導(dǎo)讀：本文將介紹如何對零售供應(yīng)鏈中的 UHF RFID 系統(tǒng)進(jìn)行初步性能預(yù)測。首先，我們介紹讀取率方面的實際情況以及如何根據(jù)目前時間與資金狀況解決問題。隨后，我們討論如何選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)簽，并提供有效的參數(shù)及切實可行的測試方法。最后，本文將就如何合理地預(yù)測 RFID 系統(tǒng)性能給出建議。
性能預(yù)測
先在每個包裝箱上貼上帶無線電功能的無源標(biāo)簽，然后再設(shè)置調(diào)諧器（即讀取器）的適當(dāng)位置即可，這似乎是很簡單的工作，但實際上這步工作往往會直接影響到智能標(biāo)簽的讀取率。
導(dǎo)致標(biāo)簽不能讀取的因素有很多，但歸根到底，通常與電量不足有關(guān)。請記住，零售鏈應(yīng)用中使用的無源智能標(biāo)簽與所有無源標(biāo)簽一樣，都沒有自己的電源，需要從讀取器獲得電能，因此這些非常微弱的信號有可能會受到各種因素的干擾，如環(huán)境 RF 干擾、貼標(biāo)產(chǎn)品的物理特性乃至產(chǎn)品裝卸過程造成的輕微損害等，這些都會造成智能標(biāo)簽難以讀取。
有些類型的產(chǎn)品幾乎能實現(xiàn) 100% 的讀取率。一般說來，這些產(chǎn)品都是屬于密度較低的非金屬產(chǎn)品，且濕度極小或根本沒有濕度。如果跟蹤的產(chǎn)品是服裝或谷類的話，那么讀取率就比較高，但大部分產(chǎn)品都不太容易讀取。
讀取器讀取貨盤上的產(chǎn)品會更困難一些，因為標(biāo)簽不是貼在貨盤上，而是貼在貨盤內(nèi)部的商品上。從 RF 技術(shù)本身而言，盡管遇到障礙仍能工作，但由于信號較弱，因此貨盤外部的標(biāo)簽讀取很容易，但內(nèi)部商品的標(biāo)簽受到阻擋后就很難讀到了。
實際性能與預(yù)測的性能
眾多已經(jīng)部署 RFID 系統(tǒng)的公司都清楚地認(rèn)識到，要想在所有讀取點都實現(xiàn) 100%的標(biāo)簽讀取率，就當(dāng)前技術(shù)的成熟度而言，這是不現(xiàn)實的。不過，我們可以進(jìn)行合理的估算，標(biāo)簽總會在系統(tǒng)中某個位置被讀取到，因為通常來說供應(yīng)鏈中都會設(shè)有幾處不同的讀取點，例如：
• 制造商的工廠生產(chǎn)線
• 制造商的裝運(yùn)碼頭
• 分銷商的收貨和發(fā)貨碼頭
• 零售商的 DC
• 零售商店的收貨碼頭
• 零售商店的儲藏室出口
• 零售商的開箱設(shè)備
有的產(chǎn)品特別難以通過 RF 技術(shù)讀取到，在某個讀取點上的讀取率僅達(dá)到 50%，不過從概率論來看，假設(shè)一個系統(tǒng)只設(shè) 5 個讀取點的話，那么即便這種難以讀取的產(chǎn)品在整個系統(tǒng)中被讀取的概率也能達(dá) 97%（也就是說每 33 件產(chǎn)品中會漏讀 1 件產(chǎn)品）。下表顯示了讀取點數(shù)量與不斷提高的標(biāo)簽讀取率之間的對應(yīng)關(guān)系。如果我們能將標(biāo)簽讀取率從 50% 提高到 60%，那么就設(shè)有 5 個讀取點的系統(tǒng)而言，其整體讀取率就能達(dá)到 99%（100 件產(chǎn)品中漏讀 1 件產(chǎn)品）。如果讀取率提高到 90%，那么我們就能實現(xiàn)所謂“五個九”的近似完美的讀取率（即設(shè)有 5 個讀取點的系統(tǒng)讀取率高達(dá) 99.999%，每 10 萬件產(chǎn)品僅漏讀 1 件）。
