RFID技术在制造业当中的应用挑战

   RFID发展到目前的程度，的确有一点太热了，需要降降温。我会再在制造业，就是具体的应有案例当中给大家讲一下到底RFID什么样的企业能用，用了之后会在什么地方体现出它的价值。   
   在我这个报告当中，这个题目下面有这样一个曲线，这个曲线其实可能很多人都非常熟悉了，它实际上描述了一项新的技术在发展的过程当中，随着它技术的不断成熟，那么它经历了一个炒作的高潮，到了高峰之后它会马上陷入一个低谷，到了低谷之后实际上技术才可以称做基本成熟，那么技术在进一步成熟的过程当中变得更加实用化。         
    这张图是2006年发布的曲线图，在这张图上可以看清楚，实际上RFID的相关的技术非常地多，我们看到这个图上几乎都已经画满了。那么我们在应用过程当中，更需要关心的是什么呢？应当在应用当中更关心的是技术相对成熟的RFID的应用领域。那么我们可以看一下都有什么，最成熟的是RFID的军事物流应用，那么这一点毋庸置疑，实际上从成本方面考虑，在军事上面的应用，对成本方面的考虑不会太多，所以军事上面的应用目前来讲是最成熟的。其次是企业的内部物流应用，企业内部的物流应用有一个自己的特点，最大的特点是可以循环使用，也是相当于我们把成本方面目前来讲比较高，我们通过循环应用把成本降低，所以能够达到实用的水平。再其次是RFID的支付，就是用RFID作为一种支付的手段，这主要是讲高频13.56MHz的应用，那么在国内不管是二代身份证还是公交一卡通都算做应用，之后还是图书馆和汽车的应用。应该讲目前的应用这些技术是相对成熟的，再往后看，包括RFID的实时定位，还有第三方物流或者是RFID的防伪认证方面都有很大的市场，但是目前来讲这个技术还没有发展到一个非常完善的程度。所以目前做迫切的应用非常有难度。     
    那么我的报告分为5部分，首先是阐述一下我们对RFID的商业价值的理解，第二点以一个具体的案例分析一下RFID的ROI的模型。第三个讲一些自动化所承担的在制造业方面的应用案例，最后要提一下应用中存在的挑战，以及对未来前景的展望。  
    首先讲的是RFID的优势和价值在什么地方？其实在这个方面，我不想更多地说了，RFID有自己的一些特点或者说是优势，那么在制造业方面这些优势体现为右边的这些特点。下面有一个红色的一行字，这一行是RFID：A  Key  To  Automating  Everyting！这就是RFID让一切自动化起来，我们翻译得文雅一点是RFID是自动化之光。这句话听起来有点大了，把RFID称做自动化之光，或者是让一切自动化，能做到这么高吗？实际上这句话不是我说的，这是2004年1月，美国的科学美国人杂志，做了一篇专刊上，给了这样一个题目。把RFID称做自动化之光，那么的确在2004年之后，在RFID这个行业发生了很多的事情。比如说沃尔玛宣布了他的强制贴标计划，之后美国的国防部也公布了他的RFID计划。那么从国际标准以及其他的一些应用领域方面，从2004年1月后，应该讲开始如火如荼地进行了。  
    下面有4条，这4条是我们认为RFID的4个发展阶段。第一个发展阶段物品识别，它只是识别ID，这应该讲是最初级的RFID应用。第二阶段是信息采集，这不仅是我们能够识别ID，我们还可以读其他的信息并且能够写一些信息。第三阶段是控制处理，我们通过RFID可以对生产线的其他设备进行控制。最后一步是我们一直坚持的观点，第四阶段是RFID将发展成短距离的应用手段，和远距离的通讯，比如说GSM、GPRS形成互补的手段。比如说GPRS在室内不能发挥作用，那么RFID就可以在这方面产生价值。所以最终的发展方向，我们认为还是在短距离通讯方面。   
    这张是RFID的发展预测，目前RFID在资产管理以及供应链管理方面有一些应用，应用的领域是比较广泛的，有比较多的案例。那么在未来的5年，我认为一个是在制造业，另外一个是在个人消费的领域，都会有更多的应用。所以，实际上如果从机会来讲，将来的发展机会主要还是在制造业和个人消费领域。今天我主要讲的是RFID在制造业的一些应用。        
    RFID的驱动力其实表现在两个方面，第一个是可见的，第二个是潜在的收益。其实可见大家看一下都可以理解，那么在潜在的收益这方面，其实是提高客户的满意度等等，但是我作RFID的模型中并没有考虑这部分的内容。但是这部分的内容容易忽视，所以我讲一下这方面的内容。      
