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射频识别技术在邮政总包处理中的应用
作者：中讯邮电咨询设计院 魏俊荣、王志刚
来源：RFID技术与应用
日期：2007-05-06 15:42:09
摘要：作为国家科技部“863”计划项目的子课题，中国邮政于2005年年初在上海邮政局启动了射频识别（以下简称RFID）技术应用示范工程项目，主要内容是在速递（EMS）邮袋上采用RFID标签袋牌，通过电子化支局系统、中心局生产作业系统以及分拣设备实现EMS总包处理的自动化和信息化。本文将介绍项目的实施情况和试验的初步结果，并展望RFID技术在邮政行业其他领域的应用前景。
关键词：邮政
1 背景
中国邮政的邮件处理一般要经过支局所收寄、市内趟班运输、原寄中心局分拣、干线运输、寄达中心局分拣、市内趟班运输、投递环节。其中中心局分拣又包括总包接收、总包开拆、散件分拣、总包封发、总包分拣、总包装车发运若干环节。为向客户提供优质服务，中国邮政对内部生产作业制定了著名的 “三项基本制度”，即勾挑核对、交接验收、平衡合拢。因此说，中国邮政的邮件处理具有工艺流程复杂、作业时限紧，通信质量要求严、跟踪查询服务水平要求高的特点。
近年来，中国邮政实施“科技兴邮”战略，在邮件处理领域全面实施了条码技术，建设了覆盖全国的，可以传输数据、语音、图像的综合计算机网，特别是在电子化支局、中心局生产作业、邮运指挥调度等应用子系统上线运行之后，邮件处理的机械化、自动化、信息化水平有了很大提高。但是，由于条码识别技术自身固有的局限性，如识别距离近，识读效果受光遮盖、褶皱和污损影响严重，需要逐件人工扫描等，因而在总包的交接和分拣过程中还难以实现自动化处理，限制了邮件传递速度和业务管理水平的进一步提高。而RFID技术具有远距离、非“视线”识别、高速、多标签批量识别、无须人工干预、信息可擦写、可工作于各种恶劣环境等特点，非常适用于邮政生产作业。因此，在中国邮政第十个“五年计划”的科技发展规划中，就已将RFID技术应用作为新技术应用的重点之一。2005年年初，国家“863”计划项目“无线射频关键技术研究与开发” 启动。在科技部和中国科学院的支持下，中国邮政以速递总包处理业务为突破口，选择上海为试点，进行了 “射频识别技术在上海邮政速递总包处理中的应用”实验。2005年12月，项目通过初验，正式投入试运行。
2 试验情况
2.1 RFID识别系统的构成及部署
上海邮政速递总包处理的生产过程主要包括电子化支局的收寄与封发，市内邮路转趟运输，沪青平速递处理中心总包接收、邮袋开拆、散件分拣、总包封发、总包并堆发运，市内驳运，虹桥机场及新客站转运站接收与分拣、干线发运。RFID识别系统由部署在市内速递邮件汇集点、沪青平处理中心、虹桥航站、新客站等生产场地的手持或固定RFID阅读器及其上位计算机系统，以及在全市邮政支局所和各生产场地之间流转的射频袋牌及其调拨管理系统构成。
2.2 技术方案
2.2.1 频率的选择
速递总包生产作业要求识读距离3～4米，且要求在一定条件下多标签批量识别。因此选择超高频频段的RFID系统。
2.2.2 标签的选择
（1）采用无源标签，以减少设备购置成本和维护成本。
（2）采用只读和可读写两种不同功能的标签。
从电子化支局封发到处理中心开拆前，采用只读的射频标签袋牌，附加绑定6字符条码信息，通过电子化支局操作时将射频标签信息与条码信息、总包业务信息绑定的方式，实现了全市约600个电子化支局原有的基于条码的信息系统与RFID系统的有效结合。这样，在电子化支局，不需配备射频读写器，并可以利用原有的条码识读设备，最大限度的保护和节省了投资。
在处理中心封发到各转运站的总包处理中采用了可读写射频袋牌，实际记录邮政业务所需要的30位总包信息，与现有条码袋牌信息完全相同，适应邮政干线网信息传输要求。
