军事物流领域RFID技术的应用研究

1 RFID技术简介 
  
　　RFID (Radio Frequency Identification)，即射频识别。又称电子标签。RFID技术是从20世纪8O年代走向成熟的一项非接触式的自动识别技术，与传统的条形码识别技术相比有很多优点：一是可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体：二是采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；三是可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读Ⅲ；另外，它还具有普通条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、读取距离远及标签数据的可重复读写等特点。

　　最基本的RFID系统由三部分组成：标签(Tag)。由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；读写器(Reader)，读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；天线(Antenna)，在标签和读写器问传递射频信号。

　　RFID系统的工作原理：如图1所示，标签进入磁场后，接收读写器发出的射频信号。凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签)；读写器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

　　目前RFID通过使用EPC (Elec.tronic Product Code)编码标准来对存储在标签中的内容编码，EPC码是由一个版本号加上另外三段数据(依次为域名管理者、对象分类、序列号)组成的一组数字，其中版本号标识EPC的版本号：域名管理者是描述生产厂商的信息；对象分类记录产品精确类型的信息；序列号用来唯一标识物品。通过EPC编码，RFID可以识别单一具体物品。

图1 RFID工作原理示意图 

2 军事物流概述

　　物流与军事有着密切的关系，事实上，物流概念本身就诞生于军事领域。在第二次世界大战期间，美国海军出于军事上的需要，引入了实物配送理论，对军事物资供应实行物流管理，并在此基础上发展了完整的物流理论。

　　作为现代物流体系的重要分支，军事物流是现代军事后勤体系的基石，当前比较权威的定义为：军事物流是指军事物资经由采购、运输、储存、包装、维护保养、配送等环节，最终抵达部队用户而被消耗，从而实现其空间转移的全过程。军事物流的本质是通过向部队用户提供所需要的物资，解决部队用户在物资需求方面存在的数量、质量、时间、空间四大矛盾。其基本特点有：一是物流目标的复杂化。即追求军事效益大于追求经济效益的军事目的性；二是物流质量的精确性。即在军事物流配送中，数、质、时、空的四维性要高度精确；三是物流流行为的诡秘性。这也是军事物流不同于社会物流行为的一大特性。

　　现代战争是典型的高消耗战争，军事物资的消耗量空前增大，这对军事物流供应提出了更高的要求，军事力量的保障难度与保障强度显著提高，军事物流对达到作战目的的影响日益突出。图２，以美军为例，第一次世界大战期间一个士兵作战平均物资消耗量为６千克，而至伊拉克期间，这一数字已经增长至５００千克，时隔８０多年，军事物资消耗增长将近１００倍。由此可见，现代战争在很大程度上是后勤保障能力的较量。

３RFID在现代军事中的应用

　　一个完整的RFID系统具备有两种关键能力。首先是数据识别、读写能力；然后是能满足数据存储和数据转换的数据处理能力。获取大量军事物资仓储、运输过程中的实时数据，然后结合RFID软件(包括应用程序和数据库等)搭建的军事物流管理平台，完成数据传输，调节系统效率。达到对军事物资数据处理的稳定、可靠、高效、大容量的目的，链接军事物流动作的各个环节。实现军事物流配送实体网络和信息网络的“无缝链接”。

 
图2 美军士兵作战日平均物资消耗量

3．1 RFID在美国军方的应用
 
　　最早将RFID技术应用于军事物流的是美国国防部军需供应局(DLA，Defense Logistic Agency)，而目前对RFID技术应用最具代表性的也是美军日1，美军国防部对RFID技术的应用源于现代战争的需要。1991年海湾战争中，美国向中东运送了约4万个集装箱，但由于标识不清，其中2万多个集装箱不得不重新打开、登记、封装并再次投入运输系统。战争结束后，还有8 000多个打开的集装箱未能加以利用。后来美军估计，如果当时采用了RFID技术来追踪后勤物资的去向，将可能为国防部节省大约20亿美元的支出。

　　美军在海湾战争后作了深刻检讨，12年后，RFID技术更是在伊拉克战争中得到了更进一步的检验。当时的美军中央战区指挥官Tommy Franks在2002年7月31日下达命令，任何进入其所辖战区的物资必须贴有RFID标签。这样他就相当于得到的是一张动态物流全景图，在这个全景图的指引下，后勤补给可以获得更快、更精确的实时信息，后勤物资全程追踪，大大缩短了美军的平均后勤补给时间。RFID技术的应用使美军实现后勤物资透明化成为可能，为自动获取在储、在途、在用的军用物资可视性信息提供了方便灵活的解决方案。

