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RFID在整車物流管理中的應用模式

文章來源:網絡 發布時間:2018-06-2736 訪問量:

根據RFID標簽的具體應用場景,可以將RFID係統的應用分為兩種應用模式。對於應用模式的選擇,應當根據實際場景環境以及擁有的技術條件,因地製宜的選擇其中的一種。本文主要介紹了RFID標簽在整車物流的應用模式和設備選型。

  RFID的應用模式與目前使用範圍較廣的條形碼技術相比,RFID技術除了可以省去人工操作,還具有防磁防水、耐高溫、使用壽命長和識別距離遠等優勢。此外,由於標簽上的數據信息可以加密並且可以修改,因此使用起來也更加方便。RFID的普及和應用將為物流等產業帶來革命性變化。

  由於RFID技術的特殊性,RFID在實際應用中的模式主要體現為電子標簽的應用模式。一般表現為兩種模式,一種為“工具型”應用模式;另一種為“資源型“應用模式。

  在工具型應用模式中,是將RFID電子標簽設計成一種專業工具,該工具支持“應用係統”能夠提供數據的功能服務。由於具備“自動識別”功能,這種應用中RFID的基本價值在於自動采集工具,在完成被標識物的自動識別之後其價值就體現完畢。這種工具型模式的應用係統,一般適用於單一的閉環作業環境,其運行運營方式一般為業主“自建、自營、自用”。工具型應用係統提供的服務主要表現為“功能服務“,對外部的關聯采用後台或者數據庫級的互聯互通關聯方式,前端RFID標簽與讀寫器設備並不對外開放,從這個意義上來說係統是一種“閉環係統”。工具型應用案例最早出現於西方發達國家的“電子錢包”、“電子門禁”、“身份識別”、“產品標識“、“電子通行卡”等,近年來在我國各行各業中的也有了廣泛的應用,但是大部分都是根據國外的發明以及形成的範例和運作模式移植而形成的市場應用,以閉環式工具型應用為主體。但近年來RFID標簽應用中價格敏感度在逐步上升,成本問題越來越受到應用業主的關注,單純依靠單個應用主體承擔全部費用。在此情況下,要實現這種閉環式工具型係統實現規模化的發展和應用,重點需要突破RFID標簽低成本瓶頸,以達到人們預期目標一一相對較低的價格,至少與目前廣泛使用的條形碼價格相似。

  隨著RFID在我國製造業的廣泛應用,RFID在製造業中應用模式也受到了人們的關注,人們試圖以製造業為突破口,同時將RFID在應用領域中的“模式”形成一種“範式”加以推廣,使得該模式能夠複製或者移植到其他行業中去。RFID在製造業中的應用分為水平分布式應用(沿著物理的、企業範圍內的空間)和垂直分布式應用(沿著信息層次)兩種方式(模式),在水平分布式應用模式中,係統部署有三個選擇層次,即集中實現、單元級分布以及PLC設備級分布,實現RFID信息在控製高層MES客戶端的集成:在垂直分布式應用中,RFID信息隻在需要被使用的控製層中得到利用,數據不需要貫穿整個係統層次路徑。從根本上來看,無論是水平分布式應用還是垂直分布式應用,強調的是RFID係統的部署方法或者模式,RFID的應用場景,仍然隻限於單個企業,RFID所充當的角色,依然是一個信息采集手段,所采集到的信息並沒有在作為產品整個生命周期的一種信源信息,因此從本質上來說,這兩種應用仍然屬於閉環式工具型的應用。

  資源性應用模式是把RFID電子標簽的設計開發為“信源”,將電子標簽作為被標識物的“身份特征信息”和“管理基礎信息”,為被標識物建立“電子鏡像”並映射在基於RFID技術所建立的“數字化虛擬環境”中,以實現對被標識物實景的信息描述,支持麵向被標識物的“信息資源”開發利用。這種“資源型”的應用係統,提供的主要是“信息服務”,與後台數據存儲密切相關。資源型應用係統的核心是“信息公共服務平台”,需要一種商業化的運作模式,需要多個環節協同合作,對外提供的是“社會化服務”。在這種模式下,打破了原有的單一型應用主體的界限,涉及的價值鏈長、服務節點多、服務麵廣、服務內容豐富,因此其應用成本在眾多的服務環節被分解,由多個應用主體共同分擔費用成本,因而係統整體“性價比”高。這種資源型模式的應用係統,一般適用於開環作業環境。就RFID國際應用情況來看,這種開放式的應用還沒有得到普及。特別要強調的是“資源型應用“使RFID技術成為了一種特殊的信息資源開發應用技術,而不僅僅是作為一種“標識”技術和“識別”技術,它注重的是跨平台的RFID信息服務體係和跨平台的交換技術的建設,並建立廣泛的RFID信息采集體係和共享體係,對所有的環節采集的信息進行分散存儲和統一交換,建設成行業、區域的RFID應用信息的社會化公共平台。在資源型應用模式下,從RFID技術核心價值出發,可以從兩個方向構建係統的應用價值:前端方向和後端方向。前端方向著重對作為被標識物信源的RFID標簽的開發,通過對標簽的多環節、多用途、多服務對象的設計,構建以標準信源為基礎的價值鏈。後端方向體現於RFID應用係統的後台,通過采集被標識物的各種信息形成資源數據庫,然後再對這些數據進行挖掘,形成“服務信息”。雖然前端方向的價值鏈構建模式是一種理想的、技術核心價值發揮最充分的應用模式,但對於RFID的應用技術要求高,實現難度大。同時,由於後台係統開發的技術和數據挖掘、分析技術相對成熟,對各種不同格式數據的編碼和解碼也相對容易。