2.2.3 操作场景的选择
由于种种原因，目前超高频RFID标签的批量识别率尚达不到100%。因此，RFID系统的实施应与邮政生产的流程组织相结合，扬长避短，寻找能够发挥RFID远距离、可穿透一般材料、多标签识读特点的操作场景。在总包交接中，我们选择在逐袋卸车过程中进行信息采集；在总包分拣中，选择在供包工位进行信息采集，最大限度的提高了RFID的识读率，也最大限度的解放了工人的双手与头脑，简化了操作的复杂度，从而在保证作业质量的同时提高了效率。
2.2.4 应用信息系统的构建
充分利用企业原有的信息网络资源，构建分布式的应用信息系统。在电子化支局，实现分布式条码数据信息采集、射频标签ID与业务信息的绑定，在速递处理中心，RFID系统通过数据接口获得现有业务计算机系统发来的接收或发运邮件信息，在系统内完成数据的采集和数据转换，并将阅读的业务数据传递给相关的业务系统。从而实现与现有业务计算机系统系统的有机整合。RFID应用系统的网络结构如图1所示。
2.2.5 射频标签的回收
建立射频标签回收管理调拨机制。通过射频袋牌回收管理系统，可以剔除失效袋牌，而且通过汇集各个环节的RFID数据，分析RFID实际运行的效率与效益。
2.3 生产流程
生产流程见图2。
2.3.1 支局作业
支局扫描散件条码，采集邮件收寄信息，自动生成总包特征信息和清单信息；用条码扫描器扫描射频袋牌上附加的条码获得射频袋牌ID信息，并与生成的总包特征信息和清单信息绑定；栓挂只读射频袋牌，按频次封发；封发完成后，总包ID信息和对应的总包全信息、邮件收寄信息、清单信息通过邮政综合计算机网传送到上一级汇集点和速递邮件处理中心。
支局封发的总包邮件由各支局送至汇集点，在各汇集点配置手持便携式射频读写器，读取射频信息完成勾挑核对，交由市内趟车运送至沪青平处理中心。
2.3.2 沪青平处理中心作业
（1) 总包接收
在处理中心的卸（装）车站台上方或卸（装）车胶带机上设置固定式阅读器。市内趟车到达后，在卸车过程中，射频袋牌ID信息被自动识读，与从网络收到的总包路单信息自动进行勾挑核对，完成快速交接。图3为沪青平处理中心装卸站台实景照片，站台上方安装有RFID阅读器天线。
（2)总包开拆
保留现有开拆作业方式。射频袋牌开拆后统一回收重复利用。
（3)总包封发
开拆出的散件采用交叉带分拣机分拣。分拣机自动阅读13位散件ID信息，从信息系统获取寄达局等信息实现自动分拣，并根据邮件重量、体积自动请封，生成清单信息和总包30位信息。封发员人工核对装袋确认后,打印清单并将其装入邮袋。同时，RFID读写器通过局域网获得总包30位信息，将其写入射频标签袋牌,封发员封袋后栓挂射频标签袋牌。
中心局每一封发频次作业终了，相关业务数据将按规定及时发送上网，传送到信息中心。
（4)出口总包发运交接
总包发运是总包接收的逆过程。在胶带机上或发运站台大门设置固定式阅读器，通过RFID扫描通道进行总包发运，自动识读射频袋牌信息，与转运车间路单信息自动进行勾挑核对。
2.3.3 虹桥航站及其他转运站
总包运输到虹桥航站后，通过交叉带式总包分拣机上的RFID扫描通道采集总包信息,实现自动勾挑核对，同时实现快速路向分拣。
在其他邮件转运站，在站台交接时通过固定式RFID阅读器进行自动勾挑核对。
以上，通过RFID在速递总包处理的全过程的应用，实现了总包信息的多环节自动勾挑核对和自动分拣处理，实现了物流和信息流的全过程的统一。
2.4 效果
u 装卸车识读率99.4％；分拣识读率100％(初验测试值）
u 处理中心内部速递作业和总包分拣处理可提高效率约20％
u 实现了交接时的信息自动核对、分拣时的信息自动采集。速递部门与邮运部门交接环节实现了即交即清
u 实现了各环节邮件处理时间信息的自动采集，支撑了物流网络优化
