導讀：本文將介紹如何對零售供應鏈中的 UHF RFID 系統(tǒng)進行初步性能預測。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?shù)臉撕灒⑻峁┯行У膮?shù)及切實可行的測試方法。最后，本文將就如何合理地預測 RFID 系統(tǒng)性能給出建議。
性能預測
先在每個包裝箱上貼上帶無線電功能的無源標簽，然后再設置調(diào)諧器（即讀取器）的適當位置即可，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簽的讀取率。
導致標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。請記住，零售鏈應用中使用的無源智能標簽與所有無源標簽一樣，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，因此貨盤外部的標簽讀取很容易，但內(nèi)部商品的標簽受到阻擋后就很難讀到了。
實際性能與預測的性能
眾多已經(jīng)部署 RFID 系統(tǒng)的公司都清楚地認識到，要想在所有讀取點都實現(xiàn) 100%的標簽讀取率，就當前技術的成熟度而言，這是不現(xiàn)實的。不過，我們可以進行合理的估算，標簽總會在系統(tǒng)中某個位置被讀取到，因為通常來說供應鏈中都會設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
• 零售商的開箱設備
有的產(chǎn)品特別難以通過 RF 技術讀取到，在某個讀取點上的讀取率僅達到 50%，不過從概率論來看，假設一個系統(tǒng)只設 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 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)量與不斷提高的標簽讀取率之間的對應關系。如果我們能將標簽讀取率從 50% 提高到 60%，那么就設有 5 個讀取點的系統(tǒng)而言，其整體讀取率就能達到 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（即設有 5 個讀取點的系統(tǒng)讀取率高達 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)；也可增設探詢區(qū)以便在其他地點進行讀取等。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找到最合適的解決方案。
我們要記住，對進出口商品而言，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，我們應就不同頻率范圍來檢測標簽的性能?；诘轮輧x器 (TI) Gen 2 裸片或封裝帶的全球適用型標簽采用全球優(yōu)化的參考設計，可解決進出口商品所面臨的相關問題。
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)的標簽。如果時間不是問題，而只關注投資成本的話，那么我們可考慮除標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來做出最佳決定。
初始性能基準
如果某公司升級到 Gen 2 技術或轉(zhuǎn)用其他新型標簽，那么我們不妨假定該公司已具備系統(tǒng)基礎，重要的是要了解當前系統(tǒng)運行情況，因此首先要做的就是建立性能基準。
第一步，我們要選擇當前業(yè)務流程中幾個重要參數(shù)，比如執(zhí)行任務所需的時間、讀取率、探詢區(qū)效率、所需人工干預等。下一步，我們應在一定時間內(nèi)對上述參數(shù)進行測量，以全面了解有業(yè)務流程。一旦測得上述有關參數(shù)，那么我們在完善業(yè)務流程時就有了可比較的基準，從而能顯示改進到底有多大，還能對可能出現(xiàn)的問題提出修改建議。
新標簽的性能分析
建立性能基準之后，下一步就是檢測新安裝系統(tǒng)的性能，看看新系統(tǒng)與原始基準以及我們的預測相比有何差別？
我們應圍繞新系統(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，那么我們就應根據(jù)上述基準所介紹的步驟測量相關參數(shù)，看看業(yè)務流程的改進情況如何。
檢測系統(tǒng)的改進是否成功，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?shù)墓ぞ撸撕灒?/STRONG>
零售供應商應負責確保標簽的可讀性。如果我們僅依靠一般性的測試來比較標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，我們應根據(jù)不同情況進行專門測試。每家供應商的產(chǎn)品組合和業(yè)務流程都有著獨特的標簽技術要求。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
• 自動化設備可能會對標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)有的標簽尺寸或形狀
確認標簽的性能參數(shù)
性能到底達到什么樣的水平才算足夠好呢？只有獲得確切的數(shù)據(jù)，而且各大零售商進行了詳細的業(yè)務分析之后，我們才能回答這個問題。目前，我們應當了解如何檢測系統(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)和比較測試都以標簽的讀取為重點。如果購買標簽時標簽不是預編程的，那么我們還要對標簽進行寫入工作。對自動化的高速生產(chǎn)線而言，寫入速度也非常重要。如果標簽的寫入速度不夠快，達不到 Gen 2 寫入技術即一次 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簽，這樣一次操作中可以寫入多塊信息。這種方法比標準方法效率更高。
我們應對相當數(shù)量的標簽和產(chǎn)品進行測試，確保統(tǒng)計學上準確性，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)計學上的準確性，到底要對多少標簽進行測試呢？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 個標簽。如果時間和資源允許的話，我們可以檢測數(shù)百個標簽，這更能準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簽，以確保一致性。就比較復雜的檢測而言，我們還應測試試驗方法的設計是否得當，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)境中進行測試。第三方在消聲室中進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，但智能標簽不是用于實驗室中，而是要在實際環(huán)境中進行測試以便收集數(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構等。如果我們不可能在實際的生產(chǎn)或運輸?shù)攸c進行測試，那么應盡力在現(xiàn)實的倉庫環(huán)境中設置實驗室，模擬受干擾的情況。
