曾隽芳：2006 RFID技术与应用

曾隽芳在2006中国IT财富（CEO）年会暨CIO（信息主管）年会上的演讲

各位专家、企业家大家好，我来自中科院自动化RFID研究中心，我们这个研究中心是2004年7月成立，就是说利用这个机会把我们两年以来对RFID领域的了解和对未来工作的设想做一个汇报。我今天汇报有以下几个主要内容，对RFID的现状做一个概述。 
  我认为RFID目前所关注的几个问题，比如它的标准，它的应用怎么去实施，还有有关支撑应用和技术研发的测试，在构建RFID的开环应用中需要这样一种公共信息服务体系，我们在这个方面所做的一个研究探索。最后是对RFID的技术做一个展望。 
  射频识别，就是RFID技术，最早起源于1948年，第二次世界大战中敌我识别系统，是一种基于射品原理实现的非接触式的自动识别技术，以无线通讯技术和大规模集成电路技术为核心，利用射频信号及其空间耦合、传输特性，驱动电子标签电路发射其存储的唯一编码，可以对静止或移动目标进行自动识别，并高效地获取目标信息数据，通过与互联网技术进一步结合还可以实现全球范围内的目标跟踪与信息共享。 
  射频识别的信息载体是电子标签，识读器读取存储于标签中的数据，通过网络传输将数据传到后台系统做处理和利用RFID整合信息。 
  RFID是一个小小的芯片，但是它有很大的市场，通过读写器的发射天线发射出这样的射频信号，获得能量把自身的编码发射回去，读写器把获取的标签的数据以及他自身的读写器有一个ID号和它读取的时间，把它发回到一个系统进行处理，RFID的事件可以去驱动业务流程。 
  比如给一个到货通知，上面的系统就知道通知订货者去领货，获益这个业务流程发出一个警报，就该应该补货了，商场就自动去发送一个订货单。 
  RFID要替代条码，在探讨什么场合要用RFID，RFID有什么优势，为什么要用它，RFID目前64K可能要一两块钱，我们在想这个问题，它的优势在于，一个RFID可以快速的读取，在有一些生产线上条码可能得需要读取是操作工需要取出条码枪，然后对准产品读。 
  这个信息送到本地的计算机，可能需要两秒到三秒钟，RFID过的时候就读到了可能两秒钟，20几个环节下效率就产生了，像大批量的生产线上，对于效率的提高非常关注，哪怕是一两秒钟。像海尔在RFID的使用上与条码进行了对比，可能冰箱的生产线20几个流程下来，从原来32秒节省到25秒，这个效率就出来了。 
  RFID支持批量阅读，现在的标签可能支持一次200个标签读取，将来的发展可能更多，这样在邮包交界，大量的到了月台，一批就读出来了，然后就进行核对，这个过程要求有速度。还有在进场的控制，比如大型集会对人流的统计不要求那么精确，但是希望马上能统计出来。 
  还有一个是自动的方式，就是说无意识，VIP的会员管理，你让他出示我是VIP，他会不舒服，而当他一进去，就知道这是陈总，就说陈总欢迎您，比如他去洗桑拿，就知道他喜欢哪个小姐给他提供什么样的服务。 
  RFID的系统能到32K，是把整个电子定单的信息都存进去了，比如集装箱的运输，在离线状态，在任何一个路口通过手持设备就读取了，还可以写入，可以进行离线操作，并不是什么时候都有网络的，特别是在偏远山区，车辆运行到什么位置，要抽查之类的，并不是哪个地方都有网络的。 
  有些地方是属于粗糙加工环境，条码很快就坏掉了。还有海产品的批发市场用RFID，用条码，这一箱是这个供货商的，那一箱是那个供货商的，搬来搬去就搞混了，而且又是有水的，潮湿的，后来就不知道哪个是哪个了。 
  猪肉加工，可能在120度的高温，比如在冷冻室条码就不能识别了。RFID所有的环境都自动化，使它数字化、信息化才可以。RFID有很多应用领域，就分析它有几个类别，一个是标识，这个物品的身份我是谁，第二是信息采集，在RFID标签里，除了身份标识ID号以外，还有用户数据，就承载着这个信息可以读出，也可以写入。 
  比如它的生产日期，它的质量信息，包括我知道有一个项目是汽车的尾气监测，这个标签写入以后，为什么还要重新可写入要改呢，因为维修了以后，出了交通事故以后，换了零件以后，这个尾气就不合格了。 
