軍事物流領域RFID技術的應用研究

1 RFID技術簡介 
  
　　RFID (Radio Frequency Identification)，即射頻識別。又稱電子標簽。RFID技術是從20世紀8O年代走向成熟的一項非接觸式的自動識別技術，與傳統(tǒng)的條形碼識別技術相比有很多優(yōu)點：一是可以識別單個的非常具體的物體，而不是像條形碼那樣只能識別一類物體：二是采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數據，而條形碼必須靠激光來讀取信息；三是可以同時對多個物體進行識讀，而條形碼只能一個一個地讀Ⅲ；另外，它還具有普通條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、讀取距離遠及標簽數據的可重復讀寫等特點。

　　最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：標簽(Tag)。由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象；讀寫器(Reader)，讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式；天線(Antenna)，在標簽和讀寫器問傳遞射頻信號。

　　RFID系統(tǒng)的工作原理：如圖1所示，標簽進入磁場后，接收讀寫器發(fā)出的射頻信號。憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產品信息(Passive Tag，無源標簽或被動標簽)，或者主動發(fā)送某一頻率的信號(Active Tag，有源標簽或主動標簽)；讀寫器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關數據處理。

　　目前RFID通過使用EPC (Elec.tronic Product Code)編碼標準來對存儲在標簽中的內容編碼，EPC碼是由一個版本號加上另外三段數據(依次為域名管理者、對象分類、序列號)組成的一組數字，其中版本號標識EPC的版本號：域名管理者是描述生產廠商的信息；對象分類記錄產品精確類型的信息；序列號用來唯一標識物品。通過EPC編碼，RFID可以識別單一具體物品。

圖1 RFID工作原理示意圖 

2 軍事物流概述

　　物流與軍事有著密切的關系，事實上，物流概念本身就誕生于軍事領域。在第二次世界大戰(zhàn)期間，美國海軍出于軍事上的需要，引入了實物配送理論，對軍事物資供應實行物流管理，并在此基礎上發(fā)展了完整的物流理論。

　　作為現代物流體系的重要分支，軍事物流是現代軍事后勤體系的基石，當前比較權威的定義為：軍事物流是指軍事物資經由采購、運輸、儲存、包裝、維護保養(yǎng)、配送等環(huán)節(jié)，最終抵達部隊用戶而被消耗，從而實現其空間轉移的全過程。軍事物流的本質是通過向部隊用戶提供所需要的物資，解決部隊用戶在物資需求方面存在的數量、質量、時間、空間四大矛盾。其基本特點有：一是物流目標的復雜化。即追求軍事效益大于追求經濟效益的軍事目的性；二是物流質量的精確性。即在軍事物流配送中，數、質、時、空的四維性要高度精確；三是物流流行為的詭秘性。這也是軍事物流不同于社會物流行為的一大特性。

　　現代戰(zhàn)爭是典型的高消耗戰(zhàn)爭，軍事物資的消耗量空前增大，這對軍事物流供應提出了更高的要求，軍事力量的保障難度與保障強度顯著提高，軍事物流對達到作戰(zhàn)目的的影響日益突出。圖２，以美軍為例，第一次世界大戰(zhàn)期間一個士兵作戰(zhàn)平均物資消耗量為６千克，而至伊拉克期間，這一數字已經增長至５００千克，時隔８０多年，軍事物資消耗增長將近１００倍。由此可見，現代戰(zhàn)爭在很大程度上是后勤保障能力的較量。

３RFID在現代軍事中的應用

　　一個完整的RFID系統(tǒng)具備有兩種關鍵能力。首先是數據識別、讀寫能力；然后是能滿足數據存儲和數據轉換的數據處理能力。獲取大量軍事物資倉儲、運輸過程中的實時數據，然后結合RFID軟件(包括應用程序和數據庫等)搭建的軍事物流管理平臺，完成數據傳輸，調節(jié)系統(tǒng)效率。達到對軍事物資數據處理的穩(wěn)定、可靠、高效、大容量的目的，鏈接軍事物流動作的各個環(huán)節(jié)。實現軍事物流配送實體網絡和信息網絡的“無縫鏈接”。

