RFID技術及其在木材倉儲管理中的應用展望
作者:李 雯,董希斌,楊學春,李永福
來源:RFID世界網
日期:2007-06-20 23:11:48
摘要:文章介紹了在近十幾年中貯木場木材倉儲管理所經歷的階段以及發展歷程,針對目前管理技術存在的不足,提出將射頻識別技術引入到木材倉儲管理中。簡要介紹了RFID系統的構成、工作原理,對RFID技術應用于木材倉儲中的必要性、可行性進行了分析,同時指出了在木材倉儲中應用RFID技術應注意的幾個方面的問題并提出了相應的解決對策。
l 引 言
林區貯木場作為國家的木材倉庫,吸納各林場 (所)伐區運下山的木材,分門別類地倉儲,以備供應國內外各需材單位。木材從進庫到出庫,由檢驗隊負責對每根原木進行檢驗和記錄(形成檢尺野賬)。同一根原木至少要進行3~4次檢驗、記錄, 然后匯總統計,再根據這些統計結果形成日報表、月報表及年報表。檢尺員每天記錄野帳是一件枯燥的操作,自20世紀90年代初開始,中國林科院等單位開發了一些微機管理軟件,個別貯木場統計科(室)開始應用微機進行匯總統計報表,但檢尺員的統計材料仍需微機員手工錄入,工作量還是很大;其后應用IC卡一讀寫器一微機管理系統, 改變了傳統的作業方式,只要微機員將檢尺員送來 的IC卡插入微機相應插口,很短的時間內即可將 有關信息錄入微機內,使檢尺統計工作向現代化邁進了一大步。但是它的識別速度比較低,IC卡與閱讀器之問必須靠直接接觸才能讀取數據 ;其后又對語音識別技術結合POS技術進行了研究,試圖更好地解決數據采集。PDA用于林區貯木場的木材檢尺野帳記錄,其最主要的優點就在于提高了數據的錄入速度。但通過目前情況看,還不能滿足生產實際的需要。一是識別的準確率只能達到75% ~80%,這是商業用所不允許的。二是抗噪聲問題,如果環境噪聲大于70 dB,識別效果更差, 大約能達到40% 1 ;而后條碼技術的普級使木材倉儲管理邁上了新的臺階。條碼具有準確度高、輸入速度快、自由度大、設備簡單等特點。系統主要由條形碼、便攜式數據讀寫采集器、GPS定位儀和相應的計算機管理軟件等部分組成。可完成對立木,包括采伐木進行編碼管理、地理定位、森調數據信息采集,輸人計算機進行統計、分析處理等工作 。可是伴隨著條碼的應用,也出現了一些不足之處。例如:條碼只能識別一類產品,而無法識別單品。條碼是可視傳播技術,即識讀掃描設備必須“看見”條碼才能讀取它。其存儲能力小、容易破損導致無法識別、環境的適應性不好、不能改寫
等缺點暴露出它應用的一些弊端。
為了彌補條形碼應用的一些不足,本篇文章在研究木材倉儲信息管理中引入了射頻識別技術(Radio Frequency Identifieation,RFID),與傳統的諸項識別技術相比較,8FID技術具有其突出的優點。RFID技術被譽為是具有革命性意義的新技術,受到世界發達國家和地區的高度重視。國際上RFID技術發展迅速,并且已經在很多國際大公司中開始進入實用階段。因此,積極探索RFID在木材倉儲信息管理系統中的應用,對提高木材倉儲的總體水平具有重要意義。
2 射頻識別技術簡介
自動識別技術是以計算機技術和通信技術的發展為基礎的綜合性科學技術,它是信息數據自動識讀、自動輸入計算機的重要方法和手段。歸根到底,自動識別技術是一種高度自動化的信息和數據采集技術。射頻識別技術是自動識別技術的一種高級形式,是一種非接觸的自動識別技術,其基本原 理是利用射頻信號和空間耦合(電感或電磁耦合) 傳輸特性,實現對被識別物體的自動識別。RFID 自身獨特的技術優勢將為信息化建設做出杰出的貢獻。2002年底,《計算機世界》上一篇名為“展望2003,網絡等十大前沿技術提前預覽”的IT賀歲文章將RFID技術列為第五大Irr前沿技術。2004年初,美國有線新聞網公布了即將于2004年出現并對人類生活產生巨大影響的10項技術,其中RFID名列第三¨ 。屬性比較如表1。

