RFID电子标签在物流中的应用

物流概念最早产生于20世纪50年代,随着全球经济的发展, 物流也得到了迅猛的发展,物流的涵义也从单纯的"货物配送"发展到集物流、信息流和资金流为一体的全方位管理,成为国际运输业中一种最为经济合理的综合服务模式。物流的概念和管理真正引入中国却是在80年代,根据 中华人民共和国国家标准物流术语》的解释,物流就是"物品从供应地向接收地的实体流动过程。根据实际需要,将运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实施有机结合。"

从不同层面上讲,物流可分为企业内部物流、第三方物流和社会物流。一般意义上提的物流业通常指第三方物流(TPL– Third Part Logistics)。第三方物流是物流服务供给方在特定的时间段内按特定的价格向需求方提供个性4t系列物流服务的交易方式。第三方物流通常是跨企业的物流, 由于它能够在一个更大的时间和空间范围内进行资源的配置,更有利于资源优化, 降低物流总成本。

2003年6月19日,在美国芝加哥召开的"零售业系统展览会"上,沃尔玛宣布将采用RFID的技术以最终取代目前广泛使用的条形码, 成为第一个公布正式采用该技术时间表的企业。如果供应商们在2008年还达不到这一要求,就可能失去为沃尔玛供货的资格,而沃尔玛的供应商大约有70% 来自于中国。由此,RFID才被国内的企业所了解和认识。

2005年6月沃尔玛CIo Linda Dillman表示,在美国的沃尔玛104 家超市、36家山姆会员店和36个配送中心都已经使用了RFID技术。参与这个项目的已有100多个供应商,55 000个托盘,收到贴有标签的货箱 189万个。在配送中心的传送带上,零售商已经获得了95% 的识读率,在分销操作的最后一环操作,也就是将货箱拆开放进压缩机的过程,读取率达到 98% 。目前最大的问题还是整个货盘上所有货箱标签的读取率只有66% 。Dillman说,2006年1月沃尔玛前200名供应商都将在外包装盒和托盘上使用RFID标签, 占沃尔玛整个RFID路线图的20%。根据阿肯色大学最近一项长达7个月的研究发现,在使用RFlD标签的沃尔玛商场里面的货品脱销现象减少16%,RFlD技术在货品补充上要比传统条形码技术快3倍。研究报告称,由于RFID技术,人工订单已经减少大约10% ,从而也减少了存货。研究显示在对脱销产品的及时补充方面,安装RFID设备的商店要比普通的商店效率高出63% 。除了提高库存产品的可视性外,通过使用RFID在整个供应链减少库存进而减少花费。

RFID还改进了沃尔玛客户服务水平。对新鲜货品,如新鲜食品、新鲜蛋糕还有另外一些容易变质的商品, 可通过有效期进行控制。30 min之后,沃尔玛读到的信息会反馈给供应商,和他们共享。他们可以用同样的形式跟踪这些货物,他们也可以发现同样的问题,包括是否缺货,从而构成了一个真正进行实时跟踪的系统。

RFID是如何在物流中应用, 沃尔玛又为什么要用电子标签取代条形码呢?沃尔玛能成为世界零售巨头得益于其庞大健全的物流网络,RFID在物流的应用主要有两方面的优势:一方面,可以即时获得准确的信息流,完善物流过程中的监控,减少物流过程中不必要的环节及损失,降低在供应链各个环节上的安全存货量和运营资本;另一方面,通过对最终销售实现的监控,把消费者的消费信息及时地报告出来, 以帮助企业调整优化商品结构, 进而获得更高的顾客满意度和忠诚度。

RFID 的基本工作模式是系统天线会形成一个一定范围的电磁场,当标签进入该场后自动被激活,内部存储的信息通过电磁波传输到天线并由系统进行处理,天线还可根据系统设定的要求将信息写入标签(由于RFID 的工作原理已经有专家发表文章作了详细的阐述,本文在此将不再赘述)。

