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标签样式如下图所示:
图表RFID电子标签
RFID系统的工作原理:
RFID系统在实际应用中,电子标签附着在待识别物体的表面,电子标签中保存有约定格式的电子数据。
阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别物体的目的。
阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号,当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量,发送出自身编码等信息,被读取器读取并解码后送至电脑主机进行相关处理。
如下图所示:
图表4RFID系统工作原理
(3)技术特点及优势
Ø
读取方便快捷:
数据的读取无需光源,甚至可以透过外包装来进行。
有效识别距离更长,采用自带电池的主动标签时,有效识别距离可达到30米以上;
识别速度快:
标签一进入磁场,阅读器就可以即时读取其中的信息,而且能够同时处理多个标签,实现批量识别;
数据容量大:
数据容量最大的二维条形码(PDF417),最多也只能存储2725个数字;
若包含字母,存储量则会更少;
RFID标签则可以根据用户的需要扩充到数十K;
使用寿命长,应用范围广:
其无线电通信方式,使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境,而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码;
标签数据可动态更改:
利用编程器可以向电子标签里写入数据,从而赋予RFID标签交互式便携数据文件的功能,而且写入时间比打印条形码更短;
更好的安全性:
RFID电子标签不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上,而且可以为标签数据的读写设置密码保护,从而具有更高的安全性;
动态实时通信:
标签以每秒50~100次的频率与阅读器进行通信,所以只要RFID标签所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内,就可以对其位置进行动态的追踪和监控。
(四)技术相关标准概况
RFID技术涉及信息、制造、材料等诸多高技术领域,涵盖无线通信、芯片设计与制造、天线设计与制造、标签封装、系统集成、信息安全等技术。
在过去十年间,共产生数千项关于RFID技术的专利,主要集中在美国、欧洲、日本等国家和地区。
按照能量供给方式的不同,RFID标签分为有源、无源、和半有源三种;
按照工作频率的不同,RFID标签分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波频段(MW)的标签。
目前国际上RFID应用以LF和HF标签为主;
UHF标签开始规模生产,由于其具有可远距离识别和低成本的优势,有望在未来五年内成为主流;
MV标签在部分国家已经得到应用。
中国已掌握HF芯片的设计技术,并且成功地实现了产业化,同时UHF芯片也已经完成开发。
中国在RFID技术与应用的标准化工作研究工作上已有一定基础,目前已经从多个方面开展了相关研究制定工作。
制定了《集成电路卡模块技术规范》、《建设事业IC卡应用技术》等应用标准,并且得到了广泛应用;
在频率规划方面,已经做了大量的实验;
在技术方面,依据ISO/IEC15693系列标准已经基本完成国家标准的起草工作,参照ISO/IEC18000系列标准制定国家标准的工作已列入国家标准制定计划。
此外,中国RFID标准体系框架的研究工作也已基本完成。
由于我国RFID行业起步较晚,所以标准缺失一直是一个不小的问题,很多标准由于各种原因尚未出台,那么在这种情况下的很多标准还是依赖于引进现成的国际标准,但是中国制定自有标准很有必要,毕竟那符合我们的国情。
参考资料:
《中国RFID白皮书》
二、全球RFID产业发展概述
(一)发展现状
近两年来,由于受以沃尔玛为代表的大型零售商的推动,RFID技术在全球掀起阵阵热潮,吸引了众多厂商参与相关技术和芯片的研究、开发。
