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曾隽芳:RFID行业应用方案及进展(视频)
中国科学院自动化研究所RFID研究中心副主任曾隽芳女士演讲视频
各位领导、各位专家，各位企业的代表下午好！
首先我要感谢会议的主办方，因为去年他们邀请我参加了这个论坛，今天也邀请我过来和各位交流，非常高兴有这样一个机会，我今天演讲的题目是“RFID行业应用方案及进展”，也是这次会议的主题，大家由应用来驱动RFID产业的发展。
在这里我要交流的是三个行业的应用方案：第一是RFID在服装加工生产线的运用。第二是RFID防伪解决方案。第三是RFID在食品安全追溯管理方案。
首先，我花一点时间介绍中科院自动化所在从事RFID方面的简单情况，自动化所在做RFID的方向上有两个部门：第一个是对发展RFID成立的RFID研究中心，从2004年到今年3月份我一直在这个中心工作。另外一个部门是自动化所的综合自动化计划控制研究中心，它主要是做物业控制的，由于承担“863”项目，在RFID方面也进行它的应用和产业化。RFID中心侧重的是三个方面：
第一是受科技部的项目支持，是国内第一家来做RFID测试技术的，所以有RFID的测试实验室。前期在RFID刚刚导入的时候，主要侧重在应用方面的测试，比如说标签粘贴位置，介质的影响，它的标签部署以及它的速度，就是动态形式等等。在第二轮“863”项目支持当中，它主要是在做系统测试，也就是在RFID协议的一致性以及它的性能方面的测试。
第二是国内第一个提出来建公共服务平台的单位。刚才杜总的报告里面也介绍中兴在构建服务平台上的工作，就是标准网源那一块，它的信息服务系统，还有编码解析这样的工作。
我们现在经过“863”的研发已经提出了公共服务体系的架构，已经开发出它的平台原形，在这一轮的“863”项目里面，我们和北大软件还有华中科技大学等等几家核心单位在进一步深化这个平台的研究以及让它能够真正的实用。
第三是它的运用，已经在服装的生产线以及烟草、物流等等一些行业里面有了应用。
下面我就来介绍这几个解决方案：
第一，自动化所目前承担的“863”的课题是面向以制造、生产过程管理的RFID技术应用，我们主要是在服装生产线来上用。要解决的是生产过程大量数据的实时、可靠的采集，以及传输问题。构建RFID的服装生产过程的管理、监视以及进一步的优化调度。这个系统下一步的扩展应该和企业的执行制造，MES和IRP系统，以及下面的PCS就是控制那一块更紧密的结合，这样的话，就是把RFID真正的融入到现有的企业IT架构中。
基于应用的实施，希望对服装生产行业有一个应用的规范，能够起草这样的应用规范，目前正在起草这个标准。这里面所涉及的，我们所研究和开发的关键技术主要有以下几个方面：
第一、采集设备，也就是要适合加工生产线应用的工业级的RFID读写器和操作终端在服装生产线，大家知道，它有一些执行机构有电机、电池的干扰环境，还有是物料的传输过程是有一些粉尘的，我们这个工业级的读写器在环境的适应性以及品质的可靠性上要求更高。所以我们做出来的产品就是出厂前的检验以及高低温都做了检测。
第二、传输。因为生产线上可能连接了多台的读写器和操作终端，它如果要实施实时的传输数据，就要把这些设备直接和它的控制系统连接，控制系统是基于工业总线，在我们生产线上是K总线，就是迅速把这个数据通过K总线传到上位机上，在一般的应用里面，它可能是通过部分串口就接到管理计算机，工业环境和一般的应用还是有些区别的。
第三、接口协议协议的手段，把多台协议的数据转换成一个标准的格式送到管理计算，也就是中间件的架构的OPC接口，因为在现场，它的实时数据采集平台，工业上是支持标准的OPC接口。
第四、就是监控调度，有了这些数据以后，你怎么样要充分发挥RFID的优势，能够把这个数据利用到它的实时调度和操作流程的优化中，下面这项技术是数据的分析，进行质量的追踪，绩效考核，就包括能够落实到每一个人他的绩效考评，业绩工役的编排上。
