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RFID電子標簽在物流中的應(yīng)用

作者:李巖
來源:RFID世界網(wǎng)
日期:2009-05-12 11:30:25
摘要:物流概念最早產(chǎn)生于20世紀50年代,隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展, 物流也得到了迅猛的發(fā)展,物流的涵義也從單純的“貨物配送”發(fā)展到集物流、信息流和資金流為一體的全方位管理,成為國際運輸業(yè)中一種最為經(jīng)濟合理的綜合服務(wù)模式。物流的概念和管理真正引入中國卻是在80年代,根據(jù) 中華人民共和國國家標準物流術(shù)語》的解釋,物流就是“物品從供應(yīng)地向接收地的實體流動過程。
  物流概念最早產(chǎn)生于20世紀50年代,隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展, 物流也得到了迅猛的發(fā)展,物流的涵義也從單純的“貨物配送”發(fā)展到集物流、信息流和資金流為一體的全方位管理,成為國際運輸業(yè)中一種最為經(jīng)濟合理的綜合服務(wù)模式。物流的概念和管理真正引入中國卻是在80年代,根據(jù) 中華人民共和國國家標準物流術(shù)語》的解釋,物流就是“物品從供應(yīng)地向接收地的實體流動過程。根據(jù)實際需要,將運輸、儲存、裝卸、搬運、包裝、流通加工、配送、信息處理等基本功能實施有機結(jié)合。”

  從不同層面上講,物流可分為企業(yè)內(nèi)部物流、第三方物流和社會物流。一般意義上提的物流業(yè)通常指第三方物流(TPL--Third Part Logistics)。第三方物流是物流服務(wù)供給方在特定的時間段內(nèi)按特定的價格向需求方提供個性4t系列物流服務(wù)的交易方式。第三方物流通常是跨企業(yè)的物流, 由于它能夠在一個更大的時間和空間范圍內(nèi)進行資源的配置,更有利于資源優(yōu)化, 降低物流總成本。

  2003年6月19日,在美國芝加哥召開的“零售業(yè)系統(tǒng)展覽會”上,沃爾瑪宣布將采用RFID的技術(shù)以最終取代目前廣泛使用的條形碼, 成為第一個公布正式采用該技術(shù)時間表的企業(yè)。如果供應(yīng)商們在2008年還達不到這一要求,就可能失去為沃爾瑪供貨的資格,而沃爾瑪?shù)墓?yīng)商大約有70% 來自于中國。由此,RFID才被國內(nèi)的企業(yè)所了解和認識。

  2005年6月沃爾瑪CIo Linda Dillman表示,在美國的沃爾瑪104家超市、36家山姆會員店和36個配送中心都已經(jīng)使用了RFID技術(shù)。參與這個項目的已有100多個供應(yīng)商,55 000個托盤,收到貼有標簽的貨箱189萬個。在配送中心的傳送帶上,零售商已經(jīng)獲得了95% 的識讀率,在分銷操作的最后一環(huán)操作,也就是將貨箱拆開放進壓縮機的過程,讀取率達到98% 。目前最大的問題還是整個貨盤上所有貨箱標簽的讀取率只有66% 。Dillman說,2006年1月沃爾瑪前200名供應(yīng)商都將在外包裝盒和托盤上使用RFID標簽, 占沃爾瑪整個RFID路線圖的20%。根據(jù)阿肯色大學最近一項長達7個月的研究發(fā)現(xiàn),在使用RFlD標簽的沃爾瑪商場里面的貨品脫銷現(xiàn)象減少16%,RFlD技術(shù)在貨品補充上要比傳統(tǒng)條形碼技術(shù)快3倍。研究報告稱,由于RFID技術(shù),人工訂單已經(jīng)減少大約10% ,從而也減少了存貨。研究顯示在對脫銷產(chǎn)品的及時補充方面,安裝RFID設(shè)備的商店要比普通的商店效率高出63% 。除了提高庫存產(chǎn)品的可視性外,通過使用RFID在整個供應(yīng)鏈減少庫存進而減少花費。

  RFID還改進了沃爾瑪客戶服務(wù)水平。對新鮮貨品,如新鮮食品、新鮮蛋糕還有另外一些容易變質(zhì)的商品, 可通過有效期進行控制。30 min之后,沃爾瑪讀到的信息會反饋給供應(yīng)商,和他們共享。他們可以用同樣的形式跟蹤這些貨物,他們也可以發(fā)現(xiàn)同樣的問題,包括是否缺貨,從而構(gòu)成了一個真正進行實時跟蹤的系統(tǒng)。