目前RFID技术正处于迅速上升的时期,该技术被业界公认为是本世纪最有前途的应用技术之一,许多国家都将RFID作为一项重要产业予以积极推动。
(二)基本特点
从全球来看,美国已经在RFID标准的建立,相关软硬件技术的开发、应用领域走在世界的前列。
欧洲RFID标准追随美国主导的EPCglobal标准。
在封闭系统应用方面,欧洲与美国基本处在同一阶段。
日本虽然已经提出UID标准,但主要得到的是本国厂商的支持,如要成为国际标准还有很长的路要走。
韩国政府对RFID给予了高度重视,但至今韩国在RFID标准方面仍模糊不清。
(三)主要国家和地区发展概要
1.美国:
领头羊地位不可动摇
在产业方面,TI、Intel等美国集成电路厂商目前都在RFID领域投入巨资进行芯片开发。
Symbol等已经研发出同时可以阅读条形码和RFID的扫描器。
IBM、微软和HP等也在积极开发相应的软件及系统来支持RFID的应用。
目前,美国的交通、车辆管理、身份识别、生产线自动化控制、仓储管理及物资跟踪等领域已经开始应用RFID技术。
在物流方面,美国已有100多家企业承诺支持RFID应用,其中包括:
零售商沃尔玛,制造商吉列、强生、宝洁,物流行业的联合包裹服务公司以及国防部的物流应用等。
值得注意的是,美国政府是RFID应用的积极推动者。
按照美国防部的合同规定,2004年10月1日或者2005年1月1日以后,所有军需物资都要使用RFID标签;
美国食品及药物管理局(FDA)建议制药商从2006年起利用RFID跟踪最常造假的药品;
美国社会福利局(SSA)于2005年年初正式使用RFID技术追踪SSA各种表格和手册。
2.欧洲:
大部分物流商对RFID持观望态度
在产业方面,欧洲的Philips、STMicroelectronics在积极开发廉价RFID芯片;
Checkpoint在开发支持多系统的RFID识别系统;
诺基亚在开发能够基于RFID的移动电话购物系统;
SAP则在积极开发支持RFID的企业应用管理软件。
在应用方面,欧洲在交通、身份识别、生产线自动化控制、物资跟踪等封闭系统与美国基本处在同一阶段。
目前,欧洲许多大型企业纷纷进行RFID的应用实验。
例如,英国的零售企业Tesco最早于2003年9月结束了第一阶段试验。
试验由该公司的物流中心和英国的两家商店进行,试验主要对物流中心和两家商店之间的包装盒及货盘的流通路径进行追踪,使用的是915MHz频带。
3.日本:
RFID技术和应用方面走在了世界的前列
日本是一个制造业强国,它在电子标签研究领域起步较早,政府也将RFID作为一项关键的技术来发展。
MPHPT在2004年3月发布了针对RFID的《关于在传感网络时代运用先进的RFID技术的最终研究草案报告》。
报告称,MPHPT将继续支持测试在UHF频段的被动及主动的电子标签技术,并在此基础上进一步讨论管制的问题;
2004年7月,日本经济产业省METI选择了包括消费电子、书籍、服装、音乐CD、建筑机械、制药和物流在内的七大产业进行RFID应用试验。
从近来日本RFID动态来看,与行业应用相结合的基于RFID技术的产品和解决方案开始集中出现,这为2005年RFID在日本应用的推广,特别是在物流等非制造领域的推广,奠定了坚实的基础。
4.韩国:
政府与企业共同助推RFID技术发展
韩国主要通过国家的发展计划,再联合企业的力量来推动RFID的发展,即主要是由产业资源部和情报通信部来推动RFID的发展计划。
特别值得注意的是,2004年3月韩国提出IT839计划以来,RFID的重要性得到了进一步加强。
虽然目前韩国在RFID的开发和应用领域乏善可陈,但在韩国政府的高度重视下,韩国关于RFID的技术开发和应用试验正在快速开展。
同日本类似,韩国也出现了将RFID引入开放系统的趋势。
2005年3月,韩国政府耗资7.84亿美元在仁川新建技术中心,主要从事电子标签技术包括RFID的研发及生产,以帮助韩国企业快速确立在全球RFID市场的主流地位。
该中心的建设将在2007年前完成,RFID标签和传感器将在2008年批量出货。
三、中国RFID产业现状分析
(一)产业规模与增长
根据易观国际Enfodesk近期发布《2009年第1季度中国RFID市场季度监测》数据显示,中国RFID市场2009年第1季度市场规模为23.97亿人民币,环比下降8.7%。
