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多方位分析我国RFID技术应用状况表

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多方位分析中国RFID技术应用状况(表)  
1、 引言
    RFID技术是利用射频信号经过空间耦合实现非接触信息传递并经过所传递的信息达到识别目的的技术, 是自动识别技术在无线电技术方面的具体应用和发展。技术的核心内容是, 经过采用一些先进的技术手段, 实现人们对不同条件( 移动、 静止或恶劣环境) 下的实体对象( 包括零售商品、 物流单元、 集装箱、 货运包装、 生产零部件以及设施设备、 人员、 生物体等) 的电子标示( ID) 自动进行识别和管理。

    作为快速、 准确地采集与处理ID信息的这项技术, 在被创造数十年之后不但得到了新生, 而且被世界公认为本世纪的十大重要技术之一, 被专家列为继移动通讯技术、 互联网技术之后影响全球经济与人们生活的一项革命性的新技术。因其具有防水、 防磁、 耐高温、 使用寿命长、 读取距离大、 标签数据可加密、 存储数据容量大、 存储信息更改自如等优点, 因此在生产制造、 交通运输、 流通零售、 物流与供应链、 安全防伪、 人员和动物跟踪以及监管等方面都具有广阔的应用前景, 现已逐渐成为企业提高物流供应链管理水平, 降低成本, 企业管理信息化、 参与国际经济大循环、 增强企业核心竞争力的不可缺少的工具和手段。
    事实上, RFID技术作为未来最有前途的信息技术之一, 近些年得到了全世界的高度重视。中国作为世界的第三大贸易国、 全球最重要的生产加工基地和消费市场之一, 1993年就已经制定了金卡工程实施计划, 这是一个旨在推动中国国民经济信息化进程快速发展的重大国家级工程, 此后在中国各种自动识别技术的发展及应用十分迅猛。RFID技术作为中国一种新兴的自动识别技术, 除了政府着手制定政策并采取有效措施, 引导、 支持相关技术产品研发, 积极拓展RFID应用领域, 实施示范工程之外, 还有为数众多的企业投入了大量的人力、 物力和财力用于RFID产品研发和应用拓展。当前, 中国RFID标准正在制定, 该技术的应用正在向日常生活和工作的各个方面快速渗透。 , 中国RFID技术的应用开始进入理性阶段, 务实成为最大特点。本文试图从RFID技术在中国的应用领域、 频段实用、 市场状况、 发展特征以及应用中所面临的问题等对中国RFID技术的应用进行多方位的分析, 为该技术的应用和推广提供参考性的策略和建议。
    2、 中国RFID技术应用领域分析
    当前RFID技术在中国比较典型的应用主要有防伪、 工业自动化、 交通信息化管理、 物流与供应链管理等几个方面。
    在仿伪领域, RFID技术主要应用于各类电子票证、 身份鉴别、 特殊商品防伪等。比如 开始陆续换发的二代身份证就采用了13.56MHz的RFID技术, 军车防伪中采用的含有电子标签的智能车牌。另外, 大学生假期火车购票优惠券、 烟酒等特殊物品的批发售卖中电子标签也已有应用。
    当前, 在交通信息化方面的应用主要是城市”公交一卡通”工程、 公路和铁路的调度和统计系统, 以及高速公路的不停车收费系统、 智能化停车场等。”公交一卡通”工程使用非接触式IC卡作为地铁、 出租、 公交的电子车票, 电子标签使用13.56MHz频率下的ISO/IEC14443标准, 交易便捷, 快速经过, 可靠性高, 而且越来越多的城市正在为准备使用的电子车票增加更多的功能。
    铁路方面则是在全国范围内成功应用基于RFID技术的铁路车号自动识别系统, 该系统采用国际领先的UHF频段技术, 大大提高了列车调度管理的信息化水平。
    不停车收费方面, 1996年佛山市政府安装的用于自动收取路桥费的RFID系统, 目的在于提高车辆经过率, 缓解公路瓶颈。上海也安装了基于RFID的自动收取养路费系统。另外, 重庆市 7月在主要城区的3座大桥投入使用的路桥不停车收费系统, 是当前国内规模最大、 最先进的智能交通综合服务管理系统, 是中国第一个拥有自主知识产权的系统。现在的试点项目也不断增加, 有望早日实现大规模实质性应用。
