毕业设计(论文)RFID技术在物流中的应用研究.doc
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1、 本科毕业论文(设计)论文题目: RFID技术在物流中的应用研究 学生姓名: 学 号: 专 业: 班 级: 指导教师: 完成日期:2011年5月20日RFID技术在物流中的应用研究内 容 摘 要RFID技术作为一项新兴的非接触式识别技术越来越受到重视,开始风靡全球,并进入人们的日常生活。本文以RFID系统的基本组成及简单工作原理为出发点,将该技术与传统的条码技术作比较,总结出RFID技术无可比拟的优点,进而对于RFID技术在物流诸多环节如仓储、运输、配送等方面的重要作用进行了详细分析。结合沃尔玛集团和麦德龙集团的案例,详细阐述RFID技术给企业带来的巨大效益。虽然RFID技术有诸多优点,但其本
2、身有待不断完善。价格成本居高不下,标准多样不统一,以及安全隐私问题都成为制约RFID技术发展的主要瓶颈,本文针对这些问题提出了简单对策。关键词:无线射频识别技术 物流 效益 瓶颈RFID Technology in Logistics ApplicationAbstractRadio frequency identification technology as a new non-contact identification technology has been increasingly being valued. It begins sweeping the world and comin
3、g into peoples daily life. In this paper, the basic RFID system components and the simple working principle are the starting points. This paper compares RFID and the traditional bar code, then sums up the unmatched advantages of RFID technology. This paper analyzes the important role of radio freque
4、ncy technology in aspect of many other aspects of logistics such as storage, transportation and distribution. Combined with the Wal-Mart and Metro Group cases, the paper describes RFID enormous benefits to the enterprise. Although RFID technology has many advantages, it needs to be constantly improv
5、ed. The high cost price, the non-uniform standard and security privacy are becoming the major obstacles of the development of RFID, this paper proposes some solutions of these problems.Key words: RFID Logistics Benefit Obstacles目 录一、RFID简介2(一)RFID系统的组成21.电子标签22.阅读器33.数据交换与管理系统4 (二)RFID系统的工作原理4 (三)RF
6、ID系统的分类41.根据标签的供电方式42.根据标签的存储器类型43.根据RFID系统的工作频率5二、RFID技术的优点6 (一)读取范围广6(二) 读取精度高6 (三)信息储存量大6 (四)坚固耐用6三、RFID技术在物流中的应用8 (一)RFID技术在仓储环节的应用81.RFID技术与条码技术相结合92.白沙物流结合RFID技术与条码技术的案例9 (二)RFID技术在运输环节的应用111.RFID技术与运输112.RFID技术在运输环节的特殊应用11 (三)RFID技术在配送环节的应用121.传统物流配送中心存在的主要问题122.RFID 技术在物流配送中心的具体应用133.配送环节应用R
