美军军事物流中RFID应用对其在我国军工物流中应用的启示

来源:用户上传      作者: 荣丽 杜朝晖 孔祥莹

　　摘要：随着集成电路技术的发展和通信网络的成熟，RFID技术在军事物流中的应用变得可行，并且成为我国军工物流信息化建设必不可少的组成部分。通过分析美军军事物流领域中RFID技术的应用，总结问题和面临的挑战，并对RFID技术在我国军工物流领域的应用提出了相关建议。
　　关键词：军事物流；RFID；信息化
　　中图分类号：F253.9　文献标识码：A
　　
　　引言
　　RFID，全称Radio Frequency Identification，是20世纪80年代开始兴起并逐渐走向成熟的一种自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，可识别高速运动物体，可同时识别多个标签，且操作快捷方便。目前，RFID技术的应用已经遍及生活的各个方面，在交通运输方面用于集装箱与包裹管理、高速收费；在农牧渔业用于羊群、鱼类、水果等的管理以及宠物、野生动物跟踪；在制造业用于零部件和库存的可视化管理；RFID技术还可以应用于图书与文档管理、门禁管理、定位与物体跟踪、环境感知和支票防伪等多种应用领域。
　　在军事物流中应用RFID技术，虽是一个古老的话题，但在最近几年使实际应用变得可行，这主要源于集成电路技术的发展和通信网络成熟。RFID的特点非常适合应用在军事物流领域，它无须人工干预，操作快捷方便，可适应各种恶劣环境。无论军用物资处于采购、运输、仓储、使用、维修的任何环节，各级指挥人员都可以实时掌握其信息和状态。此外，它可以极快的速度在读写器和电子标签之间采集和交换数据；具有智能读写及加密通信的能力，世界唯一性密码，极强的信息保密性，这对于军事物流要求准确、快速、安全、可控提供了切实可行的技术途径，是我军军事物流信息化建设不可缺少的一环。
　　1.RFID在美国军事物流领域的应用现状
　　RFID技术源于美国，美军是RFID技术最大的军队用户，也是RFID技术的重要的推动者之一。早在二战期间，就用于飞机的敌我识别，在最近几年的局部战争中，成功地应用于美军后勤的物流管理。1992年4月，美国国防部针对美军海湾战争中军事物流暴露出的一系列问题，提出“全资产可视计划(TAV)”，而RFID的应用是实现该计划的先决条件。无论是在物资定购中、运输途中，还是在某个仓库存储中，通过该系统，各级指挥人员都可以实时掌握物流所有信息。RFID接收发送装置通常安装在运输线检查站以及仓库、车站、码头、机场等关键节点上。接收装置收到RFID标签信息后，连同接收地的位置信息，传送给后勤调度管理中心，同时存入中心信息数据库。2006年，美国国防部要求其主要供应商在2005年前所有交付的货物都必须有RFID标签。美军在伊拉克能够获得军事上的胜利，得力于美军的“全球资产可视系统”，在该系统中采用RFID技术，使数万部队的输送、数亿元的开支，以及几十万种不同型号、规格的装备物资流动得以顺利进行，因为时间紧迫、路线遥远而复杂，军事物流系统必须快速、准确、安全，以保障伊拉克战争的胜利。
　　1.1美军发展RFID技术的目的
　　美军重视发展RFID技术的本质目标与发展其他军用高科技一样，都是贯彻其一贯的技术不断创新的传统，以此保持与其他国家的技术领先优势，从而形成军事力量上的优势。国防部一份备忘录揭示了美军全力推广RFID测试与应用的目的：形成美军的RFID标准，力争影响世界RFID标准的制定。2000年，美国国防部就参与创建了Auto-ID Center(EPC global的前身)，与企业界和学术界共同研究制定RFID的EPC(电子产品代码)标准。从目前美军大力支持的EPC global标准的影响力看，美军达到了其预期的战略目标，全球RFID标准基本上是按照美军预想的方向发展，EPC CIG2空中接口标准近日被纳入IS0180006C。
