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RFID标签与印刷共迎商机

更新日期:2005-07-11

2003年6月9日~12日,沃尔玛百货公司(Wal-Mart Stores,Inc.)在美国芝加哥举行的面向零售业系统的展览会上,公布了正式引进RFID射频标签的计划,沃尔玛计划从2005年1月份开始引进RFID标签,并要求它的前100名供应商,如吉列、宝洁等,在运往得克萨斯分销中心的货箱和货盘上使用RFID标签;2005年初,在纽约举办的零售协会贸易展览上,沃尔玛首席信息官Linda Dillman宣布,沃尔玛的104家超市、36家山姆会员店和3个分销中心都已经使用了RFID技术。同时,美国国防部及其他的政府部门也要求在不久后采用RFID技术……

   RFID(Radio Frequency Identification)实际上是智能识别技术的一种,以此种射频技术制备的商品标签比条形码技术的标签又进了一大步。RFID射频标签是承印物与电子技术的一个典型组合应用。其在承印物上就包含了存有产品信息的IC芯片与天线组成的射频电路,通过天线接收来自专用阅读器所发射的射频信号,并应答出标签芯片中所包含的数据信息,也可送入主计算机进行处理,从而实现产品非接触式的识别、查找与管理,打破了传统条形码识别的局限性。因为RFID有移动数据库的特性,所以有人说,RFID有可能发展成为今后全球商品或物流中最广为采用的技术之一。

    那么,RFID标签到底能应用于哪些领域?能给印刷业带来什么样的商机?本期“行业分析”栏目联合上海申博智能标识技术有限公司总经理朱铭广先生、深圳市华阳微电子有限公司董事总经理滕玉杰先生,和您一起关注这一热门技术。

    RFID标签可以根据商家种类的不同而储存512字节~4兆的数据。标签中储存的数据是由系统的应用和相应的标准决定的。例如,标签能够提供产品生产、运输、存储情况,也可以辨别机器、动物和物体的身份,这些类似于条形码中存储的信息,只不过条码是类别标识,而RFID是单品描述。RFID标签还可以连接到数据库,存储产品库存编号,当前位置,状态,售价,批号的信息。相应的,射频标签在读取数据时不用参照数据库就可以直接确定代码的含义。

    因此在沃尔玛、美国国防部等国际大型领先应用方的推动之下,RFID已经成为标签行业的热门话题。在经历了2004年以及更早时期的概念普及阶段后,RFID技术走出实验室,快速渗入到各个行业领域,走向更广泛、更深入的行业应用。以RFID为中心,一条完整而清晰的产业链正在形成。
在零售、物流领域,RFID标签目前的应用是在后勤方面,如自动库存操作和管理、货架管理、货物分配等。据悉沃尔玛已经安装了14000多个硬件和230多米电缆,100家中的57家供应商已经完成了货物安装RFID标签的要求,到目前为止,沃尔玛已经读取了7161个带有标签的货盘和210390个货箱,已经记录了150万个电子产品代码信息。除此之外,其他几家大的零售商和百货商如Target集团、Albertson公司也在采取相同的措施。德国零售商Metro公司对RFID标签的使用进行测试,报告显示商品损失和偷盗率减少了11%~18%,劳动力成本降低了17%,货架的货物到货率提高了9%~14%。

    在行李的跟踪、管理及监控方面,以飞机为工具的恐怖事件和市场需求促使航空公司和机场正在转向使用RFID来加强行李追踪、分配和传输,提高安全管理。RFID行李追踪系统能够追踪从旅客办理行李托运到行李到达目的地行李认领处的全过程。2003年秋,美国达美航空公司在Jacksonville和乔治亚州亚特兰大之间的航线航班采用了RFID行李追踪系统。在一次对4万件行李的测试中,装有RFID标签的行李的读取准确率达到了96.7%~99.8%,远远超过了条形码系统。2004年春,达美公司在俄亥俄空港中心完成了另一项RFID行李追踪系统实验,发现分拣准确率明显提高。我国的香港国际机场是世界最繁忙的机场之一,每年客流量达到约3500万人次。目前,也正在使用RFID标签和识读器来提高机场的安全性和旅客满意度。
  
   以此类推,RFID技术同样可以用于儿童乐园中防止小孩与家长走散、医药行业药品供应链的追踪和管理、防伪,等。还可用于动物跟踪,在大型养殖厂,可通过采用射频识别技术建立饲养档案、预防接种档案等,达到高效、自动化管理牲畜的目的,同时为食品安全提供了保障。如果用于信鸽比赛、赛马识别等,还能准确测定到达时间。
  
    同时,RFID技术在高速公路收费及智能交通系统中的应用充分体现了非接触识别的优势。在车辆高速通过收费站的同时完成缴费,解决了交通的瓶颈问题,提高了车行速度,避免拥堵,提高了收费结算效率。香港“驾易通”采用的就是RFID技术。贴有RFID标签的汽车能被自动识别,无须停车缴费,大大提高了行车速度和效率。

