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曾雋芳:RFID行業(yè)應用方案及進展(視頻)
中國科學院自動化研究所RFID研究中心副主任曾雋芳女士演講視頻
各位領導、各位專家，各位企業(yè)的代表下午好！
首先我要感謝會議的主辦方，因為去年他們邀請我參加了這個論壇，今天也邀請我過來和各位交流，非常高興有這樣一個機會，我今天演講的題目是“RFID行業(yè)應用方案及進展”，也是這次會議的主題，大家由應用來驅動RFID產業(yè)的發(fā)展。
在這里我要交流的是三個行業(yè)的應用方案：第一是RFID在服裝加工生產線的運用。第二是RFID防偽解決方案。第三是RFID在食品安全追溯管理方案。
首先，我花一點時間介紹中科院自動化所在從事RFID方面的簡單情況，自動化所在做RFID的方向上有兩個部門：第一個是對發(fā)展RFID成立的RFID研究中心，從2004年到今年3月份我一直在這個中心工作。另外一個部門是自動化所的綜合自動化計劃控制研究中心，它主要是做物業(yè)控制的，由于承擔“863”項目，在RFID方面也進行它的應用和產業(yè)化。RFID中心側重的是三個方面：
第一是受科技部的項目支持，是國內第一家來做RFID測試技術的，所以有RFID的測試實驗室。前期在RFID剛剛導入的時候，主要側重在應用方面的測試，比如說標簽粘貼位置，介質的影響，它的標簽部署以及它的速度，就是動態(tài)形式等等。在第二輪“863”項目支持當中，它主要是在做系統(tǒng)測試，也就是在RFID協(xié)議的一致性以及它的性能方面的測試。
第二是國內第一個提出來建公共服務平臺的單位。剛才杜總的報告里面也介紹中興在構建服務平臺上的工作，就是標準網源那一塊，它的信息服務系統(tǒng)，還有編碼解析這樣的工作。
我們現在經過“863”的研發(fā)已經提出了公共服務體系的架構，已經開發(fā)出它的平臺原形，在這一輪的“863”項目里面，我們和北大軟件還有華中科技大學等等幾家核心單位在進一步深化這個平臺的研究以及讓它能夠真正的實用。
第三是它的運用，已經在服裝的生產線以及煙草、物流等等一些行業(yè)里面有了應用。
下面我就來介紹這幾個解決方案：
第一，自動化所目前承擔的“863”的課題是面向以制造、生產過程管理的RFID技術應用，我們主要是在服裝生產線來上用。要解決的是生產過程大量數據的實時、可靠的采集，以及傳輸問題。構建RFID的服裝生產過程的管理、監(jiān)視以及進一步的優(yōu)化調度。這個系統(tǒng)下一步的擴展應該和企業(yè)的執(zhí)行制造，MES和IRP系統(tǒng)，以及下面的PCS就是控制那一塊更緊密的結合，這樣的話，就是把RFID真正的融入到現有的企業(yè)IT架構中。
基于應用的實施，希望對服裝生產行業(yè)有一個應用的規(guī)范，能夠起草這樣的應用規(guī)范，目前正在起草這個標準。這里面所涉及的，我們所研究和開發(fā)的關鍵技術主要有以下幾個方面：
第一、采集設備，也就是要適合加工生產線應用的工業(yè)級的RFID讀寫器和操作終端在服裝生產線，大家知道，它有一些執(zhí)行機構有電機、電池的干擾環(huán)境，還有是物料的傳輸過程是有一些粉塵的，我們這個工業(yè)級的讀寫器在環(huán)境的適應性以及品質的可靠性上要求更高。所以我們做出來的產品就是出廠前的檢驗以及高低溫都做了檢測。
第二、傳輸。因為生產線上可能連接了多臺的讀寫器和操作終端，它如果要實施實時的傳輸數據，就要把這些設備直接和它的控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)是基于工業(yè)總線，在我們生產線上是K總線，就是迅速把這個數據通過K總線傳到上位機上，在一般的應用里面，它可能是通過部分串口就接到管理計算機，工業(yè)環(huán)境和一般的應用還是有些區(qū)別的。
第三、接口協(xié)議協(xié)議的手段，把多臺協(xié)議的數據轉換成一個標準的格式送到管理計算，也就是中間件的架構的OPC接口，因為在現場，它的實時數據采集平臺，工業(yè)上是支持標準的OPC接口。
