RFID的应用现状及未来发展趋势
RFID的应用现状及未来发展趋势
RFID是英文Radio Frequency Identification的缩写，即无线射频识别技术。它是一种非接触式自动识别技术。RFID系统一般由电子标签、阅读器和信息处理软件系统三部分组成。电子标签中储存有商品的基本信息，当标签进入阅读器射频磁场中时，标签被激发产生感应电流，将标签中储存的信息发射到阅读器中，阅读器通过解码系统识别标签，并可将识别信息进一步传递到信息处理系统进行分析处理。按照RFID标签的能量供给方式，RFID标签可分为有源标签和无源标签；按照RFID工作时使用的无线电频率，RFID系统可分为低频、高频、超高频和微波系统。
与我们目前最常见的条形码相比，RFID具有很多优势。如信息存储量大，非接触识别、识别距离长、快速方便，信息可更新，标签可重复使用，标签能适应不同工作环境等。
RFID的基本技术原理起源于二战时期，最初盟军利用无线电数据技术来识别敌我双方的飞机和军舰。战后，由于较高的成本，该技术一直主要应用于军事领域，并未很快在民用领域得到推广应用。直到上世纪八九十年代，随着芯片和电子技术的提高和普及，欧洲开始率先将RFID技术应用到公路收费等民用领域。到二十一世纪初，RFID迎来了一个崭新的发展时期，其在民用领域的价值开始得到世界各国的广泛关注，特别是在西方发达国家，RFID技术大量应用于生产自动化、门禁、公路收费、停车场管理、身份识别、货物跟踪等民用领域中，其新的应用范围还在不断扩展，层出不穷。
本世纪初，RFID已经开始在中国进行试探性的应用，并很快得到政府的大力支持，
2006年6月，中国发布了《中国RFID技术政策白皮书》，标志着RFID的发展已经提高到国家产业发展战略层面。到2008年底，中国参与RFID的相关企业达数百家，已经初步形成了从标签及设备制造到软件开发集成等一个较为完整的RFID产业链，据专家估计，2008年中国RFID相关产值达到80亿元左右，并将在未来5-10年保持快速发展。
目前，RFID在中国的很多领域都得到实际应用，包括物流、烟草、医药、身份证、奥运门票、宠物管理等等，但就我们日常生活感受而言，好像RFID还是离我们很远。除了二代身份证，我们还很难经常感受到RFID在我们生活中的存在。这到底是什么原因呢？其实道理很简单，尽管RFID正快速在各个领域得到实际应用，但相对于我们国家的经济规模，其应用范围还远未达到广泛的程度，即便在RFID应用比较多的交通物流产业，也还处于点分布的状态，而没能达到面的状态。往往是产业中的领导企业为保持其竞争地位而率先尝试采用这种新技术，而更多的企业还抱着观望和犹豫的态度。还是以物流产业为例，应用RFID技术可以大幅提高物流运作效率，如加快货物出入库时间，减少现场操作人员，实现快速而精确的库存盘点，实现货物准确定位跟踪等，但时至今日，在中国真正实施RFID技术的物流企业还屈指可数。经济危机爆发以来，很多业内人士也开始对RFID产业的未来发展产生怀疑和失望，那么到底是什么因素阻碍了这一新兴产业在我国的发展呢？
首先，是我们国企业总体信息化水平不高，阻碍了RFID充分发挥其作用。RFID作为一种信息技术手段，其基本功能是实现数据的精准快速采集。这些数据采集后，必须经过进一步的对比分析处理，才能达到提高效率、降低总体成本的作用。也就是说，RFID的实施，往往需要企业信息化达到一定水平，使RFID系统与企业既有的ERP、CRM等信息集成在一起，才能充分发挥其作用。其次，RFID实施成本还比较高，使很多企业望而却步。不仅仅对中国企业，即便对西方企业，RFID的高成本也是一个巨大障碍。正如前文所言，RFID的基本技术原理在60几年前就产生了，但直到上世纪后期，RFID的应用才逐步推广到民用领域，正是高成本阻碍了RFID技术的实际应用。目前在国内，一张RFID标签一般都在1元以上，ETC的车载单元要400多元，高成本使得RFID的投资回报具有很大风险，使其应用大多局限于高价值或高利润商品领域。
