RFID技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域分析及展望

摘要　本文介紹了RFID技術(shù)的發(fā)展歷史和標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀，同時對全球RFID產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)行了分析和比較，并預(yù)測未來幾年內(nèi)在全球開放的市場下，以供應(yīng)鏈的應(yīng)用為贏利主體的RFID技術(shù)將會帶來巨大的商機(jī)。

關(guān)鍵詞　RFID　標(biāo)簽　自動識別技術(shù)　集成電路芯片


　　近一兩年來由于受到以沃爾瑪為代表的大型零售商的推動，RFID技術(shù)在全球掀起陣陣熱潮，吸引了眾多廠商參與相關(guān)技術(shù)及芯片的研究和開發(fā)。目前RFID技術(shù)處于迅速上升的時期，該技術(shù)被業(yè)界公認(rèn)為是本世紀(jì)最有前途應(yīng)用技術(shù)之一，同時也引起了許多國家的重視，欲將其培育成國家的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)。

一、RFID技術(shù)及其發(fā)展歷史

　　射頻識別技術(shù)RFID(Radio Frequency Identification)是自動識別技術(shù)的一種，即通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信對目標(biāo)加以識別。一個典型的RFID系統(tǒng)一般由RFID標(biāo)簽、讀寫器以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等部分組成。其中RFID標(biāo)簽中一般保存有約定格式的編碼數(shù)據(jù)，用以唯一標(biāo)識標(biāo)簽所附著的物體。與傳統(tǒng)的識別方式相比，RFID技術(shù)無需直接接觸、無需光學(xué)可視、無需人工干預(yù)即可完成信息輸入和處理，且操作方便快捷。能夠廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、物流、交通、運(yùn)輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設(shè)備和資產(chǎn)管理等需要收集和處理數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域，并被認(rèn)為是條形碼標(biāo)簽的未來替代品。

　　RFID系統(tǒng)的工作原理(如圖1)：讀寫器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號；當(dāng)RFID標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器工作場時，其天線產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而RFID標(biāo)簽獲得能量被激活并向讀寫器發(fā)送出自身編碼等信息；讀寫器接收到來自標(biāo)簽的載波信號，對接收的信號進(jìn)行解調(diào)和解碼后送至計(jì)算機(jī)主機(jī)進(jìn)行處理；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該標(biāo)簽的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號；RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)解調(diào)部分從接收到的射頻脈沖中解調(diào)出數(shù)據(jù)并送到控制邏輯，控制邏輯接收指令完成存儲、發(fā)送數(shù)據(jù)或其他操作。

 

　　RFID技術(shù)的發(fā)展最早可以追溯至第二次世界大戰(zhàn)時期，那時它被用來在空中作戰(zhàn)行動中進(jìn)行敵我識別。從歷史上看，RFID技術(shù)的發(fā)展基本可按10年期劃分為幾個階段(參見表1)。因此RFID并不是一個嶄新的技術(shù)。從分類上看，因?yàn)榻?jīng)過多年的發(fā)展，13.56MHz以下的RFID技術(shù)已相對成熟，目前業(yè)界最關(guān)注的是位于中高頻段的RFID技術(shù)，特別是860MHz～960MHz(UHF頻段)的遠(yuǎn)距離RFID技術(shù)發(fā)展最快；而2.45GHz和5.8GHz頻段由于產(chǎn)品擁擠，易受干擾，技術(shù)相對復(fù)雜，其相關(guān)的研究和應(yīng)用仍處于探索的階段。

二、RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

　　目前，RFID還未形成統(tǒng)一的全球化標(biāo)準(zhǔn)，市場為多種標(biāo)準(zhǔn)并存的局面，但隨著全球物流行業(yè)RFID大規(guī)模應(yīng)用的開始，RFID標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一已經(jīng)得到業(yè)界的廣泛認(rèn)同。RFID系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集和后臺數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)兩大部分組成。目前已經(jīng)發(fā)布或者是正在制定中的標(biāo)準(zhǔn)主要是與數(shù)據(jù)采集相關(guān)的，其中包括電子標(biāo)簽與讀寫器之間的空氣接口、讀寫器與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換協(xié)議、RFID標(biāo)簽與讀寫器的性能和一致性測試規(guī)范、以及RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)內(nèi)容編碼標(biāo)準(zhǔn)等。后臺數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)目前并沒有形成正式的國際標(biāo)準(zhǔn)，只有少數(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟制定了一些規(guī)范，現(xiàn)階段還在不斷演變中。

