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很快，智能RFID（射頻識別）標(biāo)簽就將充當(dāng)起微型計算機(jī)的角色，一路引導(dǎo)產(chǎn)品從工廠到商店或跨過國界。西門子中央研究院的研究人員正在研發(fā)這些標(biāo)簽在工業(yè)4.0領(lǐng)域的新應(yīng)用。工業(yè)4.0是指以計算元件與物理實體之間的合作為特征的工業(yè)發(fā)展階段。

許多不同物品都貼有RFID標(biāo)簽。譬如，牛仔褲、藥劑，甚至汽車，都帶有RFID標(biāo)簽，以便能在裝運(yùn)交貨過程中準(zhǔn)確無誤地對它們進(jìn)行識別。其原理很簡單：當(dāng)帶有RFID標(biāo)簽（亦稱發(fā)射應(yīng)答器）的物體經(jīng)過匹配的閱讀器時，標(biāo)簽將被激活并呈現(xiàn)保存在其存儲器中的信息。這樣一來，制造商就能確切知道產(chǎn)品何時離開其工廠，而中間商能夠沿途追蹤產(chǎn)品。當(dāng)產(chǎn)品抵達(dá)目的地時，負(fù)責(zé)接收的相關(guān)機(jī)構(gòu)可以確認(rèn)產(chǎn)品狀態(tài)為“已收貨”。

開啟通往個性化量產(chǎn)的大門

顧名思義，“射頻識別（RFID）”系統(tǒng)中的應(yīng)答器與閱讀器通過射頻信號相互通信。取決于具體應(yīng)用，RFID系統(tǒng)使用了多種不同的載波頻率。譬如*的特高頻（UHF）系統(tǒng)可實現(xiàn)長達(dá)數(shù)米的通信距離，但迄今為止，其存儲容量僅限于相對較小的64字節(jié)。因此，除簡單的位置測定之外，這項技術(shù)沒有太大的應(yīng)用空間。所以，迄今為止，RFID芯片的其他應(yīng)用潛能僅停留在理論上。

多種不同應(yīng)用：RFID應(yīng)答器（圖中所示在不干膠
標(biāo)簽上）有許多不同使用途徑。

然而，RFID技術(shù)似乎即將迎來新的發(fā)展良機(jī)。西門子過程工業(yè)與驅(qū)動集團(tuán)的產(chǎn)品管理負(fù)責(zé)人Markus Weinländer表示：“通過成為IT系統(tǒng)的眼睛和耳朵，RFID系統(tǒng)能為工業(yè)4.0的實現(xiàn)做出重大貢獻(xiàn)。”

Weinländer解釋道：“西門子現(xiàn)已開發(fā)出一種擁有4千字節(jié)存儲容量的UHF應(yīng)答器。”他預(yù)測這種器件將使RFID技術(shù)能夠支持全新的應(yīng)用。他指出：“現(xiàn)在，應(yīng)答器將首次能夠承載更多信息，如生產(chǎn)要求和裝配方案，并且能在較長距離內(nèi)讀取所有這些信息。”其結(jié)果將是大幅提升批量定制化生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。Weinländer說：“為了在當(dāng)今的全球市場環(huán)境中保持競爭力，現(xiàn)在，許多企業(yè)必須有能力進(jìn)行極小批次生產(chǎn)，而不會增加成本。”不論是網(wǎng)球鞋、T恤衫，甚或早餐麥片，在許多領(lǐng)域，個性化量產(chǎn)商品已經(jīng)取代了標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。

RFID系統(tǒng)能為工業(yè)4.0的實現(xiàn)做出重大貢獻(xiàn)。西門子
正在使用這些系統(tǒng)，如在其位于德國安貝格的電子工廠。

有了這種新的RFID技術(shù)，制造商能更進(jìn)一步，緊緊地追隨這一趨勢。譬如，在工廠車間內(nèi)，以及最終工件自身，將能配備RFID芯片，當(dāng)產(chǎn)品自身在工廠內(nèi)流轉(zhuǎn)時，這些芯片將提供與產(chǎn)品生產(chǎn)有關(guān)的全部數(shù)據(jù)。機(jī)器或傳送帶分支上的RFID掃描器將讀取數(shù)據(jù)并向機(jī)械臂和物流系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令。

