關(guān)注掌鏈公眾號(hào)
洞悉物流供應(yīng)鏈
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洞悉物流供應(yīng)鏈
一、前言：
RFID是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，按應(yīng)用頻率的不同分為低頻（LF）、高頻（HF）、超高頻（UHF）、微波（MW），相對(duì)應(yīng)的代表性頻率分別為：低頻135KHz以下、高頻13.56MHz、超高頻860M~960MHz、微波2.4GHz。
經(jīng)過20年的發(fā)展，超高頻RFID由于其具有可遠(yuǎn)距離識(shí)別和低成本的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)被廣泛用于商超零售、物流倉儲(chǔ)、圖書檔案、防偽溯源等非常多的應(yīng)用領(lǐng)域，僅2022年度，全球出貨量就超過300億，并保持持續(xù)增長的趨勢(shì)。
本文針對(duì)的超高頻RFID的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展情況進(jìn)行闡述，并介紹一種新型的分布式超高頻RFID技術(shù)。
二.超高頻RFID的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)
2005年4月，國家科技部啟動(dòng)了863計(jì)劃課題“無線射頻關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)”，這標(biāo)志著我國RFID技術(shù)研究的開始。2006年6月，中國發(fā)布了《中國RFID技術(shù)政策白皮書》，標(biāo)志著RFID的發(fā)展已經(jīng)提高到國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略層面。
從應(yīng)用領(lǐng)域來看，全球超高頻 RFID 標(biāo)簽及系統(tǒng)在服裝零售行業(yè)的應(yīng)用率先爆發(fā)，成為行業(yè)增長的急先鋒。2019年，該領(lǐng)域需求超過了100 億個(gè)，零售巨頭迪卡儂目前大部分的門店都啟用了超高頻RFID的解決方案，每年的標(biāo)簽用量都在10億片以上。隨后，全球超高頻RFID多場景應(yīng)用爆發(fā)，除在服裝零售行業(yè)外，在智能制造、汽車電子標(biāo)識(shí)、紡織洗滌、醫(yī)療、食品安全、圖書館等領(lǐng)域的應(yīng)用也在迅速興起。
超高頻RFID的主要應(yīng)用領(lǐng)域:
服裝零售：服裝零售屬于快銷品，庫存周轉(zhuǎn)快，物品動(dòng)態(tài)盤點(diǎn)，涉及生產(chǎn)、倉儲(chǔ)物流、門店管理和數(shù)據(jù)決策各個(gè)環(huán)節(jié)。超高頻RFID應(yīng)用可以及時(shí)統(tǒng)計(jì)消耗原料數(shù)量，產(chǎn)品庫存及時(shí)盤點(diǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量問題可溯源，并防止假冒。
圖書/檔案管理：圖書館傳統(tǒng)方式采用磁條和條形碼系統(tǒng)管理圖書，其自動(dòng)化程度低，借閱和歸還需要人工干預(yù)，圖書查找和分類困難，館藏清點(diǎn)耗時(shí)費(fèi)力。超高頻RFID可以簡化借還書流程，降低圖書盤點(diǎn)和查找工作量，改變借閱管理和安全遺留流程脫節(jié)的情況，提升圖書館工作人員和讀者滿意度。
倉儲(chǔ)物流：倉儲(chǔ)物流的應(yīng)用非常多，包括機(jī)場行李管理，貨物分揀，倉儲(chǔ)管理，周轉(zhuǎn)箱管理等。通過超高頻RFID可以對(duì)貨物實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別，自動(dòng)分揀，無需人工干預(yù)，快捷方便，可有效的進(jìn)行庫存管理，防偷竊，降低損失。
