RFID技术在智能物流中的应用研究

苏玉峰

(河南财政金融学院(龙子湖校区) 经济与法侓学院，河南 郑州 450046)

RFID技术在智能物流中的应用研究

苏玉峰

(河南财政金融学院(龙子湖校区) 经济与法侓学院，河南 郑州 450046)

基于RFID物联网技术的智能物流是现代物流发展的必然趋势.通过对RFID和智能物流的概念、工作原理以及RFID技术在我国智能物流行业中应用现状的分析，从标准、成本和安全性三个方面，剖析目前我国RFID技术应用于智能物流领域所面临的问题，提出相应对策.

RFID；智能物流；标准；成本；安全性

“互联网+”浪潮让传统行业和产业都在发生改变，物流业也开始进入智能时代.基于RFID(radio frequency identification)物联网技术的智能物流是现代物流发展的必然趋势.当前，RFID技术作为智能物流系统中应用较为广泛的技术之一，在物流领域和供应链管理中的应用得到空前发展，成为物流和供应链管理发展的巨大推动力.

1 RFID在智能物流中的应用

1.1 RFID与智能物流

RFID又称无线射频识别，是一种利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现非接触信息传递，并通过所传递的信息达到识别目的的自动识别技术[1].智能物流(intelligent logistics)是一个复杂的系统，它将信息技术、智能技术、计算机技术等高新技术引入物流领域，并与其他技术集成，通过有效地整合物流系统的各种资源，提高整个社会的物流效率，以降低物流成本[2-3].

1.2 RFID的工作原理

图1 RFID原理框图Fig1 RFID block diagram

RFID系统一般由读写器、电子标签及应用软件系统等部分组成.当电子标签进入阅读器工作场时，其天线产生感应电流，电子标签由此获得能量被激活后向读写器发送出自身编码等数据信息；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；中央信息系统根据逻辑运算判断标签合法性之后，根据系统设定进行相应处理和控制[4].读写器和感应器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源感应器提供能量和时序[5].图1是RFID的工作原理框图.

1.3 我国RFID市场现状

从我国RFID行业市场规模看，随着2010年我国物联网发展正式列入国家发展战略，我国RFID及物联网产业发展步入了快车道，RFID行业市场规模快速增长.据统计，2016年我国RFID市场规模达到542.7亿元，RFID行业主要市场增长要归功于超高频无源RFID标签应用的迅猛增长.图2反映了2007—2016年我国RFID行业市场规模变化情况(数据来源：2015年数据来源于产业信息网发布的《2015—2020年中国RFID行业发展现状分析与未来前景研究预测报告》，2016年数据来源于三胜咨询，其他数据根据国际物联网贸易与促进协会公布数据整理).从我国RFID市场的行业分布看，随着RFID技术的进一步成熟和成本的持续降低，RFID技术应用在金融支付、物流、零售、制造业、服装业、医疗、交通、航空、军事等领域取得了突破性进展.目前金融支付占到26.73%，是应用最大的市场，其次是交通管理为11.56%，物流仓储为6.29%，图3是我国RFID在各个领域的应用市场占比情况(数据来源：国际物联网贸易与应用促进协会、三胜咨询).

图2 2007—2016年我国RFID行业市场规模Fig.2 Scale of China’s RFID market of 2007-2016

图3 2016年我国RFID市场行业分布Fig.3 China’s RFID market in 2016 industry distribution

在产业集群发展上，我国RFID产业已形成以“北上深”为代表的环渤海地区、长江三角区和珠三角区遥相呼应且快速发展的态势[6].另外，西南地区RFID企业发展和应用也正处于极速增长态势.我国RFID产业链已经基本搭建起来，已形成集芯片设计、封装、设备、系统集成、行业应用为一体的产业链格局.