第四、就是監(jiān)控調度，有了這些數據以后，你怎么樣要充分發(fā)揮RFID的優(yōu)勢，能夠把這個數據利用到它的實時調度和操作流程的優(yōu)化中，下面這項技術是數據的分析，進行質量的追蹤，績效考核，就包括能夠落實到每一個人他的績效考評，業(yè)績工役的編排上。
最后一項就是接口技術，就是把RFID的系統(tǒng)能夠和控制系統(tǒng)和IRP管理系統(tǒng)進行一個集成，對上、對下都要有這樣的標準接口。在這里面，我們就提出了兩項專利，第一是流水線的RFID接口控制器與上位機通訊的方式，這個主要是線上總線的一個方式，就這樣技術開發(fā)出RFID的接口控制器產品，所以就是這兩項技術。形成的軟硬件產品中主要是：
一是讀寫器，就是放在生產線上來讀取標簽數據的，標簽是貼到衣架上，因為生產線是在一個自動布料的導軌，上面就掛了衣架，就在衣架上貼了標簽，在生產的幾個讀取點，其實就是每個工位，它的工位上安裝了讀寫器，就把標簽的數據采集到。
二是操作終端，操作終端給誰用？就是操作工人，就是砸縫紉機的，就是在它這個環(huán)節(jié)上，它來給工人一個操作的提示，信息的寫入，就是一個交互的終端。
三是就是剛才提到的專利接口控制器。
四是采集系統(tǒng)，主要就是數據采集，過程監(jiān)控和優(yōu)化調度這樣一個軟件系統(tǒng)。
我們看到的左上方就是它的讀寫器，左下方就是采集終端，右上方就是接口控制器，下面的是軟件的操作界面。系統(tǒng)做出來以后我們就建立這樣一套示范工程，跟某一個服裝總公司的一條生產線，在它上面去用，實現了各種物料、布料信息的實時采集，生產過程狀態(tài)的監(jiān)控以及物料半成品的優(yōu)化配送、調動，其實還有一個質量的管理。
在這個生產線上，一共是34個工位，每個工位在開始加工之前，因為讀取到標簽信息，他就知道他的工藝流程是什么，還有他的參數設置以及他的角色，分別去執(zhí)行加工任務。目前進行的是以完成全部的軟硬件的開發(fā)和調試，然后這些軟硬件產品已經在現場進行部署，目前是處于整體的運行和測試階段。
生產線的示意圖
所以在一個工位上有讀取和操作終端，也就是衣架上貼的標簽，實際上就是RFID的一個讀取點，這是整個系統(tǒng)的架構。也就是說在生產環(huán)節(jié)的生產線上一個工作站是由一個上位機去管理的，也就是車間的管理軟件由上位機管理。這個車間的管理是通過網絡要送到企業(yè)的信息系統(tǒng)中，系統(tǒng)有ERP，也有基于互聯(lián)網外本的服務的。將來的話，如果這些信息是可以給客戶的，那么他就能知道我這個訂單目前的狀態(tài)，我們的某一個物品現在是處于什么狀態(tài)，比如說，現在是在砸口袋，還是已經進了成品庫，成品庫入庫的已經達到多少件？比如，我要100件現在已經完成了34件，就像這些信息如果廠房和他協(xié)議，不夠提供給他的話，那他就授權能夠訪問、查詢得到。
這個就是生產線的一個外觀服務，下面是我們進行測試的生產現場，大家可以看到，這是一個環(huán)繞的自動流程，它的標簽是掛在衣架上的，所以，這個標簽是重復使用的，當它這一件衣服完成以后，它就把下一件要加工的布料都掛上去，再跟著走完整個流程，所以標簽是一次性投入，廠家也能接受。標簽下線就不跟著走了，所以這個運用是B環(huán)運用，就是在工廠的線上，內部不走出去，將來如果說能夠走到商場就要經過供應鏈的環(huán)節(jié)，首先它的成品要出庫要經過運輸，然后到了它的經銷商那里，經銷商再到零售門市去銷售，消費者再拿到這個服裝。像剛才香港報告里就說了mm2的服裝店，它在進行客戶的型號包括服裝的品質、材質等等這些信息的提供，以及這種挖掘。
現在取得的初步效果識別率是99.9%以上，那么它的故障率是0.1%，每個工位以前是條碼或者是完全手工，現在就提高了15%的工作效率?？傮w生產效率大概提高了25%，關于質量問題是降低了50%?，F在有一點不同，過去是完全做成了以后有一個質監(jiān)環(huán)節(jié)來查一下，現在實際上就是我下一個工位是檢查前一個工位的質量，如果這個質量不行，它顯露這個質量信息的話，它就不再繼續(xù)加工了，就直接走到質監(jiān)站下線了，這樣也是減少了它的質量問題。