  應用模式選擇

  就整車物流管理而言,當前業務中由於人工介入過多而造成的效率地下、頻頻出錯現象,在很大程度上是由於缺乏信息管理手段,前文已經分析過,現有流程中一個明顯的弊端在於缺失適合的信息采集與管理平台。而RFID的出現正好可以彌補這一信息采集手段的缺位,盡管在現有的整車物流管理中引入RFID成本後會帶來相關成本的增加,但是如果能夠將RFID應用帶來的優勢惠及到各個相關管理領域,即除了整車物流管理外,還包括處於供應鏈上遊的製造過程中的產品管理以及公路運政管理、口岸通關管理、停車場管理、小區管理等領域,那麽RFID的應用價值將會得到進一步提升,RFID應用的經濟效益將會大大增加。在這種情況下,RFID的應用成本被眾多環節稀釋,自然而然的分攤到整車物流管理費用將會顯著降低。

  在整車生命周期中,整車從下生產線出廠到最終報廢,期間經曆許多的管理環節,產生眾多的管理信息,有從汽車製造廠商角度來看的有關整車的生產信息,有從物流企業角度來看的有關整車的運輸信息,有從倉庫管理角度來看的整車倉儲信息,有從車輛交通管理部門角度來看的交管信息,還有從消費者角度來看的整車使用信息(維修狀況、計費狀況等)等,在這一係列管理過程中,如果每個管理過程對RFID的應用都各自為政,將會造成RFID的使用形成“RFID信息孤島”的局麵,不但會增加單個管理領域的成本,而且會大大降低了RFID的整體經濟效益。閉環式工具型的應用雖然部署簡單,後台係統的開發工作量也相對較小,但從各個行業各個企業整體來看,不利於對信息資源的深度開發利用,從而在一定程度上影響到國家整體的信息化進程。因此,伴隨著整車物流管理領域對RFID應用的實際需求,對RFID的應用,應當著眼於宏觀汽車產業鏈,除了要發展RFID標識應用的同時,還要推進係統化的應用;在發展RFID產品製造業、物流業的同時,著力推進開環應用模式;促進“功能服務”向“信息服務”轉化,使得作為信源的同一個電子標簽,在各個管理領域采集到的信息能夠進行綜合開發,為各應用主體提供不同的信息服務。從這方麵來說,作為出廠後汽車生命周期首個管理環節,對於RFID的應用需求,發源於整車物流管理,但又不僅僅局限於物流管理。當然這種開環式資源型應用模式,需要創新商業模式和產業形態,也需要政府的引導和信息運營商推動。基於上述考慮,為使RFID價值和效益的最大化,在整車物流管理中,嚐試性的選取資源型應用模式,並且基於該模式下的價值鏈的構建方式為一應用後台為基礎的價值鏈。盡管本文研究的是RFID在整車物流中的應用方麵,但是就RFID采集到有關整車信息,卻不僅僅隻限於整車物流管理中的應用,其服務對象還可以拓展到經銷商、消費者甚至交管部門。整車物流管理中RFID核心價值鏈可以采用後端方向上的以應用係統後台為基礎的價值鏈,如圖一所示。

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  圖一 以應用後台為基礎的價值鏈

  圖中,以RFID係統采集到的被標識物的信息首先被存儲到統一的信息資源庫中,然後,各個對象的服務通過信息資源庫的信息挖掘等手段獲得服務。其顯著特點是以采集到的信息為基礎,依靠挖掘等數據開發技術,麵對多元服務。在整車物流管理的各個業務環節,分布在不同空間的RFID信息采集係統將整車信息采集到一個統一的數據庫中,整車的信息經過處理後,可以得到較為統一的運輸信息(訂單用戶和經銷商所關注的)、倉儲信息(物流公司所關注的)等。

