RFID 為制造業(yè)和航運(yùn)物流打造新的商業(yè)模式

1 引言  

　　供應(yīng)鏈透明管理的課題變得越來越重要。這樣一個國際性課題，可以幫助中國制造業(yè)的用戶和國際航運(yùn)物流企業(yè)打造新的商業(yè)模式，實現(xiàn)信息流對物流和資金流的有序控制，全面增強(qiáng)企業(yè)的核心競爭力。  

　　為了適應(yīng)這種新的國際供應(yīng)鏈的競爭環(huán)境，國際航運(yùn)企業(yè)紛紛向國際物流服務(wù)提供商戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移。國際航運(yùn)是國際物流系統(tǒng)中的鏈路要素之核心要素，是國際供應(yīng)鏈的一個重要環(huán)節(jié)（如圖1-1所示）。門到門的集裝箱多式聯(lián)運(yùn)又是國際物流的主要運(yùn)輸方式和發(fā)展趨勢。而問題的關(guān)鍵是，如何采用最先進(jìn)的信息物流技術(shù)，全程自動識別和跟蹤集裝箱，大大降低集裝箱的管理成本，提高運(yùn)營效率，從而打造透明國際供應(yīng)鏈。這是國際航運(yùn)市場的又一次新機(jī)遇，是國際航運(yùn)物流企業(yè)面臨的新挑戰(zhàn)。  

2 集裝箱自動識別系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展方向  

　　2．1自動識別系統(tǒng)與集裝箱的自動識別  

　　自動識別系統(tǒng)（AEI）在發(fā)達(dá)國家已應(yīng)用多年，技術(shù)日趨成熟，性能也越來越穩(wěn)定，它的作用和效果已被社會所公認(rèn)。自動識別系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，包括自動控制、企事業(yè)組織的自動化管理、商品登記、重要的證照和信用卡等的保密登記管理，在軍事工業(yè)上也有許多應(yīng)用。 
 
　　交通運(yùn)輸領(lǐng)域已實現(xiàn)對車輛和集裝箱的自動識別、跟蹤、財務(wù)結(jié)算、維修等自動化管理，并取得了較為顯著的效果。
  
　　自動識別系統(tǒng)實現(xiàn)集裝箱的自動識別，離不開現(xiàn)代信息技術(shù)的支持和保障?，F(xiàn)代物流又使電子商務(wù)與物流日益融合。集裝箱自動識別系統(tǒng)是信息網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。在諸多的標(biāo)準(zhǔn)化信息中，例如代碼、報文、單證、通信、安全保密等，只有實現(xiàn)箱體自動識別系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，才能使單證標(biāo)準(zhǔn)化。  

　　自動識別系統(tǒng)有以下幾種主要形式：  

　?。?）視頻識別系統(tǒng)。電視識別系統(tǒng)利用安裝在線路或道路旁的攝影設(shè)備，傳送車輛、集裝箱的車號和箱號等數(shù)據(jù)信息，用人工方式或自動方式把它記錄下來。這種裝置誤讀率高，可靠性和精確度都很低，目前，采用的國家越來越少。 
 
　　（2）條形碼識別系統(tǒng)。條形碼識別系統(tǒng)通過光學(xué)識別系統(tǒng)對條形碼進(jìn)行識別。這一新的科技成果已被廣泛運(yùn)用，用激光槍識讀銅箔、銀箔制成的金屬條碼，識讀距離可達(dá) 5米。目前能在戶外環(huán)境下長期使用的低成本無源碼板，其主要缺點是抗污性能差，受油污、沙塵等侵蝕后需經(jīng)常擦洗，識讀的可靠性達(dá)不到ISO10374國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的99.99%。 
 
　?。?）微波反射系統(tǒng)。用微波反射調(diào)制式技術(shù)進(jìn)行識別，在國際上是從上個世紀(jì)80年代開始開發(fā)的。它不受雨、雪、霧和噪音、振動等的影響，抗污染性強(qiáng)，已被世界各國廣泛運(yùn)用在車輛和集裝箱等自動識別系統(tǒng)上。  