  RFID是如何在物流中應(yīng)用, 沃爾瑪又為什么要用電子標簽取代條形碼呢?沃爾瑪能成為世界零售巨頭得益于其龐大健全的物流網(wǎng)絡(luò),RFID在物流的應(yīng)用主要有兩方面的優(yōu)勢:一方面,可以即時獲得準確的信息流,完善物流過程中的監(jiān)控,減少物流過程中不必要的環(huán)節(jié)及損失,降低在供應(yīng)鏈各個環(huán)節(jié)上的安全存貨量和運營資本;另一方面,通過對最終銷售實現(xiàn)的監(jiān)控,把消費者的消費信息及時地報告出來, 以幫助企業(yè)調(diào)整優(yōu)化商品結(jié)構(gòu), 進而獲得更高的顧客滿意度和忠誠度。

  RFID 的基本工作模式是系統(tǒng)天線會形成一個一定范圍的電磁場,當標簽進入該場后自動被激活,內(nèi)部存儲的信息通過電磁波傳輸?shù)教炀€并由系統(tǒng)進行處理,天線還可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的要求將信息寫入標簽(由于RFID 的工作原理已經(jīng)有專家發(fā)表文章作了詳細的闡述,本文在此將不再贅述)。

  電子標簽相對于條形碼的最大特點是非可視自動識別。在實際的貨物周轉(zhuǎn)和配送過程中,將需要的每一件貨物或托盤上附著一枚或多枚電子標簽,在通過關(guān)閘、庫房等需要信息登記的地方時實現(xiàn)信息的自動收集、傳遞和管理,可以極大地縮短貨物的配送周期,降低出錯率,提高信息的傳遞效率,為企業(yè)降低物流成本。以貨物進出庫管理為例進行簡單說明:使用條形碼系統(tǒng)管理庫房需要專門的人員操作設(shè)備對每一個貼條形碼后的貨物進行逐一掃碼,只有這樣才能將進出庫貨物的完整資料登記到系統(tǒng)中,同時,對于貨物存放的地點還需要人工錄入,提取貨物時也需要人工識別位置。而使用RFID后,貨物進出庫無需人員干預(yù), 當貼有電子標簽的貨物進入閘區(qū)后,RFID系統(tǒng)天線將自動識別到電子標簽的信息并自動進行登記處理, 同時,該貨物存放的位置也會被庫內(nèi)的天線自動識別到,當該貨物出庫時,系統(tǒng)能夠準確地顯示貨物的存放位置、數(shù)量、時間等重要信息,整個過程方便快捷,真正地實現(xiàn)了“無人操作”。

  每一件物品都需要附著一枚電子標簽, 有時甚至多枚,這是為什么呢?實際上電子標簽在使用時會受周圍環(huán)境的影響, 電子標簽是靠電磁波傳輸信息的, 電磁波在傳播過程中容易被液體吸收,被金屬等導(dǎo)體反射, 因此,如果普通的電子標簽遇到液體或者金屬環(huán)境極易出現(xiàn)讀取距離下降或不讀的現(xiàn)象,而且多數(shù)標簽都有很強的方向性,如果進出閘門時,標簽的方向不符合要求同樣會出現(xiàn)讀取距離下降或不讀,造成識別率下降。為保證進出閘門時有足夠高的識別率,管理者必須根據(jù)使用環(huán)境和方法的不同選擇不同設(shè)計的標簽。普通的標簽靠近液體或者金屬其讀寫距離都會減小或者不讀,但是經(jīng)過特殊設(shè)計的抗水標簽放置在液體里比在空氣中的讀取距離大幾倍甚至幾十倍。高頻抗金屬標簽主要通過在金屬和標簽之間增加鐵氧體等超導(dǎo)材料,達到增加讀取距離的目的,但是其距離不會超過裸標簽在空氣中的讀取距離。而對于超高頻標簽,一般是在設(shè)計時將金屬環(huán)境同其他技術(shù)要求一并考慮設(shè)計,因此經(jīng)過特殊設(shè)計后,標簽粘貼在金屬表面,其讀取距離遠大于裸標簽的讀取距離,從而實現(xiàn)抗金屬目的。而對于普通環(huán)境但單件貨物較小,一次出貨數(shù)量較大的情況,現(xiàn)階段可以通過采用多枚標簽標記同一件物品的方式,保證無論物品怎么放置,總有一枚標簽可以被識別,從而保證足夠高的識別率。

