該領(lǐng)域研發(fā)力度大,實(shí)踐的歷史長。相比之下,我國對于基于RFID 的智能標(biāo)簽應(yīng)用的管理和標(biāo)準(zhǔn)化的工作就需要迎頭趕上,否則眾多廠家各行其事,統(tǒng)一管理將會很困難?，F(xiàn)在RFID 的國際標(biāo)準(zhǔn)尚未完成、僅有一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。我國應(yīng)該加大在該領(lǐng)域的研發(fā)投入,盡早制定可行的國家標(biāo)準(zhǔn)。包裝行業(yè)應(yīng)積極參與標(biāo)準(zhǔn)的制定與試用,積極準(zhǔn)備,為包裝技術(shù)與國際接軌,確保我國的制造業(yè)優(yōu)勢。