最后一项就是接口技术，就是把RFID的系统能够和控制系统和IRP管理系统进行一个集成，对上、对下都要有这样的标准接口。在这里面，我们就提出了两项专利，第一是流水线的RFID接口控制器与上位机通讯的方式，这个主要是线上总线的一个方式，就这样技术开发出RFID的接口控制器产品，所以就是这两项技术。形成的软硬件产品中主要是：
一是读写器，就是放在生产线上来读取标签数据的，标签是贴到衣架上，因为生产线是在一个自动布料的导轨，上面就挂了衣架，就在衣架上贴了标签，在生产的几个读取点，其实就是每个工位，它的工位上安装了读写器，就把标签的数据采集到。
二是操作终端，操作终端给谁用？就是操作工人，就是砸缝纫机的，就是在它这个环节上，它来给工人一个操作的提示，信息的写入，就是一个交互的终端。
三是就是刚才提到的专利接口控制器。
四是采集系统，主要就是数据采集，过程监控和优化调度这样一个软件系统。
我们看到的左上方就是它的读写器，左下方就是采集终端，右上方就是接口控制器，下面的是软件的操作界面。系统做出来以后我们就建立这样一套示范工程，跟某一个服装总公司的一条生产线，在它上面去用，实现了各种物料、布料信息的实时采集，生产过程状态的监控以及物料半成品的优化配送、调动，其实还有一个质量的管理。
在这个生产线上，一共是34个工位，每个工位在开始加工之前，因为读取到标签信息，他就知道他的工艺流程是什么，还有他的参数设置以及他的角色，分别去执行加工任务。目前进行的是以完成全部的软硬件的开发和调试，然后这些软硬件产品已经在现场进行部署，目前是处于整体的运行和测试阶段。
生产线的示意图
所以在一个工位上有读取和操作终端，也就是衣架上贴的标签，实际上就是RFID的一个读取点，这是整个系统的架构。也就是说在生产环节的生产线上一个工作站是由一个上位机去管理的，也就是车间的管理软件由上位机管理。这个车间的管理是通过网络要送到企业的信息系统中，系统有ERP，也有基于互联网外本的服务的。将来的话，如果这些信息是可以给客户的，那么他就能知道我这个订单目前的状态，我们的某一个物品现在是处于什么状态，比如说，现在是在砸口袋，还是已经进了成品库，成品库入库的已经达到多少件？比如，我要100件现在已经完成了34件，就像这些信息如果厂房和他协议，不够提供给他的话，那他就授权能够访问、查询得到。
这个就是生产线的一个外观服务，下面是我们进行测试的生产现场，大家可以看到，这是一个环绕的自动流程，它的标签是挂在衣架上的，所以，这个标签是重复使用的，当它这一件衣服完成以后，它就把下一件要加工的布料都挂上去，再跟着走完整个流程，所以标签是一次性投入，厂家也能接受。标签下线就不跟着走了，所以这个运用是B环运用，就是在工厂的线上，内部不走出去，将来如果说能够走到商场就要经过供应链的环节，首先它的成品要出库要经过运输，然后到了它的经销商那里，经销商再到零售门市去销售，消费者再拿到这个服装。像刚才香港报告里就说了mm2的服装店，它在进行客户的型号包括服装的品质、材质等等这些信息的提供，以及这种挖掘。
现在取得的初步效果识别率是99.9%以上，那么它的故障率是0.1%，每个工位以前是条码或者是完全手工，现在就提高了15%的工作效率。总体生产效率大概提高了25%，关于质量问题是降低了50%。现在有一点不同，过去是完全做成了以后有一个质监环节来查一下，现在实际上就是我下一个工位是检查前一个工位的质量，如果这个质量不行，它显露这个质量信息的话，它就不再继续加工了，就直接走到质监站下线了，这样也是减少了它的质量问题。
第二，是在防伪方面的读写器和系统开发解决方案。在防伪里面我们的系统方案有什么特色？
