借助RFID实现产品跟踪的硬件解决方案

对于经历了生产和物流两个过程的产品而言，我们对其进行的识别从根本上将可以分为以下几种类别（见表5.2）。

表5.2 识别方法

来源：参见意法半导体公司，2012A；Ten Hompel等人，2008，第75页，第84页。

易福门有限责任公司使用如此众多的识别方法，就已经说明成本高昂的重复记录以及信息链中的媒介缺口，导致的结果便是过程进度缓慢，不具有透明性且有较高的出错率。如果我们将生产过程看作调节对象，那么就无法及时且自动地对机器停产、质量浮动及需求波动等持续出现的干扰因素进行调节，尤其是像易福门有限责任公司这样在测量技术和调节技术领域非常专业的企业，对生产流程往往需要提出这样的要求，因为调节过程中的每一次人工中断都会导致延迟和更多的干扰因素。如果我们要将人工拟订的商标和自动化统计进行对比，就必须先对调节过程中的干扰因素进行考察。

易福门有限责任公司使用的最不准确的识别方法就是计数控制中的重量法。因为设备的重量会发生变动，所以对重量进行比较，结果非常不准确。所以我们一般向欧盟外部发货时会基于海关程序采用这一方法，在欧盟内部，只有当箱子的实际质量与标准质量间的偏差达到15g时，才会采用计数控制。

这种偏差会涉及所有被称量箱子的三分之一（三千个箱子中的一千个）。95%的经过计数控制的箱子是被正确打包的。因此，重量控制不但耗时，而且耗费人力，这个费时费力的过程又往往给计数控制带来瓶颈。易福门有限责任公司总共安排7个人来负责欧盟外部的计数控制，而特殊秤这一个工具本身就造成了约百万欧元的资金投入。

明码文本和生产印章与计数控制一样，也需要依靠人工进行识读，因此也是费时费力且容易出错的识别方法。从20世纪80年代起，生产商开始使用代码，以便在生产过程之初就对电路板进行标记。因为代码本身被印在纸质标签上，标签再被粘贴在电路板上，所以这一操作既简单又经济。代码包含的信息往往是序列号。借助这一信息我们可以进入数据库，数据库中存储了有关电路板或者设备的所有信息。

由于代码在标签上占用的面积不小，所以印刷密度并不大。我们可以借助扫描仪来识读代码。因为扫描仪需要和标签有光学上的接触，所以无法进入设备内部进行识读，迫使我们再次使用生产印章、明码文本或者称重法等识别方法。此外，采用扫描仪的识读过程也比较费时，因为我们必须将电路板置于合适的位置，以使扫描仪可以接触到标签。如果标签在生产过程中被损坏，或者因为污迹而变得模糊，那么代码就很可能无法被识读。

过去几年中，我们也引入了二维码，即使当25%的面积受污染或磨损时，这种代码依然能够被完整识读。此外，这种代码的信息密度也高于一维码。不过二维码在电路板上占用的面积也越来越大，易福门有限责任公司现在也还是使用借助镊子的人工方式将其附加在电路板上。

用于识读二维码的扫描仪对分辨率要求很高，有时甚至因为扫描仪的过高成本使得二维码相对于一维码的优势不是那么明显。不过所有光学识读法都存在一个问题，那便是当电路板被设备包裹之后，如果不打开设备，便无法通过识读标签来进行识别，也就无法实现产品跟踪。如要准确进行光学识读，需要耗费大量时间，可以实现80%～90%的准确率，即10%～20%的错误率。然后会用人工方式对错误加以修订，这也会延长识读过程。对大多数二维码进行的人工识读都无法做到实时性。

RFID相对于前面介绍的光学识读法有着突出的优势。早在20世纪30年代的时候，RFID这种以无线电波为基础的自动化识别和数据收集法便被研发出来用于一个军事项目，当时的主要目的是用来识别飞机。从20世纪60年代起，这一技术被用于入口检测，从1978年起则被用于动物标记。早在那个时候，我们就不光可以借助RFID来对动物进行识别，还可以通过在动物身上安装传感器来监控动物的体温和饲养情况。由此可见，RFID和传感技术之间有着密切的关联。从1988年起，由于市场需求大增，RFID技术开始被用于工业领域。