    首先，RFID在制造业或者是企业的应用当中，是一个渐进式的应用模式，也就是我们不能够一下子到一个很高的层次。那么，在这一点上，我想有一个观点叫做企业是否应用RFID有一个“三思”，什么叫做“三思”？就是首先要思考三个问题，第一个问题你的企业是不是远见型企业，远见型企业怎么理解或者是怎么定义呢？问自己一个问题，是不是远见型的企业，就是说希望RFID是给自己的企业提升利润，在企业现在的基础上提升利润还是说扭亏为盈，那么这个是非常关键的。很多人指望用RFID来降低自己的亏损，这个目前来讲是做不到的，RFID只能说是喜上加喜的层次。所以，如果我是行业当中排名前几位的企业，那么我用RFID可以进一步提高我的效率，能够进一步提高我品牌的价值，那么这个RFID的应用是有意义的。那么反过来讲，如果是这种劳动密集型企业，那么我们在应用RFID的时候，实际上它的很多价值是没法体现出来的。        
    第二思是什么呢？是企业现有的信息化水平怎么样。因为RFID实际上做到了一点，就是数字化，我们把生产过程当中的流程都数字化了，那么数字化就需要上游到下游。就是我的数字从哪来到哪去，所以这个和企业现在的信息化水平是非常非常相关的。       
    第三思：RFID是不是企业唯一的选择？实际上我们应该讲，在很多应用的领域，RFID并不见得是企业唯一的选择方式。那么不管是条码，还是其他的，其实很多的劳动密集型型就是手抄，人去报数，这目前来说是非常多的，特别是在中国。所以我们强制上RFID真的体现不出价值和优势，所以在这方面企业如果能先想清楚这三个问题，并且得到肯定的答案之后，我想应用RFID会有它的价值。        
    那么我们后面举一个例子，就是RFID ROI模型的计算，在这个企业当中有200人的规模，年营业额3亿元人民币，净利润是0.3亿元，RFID的实施周期是5年。这并不是一个国内的案例，这是一个国外的案例，我把它转化为人民币进行讲解。在国内目前的应用案例当中没有很好地统计出模型，那么我们看一下这个RFID当中有哪些成本。由于这个案例相对比较复杂，所以加入了Wi-Fi，所以这个Wi-Fi也有一部分的投入，那么硬件成本的投入大概在160万左右。第二个是网络服务以及软件的成本，这个主要包括服务器还有相关的硬件，以及一些数据库软件和中间件的成本。我们应该看到，这一部分的成本也是比较大的，特别是软件的投入，是相对来说比较大的。那么在这一部分成本基本上是53.4万左右。第三部分是系统集成和服务，这包括系统安装、调试、人员的培训等等，这方面RFID的总投入是258.3万。我们看一下这个是ROI投入的计算器，用这个计算器统计这个结果。实际上在RFID应用当中，企业的人数下降了10%，但是企业人员的收入增加了10%，对于企业来讲最后的收益是60万。但是实际上，其实在国内的很多应用案例当中，我们并不提倡或者是说并不鼓励进行裁员，这牵扯到很多的问题，并不是说把他裁掉就可以了。所以在国内我们很多应用的案例当中都不涉及到裁员的问题，所以不涉及到涨工资的问题。         [Page]
    那么再往下看，设备的数量不变的情况下，单台设备的年生产总值提高了10%左右，平均设备的利用率，这使我的管理更加透明化，所以我能够更清楚地了解在每一个时刻，我的机器哪些在工作，哪些没有工作，所以我可以有效地提高设备的利用率，那么利用率提高了30%。生产周期就是我能够一年生产更多批次的产品，这实际上和生产效率有关。再有就是废品率，由于我们利用了RFID之后，实际上提升的质量的控制，或者是质量管理这方面的一些手段。那么在废品率方面会有所降低。那么经过这样的统计，我们算出了他在设备方面、生产方面能够带来的收益是265.6万元，总共是325.6万元。那么它的回报周期是258.3万元/325.6万元是0.79万元。我们实施5年，我们大概用4年左右的时间可以把投资收回来。如果在这个地方，如果我们把上面的人员部分去掉，也就是看不到60万元，我们看到回报率是接近1。就是我们的投资回报率到第4年，就是我们项目实施还没有结束的时候，我们的投资已经完全收回来了。         
那么刚刚讲到IBM推出了ROI模型的计算器，那么用这个计算器，美国的ITtechEx在各个行业当中做了一个调查，统计的结果是各个行业的RFID投资回报的周期，供应链以沃尔玛为例是等于1，药品防伪是2.3，血液管理也是等于1，这和我们国内的计算也是比较吻合的。  
      