其中中国超高频市场规模为1.64亿元,环比下降64.8%,下降主要原因是受到季节性因素影响,RFID每年第一季度基数较小占全年总收入的比重也较小,而大部分收入来自第三、四季度。
(二)产品结构
1、IC卡读写器(包括接触/非接触IC卡、RFID电子标签、ID卡、磁卡等读写设备、IC卡读写机具);
2、智能门锁(酒店门锁,智能门锁,宾馆门锁,M1,Mifare-1门锁,酒店锁,电子锁,IC卡锁,电子门锁,感应门锁,一卡通,桑拿锁,感应卡门锁,智能锁,磁卡锁,IC卡门锁,节电关,取电开关,M1,Mifare1读写器,IC卡电梯管理系统);
3、RFID电子标签(RFID电子标签成品、RFID票证成品、RFID纸质及PVCInlay等);
4、条码&
RFID产品、无线射频识别模块、及应用网络系统;
5、考勤机、门禁机、消费机、售饭机、水控机、停车场管理系统
6、芯片设计、系统集成、芯片封装
(三)市场结构
1、公共安全:
为提升人民生活质量,构建和谐社会,中国在公共安全领域迫切需要通过应用RFID技术加强管理,具体方面包括医疗卫生、食品安全、危险品管理、防伪安全、煤矿安全、电子证照、动物标识(涉及公共卫生安全)、门禁管理等。
2、生产管理和控制:
为提高中国信息化建设水平,以信息化带动工业化,在企业原材料进货、生产计划管理、生产过程控制、精益制造等方面,使用RFID技术可以促进生产效率和管理效率的提高,具体应用包括汽车制造、家电生产、纺织服装等。
3、现代物流与供应链管理
RFID技术应用在物品流通环节,实现物品跟踪与信息共享,彻底改变了传统的供应链管理模式,极大的提高了企业运行效率。
具体应用方向包括仓储管理、物流配送、零售管理、集装箱运输、邮政业务等。
4、口岸进出口货物监管
在国家口岸进出口货物通关监管工作中,各口岸执法部门协同应用RFID技术,实现对进出口货物的跟踪与定位监管,加强通关监管水平,提高通关效率。
5、交通管理
利用RFID技术对高速移动物体识别的特点,可以对运输工具进行快速有效的统计,方便对车辆的管理和控制。
具体应用方面包括公共交通票证、车辆管理及铁路机车、车辆、相关设施管理等。
6、军事应用
军事应用是RFID主要方向之一,军事后勤保障迫切需要可视化管理,具体包括军事物资装备管理、运输单元精确标识,以及快速定位和主动搜索等。
7、重大工程与活动
RFID技术与其他相关技术集成,可以构建快速识别、数据采集、信息传输相融合的综合服务体系。
将RFID技术用于大型运动会、展览会等重大活动的综合管理,具体包括票证管理、车辆管理、设施管理等。
(四)区域分布
目前,国内RFID相关国内企业都集中在北京、上海、深圳等这些一线城市,这样比较容易形成相应的产业链,对企业的发展更加有利。
(五)基本特点
目前中国好像有很多做RFID的,但没有几家能研发、生产,都拿别家的来贴牌,有统计过中国RFID从标签→硬件→系统集成,真正有实力的公司没有几家,远望谷、江苏瑞福在UHF方面,成就很大,至于其他频段,企业比较多,很难区分伯仲。
(六)政策法规及外因分析
首先政府主导是RFID技术在中国得以发展的重要因素。
RFID技术被国家列入“十一五”规划,并视为重点发展技术。
从科技部863项目对RFID的支持,到发改委新增RFID支持专项,以及工信部电子发展基金加大对RFID的扶持力度,这些都是政府推动RFID技术的积极行为。
当前中国信息产业振兴计划RFID也是最大的收益的项目之一。
政府主导,这在未来的几年之内不会有所改变。
中国食品安全事件为RFID发展提供了机遇。
农业部正在积极推广建立一套畜牧产品从养殖到屠宰一直到流通管理的安全追诉体系,试图建立到超市每一块肉都能追溯到它的原产地,这样我们一旦发生食品安全事件可以快速地溯源追溯体系。
再次,中国电信产业整合为RFID提供了市场。
产业整合一个突出的问题是,联通和电信资产重新整合以后,有很多共同的设备放在一个机房里,如何管理就成为一个很大的问题,而RFID恰恰能有效地解决这一问题。
最后,中国资本市场创业板的推出为中小企业提供了机遇,因此会有许多RFID企业融资,促进产业发展。
(七)投资价值分析
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。