由表1可以看出,RFID技術所獨具的優越性。 它可以快速掃描,同時辨識讀取數個RFID標簽; 體積小、形狀多樣,不受尺寸大小與形狀限制,不需要為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質,可應用于不同產品ll ;它的抗污染能力強, 對水、油和化學藥品等物質具有很強抵抗性,RFID卷標是將數據存在芯片中,因此可以免受污損;可重復使用,現今的條形碼印刷上去之后就無法更改,RFID標簽則可以重復地新增、修改、刪除RFID卷標內儲存的數據,方便信息的更新,RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質,并能夠進行穿透性通信;RFID數據的記憶容量大,最大的容量則有數MB,可以滿足 未來物品所需攜帶的資料量會越來越大的需求。
3 RFID系統應用于木材倉儲的必要性分析
應用RFID技術的木材倉儲管理系統核心是放置木材的貨車上設置一個感應器,相應在倉庫各出人口的通道處設置RFID讀取機。木材在通過讀取機時,中心電腦就可以通過木材貨車上的感應器獲得木材的信息。庫內各楞區中間和出庫通道同樣設置一定數量的RFID讀取機,以追蹤木材在庫的信息和出庫的信息。從而實現計算機管理中心對木材從入庫開始的自動識別、定位、輸送、存取、出庫等全部業務流程的可視化管理 。
(1)在木材倉儲信息管理中,每根木材都有許多要標識的信息,如樹種、材種、材長、材質、徑級、等級、規格等等,這些信息在計算機管理時均需手工錄入,錄入的工作量大,不僅周期長,而且 易出錯。采用RFID技術即可解決這些問題,由于其信息量大,特別適用于木材倉儲信息的大容量要求,另外其采集信息是自動進行的,不僅采集的速度快,而且出錯率特別低。
(2)傳統的木材倉儲信息是以紙張、磁盤等介質為載體的,信息流通中可能存在誤差。隨著信息自動化建設和網絡建設的展開,信息利用網絡進行傳輸因其速度快、費用低等許多優點而將成為未來木材倉儲信息流通的主要手段。由于RFID系統可接入Internet,由射頻識讀器獲取的信息因此亦可在Intemet上傳輸,這樣可以確保木材在流通過程中具有準確的信息流,并且可以方便地對木材進行全過程的跟蹤管理。因此,利用RFID系統來保證木材倉儲信息的流通是一種較為完美的方案。
(3)當客戶購買指定材種的木材時,查找其所在的楞位比較困難,需人工逐一楞位鑒別,效率非常低,浪費大量時間、人力和物力。因此,對木材進行綜合性定位管理是非常必要的。這種管理是通過對RHD上的自動識別和標有位置信息的地圖來實現的,例如,在地圖上可以準確地表示某個接受RHD管理的木材的位置。利用RHD技術增加了木材位置的可視性取貨,可以簡單地找到目標木材。
(4)目前,貯木場對木材管理效率還比較低。尤其在庫存盤 時,盤 一次需要大量的工作人員,同時人工記錄每條信息的時間過長,盤點效率不高,而且為保證一次盤 存庫的完整性,通宵達旦,不但給參與盤 人員造成身心疲憊,也耽誤時間。另外,庫存盤 對準確性要求極高,因為任何一個不準確數據都會導致盤點庫存與實際庫存不符,形成虛假的庫虧或庫盈。一根木材的成本相比較而言,價格較高,若出現差錯,則損失會很大。應用RHD技術后,由于木材進出庫都會經過識讀器的識別,數據信息采集效率高且準確,根本不需要手工錄入數據,也不需要進行清查庫,能大大地提高工作效率和速度,減輕手工操作時的工作強度,同時也是實行管理工作信息化的一項基礎性工作。
4 木材倉儲中應用RFID技術應注意的幾個問題及對策
4.1 標準問題