在工业应用中，RFID技术主要被用于物流（约占40%的应用）和生产过程（24%）。RFID的优势在于能够在较短时间内识别更多的信息，而且不需要光学连接，还可以通过过程优化来实现灵活性，此外也能为客户在使用设备的过程中提供服务。

RFID系统的硬件组成主要包括传输器和识读器，这两部分需要在波段上相互吻合。相对于条形码和二维码而言，RFID传输器能够接收更多的，并且可变的信息。标签可以被视为电子标志牌，上面包含有生产商数据、产品类别或者订单号、生产日期等信息。对于安装了电路板的产品，我们可以借助随时可变的识别来对其进行更改，甚至是在生产过程当中对其进行更改。此外，我们对已有标志牌进行改动的可能性也比条形码或者二维码的可能性大很多，因为条形码或二维码往往被固定在电路板上，无法改动，而序列码则存在于RFID标签中，可以和相关数据一起被改动。

RFID系统与条形码或者二维码之间的另一个不同之处在于，RFID系统不需要与被识读物品之间建立光学联系。所以只要安装了RFID部件的产品从一开始直到生产过程中都很容易被识别。由于使用RFID系统不需要对设备进行其他识别，从而可以节省时间、物料，并减少错误的产生。即使对于被污染、有损坏的外包装，我们依然可以对产品进行识别。因为传输器在外部设备的保护下可以免于受到机械外压，从而使得识别基础不被破坏或被复制，这样也可以防止盗版。传输器配备有特有的序列码，我们可以在设备内部将条形码移去，但会造成一定损坏。

主要因为能够大量节省时间，所以RFID识读过程相对于其他识别方法更加经济，RFID标签的识读率也明显高于其他光学识读标记。此外，RFID识别方法只在最小的区域范围内要求精准的实施。精准实施意味着较小的灵活性带来的成本，例如在对电路板上的代码进行识读时，我们必须要求摄像头不断重新对准另一块电路板上的代码，非常耗时耗力。

因为我们是在物料流动过程中来进行RFID识读的，所以可以同时完成大量的识别，并自动产生从流动物料中得到的数据组。当然使用RFID技术需要满足的一个前提是，我们在生产过程中就已经为产品配备了识读器。对于不同的生产机器和不同的生产过程，我们可以采用不同的配备方式。不过一般说来，识读器最好是位于尽可能接近生产工具或者生产机器的地方，这样便于操作安装。

不同识别系统要求的识读时间长短也各不相同，这个时间过程不仅包括识读本身，还包括找寻待识别对象的过程、对识读结果进行记录的过程以及对错误进行更改的过程。相对于人工识别而言，RFID识别的错误率明显降低。例如在盘点过程中已经实现了99%的准确率，从而使得库存短缺的状况得到了60%～80%的改善。利用RFID标签，我们不通过人工手段就能从大量订单中选取合适的生产订单，就像给MES或者ERP系统反馈生产信息一样，生产订单会与所在地和下一流程进行联系，生产机器会在下一个工作流程开始之前判断正确的订单是否已经到达，从而理想地实现产品跟踪。

在代码识别法中，如果光学识别因为外部部件阻挡无法进行，那么还需要以其他方式进行识别，再次造成耗时。因为对安全设备的识别进行记录比较费时，所以我们根据在物流过程中的测量，将安全设备的识读时间设定为2min。但是当产品数量增加时，有可能需要增加人手。与此不同，RFID这种自动化的识别方式所需的识别时间大大缩短，对于一般设备只需要0.5s的识别时间。

与其他识别方法相比，利用RFID进行识别的成本可以忽略不计。如果想要利用产品跟踪实现更高的一次通过率，我们经常使用上述五种识读方法。不过总体来看，出于成本原因，还是更推荐使用RFID来进行识别。