我們要解決的首要問題就是如何提高整體系統(tǒng)性能?？蛇x方法很多，其中包括：提高標(biāo)簽的敏感度；用更敏感的天線來升級探詢區(qū) (interrogations zones)；也可增設(shè)探詢區(qū)以便在其他地點進(jìn)行讀取等。我們的可選方案數(shù)不勝數(shù)，我們要做的就是根據(jù)每個公司的個體情況與目標(biāo)找到最合適的解決方案。
我們要記住，對進(jìn)出口商品而言，可能會涉及探詢器采用不同頻率的問題。舉例來說，歐洲采用的頻率約為 860MHz，而北美的頻率為 915MHz，日本的頻率為960MHz。如果可能的話，我們應(yīng)就不同頻率范圍來檢測標(biāo)簽的性能?；诘轮輧x器 (TI) Gen 2 裸片或封裝帶的全球適用型標(biāo)簽采用全球優(yōu)化的參考設(shè)計，可解決進(jìn)出口商品所面臨的相關(guān)問題。
如果我們希望節(jié)約金錢和時間的話，那么最快捷的辦法就是購買更優(yōu)質(zhì)的標(biāo)簽。如果時間不是問題，而只關(guān)注投資成本的話，那么我們可考慮除標(biāo)簽本身之外的辦法來提高優(yōu)化性能，比如升級天線以提高讀取率，甚或提高企業(yè)軟件的智能化程度等。說到底，我們要根據(jù)最終用戶的不同目標(biāo)來做出最佳決定。
初始性能基準(zhǔn)
如果某公司升級到 Gen 2 技術(shù)或轉(zhuǎn)用其他新型標(biāo)簽，那么我們不妨假定該公司已具備系統(tǒng)基礎(chǔ)，重要的是要了解當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行情況，因此首先要做的就是建立性能基準(zhǔn)。
第一步，我們要選擇當(dāng)前業(yè)務(wù)流程中幾個重要參數(shù)，比如執(zhí)行任務(wù)所需的時間、讀取率、探詢區(qū)效率、所需人工干預(yù)等。下一步，我們應(yīng)在一定時間內(nèi)對上述參數(shù)進(jìn)行測量，以全面了解有業(yè)務(wù)流程。一旦測得上述有關(guān)參數(shù)，那么我們在完善業(yè)務(wù)流程時就有了可比較的基準(zhǔn)，從而能顯示改進(jìn)到底有多大，還能對可能出現(xiàn)的問題提出修改建議。
新標(biāo)簽的性能分析
建立性能基準(zhǔn)之后，下一步就是檢測新安裝系統(tǒng)的性能，看看新系統(tǒng)與原始基準(zhǔn)以及我們的預(yù)測相比有何差別？
我們應(yīng)圍繞新系統(tǒng)的性能找到體現(xiàn)趨勢化特點的可測量參數(shù)，這是較好的做法。我們將上述參數(shù)與原系統(tǒng)相比較，看看它們對系統(tǒng)性能有什么重大影響。如果系統(tǒng)是全新安裝的，那么我們就應(yīng)根據(jù)上述基準(zhǔn)所介紹的步驟測量相關(guān)參數(shù)，看看業(yè)務(wù)流程的改進(jìn)情況如何。
檢測系統(tǒng)的改進(jìn)是否成功，其最佳途徑就是了解系統(tǒng)中的新組件（如新的標(biāo)簽、天線、系統(tǒng)等）對整體系統(tǒng)有何影響。
根據(jù)工作需要選擇適當(dāng)?shù)墓ぞ撸?biāo)簽）
零售供應(yīng)商應(yīng)負(fù)責(zé)確保標(biāo)簽的可讀性。如果我們僅依靠一般性的測試來比較標(biāo)簽在露天情況下和消聲室中的性能差別的話，那么對那些難以被 RF 技術(shù)讀取到的產(chǎn)品而言，我們就很難解決讀取率一致性的問題。事實上，我們應(yīng)根據(jù)不同情況進(jìn)行專門測試。每家供應(yīng)商的產(chǎn)品組合和業(yè)務(wù)流程都有著獨特的標(biāo)簽技術(shù)要求。以下我們給出要考慮的一些變量：
• 產(chǎn)品材料與密度
• 一次包裝材料
• 二次包裝材料
• 自動化設(shè)備可能會對標(biāo)簽所貼位置提出要求
