制造業(yè)RFID標(biāo)準(zhǔn)體系研究

王海丹，蔡 靖

（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120）

0 引言

近年來(lái)射頻識(shí)別RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)在制造業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)、倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)以及管理環(huán)節(jié)中得到了很多應(yīng)用。RFID可大大降低人工采集數(shù)據(jù)的誤差，同時(shí)提高企業(yè)運(yùn)營(yíng)效率，可實(shí)時(shí)存儲(chǔ)生產(chǎn)過(guò)程信息，滿足產(chǎn)品可追溯性要求,是制造業(yè)信息化的一個(gè)趨勢(shì)。然而針對(duì)制造業(yè)RFID的標(biāo)準(zhǔn)研究目前還是空白，本文將分析制造業(yè)RFID標(biāo)準(zhǔn)需求，研究構(gòu)建制造業(yè)RFID標(biāo)準(zhǔn)體系。

1 國(guó)際RFID標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀及趨勢(shì)

1.1 ISO/IEC RFID通用標(biāo)準(zhǔn)

JTC1/SC31主要負(fù)責(zé)自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)采集技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的工作，已發(fā)布了ISO/IEC 19762系列術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)，ISO/IEC 18000、ISO/IEC 14443、ISO/IEC 15693、ISO/IEC 24753空中接口通信協(xié)議，ISO/IEC 18046、ISO/IEC 18047系列測(cè)試方法，ISO/IEC 24730、ISO/IEC TR 24769系列實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，ISO/IEC 15963、ISO/IEC 15459系列數(shù)據(jù)編碼標(biāo)準(zhǔn)，ISO/IEC 15961和ISO/IEC 15962接口標(biāo)準(zhǔn)，ISO/IEC 24791軟件架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，ISO/IEC TR 24729系統(tǒng)實(shí)施指南。

JTC1/SC31目前下設(shè)6個(gè)工作組：WG1數(shù)據(jù)載體工作組、WG2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)工作組、WG4射頻識(shí)別工作組、WG5實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)工作組、WG6移動(dòng)射頻識(shí)別工作組、WG7安全管理工作組。負(fù)責(zé)條碼、二維碼、RTLS一致性測(cè)試方法和性能測(cè)試方法、安全一致性測(cè)試方法的ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)研究，也是目前RFID標(biāo)準(zhǔn)化的研究熱點(diǎn)。

1.2 EPCglobalRFID標(biāo)準(zhǔn)

EPCglobal主要發(fā)布了EPC標(biāo)簽數(shù)據(jù)規(guī)范TDS、標(biāo)簽數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換框架TDT、UHFClass1Gen2標(biāo)準(zhǔn)、HF空中接口協(xié)議、低層讀寫(xiě)器協(xié)議LLRP、讀寫(xiě)器數(shù)據(jù)協(xié)議RP、讀寫(xiě)器管理協(xié)議RM、應(yīng)用層事件標(biāo)準(zhǔn)ALE、發(fā)現(xiàn)配置和初始化標(biāo)準(zhǔn)（DCI）、EPCIS捕獲接口協(xié)議、EPCIS詢(xún)問(wèn)接口協(xié)議、EPCIS發(fā)現(xiàn)接口協(xié)議、用戶驗(yàn)證接口協(xié)議、物理標(biāo)記語(yǔ)言PML等標(biāo)準(zhǔn)。EPCglobal的這些標(biāo)準(zhǔn)在業(yè)內(nèi)受到很多認(rèn)可，有些標(biāo)準(zhǔn)也被ISO/IEC參考轉(zhuǎn)化，如低層讀寫(xiě)器協(xié)議LLRP和讀寫(xiě)器管理協(xié)議RM等。

1.3 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)

ISO/IEC制定了很多RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，如動(dòng)物識(shí)別、集裝箱、供應(yīng)鏈、交通運(yùn)輸?shù)?，但是?guó)內(nèi)外還沒(méi)有制定制造業(yè)RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。而制造業(yè)是除物流外RFID最大的應(yīng)用領(lǐng)域，制定制造業(yè)RFID標(biāo)準(zhǔn)，顯然十分必要。

2 國(guó)內(nèi)制造業(yè)RFID標(biāo)準(zhǔn)化需求

2.1 應(yīng)用領(lǐng)域

制造業(yè)RFID技術(shù)多應(yīng)用在生產(chǎn)過(guò)程管理、供應(yīng)鏈管理、產(chǎn)品全生命周期管理等，各行業(yè)對(duì)RFID技術(shù)的具體要求有所不同，所以按照不同的產(chǎn)品類(lèi)型和應(yīng)用領(lǐng)域分類(lèi)制定標(biāo)準(zhǔn)才能更加規(guī)范RFID在制造業(yè)應(yīng)用的技術(shù)要求。