這里主要涉及到木材編碼和標簽頻率標準。木材編碼標準是一個很容易解決的問題。目前,較大的標準體系總部設在美國麻省理工學院的Auto.ID Center,推行所謂的EPC電子產品編碼標準,EPC global于2004年4月公布了第一代RFID技術標準。加J。但是頻率的統一需要國家的協調。當前國際上在UHF頻段的RFID技術主要使用430 MHz左右和860—960 MHz兩段頻率,但在我國430 MHz 頻段屬于專用頻段,現階段開放此頻段的RFID業務的條件不成熟。860—960 MHz頻段的主要業務為固定和移動,次要業務為無線電定位。我國在這個頻段上已經沒有空閑的頻率直接規劃給RFID使用。針對這一問題,我國應結合自身的國情,在考慮RFID頻率規劃時,必須慎重考慮RFID業務與現有的無線電業務頻率的供應問題。并著力于盡快構建我國關于RFID的技術標準(如符號、射頻識別技術、Ic卡標準)、數據內容標準(如編碼格式、語法標準等)、一致性標準(如印刷質量、測試規范等標準)和應用標準。
4.2 價格問題
注意到RFID技術可以帶來的收益之外,需要考慮實施這種技術所需的人力、物力和財力投資, 現階段可以認為價格問題是影響RFID技術被廣泛應用的最重要的因素。其價格包括兩個方面:一方面是單個電子標簽的價格;另一方面是派生的相關產品和服務的價格,如軟件、硬件和系統集成等的價格 。一般而言,只有標簽的單價下降到1元以下,才可能大規模應用于整箱整包的商品;下降到3角以下,才有可能應用于單件包裝消費品。所以,要大規模地把RFID技術應用到木材倉儲中去,就需要開發出低價的電子標簽和天線,這不僅可以降低引進產品的耗資,而且對我國減少對外的依賴性尤為重要。其次,為減少RFID的成本, RFID制造商可采取與國內外芯片制造廠商進行強強聯合,在不斷提高RFID技術性能的同時,使其成本不斷下降。此外,要研究和探索更為高效的運營管理模式以降低成本。
4.3 安全問題
安全問題也是一個不能回避的問題。正如互聯網誕生以來一直伴有黑客攻擊、網絡病毒、垃圾郵件等負面影響一樣,隨著RFID芯片的功能越來越復雜,它們受到攻擊的危險也越高,新一代電腦通常更復雜、功能更多,引發的安全問題日益突出。因為每一個標簽的存儲器都能控制一個單獨的識別碼,標簽能夠準確無誤地識別和跟蹤任何目標的移動,所以RFID技術在打造貯木場的同時,也會引發對安全問題的顧慮l。根據2005年發表的一份報告, 已經有人破解了超過1.5億個安裝了 RFID系統的汽車鑰匙,黑客們為破解密碼,采取將16塊芯片連接起來并進行編程,找出標簽上包含的密碼。這些都是我國實施RFID要重點考慮的安全問題。建議我國在大力推廣應用RFID的同時,應采取適當措施,加大投入,開展具有針對性的RFID安全封裝技術的研究,提高RFID標簽的安全性能。
5 結論
綜上所述,RFID技術在木材倉儲管理中有較好的應用前景,可以保障倉儲信息的準確統一,提高倉儲運作和管理的工作效率,大幅度減少現有模式中查找楞位信息的時問,大大加快出、入庫的流轉速度,增強倉儲系統的處理能力,可使物流各環節的信息更加準確、及時和透明,提高人員的利用率,減少不必要的耗費,難以被仿冒,環保,是有效解決物流業務中數據的輸入、輸出與共享,業務的跟蹤與控制,以及減少出錯率等難題的一種新技術和好幫手。但是我們必須看到目前應用RFID技術的瓶頸。首先, 由于RFID技術的科技含量較高,所以基于RFID技術的系統操作需要專門的人才。其次,RFID技術的相關產品和設施價格昂貴, 這是許多大企業和幾乎所有的中小企業很難接受的。第三,RFID系統中的信息安全狀況不容樂觀。RFID技術作為新一代的智能化木材倉儲管理系統,在其研究和應用應給予足夠的重視,RFID技術在木材倉儲管理的應用可周密計劃、分階段的進行實驗研究,逐步積累RFID技術在木材倉儲應用的實際經驗,探索RFID技術的發展規律,找出一條適合于木材倉儲管理的RFID技術。總之,RFID技術在木材倉儲系統中的應用前景是無可限量的。