資產(chǎn)管理：RFID電子標(biāo)簽具有唯一的ID號(hào)，因此將電子標(biāo)簽與資產(chǎn)個(gè)體一一對(duì)應(yīng)后，通過對(duì)電子標(biāo)簽的識(shí)別，達(dá)到對(duì)單個(gè)資產(chǎn)的管理。同時(shí)，超高頻 RFID電子標(biāo)簽具有多標(biāo)簽同時(shí)讀取的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的貨物盤點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)的高效管理。目前在醫(yī)療器材、輪胎管理、電力資產(chǎn)等都有廣泛應(yīng)用。
產(chǎn)品防偽溯源：通過 RFID 技術(shù)在企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)等各環(huán)節(jié)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)防偽、溯源、流通和市場的管控，保護(hù)企業(yè)品牌和知識(shí)產(chǎn)權(quán)，維護(hù)消費(fèi)者的合法權(quán)益。
汽車電子車牌：在機(jī)動(dòng)車輛上裝有一枚電子車牌標(biāo)簽，將該超高頻 RFID 電子標(biāo)簽作為車輛信息的載體，并在通過裝有經(jīng)授權(quán)的射頻識(shí)別讀寫器的路段時(shí)，對(duì)該機(jī)動(dòng)車電子標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集或?qū)懭?，?shí)現(xiàn)所有車輛數(shù)字化管理的一種先進(jìn)技術(shù)。
根據(jù)當(dāng)前行業(yè)需求情況，未來5年我國超高頻RFID發(fā)展有如下三個(gè)趨勢(shì)：
1、市場規(guī)模不斷增長：RFID 技術(shù)是“萬物互聯(lián)”的關(guān)鍵技術(shù)。未來，全球 RFID 行業(yè)市場規(guī)模將持續(xù)增長，而超高頻RFID 則是增長最快的領(lǐng)域，我國會(huì)是應(yīng)用增速最快的國家。
2、應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛：目前超高頻RFID 在服裝行業(yè)運(yùn)用較廣。隨著技術(shù)的發(fā)展與普及，超高頻RFID 將不斷滲入智能制造、汽車電子標(biāo)識(shí)、紡織洗滌、醫(yī)療等領(lǐng)域。同時(shí)，受全球能源日益短缺、居民對(duì)環(huán)境的重視等因素影響，油氣管道、電網(wǎng)、汽車、建筑以及其他行業(yè)也將會(huì)成為超高頻RFID 應(yīng)用發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。
3、產(chǎn)品向多功能發(fā)展：未來，全球超高頻RFID 技術(shù)將與傳感器、GPS、生物識(shí)別結(jié)合，由單一識(shí)別向多功能識(shí)別發(fā)展，實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域、跨行業(yè)的應(yīng)用。
三.超高頻RFID的產(chǎn)業(yè)鏈分析
目前我國在低頻和高頻RFID的產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟，高頻RFID領(lǐng)域產(chǎn)品已達(dá)國際水平，在超高頻RFID領(lǐng)域還處于成長期，應(yīng)用和集成方面發(fā)展較為完備，標(biāo)簽芯片和讀寫器芯片方面國內(nèi)廠家也開始涉及，但市場總體份額較低。
超高頻FRID產(chǎn)業(yè)鏈分為上游、中游和下游三部分。產(chǎn)業(yè)鏈上游包含標(biāo)簽芯片、標(biāo)簽天線，封裝設(shè)備以及讀寫器芯片；中游利用上游的芯片、天線等，開發(fā)讀寫設(shè)備及外圍設(shè)備；下游則對(duì)中游的產(chǎn)品進(jìn)行整合，配合軟件形成解決方案。
通用標(biāo)簽芯片和讀寫器芯片市場非常的集中，頭部芯片企業(yè)已經(jīng)在該領(lǐng)域形成了規(guī)模優(yōu)勢(shì)，新進(jìn)入的標(biāo)簽芯片企業(yè)的機(jī)會(huì)主要在垂直應(yīng)用領(lǐng)域有特殊需求的市場。