第一、是数据纵性后移，就是前面的标签上的信息部首就是一个ID号，纵性就是放在它认知库里面，就是由企业来掌握，也可能有防伪的服务提供商来掌握这些数据。减少了前端他们的数据传输量，以及可能遭到的侵入的过程。
第二、它的以移动通讯结合，所以它把移动通讯的安全器也用在我们的系统防伪中。
第三、是多级的安全数据库查询，也就是说在认证后台，我这个数据库是由多层安全防护的手段。
第四、在整个防伪认证过程是用户直接参与，而不是厂家或者是销售人员告诉你这是真的或者是假的，是用户亲自参与到这个过程里面。整个过程是当你选用了整个商品，你用你的手持防伪读写器去扫描。这个防伪读写器我们目前做的是和手机SIM卡的结合，将来就是和手机绑在一块的，或者就是在手机中插一个读写模块能够结合使用。有了以后就输入用户的手机号，然后把读取到的标签ID和他的手机号一起发送到后台，发送到后台后的防伪数据库进行验证，就是以短信息的方式再返回给读写器的屏幕，告诉你这个产品的基本信息和告诉你产品是真的还是假的，这样一个结论。
我们看这里面的一个关键技术：
第一是我们标签储存的ID号，ID号有两部分组成，一个是保持它的唯一性，一个是保持它的随机性，就是加入了一个随机码，这样就不容易去伪造它的ID，这个也是有专利技术的。
第二就是把标签和商品本身融为一体，就是防止它的总品，比如说，茅台酒，我拿一个茅台酒的瓶子来做假酒，把假酒装到瓶子里去，这样不行的，我们在这里面有一个技术，就是做在瓶盖上，开瓶以后，天线就会断掉，这个和商品本身是融为一体的。
第三是对于高价值的产品，比如说，有些是有一个证书的，比如说钻石有一个认证的证书，我们把商品以及证书都贴标签，这样进行一个双重绑定。
在读写器这一端有这样几个关键技术：
第一是这种读写器是厂家授权的，不是说拿一个假的东西来贴一个标签，它是有一个唯一的授权码，根据这个权限你可以去访问数据库。
第二是结合手机的SIM卡，SIM卡本身是唯一的，我们利用SIM短信防伪、防窃听的能力来实现数据的传输和交换。
第三是主控室的查询，就是给你一个统一的中心服务号，现在也是，有时候打电话就是给你一个服务号，就是服务防伪查询台，后台者本身就是参与查验的过程。
图中是后台的一个方式。在前面是左端，可以看到它读取到标签数据以后，和读写器的授权号也就是SIM卡号一起来生成这个短信息，这个短信息就通过手机SIM的方式发到后台，后台是处于一个等待查验的状态，接收到这个事件以后，它就首先去查验这个SIM卡的卡号，看这个读写器是不是一个合法的，如果读写器不是合法的，那么它就直接告诉它，你这个读写器是非法的。读写器合法以后再来查这个标签是不是在厂家的数据库里面，如果有的话，再返回它的厂商，把查验的结果用短信息的方式告诉顾客，将来在手机上告诉顾客，同时它可以到它查验的移动终端上。比如说，在一个零售店，这个店员他拿了这个终端也可以以这种方式查询。这是多级的。
目前我们开发的产品一个是防伪读写器，是我们自己开发的，是这样一个原形。这是它里面的电路板设计。现在目前的性能，频段是在高频，就是HF段，符合ISO14443标准和ISO15693标准，读取距离是10公分，这个接口支持像串口、485接口、USB接口，有有线、无线的方式和手机通讯方式。
后台分为两个部分，一个是防伪的管理，一个是防伪的服务。管理是包括读写器授权，商品信息管理，防伪短信的认证，以及用户的权限这块。服务主要是提供读写器认证、商品认证，防伪短信的生成，以及接受查询短信和发送的过程。
