智能标签技术的进展及对包装技术的影响

　近年来,物品的自动识别技术在包括包装技术领域内的许多服务领域、生产领域、流通领域等得到了快速的普及和推广。其中非接触的射频识别技术,即智能标签技术将逐步取代条形码,成为未来自动识别技术的主导。

    1 　自动识别技术简介

    自动识别技术在近些年来已经逐步发展成为一个独立的跨学科的专业领域。这个领域与任何学科都不相同,它将不同的专业领域的技术综合到一起,如电信、制造技术、密码学、半导体技术、电磁技术、高频技术等许多专业的应用领域。从方法上分,自动识别技术大致可分为条形码识别、光学识别、IC卡识别、生物识别和射频识别等5 种方法。表1 是几种方法的比较[ 1 ] 。目前看来,射频识别即智能标签技术在各个领域特别是在包装技术应用上前景广阔。

    2 　智能标签技术在国内外的发展概况

    智能标签(smart tag) 技术,又称射频识别(RFID) 技术,射频识别技术在国外发展得很快,RFID 产品种类很多,象德州精仪Texas Instruments、摩托罗拉Motoro1a、菲利浦Phllips、日立Hitachi、微软MicroSoft 等等世界著名厂家都生产Smart Tag产品,并且它们的产品各有特点,自成系列。射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、物流控制管理等众多领域:汽车、火车等交通监控;高速公路自动收费系统;停车场管理系统;物品管理;流水线生产自动化;安全出入检查;车辆防盗等等,RFID 的应用几乎覆盖所有领域。如澳大利亚将它的RFID 产品用于澳机场旅客行李管理中并发挥了出色的作用。欧共体宣布1997 年开始生产的新车型必须具有基于RFID 技术的防盗系统,瑞士国家铁路局在瑞士的全部旅客列车上安装RFID 自动识别系统,调度员可以实时的掌握火车运行情况,不仅利于管理,还大大减小发生事故可能性。1996 年1 月,韩国在汉城的600 辆公共汽车上,安装RFID 系统用于电子月票,还计划将这套系统推广到铁路和其它城市,德国汉莎航空公司试用非接触的射频卡作为飞机票,改变了传统的机票购销方式,简化了机场入关的手续,德国BMW 公司将射频识别系统Smart Tag ,应用在汽车生产流水线的生产过程控制中,Motoro1a 公司在超净车间里利用RFID 系统来控制流水线的零件流向等。日本经济产业省于2004 年1 月,在服装和图书等4 种行业开展RFID 标签实用性检测试验,以找出亟待解决的问题。同时还将于2004 年4 月开始实施旨在将RFID 标签单价降低到5 日元以下的”反响工程”。

    据有关权威数据显示,射频识别产品在全世界的销量,1993 年为990 万套,1994 年猛增到2030 万套,1997 年有关产品的销量为9810 万套,而在全世界范围内射频产品的销售额,1989 年为0. 81 亿美元,1992 年为1. 41 亿美元、1997 年为4.33 亿美元,1999 年则为6. 85 亿美元,其中在1992～1999 年间,射颇识别产品在全世界销售额的年平均增长率达25. 3 %。由此可见,射频识别技术具有广阔的市场前景 。

    我国政府在1993 年制定的金卡工程实施计划及全国范围的金融卡网络系统的10 年规划,是一个旨在加速推动我国国民经济信息化进程的重大国家级工程。由此各种自动识别技术的发展及应用十分迅猛。现在,射频识别技术作为一种新兴的自动识别技术,也将在中国很快地普及,可以说、我国射频识别产品的市场是十分巨大的,利用射频识别技术的不停车高速公路自动收费系统是将来的发展方向,人工收费包括IC 卡的停车收费方式也终将被淘汰。随着经济交流、旅游的发展、我国的高速公路发展势头十分强劲,对自动收费系统的需求会日益增长,我国的国土面积大、公路多、车辆多,预计在未来10 年内将有数10 亿元的需求。

    国内已有几家公司在引进国外的先进技术,开发自己的射频识别系统。现在,在个别高速公路上,已应用了非接触射频卡自动收费,上海的公共汽车使用了电子月票、北京的机场高速公路上、深圳的皇岗口岸也使用了射频识别系统等等。在这里仅仅罗列了RFID 技术应用的一部分,但都是可行的且十分高效。可以毫不夸张的预测,任何一种应用如果成为现实, 都将会孕育一个庞大的市场。基于RFID 的智能标签将是未来一个新的经济增长点。

    3 　智能标签标准问题和价格

    目前,智能标签尚无统一的国际标准和国家标准,而且智能标签的价格较高(2 元人民币左右) 。关键是智能标签国际标准将降低价格。为了实现这一目标,日本将于2004 年度开始实施”反响工程”。

