RFID技术在港口集装箱领域的应用研究

1、 RFID技术在港口集装箱领域应用背景 
　　在世界各国国际贸易蓬勃发展的背景下，集装箱运输以其高效、安全、便捷等特点在国际航运中发挥着越来越重要的作用。近年来国内港口集装箱运输发展迅速，2006年香港、上海、深圳分列世界港口集装箱吞吐量第二、三、四名，年吞吐量分别达到2223．4万TEU、2 171万TEU、1 847万TEU。面对如此庞大的集装箱吞吐量，加之国际集装箱运输过程环节众多，如何实现集装箱运输更高效、安全、快速的周转是港口相关企业面临的现实问题。
    目前国内港口对集装箱管理的现状是：港区集装箱的信息采集基本靠人工抄录或半自动化来完成，集装箱供应链的流通管理、跟踪监控等信息处于孤立状态，实时准确的数据只有65％；港口集装箱的流转经过数十次人工采集箱号信息，效率低下，无法实现港口自动化作业；港口海关主要通过图像处理和模式识别技术对集装箱的箱号进行识别，这种处理 方法识别率一般为80％一95％，对于海关人员来说工作量相当大。在此背景下，人们把解决的途径转向了无线射频识别技术(Radio Frequency Identification，缩写为RFID)Ⅲ。目前该项技术正以其远距离、非接触式、运动中自动识别等独特技术优势，应用在港口集装箱管理中。
 
2 、RFID 技术在港口集装箱领域应用现状
2．1 国外 RFID 技术应用在港口集装箱管理方面已经取得了一定的进展
　　国外的RFID厂商已经开发了RFID集装箱的相关产品，如美国 Transeore 公司开发了用于集装箱的860—960MHz电子标签AT5110；GE公司开发了2．45GHz的集装箱安全装置CSD和ICSD。包括比利时的安特卫普港、加拿大的温哥华港、荷兰的鹿特丹港、法国、德国、意大利等38个港口均已参加美国倡导的“集装箱安全倡议”(CSI)中。当货柜在港口受到损坏、箱门被打开或到港延迟等意外情况发生时港口运营商可通过手持终端接收系统的自动报警，第一时间了解相关情况。 
2．2 国内 RFID 技术应用在港口集装箱管理方面仍处于研究和试点阶段
　　比如上海国际港务集团有限公司试点开发了集装箱电子标签， 在上海市的大力支持下启动 
了内贸集装箱电子标签示范线建设， 设计了国内第一个港口集装箱智能标签系统。还有深圳的盐田港，已率先被纳入“集装箱安全倡议”(CSI)中。RFID 技术已应用在盐田国际的岸吊设备、闸口和泊船泊位等处，经盐田行走的货物享受到更安全的检测服务，使货物顺利、快速、安全进入欧美市场。 
3、 RFID技术应用在港口集装箱管理方面存在的障碍
 
　　虽然RFID技术在港口集装箱运输中进行了试点和研究，但全球大部分港口都还没有应用，这在经济全球化的今天是远远不够的。目前该项技术推广比较慢，主要还存在以下的障碍： 
3．1 RFID系统标准问题 
　　国际标准已经出台，但没有得到有效推广，国内集装箱自动识别的国家标准尚未出台，制约着国内集装箱自动识别系统的厂家开发相关RFID 技术软硬件产品。这些产品包括集装箱电子标签、电子车牌、读写器、电子关锁及集装箱后台管理系统等。而这些产品又是 RFID 应用在港口集装箱管理的核心产品。针对 RFID 技术应用在集装箱方面的标准，国际标准化组织isofrc104集装箱技术委员会于1991年制定TIS010374《集装箱自动识别》的国际标准脚。我国于1999年制定的国家标准GBfr17894—1999等同于IS010374标准，但这两个标准都没有得到有效推广。
3．2 成本问题 
　　应用 RFID 技术，给港口相关企业带来两方面投入：一是购置 REID 相关设备如标签、读写器等，二是对基础系统的改造和再投资。目前，RFID 系统投资较大，且RFID技术没有规模化应用在港口集装箱运输中，导致该技术在港口的使用成本还较高，较为严重地限制了贸易公司、海关、港口和第三方物流公司使用RFID技术的积极性。
3．3 安全问题 
　　首先是标签内容的安全问题，其次是标签的位置安全。集装箱的标签是多次重复使用的，在集装箱整个生命周期中不能失效。集装箱贴上RFID标签后，虽然在集装箱运输系统中的相关企业之间能够加快信息传递，提高物流整体服务质量，但或许将来通过一种简单的电子设备，犯罪分子能够通过无线通讯方式获得电子标签隐含信息，然后利用这些信息获得或破坏电子标签密码。因此，用于集装箱运输系统中的RFID标签要避免非系统内的读取器阅读，即标签要能够辨识阅读器，从而决定是否将标签内的信息发送给该阅读器。只有做到这样，电子化集装箱管理下的运输才会更加安全。
3．4 应用 RFID 技术的成熟度问题
　　目前，国内对 REID 技术应用在港口集装箱领域还处于试点和探讨阶段，相关产品还不成熟，直接使得客户对该技术的使用存在颇多顾虑。虽然有少数 REID 厂商已经研发出 RFID 集装箱的相关产品，但此类产品大多使用在某些港口的示范性工程中，与真正的规模化应用相比还存在较大的差距。
 