    在射频卡应用方面,1996年1月韩国就在汉城的600辆公共汽车上安装射频识别系统用于电子月票,实现了非现金结算,方便了市民出行。而德国汉莎航空公司则开始试用射频卡作为飞机票,改变了传统的机票购销方式,简化了机场入关的手续。另据滕玉杰先生介绍,在我国,射频卡主要应用于公共交通、地铁等方面。上海、深圳、重庆、北京等地陆续采用了IC公交卡和地铁票。在未来的一两年,智能标签的应用将深入到各个领域,如液化气钢瓶标识、大学生学生证防伪等。

    在图书馆的管理中,RFID系统可以帮助建立快捷简便的自助服务系统,减少用于流量管理的人员数量,建立良好的安全系统,减少时间和成本,并提高效率。当安装有RFID标签的书籍经过办理图书借阅登记处安装的接收器时,标签被激活,储存在标签上的信息被立刻传输到图书馆流量系统服务器上,系统迅速更新库存资料,必要时发回反馈。目前,康涅狄格大学Homer Babbidge图书馆已尝到RFID技术带来的便捷与高效。

    经过各方的努力,RFID标签在物流、制造、零售、防伪、交通等各个领域的实验与实际应用逐步展开,In-Stat调查公司近日指出:RFID标签的销售将快速增长,全球RFID标签销售收益将从2004年的300万美元增长到2009年的28亿美元。但回过头来看,国内对于RFID的应用却一直没有广泛的推广开来,国外的反应也不是很热烈,那么,RFID标签的应用需要做哪些准备呢?

推广瓶颈:标准与成本是关键

   朱铭广先生指出,沃尔玛在亚洲的采购有70%是从中国采购的,尽管它的采购方案目前还没有对中国的供应商提出要求,但中国在2001年就有RFID标签方面的动作了,不比其他国家晚,只是中国是一个大市场,投入的谨慎程度反而要超过范围比较小的地方,如图书馆应用方面,新加坡图书馆可以自己做主采用这个技术,而中国的图书馆牵涉到相关行业之间的关系和其他许多相关的东西。再如航空行李用标签,一个小国家的港口要采用RFID标签很容易,但是国内一个机场有许多航空公司,航空公司与航空公司之间,机场与机场之间不容易协调统一,如果北京机场用了,而上海机场没有用,这样就只能保证在北京机场不出问题,而在上海是否能保证不出问题就很不确定。如果国内同行业之间是一盘棋,那么国内的RFID项目要比国外大得多。现在国内在有些领域如金融证券、各类证件上等已经开始采用RFID标签,甚至上海申博智能标识技术有限公司还已成功地在液化气钢瓶上使用RFID标签。
  
   总的来说,在RFID标签技术上,中国的速度并不慢。但是应用推广起来和国外一样还有一系列问题要解决。
  
   首先,标准是大规模普及应用的前提,缺乏全球统一标准已经成为阻挠RFID产业进一步发展的关键因素,它同时也引起了读写机对于多制式、多频段的兼容性问题。经过多年发展,几大公司出于自身利益的考虑,制定了各不相同的RFID标准,造成应用方在实施RFID项目时的无所适从。就像滕玉杰先生介绍的那样,不同的尺寸、不同厂家提供的IC芯片,使用的天线及配套的东西都是不同的。2004年初,在EPCglobal的催生下,真正的国际标准终于形成了。中国作为RFID技术的应用大国,RFID标签的标准和技术规范的公布也迫在眉睫。
  

   同时,由于RFID标签中保存了各种应用程序和数据,因此隐私保护成了一个非常重大的问题。RFID标签在保护个人隐私方面存在两方面的问题:一是别人可能会窥视到你的包里放了什么东西,因为他人可能会通过无线通信的方式读到这些物品的商品代码等信息;另一隐忧是如果在大街上到处都装上标签扫描器,那么就能够利用随身携带物品的RFID标签对一个人实施跟踪。
  
   任何一个领域在接受任何一项新技术之前,都会首先考虑它所带来的投资回报。同样,要为RFID标签买单的供货商们也要考虑到RFID标签的投资成本与回报。然而,在国外最近对24家积极投资于RFID的公司进行的一项调查中,只有一家公司认为能够在不到两年的时间内实现投资回报,其余95%的公司认为至少两年以上的时间才能收回投资。
  
   RFID标签中两个重要的元素是芯片和天线。据朱铭广先生介绍,以前RFID标签中的天线是用铜腐蚀法来制作,但是腐蚀铜天线不仅不环保,制作成本较高,而且需要把天线粘到另一层纸上,使标签结构不合理。国外专家也指出,现在RFID标签的价格从0.15~100美元不等,对于客户为大型零售商的生产者和分销商来说,采用RFID后的投资回报率将会比卖给零售客户的商品投资回报率低。所以,许多大公司都在积极寻找降低项目成本的办法。
  
