射頻識別技術在軍事物流領域的應用及存在問題

    射頻識別（RFID）技術是一種基于無線技術的自動識別和數據獲取技術，其應用始于二戰(zhàn)時期友軍飛機的識別。隨著計算機信息技術和超大規(guī)模集成電路技術的成熟與發(fā)展，射頻識別技術在各領域得到了快速的發(fā)展。特別是在物流領域，以沃爾瑪、麥德龍為代表的商業(yè)零售巨頭和以美國國防部為代表的軍方組織，將其視為提升物流能力的助推器，引發(fā)了廣泛重視和全面研究，射頻識別技術日趨實用和規(guī)模化。 

    在軍事物流領域，美國國防部總結在海灣戰(zhàn)爭中物資保障的經驗和教訓，認為在供應鏈的各環(huán)節(jié)掌握物資位置、數量、狀態(tài)對供應保障能力具有極其重要的影響。在其隨后制定的新時期后勤戰(zhàn)略轉型六大目標之一“聯(lián)合全資產可見性”計劃中，將射頻識別技術作為重要的組成部分納入，并認為該技術是對供應鏈實施有價值洞察并確保軍隊隨時做好戰(zhàn)斗準備所使用的一種后勤變革工具。美國國防部不斷加大對射頻識別技術的研究和投入，2004年8月美國國防部執(zhí)行副部長麥克爾.威尼簽署了使用射頻識別技術的政策方針，2005年3月美國國防后勤局官方網站宣稱，開發(fā)出了第三代射頻識別標簽，并命名為“具有衛(wèi)星通信功能的第三代射頻識別系統(tǒng)”(3CRFIDw／SATCOM))。另據美國《電子工程專輯》2006年3月報道，以色列陸軍與美國薩維公司合作已完成一系列射頻識別技術的評估，以色列軍方從2006年開始使用由薩維公司研制的無線射頻識別技術，使以軍成為繼美軍之后第二個采用該技術管理后勤供應的軍隊。 
  
1 射頻識別技術在軍事物流領域的主要應用 

    在美國國防部發(fā)布的使用射頻標簽的政策文件中，要求從2004年10月1日起與國防部簽署的所有供貨合同中要有明確使用射頻標簽的條款。自2005年1月1日后發(fā)貨的服裝、獨立設備和工具、個人物品、武器系統(tǒng)維修部件和元件等部分軍用品必須在包裝件、托盤上使用軍隊UID識別碼、UHF 860MHz至960MHz頻段，最小讀取范圍3米的無源標簽。從2007年1月1日起，發(fā)送到國防部所有場所的全部物品都要帶有射頻標簽，并規(guī)定所有貨運集裝箱，包括6至12米海運集裝箱及大型空運貨盤，必須帶有包含集裝箱中貨物內容的有源標簽。國防部后勤局在位于加州和賓州的戰(zhàn)略配送中心以及其在全球貨物配送的重要轉運節(jié)點安裝射頻識讀器和支持系統(tǒng)。 

    目前，射頻識別技術在軍事物流領域的應用主要集中在運輸途中對裝備物資位置、狀態(tài)的監(jiān)控、倉儲管理以及特定物品查找、分發(fā)等方面。 

    （1）在運裝備物資可視化管理。即在集裝箱或裝載大型裝備、集裝箱的拖車上安裝射頻標簽，同時在運輸起點、終點和各中途轉運站等各個節(jié)點上配置固定式或手持式射頻識讀器和后臺計算機系統(tǒng)。當安裝射頻標簽的集裝箱或運輸車輛經過時，射頻識讀器讀出射頻標簽存儲的信息并傳送給后臺計算機系統(tǒng)存儲和顯示。如有需要，射頻識讀器還可根據指令對射頻標簽上的內容進行更新。計算機系統(tǒng)經有線、無線網絡或通信衛(wèi)星將裝備、物資信息傳送給更高一級的中心數據庫，各級后勤人員和有關單位通過該數據庫即可及時獲取運輸途中的所有物資位置、數量變動、貨物損壞以及補充變動等信息。 

    美軍配屬的在運物資可視系統(tǒng)，在美國本土、歐洲司令部、太平洋司令部都設有地區(qū)性服務器，這些服務器與在美國本土的一個途中資產可視化服務器相連，充當“聯(lián)合全資產可視化"的數據源。物資運輸途中，在不能進行地區(qū)性連接傳輸數據的地方，后勤人員可以使用Iridium衛(wèi)星終端作為調制解調器來把托盤和集裝箱數據轉接到途中資產可視化服務器中。使用國際互聯(lián)網或其軍方專用網絡的美軍人員都可以利用“聯(lián)合資產可視化”系統(tǒng)來跟蹤并確定某一物品的位置。 