就像深圳华阳微电子有限公司董事总经理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。
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。
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。
参考资料:
四、中国RFID产业链分析
(一)中国RFID产业链构成概况
RFID芯片设计与开发——电子标签制造——标签封装加工设备制造——各类读写器具研制——应用软件开发——系统集成与咨询——整体解决方案提供
(二)芯片设计和制造产业
芯片设计与开发企业主要集中在上海,如复旦微电子、上海华虹集成电路、上海贝岭等,但深圳也有中兴通讯旗下“中兴集成电路有限公司”在自主知识产权芯片设计与研发领域有所突破,其承担了863计划先进制造技术领域重大项目“射频识别(RFID)技术与应用”专题中的“UHF标签芯片Zi2201的研制和产业化”项目,并于2008年获深圳市自主创新行业龙头企业称号(集成电路设计类)。
中兴集成电路主要在国产安全芯片领域,目前也进军UHF电子标签芯片领域。
深圳赛意法是中国最大的集成电路封装测试工厂,提供包括RFID芯片在内的几乎所有芯片,其全部生产基地竣工后,日产芯片3200万片,年产量超过110亿片。
(三)模块封装产业
目前国内主要封装设备从国外进口,深圳惠田实业专注开发RFID芯片封装设备,开发出了具有完全自主知识产权的第一台RFID封装设备。
其与华中科技大学合作研发,获得数项专利,在产品设备性能方面与国外封装设备略有差距,但胜在价格低,填补了产业链的空白环节。
(四)电子标签制造产业
电子标签制造在深圳厂商较多,对于无源电子标签来说,电子标签制造主要是将标签芯片封装成“模块”直接封装到印刷天线上的FlipChip工艺过程,再将其封装成不同形式的过程。
根据应用的需求,还会对电子标签提出一些附加的环境适应性要求,比如温湿度、使用寿命、防水抗金属、防拆防盗等要求,根据不同的需求会用些特殊的材料或特别处理。
来自深圳的厂家华阳微电子、深圳毅能达、宏卡科技等大型标签封装厂商主要生产低频电子标签,占据了较大市场份额。
华阳微电子是为中国第一家电子标签制造商,是全球最早的RFID生产商之一,公司防伪标签获得2008年中国RFID行业十大最有影响力产品奖。
远望谷2006年年底花费1300万从国外引进了先进的电子标签倒装帖生产线,主要应用到铁路以外的超高频市场。
生产线正常运营后产能达1200亿只,可满足公司
(五)封装设备制造
前国内主要封装设备从国外进口,深圳惠田实业专注开发RFID芯片封装设备,开发出了具有完全自主知识产权的第一台RFID封装设备。
(六)读写器具研制产业
国内RFID读写机具实力最强大的厂商全集中在深圳,如先施科技、远望谷等,在超高频领域几乎占国内90%的市场份额。
先施科技与是一家专注于RFID产品研发及应用的高新技术企业,也是中国唯一拥有RFID射频芯片核心技术知识产权企业。
先施公司的产品主要是远距离无源\有源HF/UHFRFID技术和产品开发,是中国最早开发出微型模块式、多功能手持式读写器的企业,也是第一批获得中国CMII认证的产品;
公司的产品70%出口,用于美国、北美和中东许多大型项目;
也是唯一参加GS1国际组织的中国-日本-美国“海运线、空运线”TLSPilotEPC应用测试项目的中国公司。
远望谷是我国最早从事超高频射频识别技术(RFID)研发的高科技公司之一,定位于专业的超高频RFID设备提供商。
同时,该公司建立了在铁路RFID市场的垄断地位,总体而言,目前公司已在国内超高频RFID行业初步建立了领先地位,将成为行业的引导者。
(七)软件/中间件产业
通用型RFID中间件软件的开发商主要集中在国外大公司,在国际上,目前比较知名的RFID中间件厂商有IBM、Oracle、Microsoft、SAP、Sun、Sybase、BEA等国际知名企业,由于这些软件厂商自身都具有比较雄厚的技术储备,其开发的RFID中间件产品有经过多次的实验室、企业实地测试,RFID中间件产品的稳定性、先进性和海量数据的处理能力都比较完善,已经得到企业的认同。
国内在RFID中间件和公共服务方面已经开展了一些工作,具有了一些初具规模的RFID中间件产品。