西門子中央研究院的研究人員已在研發(fā)新的應(yīng)用。西門子中央研究院射頻技術(shù)德國研究部的主管Andreas Ziroff預(yù)計，“在制造業(yè)和貿(mào)易業(yè)，RFID系統(tǒng)將能發(fā)揮許多新的作用。”利用傳感器，具備較大存儲容量的應(yīng)答器能夠收集關(guān)于溫度、振動、能耗和距離等狀態(tài)的數(shù)據(jù)。這樣一來，譬如，可以檢查是否按要求對溫度敏感型商品進(jìn)行了管理，或者易碎商品是否受暴露在振動環(huán)境下。在這種情況下，供應(yīng)商可以告知其客戶，以便后者提前調(diào)整其工作流程，并尋求替代方案，如從其他渠道訂購產(chǎn)品。

各類產(chǎn)品的標(biāo)識為貫穿價值鏈進(jìn)行持續(xù)追蹤，
從而支持物流優(yōu)化開啟了大門。

來自電磁場的能量

Ziroff指出：“但應(yīng)答器需要電源才能做到這一切。”按目前的技術(shù)水平，不外乎兩種方式：要么使用電池板，要么將之置于閱讀器的電磁場范圍之內(nèi)。不過，這兩種方案都無法實現(xiàn)上面描述的各項功能。為此，Ziroff和他的同事循著哪怕當(dāng)應(yīng)答器超出閱讀器通信范圍時，也能通過射頻場向應(yīng)答器供電的思路，展開了研究。Ziroff說：“利用電磁場合成，可以實現(xiàn)這一點。”他解釋稱，這種方法源于閱讀器中使用的RFID天線。Ziroff表示：“如果在一個區(qū)域內(nèi)布置多根天線，可以將電磁輻射聚焦，以在一個點上生成足夠多的電能，為應(yīng)答器供電。”

在慕尼黑，Ziroff和他的同事利用一套實驗裝置證實了這個想法的可行性，這套實驗裝置可以在工廠復(fù)制。該裝置將4根天線直接懸于天花板下方，研究人員使用專門的軟件，來控制其輻射范圍，使之相互重疊，以使某一個點產(chǎn)生足夠多的電能，將掛在室內(nèi)的LED燈點亮。這種方法的特殊之處在于，干擾場可以一路跟隨應(yīng)答器在工廠內(nèi)轉(zhuǎn)移，從而在其移動過程中隨時隨地為其提供電能。

缺失的一環(huán)：統(tǒng)一的射頻標(biāo)準(zhǔn)

Ziroff預(yù)計，這類智能RFID系統(tǒng)將需要大約6年時間才能發(fā)展到商業(yè)成熟階段。他說，一個巨大障礙是實現(xiàn)統(tǒng)一的射頻標(biāo)準(zhǔn)。最終，配備了這類系統(tǒng)的工件將自主引導(dǎo)在生產(chǎn)環(huán)境中流轉(zhuǎn)，并告知機(jī)器需要執(zhí)行什么操作——這是朝著工業(yè)4.0邁出的又一大步。不僅如此，正如Ziroff預(yù)測的，“未來的應(yīng)答器將薄如紙片，并且比當(dāng)前的應(yīng)答器小得多。”這也能開創(chuàng)新的業(yè)務(wù)模式。在登上火車或公交車時被激活的電子客票就是這樣的例子。當(dāng)乘客出行的時候這種客票將自動記錄，然后計算出車費(fèi)并將之轉(zhuǎn)發(fā)給運(yùn)營商。

這樣一來，RFID應(yīng)答器將不僅在制造業(yè)掀起革命，而且會改變我們的日常生活。