7、FID技术的效益13四、物流领域应用RFID技术的成功案例15 (一)沃尔玛(Wal-Mart)的RFID技术应用15 (二)麦德龙(Metro)的RFID技术应用171.独一无二的研发中心172.“亚洲先进物流”计划173.带来的效益18五、RFID技术应用于物流中面临的挑战及应对策略19 (一)面临的挑战191.成本障碍192.没有标准的烦恼193.安全隐私问题19 (二)应对策略20 1.成本价格对策202.标准与技术对策20 3.安全隐私对策20六、 结束语22参考文献23序 言 自1941年RFID技术(即无线射频识别技术)产生以来,该技术广泛应用于各领域,改变了人类生活。2003年
8、11月全球零售巨头沃尔玛公司要求其前100位供应商在2005年1月1日前实现商品快速自动识别,即这些商品都要贴上射频标签,到2006年底,所有供应商都要采用射频标签。欧洲最大的超市麦德龙也跟着宣布了类似的计划。2004年初,美国有线新闻网公布了对人类生活产生巨大影响的十大技术,RFID技术名列第三。RFID技术的快速发展不仅改变了人类生活,也为各行各业带来巨大经济效益。 近年来,我国将信息技术与国家发展战略接轨。每年,信产部、科技部、交通部都会主持大量的研究项目和课题,2006年更是出台了中国第一部关于RFID技术的白皮书中国射频识别(RFID)技术政策白皮书,大力鼓励信息技术的开发与应用。“
9、十一五”期间,根据国家高技术研究发展计划(“863”计划),我国科技部拨款1.28亿用于研究射频技术,力争实现技术突破与自主创新。对RFID 进行的一系列市场调查表明,RFID 的市场价值十分可观。据研究机构应用商业情报公司的统计,2008年全世界已经安装了约5000 个RFID系统,实际年销售额约为9.64 亿美元;2009年RFID标签的市场总值将达到31亿美元。据市场研究公司IDC 统计,仅零售业在RFID软件、硬件和服务上的费用由2002年的850万美元增加到2009年的近13亿美元。目前,我国许多企业已加入到RFID技术的研究开发中,一些物流企业如白沙集团已经使用RFID技术。 几乎
10、是一夜之间,曾经感觉遥远而陌生的RFID技术开始风靡全球,并进入了人们的日常生活。射频成了物流行业中一个最热门的词。如果一个物流企业没有把RFID技术提上日程,仿佛这个企业就已经落伍了。RFID技术究竟有哪些优点,它能给物流行业带来哪些效益?这就是本文探讨的主要问题。本文以RFID系统的基本组成及工作原理为出发点,分析RFID技术在物流诸多方面如仓储、运输、配送等环节的应用,并结合沃尔玛、麦德龙集团的案例得出RFID技术给物流带来的效益。一、RFID简介 无线射频识别技术(Radio Frequency Identification,简称RFID)或称射频识别技术,是一种利用无线电射频信号进行
11、物体识别的新兴技术。射频识别技术是自动识别技术的高级形式,被誉为本世纪十大重要技术项目之一。这种技术最早应用在第二次世界大战中,用来在空中作战时进行敌我识别。二战后,由于其成本高,RFID技术一直主要应用于军事领域,并未在民用领域得到推广应用。上世纪40年代,雷达的改进和应用催生了RFID技术。之后十年中,RFID技术一直处于实验室研究和探索阶段。直到上世纪80年代,随着芯片及电子技术的提高和普及,欧洲率先将RFID技术应用到公路收费等民用领域。进入二十一世纪,RFID技术迎来一个崭新的发展时期,其在民用领域的价值开始得到世界各国的广泛关注,特别是在西方发达家,RFID技术已开始应用于生产自动
12、化、门禁、公路收费、停车场管理、身份识别、货物跟踪、防伪等民用领域,其新的应用范围还在不断扩展,层出不穷。本世纪初,RFID技术已经开始在中国进行试探性的应用,并很快得到政府的大力支持。2006年6月,中国发布了中国RFID技术政策白皮书,标志着射频技术的发展已经提升到国家产业发展战略层面。2008年底,中国参与RFID技术的相关企业达数百家,已经初步形成了从标签及设备制造到软件开发集成等一个较为完整的RFID产业链。2009年,射频识别标签的市场总值将达到31 亿美元。目前全世界已经安装了约5000 个RFID 系统,实际年销售额约为9.64 亿美元。RFID技术受到如此重视,最大的特点是它