电子标签相对于条形码的最大特点是非可视自动识别。在实际的货物周转和配送过程中,将需要的每一件货物或托盘上附着一枚或多枚电子标签,在通过关闸、库房等需要信息登记的地方时实现信息的自动收集、传递和管理,可以极大地缩短货物的配送周期,降低出错率,提高信息的传递效率,为企业降低物流成本。以货物进出库管理为例进行简单说明:使用条形码系统管理库房需要专门的人员操作设备对每一个贴条形码后的货物进行逐一扫码,只有这样才能将进出库货物的完整资料登记到系统中,同时,对于货物存放的地点还需要人工录入,提取货物时也需要人工识别位置。而使用RFID后,货物进出库无需人员干预, 当贴有电子标签的货物进入闸区后,RFID系统天线将自动识别到电子标签的信息并自动进行登记处理, 同时,该货物存放的位置也会被库内的天线自动识别到,当该货物出库时,系统能够准确地显示货物的存放位置、数量、时间等重要信息,整个过程方便快捷,真正地实现了"无人操作"。

每一件物品都需要附着一枚电子标签, 有时甚至多枚,这是为什么呢?实际上电子标签在使用时会受周围环境的影响, 电子标签是靠电磁波传输信息的, 电磁波在传播过程中容易被液体吸收,被金属等导体反射, 因此,如果普通的电子标签遇到液体或者金属环境极易出现读取距离下降或不读的现象,而且多数标签都有很强的方向性,如果进出闸门时,标签的方向不符合要求同样会出现读取距离下降或不读,造成识别率下降。为保证进出闸门时有足够高的识别率,管理者必须根据使用环境和方法的不同选择不同设计的标签。普通的标签靠近液体或者金属其读写距离都会减小或者不读,但是经过特殊设计的抗水标签放置在液体里比在空气中的读取距离大几倍甚至几十倍。高频抗金属标签主要通过在金属和标签之间增加铁氧体等超导材料,达到增加读取距离的目的,但是其距离不会超过裸标签在空气中的读取距离。而对于超高频标签,一般是在设计时将金属环境同其他技术要求一并考虑设计,因此经过特殊设计后,标签粘贴在金属表面,其读取距离远大于裸标签的读取距离,从而实现抗金属目的。而对于普通环境但单件货物较小,一次出货数量较大的情况,现阶段可以通过采用多枚标签标记同一件物品的方式,保证无论物品怎么放置,总有一枚标签可以被识别,从而保证足够高的识别率。

另一个困扰物流的问题是货物发错地方或者丢失,这不仅给客户和企业造成损失,还严重地影响了企业形象和声誉。由于目前条形码没有防伪防盗功能,装货和发货的时候经常出现发错的事情,有时还会发生内部员工盗取客户货物的事情。这种事情一旦发生,其损失将无法挽回。但是,使用具有防伪功能的网印电子标签就可以很轻松地实现防伪防盗的功能。无论标签是粘贴还是铆接在物品上,只要标签被非法拆下来则标签被毁坏。

当带有标签的物品被放入库内,一旦标签失效,则立即被库内的天线发现并报警, 这是因为库内的天线是按照一定的频率不断扫描库内的标签, 一旦发现有异常系统都会自动报警,当然,想把带标签的物品带出库房则必须要过闸门这一关,因此,无论标签是否被毁,入库的货物是不能被非法移出库的, 当分拣发货时, 电子标签被系统自动识别, 系统会根据标签存储的信息将货物撞到制定的运输工具上,即使装错了货物也没关系,当货物出库时,系统还会核对出库货物的信息和系统中的核对,发现错误将马上报警,这就相当于双保险,将发错货的概率降到了最低。网印电子标签由于其先天的特点具有其他标签所没有的优势, 因此, 在将来的物流领域必将大有作为。电子标签是RFID技术在物流领域应用的关键。目前行业内对什么样的电子标签更适合物流管理存在一定的分歧,有人认为915 MtIz无源标签适合,也有人认为433 MHz标签适合,但是不论是什么样的标签,在实际的应用中都对标签的质量提出了几乎相同的要求,即标签必须要有很高的一致性和稳定性,要求在规定的读取范围内,每一枚标签都能被准确地识别到,并能够顺利地读取和写入数据。

