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RFID技术及其在木材仓储管理中的应用展望
作者：李 雯，董希斌，杨学春，李永福
来源：RFID世界网
日期：2007-06-20 23:11:48
摘要：文章介绍了在近十几年中贮木场木材仓储管理所经历的阶段以及发展历程，针对目前管理技术存在的不足，提出将射频识别技术引入到木材仓储管理中。简要介绍了RFID系统的构成、工作原理，对RFID技术应用于木材仓储中的必要性、可行性进行了分析，同时指出了在木材仓储中应用RFID技术应注意的几个方面的问题并提出了相应的解决对策。
l 引 言
林区贮木场作为国家的木材仓库，吸纳各林场 (所)伐区运下山的木材，分门别类地仓储，以备供应国内外各需材单位。木材从进库到出库，由检验队负责对每根原木进行检验和记录(形成检尺野账)。同一根原木至少要进行3～4次检验、记录， 然后汇总统计，再根据这些统计结果形成日报表、月报表及年报表。检尺员每天记录野帐是一件枯燥的操作，自20世纪90年代初开始，中国林科院等单位开发了一些微机管理软件，个别贮木场统计科(室)开始应用微机进行汇总统计报表，但检尺员的统计材料仍需微机员手工录入，工作量还是很大；其后应用IC卡一读写器一微机管理系统， 改变了传统的作业方式，只要微机员将检尺员送来 的IC卡插入微机相应插口，很短的时间内即可将 有关信息录入微机内，使检尺统计工作向现代化迈进了一大步。但是它的识别速度比较低，IC卡与阅读器之问必须靠直接接触才能读取数据 ；其后又对语音识别技术结合POS技术进行了研究，试图更好地解决数据采集。PDA用于林区贮木场的木材检尺野帐记录，其最主要的优点就在于提高了数据的录入速度。但通过目前情况看，还不能满足生产实际的需要。一是识别的准确率只能达到75％ ～80％，这是商业用所不允许的。二是抗噪声问题，如果环境噪声大于70 dB，识别效果更差， 大约能达到40％ 1 ；而后条码技术的普级使木材仓储管理迈上了新的台阶。条码具有准确度高、输入速度快、自由度大、设备简单等特点。系统主要由条形码、便携式数据读写采集器、GPS定位仪和相应的计算机管理软件等部分组成。可完成对立木，包括采伐木进行编码管理、地理定位、森调数据信息采集，输人计算机进行统计、分析处理等工作 。可是伴随着条码的应用，也出现了一些不足之处。例如：条码只能识别一类产品，而无法识别单品。条码是可视传播技术，即识读扫描设备必须“看见”条码才能读取它。其存储能力小、容易破损导致无法识别、环境的适应性不好、不能改写
等缺点暴露出它应用的一些弊端。
为了弥补条形码应用的一些不足，本篇文章在研究木材仓储信息管理中引入了射频识别技术(Radio Frequency Identifieation，RFID)，与传统的诸项识别技术相比较，8FID技术具有其突出的优点。RFID技术被誉为是具有革命性意义的新技术，受到世界发达国家和地区的高度重视。国际上RFID技术发展迅速，并且已经在很多国际大公司中开始进入实用阶段。因此，积极探索RFID在木材仓储信息管理系统中的应用，对提高木材仓储的总体水平具有重要意义。
2 射频识别技术简介
自动识别技术是以计算机技术和通信技术的发展为基础的综合性科学技术，它是信息数据自动识读、自动输入计算机的重要方法和手段。归根到底，自动识别技术是一种高度自动化的信息和数据采集技术。射频识别技术是自动识别技术的一种高级形式，是一种非接触的自动识别技术，其基本原 理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合) 传输特性，实现对被识别物体的自动识别。RFID 自身独特的技术优势将为信息化建设做出杰出的贡献。2002年底，《计算机世界》上一篇名为“展望2003，网络等十大前沿技术提前预览”的IT贺岁文章将RFID技术列为第五大Irr前沿技术。2004年初，美国有线新闻网公布了即将于2004年出现并对人类生活产生巨大影响的10项技术，其中RFID名列第三¨ 。属性比较如表1。
