條碼識別和無線射頻識別技術(shù)。
條形碼技術(shù)是在計算機應(yīng)用和實踐中產(chǎn)生并發(fā)展起來的一種廣泛應(yīng)用于商業(yè)、郵政、圖書管理、倉儲、工業(yè)生產(chǎn)過程控制、交通等領(lǐng)域的自動識別技術(shù),具有輸入速度快、準(zhǔn)確度篼、成本低、可靠性強等優(yōu)點,在當(dāng)今的自動識別技術(shù)中占有重要的地位。、可靠性強等優(yōu)條形碼是由一組規(guī)則排列的寬度不同、反射率不同的條、空以及對應(yīng)的字符組成的標(biāo)記,“條”指對光線反射率較低的部分,“空”
指對光線反射率較高的部分,這些條和空組成的數(shù)據(jù)表達一定的信息。通過條碼的掃描設(shè)備,讀條形碼符號,即把條形碼條符寬度、間隔等信號轉(zhuǎn)換成不同時間長短的輸出信號,并將該信號轉(zhuǎn)化為計算機可識別的二進制編碼,然后輸人計算機。經(jīng)過譯碼,可以得到其所代表的數(shù)碼,再根據(jù)數(shù)碼得到相應(yīng)的產(chǎn)品信息。通常對于每一種物品,它的編碼是唯一的,對于普通的一維條形碼來說,還要通過數(shù)據(jù)庫建立條形碼與商品信息的對應(yīng)關(guān)系,當(dāng)條形碼的數(shù)據(jù)傳到計算機上時,由計算機上的應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進行操作和處理。因此,普通的一維條形碼在使用過程中僅作為識別信息,它的意義是通過在計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中提取相應(yīng)的信息而實現(xiàn)的。
自動識別技術(shù)的一種篼級形式,被稱為本世紀(jì)十大重要技術(shù)項目之一。RFID通過非接觸讀取數(shù)據(jù),完成系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的自動采集工作,從而成為計算機信息處理所需原始數(shù)據(jù)快速而準(zhǔn)確采集的有效工具。RHD被視為一種安全存取技術(shù)和一個有生命力的多應(yīng)用平臺,起到安全獲取由基于網(wǎng)絡(luò)解決方案提供服務(wù)的媒介作用。倉儲物流數(shù)字化建設(shè)的基礎(chǔ)工作之一就是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集問題,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的真實與完備是關(guān)系倉儲物流數(shù)字化建設(shè)成功與否的關(guān)鍵與瓶頸,RHD的出現(xiàn)適時地解決了這一問題。
RFID技術(shù)與條碼的不同之處首先在于RF1D技術(shù)不是利用條碼那種光學(xué)的方法對標(biāo)簽進行識讀,而是通過電波的方式對標(biāo)簽進行非接觸式的雙向數(shù)據(jù)通信的新型自動識別技術(shù)。它就像手機通信一樣是以問答形式進行的,所以可以在不需要直射和反射光的環(huán)境下對標(biāo)簽的內(nèi)容進行詢甚至改寫,并且可以同時與多個標(biāo)簽進行“對話”。這種技術(shù)開始得到普遍關(guān)注是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)開始普及的20世紀(jì)90年代,與條碼技術(shù)一樣是為了進一步改善和提高零售業(yè)中的結(jié)算自動化和快速化,甚至使這個物流供應(yīng)鏈的管理實現(xiàn)透明化的目的而受到關(guān)注的。
―個典型的RFID系統(tǒng)由射頻電子標(biāo)簽(Tag)、讀寫器或閱讀器(Reader)兩部分構(gòu)成。RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸嚴(yán)格按照“主從原則”進行。發(fā)出指令的方向為應(yīng)用系統(tǒng)一>閱讀器一>電子標(biāo)簽,返回應(yīng)答的方向則相反。電子標(biāo)簽中一般保存有特定格式的電子數(shù)據(jù)。在實際應(yīng)用中,電于標(biāo)簽附著在待識別物體的表面。