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这是几个界面：第一是先登录进去，你就可以看到零售商的信息，以及读写器授权的信息和查询的短信列表，这是最后形成一短信发回给用户，也是在系统中有存储和记录，以及可以做一些统计分析，比如说，伪造的产品主要是出现在哪个区域，就可以重点去打假。哪些产品的用户查的多，反映出他的消费兴趣，我们都可以做统计。目前的性能基本上像服务时间一般是0.1秒、0.2秒，它的响应是毫秒级的。同时支持每分钟400次的访问。第三、是应用方案是在肉制品，也就是食品安全最终检验的管理方案。食品安全这一块，大家也有很多类似这样的项目了，这里面还有它的复杂性，因为全程的追踪是从饲养一直到零售店，一个是它的业务链过程比较长，而且在每个业务的节点上，它可能是多层的、多流向的一种关系，所以在这个过程中，你的信息是否能够可见、可控就变得很重要。如果从国家的食品安全来讲，需要建立国家级的食品安全信息平台，这样一个服务平台，从地方来讲，可能是广东省、广州市，或者是某一类，比如说猪肉、牛肉等等，可以建立某一类的服务平台。从养殖、屠宰、冷冻、运输、食品肉制品加工以及到加工零售的焊接，都可以将相应的信息采集到数据平台上。从前一个环节、从上游到下游实际上有一个信息传递，在这个过程里面有一个复杂性就是，它不是一个标签跟到底，在中间因为有的标签可能会转换形式，可能会有多个标签，它就有一个信息传递和绑定的过程，比如说，在饲养场大家知道一般用的是耳标，到了屠宰场它就可能会转换到挂钩的标签上，因为屠宰的时候类似于服装生产线，就是一个自动的挂钩流动的生产加工过程，到了冷冻、运输过程中，把它放到包装箱上，到了肉制品这一块又怎么弄，就是它的标签会有多种形式，这里面的数据传递和绑定就需要更多的考虑，如果标签跟丢了，你的追溯就无法完成。
追溯的过程是实际上正好是反向的，当你出现问题后，我需要在一个节点上进行认证查询，那么他就可以往前向、往后向的去找到。这里面就要注意一点，所有查询到企业内的节点是有权限的，你只能访问到权限的范围内的信息，因为企业内部的业务数据是保护的，但是有些信息，比如说供应链有约定一定要提供公共服务平台，或者提供给上下游企业的话，应该是有一种共识和约定。比如说，你的出库时间，操作者、数量等信息，有些不太深入到企业的核心业务，应该是可以提供的。
我们看到，由于国内对食品的供应链管理目前还是在尝试、示范工程的阶段，很难以实现对整个供应链全程跟踪和追溯，对于企业，尤其是肉制品企业，它有这样的应用需求，它可以先做企业内部的，就是做企业内部的追溯管理，在对于肉制品加工企业，它实际上的生产属于零散和流程的混和，尤其在有些环节，它还不能像屠宰那样，把物品和标签直接对应上，就是管理到它的物料个体上，所以它这里面有更多的技术考虑。
第三、你这个追踪技术也是要和企业的信息系统去紧密结合，RFID运用一定要结合业务投入，不能简单的说它是独立的，它的信息和其他的信息系统不进行交互，那样的运用不是优化的。
在以熏肉香肠这样一个加工环节来看，就是一个品种其中一个生产流程来看，它首先是原料进来了，我需要对原料进行检测，看它是不是合格的，原料是合格的，是需要检验入库的，有一个检验报告。入库再拿出来的话，一般进去的是半扇猪，它需要解冻和分割，分割完了之后根据这个工艺要求再进行腌制、混柔、搅拌、填充、蒸煮，以及冷却包装等等，这个过程中，标签图没有地方可贴，如何来进行管理，而不让它的信息跟丢，因为有一个质量的问题。所以在这里面我们考虑的是以批次的方式，以批次为单位来进行管理，那么你这个批次的容器上贴标签，在各个环节的加工过程当中，由工作人员来把一些系统的信息记录到批次卡上，这个批次就和加工的质量及相关信息记录。追溯的时候就反向追溯到，它也是按照这个程序例保证。
我们这里面可以考虑到，因为一个加工肉制品的企业，它很核心的在于它的工艺和相应的配方，因为它有很多添加辅料和添加剂之类的，因为这是它的商业机密。你肯定要采取一定的安全措施，我们在这里面考虑：
第一个是标签信息的存储和它的传输采用一种加密的方式。第二是标签和后台的安全数据库进行关联，把重要的数据放到它的数据库里面，而不是跟着标签走。第三是一定环节上的操作人员要按照操作权限来控制他对数据的操作。
好！谢谢大家！
嘉宾资料简介：
中国科学院自动化研究所RFID研究中心副主任 曾隽芳女士