由表1可以看出，RFID技术所独具的优越性。 它可以快速扫描，同时辨识读取数个RFID标签； 体积小、形状多样，不受尺寸大小与形状限制，不需要为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质，可应用于不同产品ll ；它的抗污染能力强， 对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性，RFID卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损；可重复使用，现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据，方便信息的更新，RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信；RFID数据的记忆容量大，最大的容量则有数MB，可以满足 未来物品所需携带的资料量会越来越大的需求。
3 RFID系统应用于木材仓储的必要性分析
应用RFID技术的木材仓储管理系统核心是放置木材的货车上设置一个感应器，相应在仓库各出人口的通道处设置RFID读取机。木材在通过读取机时，中心电脑就可以通过木材货车上的感应器获得木材的信息。库内各楞区中间和出库通道同样设置一定数量的RFID读取机，以追踪木材在库的信息和出库的信息。从而实现计算机管理中心对木材从入库开始的自动识别、定位、输送、存取、出库等全部业务流程的可视化管理 。
(1)在木材仓储信息管理中，每根木材都有许多要标识的信息，如树种、材种、材长、材质、径级、等级、规格等等，这些信息在计算机管理时均需手工录入，录入的工作量大，不仅周期长，而且 易出错。采用RFID技术即可解决这些问题，由于其信息量大，特别适用于木材仓储信息的大容量要求，另外其采集信息是自动进行的，不仅采集的速度快，而且出错率特别低。
(2)传统的木材仓储信息是以纸张、磁盘等介质为载体的，信息流通中可能存在误差。随着信息自动化建设和网络建设的展开，信息利用网络进行传输因其速度快、费用低等许多优点而将成为未来木材仓储信息流通的主要手段。由于RFID系统可接入Internet，由射频识读器获取的信息因此亦可在Intemet上传输，这样可以确保木材在流通过程中具有准确的信息流，并且可以方便地对木材进行全过程的跟踪管理。因此，利用RFID系统来保证木材仓储信息的流通是一种较为完美的方案。
(3)当客户购买指定材种的木材时，查找其所在的楞位比较困难，需人工逐一楞位鉴别，效率非常低，浪费大量时间、人力和物力。因此，对木材进行综合性定位管理是非常必要的。这种管理是通过对RHD上的自动识别和标有位置信息的地图来实现的，例如，在地图上可以准确地表示某个接受RHD管理的木材的位置。利用RHD技术增加了木材位置的可视性取货，可以简单地找到目标木材。
(4)目前，贮木场对木材管理效率还比较低。尤其在库存盘 时，盘 一次需要大量的工作人员，同时人工记录每条信息的时间过长，盘点效率不高，而且为保证一次盘 存库的完整性，通宵达旦，不但给参与盘 人员造成身心疲惫，也耽误时间。另外，库存盘 对准确性要求极高，因为任何一个不准确数据都会导致盘点库存与实际库存不符，形成虚假的库亏或库盈。一根木材的成本相比较而言，价格较高，若出现差错，则损失会很大。应用RHD技术后，由于木材进出库都会经过识读器的识别，数据信息采集效率高且准确，根本不需要手工录入数据，也不需要进行清查库，能大大地提高工作效率和速度，减轻手工操作时的工作强度，同时也是实行管理工作信息化的一项基础性工作。
4 木材仓储中应用RFID技术应注意的几个问题及对策
4．1 标准问题
这里主要涉及到木材编码和标签频率标准。木材编码标准是一个很容易解决的问题。目前，较大的标准体系总部设在美国麻省理工学院的Auto．ID Center，推行所谓的EPC电子产品编码标准，EPC global于2004年4月公布了第一代RFID技术标准。加J。但是频率的统一需要国家的协调。当前国际上在UHF频段的RFID技术主要使用430 MHz左右和860—960 MHz两段频率，但在我国430 MHz 频段属于专用频段，现阶段开放此频段的RFID业务的条件不成熟。860—960 MHz频段的主要业务为固定和移动，次要业务为无线电定位。我国在这个频段上已经没有空闲的频率直接规划给RFID使用。针对这一问题，我国应结合自身的国情，在考虑RFID频率规划时，必须慎重考虑RFID业务与现有的无线电业务频率的供应问题。并着力于尽快构建我国关于RFID的技术标准(如符号、射频识别技术、Ic卡标准)、数据内容标准(如编码格式、语法标准等)、一致性标准(如印刷质量、测试规范等标准)和应用标准。
4．2 价格问题
