EPC标准以及RFID的应用

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摘 要:

RFID泛社会化应用的浪潮席卷日本,日本的各个有关政府省厅对RFID的应用都做出了明确的规划和目标并指导企业进行了大量实验。在日本RFID领域中大有推广EPC的势头。本文介绍了欧姆龙公司如何与世界同步大力开发RFID技术产品和怎样广泛开展应用的。

关键词:

RFID、EPC、泛社会化应用、电子标签、实验、应用


1 RFID的形势

1.1 日本RFID的现状


(1) 日本总务省的动态

为了更好地发展RFID技术,日本总务省制定了电波政策并进行推广。电波政策主要包括以下几个方面。

  ·ISO18000-6的频率带的扩大申请(860MHz~960MHz)
  ·2003年8月中间报告,2004年建立开放UHF的制度。
  ·2005年8月缓和UHF带电子标签系统的限制(954MHz~955MH)

另外,总务省还将在2007年启动U-JAPAN构想,目标是实现Ubiquitous社会。U-JAPAN构想是在日常生活中的各个领域里全面提供新式服务为基础来推动RFID的应用。

(2)日本经济产业省的动态

2003年1月以日本经济产业省为中心进行省、厅用户管理联合(包括日本经济产业省、日本国土交通省、日本农林水产省、日本厚生劳动省),设置商品跟踪研究会。

日本经济产业省的另外一个举措是对广泛采用RFID技术的未来商店进行推动。参照过去的实验性验证、扩充试验开发平台,以开拓、推进店铺销售中对IT的利用为目的,于2005年8月实现了未来型商店(future store)的规划。

(3)日本农业水产省的动态

在致命性病毒O-157、疯牛病等问题困扰日本社会的情况下,日本农业水产省制定了牛肉、猪肉等商品的跟踪法律草案、并以确立食品安全、安心等为目标进行了各种各样的验证试验。

日本农业水产省制定出了相当多的法律法规对RFID技术应用进行管理,使RFID技术的应用规范化。如自2003年12月1日起规定在牛肉的流通中将牛的个体识别为目的的信息管理及传达等有关的特别措施法作为必须尽的义务。自2004年7月25日起制定了有关猪肉的生产信息公布的日本农林规格。

2004 年日本农业水产省进行了试验性验证,利用RFID技术,进行了综合型食品跟踪系统开发和验证。为了使从农场到饭桌的农产品的危害程度降至最低,日本农业水产省制定了合理规范,并推进严格的数据管理制度。通过使用RFID技术,对多种产品从生产到消费的多种流通渠道内进行了食品跟踪系统的验证试验。为了更好地对食品进行管理,日本农业水产省还专门开展了对高档次食品的品牌实行严格管理来实现对鲍鱼、螃蟹等的规范化管理。

(4)EPC的全球化

1999 年在MIT(麻省里工学院)设置了总部,设立了非营利的国际研究机构Auto ID中心。2003年11月,Auto ID实验室与EPC国际分离,独立出来进行活动。该中心策划制定ID标签体系,以便在全球范围内都能进行每件物品的识别。Auto ID还以面向全世界的公开平台的构筑和国际标准技术开发以及制定国际标准作为其行动宗旨。

Auto ID实验室设立之初就有P&G、吉利、沃尔玛等104家公司参加。而后随着RFID技术的推广,现在已有401家公司(其中有17家日本公司)都在赞助Auto ID实验室。欧姆龙于2003年4月加入这个行列。依靠这些赞助,Auto ID实验室在全球设立了多处研究开发基地,其中包括美国麻省理工学院、英国剑桥大学、澳大利亚阿德来德大学、日本庆应义塾大学、中国复旦大学等。

日本方面,依靠财团的支持,建立了流通开发中心,以此作为加入EPC全球的窗口。

UPC码仅仅告诉该物品属于哪一类,而EPC码不仅如此,而且还能说出它是哪一件。也就是说,EPC码可以用于对每一件物品进行管理。

Ubiquitous ID中心设立在东京大学,以坂村健教授为核心,于2002年12月成立,2003年3月开始进行正式运作。截至2005年3月已经有包括NTT、NEC、日立、SONY、富士通等多家日本企业以理事单位或会员身份参加该中心。

·理事单位 NTT Data等30家公司
·A类会员(技术/标准制定的开发):NEC、日立等65家公司
·B类会员(利用该技术的产品开发):SONY、Secom等188家公司
·会员C(U-ID、e-TRON的利用活动):富士通、日本Unisys等的162家公司