　　RFID標(biāo)準(zhǔn)爭奪的核心主要在RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)內(nèi)容編碼標(biāo)準(zhǔn)這一領(lǐng)域。目前，形成了五大標(biāo)準(zhǔn)組織，分別代表了國際上不同團(tuán)體或者國家的利益。EPC Global是由北美UCC產(chǎn)品統(tǒng)一編碼組織和歐洲EAN產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)組織聯(lián)合成立，在全球擁有上百家成員，得到了零售巨頭沃爾瑪，制造業(yè)巨頭強(qiáng)生、寶潔等跨國公司的支持。而AIM、ISO、UID則代表了歐美國家和日本；IP-X的成員則以非洲、大洋洲、亞洲等國家為主。比較而言，EPC Global由于綜合了美國和歐洲廠商，實(shí)力相對占上風(fēng)。

　　1.EPC Global

　　EPC Global是由UCC和EAN聯(lián)合發(fā)起的非盈利性機(jī)構(gòu)，全球最大的零售商沃爾瑪連鎖集團(tuán)、英國Tesco等100多家美國和歐洲的流通企業(yè)都是EPC的成員，同時由美國IBM公司、微軟、Auto-ID Lab等進(jìn)行技術(shù)研究支持。此組織除發(fā)布工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外，還負(fù)責(zé)EPCgobal號碼注冊管理。EPC Global系統(tǒng)是一種基于EAN·UCC編碼的系統(tǒng)。作為產(chǎn)品與服務(wù)流通過程信息的代碼化表示，EAN·UCC編碼具有一整套涵蓋了貿(mào)易流通過程各種有形或無形的產(chǎn)品所需的全球唯一的標(biāo)識代碼，包括貿(mào)易項(xiàng)目、物流單元、位置、資產(chǎn)、服務(wù)關(guān)系等標(biāo)識代碼。EAN·UCC標(biāo)識代碼隨著產(chǎn)品或服務(wù)的產(chǎn)生在流通源頭建立，并伴隨著該產(chǎn)品或服務(wù)的流動貫穿全過程。EAN·UCC標(biāo)識代碼是固定結(jié)構(gòu)、無含義、全球唯一的全數(shù)字型代碼。在EPC標(biāo)簽信息規(guī)范1.1中采用64-96位的電子產(chǎn)品編碼；在EPC標(biāo)簽2.0規(guī)范中采用96-256位的電子產(chǎn)品編碼。

　　 2.日本UID

　　主導(dǎo)日本RFID標(biāo)準(zhǔn)研究與應(yīng)用的組織是T-引擎論壇(T-Engine Forum)，該論壇已經(jīng)擁有成員475家成員。值得注意的是成員絕大多數(shù)都是日本的廠商，如NEC、日立、東芝等，但是少部分來自國外的著名廠商也有參與，如微軟、三星、LG和SKT。T-引擎論壇下屬的泛在識別中心(Ubiquitous ID Center--UID)成立于2002年12月，具體負(fù)責(zé)研究和推廣自動識別的核心技術(shù)，即在所有的物品上植入微型芯片，組建網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。UID的核心是賦予現(xiàn)實(shí)世界中任何物理對象唯一的泛在識別號(Ucode)。它具備了128位(128-bit)的充裕容量，提供了340x 1036編碼空間，更可以用128位為單元進(jìn)一步擴(kuò)展至256、384或512位。Ucode的最大優(yōu)勢是能包容現(xiàn)有編碼體系的元編碼設(shè)計(jì)，可以兼容多種編碼，包括JAN、UPC、ISBN、IPv6地址、甚至電話號碼。Ucode標(biāo)簽具有多種形式，包括條碼、射頻標(biāo)簽、智能卡、有源芯片等。泛在識別中心把標(biāo)簽進(jìn)行分類，并設(shè)立了多個不同的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。

三、全球RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析

　　從全球的范圍來看，美國已經(jīng)在RFID標(biāo)準(zhǔn)的建立、相關(guān)軟硬件技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用領(lǐng)域走在世界的前列。歐洲RFID標(biāo)準(zhǔn)追隨美國主導(dǎo)的EPC global標(biāo)準(zhǔn)。在封閉系統(tǒng)應(yīng)用方面，歐洲與美國基本處在同一階段。日本雖然已經(jīng)提出UID標(biāo)準(zhǔn)，但主要得到的是本國廠商的支持，如要成為國際標(biāo)準(zhǔn)還有很長的路要走。RFID在韓國的重要性得到了加強(qiáng)，政府給予了高度重視，但至今韓國在RFID標(biāo)準(zhǔn)上仍模糊不清。