    目前美軍已確定使用射頻識別技術在其物資供應鏈中跟蹤6個層次或產品的運輸位置，分別是：第1層—產品本身；第2層—膜泡包裝；第3層—紙板箱、盒子；第4層—倉庫托盤、纖維包裝；第5層—貨物集裝箱或463磅的托盤；第6層—卡車、艦船或飛機。 

    （2）物資集結地倉儲管理。射頻識別技術除用于運輸途中跟蹤貨物位置、數量、狀況等應用外，在物資集結地臨時開設的野戰(zhàn)貨場以及各類永久性貨物倉庫的倉儲管理中也發(fā)揮著重要作用。在臨時的野戰(zhàn)貨場和各類永久性倉庫物資倉儲作業(yè)中，物資轉運、配載分發(fā)、重新包裝、貨架管理等方面，射頻識別技術與條形碼技術同樣能夠發(fā)揮其記錄信息、識別貨物的功能，且具有比條形碼的光學識讀更遠的作用距離和操作更簡易等優(yōu)點。 

    （3）特定物品尋找系統(tǒng)。在臨時貨物集結地或普通倉庫中，當需要查找某個物品時，操作人員啟動手持式射頻識讀器發(fā)射射頻電磁波激活標簽，安裝于集裝箱或托盤上的射頻標簽即會做出應答，發(fā)出蜂鳴聲或閃光提示物品的位置，同時向射頻識讀器回饋物品信息，操作人員循聲光即可找到該集裝箱。如果聲光提示失效，或不適合聲光提示的場合（如嘈雜的環(huán)境或聲光管制的情況下），還可以通過手持式射頻識讀器內置的定位裝置去尋找。 

    （4）物品發(fā)放裝置。射頻識別裝置還可用于個人用品、日用品的發(fā)放管理。以往美軍都是利用條形碼技術發(fā)放服裝，服裝公司將條形碼貼在需要發(fā)放的軍服、作戰(zhàn)服上，發(fā)往征兵中心或營地。在新兵試穿時，管理者用掃描器掃描標簽，將適合新兵穿用的作戰(zhàn)服大小、顏色、式樣等信息輸入計算機，計算機將信息傳到國防兵員保障中心，再由中心傳到服裝公司，用于制定生產計劃。將射頻識別技術應用于諸如服裝、藥品等物品的發(fā)放，過去需要多步完成的程序可以一次完成，既節(jié)省了人力又提高了效率。 

    射頻識別技術在軍事后勤領域的應用，有效地提高了保障效率，提高了物資追蹤能力、庫存管理能力和勞動生產率，極大地減少了重復申請與物品損失，優(yōu)化了內部的業(yè)務流程。據美國國防部估算，采用射頻識別技術后，每年可節(jié)約1億美元以上的后勤運行費用，并能將價值10億美元的庫存物資在內部調劑使用，從而可大大節(jié)省采購費、運輸費和維修費。以色列陸軍也稱，利用射頻識別技術大大降低了以軍后勤供應的成本，實現了裝備和物資補給的全程跟蹤。  
   

 

2 射頻識別技術在軍事物流應用中的問題 

    從公開的資料分析，射頻識別技術對于提高物流的效能具有重要作用，能夠提高作業(yè)能力、優(yōu)化流程、節(jié)省人力物力。但隨著射頻識別技術在實際中應用的深入，也逐步暴露出一些問題。沃爾瑪采用RFID的計劃從最初的2005年1月1日推遲到2005年年中，最后只要求供應商能在65%的商品上貼上電子標簽即可。積極推動射頻識別技術應用的美國國防部，也面臨缺乏詳細可行的發(fā)展戰(zhàn)略、系統(tǒng)整合困難、投資效益不明確等種種質疑，致使美國各軍種都在不同場合表達了對投資回報的憂慮，不愿意為RFID項目提供資金支持。同時，不斷暴露出的射頻識別可靠性、系統(tǒng)整合以及技術本身的成熟度等問題，無不證明了射頻識別技術的應用之路并不平坦。在軍事物流領域，應用射頻技術還存在著不少亟待解決的技術問題，從標簽失效到溫度、濕度等外部環(huán)境造成標簽無法讀取，再到無線射頻干擾等等。這些問題的解決將直接影響射頻識別技術在軍事物流領域的全面應用。 