  还有一个趋势，用RFID来做短距离的通讯的手段，通过RFID射频的传输原理，传输到上层计算机上。所以我们可以看得它的需求来讲有三个层面，一个是从国家的需求来讲，从国家经济的发展和国家安全，我们需要积极跟进RFID技术，中国正在成为这个世界的制造中心，将来也会成为RFID的主战场，大量的国外产品的涌入，急切的需要自己的产品、自己的标准，否则就无法保证自己的产品。 
  还有像2008年奥运会，还有2010年世博会，都可以通过RFID对场地的设施、区域进行可靠的管理。我们国家在RFID是刚刚起步，整体上讲基础比较薄弱，有的还不掌握核心技术。生产线上的一种要求，物流、供应链等等都有这样的需求，有的尤其是行业的龙头企业，需要一种新的技术来带动整个行业的发展，那么它要做出一种示范工程、样板工程银铃它的发展。 
  这个图是RFID的打印机，这是RFID芯片，这是RFID读写器，这是它的标签，因为这是金属，所以做了特殊的处理，在邮政运用中，条码和RFID标签同时在使用。这是在做测试，就是它通过的时候，批量通过，那么它的标签贴的位置对读取性能的影响，以及读取距离方面的一些参数。 
  从国际形势来看，RFID技术最早起源于MIT的Auto—ID实验室，进入商业化阶段，就交给EPCglobal进行处理。国外的情况来看，零售业的推广非常有利，沃尔玛的强制性使用要求也带动了不光是美国，像中国还有其它世界各地的企业的使用，再有从美国因为它最开始的动力来讲，是在物流上利用，所以目前应用关注点还是在物流供应链，希望带来革命性的一种改变，在欧洲也有很多厂商在跟进这样的技术 
  像西门子、像麦德龙集团，在北京展览中心有一个展览，麦德龙更加接近我们的实用生活，展厅特别大，有1200平米，麦德龙的首席执行官也过来了。意大利建了一个特别大的实验室来进行研发，是他们国家的第一家，有1500平米，虽然建得晚，是2005年建的，但是样样齐全，什么都有。 
  在日本是UID centre在引导RFID的应用，像NEC公司等等都起到了主导的作用。概念说得有多好但是已经有应用了。韩国，主要是政府在推动，政府IT839计划，8就是八种服务，三个基础设施，中日韩有一个研讨，怎么在压太区开展RFID的研究。 
  在香港建机场、香港的测试中心等等，都在支持RFID，珠三角的生产制造企业、物流企业的应用。台湾也利用RFID建立了测试中心，新加坡也城市了RFID的中心，还有新加坡的图书馆，都是这种技术的应用的工作。 
  我们国家把RFID列入中长期发展规划了，各个部委一提，目前有14、15个部委都在推广RFID的工作。2004年10月启动了863计划课题，物流应用中的RFID技术分析测试情况。2005年4月起动863计划课题无限射频关键技术研究与开发。 
  2005年起动了对电子标签及阅读器芯片设计与产业化关键技术研究有较大支持，信产部在2005年把基于RFID的电子标签产业产品列入重大的招标项目。还有2006年发改委支持了三家做RFID的读写器和应用。 
  这个图是今年6月9号，中国RFID技术政策白皮书正式发布，这是发布的现场。白皮书的发布标志着中国RFID正式的加速其进程，从政府层面支持这项工作，马部长做了发言。
做产品开发都很关注标准，因为害怕做出来的东西不符合标准，也怕因为不符合标准被强行停止应用。在标准化工作方面，现在目前有多个不同的标准化组织都在工作，最后都应该落实到ISO国际标准的框架中，值得我们关注的一个是ISO，美国的EPCglobal出台了一系列相关的标准，还有南非的IP—X，还有IEEE1451，有实时定位系统，还是应用系统概要都知道我们关注。 
  在EPCglobal有一整套“物联网”体系，还有ONS服务器都进行了规定，EPCglobal经过努力把第二套标签的标准希望纳入到ISO18000中，现在已经取得了成绩。关注对中国市场的一种特别决策，最近在他的EPC编码中可能考虑到中国的国家编码，在IP—X的标准里，有它的一个特色，跟EPC的空间接口有不同的区别，它发表的是标签主要讲话的模式，能降低成本，而且这个标签的设计也趋于简化，成本更低。 