在对各种识别方法进行比较时，需要考虑每年的盘点及其成本。在斯特勒，每年会对三分之一的产品，即115万台设备进行抽样检查，为此需要投入440个工时。不过易福门有限责任公司生产的设备仅占ifm electronic gmbh生产设备的10%，所以斯特勒的盘点成本仅占总成本的10%。ifm electronic gmbh的盘点还另外需要360个工时用于人工清点所有设备以及A、B部件。在特南进行的盘点也需要差不多相同的工时。使用RFID技术后，用于盘点方面的时间能节省75%～92%。

尽管RFID技术具有很多优势，但是它并不能完全代替二维码或者条形码。将RFID技术和其他识别技术相结合可能很有意义，但我们在此并不会就此进行论述。重要的是，只有在普通的整体系统中才能利用低成本的RFID技术获得直接收效，也就是说，要求所有经过价值创造链的产品都具有RFID设备。因为安全设备经历的是一个特殊的生产过程，所以它涉及的是一个自身封闭的整体系统。要在斯特勒仓库对所有过程降低成本，那么就要求所有设备都得配备RFID传输器，而不仅是由易福门有限责任公司生产的产品。

在有关RFID硬件的讨论中，决定性的因素是传输器的种类和波段。接下来，我们将就这一组成部件进行讨论，并分析安装在待识别对象上的RFID组件的特征。

“在RFID系统中，标签是身份和有可能的其他信息的载体，它是RFID系统中最基本的元素”。

传输器至少包括一盒微型芯片（配有CPU、RAM、ROM和EEPROM或FRAM的RFID芯片）和用于接收和释放波段的天线，我们会将传输器安装在待识别对象上。这个对象有可能是工件架，也有可能是外包装或者产品本身。为传输器选择何种载体对于成本有着至关重要的影响，但是我们不会首先考虑这一因素，而是以产品跟踪这一目标为导向。

通常来说，在工业生产中被用于产品跟踪的RFID传输器是全自动地与产品相连的，并且无法被取下。在易福门有限责任公司中，因为工件架很少被使用，而且在生产和物流环节中经常需要更换包装，所以为工件架或者包装安装RFID传输器的意义并不大。因为我们是以单独的方式对产品进行操作的，所以只有采用昂贵的人工方式在生产过程中进行新的识别或者计数控制。

在我们决定将传输器直接安装在产品上或者产品内部之后，就需要在“开放回路”和“封闭回路”之间进行选择。在封闭回路中，当产品离开企业时，我们会将安装在它上面的传输器取下。而在开放回路中，传输器会一直跟随产品，直至它寿命终结。在开放回路中，传输器无法被重复使用，所以我们购置非常多的传输器，这笔投入并不能被视为投资，而是物料成本的增加。因此，我们通常会选择封闭回路。当然，由于传输器之类的电子器件日趋小型化，开放回路的成本也会逐渐降低。

我们应该尽可能早地将传输器安装在价值载体上。易福门有限责任公司也和大多数自动化行业一样，将电路板作为载体，因为产品外壳通常只具有机械作用，软件也仅是在研发阶段耗费高成本，但在大量复制阶段却不会造成高成本。

在表5.3中，我们对制造产品所使用物料的成本和识别进行了介绍。实际上，电路板就是价值载体和身份载体。将RFID部件作为传输器最大的好处是可以用自动化的安装方法来代替手动安装法。易福门有限责任公司生产的所有产品都具有硬质的电路板，而在易福门其他公司中通常使用的是电路片。所以易福门有限责任公司生产的所有产品都可以在生产过程中以自动化方式安装传输器。这也与工业4.0和物流网的要求相符。

表5.3 对易福门有限责任公司所使用的物料进行识别

来源：作者。

将传输器作为部件的优势在于，我们可以利用“自然连接”随时对电路板加以操控。在整个生产过程以及产品的寿命周期内，RFID都起到了与产品之间进行连接的作用。与产品之间的“自然连接”和智能的传感器不但适用于工业4.0，还适用于ZVEI得出的电子行业中出现的自动化趋势，这一趋势将会为客户带来更大的益处：功能上的安全性、个人安全性和全球化。

