RFID技術概況

　　射頻識別(RadioFrequency Identification, RFID)，是20世紀80年代發展起來的一種自動識別技術，RFID利用射頻信號的空間耦合來實現無接觸信息傳輸并通過所傳輸的信息進行目標識別。射頻識別包括兩個部分：射頻(Radio Frequency, RF)和識別(Identification, ID)。其中，“射頻”部分主要指電子標簽和讀寫器中的射頻電路，即射頻前段和天線，是實現射頻識別的基礎。在物聯網中，物品能夠彼此進行“交流”，其實質就是利用射頻識別(RFID)技術。RFID技術與物聯網、通信等技術相結合，可實現全球范圍內的物品跟蹤與信息共享。

　　射頻識別系統的識別信息存儲在電子載體，即標簽之中，通過無線電波實現非接觸的識別過程。RFID系統以電子標簽來標識某個物體，電子標簽的天線通過電磁場將物體的數據發射到附近的讀寫器，讀寫器對接收到的數據進行收集和處理，然后將得到的數據遞交給后端的計算機。一種典型的物聯網RFID結構如下圖所示。其中最主要對的部分包括電子標簽和讀寫器，標簽和讀寫器都附帶有天線。

圖1. RFID系統運作模擬圖

　　RFID系統因應用的不同而其組成也會有所不同，但基本都是由讀寫器(Reader)、電子標簽(Tag)和上層管理系統組成。讀寫器是讀取或寫入電子標簽信息的設備，一般由射頻信號發射單元器、高頻接收單元和控制單元組成。在RFID系統工作時，一般先由讀寫器發射一個特定的詢問信號，當電子標簽感應到這個信號后給出應答信號。讀寫器接收到電子標簽的應答信號后對其進行處理，然后將處理后的信息返回給外部主機。電子標簽是射頻識別系統的數據載體，存儲著被識別物品的相關信息，通常置于需要識別的物品之上。電子標簽主要由天線及IC芯片構成。電子標簽所需要的能量可以從讀寫器的射頻場內取得(無源標簽)或者從其自帶的電源中取得(有源標簽)。

表1. 電子標簽按所需能量的提供方式分類

　　讀寫器和電子標簽都裝有天線(Antenna)。天線用于產生磁通量，而磁通量用于向無源標簽提供能量，并在讀寫器和電子標簽之間傳輸信息。而上層管理系統管理RFID系統中的多個讀寫器，通常它可以通過一定的接口向讀寫器發送命令。在實際應用中，上層管理系統還包含數據庫。數據庫負責存儲和管理RFID系統中的數據。同時，根據不同的應用需求提供不同的功能或相應接口。

　　根據電子標簽的讀寫器之間傳輸信息所使用的頻率，RFID系統常見的工作頻率分為四種：低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)和微波，各個頻率所使用的電子標簽也各不相同。

表2. 四種不同工作頻率RFID系統的性能比較

　　增勢迅猛的RFID市場

　　據Gartner預計，到 2020 年全球聯網設備數量將達到260 億個，物聯網市場規模達到 1.9 萬億美元。而IDC和BCG也分別對穿戴設備出貨量和智慧城市總投資做出了預測：全球可穿戴設備出貨量將從 2014 年1960 萬增長到 2019 年 1.26 億，年均復合增長率達到45%;截止 2020年，全世界智慧城市總投資將達到 1200 億美元。而作為整個物聯網體系中與傳感器同屬“設備層”的RFID系統，也將受益于物聯網行業的高速增長。

　　據Wind統計，2015年全球電子標簽出貨量約為89億只，市場規模大概在101億美元左右。而根據中國RFID產業聯盟的統計，同年中國電子標簽的市場規模約為140億元人民幣，約占全球市場的20%。而2015年中國RFID行業市場總規模為470億元，電子標簽占比約30%。IDTechEx預測到2024年，RFID市場規模將達到273.1億美元，預測涵蓋了包括標簽，讀寫器，RFID智能卡，標簽，鑰匙扣以及其它形式RFID產品及其對應的軟件及服務。

圖2. 國內RFID市場規模

　　國內外RFID應用的差異

　　目前RFID在國內的涵蓋領域及其占比與國外相比有比較明顯的差別。國內RFID應用的主要市場在身份識別、交通管理、軍事與安全、資產管理和物流與倉儲等領域，而國外的應用多集中在服裝與零售、運輸物流等行業。

圖3. 2012年中國RFID行業細分應用領域市場份額(IIPA)

　　我國的RFID身份識別市場興起于2004年第一批二代身份證更替的開始，從2004年至2013年，中國共發放了近13億張的二代身份證，為中國RFID行業累積貢獻了超過200億元的市場規模，雖然之后二代身份證的換發進入尾聲，但每年新增更換與補卡的二代身份證仍然保持著每年6000萬張的數量。從此同時，我國還重點對社保卡項目進行了強制推廣，進一步拉動了RFID身份識別市場的增量。據人力資源社會保障部統計，截止2015年底，全國共發放了8.84億張社保卡。

　　而在交通管理上的應用，目前應用最多最成熟的細分市場為鐵路車號自動識別系統(ATIS)。ATIS系統的目標是在所有機車、貨車上安裝RFID電子標簽，同時在所有區段站、編組站、大型貨運站和分界站安置地面識別設備(AEI)，以對運行的列車及車輛信息進行準確的識別，經計算機處理后為鐵路管理信息系統(TMIS)等系統提供列車、車輛、集裝箱實時追蹤管理所需的準確的、實時的基礎信息，也為分界站貨車的精確統計提供保證，同時為紅外軸溫探測系統提供車次、車號的準確信息，最終實現部、局、車站各級車的實時管理、車流的精確統計和實時調整等。從而建立一個鐵路列車車次，機車和貨車號碼、標識、屬性和位置等信息的計算機自動報告采集系統。