    日本反响工程的目的之一,就在于将智能标签的单价降低到5 日元以下。将召集约100 家相关企业组成联盟,开发可生产低成本IC 芯片和天线的技术。将在反响工程中制定智能标签的日本统一规格方案。为了制定规格方案,已经召集了日本国内数十名顶级技术人员。关于制定智能标签的规格方案,准备在无线频率中采用UHF 频带。目前,智能标签可使用的频带包括135kHz 频带、13. 56MHz 频带和2. 45GHz 频带3 种。在此基础上准备在2004 年下半年将UHF 频带(950MHz 前后) 分配给智能标签。UHF 频带与其他频率相比通信距离更长。它的另一特点是即便对象商品在金属等障碍物的另一侧,仍有一定的电波可以绕过去。适合于仓库等商品管理,而且还很容易用于国际性物流领域。

    智能标签标准规格大体分2 种。一是商品代码,再就是读/ 写器和电子智能标签间的无线接口。其中,商品代码方面问题不大。美国EPCglobal (前身是美国自动ID 中心) 制定的EPC(电子产品代码) 有可能成为业界标准。问题在于无线接口。

    无线接口的标准制订工作目前主要由2 个团体负责。分别是美国EPCglobal 和ISO。在UHF 频带方面,2 个团体目前正在分别推进两种规格的标准制订,全部4 种规格均互不兼容。这样下去,恐怕就会出现多种规格并存的情况。

    在供应链管理和可跟踪系统等用途方面,无论如何要避免多种规格并存。智能标签只有跨国界、业界和企业投入使用,才能发挥真正的威力。如果多种规格并存,企业用户就必须准备多种读、写器。这样在成本上就不经济了。

    现有的标准化团体之所以没有统一规格,主要原因是已经开始提供UHF 频带产品的国外企业均开始转而采用新规格。从这一角度看,尚未推出产品的我国和日本等亚洲国家的企业更易于统一规格。日本准备在反响工程中制定日本统一的规格,并且准备说服EPCglobal 和ISO 2 个团体将其采纳为统一规格。

    日本在旋转寿司的自动结算、宅配送的分检等系统内部智能标签的应用方面早已领先其它国家。也就是说,日本国内厂商拥有提供智能标签解决方案的经验和技术。利用UHF 频带新的统一规格,日本厂商一定能够提高国际竞争力。

    作为智能标签,如果不投入实际应用,很多问题就不可能及时发现。正是从这一角度出发,日本准备在家电、服装、图书和食品流通等4 种行业进行实证试验。目的是在各自的导入现场找出技术和应用方面的课题。

    在4 种行业的所有实证试验中,均计划使用13. 56GHz 频带和UHF 频带2 种电子标签。UHF 频带虽然具有通信距离长的特点,但有可能在商店的结算处理等过程中产生始料不及的情况。也就是说有可能读取到旁边收款台上的商品。在类似用途方面,将探讨是否还有必要使用13. 56MHz 频带。我国的复旦大学等科研机构和开发公司,配合中国物品编码中心,正在准备我国的标准草案,我国的智能标签预计最早在今年年底形成讨论稿。

    4 　智能标签技术对包装技术的影响

    基于射频识别的智能标签技术在中国处于一个刚刚起步的阶段,但是它的发展潜力巨大,而且它将首先应用于包装技术领域,并将改变传统的应用条形码的包装技术。在信息社会,对于各种信息的获取及处理要求快速、准确,在不久的将来智能标签技术将使包装技术信息化、管理高效化。

    1) 　将改变传统的条码制标机和贴标机和读写设备。将上述传统条码设备改变为智能标签的制作、粘贴和读写设备。

    2) 　提高对包装成品管理的效率。由于射频识别可远距离和几乎实时的对包装成品的监控,使包装产品管理的效率提高。

    3) 　使包装的概念得到延伸,即包装除需要对产品进行保护、方便运输、美观等作用外,还需要在帖智能标签前制作产品一般信息和销售时所需要的多媒体信息。

    5 　结　语

    智能标签技术是一个应用市场广阔的新技术。美国、日本、欧洲在该领域研发力度大,实践的历史长。相比之下,我国对于基于RFID 的智能标签应用的管理和标准化的工作就需要迎头赶上,否则众多厂家各行其事,统一管理将会很困难。现在RFID 的国际标准尚未完成、仅有一些行业标准。我国应该加大在该领域的研发投入,尽早制定可行的国家标准。包装行业应积极参与标准的制定与试用,积极准备,为包装技术与国际接轨,确保我国的制造业优势。