• 貨盤尺寸與集裝箱數(shù)量
顯然，大多數(shù)用戶不希望就所有產(chǎn)品檢測各種智能標(biāo)簽的所有性能，這種全面性的檢測太耗費時間了，也太昂貴了，所以根本不可行。我們可以根據(jù)一些自然因素來縮小檢測范圍：
• 首選廠商
• 現(xiàn)有的標(biāo)簽尺寸或形狀
確認(rèn)標(biāo)簽的性能參數(shù)
性能到底達(dá)到什么樣的水平才算足夠好呢？只有獲得確切的數(shù)據(jù)，而且各大零售商進(jìn)行了詳細(xì)的業(yè)務(wù)分析之后，我們才能回答這個問題。目前，我們應(yīng)當(dāng)了解如何檢測系統(tǒng)性能？哪些參數(shù)最重要？在明確了這些檢測因素后，我們就能根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)和概率論來滿足最基本的要求。
大多數(shù)性能數(shù)據(jù)和比較測試都以標(biāo)簽的讀取為重點。如果購買標(biāo)簽時標(biāo)簽不是預(yù)編程的，那么我們還要對標(biāo)簽進(jìn)行寫入工作。對自動化的高速生產(chǎn)線而言，寫入速度也非常重要。如果標(biāo)簽的寫入速度不夠快，達(dá)不到 Gen 2 寫入技術(shù)即一次 16 位（塊寫入）的要求，那么我們就需要支持可選塊寫入與擦寫特性的標(biāo)簽，這樣一次操作中可以寫入多塊信息。這種方法比標(biāo)準(zhǔn)方法效率更高。
我們應(yīng)對相當(dāng)數(shù)量的標(biāo)簽和產(chǎn)品進(jìn)行測試，確保統(tǒng)計學(xué)上準(zhǔn)確性，這一點非常重要。如果測試數(shù)量有限的話，那么就難以提供足夠的信息來確定生產(chǎn)過程中的性能如何。為了確保統(tǒng)計學(xué)上的準(zhǔn)確性，到底要對多少標(biāo)簽進(jìn)行測試呢？這一問題頗有爭論。不過經(jīng)驗告訴我們，我們不妨先檢測 20 至 30 個標(biāo)簽。如果時間和資源允許的話，我們可以檢測數(shù)百個標(biāo)簽，這更能準(zhǔn)確地檢測出一致性和性能。我們還可在制造過程中不同的時間段檢測標(biāo)簽，以確保一致性。就比較復(fù)雜的檢測而言，我們還應(yīng)測試試驗方法的設(shè)計是否得當(dāng)，不過這不在本文的討論范圍之列。
測試過程中我們還要考慮這樣一個實際問題，即要在實際環(huán)境中進(jìn)行測試。第三方在消聲室中進(jìn)行的比較檢測對初步性能估計、明確初選入圍對象來說是有用的，但智能標(biāo)簽不是用于實驗室中，而是要在實際環(huán)境中進(jìn)行測試以便收集數(shù)據(jù)，要在倉庫和零售環(huán)境中使用，要受到多種 RF 干擾，如金屬建筑和獨特的建筑結(jié)構(gòu)等。如果我們不可能在實際的生產(chǎn)或運(yùn)輸?shù)攸c進(jìn)行測試，那么應(yīng)盡力在現(xiàn)實的倉庫環(huán)境中設(shè)置實驗室，模擬受干擾的情況。
靜態(tài)測試
靜態(tài)測試是最容易復(fù)制也最具比較性的測試方法。簡而言之，在靜態(tài)測試中，標(biāo)簽貼在不發(fā)生 RF 干擾的材料上或?qū)嶋H的產(chǎn)品上，我們用讀取器和自由空氣中靜止的單根天線進(jìn)行測試。通常說來，這種測試的目的是明確標(biāo)簽在產(chǎn)品上的最佳位置或某種標(biāo)簽和產(chǎn)品組合情況下的讀取距離及敏感度。