　　美军国防部长办公室指出其应用RFID主要的目标：(1)通过全自动的可视化和管理，实现“可知”后勤；(2)确保部队战备与作战的可持续性；(3)提高部队用户在国防部供应链可靠性；(4)通过改善运输和接收子过程，提高收集与运输的效率；(5)提高产品的全寿命管理；(6)使用成熟的和新兴的供应链技术优化国防部供应链在运与资产可视化的效果；(7)使有适应性能力的供应链具有感知和反应能力；(8)使用RFID推动准确、解放双手的数据采集，支持综合国防部供应链中的商业流程，作为一整套自动识别技术。
　　1.2RFID标签的具体应用
　　RFID系统一般由标签、阅读器和中间件组成。中间件把阅读器从标签上读取的信息转换为可用的系统数据。标签中包含芯片和天线。美军在用的RFID标签按工作方式可分为主动式、被动式和半被动式三种。
　　(1)主动式标签内含锂电，体积较大，价格约100-300美元／枚，有效工作距离60米以上，标签内能存储大量信息，包括单品详细信息和批次货物详细信息：前者包括国家仓储号、重量、体积、价格、国防部标示号、危险品标示号等；后者包括货物申请书编号、起运时间、要求到达时间、装运地、目的地、总重、总价、总体积、发货人编码、承运人编码、运输优先等级等。这些数据格式符合美国国肪部《射频标签数据格式规范v2.0》要求，读取后被传送到地区在途货物可视服务器并同步至全球运输网络和其他全资产可视系统。自1994年开始，美军就已经使用SAVI提供的主动式标签，该标签唤醒频率为123KHz，数据传送频率为433.92Mhz。基于其性能与价格考虑，美军主要把主动式标签应用在20／40英尺集装箱、463L航空托盘和部分贵重装备上(如直升机)，以实现运输途中的全程可视化。
　　(2)被动式标签价格相对便宜，有报告称目前已低于5美分，枚。美国国防部批准的被动式RFID使用频率为860-960Mhz，最小读取距离为3米，数据格式符合EPC-64(只读／读写)、EPC-96(只读／读写)、DOD-64或DOD-96要求。被动式标签安装在货柜、托盘和单品上。美国国防部要求自2007年1月1日开始，所有国防部的供应商向军队供应物资时，所有类型的物资上都必须在运输集装箱、托盘化装载单元、单品包装盒和UID单品上粘贴被动式标签。美国国防部专门颁布了《美国国防部被动式RFID信息指南》来规定具体的被动式标签使用方法、标签类型与尺寸、数据构建、标签安置要求。
　　(3)半被动式标签实质与被动式标签类似，它与被动式标签区别在于被动式标签从阅读器的无线电信号中接收能量进行工作，而半被动式标签内置电池支持标签电路工作，这使得半被动式标签有效工作距离更远，从工作原理和应用角度来看，可以将其归类到被动式标签中去。目前尚未见具体报道指出该类型标签具体应用范围。
　　2.美军推广RFID应用面临的问题
　　2.1RFID技术不断发展
　　RFID应用到物流领域，不论对商业领域还是军事领域，都是相对较新的话题，由此带来的技术与应用的相对不成熟，需要较长的时间才能达到成熟规范的应用。与其他新兴技术大规模推广会面临的问

题类似，美军全面推进RFID的应用在RFID技术层面会面临以下三方面的问题：
　　(1)旧有RFID设备淘汰过快造成的浪费。以EPC UHF GEN2标准为例。该标准是EPC globa1于2004年12月发布的，但直到2005年5月该标准才在RFID设备和标签中得到使用。2005年8月，EPCglobal对G2标准又进行了一次重大更新，并提交给ISO。而美国国防部在《被动式RFID信息指南》中要求自2005年1月始，一类(小包装作战口粮)、二类(服装、个人装备、工具)、六类(个人用品)、九类物资(武器系统维修部件与零件)在运往宾夕法尼亚州Susquehanna国防配送仓库和加利福尼亚州圣华金国防配送仓库时，在单品、托盘化运输单元的件包装和托盘化运输单元上粘贴RFID标签，美国国防部内部部分官员都对此产生质疑：目前所用的标签和读写器使用的技术并不完善，这些标签和设备不得不在短期内被替换或升级，以满足G2标准和标签格式，这会导致大量的人力和物力的浪费。
　　(2)工业生产能力滞后。美国国家审计署在2005年5月的一份报告中指出，美国国防部对被动式RFID标签和设备的不断增长的需求可能最终超过供给能力，而且生产过程中30％的损坏率将可能加剧被动式RFID的短缺。在美国国防部大力推进RFID应用的同时，全球最大的零售商沃尔玛也在大张旗鼓地进行着类似的计划，这有可能会导致RFID阅读器和标签暂时性短缺。