  RFID係統設備選型

  確定應用模式後,接下來就是進行有關RFID設備的選型工作了。應當在充分弄清RFID技術特性原理的基礎上結合具體應用場景進行設備的選擇。

  (1)影響選型的因素

  對於RFID的兩種應用模式,無論采用哪種模式,都必須結合實際應用場景選擇RFID的設備類型,以此作為應用的數據采集的依托。目前各種RFID廠商生產的設備琳琅滿目,僅就電子標簽而言就有礦用型標簽、雙向型標簽、查找型標簽等等。這些特定產品的設計都是與具體的環境進門結合的,有著特定的場景需求。因此,對整車物流管理,各種RFID設備選型之前需要事先清RFID應用特點,即影響RFID係統使用的因素。

  1)標簽識別距離。識別距離的遠近應該是RFID.係統選型要考慮到的一個重要因素。對於不同的距離,設備特別是電子標簽的選擇有著非常大的區別,主要體現於標簽的工作頻率上麵。在整車物流管理中,要充分考慮到獲取車輛標簽信息時,對車輛識別的距離範圍,該距離既不能過近而可能導致“群讀”現象,又不能過遠而產生漏讀錯讀現象。其中,要特別注意汽車進出車庫時為讀取隨車電子標簽信息而部署的RFID的閱讀器和車輛之間的距離,因為這個環節不但涉及到對車輛狀態信息的獲取,而且還涉及到車庫車輛信息的統計。

  2)讀取標簽的方向性。考慮到整車物流的特點,無論在車輛下生產線出總裝環節,還是車輛進出各個車路或者經銷商的環節,對這些車輛的物流操作管理整車基本上都是向生產線一樣連續作業的。由於RFID的技術特征,RFID可以同時讀取多個標簽,然而這恰恰對整車物流進出各個物理環節進行信息采集時所不利的,對車輛電子標簽信息的讀取也應當按照有序的原則,逐個進行。因此要顧及到標簽讀取的方向性問題,對讀取的順序性要求越高,則相應的讀取的方向性就要求越強。

  3)使用成本和壽命。作為一項能夠自動識別的技術,RFID的應用已經有幾十年的曆史,在歐美等一些發達國家,RFID係統已經成功應用於多種領域,在製造業、物流業等行業都有成功的應用範例。但是當前還沒有出現普遍應用的現象,其中一個主要原因是RFID的應用成本還沒有達到預期,成本價格是製約RFID技術發展的主要因素之一。而且工具型應用使得RFID的應用成本集中於應用業務一家,很難通過應用共享的方式分攤成本。整車物流管理中同樣考慮到RFID的應用成本,特別是電子標簽的成本。此外RFID的壽命也是應當考慮的一個因素,在總的購置費用一定的情況下,選擇使用壽命長的產品可以間接的降低應用成本。

  (2)代表產品選擇

  綜合分析整車物流相關操作中的業務,一般情況下,要求對整車物流信息的采集距離基本上在10米以內,距離過大不利於管理操作,過小不利於車輛之間的距離控製。因此從距離的因素上看,滿足該條件的電子標簽,其工作頻率應該為超高頻,即頻率範圍在30-1000MHz,根據目前該頻段的使用,典型的平率為433.92MHz和862(902)一928MHz。另外,由於RFID的應用模式采用的是資源性模式,RFID標簽不僅僅為整車物流管理環節應用,還要能夠為涉車其他管理環節應用,由此對標簽的質量和壽命要求較高,可以選擇無源標簽。無源標簽體積小重量輕,可以按照要求製作成各種形狀安裝於車體之上,並且其工作環境限製的較少。

  為了防止對車輛信息的群讀,在閱讀器與標簽工作的時候,盡可能的使閱讀器每次隻能讀取一個車輛上的電子標簽,要滿足這個要求,除了可以控製閱讀器天線安裝擺放位置,通過物理的方式實現外,更重要的是要選取天線的極化方式。天線的極化方式有線性極化和圓極化等方式,雖然在大多數場合由於標簽的方位是不可知的,采用的是圓極化和現行計劃相結合的方式,但是由於整車物流數據采集的特殊性應當選取線性極化方式的閱讀器天線。

  在確定了整車物流中RFID係統的工作頻率和讀寫器天線的極化方式後,對於讀寫器的選擇相對固定。隨著RFID技術的發展,讀寫器的價格會進一步降低,性能將進一步提高,讀寫器設備朝著模塊化、智能化等方向發展。在整車物流管理中,需要兩種類型的閱讀器,即固定式讀寫器和手持式讀寫器。固定式讀寫器安裝在整車物流的各個節點,采集車輛的物流狀態等信息,手持式讀寫器則用於車庫的日常盤存和庫區車位的管理盤缶守。

  綜上所述,整車物流管理中,RFID係統的工作頻率為超高頻,標簽類型為無源標簽,天線極化方式為線極。

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