这是IEEE1451是基于传感器的集成，也得到了国际标准化组织的关注，我国标准化工作在863项目攻关中，跟踪研究了全球的标准状况，这个框架中有什么跟RFID有关的技术标准和应用标准。现在信产部有全国电子标签标准化工作组成立，厂家最关心的是频率标准，因为频率标准不成立的话，后面的标准就没有办法定下来，还有编码标准都是很核心的，在“十一五”863的项目里，建立了一整套优先起动的应用标准。 
  邮政业务的处理，在这个工程里，虽然是以上海作为试点，实际上国家邮政总局一直在组织和协调、关注这个应用工程，因为一个做的是行业的应用方案，在整个邮政行业大的闭合性的运行系统中可以应用起来，只是在速递和普包中装卸分检以及软件上使用的RFID方面的改造。由于这个还是考虑到标签的成本问题，标签可回收，考虑到跟条码系统的兼容，目前是双带牌，RFID主要是在示范和验证阶段，所以看看他们之间的效果的对比。 
  同时上了两条线，一条就是上午讯宝用了他们的产品，还有一是国产的，是北京威森的产品，做了对比，总体效果差不多。这是在月台上使用的读写器，当邮包批量到的时候，这个车就给它运走，就读出来，这是在它的分检线上，这是通道式的读取的过程，在上海集装箱的应用示范工程，可能大家听报告也多了，因为鲍总也在不同的场合讲了这个应用工程，意义非常大。这个主要在内贸的集装箱的自动识别，对场的管理，以及船运，把这些环节都综合起来运用RFID，在选型上都做了大量的实验，所以大家为什么用2.45G、32K，有没有必要用这么大的能量，鲍总也说了，其它也用过，但是效果不好，因为它有承载信息量的需求，他说不好，你们有没有好的方案可以拿到这里来试。 
  为了在内贸集装箱应用，他们还跟香港的一个港还有跟烟台的港进行互通，把这个复制到烟台，包括部署、局域网的建立，信息是完全互通的。也是在速度的提高上，并且优化了集装箱的管理，能够它进来之前就已经规划好它放在什么位置，做好了调度。这是读写器，这是手持设备，这是出入道口布置的，这是操作人员可以用手来写。
第三个应用工程就是在重庆的摩托车的发动机装配线，是由重庆大学来实施的。这里头主要让RFID技术用到制造业上，然后看看它在生产线上如何使用，它在生产线上，对信息的
  采集，对工人操作的提示，然后直到零件的装配要注意的事项和过程，还能够实时的对生产过程进行调度和管理，比较起来生产效率提高了10％的过程。这个图是在生产线上使用，也不能装在每个零件上，在整个装配的盘子上用RFID。 
  这是一个实时监控的软件系统。这是对这个零件的装配有什么样的注意事项，这是现场的一个控制器。 
  RFID是从物流方面提出的，是使一个商业过程达到自动化，这是最原始的推动力。现在如果在生产制造业来说，要使工业自动化，实际上是RFID新的推动力和增长点，因为制造业目前也面临着小批量、多品种、快节奏、交货期短的挑战，所以要求从生产一类产品要转为可以同时生产多样化。
  从原理上讲，批量可以到一件，是在这样一个原理上，大批量的生产，更更换工具、更换流程的时候，是有损失的，因为我知道在钢铁企业，生产另外一批次的定单的时候，更换工具可能要停六个小时，这样就造成了一个挺大的浪费，所以RFID能够提高信息流的速度和质量，能改变传统的业务模式和方法，降低成本，加快模式流转。 
  企业的生产、销售、和服务、包括物流、能量流、安全流、质量流，其中信息流是最活跃的，物流和能量流是在信息流的指挥下运动的。RFID相当于现代制造业的神经末梢，从原料就开始读取到信息，从组织生产到车间，车间有原料，存储、加工、检验到装配到营销服务到商场是整个流程，伴随着整个小小的标签，整个数据都穿起来的，是各个点上都能采集到数据，如果是人工输入会出错，因为有的数据量大，不是那么好来保证这个数据的真实性和质量的。 
  在生产环节上要对生产整个进行跟踪、识别和控制，要对整个要素进行标定，从原始写入就进入到一个产品跟踪过程，按照生产工艺来进行组织生产，把加工的信息也写进去，在这个生产过程当中要控制质量，把质量信息也写进去，最后形成了成品，成品的一些产品的说明、使用要求也可以写进去，这样就形成了最后到提供良好的售后服务。就知道什么人一天能生产多少东西。另外延伸到更上层的话，可以到供应链的管理、客户关系管理、企业的资源优化，就是ERP系统。 
