标签时代下,RFID究竟多少斤两?

Murata村田中文技术社区 2021-01-22

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走芯人


无论是在工业时代、信息时代,还是近年来如火如荼的人工智能,亦或者数字时代,人类的生产工具一直在发生着伟大的进化剧变,但与此同时,标签的进化系统也如同伴生存在一般,从未停止过它发展的脚步。从纸质标签到条形码,从条形码再到二维码,如今又来了RFID标签,似乎我们可以这么想,我们的生活随着科技时代的进步,也一直立身于一条前闭后开的“标签时代”发展链中。



更实际地说,从国内环境去看,已经有越来越多的行业领域开始运用到新型RFID的标签技术,并投之于日常应用,但正因为对于RFID产品的一知半解,让很多稍有涉猎的行业反而开始怀疑RFID的先进性和必要性。所以今天就来分享和预告下,当下甚至未来相当长一段时间内,那些离不开RFID的行业以及RFID标签的真正优势所在。


01

RFID标签下的线材管理,工业数字转型的阵地


工业线材管理可能是众多RFID标签运用中比较冷门的一支,但必要性上看却是最强的。1983年在美国德克萨斯发生过这样的一个事故,因为德州每年都有龙卷风季,有一次龙卷风刮乱了小镇数千条cable线缆,而这些线缆的事故后修复又恰好需要和电缆接口的一一对应,这不仅给了德州的电缆维修负责部门不小麻烦,当然最终他们还是修复了,但是从中我们其实可以发现对于线缆的管理问题非常的棘手和明显。哪怕这个问题到了现在,这个问题依然不好解决。


原因一,来自于电线、数据线或者其他线缆的使用体量级的暴增。这个数据量级说的并非区域或者国家在线缆制造产量上的暴增,针对的是单位后台库房或者线缆使用区域内同时在执行运行功能的线缆量。以前后台数据库房的线缆量如果是以千为单位,那现在就到了十万以上级别,这对于线缆管理是非常大的严峻考验,如果产生故障和线缆功能问题,如何在十万级别的数据线缆里找到对应线缆,这是一个大工程。


其二,数据读取是一个难点。一般来说,对于大型企业,如电力集团,运输行业等都会配备超量级的企业管理ERP或者EAM系统来辅助锁定问题区域和线缆位置。但是这个解决方案的缺点是依然无法精准锁定到某一条线缆。这时候就需要人工到故障区域运用各类读取器去手动检测和锁定。而这又会产生第二个难点:可能存在单设备上多条线缆交织的情况,这在读取时又会造成误读、多读、漏读的现象,从而错过问题的发现,甚至产生更大的成本损耗。


而在这个问题上,RFID就会体现出其强大的功能和优势。从频率上看,目前的RFID标签技术和产品类别分别集中于高频(HF)和超高频(UHF)两个频段内。HF的频率稳定在13.56MHz,UHF的频率处于856-928 MHz的区间内。随着频率的上升,意味着更精准的读取能力、更远的读距以及更小的RFID标签元件体积。这对于线材管理,无一不是对症下药。工程师只需要在线缆上装上RFID的小型标签,然后手持读写器,再通过手持显示器或者LED灯标等就可以迅速找到对应问题线缆。而同时,目前绝大部分顶尖的RFID标签都具有抗金属干扰性,这就可以完美规避读取干扰问题。


(点击可查看大图)


从其他类型标签功能上看,你永远无法想象,条形码、二维码怎么来管理和应付这个量级的工业管理工作。更重要的是,对于工业线材管理来说,有理由相信是未来5-10年国内工业,尤其是制造业数字转型的重要领地。“重制造,轻管理”向来是国内制造业多年的陋习。当然,因为国内外市场需求使然,这其实也无可厚非,但随着体量级的井喷式增长,维持这个状态显然是不足够支撑起大型工业业态的可持续发展趋势的。所以如何在实际执行端,利用数字化管理工具务实提升工业设备管理的各方面利用效能就势必会是一个重中之重。


02

“一物一码”是对RFID标签莫大的低估和轻视


有人说,RFID标签其实最大的优势是提供了绝对的“一物一码”,为零售和物流行业的防伪和溯流提供了不可辩驳的证明。对于这个观点,我的看法是,“一物一码”可能是对于RFID标签莫大的低估和轻视。二维码、条形码,哪个不是一物一码?RFID标签在零售端和物流端,其实最大的价值有三个,一个是对于信息量的存储分级,一个是对于读取的限制放开,还有一个是对于其存在不可磨灭性。


在解释存储分级之前,我需要加个前提,在Class1 Gen2(简称G2)协议V109版的规则下,RFID标签一般来说,会具有4个信息内部存储空间,它们分别是Reserved(保留),EPC(电子产品代码),TID(标签识别号)和User(用户)四个独立的存储区块。其中Reserved是存储Kill Password(灭活口令)和Access Password(访问口令)的存储区块,一般不会放开权限给任意方读取,真正起到作用的是EPC、TID和USER。它们分别有什么用呢?