　　RFID技术的应用，美军将武器的退货订单从2001年10月的45万件降低到2004年3月的28万件，美国国防部军需供应局宣布其操作成本——即人员进行货物管理的成本。2005年已经达到了历史最低点：15．5％。1992年，这一项成本是35％。同时，美军进行了大规模的机构精简，1991年“沙漠风暴” 时，美国国防部军需供应局的工作人员将近6．5万人，而目前精简之后的美国国防部军需供应局工作人员已经降到了1963年以来的历史最低——2万左右。他们将23个仓库纳入到一套系统下进行管理．并对原来的42套业务和支持流程进行合并和重组，简化至目前的六个主要业务流程，包括物流、财务和人力资源等。到现在为止，美国国防部军需供应局已经投入了10亿美元进行业务流程整合，效益是显著的。他们为整个军队节省了大约18亿美元的费用。使用了RFID技术的美国国防部军需供应局。正在用历史上最少的人力处理历史上最复杂的事务，以前所未有的工作效率支持军事物流领域RFID技术的应用研究着美军在全世界多个战区的战斗。

3．2 RFID在我军军事物流中的应用状况
 
　　RFID技术作为一种新兴的自动识别技术，在国内，目前主要应用于高速公路自动收费、人员识别、物资追踪、生产自动化控制、仓储管理、铁路车辆和货运集装箱识别等。随着RFID的发展，我军也有部分军需仓库将射频识别技术用于库存管理与物资搜寻。2004年12月1日起更换的全军军车编号牌，采用了RFID防伪技术，对有效识别军车身份，遏制假冒军车号牌，提供了可靠的技术手段。近几年来，总后勤部、总装备部也在RFID方面设立了大量的科研项目，各大军区、各军兵种也纷纷进行着相关应用试点工作。总的说来，RFID技术在我军军事物流管理领域尚处于刚刚起步状态。

　　军队对于RFID技术的应用有着非常明确的需求，但目前我军军需保障还远没有实现真正意义上的“可视化”，特别与发达国家相比，差距还很大，而引入RFID技术恰恰可以解决这一问题。目前我军在应用RFID技术方面还存在相当大的困难：一是没有适用于军事物流管理的RFID标准体系，地方企业没有确切地了解信息化建设的现状和军事物流特殊性，尤其在RFID加密技术方面，没有可靠的安全机制；二是中国军队对RFID操作运行的基本原理、流程还不熟悉，缺乏相关专门人才，军地合作有一定难度；三是军队缺乏与RFID相匹配的设备设施，在RFID数据管理平台构建及其它管理系统软件方面缺失也较大。

4 基于RFID的军事物流系统构想

4．1 基于RFID的军事物流系统的框架思考

　　结合外军、特别是美军在军事物流管理的成功范例，及当前军事信息技术发展水平，建立基于RFID的综合互联网技术、无线通信技术的现代军事物流系统框架模型，如图3所示。本模型由军事物流控制中心、军需保障单位(军需仓库)、监控运输中的物资车辆、GPS(Global Posting System)定位系统、互联网(包含军网)及RFID射频识别系统组成。

图3 基于RDIF的军事物流系统框架

　　由图3所示可以看出，RFID技术及其与相关部件组成的射频识别伴随着军事物流的各个环节：从物资产品由供应商提供给部队。再到物资的库存管理，以及运输过程中，RFID电子标签一直附着在物资产品上，且存储信息不断更新 每个过程都记人RFID电子标签之中，这就为实现军事物流全程可视化提供了保证。而且，如果在车辆上也安装有电子标签识别器的话，还可以随时检查车载物资安全状态；实现物资保障可视化的另一个重要前提就是，RFID电子标签所记录的信息要经Internet网进行传输。同时，在途运输时还需要军用GPS来随时准确地掌握车辆所处的位置及行驶状态。这样，管理者只需在办公室即可随时掌控或调整车辆行进，特别对于作战背景下的军需保障，GPS的使用显然可以大大提高军事物流的准确性和准时性。

4-2 军事物流中RFID技术应用要关注的重点

　　RFID技术对于提高物流的效能具有重要作用，能够提高作业能力、优化流程、节省人力物力。在军事物流领域，应用射频技术还存在着不少亟待解决的技术问题，从标签失效到温度、湿度等外部环境造成标签无法读取，再到无线射频干扰等。这些问题的解决将直接影响射频识别技术在军事物流领域的全面应用。
 