  RFID涉及到信息的采集，在信息的输入和加工环节，数据的跟踪在整个的生产过程当中以及资产的管理过程，涉及到数据的挖掘，利用RFID的数据和事件怎么使生产更优化、调度更合理，另外涉及到供应链的信息共享，达到一个良好的服务和供应链的资源的优化。RFID的技术核心就是要实现数据的采集、跟踪、挖掘和信息共享。 
  在中国实际上很多东西服装加工大国都是made in China，这是个体企业家提出的需求，他就希望你做一个现代化的生产线，有什么好的技术可以用上来，他对RFID非常热衷和关注，就希望上一个RFID的系统，RFID对制衣的系统生产线化，比如扎领子就是专门扎领子，袖子就是专门做袖子，不要什么都做，现在生产提高效率的手段，就是流水线生产，针对这个我们就提出了RFID解决方案，通过安装，流水线是有物流供应的，有一个主导轨，在这个主导轨上安装RFID，根据预定的工序让它把物料送到指定的位置。 
  但是并不是每一个物料上都有标签，因为有成本可接受的方案，在衣架上，叫智能衣架就可以重复使用，在导轨上可以重复使用，这个系统由三部分组成，一个是由主控计算机还有一个是导轨的基础的电器控制部分，另外就是操作终端，因为它的每个工作台位上进行指导和进行数据的写入需要终端，这个终端有工业总线的接口，实际上是RFID的识别设备，最后的结果是提高了10％，就是说老板不做衣服了，而是去卖生产线，这样子的流程。
就是给人家提供生产线的解决方案。这就是它的一个流水线的布置图，每一个工位上都要进行加工，包括质量检测，到了这一个工位是放了十多期，物料通过的时候，因为不是它的，它就继续往导轨走，如果是它的，就在这个工位上进行加工。这个图是整个工厂实施的环境图，有一台计算机来控制整个生产线，这个生产线就是由工作加工台位组成的，每个技工台位上有手持设备，还有电器的控制阀，生产线的网络，走到企业的网络再进行信息化的管理。 
  在它配送的具体来看这个单元，因为它有这个驱动电机，读取了以后，打开这个导轨把物料送到工作站上，可以直接来读取移动的标签，还可以避免这个条码在这样一个工作环境下受外部的污染读取不到的影响。更重要的是把有些信息要写进去，比如是谁加工的，它的质量问题可以写进去。 
  这个是在生产线上面要做的工作，除了要控制台位和设备，进行实时数据采集，回到数据层，有历史数据库和实时数据库，还有生产车间的计划、运行调度和统计的生产管理。
这个图是取代条码的，原来条码要在正确的状态读，它必须停下来以后才能识别，还有一个它不能写入，这这得到主机的控制指令，也增加了主计算机的负载。在应用现场，这个衣架上贴了标签，看不到，这是它的读取设备，在每一个操作工作台位有一个操作终端，有按钮还有一个液晶显示屏，这是这个生产线的主控计算机，可以进行运行管理软件。 
  第二个项目是我们在烟草行业。烟草在国家烟草总局的一号工程下进行，也是在信息写入、入库、分检、出库等条件，也是在托盘上用。在码垛的时候，在一件一件的烟草的托盘上，就用RFID写入，同时也发到国家烟草专卖局等。它写入的信息就是当烟生产出来以后，带条码以后，就进入码垛环节，这个托盘是电子托盘，一件一件有可能码30件，做写入到电子托盘的标签里，标签从进到托盘的传送线上，再进到叉车，把它运到流动环节，带着托盘走，如果是在一个闭环环境里，电子托盘是可以流动起来的。 
  另外我们考虑在食品安全追溯方面也是，每一个环节都要写入信息，有的就是通过网络写到后台数据库，就是当地读取当地写入，我们也是做了这样一个解决方案，另外一项工作就是测试方面的，因为我们是国家科技部支持的测试中心，在测试方面的话是国内第一家开发了一些典型的物流的场景，来做这些测试，购置了一些专门的专业化的设计，也研究制定这样的方法和规范，向厂家和企业也提供若干个国内外产品的测试结果，但是现在还没有测试认证，我们只是叫做技术性能的咨询报告。 
  我们现在一共有26万条的咨询报告，也是很宝贵的资源，这是性能测试的一个环境，看它的距离，做它的频率特性的分析，看它信号的强弱。主要是在配送中心动态读取它的效果，另外做介质的替送。对这个测试结果我们可以进行分析，最后再出具测试报告。要模拟测试的一些环境，提出来性能、业务的流程以及电磁干扰和条码共存，更加贴近应用的层面。应用测试可以在现场做，在实验室只能叫模拟的应用测试，包括标签的二次分装上的要求，还有抗干扰性、使用的次数、强度等等，都开发出专门的测试软件。 