　　這種形式的識別系統(tǒng)已于1991年被納入ISO10374《集裝箱自動識別》的國際標(biāo)準(zhǔn)。其不足之處在于，安裝在集裝箱上的電子碼板是有源的，這種碼板中電池的壽命是有限的。因此，有可能在運(yùn)用過程中出現(xiàn)更換電池或更換電子碼板的情況。另外，有一種無源碼板也是通過微波反射系統(tǒng)進(jìn)行識別，但其識別距離短，一般在2米左右。運(yùn)用在集裝箱上的自動識別系統(tǒng)的碼板，多數(shù)采用有源碼板。  

　　以上三種自動識別系統(tǒng)各具優(yōu)缺點。從世界范圍來看，多數(shù)自動識別系統(tǒng)采用微波反射系統(tǒng)識別裝置。這種裝置能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，而且可靠性、精確性都能達(dá)到ISO10374國際標(biāo)準(zhǔn)的要求，誤碼率大于99.99%，精確度達(dá)到99.9999%。  

　　2．2集裝箱的自動識別國際標(biāo)準(zhǔn)  

　　集裝箱自動識別國際標(biāo)準(zhǔn)包括中國在內(nèi)的世界各國的港口、車站、公路以及機(jī)場集裝箱的流通量越來越大。因此，如何盡快實現(xiàn)世界集裝箱國際聯(lián)運(yùn)的自動識別，如何實現(xiàn)集裝箱國際聯(lián)網(wǎng)的自動化運(yùn)營管理，已列入國際標(biāo)準(zhǔn)的議事日程。  

　　國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/TC104集裝箱技術(shù)委員會制定并頒布了ISO10374《集裝箱自動識別》的國際標(biāo)準(zhǔn)，并把自動車輛識別系統(tǒng)的技術(shù)條件納入了這項國際標(biāo)準(zhǔn)的附錄，使這項標(biāo)準(zhǔn)更具完整性和可操作性。  

　　為了便于實施這項自動識別系統(tǒng)，美國于1991年和1994年還先后制定和修訂了美國鐵道學(xué)會AAR-S-918M《設(shè)備自動識別標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定了美國鐵路運(yùn)輸自動識別設(shè)備的各項技術(shù)要求，為鐵路運(yùn)輸自動識別提供了重要的技術(shù)依據(jù)。  

　　標(biāo)準(zhǔn)頒布后，不少國家開始遵照該項標(biāo)準(zhǔn)的要求，逐漸建立了本國的集裝箱自動識別系統(tǒng)。其中，尤以美國、日本和北歐的一些國家和地區(qū)實施得好，但在實施中也出現(xiàn)了一些問題。問題主要是標(biāo)準(zhǔn)中確定電子碼板信號頻率為850MHZ至950MHZ和2400MHZ至2500MHZ。這些信號頻率在北歐地區(qū)某些國家，正巧與當(dāng)?shù)孛裼檬謾C(jī)和呼機(jī)的頻率相覆蓋，造成沖突。我國的民用手機(jī)和呼機(jī)的頻率范圍也在850MHZ至950MHZ之間，所以需引起注意。  

　　ISO/TC104是由美國牽頭，提出的一項集裝箱標(biāo)記的光學(xué)字符識別系統(tǒng)。這一系統(tǒng)已有技術(shù)報告和標(biāo)準(zhǔn)草案，將成為正式標(biāo)準(zhǔn)。  

　　2．3我國集裝箱自動識別系統(tǒng)建設(shè)  

　　在我國，各有關(guān)部門和單位為實現(xiàn)集裝箱自動識別做了不少工作。鐵道部原決定“九五”期間在全路約50萬輛貨車上和1200多個線路點安裝電子碼板和地面識別設(shè)備。這一工程涉及380多個大站和40多個編組站。與此同時，鐵道部還考慮建立集裝箱自動識別系統(tǒng)。  

　　目前，我國在微波反射調(diào)制的自動識別系統(tǒng)、條形碼型式光學(xué)識別系統(tǒng)的研究領(lǐng)域都已取得一定成效，但尚未在集裝箱運(yùn)輸上實施運(yùn)用。為趕上國際集裝箱運(yùn)營管理的先進(jìn)水平，盡快與國際接軌，提高我國集裝箱的運(yùn)用效率，當(dāng)務(wù)之急是建立作為國際物流基礎(chǔ)的信息標(biāo)準(zhǔn)化。  