林區貯木場作為國家的木材倉庫,吸納各林場 (所)伐區運下山的木材,分門別類地倉儲,以備供應國內外各需材單位。木材從進庫到出庫,由檢驗隊負責對每根原木進行檢驗和記錄(形成檢尺野賬)。同一根原木至少要進行3~4次檢驗、記錄, 然后匯總統計,再根據這些統計結果形成日報表、月報表及年報表。檢尺員每天記錄野帳是一件枯燥的操作,自20世紀90年代初開始,中國林科院等單位開發了一些微機管理軟件,個別貯木場統計科(室)開始應用微機進行匯總統計報表,但檢尺員的統計材料仍需微機員手工錄入,工作量還是很大;其后應用IC卡一讀寫器一微機管理系統, 改變了傳統的作業方式,只要微機員將檢尺員送來 的IC卡插入微機相應插口,很短的時間內即可將 有關信息錄入微機內,使檢尺統計工作向現代化邁進了一大步。但是它的識別速度比較低,IC卡與閱讀器之問必須靠直接接觸才能讀取數據 ;其后又對語音識別技術結合POS技術進行了研究,試圖更好地解決數據采集。PDA用于林區貯木場的木材檢尺野帳記錄,其最主要的優點就在于提高了數據的錄入速度。但通過目前情況看,還不能滿足生產實際的需要。一是識別的準確率只能達到75% ~80%,這是商業用所不允許的。二是抗噪聲問題,如果環境噪聲大于70 dB,識別效果更差, 大約能達到40% 1 ;而后條碼技術的普級使木材倉儲管理邁上了新的臺階。條碼具有準確度高、輸入速度快、自由度大、設備簡單等特點。系統主要由條形碼、便攜式數據讀寫采集器、GPS定位儀和相應的計算機管理軟件等部分組成。可完成對立木,包括采伐木進行編碼管理、地理定位、森調數據信息采集,輸人計算機進行統計、分析處理等工作 。可是伴隨著條碼的應用,也出現了一些不足之處。例如:條碼只能識別一類產品,而無法識別單品。條碼是可視傳播技術,即識讀掃描設備必須“看見”條碼才能讀取它。其存儲能力小、容易破損導致無法識別、環境的適應性不好、不能改寫
等缺點暴露出它應用的一些弊端。
為了彌補條形碼應用的一些不足,本篇文章在研究木材倉儲信息管理中引入了射頻識別技術(Radio Frequency Identifieation,RFID),與傳統的諸項識別技術相比較,8FID技術具有其突出的優點。RFID技術被譽為是具有革命性意義的新技術,受到世界發達國家和地區的高度重視。國際上RFID技術發展迅速,并且已經在很多國際大公司中開始進入實用階段。因此,積極探索RFID在木材倉儲信息管理系統中的應用,對提高木材倉儲的總體水平具有重要意義。
2 射頻識別技術簡介
自動識別技術是以計算機技術和通信技術的發展為基礎的綜合性科學技術,它是信息數據自動識讀、自動輸入計算機的重要方法和手段。歸根到底,自動識別技術是一種高度自動化的信息和數據采集技術。射頻識別技術是自動識別技術的一種高級形式,是一種非接觸的自動識別技術,其基本原 理是利用射頻信號和空間耦合(電感或電磁耦合) 傳輸特性,實現對被識別物體的自動識別。RFID 自身獨特的技術優勢將為信息化建設做出杰出的貢獻。2002年底,《計算機世界》上一篇名為“展望2003,網絡等十大前沿技術提前預覽”的IT賀歲文章將RFID技術列為第五大Irr前沿技術。2004年初,美國有線新聞網公布了即將于2004年出現并對人類生活產生巨大影響的10項技術,其中RFID名列第三¨ 。屬性比較如表1。