2 RFID在智能物流中面临的突出问题

2.1 缺乏全球统一的RFID标准

从全球范围内来看，目前RFID标准体系主要有：①ISO/IEC标准，它由国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)组织联合技术委员会制定，其宗旨在于建立一个满足不同应用领域的具体要求，同时兼顾互通性和互操作性的基本框架.②EPC Global标准，作为全球第二大RFID标准化组织，它由国际物品编码协会(EAN)和美国统一代码协会(UCC)联合制定，该标准以构建全球范围的电子标签用户的标准化服务网络为目标，实现供应链各环节信息的自动、实时识别，采用全球统一标准.③UID标准，它由日本经济产业省牵头成立，其技术联盟成员主要是日本厂商，已成为世界第三大RFID技术联盟，该体系的关注点更加重视网络和应用体系的安全性能，目前已拥有自身的Ucode 编码系统，既保持自主独立又具有良好的兼容性.

中国的RFID技术与应用标准化研究工作起步比国际上要晚4～5年.当前我国在RFID标准建立方面已取得一定进步，但仍面临一系列问题：①标准缺陷.我国RFID标准大多参照国外标准制定，或者直接采用国际标准，相当于强制实施国外标准，结果使我国产业发展坠入国外专利陷阱，代价巨大[7].②产业发展滞后.同西方发达国家相比，我国企业在芯片制造、超高频技术、封装等RFUD核心技术方面仍差距巨大.③相关应用落后.企业在实际生产RFID 产品时，往往按照企业自身标准来执行，导致产品难以兼容，表现在标签上的芯片性能、标签通信协定、数据格式、存储器存储协议与天线设计约定、使用频段、封包格式等的不一致，造成使用时的困惑和混乱，最终阻碍RFID技术在物流领域的推广和应用，影响我国物流现代化进程.

2.2 成本问题

2.2.1 RFID标签生产成本偏高

我国企业RFID高频电子标签生产技术水平相对较低.我国的RFID企业虽已具备生产高频频段标签的能力，但整体技术水平不高，特别是在高频频段芯片设计、开发、封装方面与国外差距较大.国内很多大型RFID企业的超高频标签、封装机等依赖于进口，增加了企业的生产成本.

2.2.2 RFID标签相关成本不容忽视

RFID从标签到芯片再到读写器、中间件这一整套设备的价格较高，再加上系统布设成本、系统维护成本以及可能存在的市场接受风险，这些因素阻碍了RFID技术在我国物流行业的市场推广.例如，国内读写器目前的均价在5 000元以上，超高频读写器则达10 000元以上.此外，企业采用RFID技术后，还需对员工进行必要的培训，这会增加企业的人力资源成本.

2.2.3 RFID标签使用时的沉没成本

在全球RFID标准统一的趋势下，一旦全球RFID标准确立，而物流企业自身RFID标准与之不兼容，则必然导致原有信息系统功能降低或被淘汰，随之产生沉没成本.另外，标准方面的缺失还让国内部分RFID生产企业负担了额外专利费用成本.

2.3 安全性和稳定性有待提高

当前我国RFID系统设备使用带来的安全威胁需要我们在设备部署前解决.RFID的安全威胁主要包括：RFID伪造、RFID嗅探、跟踪、拒绝服务等(见图4).

2.3.1 RFID技术易受攻击

基于RFID技术的物联网已经在现代物流中发挥越来越重要的作用，RFID系统的读写器与标签之间的通信是在开放的无线环境下进行发射和接收，由于RFID采用非接触式的无线通信方式进行数据访问，RFID标签一旦接近读写器，就会无条件自动发出信息，如果无法确定读写器是否合法则很容易遭受各种攻击.

图4 RFID安全威胁Fig4 RFID security threats

2.3.2 RFID技术稳定性不足

RFID 技术以自由空间为传输信道，进行无线通信,如果采用电子标签货物数量巨大，会引起在统一狭窄空间中多个读写器之间、不同电子标签之间、应答信号之间互相干扰，信号衰减严重，结果是差错率上升(RFID被误读的比率有时高达20%).因此，RFID在集成应用中还要攻克大量的技术难题.另外，标签在运动中随速度的增加，读写器的识读率也会下降，带来负面影响.

2.3.3 数据安全缺乏保障

数据安全缺乏保障问题存在于RFID系统的每一个数据传输环节，主要有：电子标签数据被窃取，标签与读写器之间的通信被入侵，读写器内部数据被窃取、主机系统被入侵.造成这一问题的原因在于：一方面RFID系统数据传输属于无线传输容易被窃取，另一方面由于成本的原因，标签计算能力不高，数据安全缺乏保障.