• 安全性：用RFID连接来代替原来与设备之间的机械连接可以提高功能安全性。机械的连接方式会造成裂口，并导致非密闭性和其他的机械损坏。RFID则不会造成类似问题。当然如果有需要，我们可以用RFID和机械方式相结合来与产品建立连接。我们还可以将利用RFID连接的自动化安全切断作为机械式切断的补充。也可以利用完善的可追溯性来获取产品持久性方面的信息，也能更准确地确定产品寿命周期内的功能安全性。

• 在安全性范畴内，防盗版以及防病毒等话题也变得日益重要。例如我们利用RFID技术能够比用光学方法更好地识别盗版。这对于部件销售和产品追责都有着重要意义。我们可以利用RFID连接来对产品上的许可标记进行检验。利用RFID还能有效防止机器或设备的盗版，因为我们无法用机械方法来制造RFID认证。因为RFID并不与网络建立直接连接，所以也为自动化软件提供了更大的防病毒可能性。

• 全球化缩短了创新进程，也使用于硬件的原料日益昂贵，RFID可以帮助我们应对这些问题。通过RFID建立的与设备间的连接可以为环境软件带来更大的可变性，减少硬件的复杂性。日益缩短的创新过程使软件成了自动化产业中具有区分功能的因素。软件成了关键的竞争优势，因为它能帮助实现更短的创新周期，并为产品提供更大的灵活性。对于客户而言，（与语言相关的）有关软件的应用须知和智能终端产品变得越来越重要，但是我们并不希望客户自己来进行无需语言的编程，而且在一些国家根本不具备相应的培训水平。越来越多的电子技术的相关知识被软件应用的相关知识和对计算机和智能手机的日常使用所替代。相对于编程而言，测量、参数设定、绘图、升级等软件功能变得更加重要。我们也可以借助软件，实现操作上的语言本地化。通过与因特网的连接，我们可以直接网上购物或者见到虚拟商品。借助RFID还可以实现远程编程、维护、建立数据库和自动化的错误分析。

综上所述，RFID连接可以为客户带来附加用途。为了实现这一“自然连接”，我们需要在电路板上为天线和芯片提供空间。如果想要在自动化工业和电子工业的部分领域使用RFID，就必须满足很高的要求：

“对于物流而言，完全不必考虑数据载体的大小，因为电子产业都是在毫米范畴内来计量的。”

随着微电子部件日益缩小化的趋势，RFID芯片占用的面积比现在使用的标签更小。天线会和RFID芯片一起被植入电路板或者设备外壳中，在此之前需要将天线和芯片黏合在一起。Würth利用折叠技术发现了自用方法，可以让天线占用尽可能少的位置，即在电路板中安装灵活的卷状结构，这样可以包裹任意多的层数，还可以承受高电压。

即使在电路板没有连接电源的情况下，传输器也要能够工作，这样才能随时对它进行识读。我们可以安装附加电池来得到移动的传输器，它可以实现较大的识读距离，也可以存储更多数据。从技术和价格上看，移动的传输器类似于无线电波、WLAN或者蓝牙这一类无线电技术的应用。我们以“低功耗蓝牙”的方式提供了一种无线电技术，它与移动传输器的使用相类似（见表5.4）。

表5.4 蓝牙与NFC之间的简单对比(www.xing528.com)

来源：作者依据connectblue，2012；Finkenzeller，2012，第189页；意法半导体公司，2012B，第45页，第117页；意法半导体公司，2012A，第11页。

通过这一简单对比，我们不难看出，NFC仅在适度距离上存在劣势。借助NFC传输器和电子设备与微型控制器之间的联系，我们也可以将RFID用于传感器和智能手机之间的沟通，就像蓝牙一样。使用者在智能手机方面的知识可用于为设备制订参数。NFC明显偏小的识读距离能够在工业应用中实现更高的安全性。