閱讀器又稱為讀出裝置,可無接觸地讀取并識別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù),然后通過計算機及計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。
無線射頻(RFID)技術(shù)不僅將物理世界與計算機世界聯(lián)系在一起,還將網(wǎng)絡(luò)邊緣的硬件、嵌入式軟件及中間件與企業(yè)系統(tǒng)連接起來,使得由分布物理事件所形成的數(shù)據(jù)能夠傳遞到企業(yè)系統(tǒng)中(如ERP系統(tǒng)),從而改進并提高了企業(yè)業(yè)務(wù)流程的集成與整合。
下圖顯示了物理事件被Reader讀取后所形成的數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)邊緣向企業(yè)系統(tǒng)傳遞的過程。網(wǎng)絡(luò)邊緣的Reader讀取到各類Tag的數(shù)據(jù),實現(xiàn)了物理世界和計算機世界的關(guān)聯(lián)。這些數(shù)據(jù)匯同從其他Reader讀到的數(shù)據(jù)被集中到Controller.Controller對數(shù)據(jù)進行過濾與匯總。多個Controller的數(shù)據(jù)被傳送到Premises558 Server.在這里可以根據(jù)企業(yè)系統(tǒng)的需求,對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理,如轉(zhuǎn)換格式、數(shù)據(jù)存儲等。從這里開始,數(shù)據(jù)被集成到企業(yè)信息系統(tǒng)中;趥鹘y(tǒng)的企業(yè)系統(tǒng),從多個PremisesServer來的數(shù)據(jù)將會被集成到企業(yè)業(yè)務(wù)流程中,為各種企業(yè)級應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。RHD數(shù)據(jù)的集成擴大并強化了企業(yè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集能力,使得企業(yè)系統(tǒng)能在企業(yè)資源規(guī)劃、供應(yīng)鏈管理等方面實現(xiàn)統(tǒng)一快捷的數(shù)據(jù)鏈,業(yè)務(wù)鏈和管理鏈。
在條碼技術(shù)剛剛開始使用了20多年之后,自動識別的另一項技術(shù)一一RHD技術(shù)便開始受到重視。其原因在于,在這20年中,計算機技術(shù)已從單臺發(fā)揮作用的時代發(fā)展到通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互通互聯(lián)的時代,而且為了加強對商品的管理,生產(chǎn)者與零售商從以品種為單位升級到以單品為單位,商品的標(biāo)簽已不再僅僅用來控制價格,而是用來控制供應(yīng)鏈。電子商務(wù)的信息化水平因此邁上了新臺階,一臺電腦可以在其所管轄的局部領(lǐng)域內(nèi)使多臺條碼掃描機同時按照事先設(shè)定好的條件進行工作?梢哉f,網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展為整個供應(yīng)鏈共享產(chǎn)品信息提供了條件。于是,對物品數(shù)據(jù)的掌控已經(jīng)不限于單個商店的環(huán)境,從產(chǎn)品被生產(chǎn)出來開始,在運送、倉儲、銷售的整個供應(yīng)鏈上都可以共享產(chǎn)品信息,RFID技術(shù)在整個供應(yīng)鏈上開始起著至關(guān)重要的作用。我們可以理解條碼技術(shù)是基于光學(xué)和計算技術(shù)的識讀手段,而RHD技術(shù)是基于移動和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的識讀手段。另外,條碼的編碼信息量太少,而且只適用于某類產(chǎn)品。相比之下RFID技術(shù)的編碼信息量大,可以為每件單品編碼,例如條碼技術(shù)只能為某種雞蛋編碼,而RHD技術(shù)可以為每個雞蛋編碼。
