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劉禹:RFID技術在制造業(yè)當中的應用挑戰(zhàn)

2007-06-25 17:55 計世網(wǎng)直播/RFID射頻快報整理

導讀:中國科學院自動化所RFID研究中心劉禹副主任重點就制造業(yè)領域RFID技術應用現(xiàn)狀及投資回報價值進行了詳細分析,并用翔實的圖片資料與數(shù)據(jù)信息介紹了江蘇南通一服裝廠、杭州卷煙廠和青島海爾等豐富的實地應用情況。

劉禹:謝謝大家,首先感謝《計算機世界》提供這樣一個機會,能夠讓我們一起來讓我們研討RFID應用這方面的應用需求。其實剛才王主任講的報告,應該說不敢說叫做英雄所見略同,但是和我一會兒要講的內(nèi)容非常接近。實際上RFID發(fā)展到目前的程度,的確有一點太熱了,需要降降溫。、王主任是從標準方面給大家相當于揭開了RFID的一些面紗,那么我會再在制造業(yè),就是具體的應有案例當中給大家講一下到底RFID什么樣的企業(yè)能用,用了之后會在什么地方體現(xiàn)出它的價值。 
     
那么在我這個報告當中,這個題目下面有這樣一個曲線,這個曲線其實可能很多人都非常熟悉了,它實際上描述了一項新的技術在發(fā)展的過程當中,隨著它技術的不斷成熟,那么它經(jīng)歷了一個炒作的高潮,到了高峰之后它會馬上陷入一個低谷,到了低谷之后實際上技術才可以稱做基本成熟,那么技術在進一步成熟的過程當中變得更加實用化。 
     
這張圖是2006年發(fā)布的曲線圖,在這張圖上可以看清楚,實際上RFID的相關的技術非常地多,我們看到這個圖上幾乎都已經(jīng)畫滿了。那么我們在應用過程當中,更需要關心的是什么呢?應當在應用當中更關心的是技術相對成熟的RFID的應用領域。那么我們可以看一下都有什么,最成熟的是RFID的軍事物流應用,那么這一點毋庸置疑,實際上從成本方面考慮,在軍事上面的應用,對成本方面的考慮不會太多,所以軍事上面的應用目前來講是最成熟的。其次是企業(yè)的內(nèi)部物流應用,企業(yè)內(nèi)部的物流應用有一個自己的特點,最大的特點是可以循環(huán)使用,也是相當于我們把成本方面目前來講比較高,我們通過循環(huán)應用把成本降低,所以能夠達到實用的水平。再其次是RFID的支付,就是用RFID作為一種支付的手段,這主要是講高頻13.56MHz的應用,那么在國內(nèi)不管是二代身份證還是公交一卡通都算做應用,之后還是圖書館和汽車的應用。應該講目前的應用這些技術是相對成熟的,再往后看,包括RFID的實時定位,還有第三方物流或者是RFID的防偽認證方面都有很大的市場,但是目前來講這個技術還沒有發(fā)展到一個非常完善的程度。所以目前做迫切的應用非常有難度。 
     
那么我的報告分為5部分,首先是闡述一下我們對RFID的商業(yè)價值的理解,第二點以一個具體的案例分析一下RFID的ROI的模型。第三個講一些自動化所承擔的在制造業(yè)方面的應用案例,最后要提一下應用中存在的挑戰(zhàn),以及對未來前景的展望。 

首先講的是RFID的優(yōu)勢和價值在什么地方?其實在這個方面,我不想更多地說了,RFID有自己的一些特點或者說是優(yōu)勢,那么在制造業(yè)方面這些優(yōu)勢體現(xiàn)為右邊的這些特點。下面有一個紅色的一行字,這一行是RFID:A  Key  To  Automating  Everyting!這就是RFID讓一切自動化起來,我們翻譯得文雅一點是RFID是自動化之光。這句話聽起來有點大了,把RFID稱做自動化之光,或者是讓一切自動化,能做到這么高嗎?實際上這句話不是我說的,這是2004年1月,美國的科學美國人雜志,做了一篇???,給了這樣一個題目。把RFID稱做自動化之光,那么的確在2004年之后,在RFID這個行業(yè)發(fā)生了很多的事情。比如說沃爾瑪宣布了他的強制貼標計劃,之后美國的國防部也公布了他的RFID計劃。那么從國際標準以及其他的一些應用領域方面,從2004年1月后,應該講開始如火如荼地進行了。 