　　1.美國

　　在產(chǎn)業(yè)方面，TI、Intel等美國集成電路廠商目前都在RFID領(lǐng)域投入巨資進(jìn)行芯片開發(fā)。Symbol等已經(jīng)研發(fā)出同時可以閱讀條形碼和RFID的掃描器。IBM、Microsoft和HP等也在積極開發(fā)相應(yīng)的軟件及系統(tǒng)來支持RFID的應(yīng)用。目前美國的交通、車輛管理、身份識別、生產(chǎn)線自動化控制、倉儲管理及物資跟蹤等領(lǐng)域已經(jīng)開始逐步應(yīng)用RFID技術(shù)。在物流方面，美國已有100多家企業(yè)承諾支持RFID應(yīng)用，這其中包括：零售商沃爾瑪；制造商吉列、強(qiáng)生、寶潔；物流行業(yè)的聯(lián)合包裹服務(wù)公司以及政府方面國防部的物流應(yīng)用。

　　另外，值得注意的是美國政府是RFID應(yīng)用的積極推動者。按照美國防部的合同規(guī)定，2004年10月1日或者2005年1月1日以后，所有軍需物資都要使用RFID標(biāo)簽；美國食品及藥物管理局(FDA)建議制藥商從2006年起利用RFID跟蹤最常造假的藥品；美國社會福利局(SSA)于2005年年初正式使用RFID技術(shù)追蹤SSA各種表格和手冊。

　　2.歐洲

　　在產(chǎn)業(yè)方面，歐洲的Philips、STMicroelectronics在積極開發(fā)廉價RFID芯片；Checkpoint在開發(fā)支持多系統(tǒng)的RFID識別系統(tǒng)；諾基亞在開發(fā)能夠基于RFID的移動電話購物系統(tǒng)；SAP則在積極開發(fā)支持RFID的企業(yè)應(yīng)用管理軟件。在應(yīng)用方面，歐洲在諸如交通、身份識別、生產(chǎn)線自動化控制、物資跟蹤等封閉系統(tǒng)與美國基本處在同一階段。目前，歐洲許多大型企業(yè)都紛紛進(jìn)行RFID的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。例如，英國的零售企業(yè)Tesco最早于2003年9月結(jié)束了第一階段試驗(yàn)。試驗(yàn)由該公司的物流中心和英國的兩家商店進(jìn)行，試驗(yàn)是對物流中心和兩家商店之間的包裝盒及貨盤的流通路徑進(jìn)行追蹤，使用的915MHz頻帶。

　　3.日本

　　日本是一個制造業(yè)強(qiáng)國，它在電子標(biāo)簽研究領(lǐng)域起步較早，政府也將RFID作為一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)來發(fā)展。MPHPT在2004年3月發(fā)布了針對RFID的“關(guān)于在傳感網(wǎng)絡(luò)時代運(yùn)用先進(jìn)的RFID技術(shù)的最終研究草案報告”，報告稱MPHPT將繼續(xù)支持測試在UHF頻段的被動及主動的電子標(biāo)簽技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步討論管制的問題；2004年7月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省METI選擇了七大產(chǎn)業(yè)做RFID的應(yīng)用試驗(yàn)，包括消費(fèi)電子、書籍、服裝、音樂CD、建筑機(jī)械、制藥和物流。從近來日本RFID領(lǐng)域的動態(tài)來看，與行業(yè)應(yīng)用相結(jié)合的基于RFID技術(shù)的產(chǎn)品和解決方案開始集中出現(xiàn)，這為2005年RFID在日本應(yīng)用的推廣，特別是在物流等非制造領(lǐng)域，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。(2004年中至2005年初日本RFID發(fā)展歷程參見表2)。

　　4.韓國

　　韓國主要通過國家的發(fā)展計(jì)劃，再聯(lián)合企業(yè)的力量來推動RFID的發(fā)展，即主要是由產(chǎn)業(yè)資源部和情報通信部來推動RFID的發(fā)展計(jì)劃。特別值得注意的是在2004年3月韓國提出IT839計(jì)劃以來，RFID重要性得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)。雖然目前韓國在RFID的開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域乏善可陳，但值得引起關(guān)注的是在韓國政府的高度重視下，韓國關(guān)于RFID的技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用試驗(yàn)正在加速展開。同日本類似，韓國也出現(xiàn)了將RFID引入開放系統(tǒng)的趨勢。2005年3月，韓國政府將耗資7.84億美元在仁川新建技術(shù)中心，主要從事電子標(biāo)簽技術(shù)包括RFID研發(fā)以及生產(chǎn)，以幫助韓國企業(yè)快速確立在全球RFID市場的主流地位。該中心的建設(shè)將在2007年前完成，RFID標(biāo)簽和傳感器將在2008年批量出貨。

