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射频识别技术及其在烟草上的应用

2006-06-29

  rfid射频识别(radio frequency identification)是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号进行非接触式双向通信交换数据以达到自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境[[1],2, 3,4]。rfid技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。rfid技术的基本工作原理并不复杂:标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(passive tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(active tag,有源标签或主动标签);解读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。

  射频识别技术是从20世纪80年代走向成熟的一项自动识别技术。它利用射频方式识别目的。和传统条形码识别技术相比,rfid有以下优势:1、快速扫描:条形码一次只能有一个条形码受到扫描;rfid辨识器可同时辨识读取数个rfid标签;2、体积小型化、形状多样化:rfid在读取上并不受尺寸大小与形状限制,不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质;3、抗污染能力和耐久性:传统条形码的载体是纸张,因此容易受到污染,但rfid对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性;4、可重复使用:现今的条形码印刷上去之后就无法更改,rfid标签则可以重复地新增、修改、删除rfid卷标内储存的数据,方便信息的更新;5、穿透性和无屏障阅读:在被覆盖的情况下,rfid能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质,并能够进行穿透性通信;6、数据的记忆容量大:一维条形码的容量是50bytes,二维条形码最大的容量可储存2至3000字符,rfid最大的容量则有数megabytes。随着记忆载体的发展,数据容量也有不断扩大的趋势;7、安全性:由于rfid承载的是电子式信息,其数据内容可经由密码保护,使其内容不易被伪造及变造。[5,6,7]
  2 射频识别系统组成

  射频识别系统由三部分组成:标签(tag),由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象; 阅读器(reader),读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式或固定式; 天线(antenna),在标签和读取器间传递射频信号。射频识别系统的工作频率主要有125khz、13.56mhz、 869mhz、902~928mhz、 2.45ghz、5.8ghz等,允许的最大发射功率电平和频率分配因国家和地区的不同而有所不同。其中125khz系统主要应用在动物识别和商品流通等领域。

  3 射频识别系统在烟草上应用实例

  中国正在成为全球的制造中心,因此对各个行业的信息化水平提出了新的要求。烟草行业的信息化建设,被纳入国家863计划。目前烟草行业“一号工程”一期推广工作已基本完成,二期工作陆续在全国开展起来。行业卷烟生产经营决策管理系统工程的建设是烟草行业信息化的一号工程,是数字烟草的神经中枢。该项工程要求卷烟下线时打上条码,为每件卷烟指定一个唯一的身份标识。在这个前提下,每个卷烟厂家按照国家局发放的条码段进行生产,从而实现对卷烟生产的计划控制。另一方面,通过读写器从下线、出厂、商业到货对每件卷烟上的身份标识(品牌、规格、产地)进行确认,同时将信息返回国家局,从而实现对每件卷烟的信息跟踪。

  但是要将全国的卷烟信息统一管理是一项异常庞大和繁琐的工作,光是所有卷烟的信息跟踪,就需要经过出厂时、到货确认、物流配货、清点核对、库存统计、销售终端等多次重复的扫码过程。而且传统的条码易污损、需精确对位的特点对环境条件要求高,无法满足普及化的需求;再次,在出货方式上也存在着不统一,件烟出货,托盘出货方式各不相同。这就使有些厂家的数据无法被有效地采集,无法真正实现烟草物流的全程透明和有效管理。 利用rfid技术,能够给每一条烟赋予“生命”:让它自己有记忆功能,随时能自动地报出自己的编号、产地、生产日期、序列号、出厂 时间、实物流向、最终到货的时间,甚至还可以详细到它的运输过程、现在的准确位置。假如这一切得以实现,那怕是实现其中的一部份,那么必将节省成千上万的资金和劳力,并极大的提高工作效率和准确性。

  目前rfid在烟草领域中主要应用在二个方面:第一是rfid在烟草数字物流领域应用,在整个供应链的流通过程中,可追踪到单个包装箱当前所处的位置;自动化流程代替人工流程,实时处理流通过程中的各种异常情况;分析处理阅读器的读取的数据,优化整个供应链的流程,提高效率;减少运输路线错误,包装错误等失误;客户可以通过电子标签查询到加密的产品信息,以判断真假。第二是rfid在烟草数字仓储领域应用,可以减少缺货事故,提高销售额;提高库存准确性,从而降低成本;加快制造流程的运转速度,提高生产效率。