既然RFID技術(shù)作為一項優(yōu)于條碼的技術(shù)為現(xiàn)代信息社會所關(guān)注,所以要求RFID技術(shù)在應(yīng)用上比條碼更方便、更快速、更準(zhǔn)確。條碼時代可實現(xiàn)的性能,RFID技術(shù)不但可以實現(xiàn),而且更能發(fā)揮其特點和長處。例如,條碼的數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)在一臺計算機控制下的多臺掃描機共享。RFID技術(shù)要在更加廣泛的領(lǐng)域內(nèi)共享數(shù)據(jù),這種共享不是靠標(biāo)簽自身,而是要靠網(wǎng)絡(luò)。條碼技術(shù)已經(jīng)不是通過標(biāo)簽本身傳遞信息,RF1D技術(shù)就更不要靠標(biāo)簽本身。盡管電子標(biāo)簽可以做到容量很大,除了與條碼類似的編碼之外,甚至可以把編碼所表示的內(nèi)容載人,但是,如果這樣理解和使用電子標(biāo)簽的話,就使得代表商品的編碼失去了存在價值,延長了讀取電子標(biāo)簽的時間,背離了使用條碼技術(shù)和RFID技術(shù)的初衷。也就是說,電子標(biāo)簽可以做到大存儲量,但是切不要把這種優(yōu)勢應(yīng)用于物流的電子標(biāo)簽上。那種所謂“前臺式”的電子標(biāo)簽可以不依賴網(wǎng)絡(luò),適用于身份證或是一卡通,但不適用于物流用途的電子標(biāo)簽。
價格篼、識讀速度慢、保密性差等缺點決定了這種標(biāo)簽在物流環(huán)境下不適用。
目前,在大量電子標(biāo)簽存在并且要求讀取速度很快的條件下,人們認為RFID技術(shù)的缺點在于識讀率達不到百分之百。實際上條碼技術(shù)在這種條件下的性能更差。在同等條件下,RFID技術(shù)的識讀應(yīng)該比條碼技術(shù)更加準(zhǔn)確,RFID技術(shù)的識讀率可達到95%.對于讀取率,任何技術(shù)都不能做到絕對準(zhǔn)確,在使用RHD技術(shù)時可以采用輔助手段或改善環(huán)境來提高識讀率,使得RFID技術(shù)更加符合實際要求。有工程實例表明,RFID技術(shù)的識讀率有可能達到99.9%以上。使用“后臺式”標(biāo)簽,可以減少讀取電子標(biāo)簽傳送數(shù)據(jù)的時間和誤差,并提篼識讀率。
與當(dāng)前廣泛應(yīng)用的條形碼相比,RFID有著以下特點:1.無方向性:讀取時不需對準(zhǔn),只需在閱讀器的范圍內(nèi),利用無線電進行讀取。
唯一性:識別碼獨一無二,無法仿造。
豐富性:電子標(biāo)簽?zāi)軆Υ孑^多數(shù)據(jù),存儲能力可達幾百字節(jié),并可重復(fù)讀寫。
同時性:一次能讀取數(shù)個至數(shù)千個標(biāo)簽識別碼及數(shù)據(jù)。
堅固性:能全天候作業(yè),不易污損或遭受破壞。
二、RFID在煙絲箱式自動化倉儲物流系統(tǒng)中的應(yīng)用倉儲是物流中不可缺少的一環(huán),在整個物流過程中發(fā)揮著重要作用。倉儲是生產(chǎn)中原材料、半成品、成品的緩沖池,為生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定進行提供保障,實現(xiàn)生產(chǎn)和運輸?shù)慕?jīng)濟性。同時,倉儲可以克服生產(chǎn)者和消費者之間的時間和空間差異,支持企業(yè)的物流策略,提高客戶服務(wù)水平,并降低物流成本?梢哉f離開了倉庫的支持,就不可能有高效率低成本的物流服務(wù)。
