RFID技術(shù)概況

　　射頻識別(RadioFrequency Identification, RFID)，是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種自動識別技術(shù)，RFID利用射頻信號的空間耦合來實現(xiàn)無接觸信息傳輸并通過所傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行目標(biāo)識別。射頻識別包括兩個部分：射頻(Radio Frequency, RF)和識別(Identification, ID)。其中，“射頻”部分主要指電子標(biāo)簽和讀寫器中的射頻電路，即射頻前段和天線，是實現(xiàn)射頻識別的基礎(chǔ)。在物聯(lián)網(wǎng)中，物品能夠彼此進(jìn)行“交流”，其實質(zhì)就是利用射頻識別(RFID)技術(shù)。RFID技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、通信等技術(shù)相結(jié)合，可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的物品跟蹤與信息共享。

　　射頻識別系統(tǒng)的識別信息存儲在電子載體，即標(biāo)簽之中，通過無線電波實現(xiàn)非接觸的識別過程。RFID系統(tǒng)以電子標(biāo)簽來標(biāo)識某個物體，電子標(biāo)簽的天線通過電磁場將物體的數(shù)據(jù)發(fā)射到附近的讀寫器，讀寫器對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理，然后將得到的數(shù)據(jù)遞交給后端的計算機(jī)。一種典型的物聯(lián)網(wǎng)RFID結(jié)構(gòu)如下圖所示。其中最主要對的部分包括電子標(biāo)簽和讀寫器，標(biāo)簽和讀寫器都附帶有天線。

圖1. RFID系統(tǒng)運作模擬圖

　　RFID系統(tǒng)因應(yīng)用的不同而其組成也會有所不同，但基本都是由讀寫器(Reader)、電子標(biāo)簽(Tag)和上層管理系統(tǒng)組成。讀寫器是讀取或?qū)懭腚娮訕?biāo)簽信息的設(shè)備，一般由射頻信號發(fā)射單元器、高頻接收單元和控制單元組成。在RFID系統(tǒng)工作時，一般先由讀寫器發(fā)射一個特定的詢問信號，當(dāng)電子標(biāo)簽感應(yīng)到這個信號后給出應(yīng)答信號。讀寫器接收到電子標(biāo)簽的應(yīng)答信號后對其進(jìn)行處理，然后將處理后的信息返回給外部主機(jī)。電子標(biāo)簽是射頻識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，存儲著被識別物品的相關(guān)信息，通常置于需要識別的物品之上。電子標(biāo)簽主要由天線及IC芯片構(gòu)成。電子標(biāo)簽所需要的能量可以從讀寫器的射頻場內(nèi)取得(無源標(biāo)簽)或者從其自帶的電源中取得(有源標(biāo)簽)。

表1. 電子標(biāo)簽按所需能量的提供方式分類

　　讀寫器和電子標(biāo)簽都裝有天線(Antenna)。天線用于產(chǎn)生磁通量，而磁通量用于向無源標(biāo)簽提供能量，并在讀寫器和電子標(biāo)簽之間傳輸信息。而上層管理系統(tǒng)管理RFID系統(tǒng)中的多個讀寫器，通常它可以通過一定的接口向讀寫器發(fā)送命令。在實際應(yīng)用中，上層管理系統(tǒng)還包含數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)存儲和管理RFID系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。同時，根據(jù)不同的應(yīng)用需求提供不同的功能或相應(yīng)接口。

　　根據(jù)電子標(biāo)簽的讀寫器之間傳輸信息所使用的頻率，RFID系統(tǒng)常見的工作頻率分為四種：低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)和微波，各個頻率所使用的電子標(biāo)簽也各不相同。

表2. 四種不同工作頻率RFID系統(tǒng)的性能比較

　　增勢迅猛的RFID市場

　　據(jù)Gartner預(yù)計，到 2020 年全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達(dá)到260 億個，物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模達(dá)到 1.9 萬億美元。而IDC和BCG也分別對穿戴設(shè)備出貨量和智慧城市總投資做出了預(yù)測：全球可穿戴設(shè)備出貨量將從 2014 年1960 萬增長到 2019 年 1.26 億，年均復(fù)合增長率達(dá)到45%;截止 2020年，全世界智慧城市總投資將達(dá)到 1200 億美元。而作為整個物聯(lián)網(wǎng)體系中與傳感器同屬“設(shè)備層”的RFID系統(tǒng)，也將受益于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的高速增長。

　　據(jù)Wind統(tǒng)計，2015年全球電子標(biāo)簽出貨量約為89億只，市場規(guī)模大概在101億美元左右。而根據(jù)中國RFID產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的統(tǒng)計，同年中國電子標(biāo)簽的市場規(guī)模約為140億元人民幣，約占全球市場的20%。而2015年中國RFID行業(yè)市場總規(guī)模為470億元，電子標(biāo)簽占比約30%。IDTechEx預(yù)測到2024年，RFID市場規(guī)模將達(dá)到273.1億美元，預(yù)測涵蓋了包括標(biāo)簽，讀寫器，RFID智能卡，標(biāo)簽，鑰匙扣以及其它形式RFID產(chǎn)品及其對應(yīng)的軟件及服務(wù)。