下面有4條,這4條是我們認為RFID的4個發(fā)展階段。第一個發(fā)展階段物品識別,它只是識別ID,這應該講是最初級的RFID應用。第二階段是信息采集,這不僅是我們能夠識別ID,我們還可以讀其他的信息并且能夠?qū)懸恍┬畔ⅰ5谌A段是控制處理,我們通過RFID可以對生產(chǎn)線的其他設備進行控制。最后一步是我們一直堅持的觀點,第四階段是RFID將發(fā)展成短距離的應用手段,和遠距離的通訊,比如說GSM、GPRS形成互補的手段。比如說GPRS在室內(nèi)不能發(fā)揮作用,那么RFID就可以在這方面產(chǎn)生價值。所以最終的發(fā)展方向,我們認為還是在短距離通訊方面。 
     
這張是RFID的發(fā)展預測,目前RFID在資產(chǎn)管理以及供應鏈管理方面有一些應用,應用的領域是比較廣泛的,有比較多的案例。那么在未來的5年,我認為一個是在制造業(yè),另外一個是在個人消費的領域,都會有更多的應用。所以,實際上如果從機會來講,將來的發(fā)展機會主要還是在制造業(yè)和個人消費領域。今天我主要講的是RFID在制造業(yè)的一些應用。 
     
RFID的驅(qū)動力其實表現(xiàn)在兩個方面,第一個是可見的,第二個是潛在的收益。其實可見大家看一下都可以理解,那么在潛在的收益這方面,其實是提高客戶的滿意度等等,但是我作RFID的模型中并沒有考慮這部分的內(nèi)容。但是這部分的內(nèi)容容易忽視,所以我講一下這方面的內(nèi)容。 
     
首先,RFID在制造業(yè)或者是企業(yè)的應用當中,是一個漸進式的應用模式,也就是我們不能夠一下子到一個很高的層次。那么,在這一點上,我想有一個觀點叫做企業(yè)是否應用RFID有一個“三思”,什么叫做“三思”?就是首先要思考三個問題,第一個問題你的企業(yè)是不是遠見型企業(yè),遠見型企業(yè)怎么理解或者是怎么定義呢?問自己一個問題,是不是遠見型的企業(yè),就是說希望RFID是給自己的企業(yè)提升利潤,在企業(yè)現(xiàn)在的基礎上提升利潤還是說扭虧為盈,那么這個是非常關鍵的。很多人指望用RFID來降低自己的虧損,這個目前來講是做不到的,RFID只能說是喜上加喜的層次。所以,如果我是行業(yè)當中排名前幾位的企業(yè),那么我用RFID可以進一步提高我的效率,能夠進一步提高我品牌的價值,那么這個RFID的應用是有意義的。那么反過來講,如果是這種勞動密集型企業(yè),那么我們在應用RFID的時候,實際上它的很多價值是沒法體現(xiàn)出來的。 
     
第二思是什么呢?是企業(yè)現(xiàn)有的信息化水平怎么樣。因為RFID實際上做到了一點,就是數(shù)字化,我們把生產(chǎn)過程當中的流程都數(shù)字化了,那么數(shù)字化就需要上游到下游。就是我的數(shù)字從哪來到哪去,所以這個和企業(yè)現(xiàn)在的信息化水平是非常非常相關的。 
     