3 RFID/EPC識別技術(shù)及其在集裝箱識別與跟蹤中的應(yīng)用  

　　以條碼為代表的傳統(tǒng)識別技術(shù)和方法有其諸多局限性：信息標(biāo)識是靜態(tài)的；信息識別是接觸式的；信息容量是有限的；不能給每個儲運(yùn)單元唯一的身份；數(shù)據(jù)存儲、計算是集中的。二維條碼雖然解決了信息標(biāo)識容量問題，但是條碼只能適用于流通領(lǐng)域（商流和物流的信息管理），不能透明地跟蹤和貫穿供應(yīng)鏈過程。各環(huán)節(jié)信息的動態(tài)更新和識別，全程透明，則需要新的識別技術(shù)。  

　　3．1 RFID技術(shù)概述  

　　所謂 RFID，Radio Frequency Identification，即無線射頻識別技術(shù)，即利用無線電波對記錄媒體進(jìn)行讀寫的一種自動識別技術(shù)。無線射頻識別的距離從幾厘米到幾十米，且根據(jù)讀寫的方式，可以輸入數(shù)千字節(jié)的信息，同時，還具有極高的保密性和不可偽造性。根據(jù)標(biāo)簽的作用可以分為標(biāo)示標(biāo)簽和跟蹤標(biāo)簽。  

　　典型的RFID應(yīng)用系統(tǒng)包括RFID識別系統(tǒng)、應(yīng)用程序接口軟件（Application Interface）和應(yīng)用系統(tǒng)軟件（Application Software System）三大部分。  

　　典型的RFID識別系統(tǒng)包括標(biāo)簽（Tag）、讀頭（Reader）和天線（Antenna），這幾個部分協(xié)同工作，完成RFID 標(biāo)簽物品的識別，有時，為了節(jié)省成本和減小體積，也將讀頭和天線集成到一起。對于RFID廠商來講，所要提供的是RFID硬件系統(tǒng)和API。根據(jù)RFID 廠商提供的API，系統(tǒng)集成商可以根據(jù)客戶的不同功能需要開發(fā)出不同功能的應(yīng)用軟件。  

　　有源RFID系統(tǒng)由于標(biāo)簽需要電池來進(jìn)行供電，體積較大，壽命有限，而且成本十分昂貴，這就大大限制了RFID系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，但有源RFID系統(tǒng)識別距離較遠(yuǎn)，可達(dá)30米。無源RFID系統(tǒng)無需電池供電，因而標(biāo)簽體積非常小，也可以按照用戶的要求進(jìn)行個性化封裝，無源RFID標(biāo)簽理論壽命無限，價格低廉，但是識別距離比有源系統(tǒng)要短。因此，我們可以預(yù)言，隨著超高頻RFID技術(shù)的發(fā)展，無源RFID將會得到更加廣泛的應(yīng)用。  

　　RFID識別系統(tǒng)和其他自動識別技術(shù)相比，具有無需接觸、自動化程度高、耐用可靠、識別速度快、適應(yīng)各種工作環(huán)境、可實現(xiàn)高速和多標(biāo)簽同時識別等特點，具有比其他識別技術(shù)更加廣泛的用途，如供應(yīng)鏈管理、門禁安防系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、貨物跟蹤系統(tǒng)、電子支付、生產(chǎn)線自動化、物品監(jiān)視、汽車監(jiān)控等。可以這樣說，RFID將是用途最廣泛的自動識別技術(shù)。RFID識別技術(shù)在供應(yīng)鏈管理上也得到了非常廣泛得應(yīng)用。  

　　3．2 最新的EPC技術(shù)及與RFID的關(guān)系簡介  

　　隨著經(jīng)濟(jì)全球化，信息網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程的加快，在技術(shù)革新迅猛發(fā)展的背景下，為滿足對單個產(chǎn)品的標(biāo)識和高效識別，提出了產(chǎn)品電子碼EPC（Electronic Product Code）的概念，并開發(fā)了EPC應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和產(chǎn)品。  