由表1可以看出,RFID技術所獨具的優越性。 它可以快速掃描,同時辨識讀取數個RFID標簽; 體積小、形狀多樣,不受尺寸大小與形狀限制,不需要為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質,可應用于不同產品ll ;它的抗污染能力強, 對水、油和化學藥品等物質具有很強抵抗性,RFID卷標是將數據存在芯片中,因此可以免受污損;可重復使用,現今的條形碼印刷上去之后就無法更改,RFID標簽則可以重復地新增、修改、刪除RFID卷標內儲存的數據,方便信息的更新,RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質,并能夠進行穿透性通信;RFID數據的記憶容量大,最大的容量則有數MB,可以滿足 未來物品所需攜帶的資料量會越來越大的需求。
3 RFID系統應用于木材倉儲的必要性分析
應用RFID技術的木材倉儲管理系統核心是放置木材的貨車上設置一個感應器,相應在倉庫各出人口的通道處設置RFID讀取機。木材在通過讀取機時,中心電腦就可以通過木材貨車上的感應器獲得木材的信息。庫內各楞區中間和出庫通道同樣設置一定數量的RFID讀取機,以追蹤木材在庫的信息和出庫的信息。從而實現計算機管理中心對木材從入庫開始的自動識別、定位、輸送、存取、出庫等全部業務流程的可視化管理 。
(1)在木材倉儲信息管理中,每根木材都有許多要標識的信息,如樹種、材種、材長、材質、徑級、等級、規格等等,這些信息在計算機管理時均需手工錄入,錄入的工作量大,不僅周期長,而且 易出錯。采用RFID技術即可解決這些問題,由于其信息量大,特別適用于木材倉儲信息的大容量要求,另外其采集信息是自動進行的,不僅采集的速度快,而且出錯率特別低。
(2)傳統的木材倉儲信息是以紙張、磁盤等介質為載體的,信息流通中可能存在誤差。隨著信息自動化建設和網絡建設的展開,信息利用網絡進行傳輸因其速度快、費用低等許多優點而將成為未來木材倉儲信息流通的主要手段。由于RFID系統可接入Internet,由射頻識讀器獲取的信息因此亦可在Intemet上傳輸,這樣可以確保木材在流通過程中具有準確的信息流,并且可以方便地對木材進行全過程的跟蹤管理。因此,利用RFID系統來保證木材倉儲信息的流通是一種較為完美的方案。
(3)當客戶購買指定材種的木材時,查找其所在的楞位比較困難,需人工逐一楞位鑒別,效率非常低,浪費大量時間、人力和物力。因此,對木材進行綜合性定位管理是非常必要的。這種管理是通過對RHD上的自動識別和標有位置信息的地圖來實現的,例如,在地圖上可以準確地表示某個接受RHD管理的木材的位置。利用RHD技術增加了木材位置的可視性取貨,可以簡單地找到目標木材。
(4)目前,貯木場對木材管理效率還比較低。尤其在庫存盤 時,盤 一次需要大量的工作人員,同時人工記錄每條信息的時間過長,盤點效率不高,而且為保證一次盤 存庫的完整性,通宵達旦,不但給參與盤 人員造成身心疲憊,也耽誤時間。另外,庫存盤 對準確性要求極高,因為任何一個不準確數據都會導致盤點庫存與實際庫存不符,形成虛假的庫虧或庫盈。一根木材的成本相比較而言,價格較高,若出現差錯,則損失會很大。應用RHD技術后,由于木材進出庫都會經過識讀器的識別,數據信息采集效率高且準確,根本不需要手工錄入數據,也不需要進行清查庫,能大大地提高工作效率和速度,減輕手工操作時的工作強度,同時也是實行管理工作信息化的一項基礎性工作。
4 木材倉儲中應用RFID技術應注意的幾個問題及對策
4.1 標準問題