第三思:RFID是不是企業(yè)唯一的選擇?實際上我們應該講,在很多應用的領域,RFID并不見得是企業(yè)唯一的選擇方式。那么不管是條碼,還是其他的,其實很多的勞動密集型型就是手抄,人去報數(shù),這目前來說是非常多的,特別是在中國。所以我們強制上RFID真的體現(xiàn)不出價值和優(yōu)勢,所以在這方面企業(yè)如果能先想清楚這三個問題,并且得到肯定的答案之后,我想應用RFID會有它的價值。 
     
那么我們后面舉一個例子,就是RFID ROI模型的計算,在這個企業(yè)當中有200人的規(guī)模,年營業(yè)額3億元人民幣,凈利潤是0.3億元,RFID的實施周期是5年。這并不是一個國內(nèi)的案例,這是一個國外的案例,我把它轉化為人民幣進行講解。在國內(nèi)目前的應用案例當中沒有很好地統(tǒng)計出模型,那么我們看一下這個RFID當中有哪些成本。由于這個案例相對比較復雜,所以加入了Wi-Fi,所以這個Wi-Fi也有一部分的投入,那么硬件成本的投入大概在160萬左右。第二個是網(wǎng)絡服務以及軟件的成本,這個主要包括服務器還有相關的硬件,以及一些數(shù)據(jù)庫軟件和中間件的成本。我們應該看到,這一部分的成本也是比較大的,特別是軟件的投入,是相對來說比較大的。那么在這一部分成本基本上是53.4萬左右。第三部分是系統(tǒng)集成和服務,這包括系統(tǒng)安裝、調(diào)試、人員的培訓等等,這方面RFID的總投入是258.3萬。我們看一下這個是ROI投入的計算器,用這個計算器統(tǒng)計這個結果。實際上在RFID應用當中,企業(yè)的人數(shù)下降了10%,但是企業(yè)人員的收入增加了10%,對于企業(yè)來講最后的收益是60萬。但是實際上,其實在國內(nèi)的很多應用案例當中,我們并不提倡或者是說并不鼓勵進行裁員,這牽扯到很多的問題,并不是說把他裁掉就可以了。所以在國內(nèi)我們很多應用的案例當中都不涉及到裁員的問題,所以不涉及到漲工資的問題。 
     
那么再往下看,設備的數(shù)量不變的情況下,單臺設備的年生產(chǎn)總值提高了10%左右,平均設備的利用率,這使我的管理更加透明化,所以我能夠更清楚地了解在每一個時刻,我的機器哪些在工作,哪些沒有工作,所以我可以有效地提高設備的利用率,那么利用率提高了30%。生產(chǎn)周期就是我能夠一年生產(chǎn)更多批次的產(chǎn)品,這實際上和生產(chǎn)效率有關。再有就是廢品率,由于我們利用了RFID之后,實際上提升的質(zhì)量的控制,或者是質(zhì)量管理這方面的一些手段。那么在廢品率方面會有所降低。那么經(jīng)過這樣的統(tǒng)計,我們算出了他在設備方面、生產(chǎn)方面能夠帶來的收益是265.6萬元,總共是325.6萬元。那么它的回報周期是258.3萬元/325.6萬元是0.79萬元。我們實施5年,我們大概用4年左右的時間可以把投資收回來。如果在這個地方,如果我們把上面的人員部分去掉,也就是看不到60萬元,我們看到回報率是接近1。就是我們的投資回報率到第4年,就是我們項目實施還沒有結束的時候,我們的投資已經(jīng)完全收回來了。 
     
那么剛剛講到IBM推出了ROI模型的計算器,那么用這個計算器,美國的ITtechEx在各個行業(yè)當中做了一個調(diào)查,統(tǒng)計的結果是各個行業(yè)的RFID投資回報的周期,供應鏈以沃爾瑪為例是等于1,藥品防偽是2.3,血液管理也是等于1,這和我們國內(nèi)的計算也是比較吻合的。 
     