注意到RFID技术可以带来的收益之外，需要考虑实施这种技术所需的人力、物力和财力投资， 现阶段可以认为价格问题是影响RFID技术被广泛应用的最重要的因素。其价格包括两个方面：一方面是单个电子标签的价格；另一方面是派生的相关产品和服务的价格，如软件、硬件和系统集成等的价格 。一般而言，只有标签的单价下降到1元以下，才可能大规模应用于整箱整包的商品；下降到3角以下，才有可能应用于单件包装消费品。所以，要大规模地把RFID技术应用到木材仓储中去，就需要开发出低价的电子标签和天线，这不仅可以降低引进产品的耗资，而且对我国减少对外的依赖性尤为重要。其次，为减少RFID的成本， RFID制造商可采取与国内外芯片制造厂商进行强强联合，在不断提高RFID技术性能的同时，使其成本不断下降。此外，要研究和探索更为高效的运营管理模式以降低成本。
4．3 安全问题
安全问题也是一个不能回避的问题。正如互联网诞生以来一直伴有黑客攻击、网络病毒、垃圾邮件等负面影响一样，随着RFID芯片的功能越来越复杂，它们受到攻击的危险也越高，新一代电脑通常更复杂、功能更多，引发的安全问题日益突出。因为每一个标签的存储器都能控制一个单独的识别码，标签能够准确无误地识别和跟踪任何目标的移动，所以RFID技术在打造贮木场的同时，也会引发对安全问题的顾虑l。根据2005年发表的一份报告， 已经有人破解了超过1．5亿个安装了 RFID系统的汽车钥匙，黑客们为破解密码，采取将16块芯片连接起来并进行编程，找出标签上包含的密码。这些都是我国实施RFID要重点考虑的安全问题。建议我国在大力推广应用RFID的同时，应采取适当措施，加大投入，开展具有针对性的RFID安全封装技术的研究，提高RFID标签的安全性能。
5 结论
综上所述，RFID技术在木材仓储管理中有较好的应用前景，可以保障仓储信息的准确统一，提高仓储运作和管理的工作效率，大幅度减少现有模式中查找楞位信息的时问，大大加快出、入库的流转速度，增强仓储系统的处理能力，可使物流各环节的信息更加准确、及时和透明，提高人员的利用率，减少不必要的耗费，难以被仿冒，环保，是有效解决物流业务中数据的输入、输出与共享，业务的跟踪与控制，以及减少出错率等难题的一种新技术和好帮手。但是我们必须看到目前应用RFID技术的瓶颈。首先， 由于RFID技术的科技含量较高，所以基于RFID技术的系统操作需要专门的人才。其次，RFID技术的相关产品和设施价格昂贵， 这是许多大企业和几乎所有的中小企业很难接受的。第三，RFID系统中的信息安全状况不容乐观。RFID技术作为新一代的智能化木材仓储管理系统，在其研究和应用应给予足够的重视，RFID技术在木材仓储管理的应用可周密计划、分阶段的进行实验研究，逐步积累RFID技术在木材仓储应用的实际经验，探索RFID技术的发展规律，找出一条适合于木材仓储管理的RFID技术。总之，RFID技术在木材仓储系统中的应用前景是无可限量的。
林区贮木场作为国家的木材仓库，吸纳各林场 (所)伐区运下山的木材，分门别类地仓储，以备供应国内外各需材单位。木材从进库到出库，由检验队负责对每根原木进行检验和记录(形成检尺野账)。同一根原木至少要进行3～4次检验、记录， 然后汇总统计，再根据这些统计结果形成日报表、月报表及年报表。检尺员每天记录野帐是一件枯燥的操作，自20世纪90年代初开始，中国林科院等单位开发了一些微机管理软件，个别贮木场统计科(室)开始应用微机进行汇总统计报表，但检尺员的统计材料仍需微机员手工录入，工作量还是很大；其后应用IC卡一读写器一微机管理系统， 改变了传统的作业方式，只要微机员将检尺员送来 的IC卡插入微机相应插口，很短的时间内即可将 有关信息录入微机内，使检尺统计工作向现代化迈进了一大步。但是它的识别速度比较低，IC卡与阅读器之问必须靠直接接触才能读取数据 ；其后又对语音识别技术结合POS技术进行了研究，试图更好地解决数据采集。PDA用于林区贮木场的木材检尺野帐记录，其最主要的优点就在于提高了数据的录入速度。但通过目前情况看，还不能满足生产实际的需要。一是识别的准确率只能达到75％ ～80％，这是商业用所不允许的。二是抗噪声问题，如果环境噪声大于70 dB，识别效果更差， 大约能达到40％ 1 ；而后条码技术的普级使木材仓储管理迈上了新的台阶。条码具有准确度高、输入速度快、自由度大、设备简单等特点。系统主要由条形码、便携式数据读写采集器、GPS定位仪和相应的计算机管理软件等部分组成。可完成对立木，包括采伐木进行编码管理、地理定位、森调数据信息采集，输人计算机进行统计、分析处理等工作 。可是伴随着条码的应用，也出现了一些不足之处。例如：条码只能识别一类产品，而无法识别单品。条码是可视传播技术，即识读扫描设备必须“看见”条码才能读取它。其存储能力小、容易破损导致无法识别、环境的适应性不好、不能改写
等缺点暴露出它应用的一些弊端。
