制造业RFID标准体系研究

2015-10-30王海丹

制造业自动化 2015年12期

王海丹，蔡靖

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

0 引言

近年来射频识别RFID（Radio Frequency Identification）技术在制造业的生产环节、仓储环节以及管理环节中得到了很多应用。RFID可大大降低人工采集数据的误差，同时提高企业运营效率，可实时存储生产过程信息，满足产品可追溯性要求,是制造业信息化的一个趋势。然而针对制造业RFID的标准研究目前还是空白，本文将分析制造业RFID标准需求，研究构建制造业RFID标准体系。

1 国际RFID标准化现状及趋势

1.1 ISO/IEC RFID通用标准

JTC1/SC31主要负责自动识别和数据采集技术标准的工作，已发布了ISO/IEC 19762系列术语标准，ISO/IEC 18000、ISO/IEC 14443、ISO/IEC 15693、ISO/IEC 24753空中接口通信协议，ISO/IEC 18046、ISO/IEC 18047系列测试方法，ISO/IEC 24730、ISO/IEC TR 24769系列实时定位系统标准，ISO/IEC 15963、ISO/IEC 15459系列数据编码标准，ISO/IEC 15961和ISO/IEC 15962接口标准，ISO/IEC 24791软件架构标准，ISO/IEC TR 24729系统实施指南。

JTC1/SC31目前下设6个工作组：WG1数据载体工作组、WG2数据结构工作组、WG4射频识别工作组、WG5实时定位系统工作组、WG6移动射频识别工作组、WG7安全管理工作组。负责条码、二维码、RTLS一致性测试方法和性能测试方法、安全一致性测试方法的ISO国际标准研究，也是目前RFID标准化的研究热点。

1.2 EPCglobalRFID标准

EPCglobal主要发布了EPC标签数据规范TDS、标签数据转换框架TDT、UHFClass1Gen2标准、HF空中接口协议、低层读写器协议LLRP、读写器数据协议RP、读写器管理协议RM、应用层事件标准ALE、发现配置和初始化标准（DCI）、EPCIS捕获接口协议、EPCIS询问接口协议、EPCIS发现接口协议、用户验证接口协议、物理标记语言PML等标准。EPCglobal的这些标准在业内受到很多认可，有些标准也被ISO/IEC参考转化，如低层读写器协议LLRP和读写器管理协议RM等。

1.3 应用标准

ISO/IEC制定了很多RFID应用标准，如动物识别、集装箱、供应链、交通运输等，但是国内外还没有制定制造业RFID应用标准。而制造业是除物流外RFID最大的应用领域，制定制造业RFID标准，显然十分必要。

2 国内制造业RFID标准化需求

2.1 应用领域

制造业RFID技术多应用在生产过程管理、供应链管理、产品全生命周期管理等，各行业对RFID技术的具体要求有所不同，所以按照不同的产品类型和应用领域分类制定标准才能更加规范RFID在制造业应用的技术要求。

国内制造业按常规分为装备制造业和消费品制造业。装备制造业有7个大类，机械制造业、交通运输设备制造业、电气机械制造业、电子及通信设备制造业、专用设备制造业、金属制品制造业、仪器仪表及办公设备制造业；消费品制造业有44个行业，如食品、饮料、医药、造纸、塑料、纺织服装、家电、家具等等。它们对RFID技术要求有很大差异。

装备制造业一般为离散型制造业，如轨道交通、机械加工等，生产过程柔性化，工艺复杂，生产周期较长，售后服务要求高；消费品制造业除家电家具等大多数为流程型制造业，如食品、化工等，自动化程度高，生产线固定并连续运转，库存周转量大出错率高，对质量追踪追溯以及产品防伪要求高。从这两大领域出发制定的标准需要分别重点研究这两大领域对RFID技术的需求。

2.2 电子标签和读写器技术规范

装备制造业的制造过程通常具有全金属、强电磁干扰、高温、粉尘、强振动、潮湿等多种特点，干扰源多，所以对电子标签和读写器的金属环境读写要求、可靠性、耐久性以及其他抗电抗磁抗油污抗冲撞性等技术要求比较高。