　　國際物品編碼協(xié)會和美國統(tǒng)一代碼委員會主導(dǎo)，實現(xiàn)了全球統(tǒng)一標(biāo)識系統(tǒng)中的GTIN編碼體系與EPC概念的完善結(jié)合，將EPC納入了全球統(tǒng)一標(biāo)識系統(tǒng)。  

　　EPC 系統(tǒng)是一個復(fù)雜、全面、綜合的系統(tǒng)，包括EPC編碼、網(wǎng)絡(luò)、通信協(xié)議等內(nèi)容。EPC是對RFID技術(shù)的重要支持和補(bǔ)充。主持EPC技術(shù)開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)制定的 EPCglobal目前雖然只提供了UHF（超高頻）的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但是EPCglobal正在擬定其他頻段的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)行EPC Gen2為UHF頻段的標(biāo)準(zhǔn)特別適合RFID技術(shù)在物流等方面的應(yīng)用領(lǐng)域，它的目標(biāo)在于使制造商提供低成本的RFID標(biāo)簽以適應(yīng)零售等方面的應(yīng)用。  

　　EPC 系統(tǒng)是在計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)和射頻技術(shù)RFID的基礎(chǔ)上，利用全球統(tǒng)一標(biāo)識系統(tǒng)編碼技術(shù)給每一個實體對象一個唯一的代碼，構(gòu)造了一個實現(xiàn)全球物品信息實時共享的物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）。它將成為繼條碼技術(shù)之后，再次變革商品零售結(jié)算、物流配送及產(chǎn)品跟蹤管理模式的一項新技術(shù)。  

　　EPC 系統(tǒng)由EPC編碼、EPC標(biāo)簽、識讀器、EPC中間件(Middleware，Savant)、對象名稱解析服務(wù)(ONS，Object Naming Service)和實體標(biāo)記語言(PML, Physical Markup Language) 組成。EPC代碼＋RFID＋I(xiàn)nternet就構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)。EPC是對條碼和RFID的發(fā)展和創(chuàng)新，作為對RFID技術(shù)的重要基石的EPC已經(jīng)成為全球統(tǒng)一標(biāo)識系統(tǒng)（EAN.UCC系統(tǒng)）的一個組成部分。  

　　EPC是EAN.UCC系統(tǒng)的延續(xù)和拓展，表現(xiàn)在以下兩個方面：  

　　組織上：EPCglobal通過EAN和UCC在全球各國的編碼組織在其本國推廣實施。  
　　技術(shù)上：EPC結(jié)構(gòu)與現(xiàn)行的EAN.UCC系統(tǒng)中的GTIN（全球貿(mào)易項目編碼）是相兼容的，EPC將成為EAN.UCC系統(tǒng)通用規(guī)范的重要組成部分。如圖3-1所示。  

　　3．3 RFID/EPC技術(shù)在集裝箱管理上的應(yīng)用  

　　在RFID/EPC的供應(yīng)鏈應(yīng)用中，主要的應(yīng)用模式是物流的跟蹤應(yīng)用。技術(shù)實現(xiàn)模式是將RFID/EPC標(biāo)簽貼在托盤、包裝箱或集裝箱上，進(jìn)行規(guī)格、序列號等信息的自動存儲和傳遞。RFID/EPC標(biāo)簽?zāi)軐⑿畔鬟f給相當(dāng)距離范圍內(nèi)的讀頭上，使倉庫和現(xiàn)場不再需要使用手持條形碼讀卡器對元器件和在制品進(jìn)行逐個掃描條碼，這在一定程度上減少了遺漏的發(fā)生，并大幅提高了工作效率。 RFID/EPC的倡導(dǎo)者認(rèn)為，此舉可能大幅削減成本和清理供應(yīng)鏈中的障礙。該技術(shù)正與物流供應(yīng)鏈緊密聯(lián)系在一起，有望在未來幾年取代條形碼掃描技術(shù)。
 
　　現(xiàn)代供應(yīng)鏈管理的關(guān)鍵是供應(yīng)鏈中產(chǎn)品、集裝箱、車輛和人員的自動識別，所有的信息都在企業(yè)MIS系統(tǒng)或者ERP系統(tǒng)得到實時的傳遞和反應(yīng)。  

