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曲靖西门子代理商
产品时间:2021-04-21
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很快,智能RFID(射频识别)标签就将充当起微型计算机的角色,一路引导产品从工厂到商店或跨过国界。西门子中央研究院的研究人员正在研发这些标签在工业4.0领域的新应用。工业4.0是指以计算元件与物理实体之间的合作为特征的工业发展阶段。

许多不同物品都贴有RFID标签。譬如,牛仔裤、药剂,甚至汽车,都带有RFID标签,以便能在装运交货过程中准确无误地对它们进行识别。其原理很简单:当带有RFID标签(亦称发射应答器)的物体经过匹配的阅读器时,标签将被激活并呈现保存在其存储器中的信息。这样一来,制造商就能确切知道产品何时离开其工厂,而中间商能够沿途追踪产品。当产品抵达目的地时,负责接收的相关机构可以确认产品状态为“已收货”。

开启通往个性化量产的大门

顾名思义,“射频识别(RFID)”系统中的应答器与阅读器通过射频信号相互通信。取决于具体应用,RFID系统使用了多种不同的载波频率。譬如先进的特高频(UHF)系统可实现长达数米的通信距离,但迄今为止,其存储容量仅限于相对较小的64字节。因此,除简单的位置测定之外,这项技术没有太大的应用空间。所以,迄今为止,RFID芯片的其他应用潜能仅停留在理论上。



多种不同应用:RFID应答器(图中所示在不干胶
标签上)有许多不同使用途径。

然而,RFID技术似乎即将迎来新的发展良机。西门子过程工业与驱动集团的产品管理负责人Markus Weinländer表示:“通过成为IT系统的眼睛和耳朵,RFID系统能为工业4.0的实现做出重大贡献。”

Weinländer解释道:“西门子现已开发出一种拥有4千字节存储容量的UHF应答器。”他预测这种器件将使RFID技术能够支持全新的应用。他指出:“现在,应答器将首次能够承载更多信息,如生产要求和装配方案,并且能在较长距离内读取所有这些信息。”其结果将是大幅提升批量定制化生产的经济效益。Weinländer说:“为了在当今的全球市场环境中保持竞争力,现在,许多企业必须有能力进行极小批次生产,而不会增加成本。”不论是网球鞋、T恤衫,甚或早餐麦片,在许多领域,个性化量产商品已经取代了标准化产品。



RFID系统能为工业4.0的实现做出重大贡献。西门子
正在使用这些系统,如在其位于德国安贝格的电子工厂。

有了这种新的RFID技术,制造商能更进一步,紧紧地追随这一趋势。譬如,在工厂车间内,以及最终工件自身,将能配备RFID芯片,当产品自身在工厂内流转时,这些芯片将提供与产品生产有关的全部数据。机器或传送带分支上的RFID扫描器将读取数据并向机械臂和物流系统发出相应的指令。

西门子中央研究院的研究人员已在研发新的应用。西门子中央研究院射频技术德国研究部的主管Andreas Ziroff预计,“在制造业和贸易业,RFID系统将能发挥许多新的作用。”利用传感器,具备较大存储容量的应答器能够收集关于温度、振动、能耗和距离等状态的数据。这样一来,譬如,可以检查是否按要求对温度敏感型商品进行了管理,或者易碎商品是否受暴露在振动环境下。在这种情况下,供应商可以告知其客户,以便后者提前调整其工作流程,并寻求替代方案,如从其他渠道订购产品。



各类产品的标识为贯穿价值链进行持续追踪,
从而支持物流优化开启了大门。

来自电磁场的能量

Ziroff指出:“但应答器需要电源才能做到这一切。”按目前的技术水平,不外乎两种方式:要么使用电池板,要么将之置于阅读器的电磁场范围之内。不过,这两种方案都无法实现上面描述的各项功能。为此,Ziroff和他的同事循着哪怕当应答器超出阅读器通信范围时,也能通过射频场向应答器供电的思路,展开了研究。Ziroff说:“利用电磁场合成,可以实现这一点。”他解释称,这种方法源于阅读器中使用的RFID天线。Ziroff表示:“如果在一个区域内布置多根天线,可以将电磁辐射聚焦,以在一个点上生成足够多的电能,为应答器供电。”

在慕尼黑,Ziroff和他的同事利用一套实验装置证实了这个想法的可行性,这套实验装置可以在工厂复制。该装置将4根天线直接悬于天花板下方,研究人员使用专门的软件,来控制其辐射范围,使之相互重叠,以使某一个点产生足够多的电能,将挂在室内的LED灯点亮。这种方法的特殊之处在于,干扰场可以一路跟随应答器在工厂内转移,从而在其移动过程中随时随地为其提供电能。

缺失的一环:统一的射频标准

Ziroff预计,这类智能RFID系统将需要大约6年时间才能发展到商业成熟阶段。他说,一个巨大障碍是实现统一的射频标准。最终,配备了这类系统的工件将自主引导在生产环境中流转,并告知机器需要执行什么操作——这是朝着工业4.0迈出的又一大步。不仅如此,正如Ziroff预测的,“未来的应答器将薄如纸片,并且比当前的应答器小得多。”这也能开创新的业务模式。在登上火车或公交车时被激活的电子客票就是这样的例子。当乘客出行的时候这种客票将自动记录,然后计算出车费并将之转发给运营商。

这样一来,RFID应答器将不仅在制造业掀起革命,而且会改变我们的日常生活。

 

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