Ubiquitous 的意思为“泛在”、或“无处不在”。在Ubiquitous ID主张世界上几乎所有的地方都可以使用RFID。Ubiquitous ID在确保安全的前提下,希望能够统一和包括Auto ID已得到应用的所有范围。并且为其设定了特别的整体安全结构——TRON(一种专用的操作系统OS)。Ubiquitous ID采用128个存储单元作为编码空间。在各种网络中都可以提取和查询。

1.2 欧美各国UHF频带的利用状况

在欧美的流通业中,利用UHF频带的RFID的标准化及产品化得到很大发展,UHF频带的利用得到广泛注目。

(1)流通领域决定导入RFID

美国等国家已经决定在流通领域导入ID标签,这已经成为时代的趋势。

(2)大型零售业以及美国国防部(DOD)的RFID发展计划

EPC 全球是以从沃尔玛开始的零售业大公司、到J&J、P&G等大型供货商等为核心的流通业内推进RFID的导入为目标的同行业团体。该团体与条形码管理团体——EAN与UCC进行共同的运动,把EPC(电子物品编码)主要用于物流,并极力推进EPC电子标签的标准化和普及活动。

(3)各国和地区使用的UHF带的频率范围

在ISO18000-6C中规定UHF频带的使用频率为860MHz~960MHz,而实际上各个国家和地区使用的频段却有很大的不同。下面是一些国家UHF带德频率范围。

国家和地区     UHF频带
中国    918MHz~925MHz(center921MHz)
韩国    908.5MHz~914MHz
新加坡 923MHz~925MHz
中国香港  919.5MHz~920MHz
中国台湾  922MHz~928MHz
欧洲    865.6MHz~867.6MHz
美国    902MHz~928MHz(center915MHz)
日本    952MHz~955MHz
      (952MHz~954MHz:大功率输出型)
      (952MHz~955MHz:小功率输出型)

2. 应用的实际案例

2.1 至今为止的RFID事业领域


工业自动化中的导入事例

(1) 加工中心的刀具管理
(2) 汽车组装生产线
(3) 电视组装生产线
(4) 家电产品的组装/检查流水线

2.2 125kHz 导入事例

(1)企业食堂的自动结算系统

在食堂接入自动结算系统是为了消除因混乱时的结算业务的输入错误,食堂自动结算系统与工资结算系统结合,可以改善混乱时的结算业务与提高速度,还可以用职员卡进行工资结算。自动计算系统还支持用自动读取来节省人力费。利用自动结算系统来为餐饮业服务可以更好地了解销路好的产品,同时向就餐者提供卡路里(热量)等健康管理数据。

(2) 回转寿司计算系统

为赢得对顾客的争夺,实现回转寿司的结算业务的自动化从而为顾客提供安心、安全的服务,特开发了回转寿司计算系统。利用这套系统可以瞬间计算每个价格带的小碟子的枚数、合计金额,利用简单的操作,能正确的开据各种单据,并且能能进行回转寿司的新鲜度管理。在结算时只需用专用的手持读写器对处于重叠状态的背面贴有标签的小蝶子进行读取,即可方便地进行结算。

(3) 制服的洗涤/出租管理

对制服的洗涤、出租管理主要是为了消除误配、提高服务水平和工作效率,对每个单品的洗涤次数进行正确的品质管理。在洗涤出租过程中能正确地把握出租商品的流通、库存量,防止配送时的误配,单据的自动发行在很大程度上提高了工作效率,对洗涤次数的管理获得了高度的质量管理,正确地把握了流通量、库存管理提高了经营效率。

2.3 13.56MHz 导入事例

(1) 航空手提行李的电子标签管理

在机场和飞机上应用航空手提行李标签管理可以有效地提高标签读取率,减少因读取错误而造成的对手提行李的后方处理;航空手提行李管理系统还可以将人与手提行李一元化,由于顾客与手提行李连在了一起,这样就提高了手提行李的发送效率;对手提行李检查的履历管理强化了对付炸弹等危险品和恐怖分子进行破坏的方法;另外,航空手提行李标签管理还具有实现对标签的高读取率、减少手提行李的误送率、减少飞机的转机时间、实现对手提行李检查的履历管理等功能。

(2)图书馆借阅管理

图书馆藏书主要面临以下几个问题,由于图书馆工作量巨大,图书馆工作人员由于对藏书的管理而失去了休息日,利用图书馆藏书管理可以减短藏书管理的作业时间,休息日等混乱时的接待、贷出时间过长,图书经常被盗。融入了RFID技术的图书管理系统可以有效地扩大图书馆服务时间,减短藏书管理作业时间,减缩查找下落不明的图书时间,减短了图书检索时间,缩短了借出、归还手续所需时间,由于对不同标签的同时读入减短了作业时间,提高了抑制被盗效果。