第二，是在防偽方面的讀寫器和系統(tǒng)開發(fā)解決方案。在防偽里面我們的系統(tǒng)方案有什么特色？
第一、是數據縱性后移，就是前面的標簽上的信息部首就是一個ID號，縱性就是放在它認知庫里面，就是由企業(yè)來掌握，也可能有防偽的服務提供商來掌握這些數據。減少了前端他們的數據傳輸量，以及可能遭到的侵入的過程。
第二、它的以移動通訊結合，所以它把移動通訊的安全器也用在我們的系統(tǒng)防偽中。
第三、是多級的安全數據庫查詢，也就是說在認證后臺，我這個數據庫是由多層安全防護的手段。
第四、在整個防偽認證過程是用戶直接參與，而不是廠家或者是銷售人員告訴你這是真的或者是假的，是用戶親自參與到這個過程里面。整個過程是當你選用了整個商品，你用你的手持防偽讀寫器去掃描。這個防偽讀寫器我們目前做的是和手機SIM卡的結合，將來就是和手機綁在一塊的，或者就是在手機中插一個讀寫模塊能夠結合使用。有了以后就輸入用戶的手機號，然后把讀取到的標簽ID和他的手機號一起發(fā)送到后臺，發(fā)送到后臺后的防偽數據庫進行驗證，就是以短信息的方式再返回給讀寫器的屏幕，告訴你這個產品的基本信息和告訴你產品是真的還是假的，這樣一個結論。
我們看這里面的一個關鍵技術：
第一是我們標簽儲存的ID號，ID號有兩部分組成，一個是保持它的唯一性，一個是保持它的隨機性，就是加入了一個隨機碼，這樣就不容易去偽造它的ID，這個也是有專利技術的。
第二就是把標簽和商品本身融為一體，就是防止它的總品，比如說，茅臺酒，我拿一個茅臺酒的瓶子來做假酒，把假酒裝到瓶子里去，這樣不行的，我們在這里面有一個技術，就是做在瓶蓋上，開瓶以后，天線就會斷掉，這個和商品本身是融為一體的。
第三是對于高價值的產品，比如說，有些是有一個證書的，比如說鉆石有一個認證的證書，我們把商品以及證書都貼標簽，這樣進行一個雙重綁定。
在讀寫器這一端有這樣幾個關鍵技術：
第一是這種讀寫器是廠家授權的，不是說拿一個假的東西來貼一個標簽，它是有一個唯一的授權碼，根據這個權限你可以去訪問數據庫。
第二是結合手機的SIM卡，SIM卡本身是唯一的，我們利用SIM短信防偽、防竊聽的能力來實現數據的傳輸和交換。
第三是主控室的查詢，就是給你一個統(tǒng)一的中心服務號，現在也是，有時候打電話就是給你一個服務號，就是服務防偽查詢臺，后臺者本身就是參與查驗的過程。
圖中是后臺的一個方式。在前面是左端，可以看到它讀取到標簽數據以后，和讀寫器的授權號也就是SIM卡號一起來生成這個短信息，這個短信息就通過手機SIM的方式發(fā)到后臺，后臺是處于一個等待查驗的狀態(tài)，接收到這個事件以后，它就首先去查驗這個SIM卡的卡號，看這個讀寫器是不是一個合法的，如果讀寫器不是合法的，那么它就直接告訴它，你這個讀寫器是非法的。讀寫器合法以后再來查這個標簽是不是在廠家的數據庫里面，如果有的話，再返回它的廠商，把查驗的結果用短信息的方式告訴顧客，將來在手機上告訴顧客，同時它可以到它查驗的移動終端上。比如說，在一個零售店，這個店員他拿了這個終端也可以以這種方式查詢。這是多級的。
目前我們開發(fā)的產品一個是防偽讀寫器，是我們自己開發(fā)的，是這樣一個原形。這是它里面的電路板設計?，F在目前的性能，頻段是在高頻，就是HF段，符合ISO14443標準和ISO15693標準，讀取距離是10公分，這個接口支持像串口、485接口、USB接口，有有線、無線的方式和手機通訊方式。
后臺分為兩個部分，一個是防偽的管理，一個是防偽的服務。管理是包括讀寫器授權，商品信息管理，防偽短信的認證，以及用戶的權限這塊。服務主要是提供讀寫器認證、商品認證，防偽短信的生成，以及接受查詢短信和發(fā)送的過程。