u 完善了速递总包跟踪查询的环节，避免了邮件延误和丢失，方便了质量考核，也提高了管理水平
此外，RFID在上海速递应用的效益不仅体现在作业效率和服务质量的提高，而且由于600余个支局所每天可以循环使用射频标签而不再使用一次性的条码标签，每年通过节省一次性条码标签的材料、设备损耗及人工成本可以减支32万 元。
3 体会
通过上海试点，我们对邮政应用RFID技术的特点有了更进一步的理解。
3.1关于信息标识
信息标识是RFID技术应用的核心问题之一。信息标识方案的制定既受到企业既有的业务特点、信息系统、应用环节、网络基础环境、建设资金等等多方面条件的影响，同时也将深刻影响企业的信息系统架构和网络结构，乃至企业长远的技术发展体系。在此，标准化工作扮演着一个非常重要的角色。
3.2 关于识读率
在RFID技术应用的初级阶段，企业用户首先关注的是识读设备的正确识读率问题。我们认为，提高识读率，一方面需要依靠识读设备本身技术的发展提高——我们都寄希望于ISO18000-6C标准的早日出台；另一方面可以从企业的业务流程中分析发掘有助于提高识读率的信息采集环节——即进行业务流程改造，创造应用场景；或者在整个业务流程的各个环节中逐步汇集所识读的信息，通过数据校核，降低识读差错的影响。
3.3关于中间件
在上海实验中，RFID系统是在现有的信息系统架构上建立的，通过对射频信息的读出、写入、去重、过滤、翻译等处理，与现有的基于条码的电子化支局系统、中心局生产作业系统、邮运指挥调度系统等保持有效的信息交换。使用中采用了多个具有专用功能的接口软件，还不是完整意义的中间件产品。我们认为，随着RFID技术应用范围的扩大和深化，商业化的成熟的中间件是不可或缺的。
3.4关于标签成本
从试验结果看，邮政领域采用超高频段的无源标签是比较合适的。在邮政RFID系统中，标签用量巨大。从某种意义上讲，标签的成本决定着RFID技术的应用规模。标签回收后重复使用，固然不失为一种弥补措施，但由此又带来了管理成本的提高。几年前，人们曾预期用于邮政的标签价格降至5美分以下，我们有理由相信这一天会很快到来。
4、展望
无疑，RFID技术在邮政领域有着广泛的应用前景。中国科技部最近组织制定了《中国射频识别技术政策白皮书》，并将RFID技术研究开发及应用作为中国科学技术第十一个“五年计划”中的重大科研项目，其中邮政被列为重点示范应用领域。
中国邮政也将在第十一个“五年计划”期间，分阶段、分步骤，加大RFID技术推广应用力度。我们初步设想，在总结上海速递总包处理试点经验的基础上，2006年进行京、沪、穗速递总包处理联网试验；进行速递、物流散件处理、车辆调度应用RFID技术的试验；研究提出邮政全网应用RFID技术的总体方案,包括邮政全网应用RFID系统的具体技术路线、系统技术参数、性能及功能指标；数据采集各环节的采集方式以及信息和实物的平衡合拢方法，制定相应的生产作业流程；提出相关业务规章制度改革、邮件处理工艺改革和相关标准化建议；提出设备配置要求、投资估算、实施计划和步骤的建议。2008年在全国“全夜航”涉及的总包处理中全面推广应用RFID技术，并开展在普邮总包、物流总包、信盒、集装箱及资产管理等其他领域的研究和实验工作。
中国邮政在RFID应用的道路上刚刚迈出了第一步，后续的工作还有很多。最近，万国邮联信息技术合作组织（Telematics Cooperative）电子邮政业务用户组（Advanced Electronic Service User Group）下设的RFID技术应用工作组（WG）已组建，将专门研究全球邮政应用RFID的相关技术、业务及标准问题，并启动了基于RFID技术的全球国际邮件质量跟踪检查系统。中国邮政愿与各国邮政和相关企业合作，共创全面提高 RFID 技术应用水平的明天!