 
圖2 美軍士兵作戰(zhàn)日平均物資消耗量

3．1 RFID在美國軍方的應用
 
　　最早將RFID技術應用于軍事物流的是美國國防部軍需供應局(DLA，Defense Logistic Agency)，而目前對RFID技術應用最具代表性的也是美軍日1，美軍國防部對RFID技術的應用源于現代戰(zhàn)爭的需要。1991年海灣戰(zhàn)爭中，美國向中東運送了約4萬個集裝箱，但由于標識不清，其中2萬多個集裝箱不得不重新打開、登記、封裝并再次投入運輸系統(tǒng)。戰(zhàn)爭結束后，還有8 000多個打開的集裝箱未能加以利用。后來美軍估計，如果當時采用了RFID技術來追蹤后勤物資的去向，將可能為國防部節(jié)省大約20億美元的支出。

　　美軍在海灣戰(zhàn)爭后作了深刻檢討，12年后，RFID技術更是在伊拉克戰(zhàn)爭中得到了更進一步的檢驗。當時的美軍中央戰(zhàn)區(qū)指揮官Tommy Franks在2002年7月31日下達命令，任何進入其所轄戰(zhàn)區(qū)的物資必須貼有RFID標簽。這樣他就相當于得到的是一張動態(tài)物流全景圖，在這個全景圖的指引下，后勤補給可以獲得更快、更精確的實時信息，后勤物資全程追蹤，大大縮短了美軍的平均后勤補給時間。RFID技術的應用使美軍實現后勤物資透明化成為可能，為自動獲取在儲、在途、在用的軍用物資可視性信息提供了方便靈活的解決方案。

　　RFID技術的應用，美軍將武器的退貨訂單從2001年10月的45萬件降低到2004年3月的28萬件，美國國防部軍需供應局宣布其操作成本——即人員進行貨物管理的成本。2005年已經達到了歷史最低點：15．5％。1992年，這一項成本是35％。同時，美軍進行了大規(guī)模的機構精簡，1991年“沙漠風暴” 時，美國國防部軍需供應局的工作人員將近6．5萬人，而目前精簡之后的美國國防部軍需供應局工作人員已經降到了1963年以來的歷史最低——2萬左右。他們將23個倉庫納入到一套系統(tǒng)下進行管理．并對原來的42套業(yè)務和支持流程進行合并和重組，簡化至目前的六個主要業(yè)務流程，包括物流、財務和人力資源等。到現在為止，美國國防部軍需供應局已經投入了10億美元進行業(yè)務流程整合，效益是顯著的。他們?yōu)檎麄€軍隊節(jié)省了大約18億美元的費用。使用了RFID技術的美國國防部軍需供應局。正在用歷史上最少的人力處理歷史上最復雜的事務，以前所未有的工作效率支持軍事物流領域RFID技術的應用研究著美軍在全世界多個戰(zhàn)區(qū)的戰(zhàn)斗。

3．2 RFID在我軍軍事物流中的應用狀況
 
　　RFID技術作為一種新興的自動識別技術，在國內，目前主要應用于高速公路自動收費、人員識別、物資追蹤、生產自動化控制、倉儲管理、鐵路車輛和貨運集裝箱識別等。隨著RFID的發(fā)展，我軍也有部分軍需倉庫將射頻識別技術用于庫存管理與物資搜尋。2004年12月1日起更換的全軍軍車編號牌，采用了RFID防偽技術，對有效識別軍車身份，遏制假冒軍車號牌，提供了可靠的技術手段。近幾年來，總后勤部、總裝備部也在RFID方面設立了大量的科研項目，各大軍區(qū)、各軍兵種也紛紛進行著相關應用試點工作?？偟恼f來，RFID技術在我軍軍事物流管理領域尚處于剛剛起步狀態(tài)。

　　軍隊對于RFID技術的應用有著非常明確的需求，但目前我軍軍需保障還遠沒有實現真正意義上的“可視化”，特別與發(fā)達國家相比，差距還很大，而引入RFID技術恰恰可以解決這一問題。目前我軍在應用RFID技術方面還存在相當大的困難：一是沒有適用于軍事物流管理的RFID標準體系，地方企業(yè)沒有確切地了解信息化建設的現狀和軍事物流特殊性，尤其在RFID加密技術方面，沒有可靠的安全機制；二是中國軍隊對RFID操作運行的基本原理、流程還不熟悉，缺乏相關專門人才，軍地合作有一定難度；三是軍隊缺乏與RFID相匹配的設備設施，在RFID數據管理平臺構建及其它管理系統(tǒng)軟件方面缺失也較大。