　　超高頻RFID/EPC技術(shù)具有識別距離長、識別物體速度高、系統(tǒng)成本低等特點，因此，就成為利用集裝箱和托盤跟蹤的最理想的手段。  

　　對于大宗貨物的運(yùn)輸來講，最理想的運(yùn)輸方式當(dāng)然是集裝箱運(yùn)輸。集裝箱運(yùn)輸具有運(yùn)輸私密性好、包裝不破損、運(yùn)輸成本低、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、裝載密度高、碼垛規(guī)范等特點。  

　　一般情況下，集裝箱由專門的集裝箱運(yùn)輸公司提供給需要運(yùn)輸?shù)钠髽I(yè)使用，貨物運(yùn)到后，經(jīng)過掏箱，然后由集裝箱公司回收使用。  

　　在集裝箱的運(yùn)輸和使用過程中，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是集裝箱的跟蹤管理，以及如何防止集裝箱的丟失、被盜和損壞，提高集裝箱的周轉(zhuǎn)率，從而提高資源的使用效率。  

　　實現(xiàn)以上的目的，集裝箱運(yùn)營公司需要在整個供應(yīng)鏈中對其集裝箱進(jìn)行跟蹤，以進(jìn)行減少丟失、被盜和損壞，從而最大程度地利用其資源，提高企業(yè)的效益。  

　　RFID/EPC識別系統(tǒng)在集裝箱管理上的應(yīng)用是將標(biāo)簽粘貼或者鑲嵌在集裝箱或者托盤上，伴隨集裝箱或者托盤走過集裝箱的整個生命周期。  

　　通過入口處的懸空讀頭，或者安裝在叉車上的讀頭，或者手持機(jī)來讀取標(biāo)簽，實時信息在顯示器上被顯示或者直接進(jìn)入數(shù)據(jù)庫。有些集裝箱RFID/EPC識別系統(tǒng)可以同時識別40個托盤和80個塑料集裝箱。  

　　在集裝箱碼頭和場站管理和貨物管理整個流程的各個環(huán)節(jié)，其邏輯、功能結(jié)構(gòu)和工作流程如圖3-2所示：門禁和車輛管理，海關(guān)監(jiān)管與通關(guān)，堆場、上船定位操作，內(nèi)陸運(yùn)輸跟蹤，接貨確認(rèn)，等等，都可以用RFID/EPC技術(shù)進(jìn)行識別和跟蹤。  
　　4 結(jié)論  

　　在供應(yīng)鏈管理中，最關(guān)鍵的技術(shù)是貨物的跟蹤，應(yīng)用RFID/EPC技術(shù)進(jìn)行供應(yīng)鏈管理，在國外已經(jīng)比較普遍。我們相信，隨著技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，成本的下降，RFID/EPC供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)在國際航運(yùn)物流只也會得到越來越廣泛的應(yīng)用。  

　　2004 年年11月上旬，世界500強(qiáng)之首Wal-Mart向其前100位的供貨商發(fā)出了實際上是最后通牒的“忠告”，這就是到2005年應(yīng)用RFID/EPC技術(shù)為其供貨條件。盡管過了這個期限，Wal-Mart尚不能用對“違反者”發(fā)動制裁，但這一“忠告”反映出它的導(dǎo)入RFID技術(shù)的決心和意志。美國國防部也規(guī)定在2005年1月之前，所有的供應(yīng)商在所供應(yīng)的產(chǎn)品或者裝箱中，都需要使用被動式RFID/EPC標(biāo)簽。這項規(guī)定適用于除了沙土、碎石、溶液等以體積計算的散料和液料之外的所有物品。  

　　可以預(yù)見，RFID/EPC自動識別技術(shù)將帶來國際航運(yùn)物流和環(huán)球供應(yīng)鏈的一場革命，RFID/EPC系統(tǒng)能夠打造國際航運(yùn)物流的透明供應(yīng)鏈，提高航運(yùn)企業(yè)的核心競爭力，同時為貨主、制造企業(yè)和消費(fèi)者提供更及時、可靠的物流增值服務(wù)。