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這是幾個界面：第一是先登錄進去，你就可以看到零售商的信息，以及讀寫器授權的信息和查詢的短信列表，這是最后形成一短信發(fā)回給用戶，也是在系統(tǒng)中有存儲和記錄，以及可以做一些統(tǒng)計分析，比如說，偽造的產品主要是出現在哪個區(qū)域，就可以重點去打假。哪些產品的用戶查的多，反映出他的消費興趣，我們都可以做統(tǒng)計。目前的性能基本上像服務時間一般是0.1秒、0.2秒，它的響應是毫秒級的。同時支持每分鐘400次的訪問。第三、是應用方案是在肉制品，也就是食品安全最終檢驗的管理方案。食品安全這一塊，大家也有很多類似這樣的項目了，這里面還有它的復雜性，因為全程的追蹤是從飼養(yǎng)一直到零售店，一個是它的業(yè)務鏈過程比較長，而且在每個業(yè)務的節(jié)點上，它可能是多層的、多流向的一種關系，所以在這個過程中，你的信息是否能夠可見、可控就變得很重要。如果從國家的食品安全來講，需要建立國家級的食品安全信息平臺，這樣一個服務平臺，從地方來講，可能是廣東省、廣州市，或者是某一類，比如說豬肉、牛肉等等，可以建立某一類的服務平臺。從養(yǎng)殖、屠宰、冷凍、運輸、食品肉制品加工以及到加工零售的焊接，都可以將相應的信息采集到數據平臺上。從前一個環(huán)節(jié)、從上游到下游實際上有一個信息傳遞，在這個過程里面有一個復雜性就是，它不是一個標簽跟到底，在中間因為有的標簽可能會轉換形式，可能會有多個標簽，它就有一個信息傳遞和綁定的過程，比如說，在飼養(yǎng)場大家知道一般用的是耳標，到了屠宰場它就可能會轉換到掛鉤的標簽上，因為屠宰的時候類似于服裝生產線，就是一個自動的掛鉤流動的生產加工過程，到了冷凍、運輸過程中，把它放到包裝箱上，到了肉制品這一塊又怎么弄，就是它的標簽會有多種形式，這里面的數據傳遞和綁定就需要更多的考慮，如果標簽跟丟了，你的追溯就無法完成。
追溯的過程是實際上正好是反向的，當你出現問題后，我需要在一個節(jié)點上進行認證查詢，那么他就可以往前向、往后向的去找到。這里面就要注意一點，所有查詢到企業(yè)內的節(jié)點是有權限的，你只能訪問到權限的范圍內的信息，因為企業(yè)內部的業(yè)務數據是保護的，但是有些信息，比如說供應鏈有約定一定要提供公共服務平臺，或者提供給上下游企業(yè)的話，應該是有一種共識和約定。比如說，你的出庫時間，操作者、數量等信息，有些不太深入到企業(yè)的核心業(yè)務，應該是可以提供的。
我們看到，由于國內對食品的供應鏈管理目前還是在嘗試、示范工程的階段，很難以實現對整個供應鏈全程跟蹤和追溯，對于企業(yè)，尤其是肉制品企業(yè)，它有這樣的應用需求，它可以先做企業(yè)內部的，就是做企業(yè)內部的追溯管理，在對于肉制品加工企業(yè)，它實際上的生產屬于零散和流程的混和，尤其在有些環(huán)節(jié)，它還不能像屠宰那樣，把物品和標簽直接對應上，就是管理到它的物料個體上，所以它這里面有更多的技術考慮。
第三、你這個追蹤技術也是要和企業(yè)的信息系統(tǒng)去緊密結合，RFID運用一定要結合業(yè)務投入，不能簡單的說它是獨立的，它的信息和其他的信息系統(tǒng)不進行交互，那樣的運用不是優(yōu)化的。
在以熏肉香腸這樣一個加工環(huán)節(jié)來看，就是一個品種其中一個生產流程來看，它首先是原料進來了，我需要對原料進行檢測，看它是不是合格的，原料是合格的，是需要檢驗入庫的，有一個檢驗報告。入庫再拿出來的話，一般進去的是半扇豬，它需要解凍和分割，分割完了之后根據這個工藝要求再進行腌制、混柔、攪拌、填充、蒸煮，以及冷卻包裝等等，這個過程中，標簽圖沒有地方可貼，如何來進行管理，而不讓它的信息跟丟，因為有一個質量的問題。所以在這里面我們考慮的是以批次的方式，以批次為單位來進行管理，那么你這個批次的容器上貼標簽，在各個環(huán)節(jié)的加工過程當中，由工作人員來把一些系統(tǒng)的信息記錄到批次卡上，這個批次就和加工的質量及相關信息記錄。追溯的時候就反向追溯到，它也是按照這個程序例保證。
我們這里面可以考慮到，因為一個加工肉制品的企業(yè)，它很核心的在于它的工藝和相應的配方，因為它有很多添加輔料和添加劑之類的，因為這是它的商業(yè)機密。你肯定要采取一定的安全措施，我們在這里面考慮：
第一個是標簽信息的存儲和它的傳輸采用一種加密的方式。第二是標簽和后臺的安全數據庫進行關聯(lián)，把重要的數據放到它的數據庫里面，而不是跟著標簽走。第三是一定環(huán)節(jié)上的操作人員要按照操作權限來控制他對數據的操作。
好！謝謝大家！
嘉賓資料簡介：
中國科學院自動化研究所RFID研究中心副主任 曾雋芳女士