但是只有当NFC依照标准被植入智能手机中时，这个蓝牙与FRID之间的对比才成立。早在2012年，就已经有11%的已售智能手机配备了NFC（前一年是4%）。2016年这一比例上升至44%。另外还可以为非NFC智能手机提供NFC转接器（见图5.4）。

图5.4 关于NFC的市场预测

来源：作者参照IDC，RFID概况，2012，第38页及下页；Elektronikpraxis，14.12.2012。

对于低功耗蓝牙和可移动传输器，我们需要在电路板上另外安装电池，这样才可以使连接在没接电源的情况下也能正常工作。当然使用电池也会造成成本，并占用空间。而且这一成本在未来几年内很难大幅下降，因为与每年5%的微型信息机能效增幅相比，电池的能效增幅还非常缓慢。如果我们因为这一原因就放弃为电路板安装电池，那么当识读距离较大或者存储空间较大时，传输器就很难正常工作。

被动型传输器具备的传输能力偏低，并且只能借助识读器来实现传输功效，识读器同样需要耗费能量。不过采用这一方式能耗较少，屏蔽问题较少，方法的安全性也更高，使用成本更低。这一被动的、低能耗的解决方案甚至还能实现“能量采集”。借助“能量采集”，我们可以通过RFID连接从外部收集能量，而不必为电路板连接电源。这使得我们在没有固定电源时也可以使用电路板，而且在电能需求很低的情况下，我们甚至可以放弃电源连接，从而也避免了因为机械连接造成的磨损风险和密封性欠佳的风险。客户无须再配备昂贵的电源连接，他们还可以使用无线电传感器，这种传感器不需要太多能耗就能传输测量值。RFID和其他的无线电技术也并不相互排斥，反而可以相互补充。

对于固件转移性较低的产品，我们可以将活动商标或半活动商标与被动商标结合起来使用。关键是，在这样的应用中不能只有蓝牙这一种选择可能性，因为那样会使自身生产和物流中的产品跟踪无法普遍有效。不过要在所有设备都配备RFID的情况下实现直接的能源节约，就必须考虑到普遍性。

因为成本较低和具有能量采集这一特征，所以通常被动性解决方案都是有针对性的。对于RFID系统，我们还需要选定波段，因为RFID识读器需要借助波段来读写传输器上的数据，它们就像标签一样需要采用相同的波段。识读器需要具备发送和接收模式，还需要一根天线作为与传输器之间的连接组件。识读器上的天线大小决定了电路板上的天线大小，波段决定了可能的识读距离。RFID识读器的主要任务是生成发射信号、接收和过滤回应信号，并对这些数据进行加工，再传输给相连软件。

《工业、科学和医学》一书对RFID系统做了如下规定：长波范围135kHz（LF），短波范围13.56MHz（HF），欧洲内部的超短波范围868MHz，美国的超短波范围则为915MHz。不同波段范围的不同特征也使得它们具有不同的适用领域。接下来我们会对不同波段的优点和缺点进行比较，并介绍易福门识读器的特征。

除了表5.5中提及的以及下述讨论的标准以外，波段选择还取决于市场上是否存在以及存在哪种适用于自动装配的RFID部件。生产这一类RFID芯片的厂家有NXP、Infineon、Inside Secure和Legic。接下来我们将举例介绍市场上现有的一些有关传输器的解决方案，并将它们与易福门识读器结合起来进行考察，另外还会介绍智能手机这一类的已被广泛应用的识读器。

表5.5 易福门的RFID识读器天线

来源：作者参照Kern，2006，第41页，图4.3；Mayer，2010，第37页；Rhensius/Dünnebacke，2010，第24页；Finkenzeller，2012，第27页及之后数页；易福门有限责任公司的数据，2011D；易福门有限责任公司，2010；易福门有限责任公司，2011C，附录X。