再次，行业标准尚未统一，贸然实施会带来不确定风险。尽管RFID起源很早，但目前还没有形成全球统一的技术标准，中国在标准制定领域起步较晚，由于关乎各国经济利益，相信标准之争还会持续一定时间。在这种情况下，贸然投入，必然给企业经营带来很大风险。蓝光获得DVD标准之争的胜利，给HD-DVD阵营带来的巨大伤害，是处于标准之争产业里的企业不得不慎重考虑的问题，这也是很多企业对实施RFID抱观望态度的原因。
最后，我国产业供应链发展还处于初级阶段，也阻碍了RFID的实际应用。与西方企业相比，由于技术和管理处于劣势地位，我国大多行业都存在过度竞争，价格成为市场竞争的主要手段，这就使得很多制造企业利润率维持在相当低的水平，产业供应链的上下游企业之间往往博弈大于合作。而RFID技术只有在整个供应链上协同实施，实现供应链信息透明和分享，才能最大程度发挥出RFID的作用，这在目前情况下还很难做到。另外，实施RFID的一个主要益处是节省人工成本，沃尔玛称RFID每年为其节省数十亿美元的人力成本开支，而中国较低的工资水平也使得很多企业没有积极性去实施RFID技术。
综上所述，尽管RFID能为企业带来很多益处，目前仍面临着很多实际应用的难题有待解决。
但任何新生事物都会有一个发展过程，随着时间的推移，那些制约RFID发展的不利因素会发生改变，展望未来几年，我们看到有利于RFID发展的趋势正日益明显。
尽管中国企业目前信息化程度还较低，但中国企业前进的步伐相当快。今年中国已有40多家企业闯入世界500强，更多本土企业正迅速成长为跨国经营企业，日益复杂的管理要求这些企业必须迅速推进信息化建设，在这一点上中国企业具有一定的后发优势，而企业信息化必然给RFID带来良好的发展机遇。随着中国企业信息化的进程，RFID的应用将会由点到面，逐步拓展到更广的领域。而RFID的实施成本，必然随着RFID应用的推广和市场的扩大而逐步降低，RFID的应用将会从目前的托盘或整箱的货物跟踪逐步扩展到单品货物跟踪的水平。最后，从产业供应链角度看，国家目前提倡的产业升级，就是要使中国企业多生产高技术、高附加值、高利润产品，而这些领域，正是RFID用武之地。产业升级将带动中国企业提升市场竞争能力，逐步由单体企业竞争上升为产业供应链的竞争。在未来几年，我们会看到，RFID的实施将摆脱仅仅由单个企业实施的窘境，而展现为企业所在整个供应链的协同实施，RFID的益处将会得到最大程度的发挥。凡此种种，我们还会怀疑RFID在中国的发展吗？
近一两年来由于受到以沃尔玛为代表的大型零售商的推动，RFID技术在全球掀起阵阵热潮，吸引了众多厂商参与相关技术及芯片的研究和开发。目前
RFID技术处于迅速上升的时期，该技术被业界公认为是本世纪最有前途应用技术之一，同时也引起了许多国家的重视，欲将其培育成国家的一项重要产业。
一、RFID技术及其发展历史
射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification)是自动识别技术的一种，即通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别。一个典型的RFID系统一般由RFID标签、读写器以及计算机系统等部分组成。其中RFID标签中一般保存有约定格式的编码数据，用以唯一标识标签所附着的物体。与传统的识别方式相比，RFID技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理，且操作方便快捷。能够广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域，并被认为是条形码标签的未来替代品。
RFID系统的工作原理(如图1)：
读写器通过天线发送出一定频率的射频信号；当RFID标签进入读写器工作场时，其天线产生感应电流，从而RFID标签获得能量被激活并向读写器发送出自身编码等信息；读写器接收到来自标签的载波信号，对接收的信号进行解调和解码后送至计算机主机进行处理；计算机系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号；RFID标签的数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑，控制逻辑接收指令完成存储、发送数据或其他操作。
图1RFID系统原理