有的制造商和獨立實驗室測試聲稱某種標(biāo)簽?zāi)茉?30 英尺以外被讀取。盡管這聽起來極具吸引力，但我們應(yīng)更謹(jǐn)慎地考慮問題。通常，如傳送帶速度為每小時 4 英里，檢測門讀取區(qū)的寬度在 10 英尺之內(nèi)（距離讀取點 5 英尺），如傳送帶速度為每分鐘 600 英尺，那么讀取門的寬度則在 3 英尺之內(nèi)（距讀取點 1.5 英尺）。如果讀取點彼此相鄰，或者標(biāo)簽讀取的距離太長，都會導(dǎo)致系統(tǒng)誤讀。因此，我們必須謹(jǐn)慎地根據(jù)所用的讀取區(qū)進(jìn)行適當(dāng)選擇。
靜態(tài)測試方法：
動態(tài)測試
進(jìn)行動態(tài)測試時須移動粘貼標(biāo)簽的產(chǎn)品，這會給測試增加的難度。不過，這也是一種有效的測試方式，因為其可為用戶提供一組有效的參數(shù)，以說明有關(guān)產(chǎn)品在實際環(huán)境中的性能如何。同時，這也是用戶針對特定應(yīng)用而選定最佳標(biāo)簽的最準(zhǔn)確方法。
動態(tài)測試方法：
* 讀取成功率是指通過次數(shù)中至少有一次記錄到的讀取。
動態(tài)測試要求更昂貴的測試設(shè)備，通常需要較大的安放區(qū)域。我們通常通過獨立測試機(jī)構(gòu)來提供有關(guān)設(shè)備和相關(guān)專業(yè)技術(shù)。
標(biāo)簽安全規(guī)則
標(biāo)簽生產(chǎn)環(huán)節(jié)中操作失誤會造成系統(tǒng)中的許多問題。標(biāo)簽和任何電子元件一樣，都應(yīng)謹(jǐn)慎對待。在裝卸過程中，如果員工對裝有標(biāo)簽的箱子亂扔亂放，那么可能會損壞 10% 乃至更多可用的標(biāo)簽。標(biāo)簽在粘貼到產(chǎn)品上之前是最脆弱的，這時員工在操作中尤其要注意。保護(hù)標(biāo)簽完整性的最佳方法就是確保所有操作人員都經(jīng)過良好的培訓(xùn)，知道如何小心地完成工作。
還有一個好辦法，就是檢查裝卸設(shè)備的材料，以確保進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)。許多固定箱子的設(shè)備（如箱子夾或應(yīng)用夾）都帶有橡膠緩沖器，但橡膠緩沖器總會老化，導(dǎo)致產(chǎn)品因受到擠壓而損壞標(biāo)簽。我們要確保固定箱子的設(shè)備提供足夠的壓力，但又要防止壓力過大導(dǎo)致箱子損壞。產(chǎn)品受到的壓力越大，產(chǎn)品損壞以及標(biāo)簽損壞的幾率就越高。
尤其重要的是，我們要確保貨物承運(yùn)人遵守有關(guān)運(yùn)輸規(guī)則。如果他們對產(chǎn)品處置不當(dāng)，造成擠壓、刮擦，或者使貨物受潮，那么就會損壞標(biāo)簽。
如果產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中遭受不恰當(dāng)裝卸等情況，那么我們在設(shè)計中就要考慮到標(biāo)簽本身的堅固性。有些實驗室進(jìn)行了此類測試。如果公司時間和設(shè)備允許的話，那么也可內(nèi)部進(jìn)行相關(guān)測試。
結(jié)論
盡管有人一開始對標(biāo)簽的性能有著不合理的預(yù)測，認(rèn)為只要通過適當(dāng)?shù)臏y試和確認(rèn)工作，每家公司都能找到最適合其工作環(huán)境的最佳 RFID 標(biāo)簽。
如何認(rèn)識現(xiàn)實，防止被錯誤的性能預(yù)測所誤導(dǎo)呢？關(guān)鍵在于：
• 在現(xiàn)實環(huán)境中進(jìn)行實踐測試；
• 盡可能接近實際操作的測試方法；
• 適用于給定應(yīng)用的測試。
