【追溯案例】大连睿芯基于无源无硅基芯片RFID的产品全生命周期追溯管理系统平台
发布时间:2020-06-19

4.1 公司简介

睿芯(大连)股份有限公司于2011年由风险投资机构和英国剑桥大学归国博士共同发起成立,注册资金人民币1000万。作为高新技术企业,公司研发实力雄厚,专业从事射频识别 (RFID)技术的研究与产品开发,并提供相关技术支持和售后服务。研、学、产三位一体的研发理念,坚定不移推进技术研发和应用相结合。

强化和国内外科研机构、院校横向联系,与英国剑桥大学光电子研究中心、中科院化学所、中国软包装协会、亚洲托盘协会共同开展RFID核心技术研究、关键部件开发、产品标准制定等工作合作。围绕自主研发的无源无硅基芯片RFID电子标签(产品名称:匠芯RFID),推出智能包装物联网行业相关应用;围绕智能中间件管理系统(产品名称:iPES),广泛应用在智能仓储和物流收发环节。整个系统作为产品全生命周期的管理平台,包括:赋码、读码、信息绑定、验码、数据归集、推送、展示等主要环节。

公司业务涉及副食品智能大包装物联网、智能仓储管理、服装智能门店展示和专业展会信息智能收集四大行业。销售产品涵盖硬件、软件服务、持续标签供应和打印标签用耗材。

4.2 技术方案

4.2.1 概述

基于无源无硅基芯片RFID的产品全生命周期追溯管理系统分为硬件系统和软件系统两大部分,硬件系统主要负责商品的标识及商品追溯信息的采集,软件系统主要负责企业系信息化管理及商品追溯信息的分析、加工及展现。两大系统无缝衔接旨在从商品的源头生产到产品最终消费的全生命周期进行监控、追溯的管理。

商品的识别问题是对商品进行监控、追溯信息采集的基础,传统的商品识别主要是基于条形码技术,而睿芯则将无源无硅基芯片RFID电子标签复合于产品包装之上,从而解决商品的标识问题。

商品追溯信息的采集睿芯是通过在生产线上、在商品流转托盘上、在叉车上、在成品库房内部署专有的识读设备来实现的,商品流转到对应环节后,识读设备就会自动识别到复合于产品外包装之上的电子标签,进而将读取的信息上传至后端云服务中进行记录。

后端云服务是基于云计算技术、大数据技术的智能生产管理系统平台,为企业用户提供诸如组织管理、权限管理、产品管理、订单管理、生产管理、进销存管理等基础服务,同时基于产线上采集的生产数据和最终用户反馈的数据为消费者提供全面的商品追溯信息、为企业提供个性化的定制分析报表以辅助公司高层决策。

整个系统建设方案如图4-1所示:

图4-1 系统建设方案

4.2.2 硬件系统方案

硬件系统是整个基于无源无硅基芯片RFID的产品全生命周期追溯管理系统的基础,其主要负责商品的识别和商品追溯信息的采集。

4.2.3 商品识别方案

商品识别技术方案的研发遵循如图4-2所示的技术路线开展。

图4-2 商品追溯信息识别技术方案

 睿芯在商品的识别技术上并没有选择现在行业内大量使用的条形码技术或二维码技术,而是选择了RFID射频识别技术作为商品识别的底层技术支撑,主要是考虑了RFID射频识别技术在识读方式、识读速度、保密性、使用寿命、环境适应性等多面的优势。但是RFID射频识别技术成本偏高是一直制约该技术产业化的首要问题。在成本问题上,睿芯研发团队历时五年时间研发出成熟的第三代无源无硅基芯片RFID电子标签产品此电子标签制造采用更易于实现的印刷方式,省去了硅基芯片制造和繁琐的倒封装工艺,有效的降低了制造成本。这种RFID电子标签制作工艺具备如下特点:

(1)原材料易获取

电子标签印制的主要原材料是导电油墨,导电油墨可以方便的在市场上购买获得。

(2)生产工艺简单、明确

睿芯研发过程中形成了完整的生产工艺流程说明,对印刷制版、油墨调制做了明确的规定,印刷车间根据说明制版、调制油墨后即可生产。

(3)良品率高

印刷过程受环境影响很小,只要操作人员不违规操作基本不会出现次品。

(4)效率高

正常生产速度下,单日单印刷设备可完成标签印制几十万枚。

这种技术方案印制的RFID电子标签具备如下特点:

(1)无电池供电

电子标签本身不需要电池提供电能,电子标签可以从识读设备发出的射频能量中提取其工作所需电能。

(2)无硅基芯片

电子标签本身不集成硅基芯片用于存储标签数据,标签数据由标签物理特性决定,不易损坏。

(3)超薄、柔性

由于标签本身不带电池、不含芯片,因此标签可以做到1到2微米厚度,且自身是柔性的,可以卷曲,非常适合塑料软包装。

(4)低成本

标签的印制除了生产印刷设备的一次性投入外,每一个电子标签的印制仅需要微量的油墨、电费和人工成本,由于巨大的产量和高良品率平均一个电子标签的成本不足0.1元。

4.2.4 商品信息采集方案

图4-3 商品追溯信息采集技术方案

睿芯在商品追溯信息采集环节上使用了自主研发的标签识读设备,在降低成本的同时保证了整个系统良好的扩展性,可以与生产、流通、仓储各个环节方便的对接。商品追溯信息采集方案的研发遵循图4-3所示技术路线。这种自主研发RFID电子标签识读设备的方案具备如下特点:

(1)适应性强

识读设备可以根据安装设备的不同设计不同的固定方式用于固定在生产设备、叉车、库房内。

(2)扩展性强

识读设备可以根据用户的需求定制开放扩展接口,比如支持SIM卡、SD卡,支持USB接口等等。

(3)安全性强

识读设备除了完成标签识读功能之外还集成了标签防伪检验、数据加密功能模块,有效提高了数据采集的安全性。

(4)成本低

识读设备刨除固定研发成本外,物料的选择都是经过精心筛选的,既满足功能、性能的要求、又不浪费硬件的处理能力,整个识读设备的物料成本不足市面产品的1/4

4.2.5 软件系统方案

软件系统是整个基于无源无硅基芯片RFID的产品全生命周期追溯管理系统的价值核心所在,其主要负责硬件系统采集信息的存储、分析,为最终消费者提供全面的商品追溯信息,为企业提供个性化的定制分析报表以辅助公司高层决策。

软件系统方案遵循以企业用户需求为基础,以睿芯远期规划为指导的原则进行建设。图4-4所示是睿芯在调研多家食品企业用户后整理的企业用户需求文档:

 

图4-4 企业用户需求

为了满足睿芯日益增长的用户数、多样的用户需求、软件架构的扩展性、稳定性等产品内在需求睿芯软件系统方案在满足用户需求功能的同时也重点考虑了图4-5所示的产品级需求:

 

图4-5 企业产品化需求

综合用户需求和产品需求,睿芯研发团队设计了如下软件系统架构,既满足了企业用户对功能的诉求也满足了公司对软件系统的远期规划。

图4-6 溯源平台软件系统架构

溯源平台软件系统的建设使用了时下前沿的软件技术、优雅的界面设计,流行的编程风格,在满足用户需求的同时提升了用户体验、加快了软件开发速度、降低了软件维护成本。表4-1所示是软件系统使用的主要技术方案。

 

 

 

 

表4-1 软件系统使用的主要技术方案

表现层

RestfulAngularJs、BootstrapHtml5CSS3

业务逻辑层

Spring MVC、Spring Security、MyBatis

应用服务层

Linux、TomcatApache

数据服务层

MySQL、MongodbMapReduce

云基础设施层

阿里云ECS,阿里云负载均衡,阿里云RDS,阿里云块存储,阿里云对象存储,阿里云CDN

整个软件系统方案具备如下特点和优势

(1)用户体验好

表现层使用了时下最流行的前端开发框架Bootstrap,基于扁平化设计思想,深入考究的用户操作习惯,保证了用户以很低的学习成本上手软件系统使用。

(2)技术流行

技术选型上使用了时下流行的Spring MVC作为业务逻辑控制层,简单、灵活的MyBatis作为关系数据访问层,流行的大数据分析框架MapReduce作为数据服务层核心,整个系统对外提供Rest架构风格的接口。

(3)安全性强

用户的每一项数据在数据服务层中都是经过加密的数据,且用户的数据相互隔离,在系统外访问时均已HTTPS加密协议进行交互。

(4)可靠性高

系统中各层服务都存在备用节点,不会出现单点故障问题。

(5)资源随需扩展

服务部署于云端,服务高峰期可以提供更多节点保证服务连续性,压力下来后可以回收部分节点节约开支

4.3 技术应用方向及发展规划

目前,大连睿芯与北方著名软包装企业和南方纸质包装企业展开全面合作,立足北方农副产品塑料软包装,南方酒类和电子产品的纸质包装,强化包装的功能特性,持续为包装企业供应制造匠心RFID的特殊材料,为产品提供平台服务,为企业提供一手的消费数据。应用的服务对象包括仓储物流类公司,服装类公司,会展服务类公司,食品、药品、烟草类公司。适用的场景包括仓储管理、商品批量识别、智能门店、大型展会智能管理类服务、资产监管类服务、生产自动化、商品防伪溯源等。

公司近期在继续扩大销售生产的同时,着力开展基于无源无硅基芯片RFID电子标签的食品安全溯源体系标准建立,并争取国家相关部门支持,上升为国家标准。

远期完成带温度传感器的RFID+AMOLED柔性屏的智能大包装产品开发,并应用于冷链物流行业后,争取建立冷链行业全程食品安全追溯体系标准,并争取升格为国标标准。

通过对匠心RFID生产设备的改造和升级,使其成为包装企业生产设备中的可选插件模块——数字喷印RFID生产插件,更加方便行业的推广。同时,对标签识读设备的小型化升级后,对产线和环境的适应性越来越强,便于铺设。验证终端多元化,即存在商超里的溯源柜机,也推出智能手机壳套装,预计在今年9月份,联手主流手机厂家共同推出鉴真智能机,使得B2C变得可能,扩大产品的受众人群。


来源:中国食品行业追溯体系发展报告(2016-2017)