  另一個困擾物流的問題是貨物發(fā)錯地方或者丟失,這不僅給客戶和企業(yè)造成損失,還嚴重地影響了企業(yè)形象和聲譽。由于目前條形碼沒有防偽防盜功能,裝貨和發(fā)貨的時候經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)錯的事情,有時還會發(fā)生內(nèi)部員工盜取客戶貨物的事情。這種事情一旦發(fā)生,其損失將無法挽回。但是,使用具有防偽功能的網(wǎng)印電子標簽就可以很輕松地實現(xiàn)防偽防盜的功能。無論標簽是粘貼還是鉚接在物品上,只要標簽被非法拆下來則標簽被毀壞。

  當帶有標簽的物品被放入庫內(nèi),一旦標簽失效,則立即被庫內(nèi)的天線發(fā)現(xiàn)并報警, 這是因為庫內(nèi)的天線是按照一定的頻率不斷掃描庫內(nèi)的標簽, 一旦發(fā)現(xiàn)有異常系統(tǒng)都會自動報警,當然,想把帶標簽的物品帶出庫房則必須要過閘門這一關(guān),因此,無論標簽是否被毀,入庫的貨物是不能被非法移出庫的, 當分揀發(fā)貨時, 電子標簽被系統(tǒng)自動識別, 系統(tǒng)會根據(jù)標簽存儲的信息將貨物撞到制定的運輸工具上,即使裝錯了貨物也沒關(guān)系,當貨物出庫時,系統(tǒng)還會核對出庫貨物的信息和系統(tǒng)中的核對,發(fā)現(xiàn)錯誤將馬上報警,這就相當于雙保險,將發(fā)錯貨的概率降到了最低。網(wǎng)印電子標簽由于其先天的特點具有其他標簽所沒有的優(yōu)勢, 因此, 在將來的物流領(lǐng)域必將大有作為。電子標簽是RFID技術(shù)在物流領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵。目前行業(yè)內(nèi)對什么樣的電子標簽更適合物流管理存在一定的分歧,有人認為915 MtIz無源標簽適合,也有人認為433 MHz標簽適合,但是不論是什么樣的標簽,在實際的應(yīng)用中都對標簽的質(zhì)量提出了幾乎相同的要求,即標簽必須要有很高的一致性和穩(wěn)定性,要求在規(guī)定的讀取范圍內(nèi),每一枚標簽都能被準確地識別到,并能夠順利地讀取和寫入數(shù)據(jù)。

  下面以915 MHz標簽為例進行分析。標簽的一致性主要指標簽的讀取距離等性能指標, 而穩(wěn)定性則主要指能否正常工作等功能指標。實際上在標簽天線設(shè)計之初就要考慮這些問題,將所有的問題都納入到設(shè)計中進行系統(tǒng)的分析才能設(shè)計出合格的標簽。設(shè)計者要根據(jù)標簽的應(yīng)用環(huán)境、標簽尺寸、封裝方式、讀寫距離等諸多因素設(shè)計標簽的具體技術(shù)參數(shù),例如阻抗匹配、增益、方向性、Q值、駐波比、功率等等, 同時,設(shè)計者還必須將標簽生產(chǎn)過程中的影響標簽性能的因素考慮進去,這樣才有可能設(shè)計出合適的標簽。而在生產(chǎn)過程中需要考慮的因素就更多了。一旦標簽天線的設(shè)計圖轉(zhuǎn)到生產(chǎn)部門,如何保證標簽的一致性和穩(wěn)定性成為生產(chǎn)組織者的首要任務(wù)。標簽的批量生產(chǎn)依賴先進的生產(chǎn)設(shè)備,而標簽的封裝設(shè)備目前主要以進口設(shè)備為主,設(shè)備的性能大致相同,但是不同的廠家使用相同的設(shè)備生產(chǎn)出來的標簽的質(zhì)量卻參差不齊。先進的設(shè)備是保證產(chǎn)品質(zhì)量的必要條件, 除此之外還要有完善的現(xiàn)場管理水平、精干的技術(shù)隊伍、豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗。