    在工业自动化方面, 准时制等现代生产方式对各个环节的协同提出了越来越高的要求, 借助RFID技术能够实现存货管理的自动化, 零部件的数量和位置全在掌控之中——当任何一处的存货水平降低到额定值以下时, 系统就会自动发出补货指令。当前国内的生产制造企业, 如一些大的汽车制造企业如北京现代、 上汽集团和第一汽车制造厂等汽车生产企业和一些IT生产企业, 已在其生产线上采用RFID电子标签, 这些点子标签的应用有效地改进了生产线的制造工艺, 提高了劳动生产效率。一些知名发动机企业也在积极筹备在生产中应用RFID电子标签。

    在物流与供应链管理中, 从供应商供货到仓库储存以及最终产品销售, RFID技术都有所应用。当前为业内熟知的有海尔立体仓库、 白沙物流以及香港溢达棉包物流管理等。新的应用主要是针对客户订单跟踪管理和即时出货、 建立中央数据库储存关于周围环境的信息和客户需求、 记录它们在供应链当中流动时的时间和位置信息。制造商、 零售商以及最终用户都能够利用这个中央数据库来获知产品的实时位置、 交付确认信息以及产品损坏情况等信息。在供应链的各个环节当中, RFID技术都能够经过增加信息传输的速度和准确度来节省供应链管理成本。
    除此之外, RFID技术在全网通讯、 民航行李和邮政速递包裹管理、 图书和文档管理、 医药卫生、 食品安全、 检验检疫、 港口生产、 海关监管、 汽车防盗、 车辆管理、 货物( 危险品) 和动物体以及人员的追踪管理与监控、 运动计时、 资产管理等方面也有所应用, 其它一些新的应用也在不断开拓。
    3、 中国RFID技术的应用频率分析
    RFID标签和阅读器工作时所使用的频率称为RFID工作频率。当前, RFID使用的频率跨越低频( LF) 、 高频( HF) 、 超高频( UHF) 、 微波等多个频段。表一列举了各种工作频段的优缺点。
    RFID系统的工作频率既影响标签的性能、 尺寸大小和读写器作用距离, 还影响标签与读写器的价格, 因此频率的选择就至关重要。在选择频率时, 除了考虑其特性和应用外, 还需要国家和地区间标准的不同。
表一、 RFID系统不同工作频段的优缺点
工作频段
优点
缺点
小于150KHz
标准的CMOS工艺, 技术简单可靠成熟, 无频率限制。
通讯速度低, 工作距离短 ( <10cm) , 天线尺寸大。
13.56MHz
与标准CMOS工艺兼容, 和125KHz频段比有较高的通讯速度和较长的工作距离, 此频段在非接触卡应用广泛。
和更高的频段比距离不够远( 最大75cm左右) , 天线尺寸大, 受金属材料等的影响较大。
UHF860MH至960MHz
工作距离长( 大于1m) , 天线尺寸小, 可绕开障碍物, 无需保持视线接触, 可定向识别。
各国的有不同的频段的管制, 发射功率受限制, 受某些材料影响较大。
2.45GHz或5.8GHz
除UHF特点外, 更高的带宽和通讯速率, 更长的工作距离, 更小的天线尺寸。
除UHF缺点外, 此频段产品拥挤、 易受干扰, 技术相对复杂,
因共享频段, 标准仍在制定中。
( 资料来源: 《RFID技术与应用》 第一期第54页)
    当前中国RFID技术应用所使用的主要频段有HF( 13.56MHz) 、 UHF、 MW( 2.45GHz) 等。HF频段、 MW频段( 2.446GHz～2.454GHz) 都能够使用; 但UHF频段的问题则比较复杂, 因为中国在UHF频率范围内, 已经存在多种无线通信的应用, 其中包括GSM和CDMA的通信频段。相对于其它无线通信来说, RFID是后来者, 如何在当前拥挤的UHF频谱范围内分配一个合适的频段而且保证与已有的无线通信之间不产生冲突是一个难题, 需要经过一系列严格的测试和试验。当前, 中国UHF频段相关的测试工作正在积极地进行中, UHFRFID的频谱分配方案尚未正式公布, 中国RFID频率标准的确定仍有待时日。
    4、 中国RFID技术的应用市场分析
     2月水清木华研究中心发布的《 - 中国RFID市场与产业研究报告》表明: , 中国RFID产业将稳定增长。随着Wal-mart应用RFID计划的逐步实施, 中国的更多企业将参与其中。到 , 中国RFID超高频方面标准和技术将相对成熟, 规模应用将出现, 这将促使中国RFID标签需求总量实现跳跃式发展发展, 达到44亿只, 其中超高频标签需求量预计将为 的3.64倍。保守估计, 中国RFID标签需求总量在 将达到55亿只。埃森哲咨询公司在亚洲进行的RFID调查报告也指出, 中国将成为全球最大的RFID技术应用市场。另据信产部信息化推进司司长陈伟透露, 中国的RFID市场规模已经达到36.9亿元, 而且这个数字在 还将大幅增长, 将达到59.7亿元。图1显示了中国应用RFID技术的不同领域的标签需求及预测情况。