下面講一下國內(nèi)的RFID應用案例,第一個講服裝。中國的確是服裝生產(chǎn)大國,中國在江浙和廣東地區(qū),這都是中國的服裝生產(chǎn)的集中地。那么,實際上現(xiàn)在可能面臨批量小、多品種、交期短的矛盾,那么在服裝生產(chǎn)當中,就是用RFID替代條碼,那么條碼需要掃描,拿起掃描槍掃然后再掛上掃描槍,我們就把時間節(jié)省下來提高生產(chǎn)率,這是相當明顯的。我們可以看到最后的結果,提高的生產(chǎn)率是10%左右。 
     
現(xiàn)在我們可以看到,這是我們原來的應用現(xiàn)場,原來的應用現(xiàn)場當中,實際上衣服的掛鉤都貼著條碼,那么這個條碼在運行的過程當中,一個是會受到污染,再一個是人工掃描需要時間。現(xiàn)在的應用現(xiàn)場是什么呢?就是在掛鉤上我們看到左上角的圖就是在生產(chǎn)線上的衣服掛鉤,這上面有13.56兆的標簽,在生產(chǎn)線上有一個讀寫器,在工位上也有讀寫器,所以我們不需要到生產(chǎn)線上取掛鉤,它可以自己流到工作的工位上。這個是江蘇南通的一個廠,企業(yè)投入的成本是160萬左右,但是企業(yè)回收的成本,提高生產(chǎn)率是10%左右,實際上這個企業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)不是很在意提高10%的生產(chǎn)率,因為他已經(jīng)把自己企業(yè)主要的方向轉到了制衣的生產(chǎn)線方面,他把這個生產(chǎn)線賣給自己的同行。我們聽到51家券商換了波音飛機。從這個角度來講,這個企業(yè)的領導,應該講他也是一個具有遠見型的領導,那么這個企業(yè)也的確在RFID的應用當中嘗到了甜頭。 
     
第二個案例,是一個卷煙廠,它有自己的一個特殊性。因為國家的煙草專賣局對煙草信息的管理有自己的一套要求。那么為了滿足這個要求,所以一些煙草企業(yè)就不得不使用RFID來進行在煙廠生產(chǎn)出來之后,在流通環(huán)節(jié)進行RFID的改造。那么這種改造它的業(yè)務流程、系統(tǒng)實施部署都不看了,也是看一下現(xiàn)場,香煙生產(chǎn)成一件一件之后,把一件一件的香煙,30件香煙擺在一個托盤里面,我們RFID是貼在托盤這里的。也就是說,我們一個托盤管30件香煙,那么這個在流通的過程中,托盤一直是和30件香煙捆在一起的,香煙不會拆散,所以符合了煙草專賣局的要求,一直到省級專賣的追蹤和追溯。 
     