低频波段需要较大的天线面积和较多的能量，才能在要求范围内完整识读RFID组件相应的识读距离，RFID组件则被安装在设备内部。与传输器中要求更大的天线面积不同，汽车行业已经可以用纯铁天线和芯片作为RFID组件来实现半米的有效距离。早在2000年就已经出现一种与电子设备的微型控制机相连的长波段解决方案，借助这一方案我们可以利用与设备间建立的自然连接来进行数据交换。不过ATMEL现在已经不再提供这种方案。

相对于高频波段，低频波段的数据传输率较低，数据通过速度也较慢，所以低频波段在未来的应用会主要局限于安装和物流方面。集体识读还未在低频波段得以实现，也就是无法一次性对多台设备进行识读。不过这样也不会产生重复识读的风险。

一般来说，在有效距离较短的情况下，如果主要考虑安全因素，那么就适合使用低频波段，此时并不追求价值上的其他应用。而产品跟踪则以可追溯性的直接或间接用途为主要目标。此外我们还会研究高频波段能在多大程度上实现这一点。

在高频范围内，NXP和索尼公司研发出了NFC这一全球通用的、用于无线交换数据的传输标准，尤其是以智能手机为工具。ISO/IEC 14443规定了10cm的最大识读距离和424Kbit/s的最大数据传输率，以图在较短的距离内实现更可靠的识别。ISO/IEC 15693规定识读距离最大为1m。

NFC和相关的高频波段为我们提供了不同于其他波段解决方案的附加用途。如果能把手机作为RFID识读器来进行使用，那么这种人工进行的识读过程就非常节约成本。通过标准的NFC连接，工人可以不借助特殊的识读器调取传输器上的信息。不过最突出的优点还在于，客户通过手机就可以对安装了NFC的ifm设备进行操作，从而可以在产品的整个寿命周期内获取来自于或被提供给传感器的信息。所以，NFC很好地满足了快速灵活地获取数据的标准连接应该具备的条件，这也是在工业4.0框架内对智能产品提出的要求。

要与ifm设备之间进行数据交换，首先要求ifm产品的微型控制器必须安装通过可被描述的存储器和连接安装上NFC传输器。借助NFC标准，STMicroelectronics公司就提供了一种带有4～64 KbitEEPROM的RFID芯片以及用于微型控制器的数据总线12C。前提条件依然是ifm设备内配有微型控制器或者ASIC，易福门有限责任公司生产的所有产品都满足这一条件。在设备的微型控制器和RFID芯片连接之后，就可以根据客户的特殊需求来进行参数设定，当然在此之前需要在设备内配置电路板。借助智能手机可以对设备上的数据进行调整（设定、升级等）或者将设备上的数据记录下来。设备自身可以判断它是否被安装在正确的位置上，然后才会开始工作。如果与客户的芯片之间的连接具备相应储存空间，数据记录也可以持续进行，从而可以更快地在设备中发现错误。

固件往往是造成召回或者投诉的问题所在。召回成本主要来自于拜访客户的旅途费用，因为解决问题的应用工程师必须在设备安装地实地处理问题。借助RFID连接，客户自己就可以更换固件。除了操作指南之外，生产商同样可以以App的形式向客户提供合适的问题诊断应用程序。诊断和替换部件的订购都可以随之借助标签识读来进行。此外，我们还可以帮助客户实现自动化盘点或者对生产中断自动报警。最后，当产品达到寿命周期终点时，我们可以利用之前记录的信息对其进行报废处理。这一做法能给客户带来附加益处，也为企业创造了额外盈利来源。一旦传输器与易福门设备的微型控制机产生连接，它便成了与设备相连的沟通连接。传感器中与微型控制器相连的RFID芯片以及与智能手机相连的RFID芯片都具有沟通能力，还能为客户带来实际效用。由此也形成了传感器的一个竞争优势：

“好产品要能沟通。”