主要成果集中在科研院所和学校,深圳市立格射频科技有限公司的AITLYNKO-ALE中间件是国内为数不多支持ALE标准的RFID中间件产品。
RFID系统软件处理和分析由RFID系统产生的大量数据,提供用户真正有用的信息,是关系到RFID能否顺利推广的关键环节,也是未来RFID产业价值链上最高的一段。
和国外大型软件公司努力进行RFID系统软件开发相比,国内软件公司相对很少介入RFID系统软件开发,在这一点上,国内的能力与国外相差很大。
(八)系统集成产业
现在深圳市场上乃至全国市场上众多的RFID企业,各种代理企业或外企分支机构和系统集成与应用系统开发企业占到近90%
目前,国内的系统集成厂商具有一定的大型系统的集成能力,但使用的还主要是国外的软件产品。
没有专业的大型软件公司进入这一行,本行内远望谷、普诺玛、先施科技等企业有一定的系统集成能力,针对物流、图书馆、门禁、身份识别、车辆管理、医疗管理、产品追踪等行业应用,开发出了一些解决方案,主要是封闭环境下的应用。
(九)整体方案解决提供
在深圳RFID产业界,宣称能提供整体解决方案的企业很多,但真正有实力的企业不多。
国外整体解决方案提供商软件开发和数据整合能力强,系统商与客户共同研发解决方案,能够贴近客户实际需求。
在国内比较有影响的应用项目中,深圳图书馆项目由法国TAGSYS公司中标,世界顶级显示器设备制造商之一唯冠国际其位于中国深圳的制造厂唯冠科技由美国的曼哈特联合软件公司提供RFID整体解决方案。
国内系统商中,远望谷提供了铁路车辆识别系统整体解决方案,普诺玛完成了广深铁路电子标签车票方案,先施科技中标中国市场UHFRFID应用第一标单——“北京市300万辆车辆环保电子标签应用项目”。
(十)国内相关标准
到目前为止,射频识别技术已经具有了一些国际标准。
而在我国,射频识别技术的生产和应用领域仅有一些行业标准,还没有国家标准。
制定一个自主的国家标准,并且与国际标准相互兼容,使我国的RFID产品能顺利地在世界范围中流通,才是当前重要而急切需要解决的问题。
五、影响中国RFID产业发展因素分析
(一)有利因素
1.中国政府对RFID产业的大力扶持
在国家颁布的《2006-2020年国家信息化发展战略》和《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》中都阐述了发展RFID产业的重要性,指出推动RFID技术的发展,可增强我国信息产业的国际竞争能力、推动建设创新型国家;
科技部发表了《中国射频识别(RFID)技术政策白皮书》,国家还设立了专项基金支持RFID产业的发展,为RFID产业的发展奠定了良好的政策、经济环境。
2.RFID技术本身优势,应用领域不断扩大
近年来,我国RFID技术的研发和产品设计都有相应进展,由于其对改善人们生活质量、提高企业效益、加强公共安全产生重要影响,一直以来都受到广泛关注。
现已经应用到多个行业。
3.RFID产品价格的不断下降,促进RFID标签大范围推广
随着RFID技术不断发展和应用系统的推广普及,我认为射频识别技术在性能等各方面都会有较大提高,成本将逐步降低,随之带动产品价格的下降,促进RFID标签大范围的推广。
4.众多知名企业纷纷投身中国RFID领域,对产品技术和市场发展的起到一定的推动作用。
(二)不利因素
1.产业相对薄弱,核心知识产权缺乏
在国外企业的专利权阴影下,国内企业难免动辄得咎,甚至屡屡被国外大公司指称抄袭外方专利技术。
深圳先施科技总工程师倪荣生认为,在全国的众多的RFID企业中,各种代理或外企分支机构和系统集成与应用系统开发企业占到近90%,真正从事RFID的核心技术开发、具有自主知识产权产品的企业不到10%,这是中国RFID产业最薄弱的环节。
易观国际分析师夏雨指出,RFID从行业来看,分为芯片制造、封装、应用三个阶段,芯片制造在中国是弱项,我们所做的主要集中在应用阶段,而且目前的应用较低级,系统集成商水平差,应用技术差。
在美国,系统商和客户共同研发,流程由客户提出,这样能够做到完全贴近客户的实际需要。
在RFID技术方面,特别是在核心芯片的研发和生产上明显呈现外强我弱的态势。
RFID产业联盟秘书
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