淺析智能標(biāo)簽的發(fā)展與應(yīng)用
信息技術(shù)的飛速發(fā)展和企業(yè)國際化進(jìn)程的不斷加快,為智能標(biāo)簽產(chǎn)業(yè)帶來了難得的發(fā)展機(jī)遇。作為企業(yè)信息化一項(xiàng)重要應(yīng)用技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)新的增長點(diǎn),智能標(biāo)簽的應(yīng)用前景越來越廣泛,是市場的“新寵兒”。智能標(biāo)簽的應(yīng)用能增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭能力,已成為今天企業(yè)信息化的新選擇。
一 智能標(biāo)簽釋義*
智能標(biāo)簽是繼個人電腦(PC)、互聯(lián)網(wǎng)(INTERNET)、無線通信之后的第四次信息技術(shù)革命。智能標(biāo)簽,又稱電子標(biāo)簽,是射頻識別技術(shù), 英文全稱Radio FrequencyIdentification,簡稱RFID。一個RFID 標(biāo)簽通常由三部分組成:讀寫器、標(biāo)簽(RFID 卡)及相關(guān)的天線。讀寫器天線發(fā)射無線電信號給標(biāo)簽,標(biāo)簽通過自己的天線接收此信號,利用它從信號得到的能量,啟動標(biāo)簽上的集成電路芯片工作。RFID 標(biāo)簽通常是由印刷層、芯片層與底層構(gòu)成。芯片層在印刷層與底層之間,是標(biāo)簽的核心部分,芯片層不能承受印刷壓力,因此通常的做法是先印好印刷層,做好底層,再與芯片層復(fù)合。
智能標(biāo)簽是一種非接觸式的自動識別技術(shù),識別工作無須人工干預(yù)。它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),與條形碼相比,智能標(biāo)簽是可擦寫的,非接觸性的,可同時讀取,數(shù)據(jù)存儲容量大,且包含的是單個產(chǎn)品的信息。按照頻率劃分,包括125kHz、13.56MHz、9.15MHz、2.45GHz、5.8GHz。作為條形碼的無線版本,智能標(biāo)簽技術(shù)具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲數(shù)據(jù)容量較大、存儲信息更改自如等優(yōu)點(diǎn),有望將來全面取代目前在商業(yè)零售、物流等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的條形碼技術(shù)。
智能標(biāo)簽的技術(shù)特性具體包括:一是信息容量大。智能標(biāo)簽提供用戶內(nèi)存256bits ~ 2048bits 以上,可以容納256~2048 個字母字符,或者128~1024 個漢字信息。二是編碼范圍廣。具有世界唯一的64 位ID 編號,可以將照片、指紋、掌紋、簽字、聲音、文字等凡可數(shù)字化的信息進(jìn)行編碼。三是安全保密、防偽性能好。智能標(biāo)簽具有多重防偽特性,它可以采用密碼防偽、軟件加密及利用所包含的信息如指紋、照片等進(jìn)行防偽,具有較強(qiáng)的保密防偽性能。四是識別速度和識別率高。因智能標(biāo)簽允許在0.1~10M 以上距離進(jìn)行識別,可以快速識別,而不需要逐個識別。同時,在物體表面被磨損或污染,以至無法識別的情況下,智能標(biāo)簽也能準(zhǔn)確識別物體,錯誤識別率為零。五是支持國際標(biāo)準(zhǔn):支持標(biāo)準(zhǔn)為ISO/IEC 15693;可讀寫100000 次(數(shù)據(jù)保存>10年),帶有鎖定功能;用戶內(nèi)存為256bits ~ 2048bits ;具有防沖撞功能(同時識別50 個目標(biāo)以上);具有四種以上標(biāo)準(zhǔn)尺寸;提供有源、無源遠(yuǎn)距離讀寫;超薄柔軟,封裝任意。
二 智能標(biāo)簽技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展歷程