What’s kind of cosmetic acquisition called success? 2 30

消费品制造业的加工过程除了具有高温或低温、粉尘、潮湿、溅水、油污、血污等特点，所以对电子标签和读写器的环境适应性尤其是卫生和耐腐蚀性等技术要求比较高。

2.3 编码规范

制造业对所采集的信息有两大类，一类是静态信息，如设备、原料、产品以及人员等，一类是动态信息，即生产过程信息，如数量的变化、环境参数的变化、控制信息的变化等。信息编码是信息采集的基础，所以制定编码规范是最急需并最基础的工作。

因为标签的存储空间有限，所以编码规范应该把编码信息标明是必选的还是可选的。

2.4 中间件标准及接口规范

RFID中间件作为上层企业应用和底层RFID硬件设备的中介，应支持不同厂商、不同类型、不同协议的读写器；中间件应具有数据过滤整合、数据传输、数据存储和复杂时间处理的功能；制定RFID读写设备统一接口规范，适用于实现RFID系统的软件实现和快速部署。这类标准可制订为制造业通用标准。

2.5 集成规范

RFID系统与其他系统如MES、ERP、SCM等的有机集成才能实现制造过程可视化实时监控和产品质量追踪。这就需要制定集成标准，规范RFID系统与MES、ERP、SCM等信息系统的数据标准格式与接口。这类标准可制订为制造业通用标准。

2.6 测试标准

电子标签和读写器的性能测试方法除了引用国际标准ISO/IEC 18046外，需制定装备制造业和消费品制造业电子标签和读写器特殊性能的测试方法，如装备制造业的抗金属性、消费品制造业的耐腐蚀性等。

空中接口一致性测试方法可直接使用国际标准ISO/IEC 18047，该系列标准对各频段都进行了具体规定。这类标准可制订为制造业通用标准。

2.7 实施指南

RFID系统实施主要包括标签和读写器的选型、安装和使用，以及安全和回收，需制定实施指南给出指导。这类标准可制订为制造业通用标准，也需要针对行业具体制定。

3 制造业RFID标准体系构建

3.1 标准体系建立

充分考虑国际上已发布的RFID通用标准和国内制造业对RFID标准的需求化需求，初步构建制造业RFID标准体系，如图1所示。

制造业RFID标准体系主要由RFID通用标准和制造业RFID应用标准两大部分构成。通用标准包括的术语标准、空中接口协议、中间件标准、读写设备接口规范、RFID系统与其他应用系统集成规范、空中接口一致性测试标准和实施指南。其中术语标准、空中接口协议、空中接口一致性测试标准和实施指南可直接采用或引用对应国际标准。其他通用标准急需制定：

1）中间件标准规定制造业RFID中间件的基本功能和要求；

图1 制造业RFID标准体系架构

2）接口规范应定义读写器与计算机系统的接口及数据类型；

3）系统集成方面应针对ERP、SCM、MES等应用系统的数据格式与接口，制定标准来规范RFID技术与企业应用系统的集成融合。

而制造业应用标准从装备制造业和消费品制造业两大不同领域出发，分别制定标准：

1）数据采集方面，需制定电子标签和读写器的技术规范，规定其性能要求、环境适应性要求、安装存储要求和试验方法。装备制造业应含有金属环境读写要求和抗电抗磁抗油污抗冲撞性要求；消费品制造业应含有高低温、防水、抗油污、防腐蚀以及抗菌要求。

2）对需采集的数据，需要制定编码规范，规定标签数据内容及格式；

3）RFID系统体系架构标准中除了规定设备层、中间件层和应用层基本的架构，还应描述各层的功能；

4）制定RFID测试标准体系给出相关性能指标的测试方法或依据。

5）系统实施指南应包括标签的封装、使用和回收，读写器的安装与运行，以及标签数据的安全。

3.2 标准体系实施

制造业RFID标准体系是一个开放体系，通过实施验证，可以扩充各分支，制定需要的标准，不断完善体系。某些行业如有特殊要求，还可针对该行业制定标准，例如家电行业属于消费品制造业，但是也属于离散制造业范畴，所以在实施方面，标签和读写器的选型就应对抗金属性和电磁干扰性有要求，安装要按照工艺特点，系统应用要能从消费品角度实现可视化仓储和精确质量追踪等等。