RFID技术的发展最早可以追溯至第二次世界大战时期，那时它被用来在空中作战行动中进行敌我识别。从历史上看，RFID技术的发展基本可按10年期划分为几个阶段(参见表1)。
因此RFID并不是一个崭新的技术。从分类上看，因为经过多年的发展，
13.56MHz以下的RFID技术已相对成熟，目前业界最关注的是位于中高频段的RFID技术，特别是860MHz～960MHz(UHF频段)的远距离RFID技术发展最快；而
2.45GHz和
5.8GHz频段由于产品拥挤，易受干扰，技术相对复杂，其相关的研究和应用仍处于探索的阶段。
表1 RFID技术发展的历程表
时间RFID技术发展
1941-1950雷达的改进和应用催生了RFID技术，1948年奠定了RFID技术的理年论基础。
1951-1960早期RFID技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。
年196l-1970RFID技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。
年1971-1980RFID技术与产品研发处于一个大发展时期，各种RFID技术测试得到年加速。出现了一些最早的RFID应用。
1981-1990RFID技术及产品进入商业应用阶段，各种封闭系统应用开始出现。年1991-2000RFID技术标准化问题日趋得到重视，RFID产品得到广泛采用。
年2001-今标准化问题日趋为人们所重视，RFID产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低。
二、RFID技术标准现状
目前，RFID还未形成统一的全球化标准，市场为多种标准并存的局面，但随着全球物流行业RFID大规模应用的开始，RFID标准的统一已经得到业界的广泛认同。RFID系统主要由数据采集和后台数据库网络应用系统两大部分组成。目前已经发布或者是正在制定中的标准主要是与数据采集相关的，其中包括电子标签与读写器之间的空气接口、读写器与计算机之间的数据交换协议、RFID 标签与读写器的性能和一致性测试规范、以及RFID标签的数据内容编码标准等。后台数据库网络应用系统目前并没有形成正式的国际标准，只有少数产业联盟制定了一些规范，现阶段还在不断演变中。
RFID标准争夺的核心主要在RFID标签的数据内容编码标准这一领域。目前，形成了五大标准组织，分别代表了国际上不同团体或者国家的利益。EPC Global是由北美UCC产品统一编码组织和欧洲EAN产品标准组织联合成立，在全球拥有上百家成员，得到了零售巨头沃尔玛，制造业巨头强生、宝洁等跨国公司的支持。而AIM、ISO、UID则代表了欧美国家和日本；IP-X的成员则以非洲、大洋洲、亚洲等国家为主。比较而言，EPC Global由于综合了美国和欧洲厂商，实力相对占上风。
1.EPC Global
EPC Global是由UCC和EAN联合发起的非盈利性机构，全球最大的零售商沃尔玛连锁集团、英国Tesco等100多家美国和欧洲的流通企业都是EPC的成员，同时由美国IBM公司、微软、Auto-ID Lab等进行技术研究支持。此组织除发布工业标准外，还负责EPCgobal号码注册管理。EPC Global系统是一种基于EAN·UCC编码的系统。作为产品与服务流通过程信息的代码化表示，EAN·UCC 编码具有一整套涵盖了贸易流通过程各种有形或无形的产品所需的全球唯一的标识代码，包括贸易项目、物流单元、位置、资产、服务关系等标识代码。EAN·UCC标识代码随着产品或服务的产生在流通源头建立，并伴随着该产品或服务的流动贯穿全过程。EAN·UCC标识代码是固定结构、无含义、全球唯一的全数字型代码。
在EPC标签信息规范
1.1中采用64-96位的电子产品编码；在EPC标签
2.0规范中采用96-256位的电子产品编码。
2.日本UID
主导日本RFID标准研究与应用的组织是T-引擎论坛(T-Engine Forum)，该论坛已经拥有成员475家成员。值得注意的是成员绝大多数都是日本的厂商，如N
EC、日立、东芝等，但是少部分来自国外的著名厂商也有参与，如微软、三星、LG和SKT。T-引擎论坛下属的泛在识别中心(Ubiquitous ID Center--UID)成立于