    （1）標簽的問題。RFID有源標簽的性能、可靠性、制造工藝相對比較成熟，但由于其價值昂貴，使用范圍受限。無源標簽造價相對較低，但其性能和可靠性有待提高。有源標簽的體積、電池的容量是用戶關心的問題。無源標簽使用的基材其適用性、強度和成本之間還需要權衡。據某研究機構2005年對無源標簽供應商的調查表明，30%的標簽在粘貼時天線被損壞，另有10%-15%在打印過程中被損壞。無源標簽的讀取率一直困擾著使用者。美空軍2005年2月的一份簡報顯示無源標簽的試驗一度出現32%-65%的讀取率。美國聯(lián)邦審計署2005年的一份報告指出標簽之間的間隔、標簽的高速運動都會造成標簽無法讀取。標簽安裝或粘貼的容器的材質、形狀，包裝物堆放的方式、標簽粘貼的位置等，也會對標簽的正確讀取產生影響。美海軍試驗表明，標簽粘貼在內容物為液體的包裝上，也會導致讀取錯誤；美國國防部曾在55加倫的金屬鼓形圓桶粘貼標簽遇到麻煩。對某些金屬材質包裝的產品而言，標簽的位置不當，會因為金屬的反射而造成誤讀。即便考慮到標簽的安裝位置和貨物擺放影響，2005年美國國防部無源標簽的試驗也僅僅得出了90%左右讀取率。這樣的讀取率對于在軍事供應鏈中全面推廣RFID標簽也是過低的。 

    （2）頻率選擇與使用問題。射頻識別系統(tǒng)使用的頻率會直接影響到系統(tǒng)的讀寫距離、執(zhí)行的標準以及兼容性等多方面的問題。物流領域通常采用以433MHz、915MHz等頻段為主的超高頻(UHF)系統(tǒng)和13.56MHz的高頻（HF）系統(tǒng)。超高頻系統(tǒng)，有源標簽的讀寫距離可達百米，無源標簽在三至四米左右。高頻系統(tǒng)的讀寫距離一般在幾十厘米。迄今為止沒有一個世界統(tǒng)一認可的頻率供RFID使用，美國對UHF系統(tǒng)的RFID開放902MHz-928MHz，而歐洲相應允許的頻段為865MHz-868MHz，日本將原定給GSM手機使用的950-956MHz劃分給RFID使用。我國RFID頻段劃分尚未明確。頻率的不確定，給軍事物流應用射頻識別技術的規(guī)劃和軍民物流一體化建設帶來了許多變數。 

    （3）射頻識讀器的功率問題。美國允許UHF系統(tǒng)識讀器的有效發(fā)射功率（ERP，Effective Radiated Power）是4w，無源標簽可以在3-4米的距離內讀到。歐洲規(guī)定ERP不得超過500mw，無源標簽的識讀距離僅在1米以內。不同功率的射頻識讀設備，對運輸途中、物資臨時集結地和倉庫射頻識讀設備的安裝和作業(yè)方式帶來問題。同時，過高的發(fā)射功率也會影響其他無線設備的工作，形成相互之間的干擾。在一個狹窄的作業(yè)環(huán)境中，幾個大功率的識讀器同時工作，相互之間的影響在所難免。如何確定射頻識讀器的發(fā)射功率，既能滿足應用的需要，又能符合無線設備管理的要求，仍需要針對具體的應用背景進行廣泛的試驗研究。 

    （4）復雜電磁環(huán)境下的抗干擾問題。信息化作戰(zhàn)，最突出的變化是使復雜電磁環(huán)境從傳統(tǒng)戰(zhàn)場環(huán)境要素中脫穎而出。在相對狹窄的戰(zhàn)場空間，種類繁多的信息系統(tǒng)和電子設備云集，大量電磁輻射互擾自擾，加之敵對雙方施展的電磁對抗手段，其電磁環(huán)境的復雜性對射頻識別系統(tǒng)的影響不容小覷。描述電磁環(huán)境復雜性的主要因素是電磁輻射的強度和密集度，如背景噪聲的強弱、頻譜占用度的大小以及輻射源的多少等。實際戰(zhàn)場的電磁環(huán)境，難以確定的干擾源很多，有我方的各類通信設備，有敵方的電子壓制和打擊，有民用電子設備無意的電磁干擾，還有自然產生的電磁輻射。電磁輻射在空間、時間、頻譜和功率上交叉重疊，瞬息萬變，難以把握。不在真實的現場，很難體會到電磁輻射對于電子設備正常工作的影響。對于發(fā)射功率毫瓦級充其量不過瓦級的射頻識讀設備而言，在動輒幾十瓦上百瓦的大功率通信設備面前，其工作的可靠性很值得探討。射頻識別系統(tǒng)在軍事物流領域的應用中，抵抗復雜電磁環(huán)境的干擾，也是必須解決的問題。 

