RFID在整车物流管理中的应用模式与设备选型

根据RFID标签的具体应用场景，可以将RFID系统的应用分为两种应用模式。对于应用模式的选择，应当根据实际场景环境以及拥有的技术条件，因地制宜的选择其中的一种。本文主要介绍了RFID标签在整车物流的应用模式和设备选型。

RFID的应用模式

与目前使用范围较广的条形码技术相比，RFID技术除了可以省去人工操作，还具有防磁防水、耐高温、使用寿命长和识别距离远等优势。此外，由于标签上的数据信息可以加密并且可以修改，因此使用起来也更加方便。RFID的普及和应用将为物流等产业带来革命性变化。

由于RFID技术的特殊性，RFID在实际应用中的模式主要体现为电子标签的应用模式。一般表现为两种模式，一种为“工具型”应用模式；另一种为“资源型“应用模式。

在工具型应用模式中，是将RFID电子标签设计成一种专业工具，该工具支持“应用系统”能够提供数据的功能服务。由于具备“自动识别”功能，这种应用中RFID的基本价值在于自动采集工具，在完成被标识物的自动识别之后其价值就体现完毕。这种工具型模式的应用系统，一般适用于单一的闭环作业环境，其运行运营方式一般为业主“自建、自营、自用”。工具型应用系统提供的服务主要表现为“功能服务“，对外部的关联采用后台或者数据库级的互联互通关联方式，前端RFID标签与读写器设备并不对外开放，从这个意义上来说系统是一种“闭环系统”。工具型应用案例最早出现于西方发达国家的“电子钱包”、“电子门禁”、“身份识别”、“产品标识“、“电子通行卡’’等，近年来在我国各行各业中的也有了广泛的应用，但是大部分都是根据国外的发明以及形成的范例和运作模式移植而形成的市场应用，以闭环式工具型应用为主体。但近年来RFID标签应用中价格敏感度在逐步上升，成本问题越来越受到应用业主的关注，单纯依靠单个应用主体承担全部费用。在此情况下，要实现这种闭环式工具型系统实现规模化的发展和应用，重点需要突破RFID标签低成本瓶颈，以达到人们预期目标一一相对较低的价格，至少与目前广泛使用的条形码价格相似。

随着RFID在我国制造业的广泛应用，RFID在制造业中应用模式也受到了人们的关注，人们试图以制造业为突破口，同时将RFID在应用领域中的“模式”形成一种“范式”加以推广，使得该模式能够复制或者移植到其他行业中去。文献［7］和［16］将RFID在制造业中的应用分为水平分布式应用（沿着物理的、企业范围内的空间）和垂直分布式应用（沿着信息层次）两种方式（模式），在水平分布式应用模式中，系统部署有三个选择层次，即集中实现、单元级分布以及PLC设备级分布，实现RFID信息在控制高层MES客户端的集成：在垂直分布式应用中，RFID信息只在需要被使用的控制层中得到利用，数据不需要贯穿整个系统层次路径。从根本上来看，无论是水平分布式应用还是垂直分布式应用，强调的是RFID系统的部署方法或者模式，RFID的应用场景，仍然只限于单个企业，RFID所充当的角色，依然是一个信息采集手段，所采集到的信息并没有在作为产品整个生命周期的一种信源信息，因此从本质上来说，这两种应用仍然属于闭环式工具型的应用。

资源性应用模式是把RFID电子标签的设计开发为“信源’’，将电子标签作为被标识物的“身份特征信息”和“管理基础信息”，为被标识物建立“电子镜像”并映射在基于RFID技术所建立的“数字化虚拟环境“中，以实现对被标识物实景的信息描述，支持面向被标识物的“信息资源”开发利用。这种“资源型”的应用系统，提供的主要是“信息服务”，与后台数据存储密切相关。资源型应用系统的核心是“信息公共服务平台”，需要一种商业化的运作模式，需要多个环节协同合作，对外提供的是“社会化服务“。在这种模式下，打破了原有的单一型应用主体的界限，涉及的价值链长、服务节点多、服务面广、服务内容丰富，因此其应用成本在众多的服务环节被分解，由多个应用主体共同分担费用成本，因而系统整体“性价比”高。这种资源型模式的应用系统，一般适用于开环作业环境。就RFID国际应用情况来看，这种开放式的应用还没有得到普及。特别要强调的是“资源型应用“使RFID技术成为了一种特殊的信息资源开发应用技术，而不仅仅是作为一种“标识”技术和“识别”技术，它注重的是跨平台的RFID信息服务体系和跨平台的交换技术的建设，并建立广泛的RFID信息采集体系和共享体系，对所有的环节采集的信息进行分散存储和统一交换，建设成行业、区域的RFID应用信息的社会化公共平台。在资源型应用模式下，从RFID技术核心价值出发，可以从两个方向构建系统的应用价值：前端方向和后端方向。前端方向着重对作为被标识物信源的RFID标签的开发，通过对标签的多环节、多用途、多服务对象的设计，构建以标准信源为基础的价值链。后端方向体现于RFID应用系统的后台，通过采集被标识物的各种信息形成资源数据库，然后再对这些数据进行挖掘，形成“服务信息”。虽然前端方向的价值链构建模式是一种理想的、技术核心价值发挥最充分的应用模式，但对于RFID的应用技术要求高，实现难度大。同时，由于后台系统开发的技术和数据挖掘、分析技术相对成熟，对各种不同格式数据的编码和解码也相对容易。