第三個是海爾的家電生產(chǎn)線,前一段時間我講到了沃爾瑪有一個強制貼標的事情。就是前500個供應商在供貨的時候要貼上這個電子標簽,那么海爾作為沃爾瑪?shù)墓?,他也不得不貼RFID這個標簽,去滿足沃爾瑪?shù)墓┴浶枨蟆5沁@樣做他心里很不情愿,這實際上就是制造商買單,讓供應商或者是銷售商獲利的事情,所以海爾提出了要進一步應用RFID,來把自己的投入能夠有產(chǎn)出。所以,我們給海爾提供了這樣一個方案,就是在生產(chǎn)線加工的過程當中就把RFID貼上去。舉一個例子,在海爾特種冰箱生產(chǎn)線上,冰箱的外殼實際上是在時間過程當中第一步就要做好的東西,那么我們在冰箱外殼做好之后就把RFID的標簽貼在外殼上,我們當時是貼在內(nèi)部,在生產(chǎn)環(huán)節(jié)有23個環(huán)節(jié),這樣我們加快了生產(chǎn)速度。舉一個例子,海爾冰箱生產(chǎn)是32秒鐘下線一臺冰箱,就是所有的生產(chǎn)線平均下來32秒鐘,現(xiàn)在使用了RFID之后,進行了一個統(tǒng)計,大概是降到29秒,其實看上去只有短短3秒,但是對于海爾來講是非常大的提高,這個項目也取得了成功。但是從另外一個方面看,在海爾這個項目當中,實際上經(jīng)歷了非常多的測試,就是說在RFID這套系統(tǒng)正式運行之前,它經(jīng)歷了100個循環(huán),就是每一個標簽進行了100次循環(huán)來進行生產(chǎn)流程工藝的驗證,這個用了將近半年的時間。就是在這半年當中,實際上是原有的條碼和現(xiàn)有的RFID帶同時應用,企業(yè)實際上承擔了一定的風險和投入的。那么在這半年當中,RFID并沒有發(fā)揮出它自己的價值,相反可能還給企業(yè)帶來了更多的投入。但是,經(jīng)過了半年的驗證之后,那么這個RFID的生產(chǎn)工藝就正式地寫入了海爾的生產(chǎn)工藝當中,那么其實測試是相當重要的。那么海爾在特種冰箱上應用RFID還有一個特點,就是我們冰箱的生產(chǎn)實際上有一個非常重要的過程叫做起框,因為冰箱本為了隔熱要經(jīng)過200度高溫的加熱,讓冰箱門膨脹起來起到一個隔斷的作用,傳統(tǒng)的條碼是完成不了的。以前的冰箱生產(chǎn)線在這一步都采用特殊的條碼,這個是可以耐高溫的,成本是1元多,并且是不可以回收的。現(xiàn)在我們用RFID這個標簽是可以耐高溫的,它的成本和原有的條碼成本是基本上接近的,但是是可以回收的,所以每年可以產(chǎn)生50多萬的效應。這個是應用現(xiàn)場的一些圖片。 
     
再講一些應用當中的挑戰(zhàn),其實應用當中并不是像我們看到的圖片當中那么理想和美好,在應用之前會遇到很多很多的問題。需要對解決方案進行一個可靠性的認證,這部分的工作非常重要。中科院自動化所在國家“863”計劃的支持下,建立了RFID技術測試實驗室,還有技術分析測試試驗平臺,也有測試方案和手段。目前掌握了RFID的一些應用,可以為企業(yè)提供很好的方案。 
     
下面有一些產(chǎn)品性能測試的服務,比如說RFID標簽貼在什么位置,還有為了適應RFID的貼標簽,我們用什么樣的包裝材料更好。這是我們主要的測試設備,這是在現(xiàn)場測試當中的測試環(huán)節(jié)。這邊我們可以看到一個剛才沒有講到了例子,這是煙廠,在煙廠的案例當中,并沒有做到裁員,那么帶來的好處是什么?就是工人原來是跑著干,或者說是走著干,現(xiàn)在變成了站著干了,甚至是坐著干了。所以,工人在旁邊,他的工作會變得相對輕松。非常簡單地給大家描述一下,一個貨盤上30件香煙,以前工人要爬上爬下最條碼進行掃描,但是現(xiàn)在坐著做準確性不到100%,99%左右,就是每100件還是有誤讀和讀不出來的情況,這個時候才需要工人進行手工的操作。但是這樣的工作強度下,工人的勞動強度降低了非常多。 
     
這個部分我們講到了一些挑戰(zhàn),比如說剛剛看到的案例當中,我們RFID標簽是貼在托盤上的。這實際上只是第一步。為了達到香煙的防偽,實際上我剛才講的案例只是對香煙的追溯,如果要達到防偽,要在每一件和每一條香煙上進行貼標簽。就是從一件到箱到托盤,這么多的香煙我們怎么保證全部讀取下來。我們做了試驗,在實驗室的環(huán)境、電子屏蔽室、理想環(huán)境等等都進行了測試。那么在運動的過程當中,因為我們剛才講的是靜態(tài)的測試,靜態(tài)是表現(xiàn)出一些性能,那么動態(tài)的條件下又表現(xiàn)出一些性能,所以我們進行了速度測試,還有應用的角度測試。這些測試應該說是非常繁雜、復雜的。這個工作量是非常大的,但是得到的數(shù)據(jù)的確是有價值的。那么這個是測試的一些結果,我們就根據(jù)這樣的測試結果,我們可以為企業(yè)提供一些非常有參考價值的數(shù)據(jù)和結論。比如說在這個案例當中,我們給企業(yè)提供的參考就是在讀寫器、天線和水平面呈45度角的情況下,我們可以獲得最好的標簽讀取的性能。 
     