中国邮政的邮件处理一般要经过支局所收寄、市内趟班运输、原寄中心局分拣、干线运输、寄达中心局分拣、市内趟班运输、投递环节。其中中心局分拣又包括总包接收、总包开拆、散件分拣、总包封发、总包分拣、总包装车发运若干环节。为向客户提供优质服务，中国邮政对内部生产作业制定了著名的 “三项基本制度”，即勾挑核对、交接验收、平衡合拢。因此说，中国邮政的邮件处理具有工艺流程复杂、作业时限紧，通信质量要求严、跟踪查询服务水平要求高的特点。
近年来，中国邮政实施“科技兴邮”战略，在邮件处理领域全面实施了条码技术，建设了覆盖全国的，可以传输数据、语音、图像的综合计算机网，特别是在电子化支局、中心局生产作业、邮运指挥调度等应用子系统上线运行之后，邮件处理的机械化、自动化、信息化水平有了很大提高。但是，由于条码识别技术自身固有的局限性，如识别距离近，识读效果受光遮盖、褶皱和污损影响严重，需要逐件人工扫描等，因而在总包的交接和分拣过程中还难以实现自动化处理，限制了邮件传递速度和业务管理水平的进一步提高。而RFID技术具有远距离、非“视线”识别、高速、多标签批量识别、无须人工干预、信息可擦写、可工作于各种恶劣环境等特点，非常适用于邮政生产作业。因此，在中国邮政第十个“五年计划”的科技发展规划中，就已将RFID技术应用作为新技术应用的重点之一。2005年年初，国家“863”计划项目“无线射频关键技术研究与开发” 启动。在科技部和中国科学院的支持下，中国邮政以速递总包处理业务为突破口，选择上海为试点，进行了 “射频识别技术在上海邮政速递总包处理中的应用”实验。2005年12月，项目通过初验，正式投入试运行。
2 试验情况
2.1 RFID识别系统的构成及部署
上海邮政速递总包处理的生产过程主要包括电子化支局的收寄与封发，市内邮路转趟运输，沪青平速递处理中心总包接收、邮袋开拆、散件分拣、总包封发、总包并堆发运，市内驳运，虹桥机场及新客站转运站接收与分拣、干线发运。RFID识别系统由部署在市内速递邮件汇集点、沪青平处理中心、虹桥航站、新客站等生产场地的手持或固定RFID阅读器及其上位计算机系统，以及在全市邮政支局所和各生产场地之间流转的射频袋牌及其调拨管理系统构成。
2.2 技术方案
2.2.1 频率的选择
速递总包生产作业要求识读距离3～4米，且要求在一定条件下多标签批量识别。因此选择超高频频段的RFID系统。
2.2.2 标签的选择
（1）采用无源标签，以减少设备购置成本和维护成本。
（2）采用只读和可读写两种不同功能的标签。
从电子化支局封发到处理中心开拆前，采用只读的射频标签袋牌，附加绑定6字符条码信息，通过电子化支局操作时将射频标签信息与条码信息、总包业务信息绑定的方式，实现了全市约600个电子化支局原有的基于条码的信息系统与RFID系统的有效结合。这样，在电子化支局，不需配备射频读写器，并可以利用原有的条码识读设备，最大限度的保护和节省了投资。
在处理中心封发到各转运站的总包处理中采用了可读写射频袋牌，实际记录邮政业务所需要的30位总包信息，与现有条码袋牌信息完全相同，适应邮政干线网信息传输要求。
2.2.3 操作场景的选择
由于种种原因，目前超高频RFID标签的批量识别率尚达不到100%。因此，RFID系统的实施应与邮政生产的流程组织相结合，扬长避短，寻找能够发挥RFID远距离、可穿透一般材料、多标签识读特点的操作场景。在总包交接中，我们选择在逐袋卸车过程中进行信息采集；在总包分拣中，选择在供包工位进行信息采集，最大限度的提高了RFID的识读率，也最大限度的解放了工人的双手与头脑，简化了操作的复杂度，从而在保证作业质量的同时提高了效率。