圖2. 國內(nèi)RFID市場規(guī)模

　　國內(nèi)外RFID應(yīng)用的差異

　　目前RFID在國內(nèi)的涵蓋領(lǐng)域及其占比與國外相比有比較明顯的差別。國內(nèi)RFID應(yīng)用的主要市場在身份識別、交通管理、軍事與安全、資產(chǎn)管理和物流與倉儲等領(lǐng)域，而國外的應(yīng)用多集中在服裝與零售、運輸物流等行業(yè)。

圖3. 2012年中國RFID行業(yè)細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域市場份額(IIPA)

　　我國的RFID身份識別市場興起于2004年第一批二代身份證更替的開始，從2004年至2013年，中國共發(fā)放了近13億張的二代身份證，為中國RFID行業(yè)累積貢獻(xiàn)了超過200億元的市場規(guī)模，雖然之后二代身份證的換發(fā)進(jìn)入尾聲，但每年新增更換與補(bǔ)卡的二代身份證仍然保持著每年6000萬張的數(shù)量。從此同時，我國還重點對社?？椖窟M(jìn)行了強(qiáng)制推廣，進(jìn)一步拉動了RFID身份識別市場的增量。據(jù)人力資源社會保障部統(tǒng)計，截止2015年底，全國共發(fā)放了8.84億張社?？ā?/p>

　　而在交通管理上的應(yīng)用，目前應(yīng)用最多最成熟的細(xì)分市場為鐵路車號自動識別系統(tǒng)(ATIS)。ATIS系統(tǒng)的目標(biāo)是在所有機(jī)車、貨車上安裝RFID電子標(biāo)簽，同時在所有區(qū)段站、編組站、大型貨運站和分界站安置地面識別設(shè)備(AEI)，以對運行的列車及車輛信息進(jìn)行準(zhǔn)確的識別，經(jīng)計算機(jī)處理后為鐵路管理信息系統(tǒng)(TMIS)等系統(tǒng)提供列車、車輛、集裝箱實時追蹤管理所需的準(zhǔn)確的、實時的基礎(chǔ)信息，也為分界站貨車的精確統(tǒng)計提供保證，同時為紅外軸溫探測系統(tǒng)提供車次、車號的準(zhǔn)確信息，最終實現(xiàn)部、局、車站各級車的實時管理、車流的精確統(tǒng)計和實時調(diào)整等。從而建立一個鐵路列車車次，機(jī)車和貨車號碼、標(biāo)識、屬性和位置等信息的計算機(jī)自動報告采集系統(tǒng)。

圖4. 國外RFID行業(yè)細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域市場份額(IDTechEX)

　　而RFID在國外的應(yīng)用中，零售和運輸物流占據(jù)的絕對的主力。兩者相加約為整個市場的40%。沃爾瑪、麥德龍和Zara等服裝與零售龍頭已經(jīng)全面部署RFID應(yīng)用。使用RFID技術(shù)建立安全可靠的管理模式，在收發(fā)貨、盤點、庫內(nèi)管理、門店管理、門店防盜等環(huán)節(jié)實現(xiàn)產(chǎn)品的快速掃描與讀取，進(jìn)而實現(xiàn)產(chǎn)品從原料到半成品、成品、運輸、倉儲、配送、上架、銷售、甚至退貨處理等環(huán)節(jié)的實時監(jiān)控。

　　服裝與零售行業(yè)– 下一個RFID應(yīng)用的突破口

表2. RFID Forecasts, Players &Opportunities 2014-2024(RFID市場預(yù)測與機(jī)遇 IDTechEX)

　　表2是IDTechEx對2014年無源RFID電子標(biāo)簽所做的市場統(tǒng)計與預(yù)測。統(tǒng)計表明2014年無源RFID標(biāo)簽量達(dá)到63億枚，比2013年增長11.2億枚。IDTechEx發(fā)現(xiàn)，無源RFID市場在2014年開始顯現(xiàn)海量增長，比行業(yè)預(yù)計的發(fā)展晚了5年。大部分增長是建立在超高頻UHF RFID在零售行業(yè)庫存管理的應(yīng)用，比如時尚行業(yè)零售商Zara在2016年里在大約2000家店鋪中使用RFID。

　　全球服裝行業(yè)在2014年和2015年所消耗的超高頻UHF RFID電子標(biāo)簽數(shù)量分別為30億和37.5億枚，IDTechEx預(yù)測到2020年將有250億個RFID標(biāo)簽用于服裝和鞋類。

圖5. 服裝行業(yè)超高頻RFID電子標(biāo)簽數(shù)量(單位：億枚)