13、采用一种非接触式数据采集与交换,适用的范围更广,如应用在物料跟踪、运输管理、仓库管理、运载工具和货架识别等物流环节。 (一)RFID系统的组成 根据不同的应用,RFID系统会有不同的组成,但基本都由电子标签(Tag)、阅读器(Reader)以及数据交换与管理系统(Processor)三大部分组成,全部或局部地集成为一个整体,在实际应用中还需要其他硬件和软件的支持。1.电子标签电子标签或称为射频卡,应答器,具有智能读写和加密通信的功能,其中保存有约定格式的电子数据。主要由具有模拟、数字记忆功能的芯片和依不同频率、应用环境而设计的天线组成,每个芯片都含有惟一识别码(UID)。标签附着在物体上以标识
14、目标对象。它是通过无线电波与读写设备进行数据交换,工作的能量是由阅读器发出的射频脉冲提供。图1-1是目前市面上较为常见的几种标签。 图1-1 各式各样的RFID标签2. 阅读器 阅读器或称为查询器、读写器或读出装置,主要由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成。阅读器有很多种类,每个类别又有很多规格型号。通常可设计为手持式或固定式,负责对标签进行识别、读取和写入等操作。图1-2、1-3、1-4 是目前市场上的 3 款阅读器。 图1-2 手持阅读器 图1-3 内置天线移动阅读器 图1-4 固定式阅读器 阅读器或读写器的主要任务是控制射频模块向标签发射读取信号,并接收标签的应答,对标签的对象
15、标识信息进行解码,将标识信息连带标签上其他相关信息传输到主机以供数据处理。根据应用不同,阅读器可以是手持式或固定式。阅读距离一般可达4米至6米,甚至几十米。读取率受多种因素影响,密执安州包装大学在对RFID系统工作性能影响的研究中发现包装材质、所处的温度环境、标签位置等因素都会对标签的读取率有所影响。研究发现,无线射频电波容易穿过比较皱的纸板,阅读器很容易读取置入在这种材料内部或者贴在这种材料一侧的标签信息。但是如果纸板变潮以后,即使它再次变干,RFID 电波也不像以前那样容易穿过纸板。在标准温度和湿度的环境中阅读器的读取率达 99.5%,在较高湿度的环境中阅读器的读取率只达到 97.5%。
16、3.数据交换与管理系统 数据交换与管理系统的主要任务是读取并存储阅读器所获得的标签信息,对标签进行读写控制等,是介于阅读器与企业应用之间的中间件,是RFID系统的重要组成部分,主要包括企业管理信息系统、数据库应用软件、客户关系管理软件等应用软件。该系统能够对数据进行过滤、汇集和计算,减少从阅读器传往企业应用系统的数据量。 (二)RFID系统的工作原理 RFID系统的工作原理如下:当粘贴有电子标签的物体进入阅读器的阅读范围,凭借感应电流获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息,或者主动发送某一频率的信号,阅读器读取信息并解码后,并通过计算机网络送至数据交换与管理系统进行有关数据处理,实现对物体识别
17、信息的采集、处理及远程传送等管理功能。如图1-5所示。时序能量阅 读 器天 线天 线 标 签数据数据交换与管理系统 图1-5 RFID系统工作原理图 (三)RFID系统的分类 根据不同的标准,RFID系统有不同的分类方式,下面介绍几种常用的分类方式。 1.根据标签的供电方式 电子标签按其供电方式一般可分为无源电子标签和有源电子标签两大类。无源电子标签自身不带有电源,通过天线从读写器发出的能量中产生工作所需的电压。其特点是重量轻、体积小、寿命长,但是工作距离短。有源电子标签通过自身带有的电池供电,特点是识别距离长,但价格较高且寿命短。 2.根据标签的存储器类型 根据电子标签存储单元的数据读写方式