標(biāo)簽天線是一個(gè)注重生產(chǎn)的環(huán)節(jié)，經(jīng)過市場的競爭以及環(huán)保政策的影響之后，標(biāo)簽天線環(huán)節(jié)毛利可以維持不錯(cuò)的水平，讀寫器天線市場零散，因?yàn)榱坎淮螅w的毛利也比較高。
超高頻RFID通用市場標(biāo)簽的量很大，消耗量都是數(shù)以億計(jì)，因此目前的價(jià)格很透明，競爭也很激烈。從2010年開始，中國逐步成為超高頻RFID標(biāo)簽產(chǎn)品的主要生產(chǎn)國，出現(xiàn)了大量的超高頻RFID研發(fā)和生產(chǎn)制造企業(yè)，建立了一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。
在超高頻RFID面向垂直行業(yè)的解決方案整合上，國內(nèi)涌現(xiàn)出大量的企業(yè)，提供面向零售、物流、資產(chǎn)管理等各行業(yè)應(yīng)用，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)在市場占據(jù)主導(dǎo)地位。
總結(jié)來說，超高頻RFID市場競爭比較激烈，最近幾年產(chǎn)品的價(jià)格有所下降。這也意味著整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的繁榮與成熟，有利于產(chǎn)業(yè)市場擴(kuò)大。
四.超高頻RFID的局限性
雖然超高頻RFID已經(jīng)在各行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，但是在一些特定的場景，其也有一定的局限性。
目前超高頻 RFID采用的是收發(fā)一體機(jī)方式（手持或掛壁），工作距離近（<10米），不支持頻分，一般用于手持掃描和單門垛自動(dòng)掃描場景，多讀寫器間干擾不可控，對(duì)于大面積倉儲(chǔ)盤點(diǎn)場景和多門出入需要分時(shí)工作或讀寫器之間做高成本屏蔽隔離。
圖：超高頻RFID在長距離場景下面臨的問題
傳統(tǒng)一體式超高頻RFID應(yīng)用面臨一些挑戰(zhàn)：
挑戰(zhàn)1：傳統(tǒng)無源RFID距離近，部署成本高
傳統(tǒng)RFID讀寫器收發(fā)一體，收發(fā)需要解決電源傳輸，在現(xiàn)有場景改造，部署成本高。
挑戰(zhàn)2：多門/多垛口出入場景部署成本高
傳統(tǒng)RFID僅支持時(shí)分復(fù)用，多門場景同時(shí)工作干擾大，需要有屏蔽通道解決干擾，部署成本高。典型場景：郵政快遞業(yè)的處理中心一般都會(huì)超過120個(gè)門，大型倉儲(chǔ)中心也會(huì)有50門左右。
挑戰(zhàn)3：自動(dòng)盤點(diǎn)效率低
傳統(tǒng)RFID不支持頻分，對(duì)于大面積倉儲(chǔ)盤點(diǎn)只能通過時(shí)分復(fù)用的方式完成盤點(diǎn)，時(shí)間長，效率低。
挑戰(zhàn)4：資產(chǎn)跟蹤定位難
傳統(tǒng)RFID只能支持單點(diǎn)覆蓋，不提供連續(xù)覆蓋。
五.華為ePIoT解決方案
華為通過領(lǐng)先的無線技術(shù)，突破傳統(tǒng)超高頻RFID的限制，開發(fā)出ePIoT（enterprise Passive IoT）解決方案，其基于分布式RFID的理念，在不改變RFID原理的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的將RFID的讀寫器進(jìn)行了分布式設(shè)計(jì)，即將接收器和激勵(lì)器進(jìn)行了分離設(shè)計(jì)，提升了RFID的覆蓋距離和讀寫成功率，實(shí)現(xiàn)RFID可連續(xù)組網(wǎng)，全面滿足庫存實(shí)時(shí)盤點(diǎn)、資產(chǎn)管理市場需求。
圖：ePIoT解決方案架構(gòu)