　　電子標(biāo)簽之所以能在服裝行業(yè)有如此之高的增長速率的原因在于，電子標(biāo)簽在身份識別、交通管理、智能卡、金融卡和圖書館等領(lǐng)域，其為非易耗品，更新?lián)Q代率低，但在服裝和零售行業(yè)，其為易耗品，一旦電子標(biāo)簽流轉(zhuǎn)至最終環(huán)節(jié)，即消費者手里，電子標(biāo)簽的使命隨即完成。電子標(biāo)簽?zāi)艹蔀橐缀钠返靡嬗谄湓絹碓降偷闹圃斐杀?，目前國?nèi)每一枚電子標(biāo)簽的成本約為0.5元，其成本相對于一件服裝的售價而言，基本上至多在1%以內(nèi)。隨著服裝和零售行業(yè)內(nèi)電子標(biāo)簽的越來越普及，其成本預(yù)計將進(jìn)一步走低。可以預(yù)測，在產(chǎn)業(yè)鏈上游的標(biāo)簽制造企業(yè)將面臨越來越受擠壓的利潤空間，該類企業(yè)需要在生產(chǎn)規(guī)模上發(fā)展壯大來抵御價格下滑造成的利潤下降。

　　RFID整個產(chǎn)業(yè)鏈包括了標(biāo)準(zhǔn)制訂、芯片設(shè)計與制造、天線設(shè)計與制造、芯片封裝、讀寫設(shè)備開發(fā)與生產(chǎn)、系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)管理軟件平臺以及應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)等7個方面。我國在芯片設(shè)計和制造中，主要涵蓋低頻和高頻頻段，超高頻頻段鮮有企業(yè)有技術(shù)能力能涉足。而服裝和零售行業(yè)的電子標(biāo)簽主要都以超高頻為主。國內(nèi)能夠制造超高頻電子標(biāo)簽的企業(yè)所采用的芯片基本以進(jìn)口外采為主，國外主要芯片供應(yīng)商包括有NXP(恩智浦)、Impinj(英頻杰)、Alien(美國意聯(lián))、EM微電子和德州儀器等。

圖6. 2015年中國不同頻段RFID的市場份額(IIPA)

圖7. 2017年中國不同頻段RFID的市場份額(IIPA)

圖8. 全球各地區(qū)，由左至右，北美、歐洲、東亞及東南亞，對于低頻、高頻與超高頻RFID技術(shù)在服裝與零售、身份識別與支付和其他領(lǐng)域的應(yīng)用程度。IDTechEX發(fā)現(xiàn)區(qū)域差異明顯。超高頻應(yīng)用在美國和歐洲最為強(qiáng)勁，在亞洲相對較弱，盡管標(biāo)簽生產(chǎn)已經(jīng)越來越多的遷移到亞洲。而高頻RFID應(yīng)用在所有區(qū)域的應(yīng)用都很強(qiáng)勁，尤其在亞洲。

　　隨著RFID電子標(biāo)簽在國外服裝和零售行業(yè)越來越高的滲透率，國內(nèi)服裝和零售市場也將逐漸開始引入RFID技術(shù)在整個管理體系上應(yīng)用，并在未來的幾年，滲透率將得到較快的增長。

　　· 2017年3月，遠(yuǎn)望谷聯(lián)合泰蓮娜打造的中國首家智能時裝商店，采用新零售RFID整體解決方案。除了顧客可以從選衣、試衣、收銀、門禁等方面，體驗到與傳統(tǒng)門店截然不同的購物體驗之外，更重要的是隨著RFID技術(shù)帶來的供應(yīng)鏈效率的全面提升，店鋪運營管理機(jī)制可以得以完善，在庫存、收銀、防盜、退貨等環(huán)節(jié)逐步實現(xiàn)高效、智能和可視化管理，繼而解決當(dāng)前服裝行業(yè)庫存高、供應(yīng)鏈反應(yīng)不及時、數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)、物流效率低、盤點耗時長、防偽防竄防盜等痛點問題。

　　· 海瀾之家在2014年末正式啟動了“RFID流水化讀取系統(tǒng)”的研發(fā)工作，并選定了3家企業(yè)作為海瀾之家RFID流水化讀取系統(tǒng)的標(biāo)簽供應(yīng)商，標(biāo)簽內(nèi)包含著商品品號、色號、規(guī)格、數(shù)量等信息。2016年初“RFID流水化讀取系統(tǒng)”正式啟用，該系統(tǒng)采用“通道機(jī)”模式，流水化讀取服裝RFID信息，實現(xiàn)成箱服裝商品信息的批量掃描、實時上傳、比對與分類處置。該系統(tǒng)投運后，將大幅降低用工成本，提高收發(fā)貨效率，為服裝企業(yè)優(yōu)化供應(yīng)鏈管理做出有益探索。