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浅析智能标签的发展与应用

作者:湖南科技学院学报 季慎有 来源:RFID世界网 2006-11-16 10:18:28

摘要:浅析智能标签的发展与应用,作为企业信息化一项重要应用技术和信息产业新的增长点,智能标签的应用前景越来越广泛,是市场的“新宠儿”。智能标签的应用能增强企业的市场竞争能力,已成为今天企业信息化的新选择。

关键词:智能标签[5篇]  

  信息技术的飞速发展和企业国际化进程的不断加快,为智能标签产业带来了难得的发展机遇。作为企业信息化一项重要应用技术和信息产业新的增长点,智能标签的应用前景越来越广泛,是市场的“新宠儿”。智能标签的应用能增强企业的市场竞争能力,已成为今天企业信息化的新选择。

    一 智能标签释义*

    智能标签是继个人电脑(PC)、互联网(INTERNET)、无线通信之后的第四次信息技术革命。智能标签,又称电子标签,是射频识别技术, 英文全称Radio FrequencyIdentification,简称RFID。一个RFID 标签通常由三部分组成:读写器、标签(RFID 卡)及相关的天线。读写器天线发射无线电信号给标签,标签通过自己的天线接收此信号,利用它从信号得到的能量,启动标签上的集成电路芯片工作。RFID 标签通常是由印刷层、芯片层与底层构成。芯片层在印刷层与底层之间,是标签的核心部分,芯片层不能承受印刷压力,因此通常的做法是先印好印刷层,做好底层,再与芯片层复合。

    智能标签是一种非接触式的自动识别技术,识别工作无须人工干预。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,与条形码相比,智能标签是可擦写的,非接触性的,可同时读取,数据存储容量大,且包含的是单个产品的信息。按照频率划分,包括125kHz、13.56MHz、9.15MHz、2.45GHz、5.8GHz。作为条形码的无线版本,智能标签技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量较大、存储信息更改自如等优点,有望将来全面取代目前在商业零售、物流等领域广泛应用的条形码技术。

    智能标签的技术特性具体包括:一是信息容量大。智能标签提供用户内存256bits ~ 2048bits 以上,可以容纳256~2048 个字母字符,或者128~1024 个汉字信息。二是编码范围广。具有世界唯一的64 位ID 编号,可以将照片、指纹、掌纹、签字、声音、文字等凡可数字化的信息进行编码。三是安全保密、防伪性能好。智能标签具有多重防伪特性,它可以采用密码防伪、软件加密及利用所包含的信息如指纹、照片等进行防伪,具有较强的保密防伪性能。四是识别速度和识别率高。因智能标签允许在0.1~10M 以上距离进行识别,可以快速识别,而不需要逐个识别。同时,在物体表面被磨损或污染,以至无法识别的情况下,智能标签也能准确识别物体,错误识别率为零。五是支持国际标准:支持标准为ISO/IEC 15693;可读写100000 次(数据保存>10年),带有锁定功能;用户内存为256bits ~ 2048bits ;具有防冲撞功能(同时识别50 个目标以上);具有四种以上标准尺寸;提供有源、无源远距离读写;超薄柔软,封装任意。

    二 智能标签技术及其应用的发展历程

    智能标签技术的研究及应用具有深广的国际背景。国际上最早的智能标签应用在于能实现对供应链上每一件单品的识别和跟踪,其关键是每个RFID 标签中都有一个唯一的识别码。目前在流通领域中已经存在多种物品的编码体系,属RFID 在物流的应用主要存在两种编码体系:一是由日本UID 中心提出的UID 编码体系,支持这一阵营的有日本电子厂商、信息企业、印刷公司等。另一阵营是由美国的“EPC(电子产品代码)环球协会”提出的EPC电子产品编码标准。全球最大的零售商沃尔玛连锁集团、英国Tesco 等多家美国和欧洲的流通企业都是EPC 的成员, EPC 从美国IBM 公司、微软、Auto-ID Lab 等获得技术研究支持。

    智能标签在中国的研究及应用是新近的事情。面对在欧美占据统治地位的RFID 电子产品编码EPC(电子产品代码)标准,以及美国国防部、沃尔玛等方面对EPC global 组织标准的强势推动,2003 年11 月,中国正式成立“智能标签”国家标准工作组,负责起草、制定中国有关“智能标签”国家标准,使其既具有中国的自主知识产权,又能和目前国际的相关标准互通兼容,以促进中国的“智能标签”发展尽快步入标准化、规范化的国际轨道。中国政府相关部门以及中国RFID标准化工作组及其成员在开展自主开发和制定标准的同时,也在进一步加强与包括日本、韩国、新加坡在内的亚洲国家合作,共同探讨和推动日本RFID/UID 智能标签标准的应用。2004 年8 月,中日韩三国在各自国家主管部门的支持下,在日本成立了一个RFID 标准三国委员会,以协调三国的工作,并在政府层面研究对策,帮助企业应对可能发生的问题。今年3 月,RFID 业界最具权威性的第三届RFID 全球年会在美国德州达拉斯举行,中国首次组团参展,且格外引人注目。