下面讲一下国内的RFID应用案例，第一个讲服装。中国的确是服装生产大国，中国在江浙和广东地区，这都是中国的服装生产的集中地。那么，实际上现在可能面临批量小、多品种、交期短的矛盾，那么在服装生产当中，就是用RFID替代条码，那么条码需要扫描，拿起扫描枪扫然后再挂上扫描枪，我们就把时间节省下来提高生产率，这是相当明显的。我们可以看到最后的结果，提高的生产率是10%左右。  
      
现在我们可以看到，这是我们原来的应用现场，原来的应用现场当中，实际上衣服的挂钩都贴着条码，那么这个条码在运行的过程当中，一个是会受到污染，再一个是人工扫描需要时间。现在的应用现场是什么呢？就是在挂钩上我们看到左上角的图就是在生产线上的衣服挂钩，这上面有13.56兆的标签，在生产线上有一个读写器，在工位上也有读写器，所以我们不需要到生产线上取挂钩，它可以自己流到工作的工位上。这个是江苏南通的一个厂，企业投入的成本是160万左右，但是企业回收的成本，提高生产率是10%左右，实际上这个企业现在已经不是很在意提高10%的生产率，因为他已经把自己企业主要的方向转到了制衣的生产线方面，他把这个生产线卖给自己的同行。我们听到51家券商换了波音飞机。从这个角度来讲，这个企业的领导，应该讲他也是一个具有远见型的领导，那么这个企业也的确在RFID的应用当中尝到了甜头。       
    第二个案例，是一个卷烟厂，它有自己的一个特殊性。因为国家的烟草专卖局对烟草信息的管理有自己的一套要求。那么为了满足这个要求，所以一些烟草企业就不得不使用RFID来进行在烟厂生产出来之后，在流通环节进行RFID的改造。那么这种改造它的业务流程、系统实施部署都不看了，也是看一下现场，香烟生产成一件一件之后，把一件一件的香烟，30件香烟摆在一个托盘里面，我们RFID是贴在托盘这里的。也就是说，我们一个托盘管30件香烟，那么这个在流通的过程中，托盘一直是和30件香烟捆在一起的，香烟不会拆散，所以符合了烟草专卖局的要求，一直到省级专卖的追踪和追溯。      
    第三个是海尔的家电生产线，前一段时间我讲到了沃尔玛有一个强制贴标的事情。就是前500个供应商在供货的时候要贴上这个电子标签，那么海尔作为沃尔玛的供应商，他也不得不贴RFID这个标签，去满足沃尔玛的供货需求。但是这样做他心里很不情愿，这实际上就是制造商买单，让供应商或者是销售商获利的事情，所以海尔提出了要进一步应用RFID，来把自己的投入能够有产出。所以，我们给海尔提供了这样一个方案，就是在生产线加工的过程当中就把RFID贴上去。举一个例子，在海尔特种冰箱生产线上，冰箱的外壳实际上是在时间过程当中第一步就要做好的东西，那么我们在冰箱外壳做好之后就把RFID的标签贴在外壳上，我们当时是贴在内部，在生产环节有23个环节，这样我们加快了生产速度。举一个例子，海尔冰箱生产是32秒钟下线一台冰箱，就是所有的生产线平均下来32秒钟，现在使用了RFID之后，进行了一个统计，大概是降到29秒，其实看上去只有短短3秒，但是对于海尔来讲是非常大的提高，这个项目也取得了成功。但是从另外一个方面看，在海尔这个项目当中，实际上经历了非常多的测试，就是说在RFID这套系统正式运行之前，它经历了100个循环，就是每一个标签进行了100次循环来进行生产流程工艺的验证，这个用了将近半年的时间。就是在这半年当中，实际上是原有的条码和现有的RFID带同时应用，企业实际上承担了一定的风险和投入的。那么在这半年当中，RFID并没有发挥出它自己的价值，相反可能还给企业带来了更多的投入。但是，经过了半年的验证之后，那么这个RFID的生产工艺就正式地写入了海尔的生产工艺当中，那么其实测试是相当重要的。那么海尔在特种冰箱上应用RFID还有一个特点，就是我们冰箱的生产实际上有一个非常重要的过程叫做起框，因为冰箱本为了隔热要经过200度高温的加热，让冰箱门膨胀起来起到一个隔断的作用，传统的条码是完成不了的。以前的冰箱生产线在这一步都采用特殊的条码，这个是可以耐高温的，成本是1元多，并且是不可以回收的。现在我们用RFID这个标签是可以耐高温的，它的成本和原有的条码成本是基本上接近的，但是是可以回收的，所以每年可以产生50多万的效应。这个是应用现场的一些图片。       
    再讲一些应用当中的挑战，其实应用当中并不是像我们看到的图片当中那么理想和美好，在应用之前会遇到很多很多的问题。需要对解决方案进行一个可靠性的认证，这部分的工作非常重要。中科院自动化所在国家“863”计划的支持下，建立了RFID技术测试实验室，还有技术分析测试试验平台，也有测试方案和手段。目前掌握了RFID的一些应用，可以为企业提供很好的方案。        