  目前困擾多數(shù)標簽生產(chǎn)廠家的主要問題就是一致性和穩(wěn)定性。在標簽封裝芯片的環(huán)節(jié)中最容易產(chǎn)生廢品,產(chǎn)品對封裝參數(shù)的要求也是非常苛刻的,壓力、溫度和時間這三個主要參數(shù)必須控制在很小的波動范圍內(nèi),對于封裝壓頭的平行有非常高的要求,前期的準備工作要求也很高,特別是靜電管理的ESD措施是否到位,標簽二次封裝時壓力、張力、溫度、彎曲的控制,包括周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)都必須嚴格控制,不然,生產(chǎn)出的產(chǎn)品將很難滿足市場的需要。

  雖然RFID應(yīng)用到物流當中會給業(yè)者和企業(yè)來許多便利,眾多的物流企業(yè)也都積極參與RFID的工推廣中來,但是至今仍沒有得到大規(guī)模的應(yīng)用,主要原因有以下幾點。

  1.標準不統(tǒng)一。雖然沃爾瑪、麥德龍等零售巨頭都在積極地推行RFID技術(shù),國內(nèi)的卷煙托盤管理,機場的行李管理都已經(jīng)是RFID系統(tǒng)成功實施的案例,但是,這些都是小的閉環(huán)系統(tǒng),難以形成規(guī)模,主要原因是標準不統(tǒng)一, 大家各自為政, 因此很難在大的范圍內(nèi)實現(xiàn)開環(huán)應(yīng)用。目前我國已經(jīng)在組織起草相關(guān)的標準,但是由于電子標簽客觀上還存在諸多因素困擾著標準的制定,因此,不論是國際標準還是國家標準都很難在短時間內(nèi)制定出來,但無論怎樣,各個國家、組織、單位都在積極地展開研究,希望在最短的時間內(nèi)制定出一套完善的產(chǎn)品標準,到那時,RFID大規(guī)模應(yīng)用才會真正的開始。

  2.價格偏高。目前一枚Inlay便宜的也要1元人民幣,貴的要十幾元、幾十元,如此高的價格讓許多物流公司望而卻步,如果標簽的總體價格能降到0.3元左右,那RFID的價格優(yōu)勢就會非常明顯。但是,標簽價格主要取決于芯片的價格,目前市場上的芯片多是進口產(chǎn)品,價格一直偏高,這嚴重地影響了整個RFID行業(yè)的發(fā)展。不過隨著國內(nèi)半導(dǎo)體技術(shù)水平的飛速提升,國產(chǎn)芯片已經(jīng)在國內(nèi)站住腳跟,產(chǎn)品質(zhì)量不斷提升,應(yīng)用也逐年增加, 因此, 整個芯片市場的價格也受其影響,每年大約以20% 的速度在下降,如此看來,5美分標簽的愿望在不久的將來就會實現(xiàn)了。

  3.技術(shù)水平不高。RFID系統(tǒng)的魯棒性和穩(wěn)定性還要進一步提高,標簽的一致性和穩(wěn)定性還有待大幅提升,標簽和讀寫器的配合上還有很多實際的問題要解決, 如何使識別率達到99.9% , 這是一個非常大的難題。

  4.安全性還待解決。由于標簽內(nèi)存有標記物品的信息,如何保證這些信息不被泄露出去也是制約電子標簽發(fā)展的重要因素。

  現(xiàn)代物流以先進的信息技術(shù)為基礎(chǔ),注重服務(wù)、人員、技術(shù)、信息與管理的綜合集成,是現(xiàn)代生產(chǎn)方式、現(xiàn)代經(jīng)營管理方式、現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合在物流領(lǐng)域的體現(xiàn)。它強調(diào)物流的標準化和高效化,以相對較低的成本為客戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。快速、實時、準確的信息采集和處理是實現(xiàn)物流標準化和高效化的重要基礎(chǔ),RFID技術(shù)對現(xiàn)代物流管理的影響將是巨大的, 當然在推進這項技術(shù)時還有許多問題需要克服,這需要各個企業(yè)和行業(yè)的通力合作,電子標簽也必將在物流領(lǐng)域大放異彩。