　　(3)操作人员的培训滞后。与任何新技术的系统一样，终端用户必须加以培训以认识并使用RFID。这种培训在军队战时处理库存资产时显得尤为重要。美军各军种在RFID应用培训上仍然存在着问题：空军已经在开展试点的部分地区提供了RFID的培训，但还没有将这种培训纳入空军的训练课程；陆军训练课程已经提供了主动式RFID使用的训练，但还未将被动式RFID的使用培训提上议事日程；陆军预备役也未能把被动式RFID课程纳入课程体系。
　　2.2被动式RFID技术尚不成熟
　　(1)系统集成问题。系统集成能使成员之间的自动信息系统协调一致，一起工作，主动和被动系统结合更为便利。而且，必须建立协作的通用系统和标准。目前美军国防后勤局(DLA)和各军种进行着各自为政的将被动式RFID融入现有业务流程的计划，这必然导致美军各军种之间的协作困难，从而，降低工作效率。
　　(2)被动式RFID读取率的问题。美国国防部和部分企业读取率试验结果表明：放在独立的箱子和托盘上的被动式RFID标签读取准确率大约是90％左右，这样的准确率显然不能满足军事物资管理的需求。10％的标签未能正确读取，是因为标签放置的位置和标签自身质量。美海军的试验表明，标签贴在金属上、包装内含有液体或标签贴在高密度物资上，会导致读取数据错误。2004年10月，美海军海洋终端组织的试验表明，在满载的托盘上单品标签的读取率为85％。据2005年2月10日美空军出版的一个简报上称，空军在试验过程中曾经出现过32％-65％的读取率。企业在应用RFID时也遇到了类似的问题。沃尔玛称，2005年1月18日，满载的托盘上单品标签读取率是66％，读取满载托盘上所有包装标签仍然是最大的挑战。美国国家审计署2005年5月的报告中指出，30％的被动式RFID标签在生产过程中，芯片粘贴到天线上被损坏，另有10％-15％的标签在打印过程中损坏。
　　(3)频率问题。美军部署是全球性的，而在美国本土外，获取频率使用许可是美军不得不面临的问题。目前在频率划分上还没有一个全球同一的频段供RFID使用。根据国际无线电管理规则，特殊频率的使用必须得到当地政府的许可。在美国本土被许可的915MHz频率在部分亚洲国家是划分给GSM手机基站使用的，申请在这些国家使用该频率显然十分困难。
　　2.3RFID投资回报尚不明确
　　到目前为止，尚没有一个有说服力的案例来证明RFID具有可观的投资回报率，而将RFID应用到军事物流领域中，需要在以下方面进行投资：(1)采购RFID相关硬件、软件；(2)操作人员的培训；(3)RFID与现有信息系统整合需要的费用。实际上，整合的费用是RFID应用耗费最大的一块。考虑到推行RFID伴随的耗费与利益，美国国家审计署在编号GAO-05-551的报告中就提出质疑：由RFID技术带来的可视化程度的提高与推行这项技术所需的耗费相比，是否值得?美军内部不同部门对RFID的ROI进行着独立的分析，而他们各自的研究结论不尽相同，甚至互相矛盾。例如，美海军分析中心在2004年6月发布的RFID耗费与利益研究，其结论是目前尚不是全面推广RFID应用的时机，最好等被动式RFID技术更加成熟再进行。而美军国防后勤局在2005年1月25日发布的一个报告称，一个国防部的案例分析结果表明“有理由相信在整个国防部范围推行被动式RFID的投资将在短期内得到经济上的回报，从长远看，经济上的预期回报将非常可观”。
　　3.美军现行RFID应用战略的缺陷
　　3.1缺乏明确的远期目标
　　美国国防部没有定义明确的预期结果，如与自动信息系统的集成，也没有订立每年RFID发展与应用的目标。国防部长办公室和各军兵种的目标和目的也未能协调一致。美军运输司令部甚至对被动式RFID推行未列出任何目的或目标。
　　3.2缺乏对关键战略举措的描述
　　有效的管理实践要求对用以支持目标和目的专门的行动进行描述。目前美军RFID实施计划未提及的：(1)如何获得必要的工作技能；(2)考虑人力资源难题；(3)鉴别主要的资产资源(例如，阅读器、写入器等RFID专用设备)；(4)确定主要的技术资源；(5)获取所需信息的资源。这些专门行动的实施对于评估组织的构想、任务、目标和目的的达成非常重要，而且能为可能需要的对纠正的行动的监控提供基础。
