智能標簽技術的進展及對包裝技術的影響

近年來,物品的自動識別技術在包括包裝技術領域內的許多服務領域、生產領域、流通領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,即智能標簽技術將逐步取代條形碼,成為未來自動識別技術的主導。

1　自動識別技術簡介

自動識別技術在近些年來已經逐步發展成為一個獨立的跨學科的專業領域。這個領域與任何學科都不相同,它將不同的專業領域的技術綜合到一起,如電信、制造技術、密碼學、半導體技術、電磁技術、高頻技術等許多專業的應用領域。從方法上分,自動識別技術大致可分為條形碼識別、光學識別、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,射頻識別即智能標簽技術在各個領域特別是在包裝技術應用上前景廣闊。

2　智能標簽技術在國內外的發展概況

智能標簽(smarttag)技術,又稱射頻識別(RFID)技術,射頻識別技術在國外發展得很快,RFID產品種類很多,象德州精儀TexasInstruments、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SmartTag產品,并且它們的產品各有特點,自成系列。射頻識別技術被廣泛應用于工業自動化、商業自動化、物流控制管理等眾多領域:汽車、火車等交通監控;高速公路自動收費系統;停車場管理系統;物品管理;流水線生產自動化;安全出入檢查;車輛防盜等等,RFID的應用幾乎覆蓋所有領域。如澳大利亞將它的RFID產品用于澳機場旅客行李管理中并發揮了出色的作用。歐共體宣布1997年開始生產的新車型必須具有基于RFID技術的防盜系統,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,調度員可以實時的掌握火車運行情況,不僅利于管理,還大大減小發生事故可能性。1996年1月,韓國在漢城的600輛公共汽車上,安裝RFID系統用于電子月票,還計劃將這套系統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票,改變了傳統的機票購銷方式,簡化了機場入關的手續,德國BMW公司將射頻識別系統SmartTag,應用在汽車生產流水線的生產過程控制中,Motoro1a公司在超凈車間里利用RFID系統來控制流水線的零件流向等。日本經濟產業省于2004年1月,在服裝和圖書等4種行業開展RFID標簽實用性檢測試驗,以找出亟待解決的問題。同時還將于2004年4月開始實施旨在將RFID標簽單價降低到5日元以下的”反響工程”。

據有關權威數據顯示,射頻識別產品在全世界的銷量,1993年為990萬套,1994年猛增到2030萬套,1997年有關產品的銷量為9810萬套,而在全世界范圍內射頻產品的銷售額,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,射頗識別產品在全世界銷售額的年平均增長率達25.3。由此可見,射頻識別技術具有廣闊的市場前景。

我國政府在1993年制定的金卡工程實施計劃及全國范圍的金融卡網絡系統的10年規劃,是一個旨在加速推動我國國民經濟信息化進程的重大國家級工程。由此各種自動識別技術的發展及應用十分迅猛。現在,射頻識別技術作為一種新興的自動識別技術,也將在中國很快地普及,可以說、我國射頻識別產品的市場是十分巨大的,利用射頻識別技術的不停車高速公路自動收費系統是將來的發展方向,人工收費包括IC卡的停車收費方式也終將被淘汰。隨著經濟交流、旅游的發展、我國的高速公路發展勢頭十分強勁,對自動收費系統的需求會日益增長,我國的國土面積大、公路多、車輛多,預計在未來10年內將有數10億元的需求。

國內已有幾家公司在引進國外的先進技術,開發自己的射頻識別系統。現在,在個別高速公路上,已應用了非接觸射頻卡自動收費,上海的公共汽車使用了電子月票、北京的機場高速公路上、深圳的皇崗口岸也使用了射頻識別系統等等。在這里僅僅羅列了RFID技術應用的一部分,但都是可行的且十分高效。可以毫不夸張的預測,任何一種應用如果成為現實,都將會孕育一個龐大的市場。基于RFID的智能標簽將是未來一個新的經濟增長點。

3　智能標簽標準問題和價格

目前,智能標簽尚無統一的國際標準和國家標準,而且智能標簽的價格較高(2元人民幣左右)。關鍵是智能標簽國際標準將降低價格。為了實現這一目標,日本將于2004年度開始實施”反響工程”。