4．2．1 RFID技术的标准问题

　　标准化是真正实现全面机械化、信息化的前提，是实现军事物流管理现代化的基础，是建立军民一体化物流系统，提高后勤保障能力的关键。技术标准不统一，使用不同标准的产品就不能通用，不同标准的系统之间的物资就无法识别，技术的优越性也就成了空谈这将严重制约着军事物流保障平台的形成和军民物流一体化的实现。目前，还没有正式的关于产品包括各个频段的国际标准。世界各国都从自身的利益和安全出发来制定标准，已形成了日本和美国的两大标准组织互不兼容的对抗局面，而我国也开始制定自己的标准。对于我军军事物流建设而言，目前在技术标准方面的主要任务是成立全军标准化工作委员会，负责制定符合我军实际的军事物流技术标准，从全局的高度，实现整个军事物流供应链的标准统一，确保建设的顺利展开。在制定我军标准的时候，对于军民通用军事物流领域RFID技术的应用研究物资，应该尽可能的注意与地方民用物流标准的统一，以利于实现军民物流一体化对于特殊的军用物资，则要制定自己的标准。

4．2．2 标签可靠性与读取准确率问题

　　RFID有源标签的性能、可靠性、制造工艺相对比较成熟，但由于其价值昂贵，使用范围受限。无源标签造价相对较低，但其性能和可靠性有待提高。有源标签的体积、电池的容量是用户关心的问题无源标签使用的基材其适用性、强度和成本之间还需要权衡。2005年美国国防部无源标签的试验得出了90％左右读取率。这样的读取率对于在军事供应链中全面推广RFID标签显然是过低的。美国联邦审计署2005年的一份报告指出标签之间的间隔、标签的高速运动都会造成标签无法读取。标签安装或粘贴的容器的材质、形状，包装物堆放的方式、标签粘贴的位置等，也会对标签的正确读取产生影响。而且军事物流要面对更严酷的自然环境，军用装备、物资可能到达的地域，远非一般民用物流可比，温度、湿度、盐雾、日晒等自然因素，对以电子设备为主的射频识别系统来讲，是必需通过的考验。过高或过低的温度会使射频识读设备和标签工作不正常。低温会造成有源标签的电池快速消耗，给标签的使用管理带来难度。射频识读设备和标签要在军事物流中使用，必须具有更强的高、低温工作能力，并耐受各种严酷环境所带来的腐蚀和损坏。 

4．2．3 RFID技术在复杂电磁环境下的抗干扰问题

　　信息化作战，最突出的变化是使复杂电磁环境从传统战场环境要素中脱颖而出。在相对狭窄的战场空间，种类繁多的信息系统和电子设备云集，大量电磁辐射互扰自扰，加之敌对双方施展的电磁对抗手段，其电磁环境的复杂性对射频识别系统的影响不容小觑。描述电磁环境复杂性的主要因素是电磁辐射的强度和密集度，如背景噪声的强弱、频谱占用度的大小及辐射源的多少等。实际战场的电磁环境，难以确定的干扰源很多，有我方的各类通信设备，有敌方的电子压制和打击，有民用电子设备无意的电磁干扰，还有自然产生的电磁辐射。电磁辐射在空间、时间、频谱和功率上交叉重叠，瞬息万变，难以把握。在这种情况下，射频识别系统要在军事物流领域获得应用推广，抵抗复杂电磁环境的干扰，也是必须解决的问题。

4．2．4 RFID数据的信息安全问题

　　射频识别系统所基于的无线信号以“开放”的方式传播和接收，无线电波自身并不能确定敌我。我方利用RFID传送信息，敌方同样能够利用该技术来获取数据，甚至能够了解到装备、物资的具体位置和去向。没有可靠安全机制，对于只读标签中的数据信息无法进行很好的保密，对于可读写标签，还存在电子标签上的信息被恶意更改的隐患。如果电子标签中的信息被窃取甚至恶意更改，将可能给军事物流保障带来无法估量的损失。解决这些安全问题的一个途径就是研究标签加密技术。加密技术可用来防止未授权的窥探者取得或篡改电子标签信息，但目前只有少数芯片能够处理加密钥等较复杂的工作。此外，能够处理这些工作的标签，都是市面上最昂贵的产品。因此，目前的技术要想在对信息有保密要求的军事物流领域展开应用还存在着较大的成本障碍。

　　以上问题相互关联，一个问题的解决可能会给其他问题提供解决的机会，但也许会带来新的问题。RFID技术的应用，就是在技术、成本、安全、可靠性等方面不断权衡的过程。应该认识到，任何一项新技术的使用，都不会是一帆风顺。可以相信，随着射频识别技术在军事物流领域应用的逐步深入， 问题不断暴露并不断得到改进。应用的前景是光明的。

5 结束语
 
　　现代物流管理强调精确供应，因此被称为“基于需求的供应保障”。军事物流由于对保障的军需物资时间、空间及物流质量的更精确要求，使其更成为一种比普通物流更精益的保障模式。而促使军事物流精益化的关键就是基于RFID技术物流信息技术的引入。RFID技术必将会在不久的将来在我军军事物流中得到广泛地应用，成为提高军事供应链管理水平，降低后勤保障成本，增强部队战斗力的重要技术工具。