四、RFID的應(yīng)用及展望

　　盡管RFID技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于多個領(lǐng)域，但是其應(yīng)用是局限在某一封閉市場內(nèi)，因此其市場規(guī)模受到了極大的限制。但是隨著RFID技術(shù)的發(fā)展演進(jìn)以及成本的降低，未來幾年內(nèi)RFID技術(shù)主要以供應(yīng)鏈的應(yīng)用為贏利的主體，全球開放的市場將為RFID帶來巨大的商機(jī)。簡單來講，從采購、倉儲、生產(chǎn)、包裝、卸載、流通加工、配送、銷售到服務(wù)，這些是供應(yīng)鏈上的業(yè)務(wù)流程和環(huán)節(jié)。在供應(yīng)鏈運(yùn)轉(zhuǎn)時，企業(yè)必須隨時實(shí)地、精確的掌握供應(yīng)鏈上的商流、物流、信息和資金的流向，才能夠使企業(yè)發(fā)揮出最大的效率和效益。但實(shí)際上，物體在流動的過程中各種環(huán)節(jié)處于松散的狀況，商流、物流、信息和資金常常隨著時間和位置的變化而變化，使企業(yè)對這四種流的控制能力大大下降，從而產(chǎn)生失誤造成不必要的損失。RFID技術(shù)正是有效解決供應(yīng)鏈上各項(xiàng)業(yè)務(wù)運(yùn)作資料的輸入與輸出、業(yè)務(wù)過程的控制與跟蹤，以及減少出錯率等難題的一種技術(shù)。例如，最近香港工業(yè)工程師學(xué)會及香港生產(chǎn)力促進(jìn)局就開展了一項(xiàng)名為“提升制造及工業(yè)工程師應(yīng)用無線標(biāo)簽來實(shí)施供應(yīng)鏈管理”的項(xiàng)目。該項(xiàng)目主要是為香港制造及工業(yè)工程師設(shè)計(jì)，項(xiàng)目包括一系列的工業(yè)及技術(shù)專題研討會、工作坊等。港府正是借助RFID技術(shù)在產(chǎn)品供應(yīng)鏈上的每個環(huán)節(jié)發(fā)揮的效用，實(shí)現(xiàn)物料供應(yīng)、生產(chǎn)、貯存、包裝，以及物流、貨運(yùn)出境、船務(wù)運(yùn)輸，存貨控制及零售等各個環(huán)節(jié)的管理，幫助企業(yè)加快物流速度，改善生產(chǎn)效率，促進(jìn)貿(mào)易活動。

　　據(jù)Deloitte研究中心的分析和預(yù)測，從2006年開始，供應(yīng)鏈將成為推動RFID的主要產(chǎn)業(yè)，而且每年都在高速成長，推動RFID產(chǎn)業(yè)前進(jìn)。至2009年，約70%的RFID應(yīng)用都在供應(yīng)鏈產(chǎn)業(yè)中。事實(shí)上，供應(yīng)鏈的每一個環(huán)節(jié)加入RFID之后，就會變得更加順暢，相對的其他產(chǎn)業(yè)所占的比例也只有30%而已(見圖2)。

　　當(dāng)然，RFID的發(fā)展也面臨一些障礙，其中最主要的是RFID標(biāo)簽的價格。一般認(rèn)為價格在5美元以上的芯片，主要為應(yīng)用于軍事、生物科技和醫(yī)療方面的有源器件，10美分-1美元左右的常為用于運(yùn)輸、倉儲、包裝、文件等的無源器件，消費(fèi)應(yīng)用如零售的標(biāo)簽在5～10美分，醫(yī)藥、各種票證(車票、入場券等)、貨幣等應(yīng)用的標(biāo)簽則在5美分以下，標(biāo)簽價格將直接影響RFID的市場規(guī)模。其次是隱私權(quán)的問題難于解決，由于在非接觸的條件下，可以對標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，這引發(fā)了人們對RFID技術(shù)侵犯個人隱私權(quán)的爭議。盡管如此，筆者還是堅(jiān)信標(biāo)簽價格將隨著技術(shù)的發(fā)展及生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大而得以解決，隱私問題則需要各個國家通過立法對用戶的隱私權(quán)加以保護(hù)來逐步解決。RFID技術(shù)所獨(dú)有的優(yōu)勢，最終將在全球形成一個巨大的產(chǎn)業(yè)，值得各個領(lǐng)域加以關(guān)注。