  3.1无线射频识别技术在卷烟生产与经营中应用

  国家局行业卷烟生产经营决策管理系统项目于2003年开始立项,并于12月正式启动,杭州卷烟厂被确定为第一批实施单位。 国家局项目办从跟踪世界先进的自动识别技术的角度出发,决定在该工程中运用rfid技术项目方案,结合杭州卷烟厂的卷烟成品托盘物流周转的实际情况,提出了在成垛运输的托盘中采用rfid电子标签的方法,通过条码与rfid电子标签的结合,成功地解决了成垛卷烟的物流和信息流的交互与统一问题。可以满足“现代物流”的“一库制”配送运转模式要求,适用于大规模繁忙物流配送,可确保供应链的高质量数据交流,可为行业卷烟生产经营提供决策依据,同时,通过彻底实施“源头”追踪解决方案以及在供应链中提升其透明度,可以有效遏制甚至杜绝体外循环,能够在烟草专卖管理上发挥出巨大的作用。

  目前电子标签识别、读写技术已成功应用于杭州卷烟厂卷烟生产经营决策管理系统和托盘物流周转运输上,这一实践对烟草行业工商物流应用具有非常大的参考价值。杭州卷烟厂除与杭州市烟草分公司一起成功完成了杭州市配送中心的实施工作外,还完成了对浙江省内十一家烟草分公司各配送中心的现场考察,并且形成了初步的技术方案。随后,杭州卷烟厂将展开对其他二十一个配送点的全面实施工作,将rfid电子标签在提高卷烟物流周转效率方面的作用充分体现出来,争取在浙江省烟草工商企业之间实现统一的卷烟成品托盘物流周转方式。

  3.2无线射频识别技术在物流配送中的应用

  昆明市烟草公司卷烟销售网络中心应用无线射频识别技术(rfid)技术对卷烟配送中心进行完全数字化仓库建设。将货物以托盘为基本数字化管理单位,即托盘上嵌入一个hf-915mhz电子标签。这样既不影响货物的外观质量,又提高货物整体数字化平均单位数量,便于实现大批量货物的精确数字化管理。对于每一批入库的货物,其入库时间,存放货位等信息均由系统自动记录,当货物出库时,就可在此基础上实现货物的先进先出管理。管理人员和相关部门可以实时、准确地掌握卷烟配送中心仓库的库存情况。

  仓库库存的实时化管理为公司领导和相关部门的经营决策提供了科学的依据。同时,电话订货中心等相关部门可以实时地掌握仓库中各卷烟品牌、数量的情况,确保每天客户订货以及公司经营顺利进行。实现了集物流、信息流和价值流为一体的综合物流信息管理系统,实现对库存的准确控制,充分利用现有资源,依靠现代物流信息软件技术,使整个仓储系统实现定位管理和优化,最终提升了网建工作的水平,也为烟草企业实现数字商业的目标提供了可供参考的案例。

  4 无线射频识别技术在烟草行业应用展望

  就现在的情况而言,供应链与物流管理将是rfid技术最大的舞台。烟草行业目前走的是大集中的趋势,标志着“现代物流”的“一库制”配送运转模式,将越来越多地运用于大规模繁忙的物流配送。高度紧张的工作环境以及严密控制成本的需求,导致对物流管理的要求更为苛刻,rfid解决方案内在的强大管理功能正好可满足烟草行业的这一要求。对于rfid在烟草行业的应用前景,主要有以下五个方面:

  4.1 烤烟生产环节:

  rfid在烤烟gap管理中的户籍化管理的应用:从烟农到烟站,每户烟农有唯一的rfid编码;由技术员统一带领交售;每组烟农交的同等级烟叶分别打包,烟包上的电子标签记录相关信息,通过编码可查出相应的烟农群体;原烟库存:从烟站到原烟仓库,所有烟包都要详细记录;复烤加工:收集装筐烟包的标识,以及料筐投料时间和出料时间;成品烟存储:仓库要详细记录成品烟堆放区域和相关信息;发货:详细记录货的来源与流向。通过利用rfid技术对烟农编号、烟包编号、烤烟等级、收购日期、投料时间、出料时间、成品烟加工日期、成品烟堆放区、出烟区、购烟地点、集装箱号码、肥料、农用物质等相关信息作详细记录,以便质量监督管理。

  4.2销售及专卖管理:

  烟草专卖的授权的批发商或零售商在烟草门户上发起订单,烟草基础服务平台接受此订单,并将其发送给相关销售或专卖系统。烟草销售系统根据实际情况安排各类订单的生产计划,烟草基础服务平台将具体的生产计划传送给相关的卷烟厂。同时烟草基础服务平台根据订单与相关银行系统进行 交易或结算。各类用户(包括烟草销售公司、专卖局以及批发商或零售商)可以通过烟草基础服务平台实时查询到订单的生产计划、进度、配送信息等。rfid技术可以确保供应链的高质量数据交流,因此能够在烟草专卖管理上发挥出巨大的作用。它通过彻底实施“源头”追踪解决方案以及在供应链中完全体现其透明度的能力,有效遏制甚至杜绝体外循环。

  4.3卷烟生产环节:

  接收来自烟草基础服务平台的生产订单,下达生产计划,然后将产品编号、类型、加密信息等写入到rfid标签并印刷在每条卷烟上;出厂时位于厂门口的rfid读取器自动读取每条卷烟上rfid标签,传到后台生产系统及烟草基础服务平台。每个卷烟厂会有一个固定的电子身份标识,每件烟出厂时(也可按需求精确到每一条烟)在包装上设置有rfid标签,该标签和该生产厂 家的电子身份都会被记录到标签芯片上,并建立相关联系,同时被录入标签的信息还会有品名、规格、本次生产批量、销往何处等等相关信息,一旦离开烟厂,这些 信息将不能被修改,因此,每一个rfid标签都是不同的,它可以代表每一件(条)卷烟的唯一身份。

  4.4物流配送及仓储:

  卷烟进入流通领域后,在流通领域的每一站,rfid系统都能利用各流通环节配置的读写装置自动添加相关信息,不需要人工干预。卷烟运输到仓储中心后系统自动同时读取每条烟的rfid标签,传到后台仓储及基础服务平台;系统自动匹配来自基础服务平台的生产订单及运输清单,同时基础服务平台会将到运的具体信息传给卷烟厂确认;每箱卷烟详细信息由叉车上rfid读取器读取,传输到后台以确定其存储方式及位置;传送带上rfid读取器读取每条卷烟的信息,根据配送清单进行自动分拣;分拣好后的各类卷烟由位于打包机上rfid读取器读取,进行最后确认然后装车运输; 发出的卷烟在仓库门口被读取,然后传送到后台物流仓储系统及基础服务平台。因此,任何一个rfid标签都能够清楚且准确地告诉我们该件(条)卷烟的“身份”、 储运历史、目的地及其它有用信息。一旦产品出现问题,rfid就是一个100%追踪卷烟来源的解决方案,因而可回答有关“烟从哪里来,中间处理环节是否完善”等问题,并给出详尽、可靠的回答物流配送及仓储中心收到来自于烟草基础服务平台的卷烟运输明细清单,根据其数量、种类和到运时间及时安排存储计划。

  4.5 批发及零售

  烟草基础服务平台来将物流配送及仓储中心的配送清单发送给批发或零售商。位于入口处的rfid读取器批量读取卷烟信息,与来自于基础服务平台的产品订单及配送清单进行匹配,将实际到运信息发送给烟草基础服务平台,然后经过处理发给物流配送中心进行确认或异常处理;销售软件接收来自入口处读取的卷烟到运信息,及时更新库存及销售信息,同时将信息传输到基础服务平台确认完成订单及配送流程;被摆上货架的卷烟数量类型,被rfid读取器读取并自动更新销售信息;零售商或客户采购的卷烟被货架上的rfid自动读取并计算金额更新销售信息,并可监控每列货架(即智能货架),了解每种卷烟的销售情况,使零售户及时得到缺货补货提示; rfid技术还可以用来防盗、快速智能结账、甚至分析消费者的购买习惯和倾向。同时将销售数据传给基础服务平台,对卷烟的具体销售数据进行统计分析。

  rfid技术一旦在整个生产销售链得到了合理的应用,数据集中问题就变得非常的轻松和容易实现了。因为每一件(条)卷烟的智能身份标识从最初的原材料来源到最终被消费者吸食自动地形成了一个完整的庞大的供应链系统,随时跟踪卷烟并自动记录着供应链中每个环节的真实情况[8]。这些详实的信息,可以通过计算机网络系统直接被国家及地方卷烟管理部门掌握,从而为国家局宏观调控和决策指挥提供全面、详细、准确、及时 的决策依据。

  5 小结

  近年来,rfid是一项蓬勃发展的技术,因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。它不仅可以帮助整个烟草企业大幅提高货物、信息管理的效率,还可以让销售环节和制造环节互联,从而更加准确地接收反馈信息,控制需求信息,优化整个生产和销售链。科学家预言rfid技术可能会成为传统的条形码技术的终结者,并对包括烟草行业在内的众多的行业带来潜在的革命。


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