TID,官方名字为存储标签识别号码,你可以叫它更有代表性的名字“全球唯一码”,正是这个码提供了该个RFID标签存在的唯一证明,它是出厂后不可写入和修改的,那如果这个标签是唯一的,所以它附着的产品一定也是唯一的,这就是防伪的原理。而EPC的作用是,提供厂家可写入的产品出厂信息或者说原始信息,打个通俗易懂的比方,你在上海购买了一台深圳制造的亮黑色P40华为手机,它的EPC内很有可能有一段是:szbk40sh,代表了刚才的这些信息。原则上EPC是只能由厂家写入,并且是遵循一个记录规则的,这个规则由厂家自行决定,所以这就为产品原始信息记录提供了绝对的技术基础。再看User,User属于更为灵活的用户自定义号码,它提供了产品出厂后,依然可以保留写入权限的可能。而对于厂家来说,因为部分产品涉及到运输环节,又或者是产品信息的保密性,它需要更多的字符数量去承载产品的数据信息,而EPC的存储量一方面有限,另一方面是出厂后不能更改,所以他们就会需要到User号码,需要说明的是,不是所有的RFID标签都有User存储量,简单的说,每个RFID标签都有4个存储区块,但是根据RFID标签的类型和功能适配,有些标签的User存储量是0,也就是不可写入数据。这三类内存的分开使用和关联使用,为眼下和未来很长一段时间的所有零售防伪、物流溯源的机制、可能性提供了绝对的依托。


第二大价值是读取限制的放开,抛开脑海里手里拿个扫描读取器,一个个对准产品编码去读取的固有印象。RFID标签下的读取场景变得可以非常宏大,也可以变得非常隐形。比如下面这些读取方式:


(点击可查看大图)


在提升工作效率上,在提供更高效的反应速度上,RFID标签都创造出其他标签所无法竞争的优势。


第三大价值是不可磨灭性。这个不可磨灭性,除了指代它的存储信息大部分不可修改和写入以外,特指它的封装方式。从大部分RFID标签的应用案例和适配场景来看,它并不是外部傻瓜式的封装结合,而是封装进产品内核里。这很好的解决了,不法分子撕掉、涂抹防伪码等问题,让产品信息真正植入进产品本身的基因里。而对于溯源或者防伪来说,如果脱离了对本身防伪和溯流机制的保护,那所谓的防伪和溯流也不过是骗骗消费者的营销手段,并没有真正的安全性可言。


03

医疗领域是RFID标签应用行业里的黑马


医疗领域的RFID标签应用,我之后会单独更详细的写一篇,这里先粗略的说明一下其领域优势。


医疗领域我认为是RFID标签应用行业里最为黑马的一支了。在新冠疫情之前,这个需求还没有那么的强烈。但在新冠疫情的助推之下,医疗卫生系统里对于部分药剂、药品、药液、手术工具甚至化验组织的绝对识别和唯一识别是必须且刚性需求的。



也许很多人还没有意识到这个问题的急切性。我们举个简单的例子,拿核酸检测来说,根据网络数据显示,我国部分城市,比如北京,最高日检测核酸标本45.8万个,单一检测单元的最高日检测量在考虑周边检测机构的加持下,可达到17000个,如果在采样环节按照低风险人群1∶5混采,一天可检测8万多人。在这样庞大的检测链路里,最吃紧的除了检测设备和工具以外,就是人员和工作效率的上限问题。每一个检测人员除了要小心翼翼的保存和收集检测标本,还要细致精确地对所有标本进行验别、管理、提交、存放和精确调取。但其实,这些工作如果适配上RFID的标签功能,保守估计可以降低各类成本累计损耗超过三成。操作原理也比较简单,相较于以往的检测手段——主要是在试管上贴上条形码,条形码要记录人员的一些身份信息,而RFID的标签检测则会在试管底部封装上一个标签元件,测量前身份信息一应俱全全部已经存在在了元件上,这样的优势是:一,可以一步到位进行低成本数字化样本管理,二,如果需要对样本或者试管进行高温消毒、低温保存等环境试验,条形码的纸张本身就是一种外界的干扰原,并不利于检测和研究的进行。



同样的适配场景也发生在手术室。近年来,精密化的手术工具越来越多,那就产生了对于手术工具全新的绝对标准要求,既要对所有的手术工具,哪怕是可被人体分解的材质,只要在手术工具名单里属于“须回收项”,就都须要在术后进行一对一且万无一失的留存确认,同时也需要让医生甚至是病人对于部分一次性医疗工具在真伪性和密封性上做术前确认。而对于这些工具来说,由于经常要暴露在酸性液体、高温高压等环境之下,所以贴上条码,甚至是印上条码都是无效之举。这时候就又到了RFID的出场时刻了。拿Murata的LXTB-010型RFID标签举例,除了抗酸、抗金属干扰,还可以在高温高压环境里无影响工作,对外的适配场景下就已经考虑到了医疗设备的应用需求。这方面来说,这些的国外的公司,尤其是日本企业,确实存在其先见之明和独到之处,除了Murata以外,同是日本的Kyocera,英国的Omni-ID,还有新加坡的Xerafy都在这方面具有绝对的技术优势。


以上,相信对于RFID就会有一个概念性的了解了。看到网络上有些说法,有的说RFID标签只有几十K的内存量,有的说就是为物流而制造的技术,还有的把RFID和NFC对立起来,其实都是对于RFID标签技术的不了解。下一篇,我会系统地聚焦RFID标签对于医疗行业的价值。


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