智能標(biāo)簽技術(shù)的研究及應(yīng)用具有深廣的國際背景。國際上最早的智能標(biāo)簽應(yīng)用在于能實(shí)現(xiàn)對供應(yīng)鏈上每一件單品的識別和跟蹤,其關(guān)鍵是每個RFID 標(biāo)簽中都有一個唯一的識別碼。目前在流通領(lǐng)域中已經(jīng)存在多種物品的編碼體系,屬RFID 在物流的應(yīng)用主要存在兩種編碼體系:一是由日本UID 中心提出的UID 編碼體系,支持這一陣營的有日本電子廠商、信息企業(yè)、印刷公司等。另一陣營是由美國的“EPC(電子產(chǎn)品代碼)環(huán)球協(xié)會”提出的EPC電子產(chǎn)品編碼標(biāo)準(zhǔn)。全球最大的零售商沃爾瑪連鎖集團(tuán)、英國Tesco 等多家美國和歐洲的流通企業(yè)都是EPC 的成員, EPC 從美國IBM 公司、微軟、Auto-ID Lab 等獲得技術(shù)研究支持。
智能標(biāo)簽在中國的研究及應(yīng)用是新近的事情。面對在歐美占據(jù)統(tǒng)治地位的RFID 電子產(chǎn)品編碼EPC(電子產(chǎn)品代碼)標(biāo)準(zhǔn),以及美國國防部、沃爾瑪?shù)确矫鎸PC global 組織標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)勢推動,2003 年11 月,中國正式成立“智能標(biāo)簽”國家標(biāo)準(zhǔn)工作組,負(fù)責(zé)起草、制定中國有關(guān)“智能標(biāo)簽”國家標(biāo)準(zhǔn),使其既具有中國的自主知識產(chǎn)權(quán),又能和目前國際的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)互通兼容,以促進(jìn)中國的“智能標(biāo)簽”發(fā)展盡快步入標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的國際軌道。中國政府相關(guān)部門以及中國RFID標(biāo)準(zhǔn)化工作組及其成員在開展自主開發(fā)和制定標(biāo)準(zhǔn)的同時,也在進(jìn)一步加強(qiáng)與包括日本、韓國、新加坡在內(nèi)的亞洲國家合作,共同探討和推動日本RFID/UID 智能標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。2004 年8 月,中日韓三國在各自國家主管部門的支持下,在日本成立了一個RFID 標(biāo)準(zhǔn)三國委員會,以協(xié)調(diào)三國的工作,并在政府層面研究對策,幫助企業(yè)應(yīng)對可能發(fā)生的問題。今年3 月,RFID 業(yè)界最具權(quán)威性的第三屆RFID 全球年會在美國德州達(dá)拉斯舉行,中國首次組團(tuán)參展,且格外引人注目。
近年來,智能標(biāo)簽應(yīng)用獲得了迅猛發(fā)展。由于基于智能標(biāo)簽的應(yīng)用系統(tǒng)不僅可以取代傳統(tǒng)的手工錄入方式,大大提升企業(yè)的運(yùn)營效率,而且由于其先進(jìn)的自動識別功能,能輕易完成人工難以完成的任務(wù),便于查找歷史信息和總結(jié)分析,因此,智能標(biāo)簽技術(shù)的應(yīng)用獲得了廣闊的發(fā)展平臺和背景支持。目前,已有越來越多的跨國企業(yè)都在開發(fā)或應(yīng)用智能標(biāo)簽系統(tǒng),據(jù)美國市場研究與咨詢公司聯(lián)合商業(yè)情報公司(ABI)的統(tǒng)計與預(yù)測,在2003 年,全球總共安裝了3.23億個標(biāo)簽,其中資產(chǎn)管理占26%,供應(yīng)鏈管理占1%,其他各種應(yīng)用包括門禁、車輛占73%。隨著整個市場的發(fā)展成熟,到2007 年,市場容量將達(dá)到現(xiàn)有的2-3 倍,尤其是供應(yīng)鏈領(lǐng)域的市場將從原來的1%快速發(fā)展到46%的市場占有量。同時,資產(chǎn)管理的市場也將增長1 倍,總標(biāo)簽量將達(dá)到16.21億。RFID 到2008 年的工業(yè)生產(chǎn)總額將達(dá)37 億美元,是現(xiàn)在的36 倍。這些數(shù)字充分說明了射頻技術(shù)市場發(fā)展的迅猛態(tài)勢。當(dāng)然,不僅是RFID 本身,而且RFID 讀取設(shè)備和相關(guān)的應(yīng)用軟件也將形成一個迅速發(fā)展的大市場。