(3)自行车停车场管理

开始利用RFID自行车停车场管理系统后,由于不需要监视人员实现了24小时服务,还能简单地防止未登记的自行车的违规停车。

(4)珠宝业的商品管理

珠宝业对畅销商品的管理和各店铺的库存管理需要较多人力和消耗大量的时间。由于商品品种多,盘点时间及劳动力消耗都比较高。店铺间的商品调动及价格变更、禁止营业人员带出宝石的管理时间也比较长。应用RFID技术通过货架上的宝石的状态在短时间内能把握住库存状态,与以前相比仅用1/10的作业时间。从其他的店铺中也容易把握该店铺的信息。运用融入了RFID技术珠宝业商品管理系统能减轻销售人员的销售额处理、库存管理、库存处理等工作和标价中的变更处理的确认工作。

(5)大型活动入退场管理系统

现代会场规模正朝着大型化、规模化方向发展。10万以上规模的参观人员到达会场时、光凭肉眼来检查的话,很难清楚地对所有人员进行快速的检查,入场口经常处于混乱状态、为此希望有所缓和。有很多持假票的入场人员,并且有的会展要开许多天,入场券的重复使用问题很多,这就为举办方带来很大的经济损失。工作人员、搬运车辆入场检查又耗费了相当多的时间,并且准确和安全难以保障。使用大型活动入场管理系统可以有效地防止入场混

券的重复使用。同时,使用带PDA的阅读器可以使工作人员和搬运车辆可以顺畅安全地进入场地。

3. 沃尔玛的应用

3.1 沃尔玛导入RFID的日程表


■ 2003年6月声明要求前100位的贸易公司安装ID标签的方针;

11月该公司参与了成立标准化团体——EPC全球。

■ 2004年4月以7个店为对象,与最有实力的贸易伙伴(8家公司)率先实行了实用化,在德克萨斯州的7家店铺及物流中心的HP等8家公司的产品、商品货架、包装箱上粘贴ID标签。

6月聚集供应商召开会议,贸易伙伴的前100家公司和自发参加的37家公司参加了供应商会议。

■ 2005年1月规定前100名供应商必须粘贴ID标签。

4月作为国内厂家欧姆龙率先给流通业主、标签厂家等提供UHF机器。
6月运用扩大到6处物流基地、250家店铺。
10月扩大到13处物流基地、600家店铺。

■ 2006年1月前300位的供应商安装ID标签。
■ 2007年1月扩大到全部的供应商及全部的DC。

3.2 沃尔玛在UHF频带上的试验状况

生产商和供应商在产品生产和运输过程中应用RFID技术,在商品包装上贴上电子标签并写入商品的生产、运输、检验等信息。商品进入超市后,超市的读卡器读取产品包装上电子标签里写入的信息,从而实现商品准确快捷上架。

3.3 由RFID应用带来的经济效益

基于舟本流通研究所、曼哈顿地区的沃尔玛分店在一年中的经济效果的估算,从生产基地、物流中心出库,花费时间作物品的跟踪调查要花费3亿美元。从仓库的入库到出库,用条形码进行出入库管理检查要花费大量的人力资源,在这个过程中收货、出货成本大概是67亿美元。在商品的输送途中,商品可能会被贪污、暗地销售、丢失,由这些原因造成的损失大概有5亿美元。商品进入超市后,由于理论库存和实际数量不一致造成了再订货的麻烦,这又增加了6亿美元的成本开支。由于库存过剩和零库存而造成的产品积压和丧失销售机会带来的损失高达2亿美金。以上各种损失高达83亿美金。

同时,沃尔玛自身在经济效果指标中提出了流通业的销售额的平均4%是由于无库存而引起的机会损失的研究报告。沃尔玛由此造成的的销售额减少是1.2兆日元。

3.4 对供应商的有利之点

过去,给沃尔玛供货的供应商在托盘或包装箱上粘贴一般纸质标签时,用现贴现发(slap & ship)方式每件货品的发货手工费是1美元,仅仅花费如此巨额手工费这一点就令我们明确地看出改进标签可以赢得多大的商业价值。为此沃尔玛作了以下2个尝试:其一为采用RFID设备以提高设备使用性能的尝试,从而改变使用条形码时的繁杂工作,以提高效率为目标进行准确性试验;其二是改变信息的尝试,不仅仅是利用电子标签收集数据、还要将得到的信息进行管理、分析、灵活使用从而能发挥其商业优势。这样通过对商业流程的重新构筑时通常不能观看的经常性业务可视化以便找到其中没有起作用的部分,进而了解业务死角,例如商品的无功搁置、作业低效、货物被盗等。同零售商合作,进行需求预测并提高库存的精度,以便加快货物周转速度。消除现场的缺货现象、防止生产过剩、提高库存的运转率。