4 基于RFID的軍事物流系統(tǒng)構想

4．1 基于RFID的軍事物流系統(tǒng)的框架思考

　　結合外軍、特別是美軍在軍事物流管理的成功范例，及當前軍事信息技術發(fā)展水平，建立基于RFID的綜合互聯網技術、無線通信技術的現代軍事物流系統(tǒng)框架模型，如圖3所示。本模型由軍事物流控制中心、軍需保障單位(軍需倉庫)、監(jiān)控運輸中的物資車輛、GPS(Global Posting System)定位系統(tǒng)、互聯網(包含軍網)及RFID射頻識別系統(tǒng)組成。

圖3 基于RDIF的軍事物流系統(tǒng)框架

　　由圖3所示可以看出，RFID技術及其與相關部件組成的射頻識別伴隨著軍事物流的各個環(huán)節(jié)：從物資產品由供應商提供給部隊。再到物資的庫存管理，以及運輸過程中，RFID電子標簽一直附著在物資產品上，且存儲信息不斷更新 每個過程都記人RFID電子標簽之中，這就為實現軍事物流全程可視化提供了保證。而且，如果在車輛上也安裝有電子標簽識別器的話，還可以隨時檢查車載物資安全狀態(tài)；實現物資保障可視化的另一個重要前提就是，RFID電子標簽所記錄的信息要經Internet網進行傳輸。同時，在途運輸時還需要軍用GPS來隨時準確地掌握車輛所處的位置及行駛狀態(tài)。這樣，管理者只需在辦公室即可隨時掌控或調整車輛行進，特別對于作戰(zhàn)背景下的軍需保障，GPS的使用顯然可以大大提高軍事物流的準確性和準時性。

4-2 軍事物流中RFID技術應用要關注的重點

　　RFID技術對于提高物流的效能具有重要作用，能夠提高作業(yè)能力、優(yōu)化流程、節(jié)省人力物力。在軍事物流領域，應用射頻技術還存在著不少亟待解決的技術問題，從標簽失效到溫度、濕度等外部環(huán)境造成標簽無法讀取，再到無線射頻干擾等。這些問題的解決將直接影響射頻識別技術在軍事物流領域的全面應用。
 
4．2．1 RFID技術的標準問題

　　標準化是真正實現全面機械化、信息化的前提，是實現軍事物流管理現代化的基礎，是建立軍民一體化物流系統(tǒng)，提高后勤保障能力的關鍵。技術標準不統(tǒng)一，使用不同標準的產品就不能通用，不同標準的系統(tǒng)之間的物資就無法識別，技術的優(yōu)越性也就成了空談這將嚴重制約著軍事物流保障平臺的形成和軍民物流一體化的實現。目前，還沒有正式的關于產品包括各個頻段的國際標準。世界各國都從自身的利益和安全出發(fā)來制定標準，已形成了日本和美國的兩大標準組織互不兼容的對抗局面，而我國也開始制定自己的標準。對于我軍軍事物流建設而言，目前在技術標準方面的主要任務是成立全軍標準化工作委員會，負責制定符合我軍實際的軍事物流技術標準，從全局的高度，實現整個軍事物流供應鏈的標準統(tǒng)一，確保建設的順利展開。在制定我軍標準的時候，對于軍民通用軍事物流領域RFID技術的應用研究物資，應該盡可能的注意與地方民用物流標準的統(tǒng)一，以利于實現軍民物流一體化對于特殊的軍用物資，則要制定自己的標準。