金属会在高频波段中造成混乱，从而给识读距离带来干扰。如果要将上述易福门有限责任公司使用的方案推广到整个易福门集团中，技术外壳对于传感器而言将会起到非常重要的作用。在易福门集团中，尤其是在负责生产流化传感技术的子公司ifm prover gmbh中，存在很多金属外壳，它们被用在特定的行业，如食品工业中。靠近金属的传输器会受到金属的干扰，造成可识读范围大大减小。环境中的金属还会减弱磁场流，从而降低连接，这也会造成识读距离减小。为了解决这一问题，我们可以采用纯铁天线或者让设备直接与芯片产生联系。这也需要对每台设备进行相应研发，也会造成较高的成本。

易福门有限责任公司生产的产品只有控制器是坚固的金属设备。在进行样品研发时，我们考虑的则是集团生产的大部分产品，所以我们选择了一个塑料材质的设备作为样本。接下来我们会对使用智能手机带来的巨大优势与高频波段相对于超高频具有的劣势进行比较，并探讨在这一波段范围内与金属控制器建立连接的可能性。

对于超高波段，有一系列的传输器解决方案。超高波段通常使用的天线是波段长的一半，也就是大于17cm。在超高波段中，我们一般认为，电路板上会失去宝贵的空间。这里我们提出的用RFID组件作为传输器的实例是Murata与Kathrein一起研究出的解决方案，这一方案可以帮助节约空间，并且已经被施耐德电器这家自动化行业中的公司用来完成产品跟踪。

由Murata研发的Magicstrap模块包括原本的RFID芯片和外壳。天线面积的一部分就是电路板上的以LTCC为基础的一层金属片。由于偶极天线的对称结构，它在垂直于中点的地方会有一个潜在平面。这一潜在平面可以被一个膨胀的、能导电的平面所代替，在这里我们采用的是电路板，天线的主要功能并不会因此改变。本来要流向偶极天线所缺少的那一半的电流也因此流向了能导电的平面。因为在RFID模式中，电路板被当作偶极天线的一部分，所以电路板在导电面上的面积并不像在NFC解决方案中那么重要，但是电路板的面积却很重要。易福门集团的很多产品都不具备导电面，而只有电路板，电路板并不满足Murata提出的最小长度应为6cm的要求，所以我们在这里必须使用另外一种解决方案。

Murata解决方案包含的RFID芯片面积为3.2mm×1.6mm×0.55mm，正好与起识别作用的二维码面积相当，是非常小的一个陶质阻力或者电容器，因此芯片所占面积不再构成大的障碍。模块的体积也可以在多层产品中被忽略。在这些产品中，RFID芯片并不位于导电面的表面，这也有利于防止盗版。

在将Magicstrap-RFID芯片安装在电路板上时，我们采用了电感耦合的连接方式，这种方式不需要与天线产生直接连接，而只需要在天线上放置1mm左右的粘胶或者胶带。空气中的超高频波段由电路板平面来接收，天线结构则决定了RFID组件的频宽和带通。天线过滤装置、天线的阻抗调整开关以及ESD保护装置（10kV/m）都安装在模块中550μm厚的LTCC基座上。采用Murata解决方案的电路板开发费用明显低于前一章介绍的NFC解决方案。如果更换电路板供应商，会对电路板基座材料的特性造成影响，意味着新的供应商有可能使得开关的准确性降低，从而产生相应的成本。

因为Murata解决方案已经经过成功实施，所以利用天线进行识读的准确性完全可靠。同时，我们也可以利用带有较短有效距离的识读器来对传输器进行单独识读。但是因为天线连接和表面反射，超高频波段会使无线电模板在一定程度上发生扭曲，所以必须使用大量昂贵的超高频波段天线，并对它们进行准确安装，以防出现错误，还要对天线获得的结果进行相互检查。在高频环境中，我们只需注意，由于传输器定位的不确定性，被安装的天线也会具有不同的定位。