現(xiàn)行的倉儲物流,大部分采用條形碼作為倉儲管理智能化的方式,雖然其智能化程度比以前大大提高,但條碼標(biāo)簽被劃破,污染或是脫落以及存儲能力小、不能改寫等的缺點限制了它在自動識別領(lǐng)域的應(yīng)用。
1.RFID系統(tǒng)在煙絲箱式自動化倉儲物流系統(tǒng)應(yīng)用在煙草制絲加工工藝中,將現(xiàn)代的物流技術(shù)和煙草工藝相結(jié)合,采用箱式立體庫形式儲存制絲過程中的半成品煙絲,實現(xiàn)了半成品煙絲儲存的自動化,提篼了煙絲儲存空間的利用率。由于煙絲的加工特性和自身特性,煙絲加工是按照分牌號、分批次進行的,而各牌號、批次的煙絲人是無法直接識別的,而傳統(tǒng)的條形碼識別雖然可以實現(xiàn)自動識別,并將相關(guān)煙絲信息存儲到數(shù)據(jù)庫中,但由于條形碼自身特性,條形碼本身并不儲存信息,在條形碼被劃破,污染或是脫落后,人無法辨別此煙絲箱內(nèi)煙絲信息,雖然數(shù)據(jù)庫有數(shù)據(jù),但無法與此煙絲箱進行對應(yīng),因此無法保證煙絲箱內(nèi)煙絲信息的準(zhǔn)確和安全。而采用了RFID技術(shù),在RFID的智能芯片中可以儲存煙絲箱內(nèi)煙絲的牌號、重量、時間等相關(guān)信息,不論條碼和數(shù)據(jù)庫是否可讀,只要通過RFID讀/寫裝置讀取,即可知道箱內(nèi)相關(guān)信息。為了保證煙絲相關(guān)信息的準(zhǔn)確安全,將條形碼和電子標(biāo)簽共同使用,利用各自的特點和優(yōu)勢,可以保證在任何情況下煙絲信息的安全準(zhǔn)確。
煙絲箱式自動化倉儲物流系統(tǒng)中RHD系統(tǒng)選用了西門子公司的用于物流系統(tǒng)的MOBYD系列RFID系統(tǒng),由讀寫器、總線模塊和載碼體組成,讀寫器完成煙絲箱品種、批次、重置、出人庫時間和箱號等信息的寫人和讀取,每個煙絲箱各配一個載碼體用于存儲相關(guān)信息,讀寫器通過總線模塊連接到PROFIBUS總線上從而與主控制器進行通信。
整個物流系統(tǒng)設(shè)置了17套固定式RFID讀寫器和2套手持式RFID讀寫器。RHD讀寫器的設(shè)置如下:在中試成品煙絲自動裝絲工位和膨脹煙絲自動裝絲工位處每個工位各設(shè)置1套電子標(biāo)簽讀寫器(共4套),實現(xiàn)功能:當(dāng)煙絲裝箱完成后,把當(dāng)前的品種、批次、人庫時間和煙絲箱類型等信息寫人該箱的標(biāo)簽內(nèi)。
在加箱蓋工位設(shè)置1套電子標(biāo)簽讀寫器,實現(xiàn)功能:經(jīng)過靜態(tài)稱稱量、煙絲箱加箱蓋后,把當(dāng)前的重量和煙絲箱類型等信息寫人該箱的標(biāo)簽內(nèi)。
在剩余煙絲自動裝箱工位處設(shè)置1套電子標(biāo)簽讀寫器,實現(xiàn)功能:剩余煙絲裝箱完成后或機組回收煙絲進行人庫時,把當(dāng)前的品種、批次、人庫時間和煙絲箱類型等信息寫入該箱的標(biāo)簽內(nèi)。
在去箱蓋工位設(shè)置1套電子標(biāo)簽讀寫器,實現(xiàn)功能:出庫煙絲箱經(jīng)過去箱蓋后,把當(dāng)前的煙絲箱類型(無蓋煙絲箱)信息寫人該箱的標(biāo)簽內(nèi),同時核對出庫煙絲箱。
在每個翻箱點各設(shè)置1套電子標(biāo)簽讀寫器(共8套),實現(xiàn)功能:在煙絲箱準(zhǔn)備翻箱前對煙絲信息進行最后核對保證出庫煙絲的正確,更改該箱的品種、批次和煙絲箱類型等信息,同時寫人出庫時間。
在出庫抽檢站臺處設(shè)置1套電子標(biāo)簽讀寫器,實現(xiàn)功能:通過讀標(biāo)簽內(nèi)容檢煙絲的相關(guān)信息。
在殘留煙絲圖象識別工位處設(shè)置1套電子標(biāo)簽讀寫器,實現(xiàn)功能:通過圖象識別確認煙絲確實已倒空,清除標(biāo)簽內(nèi)的品種、批次、人庫時間等信息,同時更改煙絲箱類型。
配置2套手持式電子標(biāo)簽讀寫器,以方便信息讀寫、更改和維護。