3 我国RFID技术发展对策研究

3.1 完善我国RFID标准体系

3.1.1 建立统一的RFID标准体系

2006年《中国射频识别技术政策白皮书》的颁布为我国RFID技术与产业发展提供了系统性指导.2013年11月，我国政府发布了首个RFID国家标准(《信息技术射频识别800/900 MHz空中接口协议》)，该标准为自主RFID技术和产业参与国际竞争取得了相当大的话语权，有利于规范国内RFID产业的发展.2016年11月，我国发布了国家射频识别产业技术创新战略联盟标准，其内容覆盖协议符合性、性能性、可靠性、环境适应性、电磁兼容性及安全性六大方面.我国政府和行业管理部门应进一步制定RFID产业技术规范与行业标准体系，同时配合标准体系出台优惠和激励政策，从经济上促进行业标准的贯彻和落实.还应积极参与和研发国际、国内RFID技术规范与行业标准，提升我国在RFID标准制定中的话语权.

3.1.2 积极参与国际标准制定

当今全球企业间的竞争，已经超越了技术、成本和管理等领域的单项角逐，纷纷把标准作为战略制高点，不同标准的争夺实质是不同团体或国家利益之争.在经济全球化背景下，我国企业不应只是采用国际标准，还应充分借鉴国外的先进技术和经验，广泛和深入地开展国际合作，积极参与世界标准的共同制定与推进，建立统一的RFID系统.

3.1.3 加强标准的推广应用

我国标准的审定以行政审批为主，企业在标准制定中智能被动执行，几乎没有发言权。RFID是“物联网”的核心，发展 RFID 技术与应用是一项复杂的系统工程，涉及众多行业和政府部门。因此必须建立政府、企业、研发机构间的统筹规划、协同发展机制，以实现资源合理配置和优势互补.

3.1.4 推广RFID标准的应用

标准和应用之间相互促进，在实践中要以应用为本，通过应用的成熟来逐步完善标准，逐步形成体系.RFID技术的发展与应用是一项复杂的社会系统工程，需要产业链中各环节的配合与协调.我国标准的审定以行政审批为主，企业在标准制定中只能被动执行，这就要求发挥政府导向作用，推动RFID产业链水平提升，为此可以通过示范性RFID标准推广，来实现带动RFID技术在行业内的广泛应用.

3.2 成本降低策略

3.2.1 开展国际交流与合作降低成本

随着技术的进步，RFID标签成本在不断降低，我国高频RFID标签价格现在已经降到1元以下，但RFID由于软件安装成本高仍制约许多厂商止步不前.我国企业缺乏行业巨头导致在国际上竞争力不足，一旦全球性RFID标准确立或更换，企业则面临极大的沉没成本.为此应积极开展国际合作，借鉴发达国家经验.英国剑桥物联网软件厂商RedBite开发出的低成本的Itemit资产管理方案，方案内建专属应用程序(APP)，适用于IOS和Android系统，该方案提供客户平价的选择，使用者采用QR码来追踪物件，系统服务并不收费，除非使用者想跟公司内部其他人分享资料，才要支付月费升级为企业版.该项技术使得RFID技术不再是大企业的专利.本案例为我国企业通过加快技术研发和技术创新来降低RFID系统成本提供了重要借鉴.

3.2.2 综合考虑隐性成本和总体成本

RFID系统成本不仅包括标签成本，还包括复用器成本、分支器成本、读写器成本、天线成本、计算机及软件成本、调试成本、运行成本、维护成本等.由于RFID标签可重复利用的特征，随着RFID标签使用频率的增加，读写器被使用的功能越充分，其成本被分解、稀释和认同度就越高.

3.2.3 加快RFID技术的基础设施建设

RFID技术是物联网信息处理和智能物流系统建设的基础.随着物联网时代的到来，未来RFID技术将结合GPS、生物识别、现代通信及计算机技术，由单一识别向多功能识别方向发展.我国政府应加快完善RFID技术相关的基础设施建设，在技术突破、政策扶持、市场推广和标准研究等方面为企业创造良好发展环境[8].