因为技术底座上传输器具有偶极，每一次反射都会造成抵消或者增强效果，所以我们几乎无法测算电磁耦合发挥的作用。为了解决这一问题，我们可以用特定材料来隔绝传输器，或者把传输器调制到错误的频段上，从而使频段因为载体有误不会产生抵消效果。此外，我们还可以利用两次或多次共振来应对这一问题，具体做法便是，将金属外壳的一部分作为天线来使用，不过这样又会像在高频环境中一样，造成新的研发费用。

借助Murata技术，我们可以采用最小的天线实现超过50cm的有效距离，并且可以实现集体识读。当电路板长度为10cm左右时，利用上述介绍的UHF解决方案可以实现3.6m的有效距离。利用易福门有限责任公司生产的UHF天线也可以实现较远的识读有效距离和集体识读（见表5.5）。UHF技术带来的更远的有效距离的优势是至关重要的，因为我们在NFC解决方案测试中得出，高频环境中的有效距离无法在设备外部完成识读。不过在超高频环境中，我们必须考虑被浇注设备的吸收效果。

易福门有限责任公司生产的位置传感器（约占总销售额的一半）中许多设备都会被浇注。被浇注的设备会在超高频环境中产生吸收作用，这一点构成了将易福门有限责任公司的解决方案推广到整个集团的一大困难。对于硅和聚氨酯而言，吸收系数为0.3～0.5cm^-1。这意味着，超过2.5cm之后可能产生37%的吸收效果。而在高频解决方案中不存在这一问题。

UHF具备的更远的有效距离和更好的集体识读尤其对于物流而言有着明显优势。一般来说，高频系统的识别率是每秒10～30RFID传输器，超高频系统的识别率是每秒100～500RFID，具体数值还和数据传输率、防冲突算法、传输器上的序列号长度以及再校准耗费时间相关。对于已经在斯特勒被打包在一个包裹中的设备，我们可以更快地，并且在更大的有效距离内进行识读。

对于已经在斯特勒仓库被打包的包裹，我们可以一次性完整地进行照射，尽管有可能因为定位因素和表面反射存在大约2%的识读偏差。超高频环境中的这一偏差使得我们必须另外再进行计数控制，所以不会造成可持续影响。根据防误防错理念，物流方面采用的解决方案更应该关注如何从货架上取出正确的产品，而不是最终对产品进行正确打包。而要做到正确地取出产品，并不一定需要UHF所具备的较远有效距离和集体识读的性能。我们也可以采用高频天线结构，它可以在代销仓库的火车站被安装在包装箱上。

要想在Murata方案中实现NFC中的与微型控制器和存储能力之间的联系，必须使用采用NXP半导体做成的RFID芯片。UCODE+I2C就是这样的芯片，它带有3328 Kbit EEPROM和连续的数据总线，和RFID连接一样，我们可以对它进行开关操作。根据生产商提供的信息，这种芯片目前没能投入实际应用。Impinj借助Monza X-2K和X-8K芯片实施了类似的解决方案。

从实际效果来看，超高频波段并不一定优于高频波段，因为它与智能手机不具备兼容性，与微型控制器之间缺少连接，还带有吸收效果和表面反射，从而导致识读不确定，电路板在面积上也有最小值的要求，而且还对电路板生产商有很强的依赖性。它的优势在于更高的数据传输率、更大的识读有效距离和较低的研发成本，因此在使用Murata解决方案时，我们必须从投入—产出的角度（参见5.2.3小节）对上述优缺点进行衡量。

总体说来，最理想的产品跟踪解决方案是采用一个RFID组件，让其从一开始就延续整个价值创造链来对产品进行识别，具体做法是将这个组件安装在产品的电路板上。另外一个重要因素则是，当这一组件与微型控制器相连，并与智能手机之类的标准化终端设备一同被使用时，它还可以为客户带来附加益处。我们从投入—产出的角度对NFC解决方案和UHF解决方案进行了充分的对比。正如5.2.3小节中所描述的那样，正因为客户得到的附加益处非常巨大，所以我们选择与微型控制器建立连接。为了对投入—产出分析中的分摊作用进行全面考察，我们在下一节中将首先对相关软件进行介绍。