靜態(tài)測試
靜態(tài)測試是最容易復制也最具比較性的測試方法。簡而言之，在靜態(tài)測試中，標簽貼在不發(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行測試。通常說來，這種測試的目的是明確標簽在產(chǎn)品上的最佳位置或某種標簽和產(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簽能在 30 英尺以外被讀取。盡管這聽起來極具吸引力，但我們應更謹慎地考慮問題。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，或者標簽讀取的距離太長，都會導致系統(tǒng)誤讀。因此，我們必須謹慎地根據(jù)所用的讀取區(qū)進行適當選擇。
靜態(tài)測試方法：
動態(tài)測試
進行動態(tài)測試時須移動粘貼標簽的產(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用而選定最佳標簽的最準確方法。
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備，通常需要較大的安放區(qū)域。我們通常通過獨立測試機構來提供有關設備和相關專業(yè)技術。
標簽安全規(guī)則
標簽生產(chǎn)環(huán)節(jié)中操作失誤會造成系統(tǒng)中的許多問題。標簽和任何電子元件一樣，都應謹慎對待。在裝卸過程中，如果員工對裝有標簽的箱子亂扔亂放，那么可能會損壞 10% 乃至更多可用的標簽。標簽在粘貼到產(chǎn)品上之前是最脆弱的，這時員工在操作中尤其要注意。保護標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，知道如何小心地完成工作。
還有一個好辦法，就是檢查裝卸設備的材料，以確保進行適當?shù)木S護。許多固定箱子的設備（如箱子夾或應用夾）都帶有橡膠緩沖器，但橡膠緩沖器總會老化，導致產(chǎn)品因受到擠壓而損壞標簽。我們要確保固定箱子的設備提供足夠的壓力，但又要防止壓力過大導致箱子損壞。產(chǎn)品受到的壓力越大，產(chǎn)品損壞以及標簽損壞的幾率就越高。
尤其重要的是，我們要確保貨物承運人遵守有關運輸規(guī)則。如果他們對產(chǎn)品處置不當，造成擠壓、刮擦，或者使貨物受潮，那么就會損壞標簽。
如果產(chǎn)品在運輸過程中遭受不恰當裝卸等情況，那么我們在設計中就要考慮到標簽本身的堅固性。有些實驗室進行了此類測試。如果公司時間和設備允許的話，那么也可內(nèi)部進行相關測試。
結論
盡管有人一開始對標簽的性能有著不合理的預測，認為只要通過適當?shù)臏y試和確認工作，每家公司都能找到最適合其工作環(huán)境的最佳 RFID 標簽。
如何認識現(xiàn)實，防止被錯誤的性能預測所誤導呢？關鍵在于：
• 在現(xiàn)實環(huán)境中進行實踐測試；
• 盡可能接近實際操作的測試方法；
• 適用于給定應用的測試。
除了智能標簽本身的性能外，更重要的是系統(tǒng)能夠在盡可能多的讀取點上讀取標簽，以獲取盡可能全面的信息。信息系統(tǒng)設計得當，加上商品的標簽粘貼工作完成得出色，就能確保我們?nèi)媪私猱a(chǎn)品運轉(zhuǎn)情況，以及充分實現(xiàn) RFID 的真正價值。成功的關鍵在于找到具備相關經(jīng)驗和技術的合格的解決方案供應商，從而幫助您進行測試與評估工作。通過在項目中與集成商進行密切合作，您將大幅加快工作進度，并提高工作效率。
最后，因為每家公司的情況都各具特色，應當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)場應用專家；Mark Brown，RFID4U 專業(yè)服務副總裁）
關于作者
Chris Cook 現(xiàn) 擔任 TI RFid™ 系統(tǒng)部的應用專家一職。該業(yè)務部位于得克薩斯州布萊諾市 (Plano)。他的工作責任包括與 UHF 客戶合作，并提供實用性應用建議、測試以及技術輔助等。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計和管理專業(yè)技術。
Mark Brown 現(xiàn)擔任 RFID4U 的專業(yè)服務副總裁。Mark 此前曾任國際紙業(yè)智能包裝分公司的系統(tǒng)與服務部項目經(jīng)理，參與了該公司在各領域中的所有 RFID 實施與試驗工作。他主要負責解決方案架構設計、用戶培訓、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標準，從而推動標簽、讀取器、天線以及測試機構通過 EPC 認證來測試性能。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。
關于德州儀器 RFid 系統(tǒng)
TI 是全球最大的射頻認證 (RFID) 應答器和讀取器系統(tǒng)集成制造商。TI 充分發(fā)揮其在海量半導體制造和微電子封裝領域的先進技術，目標遠大，是業(yè)界的領先公司，并在開創(chuàng)新市場與制定 RFID 應用的國際標準方面居于領先地位。
商標：TI-RFid 是 TI 的商標。所有其他商標和注冊商標均是其各自所有者的財產(chǎn)。
關于 RFID4U
RFID4U 是全球領先的 RFID 培訓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，以確保有關技術滿足您的商業(yè)需求。作為 RFID 培訓領域的先鋒，RFID4U 一貫致力于開發(fā)因?qū)嵱眯詮姴⑸钍芎迷u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服務。近期，我們推出了 RFID 咨詢服務，幫助您解決各種設計、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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