2.2.4 应用信息系统的构建
充分利用企业原有的信息网络资源，构建分布式的应用信息系统。在电子化支局，实现分布式条码数据信息采集、射频标签ID与业务信息的绑定，在速递处理中心，RFID系统通过数据接口获得现有业务计算机系统发来的接收或发运邮件信息，在系统内完成数据的采集和数据转换，并将阅读的业务数据传递给相关的业务系统。从而实现与现有业务计算机系统系统的有机整合。RFID应用系统的网络结构如图1所示。
2.2.5 射频标签的回收
建立射频标签回收管理调拨机制。通过射频袋牌回收管理系统，可以剔除失效袋牌，而且通过汇集各个环节的RFID数据，分析RFID实际运行的效率与效益。
2.3 生产流程
生产流程见图2。
2.3.1 支局作业
支局扫描散件条码，采集邮件收寄信息，自动生成总包特征信息和清单信息；用条码扫描器扫描射频袋牌上附加的条码获得射频袋牌ID信息，并与生成的总包特征信息和清单信息绑定；栓挂只读射频袋牌，按频次封发；封发完成后，总包ID信息和对应的总包全信息、邮件收寄信息、清单信息通过邮政综合计算机网传送到上一级汇集点和速递邮件处理中心。
支局封发的总包邮件由各支局送至汇集点，在各汇集点配置手持便携式射频读写器，读取射频信息完成勾挑核对，交由市内趟车运送至沪青平处理中心。
2.3.2 沪青平处理中心作业
（1) 总包接收
在处理中心的卸（装）车站台上方或卸（装）车胶带机上设置固定式阅读器。市内趟车到达后，在卸车过程中，射频袋牌ID信息被自动识读，与从网络收到的总包路单信息自动进行勾挑核对，完成快速交接。图3为沪青平处理中心装卸站台实景照片，站台上方安装有RFID阅读器天线。
（2)总包开拆
保留现有开拆作业方式。射频袋牌开拆后统一回收重复利用。
（3)总包封发
开拆出的散件采用交叉带分拣机分拣。分拣机自动阅读13位散件ID信息，从信息系统获取寄达局等信息实现自动分拣，并根据邮件重量、体积自动请封，生成清单信息和总包30位信息。封发员人工核对装袋确认后,打印清单并将其装入邮袋。同时，RFID读写器通过局域网获得总包30位信息，将其写入射频标签袋牌,封发员封袋后栓挂射频标签袋牌。
中心局每一封发频次作业终了，相关业务数据将按规定及时发送上网，传送到信息中心。
（4)出口总包发运交接
总包发运是总包接收的逆过程。在胶带机上或发运站台大门设置固定式阅读器，通过RFID扫描通道进行总包发运，自动识读射频袋牌信息，与转运车间路单信息自动进行勾挑核对。
2.3.3 虹桥航站及其他转运站
总包运输到虹桥航站后，通过交叉带式总包分拣机上的RFID扫描通道采集总包信息,实现自动勾挑核对，同时实现快速路向分拣。
在其他邮件转运站，在站台交接时通过固定式RFID阅读器进行自动勾挑核对。
以上，通过RFID在速递总包处理的全过程的应用，实现了总包信息的多环节自动勾挑核对和自动分拣处理，实现了物流和信息流的全过程的统一。
2.4 效果
u 装卸车识读率99.4％；分拣识读率100％(初验测试值）
u 处理中心内部速递作业和总包分拣处理可提高效率约20％
u 实现了交接时的信息自动核对、分拣时的信息自动采集。速递部门与邮运部门交接环节实现了即交即清
u 实现了各环节邮件处理时间信息的自动采集，支撑了物流网络优化
u 完善了速递总包跟踪查询的环节，避免了邮件延误和丢失，方便了质量考核，也提高了管理水平