選用西門子公司的MOBYD系列RF1D產(chǎn)品。
MOBYD讀/寫裝置(SLG)負責(zé)處理感應(yīng)通訊,并為MDS提供電源以及各種系統(tǒng)(PC、PLC)上的串行接口(RS采用通用固定式集成天線的讀/寫裝置,傳輸頻率13. 56MHz,讀/寫裝置配備有一個RS 422接口,用于通過通訊模塊ASM452與SIMATICS7或PROFIBUS進行通訊。采用3964R協(xié)議,防護等級IP65,符合標(biāo)準(zhǔn)EN60529. 44字節(jié)EEPROM,可提供8字節(jié)序列號,讀/寫距離可達900mm,讀操作次數(shù)>1000000次,數(shù)據(jù)保存時間> STGD是一個集成了讀/寫天線的強大的可移動手持終端,564包括一個基本裝置(基于PSIONWorkaboutmx)與一個緊湊型插接式讀/寫頭。手持終端有一個防濺的外殼(IP54),LCD屏幕具100像素、數(shù)字鍵區(qū)與各種接口(用于EEPROM卡,電池充電,用于MOBY讀取頭的RS232/TTL,以及包括用于PC鏈路的RS232的電池充電器接口等)。
三、RHD在倉儲物流中的發(fā)展障礙對于倉儲物流來說,當(dāng)前制約RFID發(fā)展的最大障礙是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前針對RFID在物流的應(yīng)用存在兩種編碼體系:一是由日本UID中心(UbiquitousID,該中心實際上就是日本有關(guān)電子標(biāo)簽的標(biāo)準(zhǔn)化組織)提出的UID編碼體系,支持這一陣營的有曰本電子廠商、信息企業(yè)和印刷公司等,總計已達352家。另一陣營是由美國的EPC(電子產(chǎn)品代碼)環(huán)球協(xié)會“提出的EPC電子產(chǎn)品編碼標(biāo)準(zhǔn)。全球最大的零售商沃爾瑪連鎖集團、英國Tesco等1多家美國和歐洲的流通企業(yè)都是EPC的成員,同時由美國IBM公司、微軟、Auto―IDLab等進行技術(shù)研究支持。
由于兩種編碼體系的不同,嚴(yán)重影響RFID技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。因為每個RHD標(biāo)簽中都有一個惟一的識別碼,如果它的數(shù)據(jù)格式有很多種且互不兼容,那么使用不同標(biāo)準(zhǔn)的RFID產(chǎn)品就不能通用,這對經(jīng)濟全球化下的物品流通是十分不利的。而數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)這個問題涉及到各個國家自身的利益和安全。
如何讓這些標(biāo)準(zhǔn)相互兼容,讓一個RFID產(chǎn)品能順利地在世界范圍中流通,是當(dāng)前重要而急切需要解決的問題。
另外一個褥要解決的問題,便是電子標(biāo)簽的價格問題。這也是影響RFID應(yīng)用的一個重要方面。因為倉儲是對大批量的物品進行存儲,如果每個物品都貼上電子標(biāo)簽而每個標(biāo)簽都價格不菲,那帶來的倉儲成本也將大大提高。只有電子標(biāo)簽的價格降下來,才有可能在對RF1D進行批童定購和使用,否則,電子標(biāo)簽價格高所帶來的成本,不是每個廠家都承受的起的。
其他的方面,比如射頻接收距離限制,射頻對人身的輻射,以及RFID所面臨的頻率限制等等方面的問題,也是RFID發(fā)展中的障礙。
RFID有著相當(dāng)廣泛的發(fā)展前景。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步,RFID也會慢慢由發(fā)展走向成熟,在倉儲物流中的應(yīng)用也將會越來越普遍。RFID技術(shù)在煙絲箱式自動化倉儲物流系統(tǒng)中經(jīng)過實踐和應(yīng)用,取得了很好的效果,達到了預(yù)期目的,從根本上確保了煙絲信息的準(zhǔn)確和安全。
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