如前所述,與條碼技術(shù)相比,智能標(biāo)簽識別技術(shù)更具優(yōu)勢,并開拓了許多新的應(yīng)用領(lǐng)域,各國都在積極擴(kuò)張非物流領(lǐng)域的應(yīng)用,包括機(jī)場、港口、公路、配送中心、倉庫、零售商店和家庭,擴(kuò)大市場份額。如今,智能標(biāo)簽的發(fā)卡量正以每年10%以上的速度增長,5 年內(nèi)RFID 的應(yīng)用將增長10 倍。未來5 年我國市場需求巨大,專家預(yù)測市場需求數(shù)量將超過30 億個,形成500 億元的龐大市場,并將以35%以上的年均增長率成長。
三 智能標(biāo)簽技術(shù)應(yīng)用分析
智能標(biāo)簽管理系統(tǒng)作為一個應(yīng)用系統(tǒng),有機(jī)結(jié)合了管理信息系統(tǒng)與智能標(biāo)簽技術(shù),并巧妙利用了智能標(biāo)簽的更易防偽、采集等特性,以更好解決企業(yè)管理的現(xiàn)存問題,有效提高管理水平。智能標(biāo)簽的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
其一,智能標(biāo)簽在商業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用十分普遍。在商業(yè)領(lǐng)域引入智能標(biāo)簽技術(shù),無疑是一種革命性突破。過去的商品編號無法實(shí)現(xiàn)對單一部件的跟蹤,而今天,商品的精確化管理卻將觸角延伸到每一個環(huán)節(jié)的每一個部件,無論是質(zhì)量控制、自動化管理、產(chǎn)品的生命周期管理都將面對過去無法想象的便利。我們知道,每一件商品,從生產(chǎn),到庫存、發(fā)貨、分銷、零售,最終到用戶手中,供應(yīng)鏈的每一環(huán)節(jié)其所附帶屬性都會發(fā)生變化。如果用手工方式記錄商品整個生命周期屬性的變化是不太現(xiàn)實(shí)的。但對企業(yè)而言,如果能夠收集這些數(shù)據(jù),就可以加強(qiáng)商品在銷售過程中的管理,及時對市場情況作出反映,動態(tài)了解銷售鏈每一環(huán)節(jié)的運(yùn)作情況,這無論是對于銷售的宏觀管理還是細(xì)節(jié)處理,都是非常重要的信息。簡而言之,智能標(biāo)簽就像商品的檔案,它可以伴隨商品的整個生命周期,記錄商品在生命周期中的變化。另外,由于具有唯一性和不可仿造等特性,因此,智能標(biāo)簽可以在對商品的防偽上發(fā)揮重要作用。
其二,智能標(biāo)簽在物流業(yè)的應(yīng)用前景廣闊。智能標(biāo)簽的存儲容量是2 的96 次方以上,理論上看,世界上每一件商品都可以唯一的代碼表示。以往使用條形碼,由于長度的限制,物流行業(yè)只能給每一類產(chǎn)品定義一個類碼,就是說,一批牛奶,不管保質(zhì)期是哪一天,他們在商場的代碼都是一樣的,商場無法通過代碼判斷每一件產(chǎn)品的準(zhǔn)確庫存周期。智能標(biāo)簽徹底拋棄了這種限制,使每一件產(chǎn)品都可以享受獨(dú)一無二的ID。
應(yīng)該說,物流的作業(yè)和控制任務(wù)十分繁雜和多樣化,僅靠人工記憶和手工錄入,既費(fèi)時費(fèi)力,又容易出錯。若一個企業(yè)的信息系統(tǒng)建立在這樣的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,是無法保證上層管理系統(tǒng)的分析和決策的正確性和可靠性的,有時甚至是差之毫厘,謬以千里。將智能標(biāo)簽引入物流,舍棄了原來的先手工記錄再電腦輸入的工作方法,帶來的是快捷而準(zhǔn)確的工作效率。智能標(biāo)簽技術(shù)起到了準(zhǔn)確識別產(chǎn)品信息及跟蹤產(chǎn)品流向的重要作用,從而降低企業(yè)的物流成本,提高企業(yè)的管理效率,使庫存管理準(zhǔn)確率大幅提升,并能提高分銷中心的生產(chǎn)能力,減少倉儲和分銷中心的人力成本。同時,由于智能標(biāo)簽可重復(fù)使用,故其綜合成本相對較低,具有優(yōu)良的性價比,可切實(shí)滿足輕工行業(yè)內(nèi)部物流管理的需要。