2002年12月，具体负责研究和推广自动识别的核心技术，即在所有的物品上植入微型芯片，组建网络进行通信。UID的核心是赋予现实世界中任何物理对象唯一的泛在识别号(Ucode)。它具备了128位(128-bit)的充裕容量，提供了340x 1036编码空间，更可以用128位为单元进一步扩展至
256、384或512位。Ucode的最大优势是能包容现有编码体系的元编码设计，可以兼容多种编码，包括JAN、UP
C、ISBN、IPv6地址、甚至电话号码。Ucode标签具有多种形式，包括条码、射频标签、智能卡、有源芯片等。泛在识别中心把标签进行分类，并设立了多个不同的认证标准。
三、全球RFID产业发展分析
从全球的范围来看，美国已经在RFID标准的建立、相关软硬件技术的开发、应用领域走在世界的前列。欧洲RFID标准追随美国主导的EPC global标准。在封闭系统应用方面，欧洲与美国基本处在同一阶段。日本虽然已经提出UID标准，但主要得到的是本国厂商的支持，如要成为国际标准还有很长的路要走。RFID在韩国的重要性得到了加强，政府给予了高度重视，但至今韩国在RFID标准上仍模糊不清。
1.美国
在产业方面，TI、Intel等美国集成电路厂商目前都在RFID领域投入巨资进行芯片开发。
Symbol等已经研发出同时可以阅读条形码和RFID的扫描器。IBM、Microsoft和HP等也在积极开发相应的软件及系统来支持RFID的应用。目前美国的交通、车辆管理、身份识别、生产线自动化控制、仓储管理及物资跟踪等领域已经开始逐步应用RFID技术。在物流方面，美国已有100多家企业承诺支持RFID应用，这其中包括：
零售商沃尔玛；制造商吉列、强生、宝洁；物流行业的联合包裹服务公司以及政府方面国防部的物流应用。
另外，值得注意的是美国政府是RFID应用的积极推动者。按照美国防部的合同规定，
2004年10月1日或者
2005年1月1日以后，所有军需物资都要使用RFID标签；美国食品及药物管理局(FDA)建议制药商从2006年起利用RFID跟踪最常造假的药品；美国社会福利局(SSA)于2005年年初正式使用RFID技术追踪SSA各种表格和手册。
2.欧洲
在产业方面，欧洲的Philips、STMicroelectronics在积极开发廉价RFID芯片；Checkpoint在开发支持多系统的RFID识别系统；诺基亚在开发能够基于RFID的移动电话购物系统；SAP则在积极开发支持RFID的企业应用管理软件。在应用方面，欧洲在诸如交通、身份识别、生产线自动化控制、物资跟踪等封闭系统与美国基本处在同一阶段。目前，欧洲许多大型企业都纷纷进行RFID的应用实验。例如，英国的零售企业Tesco最早于
2003年9月结束了第一阶段试验。试验由该公司的物流中心和英国的两家商店进行，试验是对物流中心和两家商店之间的包装盒及货盘的流通路径进行追踪，使用的915MHz频带。
3.日本
日本是一个制造业强国，它在电子标签研究领域起步较早，政府也将RFID 作为一项关键的技术来发展。MPHPT在
2004年3月发布了针对RFID的"关于在传感网络时代运用先进的RFID技术的最终研究草案报告"，报告称MPHPT将继续支持测试在UHF频段的被动及主动的电子标签技术，并在此基础上进一步讨论管制的问题；
2004年7月，日本经济产业省METI选择了七大产业做RFID的应用试验，包括消费电子、书籍、服装、音乐
CD、建筑机械、制药和物流。从近来日本RFID领域的动态来看，与行业应用相结合的基于RFID技术的产品和解决方案开始集中出现，这为2005年RFID 在日本应用的推广，特别是在物流等非制造领域，奠定了坚实的基础。(2004年中至2005年初日本RFID发展历程参见表2)。
表22004年中至2005年初日本RFID发展大事记
时间事件
2005年2日本Personal Media开始销售配备无线标签(RFID标签)读取器和月条形码读取器的PHS"UC-Phone"及其评测工具组。
2004年12日本SGI从l2月15日开始供应使用无线IC标签来收集、分析物品月及环境信息的微型传感器系统。
2004年12由日立ULSI Systems研制的两款RFID标签芯片通过了