國(guó)內(nèi)制造業(yè)按常規(guī)分為裝備制造業(yè)和消費(fèi)品制造業(yè)。裝備制造業(yè)有7個(gè)大類(lèi)，機(jī)械制造業(yè)、交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)、電氣機(jī)械制造業(yè)、電子及通信設(shè)備制造業(yè)、專(zhuān)用設(shè)備制造業(yè)、金屬制品制造業(yè)、儀器儀表及辦公設(shè)備制造業(yè)；消費(fèi)品制造業(yè)有44個(gè)行業(yè)，如食品、飲料、醫(yī)藥、造紙、塑料、紡織服裝、家電、家具等等。它們對(duì)RFID技術(shù)要求有很大差異。

裝備制造業(yè)一般為離散型制造業(yè)，如軌道交通、機(jī)械加工等，生產(chǎn)過(guò)程柔性化，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，售后服務(wù)要求高；消費(fèi)品制造業(yè)除家電家具等大多數(shù)為流程型制造業(yè)，如食品、化工等，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)線固定并連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，庫(kù)存周轉(zhuǎn)量大出錯(cuò)率高，對(duì)質(zhì)量追蹤追溯以及產(chǎn)品防偽要求高。從這兩大領(lǐng)域出發(fā)制定的標(biāo)準(zhǔn)需要分別重點(diǎn)研究這兩大領(lǐng)域?qū)FID技術(shù)的需求。

2.2 電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器技術(shù)規(guī)范

裝備制造業(yè)的制造過(guò)程通常具有全金屬、強(qiáng)電磁干擾、高溫、粉塵、強(qiáng)振動(dòng)、潮濕等多種特點(diǎn)，干擾源多，所以對(duì)電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的金屬環(huán)境讀寫(xiě)要求、可靠性、耐久性以及其他抗電抗磁抗油污抗沖撞性等技術(shù)要求比較高。

What’s kind of cosmetic acquisition called success? 2 30

消費(fèi)品制造業(yè)的加工過(guò)程除了具有高溫或低溫、粉塵、潮濕、濺水、油污、血污等特點(diǎn)，所以對(duì)電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的環(huán)境適應(yīng)性尤其是衛(wèi)生和耐腐蝕性等技術(shù)要求比較高。

2.3 編碼規(guī)范

制造業(yè)對(duì)所采集的信息有兩大類(lèi)，一類(lèi)是靜態(tài)信息，如設(shè)備、原料、產(chǎn)品以及人員等，一類(lèi)是動(dòng)態(tài)信息，即生產(chǎn)過(guò)程信息，如數(shù)量的變化、環(huán)境參數(shù)的變化、控制信息的變化等。信息編碼是信息采集的基礎(chǔ)，所以制定編碼規(guī)范是最急需并最基礎(chǔ)的工作。

因?yàn)闃?biāo)簽的存儲(chǔ)空間有限，所以編碼規(guī)范應(yīng)該把編碼信息標(biāo)明是必選的還是可選的。

2.4 中間件標(biāo)準(zhǔn)及接口規(guī)范

RFID中間件作為上層企業(yè)應(yīng)用和底層RFID硬件設(shè)備的中介，應(yīng)支持不同廠商、不同類(lèi)型、不同協(xié)議的讀寫(xiě)器；中間件應(yīng)具有數(shù)據(jù)過(guò)濾整合、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和復(fù)雜時(shí)間處理的功能；制定RFID讀寫(xiě)設(shè)備統(tǒng)一接口規(guī)范，適用于實(shí)現(xiàn)RFID系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)和快速部署。這類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)可制訂為制造業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 集成規(guī)范

RFID系統(tǒng)與其他系統(tǒng)如MES、ERP、SCM等的有機(jī)集成才能實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程可視化實(shí)時(shí)監(jiān)控和產(chǎn)品質(zhì)量追蹤。這就需要制定集成標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范RFID系統(tǒng)與MES、ERP、SCM等信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式與接口。這類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)可制訂為制造業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)。

2.6 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的性能測(cè)試方法除了引用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 18046外，需制定裝備制造業(yè)和消費(fèi)品制造業(yè)電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器特殊性能的測(cè)試方法，如裝備制造業(yè)的抗金屬性、消費(fèi)品制造業(yè)的耐腐蝕性等。

空中接口一致性測(cè)試方法可直接使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 18047，該系列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各頻段都進(jìn)行了具體規(guī)定。這類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)可制訂為制造業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)。