    近年来,智能标签应用获得了迅猛发展。由于基于智能标签的应用系统不仅可以取代传统的手工录入方式,大大提升企业的运营效率,而且由于其先进的自动识别功能,能轻易完成人工难以完成的任务,便于查找历史信息和总结分析,因此,智能标签技术的应用获得了广阔的发展平台和背景支持。目前,已有越来越多的跨国企业都在开发或应用智能标签系统,据美国市场研究与咨询公司联合商业情报公司(ABI)的统计与预测,在2003 年,全球总共安装了3.23亿个标签,其中资产管理占26%,供应链管理占1%,其他各种应用包括门禁、车辆占73%。随着整个市场的发展成熟,到2007 年,市场容量将达到现有的2-3 倍,尤其是供应链领域的市场将从原来的1%快速发展到46%的市场占有量。同时,资产管理的市场也将增长1 倍,总标签量将达到16.21亿。RFID 到2008 年的工业生产总额将达37 亿美元,是现在的36 倍。这些数字充分说明了射频技术市场发展的迅猛态势。当然,不仅是RFID 本身,而且RFID 读取设备和相关的应用软件也将形成一个迅速发展的大市场。

    如前所述,与条码技术相比,智能标签识别技术更具优势,并开拓了许多新的应用领域,各国都在积极扩张非物流领域的应用,包括机场、港口、公路、配送中心、仓库、零售商店和家庭,扩大市场份额。如今,智能标签的发卡量正以每年10%以上的速度增长,5 年内RFID 的应用将增长10 倍。未来5 年我国市场需求巨大,专家预测市场需求数量将超过30 亿个,形成500 亿元的庞大市场,并将以35%以上的年均增长率成长。

    三 智能标签技术应用分析

    智能标签管理系统作为一个应用系统,有机结合了管理信息系统与智能标签技术,并巧妙利用了智能标签的更易防伪、采集等特性,以更好解决企业管理的现存问题,有效提高管理水平。智能标签的应用主要体现在以下几个方面:

    其一,智能标签在商业企业中的应用十分普遍。在商业领域引入智能标签技术,无疑是一种革命性突破。过去的商品编号无法实现对单一部件的跟踪,而今天,商品的精确化管理却将触角延伸到每一个环节的每一个部件,无论是质量控制、自动化管理、产品的生命周期管理都将面对过去无法想象的便利。我们知道,每一件商品,从生产,到库存、发货、分销、零售,最终到用户手中,供应链的每一环节其所附带属性都会发生变化。如果用手工方式记录商品整个生命周期属性的变化是不太现实的。但对企业而言,如果能够收集这些数据,就可以加强商品在销售过程中的管理,及时对市场情况作出反映,动态了解销售链每一环节的运作情况,这无论是对于销售的宏观管理还是细节处理,都是非常重要的信息。简而言之,智能标签就像商品的档案,它可以伴随商品的整个生命周期,记录商品在生命周期中的变化。另外,由于具有唯一性和不可仿造等特性,因此,智能标签可以在对商品的防伪上发挥重要作用。

    其二,智能标签在物流业的应用前景广阔。智能标签的存储容量是2 的96 次方以上,理论上看,世界上每一件商品都可以唯一的代码表示。以往使用条形码,由于长度的限制,物流行业只能给每一类产品定义一个类码,就是说,一批牛奶,不管保质期是哪一天,他们在商场的代码都是一样的,商场无法通过代码判断每一件产品的准确库存周期。智能标签彻底抛弃了这种限制,使每一件产品都可以享受独一无二的ID。

    应该说,物流的作业和控制任务十分繁杂和多样化,仅靠人工记忆和手工录入,既费时费力,又容易出错。若一个企业的信息系统建立在这样的数据基础上,是无法保证上层管理系统的分析和决策的正确性和可靠性的,有时甚至是差之毫厘,谬以千里。将智能标签引入物流,舍弃了原来的先手工记录再电脑输入的工作方法,带来的是快捷而准确的工作效率。智能标签技术起到了准确识别产品信息及跟踪产品流向的重要作用,从而降低企业的物流成本,提高企业的管理效率,使库存管理准确率大幅提升,并能提高分销中心的生产能力,减少仓储和分销中心的人力成本。同时,由于智能标签可重复使用,故其综合成本相对较低,具有优良的性价比,可切实满足轻工行业内部物流管理的需要。