   毫无疑问,RFID标签的采用将会随着标签成本的下降迅速增加,而RFID标签的成本一是牵涉到芯片的尺寸,即单位面积的硅晶体能制作多少芯片,如果做得越多成本就越便宜,另一个就是导电天线的生产形式,同时,芯片和天线的连接方式也会影响其成本。因此,当用印刷的方式来制作导电天线的技术出现后,就被认为是降低RFID标签制作成本的一大创新,同时,RFID标签给印刷业带来勃勃商机。

技术创新:印刷业的机会

      正如朱铭广先生所介绍的那样,传统印刷技术赋予先进的RFID技术以新的生命力,RFID标签将印刷行业和电子行业更加紧密地结合起来。虽然传统的线路板和传统印刷行业关系不是很大,但 是智能标签出现以后印刷的重要性就很突出了。
    
   印刷业本是传统的加工行业,通过印刷天线可以提高产品的附加值,一张小卡片不值钱,但做成一张含导电银天线的标签,价格就不一样了。美国、日本等印刷专家都在研究怎样用印刷的方式来完成天线的构成。而深圳市华阳微电子有限公司可以说是国内首先采用印刷方法来制作RFID标签天线的企业,据滕玉杰先生介绍,最初公司采用印刷天线来做RFID标签是为了接国内一家著名酒厂的业务订单,虽然最终没有达成合作,但公司却在RFID标签方面形成了自己的产品特色。
  
  用导电油墨来印刷RFID标签不失为一个好办法,但用导电材料印刷时,不仅仅是一个真实还原图像的问题,还要有一定的横截面积。如果用很薄的油墨来印刷虽然也可以,但印刷的面积会很大,也就是说线印得宽,而智能标签本身就处于轻、薄、小的发展趋势,不能印得宽,所以要求线与线之间的距离要小,但是每根线要有一定的印刷厚度,目前国内外印刷天线的厚度在0.01~0.04mm,所以要印刷天线的话,目前最有效的做法是采用丝网印刷的方式,并要求网印机的印刷厚度要非常均匀。因为印刷合格并不等于电性能合格,这里面有一些微小的裂缝或凹陷的话,就会影响电性能。因此,RFID标签天线的制作首先建立在好用的基础上,而且两根线之间的间隙越小越好,但是在网印机上,把间隙做得很小是非常困难的,所以相对说,印刷天线的密度不能太密。

  传统的印刷厂对于环境的要求是不高的,往往充满粉尘、灰尘等,但在印刷天线的过程中,要求没有任何杂质掺加在里面,否则会影响导电效果,或有导电的灰尘横在两个导线之间就会连通它们。另外,烘干温度的控制也很重要,因为温度不合适,会使天线的基材发生变形超过标准,还会对后面的工序造成问题。这样,传统印刷中不会注意到的问题反而会变得非常突出。这就对印刷厂的生产管理提出更高的要求,同时也会促进印刷厂在技术细节、管理水平上的提高。
  
    同时,RFID标签的生产要结合几方面的厂家,涉及到导电材料的研发、丝网设备的精密、干燥设备的配套和基材的生产。朱铭广先生认为,印刷从来都是高档产品的配套工序,但是配套之后,会有更多新的问题产生。比如纸张厚薄要均匀,干燥的时间和干燥的器材、红外灯管的质量、波长的稳定等都是问题,所以每件产品都会有一大堆相关的事,就像一个拳头,五个手指头中有一个捏不拢,拳头就抓不紧。因此,RFID标签给印刷厂、印刷材料及设备供应商都提出了新的要求,也为其开辟了新的产品线。更为重要的是,RFID技术与商标印刷的结合,给国内标签印刷厂带来了新的利润增长点,开辟新的市场。

  但是,正如滕玉杰先生所说,国内企业要做RFID标签,还是需要做很多工作的。虽然国外也有一些厂商在国内推销生产RFID标签的设备,但是都很贵。全球做RFID标签的公司,每家的工艺都不同,没有标准。因此,要想在这个市场上抢得先机,就要注重生产工艺和材料的研发和选择、以及天线生产的设计。

    如今,Internet互联网已经对全球产生革命化的影响,而RFID的出现,使Internet of Things(物联网)的影响将日趋扩大。

  后 记:RFID无疑是一项革命性的技术,物流、包装、零售、制造、交通等行业都会因为RFID全球化的推动引发翻天覆地的变化,改写企业的运作流程。国内企业除了积极应对挑战之外,别无选择。但愿有更多的企业研发出相关的工艺,将RFID标签全面推向各应用领域,实现“千树万树梨花开”的繁荣景象。(作者:徐敏)中包网