此外，RFID在上海速递应用的效益不仅体现在作业效率和服务质量的提高，而且由于600余个支局所每天可以循环使用射频标签而不再使用一次性的条码标签，每年通过节省一次性条码标签的材料、设备损耗及人工成本可以减支32万 元。
3 体会
通过上海试点，我们对邮政应用RFID技术的特点有了更进一步的理解。
3.1关于信息标识
信息标识是RFID技术应用的核心问题之一。信息标识方案的制定既受到企业既有的业务特点、信息系统、应用环节、网络基础环境、建设资金等等多方面条件的影响，同时也将深刻影响企业的信息系统架构和网络结构，乃至企业长远的技术发展体系。在此，标准化工作扮演着一个非常重要的角色。
3.2 关于识读率
在RFID技术应用的初级阶段，企业用户首先关注的是识读设备的正确识读率问题。我们认为，提高识读率，一方面需要依靠识读设备本身技术的发展提高——我们都寄希望于ISO18000-6C标准的早日出台；另一方面可以从企业的业务流程中分析发掘有助于提高识读率的信息采集环节——即进行业务流程改造，创造应用场景；或者在整个业务流程的各个环节中逐步汇集所识读的信息，通过数据校核，降低识读差错的影响。
3.3关于中间件
在上海实验中，RFID系统是在现有的信息系统架构上建立的，通过对射频信息的读出、写入、去重、过滤、翻译等处理，与现有的基于条码的电子化支局系统、中心局生产作业系统、邮运指挥调度系统等保持有效的信息交换。使用中采用了多个具有专用功能的接口软件，还不是完整意义的中间件产品。我们认为，随着RFID技术应用范围的扩大和深化，商业化的成熟的中间件是不可或缺的。
3.4关于标签成本
从试验结果看，邮政领域采用超高频段的无源标签是比较合适的。在邮政RFID系统中，标签用量巨大。从某种意义上讲，标签的成本决定着RFID技术的应用规模。标签回收后重复使用，固然不失为一种弥补措施，但由此又带来了管理成本的提高。几年前，人们曾预期用于邮政的标签价格降至5美分以下，我们有理由相信这一天会很快到来。
4、展望
无疑，RFID技术在邮政领域有着广泛的应用前景。中国科技部最近组织制定了《中国射频识别技术政策白皮书》，并将RFID技术研究开发及应用作为中国科学技术第十一个“五年计划”中的重大科研项目，其中邮政被列为重点示范应用领域。
中国邮政也将在第十一个“五年计划”期间，分阶段、分步骤，加大RFID技术推广应用力度。我们初步设想，在总结上海速递总包处理试点经验的基础上，2006年进行京、沪、穗速递总包处理联网试验；进行速递、物流散件处理、车辆调度应用RFID技术的试验；研究提出邮政全网应用RFID技术的总体方案,包括邮政全网应用RFID系统的具体技术路线、系统技术参数、性能及功能指标；数据采集各环节的采集方式以及信息和实物的平衡合拢方法，制定相应的生产作业流程；提出相关业务规章制度改革、邮件处理工艺改革和相关标准化建议；提出设备配置要求、投资估算、实施计划和步骤的建议。2008年在全国“全夜航”涉及的总包处理中全面推广应用RFID技术，并开展在普邮总包、物流总包、信盒、集装箱及资产管理等其他领域的研究和实验工作。
中国邮政在RFID应用的道路上刚刚迈出了第一步，后续的工作还有很多。最近，万国邮联信息技术合作组织（Telematics Cooperative）电子邮政业务用户组（Advanced Electronic Service User Group）下设的RFID技术应用工作组（WG）已组建，将专门研究全球邮政应用RFID的相关技术、业务及标准问题，并启动了基于RFID技术的全球国际邮件质量跟踪检查系统。中国邮政愿与各国邮政和相关企业合作，共创全面提高 RFID 技术应用水平的明天!