這里主要涉及到木材編碼和標簽頻率標準。木材編碼標準是一個很容易解決的問題。目前,較大的標準體系總部設在美國麻省理工學院的Auto.ID Center,推行所謂的EPC電子產品編碼標準,EPC global于2004年4月公布了第一代RFID技術標準。加J。但是頻率的統一需要國家的協調。當前國際上在UHF頻段的RFID技術主要使用430 MHz左右和860—960 MHz兩段頻率,但在我國430 MHz 頻段屬于專用頻段,現階段開放此頻段的RFID業務的條件不成熟。860—960 MHz頻段的主要業務為固定和移動,次要業務為無線電定位。我國在這個頻段上已經沒有空閑的頻率直接規劃給RFID使用。針對這一問題,我國應結合自身的國情,在考慮RFID頻率規劃時,必須慎重考慮RFID業務與現有的無線電業務頻率的供應問題。并著力于盡快構建我國關于RFID的技術標準(如符號、射頻識別技術、Ic卡標準)、數據內容標準(如編碼格式、語法標準等)、一致性標準(如印刷質量、測試規范等標準)和應用標準。
4.2 價格問題
注意到RFID技術可以帶來的收益之外,需要考慮實施這種技術所需的人力、物力和財力投資, 現階段可以認為價格問題是影響RFID技術被廣泛應用的最重要的因素。其價格包括兩個方面:一方面是單個電子標簽的價格;另一方面是派生的相關產品和服務的價格,如軟件、硬件和系統集成等的價格 。一般而言,只有標簽的單價下降到1元以下,才可能大規模應用于整箱整包的商品;下降到3角以下,才有可能應用于單件包裝消費品。所以,要大規模地把RFID技術應用到木材倉儲中去,就需要開發出低價的電子標簽和天線,這不僅可以降低引進產品的耗資,而且對我國減少對外的依賴性尤為重要。其次,為減少RFID的成本, RFID制造商可采取與國內外芯片制造廠商進行強強聯合,在不斷提高RFID技術性能的同時,使其成本不斷下降。此外,要研究和探索更為高效的運營管理模式以降低成本。
4.3 安全問題
安全問題也是一個不能回避的問題。正如互聯網誕生以來一直伴有黑客攻擊、網絡病毒、垃圾郵件等負面影響一樣,隨著RFID芯片的功能越來越復雜,它們受到攻擊的危險也越高,新一代電腦通常更復雜、功能更多,引發的安全問題日益突出。因為每一個標簽的存儲器都能控制一個單獨的識別碼,標簽能夠準確無誤地識別和跟蹤任何目標的移動,所以RFID技術在打造貯木場的同時,也會引發對安全問題的顧慮l。根據2005年發表的一份報告, 已經有人破解了超過1.5億個安裝了 RFID系統的汽車鑰匙,黑客們為破解密碼,采取將16塊芯片連接起來并進行編程,找出標簽上包含的密碼。這些都是我國實施RFID要重點考慮的安全問題。建議我國在大力推廣應用RFID的同時,應采取適當措施,加大投入,開展具有針對性的RFID安全封裝技術的研究,提高RFID標簽的安全性能。
5 結論
綜上所述,RFID技術在木材倉儲管理中有較好的應用前景,可以保障倉儲信息的準確統一,提高倉儲運作和管理的工作效率,大幅度減少現有模式中查找楞位信息的時問,大大加快出、入庫的流轉速度,增強倉儲系統的處理能力,可使物流各環節的信息更加準確、及時和透明,提高人員的利用率,減少不必要的耗費,難以被仿冒,環保,是有效解決物流業務中數據的輸入、輸出與共享,業務的跟蹤與控制,以及減少出錯率等難題的一種新技術和好幫手。但是我們必須看到目前應用RFID技術的瓶頸。首先, 由于RFID技術的科技含量較高,所以基于RFID技術的系統操作需要專門的人才。其次,RFID技術的相關產品和設施價格昂貴, 這是許多大企業和幾乎所有的中小企業很難接受的。第三,RFID系統中的信息安全狀況不容樂觀。RFID技術作為新一代的智能化木材倉儲管理系統,在其研究和應用應給予足夠的重視,RFID技術在木材倉儲管理的應用可周密計劃、分階段的進行實驗研究,逐步積累RFID技術在木材倉儲應用的實際經驗,探索RFID技術的發展規律,找出一條適合于木材倉儲管理的RFID技術。總之,RFID技術在木材倉儲系統中的應用前景是無可限量的。