18、不同,系统分为只读型、一次写入多次读取型和可重复读取型。只读型存储器内部信息出厂时已经固定,用户只能读取而无修改权限,该类系统成本较低,一般多用于门禁管理、车辆管理和物流管理等;一次写入多次读取型存储器不仅允许用户一次写入数据,而且写入数据后可多次读取,但不得再修改,此类系统成本较高,多用于资产管理、药品管理和军品管理;可重复读写型存储器允许用户多次进行数据修改和更新,此类系统成本最高,多用于航空货物管理和信用卡服务。 3.根据RFID系统的工作频率 RFID 系统的工作频率一般是指阅读器与标签间进行无线通信时所使用的射频信号频率,按其频率波段范围不同,系统通常可分为以下四种:低频系统(303
19、00Khz)、高频系统(330Mhz)、超高频系统(300Mhz2.45Ghz)和微波系统(2.45Ghz以上)。其中低频RFID系统常用频率为125Khz和134Khz,适用于较近距离场合,如门禁、一卡通等;高频系统常用频率为13.56MHz,适用于稍远距离场合,如会议系统、机票验证等;超高频系统常用频率为860MHz和915MHz,适用于远距离场合,如物流管理、车辆跟踪等;微波系统常用频率为2.45GHz和5.8GHz,适用于较长的读写距离和高读写速度的场合,如火车监控、高速公路收费等。二、RFID技术的优点当前主要的识别技术有条码技术和RFID技术。条码是由一组按特定规则排列的条、空及其
20、对应字符组成的表示一定信息的符号,其主要优点是标签制作容易、操作简单易行、设备结构简单、成本低。但仍存在许多缺点如易损坏、信息容量有限等。射频识别与条码识别虽同属自动识别技术,目的都是快速准确地确认追踪目标物体,但与传统条码技术相比,RFID技术具有条码技术难以企及的优点。 (一)读取范围广 条码是可视的数据载体。识读器必须“看见”条码才能读取它,必须将识读器对准条码才有效。它的识读距离最多只有20厘米。RFID并不需要可视传输技术,RFID标签只要在识读器的读取范围内就能进行数据识读。阅读距离一般可达4米至6米,甚至几十米。RFID采用无线电射频信号,透过外部材料即可同时对多个物体进行识读,
21、实现了智能化操作,为快速物流提供了技术支撑,而条形码必须靠激光逐一读取信息,相对较为机械。RFID 阅读器能透过泥浆、污垢、油漆涂料、油污、木材、水泥、塑料、水和蒸汽阅读标签,而且不需要与标签直接接触,这使得它成为肮脏、潮湿环境下的理想选择。 (二)读取精度高 RFID的应用层面可以具体到每一个需要识别的物品,而条码只能给每一类物品进行身份识别,不是具体的商品。RFID技术这一特点实现了单一物品的个性化身份证明,实现真正的“一物一码”。现实生活中对某些商品进行惟一的标识越来越重要,如食品、危险品和贵重物品的追溯。例如牛奶纸盒上的条码到处都一样,辨别哪盒牛奶先过保质期是不可能的。RFID技术在物
22、流行业的应用加强了物品的精细化管理。例如在贵重物品的生产过程中,RFID标签能够记录每一环节的性状变化,有效防伪和监控生产过程。 (三)信息储存量大 条形码的信息容量有限,通常只能记录生产厂商和商品类别。目前普遍使用的二维条形码虽然能有效进行分类,而且能传达众多物品信息,但是数据容量最大的PDF417最多也只能存储2725个数字,对于沃尔玛或者联邦快递这样的超级条形码使用者已经捉襟见肘。RFID标签的信息储存量非常大,最高可达5.8G,可以通过编程来储存物品的序列号、颜色、规格、生产日期、所在位置,以及物品在到达最终用户手中之前所经过的所有配送点的列表。 (四)坚固耐用 在恶劣的工业环境中,条
23、码容易受到油渍的污染或是在碰撞中受损,且条码一旦受到污损后,读取的成功率和准确率就会大打折扣。某些在高温下作业的制造车间会使得贴附于物品上的条码纸变黄、变形甚至脱落,导致条码信息无法采集。RFID标签不仅避免了这些缺点,而且射频电子标签能隐藏在大多数材料或产品内,同时可使被标记的货品更加美观。电子标签的外形多样(如卡形、环形、钮扣形、笔形等),它的超薄和多种大小不一的外形,使之能封装在纸张、塑胶制品上,使用非常方便。虽然在成本方面,条码的成本就是条码纸张和油墨成本,总成本不过2分钱,而RFID的成本相对较高,昂贵的电子标签制约了它的广泛应用,电子标签的价格目前在2030美分的高价位上。随着信息
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