ePIoT解決方案分為應(yīng)用系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)和標(biāo)簽三分部。 其中應(yīng)用系統(tǒng)和標(biāo)簽可利用當(dāng)前超高頻產(chǎn)業(yè)鏈，解決方案在RFID網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行了創(chuàng)新分布式設(shè)計(jì)。
接收器：控制激勵(lì)器的信號(hào)發(fā)送，并接收標(biāo)簽的發(fā)射信號(hào)讀取數(shù)據(jù)。
激勵(lì)器：按照接收器的指令對(duì)周邊的標(biāo)簽發(fā)出激勵(lì)信號(hào)。
工控機(jī)：安裝ePIoT MQTT客戶端，支持標(biāo)準(zhǔn)MQTT服務(wù)器對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了鏈接建立、訂閱和發(fā)布信息等基本服務(wù)功能，方便應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)接與集成。
天線：激勵(lì)器天線，單個(gè)激勵(lì)器可以接4根天線擴(kuò)大信號(hào)覆蓋。
ePIoT通過將接受和發(fā)射信號(hào)分離的設(shè)計(jì)方式，可以規(guī)避信號(hào)間的干擾，解決了RFID只能單點(diǎn)覆蓋，無法進(jìn)行連續(xù)組網(wǎng)覆蓋的問題，實(shí)現(xiàn)了由點(diǎn)到面的全面覆蓋，可提供如下場景的解決方案。
1、自動(dòng)化貨物盤點(diǎn)：通過部署多個(gè)接收器和激發(fā)標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)的激勵(lì)器對(duì)庫房實(shí)現(xiàn)信號(hào)全覆蓋，接收器讀取的標(biāo)簽數(shù)據(jù)通過工控機(jī)提供給上層應(yīng)用。
2、貨物出入庫管理：出入庫通道兩側(cè)部署接收器和激勵(lì)器，讀取貨物上標(biāo)簽信息，對(duì)貨物進(jìn)出庫房進(jìn)行管理。
3、生產(chǎn)線作業(yè)工序管理：產(chǎn)線的每個(gè)工位上方部署激勵(lì)器的天線，讀取工裝板在每個(gè)工位上的停留時(shí)間，接收器將數(shù)據(jù)通過工控機(jī)提供上層應(yīng)用。
相對(duì)于傳統(tǒng)RFID方案，ePIoT分布式RFID的優(yōu)勢(shì)有：
1、覆蓋距離遠(yuǎn)：接收器和激勵(lì)器頻率隔離，接收信號(hào)靈敏度高，收發(fā)分離的設(shè)計(jì)，接收器最大距離可達(dá)100米，激勵(lì)器覆蓋距離10m以上，激勵(lì)器相對(duì)傳統(tǒng)RFID提升了1倍，
2、準(zhǔn)確率高：接收器對(duì)激勵(lì)器統(tǒng)一管理，激勵(lì)器之間頻率協(xié)同，避免干擾。連續(xù)組網(wǎng)時(shí)，讀取準(zhǔn)確率可達(dá)到99%以上，支持倉儲(chǔ)內(nèi)貨物一鍵式盤點(diǎn)。
3、支持方向判斷：通過多個(gè)天線讀取標(biāo)簽信息的先后數(shù)據(jù)，可準(zhǔn)確判斷貨物是入庫還是出庫。
華為ePIoT解決方案目前已經(jīng)在青島某工廠的產(chǎn)線進(jìn)行商用部署，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線作業(yè)狀態(tài)可視化。
ePIoT利用的超高頻RFID的豐富生態(tài)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、方案架構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，提升了超高頻RFID的覆蓋距離、數(shù)據(jù)讀取效率和成功率，是超高頻RFID在行業(yè)應(yīng)用的有力補(bǔ)充。
六.總結(jié)
總而言之，RFID是一項(xiàng)蓬勃發(fā)展的技術(shù)，有巨大的市場潛力?？梢灶A(yù)見的是，RFID將更加深入生產(chǎn)制造及人們的日常生活之中，各種創(chuàng)新的RFID技術(shù)也將不斷涌現(xiàn)，滿足不同場景下的物聯(lián)需求。