    下面有一些产品性能测试的服务，比如说RFID标签贴在什么位置，还有为了适应RFID的贴标签，我们用什么样的包装材料更好。这是我们主要的测试设备，这是在现场测试当中的测试环节。这边我们可以看到一个刚才没有讲到了例子，这是烟厂，在烟厂的案例当中，并没有做到裁员，那么带来的好处是什么？就是工人原来是跑着干，或者说是走着干，现在变成了站着干了，甚至是坐着干了。所以，工人在旁边，他的工作会变得相对轻松。非常简单地给大家描述一下，一个货盘上30件香烟，以前工人要爬上爬下最条码进行扫描，但是现在坐着做准确性不到100%，99%左右，就是每100件还是有误读和读不出来的情况，这个时候才需要工人进行手工的操作。但是这样的工作强度下，工人的劳动强度降低了非常多。         
    这个部分我们讲到了一些挑战，比如说刚刚看到的案例当中，我们RFID标签是贴在托盘上的。这实际上只是第一步。为了达到香烟的防伪，实际上我刚才讲的案例只是对香烟的追溯，如果要达到防伪，要在每一件和每一条香烟上进行贴标签。就是从一件到箱到托盘，这么多的香烟我们怎么保证全部读取下来。我们做了试验，在实验室的环境、电子屏蔽室、理想环境等等都进行了测试。那么在运动的过程当中，因为我们刚才讲的是静态的测试，静态是表现出一些性能，那么动态的条件下又表现出一些性能，所以我们进行了速度测试，还有应用的角度测试。这些测试应该说是非常繁杂、复杂的。这个工作量是非常大的，但是得到的数据的确是有价值的。那么这个是测试的一些结果，我们就根据这样的测试结果，我们可以为企业提供一些非常有参考价值的数据和结论。比如说在这个案例当中，我们给企业提供的参考就是在读写器、天线和水平面呈45度角的情况下，我们可以获得最好的标签读取的性能。         [Page]
    最后讲一下RFID的应用前景。其实前面我已经讲到了RFID我们把它认为是有4步的计划。第一步是识别ID，第二步是加入其他的信息，第三步是RFID控制生产设备，最后是把RFID作为近距离的通讯手段。现在我们扩展到把RFID作为一种控制手段，去和现在的机器人结合在一起。实际上这个挺有意思的，左边这张图我们是做了一批地板，我们已经把RFID的标签做在里面了，只要在于室内铺好这个地板，那么我们RFID的机器人，在进入这个门的时候，它可以下载这个环境当中的电子地图，那么这个机器人尽管没有来过这个地方，他只要进门下载地图就可能了解这个地方，他在室内任何地方走的时候可以给自己进行一个定位，这一点非常重要，在仓储管理当中非常有价值。       
    第二个是用RFID进行精确地位，利用RFID的特点进行可视化。实际上RFID本身并没有可视，它没有摄象头，但是我们利用RFID的特点我们可以可视化的装备一些零部件，实现精确的定位。在一些其他的条件下，这个定位的精度可以达到0.1毫米，这是满足很多企业的需求的。         
    刚才我们提到的海尔的案例当中，上线前我们要进行一些测试，这个测试非常重要，但是对于企业来讲，又有一个考虑。比如说海尔这个项目，我们在做好方案之后，如果在现场调试再进行测试需要很长的时间，需要3个月左右，不管企业是停产还是半停产都会对企业造成很大的损失。所以我们提出了生产线模拟，就是在上线前，我们对实际的应用进行仿真，这当然是基于我们前面很多实际测试的数据。那么在仿真的基础上，我们海尔这个项目当中，实际上是用5月1日到5月3日这三天的时间，把所有的设备安装、调试一次成功。那么这个实际上就是大大缩短了系统上线前的调试的时间，这对于企业来讲也是非常大的收益。其实在这个方面其实并不是没有国外的产品，我们其实看到在欧洲的匈牙利有一个公司推出了这样一个RFID仿真的软件，这个仿真软件它的报价的欧元在5万欧元到8万欧元左右，这个价格是非常到的。   
     还有是RFID的产品全生命周期管理，像沃尔玛的要求下海尔不得不贴，那么第二步是给海尔带来了收益，还有第三步是欧盟实行了电子产品回收法，在欧盟销售的产品有很高的环保要求，而且在回收的过程当中，要确定一些电子零件。那么欧盟提出能不能把电子标签提升多回收的领域，所以我们刚刚讲的生产线进一步进行扩展，就是从生产、销售、企业内部物流、售后服务、回收一条线全部用RFID标签进行管理。那么这一部分，现在只能讲只是一个计划，还并没有实现，所以我把它放在前景展望当中。但是这一部分的工作非常有价值和意义，特别是面对现在我们国内的电子企业，向国外出口产品，那么这个实际上将来大家都会遇到这个问题。