为了弥补条形码应用的一些不足，本篇文章在研究木材仓储信息管理中引入了射频识别技术(Radio Frequency Identifieation，RFID)，与传统的诸项识别技术相比较，8FID技术具有其突出的优点。RFID技术被誉为是具有革命性意义的新技术，受到世界发达国家和地区的高度重视。国际上RFID技术发展迅速，并且已经在很多国际大公司中开始进入实用阶段。因此，积极探索RFID在木材仓储信息管理系统中的应用，对提高木材仓储的总体水平具有重要意义。
2 射频识别技术简介
自动识别技术是以计算机技术和通信技术的发展为基础的综合性科学技术，它是信息数据自动识读、自动输入计算机的重要方法和手段。归根到底，自动识别技术是一种高度自动化的信息和数据采集技术。射频识别技术是自动识别技术的一种高级形式，是一种非接触的自动识别技术，其基本原 理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合) 传输特性，实现对被识别物体的自动识别。RFID 自身独特的技术优势将为信息化建设做出杰出的贡献。2002年底，《计算机世界》上一篇名为“展望2003，网络等十大前沿技术提前预览”的IT贺岁文章将RFID技术列为第五大Irr前沿技术。2004年初，美国有线新闻网公布了即将于2004年出现并对人类生活产生巨大影响的10项技术，其中RFID名列第三¨ 。属性比较如表1。
由表1可以看出，RFID技术所独具的优越性。 它可以快速扫描，同时辨识读取数个RFID标签； 体积小、形状多样，不受尺寸大小与形状限制，不需要为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质，可应用于不同产品ll ；它的抗污染能力强， 对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性，RFID卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损；可重复使用，现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据，方便信息的更新，RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信；RFID数据的记忆容量大，最大的容量则有数MB，可以满足 未来物品所需携带的资料量会越来越大的需求。
3 RFID系统应用于木材仓储的必要性分析
应用RFID技术的木材仓储管理系统核心是放置木材的货车上设置一个感应器，相应在仓库各出人口的通道处设置RFID读取机。木材在通过读取机时，中心电脑就可以通过木材货车上的感应器获得木材的信息。库内各楞区中间和出库通道同样设置一定数量的RFID读取机，以追踪木材在库的信息和出库的信息。从而实现计算机管理中心对木材从入库开始的自动识别、定位、输送、存取、出库等全部业务流程的可视化管理 。
(1)在木材仓储信息管理中，每根木材都有许多要标识的信息，如树种、材种、材长、材质、径级、等级、规格等等，这些信息在计算机管理时均需手工录入，录入的工作量大，不仅周期长，而且 易出错。采用RFID技术即可解决这些问题，由于其信息量大，特别适用于木材仓储信息的大容量要求，另外其采集信息是自动进行的，不仅采集的速度快，而且出错率特别低。
(2)传统的木材仓储信息是以纸张、磁盘等介质为载体的，信息流通中可能存在误差。随着信息自动化建设和网络建设的展开，信息利用网络进行传输因其速度快、费用低等许多优点而将成为未来木材仓储信息流通的主要手段。由于RFID系统可接入Internet，由射频识读器获取的信息因此亦可在Intemet上传输，这样可以确保木材在流通过程中具有准确的信息流，并且可以方便地对木材进行全过程的跟踪管理。因此，利用RFID系统来保证木材仓储信息的流通是一种较为完美的方案。
(3)当客户购买指定材种的木材时，查找其所在的楞位比较困难，需人工逐一楞位鉴别，效率非常低，浪费大量时间、人力和物力。因此，对木材进行综合性定位管理是非常必要的。这种管理是通过对RHD上的自动识别和标有位置信息的地图来实现的，例如，在地图上可以准确地表示某个接受RHD管理的木材的位置。利用RHD技术增加了木材位置的可视性取货，可以简单地找到目标木材。