应用模式选择

就整车物流管理而言，当前业务中由于人工介入过多而造成的效率地下、频频出错现象，在很大程度上是由于缺乏信息管理手段，前文已经分析过，现有流程中一个明显的弊端在于缺失适合的信息采集与管理平台。而RFID的出现正好可以弥补这一信息采集手段的缺位，尽管在现有的整车物流管理中引入RFID成本后会带来相关成本的增加，但是如果能够将RFID应用带来的优势惠及到各个相关管理领域，即除了整车物流管理外，还包括处于供应链上游的制造过程中的产品管理以及公路运政管理、口岸通关管理、停车场管理、小区管理等领域，那么RFID的应用价值将会得到进一步提升，RFID应用的经济效益将会大大增加。在这种情况下，RFID的应用成本被众多环节稀释，自然而然的分摊到整车物流管理费用将会显著降低。

在整车生命周期中，整车从下生产线出厂到最终报废，期间经历许多的管理环节，产生众多的管理信息，有从汽车制造厂商角度来看的有关整车的生产信息，有从物流企业角度来看的有关整车的运输信息，有从仓库管理角度来看的整车仓储信息，有从车辆交通管理部门角度来看的交管信息，还有从消费者角度来看的整车使用信息（维修状况、计费状况等）等，在这一系列管理过程中，如果每个管理过程对RFID的应用都各自为政，将会造成RFID的使用形成“RFID信息孤岛’’的局面，不但会增加单个管理领域的成本，而且会大大降低了RFID的整体经济效益。闭环式工具型的应用虽然部署简单，后台系统的开发工作量也相对较小，但从各个行业各个企业整体来看，不利于对信息资源的深度开发利用，从而在一定程度上影响到国家整体的信息化进程。因此，伴随着整车物流管理领域对RFID应用的实际需求，对RFID的应用，应当着眼于宏观汽车产业链，除了要发展RFID标识应用的同时，还要推进系统化的应用；在发展RFID产品制造业、物流业的同时，着力推进开环应用模式；促进“功能服务”向“信息服务”转化，使得作为信源的同一个电子标签，在各个管理领域采集到的信息能够进行综合开发，为各应用主体提供不同的信息服务。从这方面来说，作为出厂后汽车生命周期首个管理环节，对于RFID的应用需求，发源于整车物流管理，但又不仅仅局限于物流管理。当然这种开环式资源型应用模式，需要创新商业模式和产业形态，也需要政府的引导和信息运营商推动。基于上述考虑，为使RFID价值和效益的最大化，在整车物流管理中，尝试性的选取资源型应用模式，并且基于该模式下的价值链的构建方式为一应用后台为基础的价值链。尽管本文研究的是RFID在整车物流中的应用方面，但是就RFID采集到有关整车信息，却不仅仅只限于整车物流管理中的应用，其服务对象还可以拓展到经销商、消费者甚至交管部门。整车物流管理中RFID核心价值链可以采用后端方向上的以应用系统后台为基础的价值链，如图一所示。


图一 以应用后台为基础的价值链

图中，以RFID系统采集到的被标识物的信息首先被存储到统一的信息资源库中，然后，各个对象的服务通过信息资源库的信息挖掘等手段获得服务。其显著特点是以采集到的信息为基础，依靠挖掘等数据开发技术，面对多元服务。在整车物流管理的各个业务环节，分布在不同空间的RFID信息采集系统将整车信息采集到一个统一的数据库中，整车的信息经过处理后，可以得到较为统一的运输信息（订单用户和经销商所关注的）、仓储信息（物流公司所关注的）等。

RFID系统设备选型

确定应用模式后，接下来就是进行有关RFID设备的选型工作了。应当在充分弄清RFID技术特性原理的基础上结合具体应用场景进行设备的选择。

（1）影响选型的因素

对于RFID的两种应用模式，无论采用哪种模式，都必须结合实际应用场景选择RFID的设备类型，以此作为应用的数据采集的依托。目前各种RFID厂商生产的设备琳琅满目，仅就电子标签而言就有矿用型标签、双向型标签、查找型标签等等。这些特定产品的设计都是与具体的环境进门结合的，有着特定的场景需求。因此，对整车物流管理，各种RFID设备选型之前需要事先清RFID应用特点，即影响RFID系统使用的因素。