    （5）信息安全性問題。射頻識別系統(tǒng)所基于的無線信號以“開放”的方式傳播和接收，無線電波自身并不能確定敵我。我方利用RFID傳送信息，敵方同樣能夠利用該技術來獲取數據，甚至能夠了解到裝備、物資的具體位置和去向。雖然可以通過對射頻識讀器的輻射功率、輻射方向、頻譜波段以及信息加密等方式來保證系統(tǒng)的安全，但攻擊任何無線系統(tǒng)都是非常輕而易舉的。對實際應用中的RFID系統(tǒng)的安全威脅可能來自于三個環(huán)節(jié)：從標簽到射頻識讀器的通信；從射頻識讀器到后臺計算機系統(tǒng)的通信；使用公共網絡方式交換數據的后臺數據庫之間的信息傳輸。在美國國防部2004年8月發(fā)布的使用射頻標簽的政策方針中，并不要求無源標簽上的數據加密。原因之一是標簽上的信息僅僅是一個序列號，如果不與數據庫相聯(lián)它沒有任何意義，其次的原因是潛在的敵人無法接近標簽進行讀取。應注意的是，這種假設是有前提的。 

    （6）特殊貨品現場的使用問題。軍用物資涉及很多易燃、易爆危險物品，如各類油品、化學品、彈藥、電觸發(fā)引信等。如同加油站禁止使用無線通信工具的道理一樣，將工作于超高頻、高頻的射頻識讀設備應用于存儲易燃、易爆危險品的物資集結地和倉庫等場所，同樣面臨著嚴格的安全考核。目前關于這方面的研究仍不夠深入，缺乏權威的、可靠的研究成果的支持，導致了在包括大量危險品的軍事物流中，無法對是否應用射頻識別技術進行決斷。 

    （7）系統(tǒng)兼容性問題。只有將射頻識別系統(tǒng)和現有的計算機信息系統(tǒng)完全融合在一起，才能發(fā)揮RFID的技術優(yōu)勢，真正提高軍事供應鏈的效能。射頻識別系統(tǒng)的兼容性體現在三個方面：一是射頻識別系統(tǒng)采集、處理的數據，其格式、標準與現有計算機系統(tǒng)要統(tǒng)一。在美國國防部自動識別中心等組織的努力下，美軍已經實現了RFID芯片上信息的標準化，制定出完全兼容的EPC-96、EPC-128的DOD-96、DOD-128的信息標準。但是，所制定的標準卻與目前國防部信息系統(tǒng)不能兼容。其二，射頻識讀器與不同設計的射頻標簽之間的兼容。在同一頻率下，射頻識讀器最好能夠做到讀取不同設計的射頻標簽。其三，不同頻段的射頻識別系統(tǒng)之間的兼容，最好能用同一個射頻識別系統(tǒng)兼容幾個頻段的射頻標簽。這兩個兼容性，雖然可以采取行政措施，保證所使用的標簽和識讀器為同一供應商的產品，或在物流供應鏈中采用一套頻率下的射頻識別系統(tǒng)而解決，但由于各頻段的系統(tǒng)具有各自的優(yōu)點和短處，用戶更希望得到的是一套能夠兼容主要應用頻段，適合不同類型標簽的射頻識別系統(tǒng)。從根本上來講，真正影響RFID大規(guī)模應用、降低成本的關鍵就是標準的開放和系統(tǒng)之間的兼容。
 
    （8）自然環(huán)境帶來的問題。軍事物流要面對更嚴酷的自然環(huán)境，軍用裝備、物資可能到達的地域，遠非一般民用物流可比，溫度、濕度、鹽霧、日曬等自然因素，對以電子設備為主的射頻識別系統(tǒng)來講，是必需通過的考驗。過高或過低的溫度會使射頻識讀設備和標簽工作不正常。低溫會造成有源標簽的電池快速消耗，遠遠達不到標稱的使用時間，給標簽的使用管理帶來難度。射頻識讀設備和標簽要在軍事物流中使用，必須具有更強的高、低溫工作能力并耐受各種嚴酷環(huán)境所帶來的腐蝕和損壞。 

以上問題相互關聯(lián)，一個問題的解決可能會給其他問題提供解決的機會，但也許會帶來新的問題。射頻識別系統(tǒng)的應用，就是在技術、成本、安全、兼容性、可靠性等方面不斷權衡的過程。應該認識到，任何一項新技術的使用，都不會是一帆風順?？梢韵嘈牛S著射頻識別技術在軍事物流領域應用的逐步深入，問題不斷暴露并不斷得到改進，應用的前景是光明的。 

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