    当前, 由政府实行的二代居民身份证正在全国范围内换发, 到 , 仅在身份证上就要用到8亿多个电子标签, 这项应用所使用的电子标签的数量在国际上首屈一指。中国政府还计划将所有日常使用的卡片证件如银行卡、 驾驶证、 信用卡等功能都集成到单张卡片中。另外, 政府还计划出台一项使用RFID技术对血袋( 每年需要4700万个) 进行跟踪监控的方案, 从源头把好质量关, 以监测和预防艾滋病、 肝炎等传染性疾病的传播扩散。还有像 奥运会、 世博会等大型活动对电子门票、 食品安全追溯管理、 安全防伪等RFID技术应用的需求将非常可观。这些事实表明, 未来中国在RFID应用方面有着广阔的市场。
    5、 中国RFID技术应用的特征
    5.1总体上处于初级阶段, 信息化建设是主要目的
    尽管现在中国RFID技术的应用已经从前两年较为少见发展到在很多领域均可见到, 但总体来说仍处于初级阶段, 其主要标志是规模化的行业应用较少, 成功案例不是很多。与发达国家相比, 中国在RFID技术的应用上还处于发展初期, 特别是超高频应用方面基础薄弱、 应用分散和缺乏规模优势, 没有掌握芯片设计制造、 天线设计、 封装技术及装备等核心技术。
    当前, 由于RFID无论是设备成本还是系统导入成本均比较高, 用户希望经过采用新系统来实现降低成本、 带来实际收益的愿望要最终实现还存在一定难度。故当前的应用普遍存在于以提升管理的信息化水平为主要目的对价格不敏感的行业或组织。
    5.2政府推动作用大, ”二代证”首当其冲
    在中国RFID技术的应用中, 政府的推动起到了重要作用。据易观国际数据( 如图2) 显示, 第2季度中国RFID市场规模为2.26亿元, 其中政府相关应用占据了RFID各应用领域中最大的份额, 单第二代身份证以及相关产品就占据了38%的市场份额, 远远超过其它应用。除了身份证以外, 政府也在推动RFID技术在其它领域的应用, 包括城市交通、 铁路、 网吧、 危险物品管理等方面, 这些应用主要利用RFID高安全性带来的防伪能力和读取上的方便, 政府的推动不但拓展了中国RFID市场, 同时也带动了相关产业的发展, 有助于发展配套环节、 完善RFID产业链, 为其进一步发展提供了条件。
    5.3规模应用效果好, 小型应用日渐多
    形成规模的行业应用是最能代表技术应用水平的。从中国当前的具体应用来看, 国内最大规模、 效益最好的RFID行业应用是铁路车号自动识别系统, 该系统核心技术为具有自主知识产权的无源超高频( UHF) RFID标签和反射调制信号接收技术, 该系统最远识别距离可达6米, 最高车速可达160公里。ATIS能够实时采集列车车次、 车号和到发信息, 实现铁路货车、 机车、 客车及集装箱的追踪管理, 满足铁路信息管理系统对车辆基础信息的需求, 使中国铁路列车管理达到了世界先进水平, 产生了巨大的社会效益和经济效益。当前全国18个铁路局均采用了该系统, 每年为铁道部增收2亿多元, 该系统为铁路车辆实时追踪、 提供客车正点率等方面也发挥了巨大作用。除了在铁路方面的应用之外, RFID技术小规模应用也在日渐增多。当前已经有不少会议、 展览会、 演唱会等开始采用电子门票系统, 这种电子门票识读准确率高( 能够达到100%) , 而且具有防伪功能, 既能够提高工作效率, 又能够杜绝票贩子的倒票和造假行为, 同时还能够使大众在使用中逐步了解和接受RFID技术。
    5.4低、 高频应用成熟, 超高频有待发展
    因为低频、 高频RFID技术门槛较低、 参与的企业多、 产品应用成本较低, 因此这两个频段的RFID技术有着良好的应用, 进来得到了充分发展, 应用也趋于成熟并得以全面推广, 其市场占有率达到80%以上, 主要应用为电子票证, 不过产品同质化十分严重。而超高频RFID技术因为门槛略高, 再加上相关的工作频率标准没有确定, 涉足的企业相对少, 产品应用成本高, 因此该频段的RFID技术应用相对滞后, 其市场占有率还不到10%, 有待于进一步发展, 可是由于其在高速度、 远距离识别应用中有低频、 高频无法比拟的优势, 超高频的应用现在正在快速增长。

    5.5物流应用略逊色, 其潜力不可估量