3.3 安全风险与隐私风险防范

3.3.1 建立RFID隐私保护法

我国应加快建立和完善RFID隐私保护相关法律和法规，以确立RFID应用中隐私权保护的基本内容和保护标准.针对RFID 应用的安全性进行专门立法，以专门法约束、监督企业和个人不得利用RFID技术侵犯消费者隐私.政府及相关部门一方面要加大对有关违反行业自律侵犯个人隐私的责任处理，推动RFID行业对个人隐私的保护，另一方面还应加强引导公众对RFID隐私权的自我保护意识.

3.3.2 防范技术风险

RFID技术风险防范应从电子标签数据安全、读写器和标签之间的安全通信、计算机系统中对标签信息的安全管理三个方面进行.①采用多种技术保证电子标签数据安全，如将标签内存接入控制、标签数据加密、标签自动失效技术和篡改保护机制；②通过对RFID组件访问提供认证和完整性保护，解决RFID系统对应用开放性问题，如基于密码认证、基于HMAC认证和数字签名认证等；③采用信道扰码技术、数据加密技术、电磁屏蔽技术和频道自动选择技术，在必要的情况下实现支持读写器与标签之间的安全通信，解决读写器和标签之间通信易受到攻击的问题；④对于计算机系统中对标签信息的安全管理，则可采取普通计算机网络安全技术加以防范.

3.3.3 规避管理风险

RFID技术系统安全性不仅与技术相关，也同企业的管理水平密切相关.企业可以采取的管理风险防范策略包括：①企业应明确RFID使用的策略，对RFID安全性进行科学评估后再考虑实施，具体实施中应确立RFID相关网络、数据库和应用程序的安全使用策略，选择经验丰富的管理人员来负责项目实施；②构建 RFID 技术培训体系，通过多种教育模式提升操作人员和管理员的安全操作意识和安全操作技能，尽量避免人为的安全隐患；③制定严格的规章制度，结合企业自身安全策略选择安全的读写器、标签等RFID系统部件.

[1] 刘同娟，杨岚清，胡安琪.RFID与EPC技术[M].北京：机械工业出版社，2017：25-30.

[2] 张志坚，张 诚. RFID技术在供应链中的应用及风险分析[J].企业经济，2012(2)：72-73.

[3] 苏玉峰. 郑州航空港国际航空物流业发展策略研究[J]. 河南教育学院学报(哲学社会科学版),2016,35(4):54-59.

[4] 吴砚峰.RFID在物流管理中的应用[J].物流技术，2014(12)：455.

[5] 段宇峰. 基于RFID的物流定位技术研究[D].成都：电子科技大学，2016.

[6] 李俊韬.智能物流系统实务[M].北京：机械工业出版社，2013：13-15.

[7] 褚新波.我国RFID行业发展态势与对策分析[D].北京：首都经济贸易大学，2014.

[8] 琚新刚. 信息化助推河南先进制造业大省建设研究[J]. 河南教育学院学报(自然科学版),2016,25(4):34-36.

ResearchonApplicationofRFIDTechnologyinIntelligentLogistics

SU Yufeng

(CollegeofEconomicsandLaw,HenanInstituteofFinanceandBanking(LongzihuCampus),Zhengzhou450046,China)

Intelligent logistics based on RFID technology is the inevitable trend of modern logistics development. Through the analysis on RFID and intelligent logistics concept, the working principle and the application of RFID technology in China’s intelligent logistics industry, analyzes the problems of RFID technology in the field of intelligent logistics in three aspects such as standard, cost and safety. Puts forward the corresponding countermeasures.

RFID; intelligent logistics; standard; cost; safety

2017-06-16

河南省软科学研究计划项目(162400410183)；河南财政金融学院(龙子湖校区)应用经济学重点学科资助项目

苏玉峰(1977—)，男，河南安阳人，河南财政金融学院(龙子湖校区)经济与法律学院讲师.

10.3969/j.issn.1007-0834.2017.03.010

F570.6

A

1007-0834(2017)03-0043-05