    其三,智能标签的应用领域在不断扩大。智能标签技术集印刷、信息、计算机、电子技术于一体,其应用已由单一的防伪功能向物流管理、零售业商品供应管理、航空行李管理、高速公路(不停车)自动收费、商品防伪、电子票证、自动化生产线部件管理等方向发展。RFID 的突出特点是利用无线电射频技术,不需要接触标签,无须用肉眼即可识别,它可以无处不在商店里、地板中、飞机上,甚至在家庭的冰箱里。即使标签被雪、雾、冰、涂料、灰垢等遮盖,我们仍能对标签进行识别。它可以做成动物跟踪标签,嵌入在动物的皮肤下;也可以做成卡的形状,在售卖的商品上附有硬塑料智能标签用于防盗。也就是说,在环境条件较差、传统的条码识别技术无法使用的情况下,也能使用智能标签技术。在工商业和服务业领域,需要进行数据采集的每一个环节,都可以使用智能标签。智能标签可以作为其他数据捕获技术(如条形码)的补充。目前智能标签在其它方面的主要应用包括:物品的电子管理,主要在服装、零售商店出口处;贵重物品的防盗保护、非授权移动或资产管理;停车场与燃油设施的进出控制管理,主要用于军需库等;道路桥梁的自动收费;重要机构或危险地点的个人进出控制;代替传统“打卡”进行的考勤;用于动物的特殊饲养;在数控机床中刀具的自动识别,便于刀具的管理,使因机床刀具的损耗造成的浪费降到最小;产品派生的识别与在柔性加工系统中进行的过程控制;体育比赛的时间记录;家庭中防盗、犯罪活动的电子监控;车辆的防盗系统与监控等。

    在企业内部,智能标签作为企业管理信息系统采集的工具,在生产的整个流程管理和内部服务管理中都将发挥重要的作用。将智能标签用于车间生产数据的采集,这种应用最大程度保证了生产数据的准确。该技术在仓库管理的应用则是提高管理自动化程度,将过去的人员操作升级为自动识别、人工干预的处理方式。同时,对于企业内部服务项目的管理随着企业规模的不断扩大也越来越受到重视。在企业内部服务中我们需要解决的是考勤、门禁、车辆、消费等,为企业员工提供方便的工作环境,实现企业内部一卡通功能。

    四 智能标签发展的制肘

    由于成本、标准等问题的局限,RFID 技术和应用环境还很不成熟,制约了智能标签的发展。主要表现在以下几个方面:

    首先,编码体系的不确定性导致智能标签应用研究方向的不明。智能标签能实现对供应链上每一件单品的识别和跟踪,其关键是每个智能标签都有一个唯一的识别码。但问题是目前流通领域中存在的前文述及的两种编码体系,实际上就是两大阵营,他们各守阵地,互不兼容,而且智能标签应用系统在研发过程中还要充分考虑到标准体系对智能标签应用所带来的影响,顾及国家标准体系的不确定性所带来的问题,这些因素都一定程度上制约了智能标签的应用。目前两大体系正在考虑通过各种技术手段促进智能标签在应用上的兼容。

    其次,由于制造技术较为复杂,智能标签的生产费用相对过高。在新的制造工艺没有普及推广之前,高成本的RFID标签只能用于一些本身价值较高的产品。因此,许多企业都在研究如何采用新的加工制造工艺,把成本降下来,以加快RFID 标签的推广应用。目前智能标签的芯片制造成本已被大幅度降低,从起初的几十美元降低到几个美分,使得智能标签可以为超市等领域的管理者接受。目前国内13.56MHZ智能标签的成本已下降到2 元左右,同时考虑到国内部分厂商已经投入设计并开发智能标签芯片,预计不久将来智能标签将以1 元以下的成本出现。随着新的智能标签制造技术的推广应用,智能标签价格还将大幅降低,必将得到更为广泛的应用。

    再次,应用环境和解决方案还不够成熟。智能标签的应用在国际上还处在初步的发展阶段,而在国内其应用环境更未真正形成,只是处于起步阶段,其应用解决方案也不够成熟,很多方面都无应用解决方案。目前,用户对智能标签技术开始广泛接受。欧洲最大的超市麦德龙和美国最大的超市沃尔玛在2003 年和2004 年试用RFID 的决定加速了RFID技术的普及。而国内铁路系统和气瓶管理等的应用采用智能标签直接促进了智能标签应用技术的发展,也促进了一些行业应用解决方案的推出。尽管解决方案还不是很成熟,但大量的企业急需对传统行业进行改造以应对入世竞争,这毕竟初步形成了智能标签的应用环境。

    智能标签技术被称为影响未来的十大IT 技术之一,它以无线射频方式进行非接触的自动识别和数据传送,将是未来应用前景最广阔的射频识别产品。它改变了企业传统的信息管理方式,其独到之处在于改变企业内部的信息交流方式,把信息服务渗透到了决策和管理的全过程,从而增长了企业对外部市场的竞争能力,发掘了企业内部的业务发展潜力。随着相关制造技术的成熟将进一步降低智能标签技术应用成本,相关应用软件的不断开发也必将更加有效地提高企业的竞争优势和效益,增强企业的核心竞争能力,并在企业信息化中发挥更大的作用,进一步推动企业经营战略发生质的跃变。

 

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