除了智能標(biāo)簽本身的性能外，更重要的是系統(tǒng)能夠在盡可能多的讀取點上讀取標(biāo)簽，以獲取盡可能全面的信息。信息系統(tǒng)設(shè)計得當(dāng)，加上商品的標(biāo)簽粘貼工作完成得出色，就能確保我們?nèi)媪私猱a(chǎn)品運(yùn)轉(zhuǎn)情況，以及充分實現(xiàn) RFID 的真正價值。成功的關(guān)鍵在于找到具備相關(guān)經(jīng)驗和技術(shù)的合格的解決方案供應(yīng)商，從而幫助您進(jìn)行測試與評估工作。通過在項目中與集成商進(jìn)行密切合作，您將大幅加快工作進(jìn)度，并提高工作效率。
最后，因為每家公司的情況都各具特色，應(yīng)當(dāng)選擇一套既符合各自的實際情況又能實現(xiàn)最大化價值的完整系統(tǒng)。
（本文作者：Chris Cook，德州儀器射頻識別系統(tǒng)現(xiàn)場應(yīng)用專家；Mark Brown，RFID4U 專業(yè)服務(wù)副總裁）
關(guān)于作者
Chris Cook 現(xiàn) 擔(dān)任 TI RFid™ 系統(tǒng)部的應(yīng)用專家一職。該業(yè)務(wù)部位于得克薩斯州布萊諾市 (Plano)。他的工作責(zé)任包括與 UHF 客戶合作，并提供實用性應(yīng)用建議、測試以及技術(shù)輔助等。Chris 擁有超過 10 年的工作經(jīng)驗，在電子產(chǎn)品包裝解決方案方面有著豐富的設(shè)計和管理專業(yè)技術(shù)。
Mark Brown 現(xiàn)擔(dān)任 RFID4U 的專業(yè)服務(wù)副總裁。Mark 此前曾任國際紙業(yè)智能包裝分公司的系統(tǒng)與服務(wù)部項目經(jīng)理，參與了該公司在各領(lǐng)域中的所有 RFID 實施與試驗工作。他主要負(fù)責(zé)解決方案架構(gòu)設(shè)計、用戶培訓(xùn)、故障排除、客戶支持以及廠商管理等方面工作。Mark 是 EPC Global ATP WG 的積極成員，該組織致力于制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而推動標(biāo)簽、讀取器、天線以及測試機(jī)構(gòu)通過 EPC 認(rèn)證來測試性能。同時，他還是 RFID+ Cornerstone Committee 的成員，并擁有 15 年以上的業(yè)界工作經(jīng)驗。
關(guān)于德州儀器 RFid 系統(tǒng)
TI 是全球最大的射頻認(rèn)證 (RFID) 應(yīng)答器和讀取器系統(tǒng)集成制造商。TI 充分發(fā)揮其在海量半導(dǎo)體制造和微電子封裝領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，目標(biāo)遠(yuǎn)大，是業(yè)界的領(lǐng)先公司，并在開創(chuàng)新市場與制定 RFID 應(yīng)用的國際標(biāo)準(zhǔn)方面居于領(lǐng)先地位。
商標(biāo)：TI-RFid 是 TI 的商標(biāo)。所有其他商標(biāo)和注冊商標(biāo)均是其各自所有者的財產(chǎn)。
關(guān)于 RFID4U
RFID4U 是全球領(lǐng)先的 RFID 培訓(xùn)解決方案第三方提供商。公司提供一整套相互配合的產(chǎn)品與服務(wù)，以確保有關(guān)技術(shù)滿足您的商業(yè)需求。作為 RFID 培訓(xùn)領(lǐng)域的先鋒，RFID4U 一貫致力于開發(fā)因?qū)嵱眯詮?qiáng)并深受好評的全套 RFID 課程。此外，RFID4U 還可根據(jù)您公司的具體要求提供定制化培訓(xùn)服務(wù)。近期，我們推出了 RFID 咨詢服務(wù)，幫助您解決各種設(shè)計、開發(fā)及部署問題。如欲了解更多詳情，敬請訪問：www.rfid4u.com。
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