(4)目前，贮木场对木材管理效率还比较低。尤其在库存盘 时，盘 一次需要大量的工作人员，同时人工记录每条信息的时间过长，盘点效率不高，而且为保证一次盘 存库的完整性，通宵达旦，不但给参与盘 人员造成身心疲惫，也耽误时间。另外，库存盘 对准确性要求极高，因为任何一个不准确数据都会导致盘点库存与实际库存不符，形成虚假的库亏或库盈。一根木材的成本相比较而言，价格较高，若出现差错，则损失会很大。应用RHD技术后，由于木材进出库都会经过识读器的识别，数据信息采集效率高且准确，根本不需要手工录入数据，也不需要进行清查库，能大大地提高工作效率和速度，减轻手工操作时的工作强度，同时也是实行管理工作信息化的一项基础性工作。
4 木材仓储中应用RFID技术应注意的几个问题及对策
4．1 标准问题
这里主要涉及到木材编码和标签频率标准。木材编码标准是一个很容易解决的问题。目前，较大的标准体系总部设在美国麻省理工学院的Auto．ID Center，推行所谓的EPC电子产品编码标准，EPC global于2004年4月公布了第一代RFID技术标准。加J。但是频率的统一需要国家的协调。当前国际上在UHF频段的RFID技术主要使用430 MHz左右和860—960 MHz两段频率，但在我国430 MHz 频段属于专用频段，现阶段开放此频段的RFID业务的条件不成熟。860—960 MHz频段的主要业务为固定和移动，次要业务为无线电定位。我国在这个频段上已经没有空闲的频率直接规划给RFID使用。针对这一问题，我国应结合自身的国情，在考虑RFID频率规划时，必须慎重考虑RFID业务与现有的无线电业务频率的供应问题。并着力于尽快构建我国关于RFID的技术标准(如符号、射频识别技术、Ic卡标准)、数据内容标准(如编码格式、语法标准等)、一致性标准(如印刷质量、测试规范等标准)和应用标准。
4．2 价格问题
注意到RFID技术可以带来的收益之外，需要考虑实施这种技术所需的人力、物力和财力投资， 现阶段可以认为价格问题是影响RFID技术被广泛应用的最重要的因素。其价格包括两个方面：一方面是单个电子标签的价格；另一方面是派生的相关产品和服务的价格，如软件、硬件和系统集成等的价格 。一般而言，只有标签的单价下降到1元以下，才可能大规模应用于整箱整包的商品；下降到3角以下，才有可能应用于单件包装消费品。所以，要大规模地把RFID技术应用到木材仓储中去，就需要开发出低价的电子标签和天线，这不仅可以降低引进产品的耗资，而且对我国减少对外的依赖性尤为重要。其次，为减少RFID的成本， RFID制造商可采取与国内外芯片制造厂商进行强强联合，在不断提高RFID技术性能的同时，使其成本不断下降。此外，要研究和探索更为高效的运营管理模式以降低成本。
4．3 安全问题
安全问题也是一个不能回避的问题。正如互联网诞生以来一直伴有黑客攻击、网络病毒、垃圾邮件等负面影响一样，随着RFID芯片的功能越来越复杂，它们受到攻击的危险也越高，新一代电脑通常更复杂、功能更多，引发的安全问题日益突出。因为每一个标签的存储器都能控制一个单独的识别码，标签能够准确无误地识别和跟踪任何目标的移动，所以RFID技术在打造贮木场的同时，也会引发对安全问题的顾虑l。根据2005年发表的一份报告， 已经有人破解了超过1．5亿个安装了 RFID系统的汽车钥匙，黑客们为破解密码，采取将16块芯片连接起来并进行编程，找出标签上包含的密码。这些都是我国实施RFID要重点考虑的安全问题。建议我国在大力推广应用RFID的同时，应采取适当措施，加大投入，开展具有针对性的RFID安全封装技术的研究，提高RFID标签的安全性能。
5 结论
综上所述，RFID技术在木材仓储管理中有较好的应用前景，可以保障仓储信息的准确统一，提高仓储运作和管理的工作效率，大幅度减少现有模式中查找楞位信息的时问，大大加快出、入库的流转速度，增强仓储系统的处理能力，可使物流各环节的信息更加准确、及时和透明，提高人员的利用率，减少不必要的耗费，难以被仿冒，环保，是有效解决物流业务中数据的输入、输出与共享，业务的跟踪与控制，以及减少出错率等难题的一种新技术和好帮手。但是我们必须看到目前应用RFID技术的瓶颈。首先， 由于RFID技术的科技含量较高，所以基于RFID技术的系统操作需要专门的人才。其次，RFID技术的相关产品和设施价格昂贵， 这是许多大企业和几乎所有的中小企业很难接受的。第三，RFID系统中的信息安全状况不容乐观。RFID技术作为新一代的智能化木材仓储管理系统，在其研究和应用应给予足够的重视，RFID技术在木材仓储管理的应用可周密计划、分阶段的进行实验研究，逐步积累RFID技术在木材仓储应用的实际经验，探索RFID技术的发展规律，找出一条适合于木材仓储管理的RFID技术。总之，RFID技术在木材仓储系统中的应用前景是无可限量的。