　　3.3缺少RFID推广行动的评估指标
　　成功的组织有用于评估计划中专门行动的工作指标。国防部长办公室的政策中没有工作指标来评估为被动式RFID推行所采取的专门行动。陆军和海军的推行计划中包含了一套基本的指标。陆军：(1)在运可视性质的提升；(2)标签读取率的提高；(3)通过RFID技术降低库存。但这些计划不包括过渡的步骤或采用这些指标的详细细节，或进一步定义陆军和海军必须完成的目标以获取胜利。DLA、美国运输司令部、海军陆战队在它们的被动式RFID推行计划中都没有工作指标。
　　3.4没有达成最终目标的全面的时间表和关键点
　　领导型组织将全面时间表和关键点结合在一起以达成最终目标，监控计划的进程。在被动式RFID方面，美陆军、海军、国防部办公室、国防后勤局都有短期的计划，但这些计划仅仅是基于支持国防部办公室指南的两年期的计划。有效的项目管理则应该建立跨度为5年的时间表和关键点。美海军陆战队和美国运输司令部在他们推行计划中没有列出被动式RFID的时间表和关键点。
　　3.5在供应链中推行被动式RFID所需总资源的界定和年度费用估算
　　优秀的管理实践提倡所需总资源的界定和年度费用估算。美国国防部办公室及各军兵种建立了资源

和年度消耗预测的框架；然而，所需总资源(包括年度费用估算)在国防部办公室的计划中没有，在其他军事伙伴的计划中有。缺乏细节化的资源计划，国防部及各军兵种无法确定它们在被动式RFID上的投资能否满足他们的需要，也无法确定推行被动式RFID是否能为他们的投资提供可观的回报。
　　4.对我军军事物流领域应用RFID技术的启示
　　当前我军正在由半机械化、机械化向信息化转变。作为中国特色军事变革的一部分，军事物流也正向准确、快速的方向转变。由此可见，我军对于发展RFID技术同样存在客观需求。在我军信息化水平相对比较落后的情况下，努力发挥后发优势，积极总结外军先进经验，结合自身实际提出切实可行的措施，无疑是一条较好的发展道路。
　　4.1军地结合，推动我军RFID发展
　　RFID的发展是一项庞大的工程，完全由军队独完成是不现实的，也是不经济的。即便是实力雄厚的美军，在RFID的发展过程中也大量利用地方资源，如采用Savi科技公司先进技术、聘请IBM公司为其部署RFID的工作提供咨询服务等。法军则采取了外包策略，将用于救生装备管理的RFID系统完全交由地方公司建设。我军军费规模远远不及外军，建设信息化军队的任务又十分繁重，更应当积极利用地方资源。但是当前我国RFID市场尚处于初级阶段，技术尚未完全成熟，加上射频标签的价格目前远远高于条码标签价格，造成内需不旺，如果完全依靠地方市场的力量，则国内RFID的发展必将落后于国际水平。而如果完全由军队承担技术研发与生产工作，一方面军队自身能力有限，另一方面也会由于受生产规模限制而使成本居高不下。因此，我军在技术研发上应该走军民合作的道路，选择地方实力雄厚的公司作为合作伙伴，共同进行RFID的技术开发，突破相关技术瓶颈。
　　4.2建立我军RFID标准体系
　　标准化是真正实现全面信息化的前提，是实现军事物流管理现代化的基础，是建立军民一体化物流系统，提高后勤保障能力的关键。RFID技术标准不统一，使用不同标准的产品就不能通用，采用不同标准的系统之间的物资就无法识别，RFID技术的优越性也就成了空谈，这将严重制约军事物流保障平台的形成和军民物流一体化的实现。
　　目前，还没有正式的关于RFID产品(包括各个频段)的国际标准。世界各国都从自身的利益和安全出发来制定标准，已形成了日本的UID和美国的EPC两大标准组织互不兼容的对抗局面，而我国也开始制定自己的RFID标准。对于我军军事物流建设而言，目前在RFID技术标准方面的主要任务是成立全军RFID标准化工作委员会，负责制定符合我军实际的军事物流RFID技术标准，从全局的高度，实现整个军事物流供应链的标准统一，确保RFID建设的顺利展开。

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