最后講一下RFID的應用前景。其實前面我已經(jīng)講到了RFID我們把它認為是有4步的計劃。第一步是識別ID,第二步是加入其他的信息,第三步是RFID控制生產(chǎn)設備,最后是把RFID作為近距離的通訊手段?,F(xiàn)在我們擴展到把RFID作為一種控制手段,去和現(xiàn)在的機器人結合在一起。實際上這個挺有意思的,左邊這張圖我們是做了一批地板,我們已經(jīng)把RFID的標簽做在里面了,只要在于室內(nèi)鋪好這個地板,那么我們RFID的機器人,在進入這個門的時候,它可以下載這個環(huán)境當中的電子地圖,那么這個機器人盡管沒有來過這個地方,他只要進門下載地圖就可能了解這個地方,他在室內(nèi)任何地方走的時候可以給自己進行一個定位,這一點非常重要,在倉儲管理當中非常有價值。 
     
第二個是用RFID進行精確地位,利用RFID的特點進行可視化。實際上RFID本身并沒有可視,它沒有攝象頭,但是我們利用RFID的特點我們可以可視化的裝備一些零部件,實現(xiàn)精確的定位。在一些其他的條件下,這個定位的精度可以達到0.1毫米,這是滿足很多企業(yè)的需求的。 
     
剛才我們提到的海爾的案例當中,上線前我們要進行一些測試,這個測試非常重要,但是對于企業(yè)來講,又有一個考慮。比如說海爾這個項目,我們在做好方案之后,如果在現(xiàn)場調(diào)試再進行測試需要很長的時間,需要3個月左右,不管企業(yè)是停產(chǎn)還是半停產(chǎn)都會對企業(yè)造成很大的損失。所以我們提出了生產(chǎn)線模擬,就是在上線前,我們對實際的應用進行仿真,這當然是基于我們前面很多實際測試的數(shù)據(jù)。那么在仿真的基礎上,我們海爾這個項目當中,實際上是用5月1日到5月3日這三天的時間,把所有的設備安裝、調(diào)試一次成功。那么這個實際上就是大大縮短了系統(tǒng)上線前的調(diào)試的時間,這對于企業(yè)來講也是非常大的收益。其實在這個方面其實并不是沒有國外的產(chǎn)品,我們其實看到在歐洲的匈牙利有一個公司推出了這樣一個RFID仿真的軟件,這個仿真軟件它的報價的歐元在5萬歐元到8萬歐元左右,這個價格是非常到的。 
     
還有是RFID的產(chǎn)品全生命周期管理,像沃爾瑪?shù)囊笙潞柌坏貌毁N,那么第二步是給海爾帶來了收益,還有第三步是歐盟實行了電子產(chǎn)品回收法,在歐盟銷售的產(chǎn)品有很高的環(huán)保要求,而且在回收的過程當中,要確定一些電子零件。那么歐盟提出能不能把電子標簽提升多回收的領域,所以我們剛剛講的生產(chǎn)線進一步進行擴展,就是從生產(chǎn)、銷售、企業(yè)內(nèi)部物流、售后服務、回收一條線全部用RFID標簽進行管理。那么這一部分,現(xiàn)在只能講只是一個計劃,還并沒有實現(xiàn),所以我把它放在前景展望當中。但是這一部分的工作非常有價值和意義,特別是面對現(xiàn)在我們國內(nèi)的電子企業(yè),向國外出口產(chǎn)品,那么這個實際上將來大家都會遇到這個問題。 
     
這就是我一個報告,那么其中會有一些不太恰當或者是大家不太認同的觀點,我也希望能夠和大家一起討論,謝謝大家!