下面以 915 MHz标签为例进行分析。标签的一致性主要指标签的读取距离等性能指标, 而稳定性则主要指能否正常工作等功能指标。实际上在标签天线设计之初就要考虑这些问题,将所有的问题都纳入到设计中进行系统的分析才能设计出合格的标签。设计者要根据标签的应用环境、标签尺寸、封装方式、读写距离等诸多因素设计标签的具体技术参数,例如阻抗匹配、增益、方向性、Q值、驻波比、功率等等, 同时,设计者还必须将标签生产过程中的影响标签性能的因素考虑进去,这样才有可能设计出合适的标签。而在生产过程中需要考虑的因素就更多了。一旦标签天线的设计图转到生产部门,如何保证标签的一致性和稳定性成为生产组织者的首要任务。标签的批量生产依赖先进的生产设备,而标签的封装设备目前主要以进口设备为主,设备的性能大致相同,但是不同的厂家使用相同的设备生产出来的标签的质量却参差不齐。先进的设备是保证产品质量的必要条件, 除此之外还要有完善的现场管理水平、精干的技术队伍、丰富的生产经验。

目前困扰多数标签生产厂家的主要问题就是一致性和稳定性。在标签封装芯片的环节中最容易产生废品,产品对封装参数的要求也是非常苛刻的,压力、温度和时间这三个主要参数必须控制在很小的波动范围内,对于封装压头的平行有非常高的要求,前期的准备工作要求也很高,特别是静电管理的ESD措施是否到位,标签二次封装时压力、张力、温度、弯曲的控制,包括周转环节都必须严格控制,不然,生产出的产品将很难满足市场的需要。

虽然RFID应用到物流当中会给业者和企业来许多便利,众多的物流企业也都积极参与RFID的工推广中来,但是至今仍没有得到大规模的应用,主要原因有以下几点。

1.标准不统一。虽然沃尔玛、麦德龙等零售巨头都在积极地推行RFID技术,国内的卷烟托盘管理,机场的行李管理都已经是RFID系统成功实施的案例,但是,这些都是小的闭环系统,难以形成规模,主要原因是标准不统一, 大家各自为政, 因此很难在大的范围内实现开环应用。目前我国已经在组织起草相关的标准,但是由于电子标签客观上还存在诸多因素困扰着标准的制定,因此,不论是国际标准还是国家标准都很难在短时间内制定出来,但无论怎样,各个国家、组织、单位都在积极地展开研究,希望在最短的时间内制定出一套完善的产品标准,到那时,RFID大规模应用才会真正的开始。

2.价格偏高。目前一枚Inlay便宜的也要1元人民币,贵的要十几元、几十元,如此高的价格让许多物流公司望而却步,如果标签的总体价格能降到0.3元左右,那RFID的价格优势就会非常明显。但是,标签价格主要取决于芯片的价格,目前市场上的芯片多是进口产品,价格一直偏高,这严重地影响了整个RFID行业的发展。不过随着国内半导体技术水平的飞速提升,国产芯片已经在国内站住脚跟,产品质量不断提升,应用也逐年增加, 因此, 整个芯片市场的价格也受其影响,每年大约以20% 的速度在下降,如此看来,5美分标签的愿望在不久的将来就会实现了。

3.技术水平不高。RFID系统的鲁棒性和稳定性还要进一步提高,标签的一致性和稳定性还有待大幅提升,标签和读写器的配合上还有很多实际的问题要解决, 如何使识别率达到99.9% , 这是一个非常大的难题。

4.安全性还待解决。由于标签内存有标记物品的信息,如何保证这些信息不被泄露出去也是制约电子标签发展的重要因素。

现代物流以先进的信息技术为基础,注重服务、人员、技术、信息与管理的综合集成,是现代生产方式、现代经营管理方式、现代信息技术相结合在物流领域的体现。它强调物流的标准化和高效化,以相对较低的成本为客户提供优质的服务。快速、实时、准确的信息采集和处理是实现物流标准化和高效化的重要基础,RFID技术对现代物流管理的影响将是巨大的, 当然在推进这项技术时还有许多问题需要克服,这需要各个企业和行业的通力合作,电子标签也必将在物流领域大放异彩。

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引用本文:思谋网. RFID电子标签在物流中的应用. https://www.scmor.com/view/593.

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