    RFID技术在中国物流领域的应用当前还比较少。从已有的应用试点项目来看, 近期该领域的应用要想有所突破还不现实。其中最大的问题是标准的问题, 这是因为, 非物流领域大部分是一个局部封闭系统, 而非开放系统。在局部封闭系统中, 有时能够根据自己的意志制定标准和规范, 不一定需要与开放系统对接, 然而物流与供应链管理领域的情况比较复杂。该领域应用RFID技术首先要从全行业范围和全球经济环境来考虑问题。例如, 对托盘、 集装箱的管理系统都不是封闭系统, 而是开放系统。在采用标准时, 就不能各自为政, 采用独自的标准。涉及到出口商品时, 更要根据对方情况进行协调。
    虽然在标准应用方面存在分歧和苦难, 可是, 物流领域一直被公认为是RFID技术最有发展潜力、 市场最大的领域, RFID技术在中国物流领域的应用有很大的潜力。《中国自动识别年度报告》( ) 指出, 有88.1%的调研对象认为仓储、 运输和物流将是中国RFID技术应用中潜力最大的市场。市场研究公司IDTechEx预测, 到 中国将占全部30亿美元邮政服务RFID市场的50%。实际上, 国家烟草工程已经经过采用RFID技术实现现代物流的”一库制”管理, 二期已经陆续展开。香港国际机场已经宣布在行李跟踪上采用EPC技术。另外, 北京国际机场、 上海浦东机场也将有类似计划实施。随着RFID相关标准的确定、 政策的出台以及产业链的发展, RFID技术在中国物流业中的应用潜力不可估量, 应用规模将会越来越大, 应用水平也会越来越高。
    6、 推进中国RFID技术应用的对策
    6.1RFID技术应用中面临的问题
    RFID技术的优势是勿庸置疑的, 而且已经有不少的企业在使用这项技术, 可是应用过程中依然存在一些瓶颈问题。
    首先是技术问题。比如以企业现有的信息系统, 她们难以完成应用RFID技术后海量数据的处理, 同时也缺乏应用支撑理论核模拟测试环境。另外, 支持RFID技术的软件产品还不成熟, RFID产品的评测、 选型方法尚不完善。当然, 识别率偏低导致业务处理复杂化( 像如何判断、 剔除未识别的物品、 如何处理重复识别、 怎样处理失效标签等问题) 也是困扰RFID技术应用推广的关键因素之一。
    其次是一些非技术问题。现实中还存在着技术标准不统一、 成本过高、 隐私保护不周、 失业人口增多等影响RFID技术应用的非技术问题, 对于这些问题我们需要客观的对待, 在不同阶段解决不同问题。
    6.2推进中国RFID技术应用的对策
    6.2.1政府应择准时机出台标准, 同时积极推广典型应用

    中国RFID技术标准出台的时机非常关键, 过早或者过晚推出都存在问题。标准过早出台, 可能在后继的推行过程中, 由于不能适应客观环境应用, 会出现严重的负面效应, 到那时, 切实可行的技术方案可能同现行标准存在冲突。如果推出过晚, 在国内出现多个遵循其它技术标准的规模应用后, 会对标准的推行形成很大阻力, 因此, 政府应该在制定标准的同时积极推广典型应用, 选择合适的时机出台标准, 才能最大限度地发挥中国RFID技术标准的战略意义, 更好更快地推动中国RFID技术的应用推广。
    6.2.2企业应审时度势谨慎处理, 大规模应用三思而后行
    实施RFID项目是一项复杂而艰巨的系统工程。因此在企业中规模性应用RFID技术, 要秉承稳重务实的态度, 很多问题要仔细考虑, 谨慎处理。不但要考虑国家政策、 技术标准的影响, 也要清醒地认清企业自身的客观条件。除此之外, 企业要充分考虑各种需求, 不要一蹴而就, 毕竟RFID技术的应用是一个循序渐进的过程; 同时还要注意配套环节的改造、 业务流程的全面变革以及来自企业内部的阻力等诸多要素。当然项目负责人、 RFID设备供应商和系统集成商的选择也非常关键。
    对于企业实施RFID项目, TIBCO[4]针对企业可能遇到的技术和管理方面的挑战而专门开发的应用计划分为四个阶段: 标签和跟踪阶段―>RFID数据整合入信息系统阶段―>以RFID为杠杆改进业务流程阶段―>预测性企业阶段。文献[4]认为: 在物流领域中, RFID技术的应用按照从集装箱到货盘再到包装容器最后到单个产品逐步导入, 这样将更为科学, 而且提出了企业导入RFID系统的应用框架: 从确立目标到建立初步的模型再到验证假设最后形成实际商业案例, 这种应用框架值得借鉴。
    总之, 由于当前中国的RFID技术尚不成熟, 一些相关标准尚没有确定, 因此可靠而又简单的技术的应用将更为可行, 应尽量避免多目标识别应用。可是, 在不久的将来, 随着RFID设备成本的不断降低, 标准的逐步统一, 数字信息技术在各行业的深入广泛应用, RFID技术将会有更广阔的发展前景, 其潜在的价值将被逐渐发挥出来。在未来的社会, RFID将无处不在。