圖4. 國外RFID行業細分應用領域市場份額(IDTechEX)

　　而RFID在國外的應用中，零售和運輸物流占據的絕對的主力。兩者相加約為整個市場的40%。沃爾瑪、麥德龍和Zara等服裝與零售龍頭已經全面部署RFID應用。使用RFID技術建立安全可靠的管理模式，在收發貨、盤點、庫內管理、門店管理、門店防盜等環節實現產品的快速掃描與讀取，進而實現產品從原料到半成品、成品、運輸、倉儲、配送、上架、銷售、甚至退貨處理等環節的實時監控。

　　服裝與零售行業– 下一個RFID應用的突破口

表2. RFID Forecasts, Players &Opportunities 2014-2024(RFID市場預測與機遇 IDTechEX)

　　表2是IDTechEx對2014年無源RFID電子標簽所做的市場統計與預測。統計表明2014年無源RFID標簽量達到63億枚，比2013年增長11.2億枚。IDTechEx發現，無源RFID市場在2014年開始顯現海量增長，比行業預計的發展晚了5年。大部分增長是建立在超高頻UHF RFID在零售行業庫存管理的應用，比如時尚行業零售商Zara在2016年里在大約2000家店鋪中使用RFID。

　　全球服裝行業在2014年和2015年所消耗的超高頻UHF RFID電子標簽數量分別為30億和37.5億枚，IDTechEx預測到2020年將有250億個RFID標簽用于服裝和鞋類。

圖5. 服裝行業超高頻RFID電子標簽數量(單位：億枚)

　　電子標簽之所以能在服裝行業有如此之高的增長速率的原因在于，電子標簽在身份識別、交通管理、智能卡、金融卡和圖書館等領域，其為非易耗品，更新換代率低，但在服裝和零售行業，其為易耗品，一旦電子標簽流轉至最終環節，即消費者手里，電子標簽的使命隨即完成。電子標簽能成為易耗品得益于其越來越低的制造成本，目前國內每一枚電子標簽的成本約為0.5元，其成本相對于一件服裝的售價而言，基本上至多在1%以內。隨著服裝和零售行業內電子標簽的越來越普及，其成本預計將進一步走低。可以預測，在產業鏈上游的標簽制造企業將面臨越來越受擠壓的利潤空間，該類企業需要在生產規模上發展壯大來抵御價格下滑造成的利潤下降。

　　RFID整個產業鏈包括了標準制訂、芯片設計與制造、天線設計與制造、芯片封裝、讀寫設備開發與生產、系統集成和數據管理軟件平臺以及應用系統開發等7個方面。我國在芯片設計和制造中，主要涵蓋低頻和高頻頻段，超高頻頻段鮮有企業有技術能力能涉足。而服裝和零售行業的電子標簽主要都以超高頻為主。國內能夠制造超高頻電子標簽的企業所采用的芯片基本以進口外采為主，國外主要芯片供應商包括有NXP(恩智浦)、Impinj(英頻杰)、Alien(美國意聯)、EM微電子和德州儀器等。

圖6. 2015年中國不同頻段RFID的市場份額(IIPA)

圖7. 2017年中國不同頻段RFID的市場份額(IIPA)

圖8. 全球各地區，由左至右，北美、歐洲、東亞及東南亞，對于低頻、高頻與超高頻RFID技術在服裝與零售、身份識別與支付和其他領域的應用程度。IDTechEX發現區域差異明顯。超高頻應用在美國和歐洲最為強勁，在亞洲相對較弱，盡管標簽生產已經越來越多的遷移到亞洲。而高頻RFID應用在所有區域的應用都很強勁，尤其在亞洲。

　　隨著RFID電子標簽在國外服裝和零售行業越來越高的滲透率，國內服裝和零售市場也將逐漸開始引入RFID技術在整個管理體系上應用，并在未來的幾年，滲透率將得到較快的增長。

　　· 2017年3月，遠望谷聯合泰蓮娜打造的中國首家智能時裝商店，采用新零售RFID整體解決方案。除了顧客可以從選衣、試衣、收銀、門禁等方面，體驗到與傳統門店截然不同的購物體驗之外，更重要的是隨著RFID技術帶來的供應鏈效率的全面提升，店鋪運營管理機制可以得以完善，在庫存、收銀、防盜、退貨等環節逐步實現高效、智能和可視化管理，繼而解決當前服裝行業庫存高、供應鏈反應不及時、數據不精準、物流效率低、盤點耗時長、防偽防竄防盜等痛點問題。

　　· 海瀾之家在2014年末正式啟動了“RFID流水化讀取系統”的研發工作，并選定了3家企業作為海瀾之家RFID流水化讀取系統的標簽供應商，標簽內包含著商品品號、色號、規格、數量等信息。2016年初“RFID流水化讀取系統”正式啟用，該系統采用“通道機”模式，流水化讀取服裝RFID信息，實現成箱服裝商品信息的批量掃描、實時上傳、比對與分類處置。該系統投運后，將大幅降低用工成本，提高收發貨效率，為服裝企業優化供應鏈管理做出有益探索。