其三,智能標(biāo)簽的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大。智能標(biāo)簽技術(shù)集印刷、信息、計算機(jī)、電子技術(shù)于一體,其應(yīng)用已由單一的防偽功能向物流管理、零售業(yè)商品供應(yīng)管理、航空行李管理、高速公路(不停車)自動收費(fèi)、商品防偽、電子票證、自動化生產(chǎn)線部件管理等方向發(fā)展。RFID 的突出特點(diǎn)是利用無線電射頻技術(shù),不需要接觸標(biāo)簽,無須用肉眼即可識別,它可以無處不在商店里、地板中、飛機(jī)上,甚至在家庭的冰箱里。即使標(biāo)簽被雪、霧、冰、涂料、灰垢等遮蓋,我們?nèi)阅軐?biāo)簽進(jìn)行識別。它可以做成動物跟蹤標(biāo)簽,嵌入在動物的皮膚下;也可以做成卡的形狀,在售賣的商品上附有硬塑料智能標(biāo)簽用于防盜。也就是說,在環(huán)境條件較差、傳統(tǒng)的條碼識別技術(shù)無法使用的情況下,也能使用智能標(biāo)簽技術(shù)。在工商業(yè)和服務(wù)業(yè)領(lǐng)域,需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的每一個環(huán)節(jié),都可以使用智能標(biāo)簽。智能標(biāo)簽可以作為其他數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)(如條形碼)的補(bǔ)充。目前智能標(biāo)簽在其它方面的主要應(yīng)用包括:物品的電子管理,主要在服裝、零售商店出口處;貴重物品的防盜保護(hù)、非授權(quán)移動或資產(chǎn)管理;停車場與燃油設(shè)施的進(jìn)出控制管理,主要用于軍需庫等;道路橋梁的自動收費(fèi);重要機(jī)構(gòu)或危險地點(diǎn)的個人進(jìn)出控制;代替?zhèn)鹘y(tǒng)“打卡”進(jìn)行的考勤;用于動物的特殊飼養(yǎng);在數(shù)控機(jī)床中刀具的自動識別,便于刀具的管理,使因機(jī)床刀具的損耗造成的浪費(fèi)降到最小;產(chǎn)品派生的識別與在柔性加工系統(tǒng)中進(jìn)行的過程控制;體育比賽的時間記錄;家庭中防盜、犯罪活動的電子監(jiān)控;車輛的防盜系統(tǒng)與監(jiān)控等。
在企業(yè)內(nèi)部,智能標(biāo)簽作為企業(yè)管理信息系統(tǒng)采集的工具,在生產(chǎn)的整個流程管理和內(nèi)部服務(wù)管理中都將發(fā)揮重要的作用。將智能標(biāo)簽用于車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集,這種應(yīng)用最大程度保證了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。該技術(shù)在倉庫管理的應(yīng)用則是提高管理自動化程度,將過去的人員操作升級為自動識別、人工干預(yù)的處理方式。同時,對于企業(yè)內(nèi)部服務(wù)項(xiàng)目的管理隨著企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大也越來越受到重視。在企業(yè)內(nèi)部服務(wù)中我們需要解決的是考勤、門禁、車輛、消費(fèi)等,為企業(yè)員工提供方便的工作環(huán)境,實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部一卡通功能。
四 智能標(biāo)簽發(fā)展的制肘
由于成本、標(biāo)準(zhǔn)等問題的局限,RFID 技術(shù)和應(yīng)用環(huán)境還很不成熟,制約了智能標(biāo)簽的發(fā)展。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