月Ubiquitous ID Center关于ucode标签标准的认证。
2004年11三菱成功地开发出了避免RFID读写器之间干扰的新技术。主要面向月设想在物流过程中进行批量读取时使用的UHF频带无线标签。
2004年10NEC宣布，生产笔记本个人电脑的NEC个人产品公司已在米泽工厂月中引进了使用RFID标签的生产管理系统。
2004年7富士通Prime Software Technologies将销售基于RFID标签的位月置检测系统"Local Positioning System(LPS)"。
2004年6日立的WirelessInfo Venture Company开发出遵循I
EEE802.11月规格、面向位置检测系统的无线标签"AirLocation Tagg"。
4.韩国
韩国主要通过国家的发展计划，再联合企业的力量来推动RFID的发展，即主要是由产业资源部和情报通信部来推动RFID的发展计划。特别值得注意的是在
2004年3月韩国提出IT839计划以来，RFID重要性得到了进一步的加强。虽然目前韩国在RFID的开发和应用领域乏善可陈，但值得引起关注的是在韩国政府的高度重视下，韩国关于RFID的技术开发和应用试验正在加速展开。同日本类似，韩国也出现了将RFID引入开放系统的趋势。
2005年3月，韩国政府将耗资
7.84亿美元在仁川新建技术中心，主要从事电子标签技术包括RFID研发以及生产，以帮助韩国企业快速确立在全球RFID市场的主流地位。该中心的建设将在2007年前完成，RFID标签和传感器将在2008年批量出货。
四、RFID的应用及展望
尽管RFID技术已经应用于多个领域，但是其应用是局限在某一封闭市场内，因此其市场规模受到了极大的限制。但是随着RFID技术的发展演进以及成本的降低，未来几年内RFID技术主要以供应链的应用为赢利的主体，全球开放的市场将为RFID带来巨大的商机。简单来讲，从采购、仓储、生产、包装、卸载、流通加工、配送、销售到服务，这些是供应链上的业务流程和环节。
在供应链运转时，企业必须随时实地、精确的掌握供应链上的商流、物流、信息和资金的流向，才能够使企业发挥出最大的效率和效益。但实际上，物体在流动的过程中各种环节处于松散的状况，商流、物流、信息和资金常常随着时间和位置的变化而变化，使企业对这四种流的控制能力大大下降，从而产生失误造成不必要的损失。
RFID技术正是有效解决供应链上各项业务运作资料的输入与输出、业务过程的控制与跟踪，以及减少出错率等难题的一种技术。例如，最近香港工业工程师学会及香港生产力促进局就开展了一项名为"提升制造及工业工程师应用无线标签来实施供应链管理"的项目。该项目主要是为香港制造及工业工程师设计，项目包括一系列的工业及技术专题研讨会、工作坊等。港府正是借助RFID 技术在产品供应链上的每个环节发挥的效用，实现物料供应、生产、贮存、包装，以及物流、货运出境、船务运输，存货控制及零售等各个环节的管理，帮助企业加快物流速度，改善生产效率，促进贸易活动。
据Deloitte研究中心的分析和预测，从2006年开始，供应链将成为推动RFID的主要产业，而且每年都在高速成长，推动RFID产业前进。至2009年，约70%的RFID应用都在供应链产业中。事实上，供应链的每一个环节加入RFID 之后，就会变得更加顺畅，相对的其他产业所占的比例也只有30%而已(见图2)。
图2供应链应用推动RFID发展
当然，RFID的发展也面临一些障碍，其中最主要的是RFID标签的价格。一般认为价格在5美元以上的芯片，主要为应用于军事、生物科技和医疗方面的有源器件，10美分-1美元左右的常为用于运输、仓储、包装、文件等的无源器件，消费应用如零售的标签在5～10美分，医药、各种票证(车票、入场券等)、货币等应用的标签则在5美分以下，标签价格将直接影响RFID的市场规模。
其次是隐私权的问题难于解决，由于在非接触的条件下，可以对标签中的数据进行读取，这引发了人们对RFID技术侵犯个人隐私权的争议。尽管如此，笔者还是坚信标签价格将随着技术的发展及生产规模的扩大而得以解决，隐私问题则需要各个国家通过立法对用户的隐私权加以保护来逐步解决。RFID技术所独有的优势，最终将在全球形成一个巨大的产业，值得各个领域加以关注。