日本反響工程的目的之一,就在于將智能標簽的單價降低到5日元以下。將召集約100家相關企業組成聯盟,開發可生產低成本IC芯片和天線的技術。將在反響工程中制定智能標簽的日本統一規格方案。為了制定規格方案,已經召集了日本國內數十名頂級技術人員。關于制定智能標簽的規格方案,準備在無線頻率中采用UHF頻帶。目前,智能標簽可使用的頻帶包括135kHz頻帶、13.56MHz頻帶和2.45GHz頻帶3種。在此基礎上準備在2004年下半年將UHF頻帶(950MHz前后)分配給智能標簽。UHF頻帶與其他頻率相比通信距離更長。它的另一特點是即便對象商品在金屬等障礙物的另一側,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域。

智能標簽標準規格大體分2種。一是商品代碼,再就是讀/寫器和電子智能標簽間的無線接口。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(電子產品代碼)有可能成為業界標準。問題在于無線接口。

無線接口的標準制訂工作目前主要由2個團體負責。分別是美國EPCglobal和ISO。在UHF頻帶方面,2個團體目前正在分別推進兩種規格的標準制訂,全部4種規格均互不兼容。這樣下去,恐怕就會出現多種規格并存的情況。

在供應鏈管理和可跟蹤系統等用途方面,無論如何要避免多種規格并存。智能標簽只有跨國界、業界和企業投入使用,才能發揮真正的威力。如果多種規格并存,企業用戶就必須準備多種讀、寫器。這樣在成本上就不經濟了。

現有的標準化團體之所以沒有統一規格,主要原因是已經開始提供UHF頻帶產品的國外企業均開始轉而采用新規格。從這一角度看,尚未推出產品的我國和日本等亞洲國家的企業更易于統一規格。日本準備在反響工程中制定日本統一的規格,并且準備說服EPCglobal和ISO2個團體將其采納為統一規格。

日本在旋轉壽司的自動結算、宅配送的分檢等系統內部智能標簽的應用方面早已領先其它國家。也就是說,日本國內廠商擁有提供智能標簽解決方案的經驗和技術。利用UHF頻帶新的統一規格,日本廠商一定能夠提高國際競爭力。

作為智能標簽,如果不投入實際應用,很多問題就不可能及時發現。正是從這一角度出發,日本準備在家電、服裝、圖書和食品流通等4種行業進行實證試驗。目的是在各自的導入現場找出技術和應用方面的課題。

在4種行業的所有實證試驗中,均計劃使用13.56GHz頻帶和UHF頻帶2種電子標簽。UHF頻帶雖然具有通信距離長的特點,但有可能在商店的結算處理等過程中產生始料不及的情況。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。我國的復旦大學等科研機構和開發公司,配合中國物品編碼中心,正在準備我國的標準草案,我國的智能標簽預計最早在今年年底形成討論稿。

4　智能標簽技術對包裝技術的影響

基于射頻識別的智能標簽技術在中國處于一個剛剛起步的階段,但是它的發展潛力巨大,而且它將首先應用于包裝技術領域,并將改變傳統的應用條形碼的包裝技術。在信息社會,對于各種信息的獲取及處理要求快速、準確,在不久的將來智能標簽技術將使包裝技術信息化、管理高效化。

1)　將改變傳統的條碼制標機和貼標機和讀寫設備。將上述傳統條碼設備改變為智能標簽的制作、粘貼和讀寫設備。

2)　提高對包裝成品管理的效率。由于射頻識別可遠距離和幾乎實時的對包裝成品的監控,使包裝產品管理的效率提高。

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

5　結　語

智能標簽技術是一個應用市場廣闊的新技術。美國、日本、歐洲在該領域研發力度大,實踐的歷史長。相比之下,我國對于基于RFID的智能標簽應用的管理和標準化的工作就需要迎頭趕上,否則眾多廠家各行其事,統一管理將會很困難。現在RFID的國際標準尚未完成、僅有一些行業標準。我國應該加大在該領域的研發投入,盡早制定可行的國家標準。包裝行業應積極參與標準的制定與試用,積極準備,為包裝技術與國際接軌,確保我國的制造業優勢。