2.7 實(shí)施指南

RFID系統(tǒng)實(shí)施主要包括標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的選型、安裝和使用，以及安全和回收，需制定實(shí)施指南給出指導(dǎo)。這類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)可制訂為制造業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)，也需要針對(duì)行業(yè)具體制定。

3 制造業(yè)RFID標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建

3.1 標(biāo)準(zhǔn)體系建立

充分考慮國(guó)際上已發(fā)布的RFID通用標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)制造業(yè)對(duì)RFID標(biāo)準(zhǔn)的需求化需求，初步構(gòu)建制造業(yè)RFID標(biāo)準(zhǔn)體系，如圖1所示。

制造業(yè)RFID標(biāo)準(zhǔn)體系主要由RFID通用標(biāo)準(zhǔn)和制造業(yè)RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)兩大部分構(gòu)成。通用標(biāo)準(zhǔn)包括的術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)、空中接口協(xié)議、中間件標(biāo)準(zhǔn)、讀寫(xiě)設(shè)備接口規(guī)范、RFID系統(tǒng)與其他應(yīng)用系統(tǒng)集成規(guī)范、空中接口一致性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施指南。其中術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)、空中接口協(xié)議、空中接口一致性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施指南可直接采用或引用對(duì)應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。其他通用標(biāo)準(zhǔn)急需制定：

1）中間件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制造業(yè)RFID中間件的基本功能和要求；

圖1 制造業(yè)RFID標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)

2）接口規(guī)范應(yīng)定義讀寫(xiě)器與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的接口及數(shù)據(jù)類(lèi)型；

3）系統(tǒng)集成方面應(yīng)針對(duì)ERP、SCM、MES等應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式與接口，制定標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范RFID技術(shù)與企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的集成融合。

而制造業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)從裝備制造業(yè)和消費(fèi)品制造業(yè)兩大不同領(lǐng)域出發(fā)，分別制定標(biāo)準(zhǔn)：

1）數(shù)據(jù)采集方面，需制定電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的技術(shù)規(guī)范，規(guī)定其性能要求、環(huán)境適應(yīng)性要求、安裝存儲(chǔ)要求和試驗(yàn)方法。裝備制造業(yè)應(yīng)含有金屬環(huán)境讀寫(xiě)要求和抗電抗磁抗油污抗沖撞性要求；消費(fèi)品制造業(yè)應(yīng)含有高低溫、防水、抗油污、防腐蝕以及抗菌要求。

2）對(duì)需采集的數(shù)據(jù)，需要制定編碼規(guī)范，規(guī)定標(biāo)簽數(shù)據(jù)內(nèi)容及格式；

3）RFID系統(tǒng)體系架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)中除了規(guī)定設(shè)備層、中間件層和應(yīng)用層基本的架構(gòu)，還應(yīng)描述各層的功能；

4）制定RFID測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系給出相關(guān)性能指標(biāo)的測(cè)試方法或依據(jù)。

5）系統(tǒng)實(shí)施指南應(yīng)包括標(biāo)簽的封裝、使用和回收，讀寫(xiě)器的安裝與運(yùn)行，以及標(biāo)簽數(shù)據(jù)的安全。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)體系實(shí)施

制造業(yè)RFID標(biāo)準(zhǔn)體系是一個(gè)開(kāi)放體系，通過(guò)實(shí)施驗(yàn)證，可以擴(kuò)充各分支，制定需要的標(biāo)準(zhǔn)，不斷完善體系。某些行業(yè)如有特殊要求，還可針對(duì)該行業(yè)制定標(biāo)準(zhǔn)，例如家電行業(yè)屬于消費(fèi)品制造業(yè)，但是也屬于離散制造業(yè)范疇，所以在實(shí)施方面，標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的選型就應(yīng)對(duì)抗金屬性和電磁干擾性有要求，安裝要按照工藝特點(diǎn)，系統(tǒng)應(yīng)用要能從消費(fèi)品角度實(shí)現(xiàn)可視化倉(cāng)儲(chǔ)和精確質(zhì)量追蹤等等。

4 結(jié)束語(yǔ)

建立和完善面向制造業(yè)的RFID標(biāo)準(zhǔn)體系，全面制定面向制造業(yè)的RFID系列通用標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)施指南與運(yùn)作管理流程規(guī)范，將為RFID技術(shù)應(yīng)用提供規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化支撐。

[1] 占群.解讀RFID國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織[J].印刷質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化,2010,5:54-57.

[2] 張有光,唐長(zhǎng)虹.EPCglobal RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)概述[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化,2008,1:57-62.

[3] http://www.iso.org/iso/home.html.[EB/OL].