4．2．2 標簽可靠性與讀取準確率問題

　　RFID有源標簽的性能、可靠性、制造工藝相對比較成熟，但由于其價值昂貴，使用范圍受限。無源標簽造價相對較低，但其性能和可靠性有待提高。有源標簽的體積、電池的容量是用戶關心的問題無源標簽使用的基材其適用性、強度和成本之間還需要權衡。2005年美國國防部無源標簽的試驗得出了90％左右讀取率。這樣的讀取率對于在軍事供應鏈中全面推廣RFID標簽顯然是過低的。美國聯邦審計署2005年的一份報告指出標簽之間的間隔、標簽的高速運動都會造成標簽無法讀取。標簽安裝或粘貼的容器的材質、形狀，包裝物堆放的方式、標簽粘貼的位置等，也會對標簽的正確讀取產生影響。而且軍事物流要面對更嚴酷的自然環(huán)境，軍用裝備、物資可能到達的地域，遠非一般民用物流可比，溫度、濕度、鹽霧、日曬等自然因素，對以電子設備為主的射頻識別系統(tǒng)來講，是必需通過的考驗。過高或過低的溫度會使射頻識讀設備和標簽工作不正常。低溫會造成有源標簽的電池快速消耗，給標簽的使用管理帶來難度。射頻識讀設備和標簽要在軍事物流中使用，必須具有更強的高、低溫工作能力，并耐受各種嚴酷環(huán)境所帶來的腐蝕和損壞。 

4．2．3 RFID技術在復雜電磁環(huán)境下的抗干擾問題

　　信息化作戰(zhàn)，最突出的變化是使復雜電磁環(huán)境從傳統(tǒng)戰(zhàn)場環(huán)境要素中脫穎而出。在相對狹窄的戰(zhàn)場空間，種類繁多的信息系統(tǒng)和電子設備云集，大量電磁輻射互擾自擾，加之敵對雙方施展的電磁對抗手段，其電磁環(huán)境的復雜性對射頻識別系統(tǒng)的影響不容小覷。描述電磁環(huán)境復雜性的主要因素是電磁輻射的強度和密集度，如背景噪聲的強弱、頻譜占用度的大小及輻射源的多少等。實際戰(zhàn)場的電磁環(huán)境，難以確定的干擾源很多，有我方的各類通信設備，有敵方的電子壓制和打擊，有民用電子設備無意的電磁干擾，還有自然產生的電磁輻射。電磁輻射在空間、時間、頻譜和功率上交叉重疊，瞬息萬變，難以把握。在這種情況下，射頻識別系統(tǒng)要在軍事物流領域獲得應用推廣，抵抗復雜電磁環(huán)境的干擾，也是必須解決的問題。

4．2．4 RFID數據的信息安全問題

　　射頻識別系統(tǒng)所基于的無線信號以“開放”的方式傳播和接收，無線電波自身并不能確定敵我。我方利用RFID傳送信息，敵方同樣能夠利用該技術來獲取數據，甚至能夠了解到裝備、物資的具體位置和去向。沒有可靠安全機制，對于只讀標簽中的數據信息無法進行很好的保密，對于可讀寫標簽，還存在電子標簽上的信息被惡意更改的隱患。如果電子標簽中的信息被竊取甚至惡意更改，將可能給軍事物流保障帶來無法估量的損失。解決這些安全問題的一個途徑就是研究標簽加密技術。加密技術可用來防止未授權的窺探者取得或篡改電子標簽信息，但目前只有少數芯片能夠處理加密鑰等較復雜的工作。此外，能夠處理這些工作的標簽，都是市面上最昂貴的產品。因此，目前的技術要想在對信息有保密要求的軍事物流領域展開應用還存在著較大的成本障礙。

　　以上問題相互關聯，一個問題的解決可能會給其他問題提供解決的機會，但也許會帶來新的問題。RFID技術的應用，就是在技術、成本、安全、可靠性等方面不斷權衡的過程。應該認識到，任何一項新技術的使用，都不會是一帆風順。可以相信，隨著射頻識別技術在軍事物流領域應用的逐步深入， 問題不斷暴露并不斷得到改進。應用的前景是光明的。

5 結束語
 
　　現代物流管理強調精確供應，因此被稱為“基于需求的供應保障”。軍事物流由于對保障的軍需物資時間、空間及物流質量的更精確要求，使其更成為一種比普通物流更精益的保障模式。而促使軍事物流精益化的關鍵就是基于RFID技術物流信息技術的引入。RFID技術必將會在不久的將來在我軍軍事物流中得到廣泛地應用，成為提高軍事供應鏈管理水平，降低后勤保障成本，增強部隊戰(zhàn)斗力的重要技術工具。