除了沃尔玛的前100家供应商之外、另有37家供应商积极采用RFID,投入到角逐之中。他们具有在竞争中被淘汰出局的危机感,他们希望在使用电子标签后能够增加公司的销售额,希望维持并扩大在沃尔玛采购中所占有的份额。

4. 欧姆龙在RFID应用中的努力

4.1 RFID事业的历史


从1988 年发售面向制造业的电磁结合方式的RFID系统(频率数 530kHz)开始,欧姆龙一直致力于RFID技术的研发和应用。1989年发售频率 2.45GHz微波方式的RFID系统。1991年实现了同行业界最高速的通信方式的光ID系统。1998年欧姆龙推出面向非制造业的频率125kHz的 RFID系统。2000年发售ISO15693的频率13.56MHz的RFID系统。2003年发售用于图书的自动借出、归还以及藏书管理的图书馆 RFID系统。2004年开乱状况,并且可以查出假票。采用附有自身破坏功能的ID,入场一次后,ID被自动关闭防止了入场

始提供面向珠宝、眼镜、贵金属品业界的嵌入式电子标签,并参加了日本国土交通省的验证试验推进团体ASTREC的空手旅行。2005年欧姆龙的国外市场继续扩大,为美国流通业界提供频率902MHz~928MHz的UHF频带RFID产品。

4.2 全球网络 

4.3 在现阶段对将来市场的预测


2004年欧姆龙完成了对欧美流通业的实验,05年真正的全面铺开UHF。另外正筹化在06年~07年间急速扩大事业规模。欧姆龙还设想在日本国内进行各种各样的验证试验、并于08年~10年期间得到预期的效果。

从欧姆龙以北美、欧洲为中心进UHF市场开拓到在北美、欧洲建立生产基地,业务主要面向零售商品、药品、防卫、海运等行业。今后的趋势是市场需求继续增大,业界的竞争淘汰整顿将会加速,应用领域开始从传统领域转向物流、航空、机场、汽车零部件、印刷品等领域。

4.4 流通领域中ID标签的使用方法

在制造、物流领域,要根据情况选择符合其需求的ID标签来使用。输送过程中应用的ID标签主要用于物流中心或者大型的店铺,因为工作量大,读取距离比较长。比较适合使用长距离、大容量的标签。而厂家或者批发市场同物流中心就比较适合使用中等距离、容量较小的标签。

4.5 欧姆龙对流通领域中RFID事业的努力

欧姆龙对流通业的供应链市场特别重视。从北美、欧洲的项目到其他地域如日本、中国和亚洲其他国家的项目中,分阶段地加以实施,在同一市场上增加对其他领域如机场、送货上门、服装等的应用。物流市场是由供应商领域的制造业市场和非制造商领域的流通市场共同参与构成的。它包括制造业的物流部门、3PL、进口公司等。

4.6 RFID运作的商业模式

欧姆龙在制定好自己的RFID解决方案并加以实施的同时,也积极与很多商业合作伙伴共同进行事业的展开。不管是芯片、标签还是零售商的各种中间件,欧姆龙在标签嵌入和读写器开发方面都有自己的产品和技术应用。

4.7 RFID商品群

欧姆龙的RFID系统以电磁耦合方式和UHF微波方式为主。电磁耦合方式主要包括125KHz的V700系列和13.56MHz的V720系列。UHF微波方式主要是915MHz的V740系列,V740系列面对的主要是北美市场。现在面向中国的是V750系列产品。
使用硬币式标签时,V700系列通信距离可以达到250mm,该系统可以同时以FIFO、多方式连接、选择性连接机能搭载,具有出色的耐环境性、耐热性(可承受180℃高温),属于耐久标签。V700系列还搭载了同行业中最早的杂音控制机能,使得整体性能得到进一步提升。

V720系列是依照世界标准ISO/IEC15693进行开发的有灵活性的标签。卡式标签输出功率为4W时,V720系列通信距离实现450mm。它同样支持FIFO、多方式连接、选择性连接机能装载。
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