首先,編碼體系的不確定性導(dǎo)致智能標(biāo)簽應(yīng)用研究方向的不明。智能標(biāo)簽?zāi)軐?shí)現(xiàn)對供應(yīng)鏈上每一件單品的識別和跟蹤,其關(guān)鍵是每個智能標(biāo)簽都有一個唯一的識別碼。但問題是目前流通領(lǐng)域中存在的前文述及的兩種編碼體系,實(shí)際上就是兩大陣營,他們各守陣地,互不兼容,而且智能標(biāo)簽應(yīng)用系統(tǒng)在研發(fā)過程中還要充分考慮到標(biāo)準(zhǔn)體系對智能標(biāo)簽應(yīng)用所帶來的影響,顧及國家標(biāo)準(zhǔn)體系的不確定性所帶來的問題,這些因素都一定程度上制約了智能標(biāo)簽的應(yīng)用。目前兩大體系正在考慮通過各種技術(shù)手段促進(jìn)智能標(biāo)簽在應(yīng)用上的兼容。
其次,由于制造技術(shù)較為復(fù)雜,智能標(biāo)簽的生產(chǎn)費(fèi)用相對過高。在新的制造工藝沒有普及推廣之前,高成本的RFID標(biāo)簽只能用于一些本身價值較高的產(chǎn)品。因此,許多企業(yè)都在研究如何采用新的加工制造工藝,把成本降下來,以加快RFID 標(biāo)簽的推廣應(yīng)用。目前智能標(biāo)簽的芯片制造成本已被大幅度降低,從起初的幾十美元降低到幾個美分,使得智能標(biāo)簽可以為超市等領(lǐng)域的管理者接受。目前國內(nèi)13.56MHZ智能標(biāo)簽的成本已下降到2 元左右,同時考慮到國內(nèi)部分廠商已經(jīng)投入設(shè)計并開發(fā)智能標(biāo)簽芯片,預(yù)計不久將來智能標(biāo)簽將以1 元以下的成本出現(xiàn)。隨著新的智能標(biāo)簽制造技術(shù)的推廣應(yīng)用,智能標(biāo)簽價格還將大幅降低,必將得到更為廣泛的應(yīng)用。
再次,應(yīng)用環(huán)境和解決方案還不夠成熟。智能標(biāo)簽的應(yīng)用在國際上還處在初步的發(fā)展階段,而在國內(nèi)其應(yīng)用環(huán)境更未真正形成,只是處于起步階段,其應(yīng)用解決方案也不夠成熟,很多方面都無應(yīng)用解決方案。目前,用戶對智能標(biāo)簽技術(shù)開始廣泛接受。歐洲最大的超市麥德龍和美國最大的超市沃爾瑪在2003 年和2004 年試用RFID 的決定加速了RFID技術(shù)的普及。而國內(nèi)鐵路系統(tǒng)和氣瓶管理等的應(yīng)用采用智能標(biāo)簽直接促進(jìn)了智能標(biāo)簽應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,也促進(jìn)了一些行業(yè)應(yīng)用解決方案的推出。盡管解決方案還不是很成熟,但大量的企業(yè)急需對傳統(tǒng)行業(yè)進(jìn)行改造以應(yīng)對入世競爭,這畢竟初步形成了智能標(biāo)簽的應(yīng)用環(huán)境。
智能標(biāo)簽技術(shù)被稱為影響未來的十大IT 技術(shù)之一,它以無線射頻方式進(jìn)行非接觸的自動識別和數(shù)據(jù)傳送,將是未來應(yīng)用前景最廣闊的射頻識別產(chǎn)品。它改變了企業(yè)傳統(tǒng)的信息管理方式,其獨(dú)到之處在于改變企業(yè)內(nèi)部的信息交流方式,把信息服務(wù)滲透到了決策和管理的全過程,從而增長了企業(yè)對外部市場的競爭能力,發(fā)掘了企業(yè)內(nèi)部的業(yè)務(wù)發(fā)展?jié)摿?。隨著相關(guān)制造技術(shù)的成熟將進(jìn)一步降低智能標(biāo)簽技術(shù)應(yīng)用成本,相關(guān)應(yīng)用軟件的不斷開發(fā)也必將更加有效地提高企業(yè)的競爭優(yōu)勢和效益,增強(qiáng)企業(yè)的核心競爭能力,并在企業(yè)信息化中發(fā)揮更大的作用,進(jìn)一步推動企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略發(fā)生質(zhì)的躍變。