  因为RFID走向开环应用，在社会型的应用是有公共服务平台来做支持的，我们在国家863计划的支持下做这样的工作，因为有安全、有网络的并发的存储的、负载的等等一些更苛刻的要求，我们都要面对。先分析整个RFID领域的技术架构，公共服务要支撑从企业内部的应用逐步走向行业和社会型应用的过程，在这个参考架构中，公共服务体系主要做这种认证和编码的解析、管理，以及公共的查询跟踪服务。 
  这是我们开发的这样一个三层的模型，从国家层面，从服务提供商，从企业，企业是物品信息的提供商，企业也会在意信息的商业机密问题，所以这个信息在本地维护，可以通过一个公开的发布到公共服务平台上，可以给他的合作伙伴，可以给其他的用户，还有基础应用、支撑服务这几个部分，我们认为在实现它的实现，认为SOA的架构和webservice的架构是一样的。 
  就像现在的域名，cn的域名是一样的。还有相应的企业的信息服务还有区域型或者某个管理范围的查询和跟踪服务。这是整个的工作流程怎么样来进行，最后你能访问到你想要的物品的信息。
  这是一个注册的过程，企业首先要通过认证才能够进入到这样的公共服务体系里。 
  这是信息的检索，怎么从供应链，从源头查到最后的过程，最后的信息都可以跟踪和检索，目前所利用的是IP地址，因为这批货是发往哪个厂，这个服务体系就能够进行跟踪，这是信息跟踪一环套一环的过程，认为RFID的应用从企业级走到垂直的行业，到一个区域，最后到整个社会型的应用，这是服务体系整体的架构，这都是公共服务。 
  这是我们开发的一个架构的软件，实际上在后台可以通过网站和控制台的方式来运行的，这是验证它作为血液管理的应用，对上海、北京等血液的血库的查询，这个血是谁提供的，给谁用了，都可以查到。这是实验室的一个部署，在实验室内的运行。 
  RFID的发展，因为全球市场有很多预测，包括在2008年要达到70亿美元的市场，给大家看到市场的发展形势很好，空间很大。在2007年能够上升到差不多200个亿的规模。
实际上RFID革命性的变化还是在物流供应链上的应用，企业要实施，必然很关心投入产出比，所以需要这样来分析，在这个过程的核心，他来替代这个条码，建立更强大的企业信息链，涉及到供应链能够涉及到整个产品的供应链的管理。也特别关注于生产线以及供应链的仿真模拟的技术。 
  应用中当然还有一些瓶颈，一个是标准，还有行业应用是缺乏公共平台，标签的二次分装等等，在读写器是一个瓶颈，因为读写器比较贵，现在两到四万，到“十一五”解释，我们国家的目标是到六千一台，这是一个目标，就是一个读写器带多个天线，或者让读写核的主网相互配合，省点数量，优化读写器的网络，还有老是关心读取率不能到百分之百
一个是通过现场测试提高读取率，可以达到99.9％，还有一个读包在这个地方没读到，在另一个地方读到了，有些地方是不要求百分之百的，比如说大型集会的流量控制，大概就控制这么多人，再多了就不让进了。还有对VIP的服务，有记录的话就提供服务，没有的话就那样了。包括生物识别的双重认证还有机器人的认证，还有短距离的通讯，还有视觉图象的处理，因把物品上的XYZ的信息放在标签上，能够读取，就知道这个物品的具体的形状包括三维环境的重购。 
  通过刚才上午说的人脸识别，进到ATM取款机的系统，通过这个卡能够进行一些授权的操作。还有就是把个人的生物特征信息存到RFID卡上，就不用通过网络或者本地的一些数据库来进行认证，跟卡里的个人的生活特征信息速度很快，另外机器人方面，这是巡检机器人，这是可以来读取货架上的标签，还有一个是机器人的导航系统，给仓库的管理提供一个低成本的方案，不用每个货架上都提供读写器，这是装配上的应用。 
  从上面的介绍来看，RFID是新兴技术，在国内刚刚起步，但是它有很大的市场的潜力，另外我们国家现在对RFID越来越重视，预计在五年后将达到它最高速发展的时期。RFID的应用不仅仅局限于物品的识别和信息的采集，还可以作为无线通讯的手段，深入到我们生活的各个层面。我说的这些话，如果将来是无所不在的RFID无所不在的服务，希望我们的生活会越来越好。谢谢。