1）标签识别距离。识别距离的远近应该是RFID.系统选型要考虑到的一个重要因素。对于不同的距离，设备特别是电子标签的选择有着非常大的区别，主要体现于标签的工作频率上面。在整车物流管理中，要充分考虑到获取车辆标签信息时，对车辆识别的距离范围，该距离既不能过近而可能导致“群读”现象，又不能过远而产生漏读错读现象。其中，要特别注意汽车进出车库时为读取随车电子标签信息而部署的RFID的阅读器和车辆之间的距离，因为这个环节不但涉及到对车辆状态信息的获取，而且还涉及到车库车辆信息的统计。

2）读取标签的方向性。考虑到整车物流的特点，无论在车辆下生产线出总装环节，还是车辆进出各个车路或者经销商的环节，对这些车辆的物流操作管理整车基本上都是向生产线一样连续作业的。由于RFID的技术特征，RFID可以同时读取多个标签，然而这恰恰对整车物流进出各个物理环节进行信息采集时所不利的，对车辆电子标签信息的读取也应当按照有序的原则，逐个进行。因此要顾及到标签读取的方向性问题，对读取的顺序性要求越高，则相应的读取的方向性就要求越强。
  

3）使用成本和寿命。作为一项能够自动识别的技术，RFID的应用已经有几十年的历史，在欧美等一些发达国家，RFID系统已经成功应用于多种领域，在制造业、物流业等行业都有成功的应用范例。但是当前还没有出现普遍应用的现象，其中一个主要原因是RFID的应用成本还没有达到预期，成本价格是制约RFID技术发展的主要因素之一n引。而且工具型应用使得RFID的应用成本集中于应用业务一家，很难通过应用共享的方式分摊成本。整车物流管理中同样考虑到RFID的应用成本，特别是电子标签的成本。此外RFID的寿命也是应当考虑的一个因素，在总的购置费用一定的情况下，选择使用寿命长的产品可以间接的降低应用成本。
  

（2）代表产品选择
  

综合分析整车物流相关操作中的业务，一般情况下，要求对整车物流信息的采集距离基本上在10米以内，距离过大不利于管理操作，过小不利于车辆之间的距离控制。因此从距离的因素上看，满足该条件的电子标签，其工作频率应该为超高频，即频率范围在30-1000MHz，根据目前该频段的使用，典型的平率为433.92MHz和862（902）一928MHz。另外，由于RFID的应用模式采用的是资源性模式，RFID标签不仅仅为整车物流管理环节应用，还要能够为涉车其他管理环节应用，由此对标签的质量和寿命要求较高，可以选择无源标签。无源标签体积小重量轻，可以按照要求制作成各种形状安装于车体之上，并且其工作环境限制的较少。
  

为了防止对车辆信息的群读，在阅读器与标签工作的时候，尽可能的使阅读器每次只能读取一个车辆上的电子标签，要满足这个要求，除了可以控制阅读器天线安装摆放位置，通过物理的方式实现外，更重要的是要选取天线的极化方式。天线的极化方式有线性极化和圆极化等方式，虽然在大多数场合由于标签的方位是不可知的，采用的是圆极化和现行计划相结合的方式，但是由于整车物流数据采集的特殊性应当选取线性极化方式的阅读器天线。
  

在确定了整车物流中RFID系统的工作频率和读写器天线的极化方式后，对于读写器的选择相对固定。随着RFID技术的发展，读写器的价格会进一步降低，性能将进一步提高，读写器设备朝着模块化、智能化等方向发展。在整车物流管理中，需要两种类型的阅读器，即固定式读写器和手持式读写器。固定式读写器安装在整车物流的各个节点，采集车辆的物流状态等信息，手持式读写器则用于车库的日常盘存和库区车位的管理盘缶守。
  

综上所述，整车物流管理中，RFID系统的工作频率为超高频，标签类型为无源标签，天线极化方式为线极。根据目前市面上出现的RFID产品，研究中选择的RFID系统生产厂家是远望谷信息技术股份有限公司，具体设备参数如下：
  

1）电子标签：远望谷XCTF-8405，符合ISOl800-6C（EPC C1G2）工作频率902-928MHz，中心频率915MHz。
  

2）固定式阅读器：远翔XCRF一804，具有强大的API接口，支持固件升级。
  

3）手持式阅读器：XC2900型，符合ISO 18000-6B、ISO 18000-6C（EPCC1G2）双协议标准，融合几乎所有无线无线通信技术。
  

4）天线：ST一900R1型天线，垂直化极化方式，N型接头形式。具有防水、防酸、防霉菌等功能，同时具有避雷保护功能，承压性强。