3．5 观念问题
 
　　RFID 技术应用的参与方对 RFID 的态度存在很大的差异。政府和 REID 厂商作为 RFID 的直接受益方，以积极、乐观的态度极力推广应用RFID 技术，而RFID的客户如贸易商、港口、航运等相关企业作为 RFID 的消费者，需要为应用此技术买单。他们在技术的推广初期不愿意做先行者，因为在初期的投入更加巨大，而且没有成功的模式可以模仿。在观念上，作为 REID 技术的创新使用者需要付出高额的代价，而且第一个吃螃蟹的人吃不好螃蟹反而成为吃螃蟹的先烈者，持这两种观点的客户不在少数。客户对 RFID 技术存在的观念障碍，也成为了 RFID 发展的桎梏。
4 、推广 RFID 技术应用在港口集装箱领域的措施
 
4．1 以 RFID 国际标准为基础，制定并推行适合中国的电子化集装箱相关标准
　　RFID 系统的国际标准主要由数据采集和后台数据库网络应用系统的标准组成。目前已经发布的或者正在制定的主要与数据采集有关，如集装箱电子标签与读写器的空气接口、读写器与计算机之间的数据交换协议，RFID 标签数据内容编码标准等。后台的数据库网络应用系统还没有形成真正的标准。
　　直接使用RFID 技术的标准，会带来的好处是节约我们研究制定标准的时间，但不利之处是，一旦我们采用国际标准带来两方面的问题：—娃利用这些国际标准衍生而来的产品需要支付数以千亿的高额专利使用费；二是直接使用国际标准会带来的数据安全问题也不可忽视，一旦使用国外的数据库和服务器，国家的商业信息将无秘密可言，带来极大的安全隐患。我国作为集装箱生产的大国，而且也是集装箱周转的第三大国，对用于集装箱的标识电子标签标准的研究和应用将对我国的进出口贸易、集装箱生产商、RFID 产品制造商等企业产生重要的影响。
　　集装箱是国际流通的运输工具，该标准的制定，需要考虑国际通用性，更要考虑我们自身拥有对RFID技术在港口集装箱应用巨大的需求性。为此，我国需要尽快制定与电子化集装箱相关的国家标准，以保护国内的 RFID 产业，同时，又要影响 IS010374 的修改，使之能兼容中国标准。标准之争，不是简单的技术之争，而是巨大的商业利益及国家商业数据安全之争。因此以RFID 的国际标准为基础，制定并推行适合自身的电子化集装箱的国家标准是必需且急迫的事情。
4．2 在与集装箱有关的港口重要节点中试点推行应用 RFID 技术,推进该技术在港口集装箱领域的应用
     
　　港口中与集装箱有关的重要节点是储运中心、集装箱堆场、码头前沿及海关等。这些重要的节点应共同联合起来试点实施集装箱电子化管理，形成区域范围内对集装箱信息的协作化管理。例如在集装箱储运中心设置一组 RFID 读写器，当带有电子标签的集装箱离场时，REID 读写器将读取的集装箱信息通过网络通讯系统传给现场的服务器阁。
　　在集装箱堆场设置两组 RFID 阅读器，分别是控制 RFID 进场读取器，以及堆场内 RFID 监控阅读器。港口控制中心设置的 RFID 进场读取器，主动读取装有电子标签的集装箱进场信息，场内的 RFID 监控阅读器可配合跨运机对场内的集装箱实施安全监控。在海关卡口设置阅读器，卡口主机对装有电子标签的集装箱读取电子车牌、司机卡、前箱电子箱号标签的数据、后箱的电子关锁数据；通过电子地磅仪表获取重量数据；通过箱号识别模块获得集装箱图像信息并进行箱号识别。这些数据由卡口主机通过网络传输至海关物流监控平台。在港口范围内实施电子化集装箱管理，可提高集装箱物流信息采集的准确性、便利性，提高海关通关的效率；为提高港口作业自动化水平提供有力条件；也为提高集装箱物流供应链信息化、透明化提供了基础。
 
4．3 加速 RFID 技术研发和行业推广,降低 RFID 技术应用成本
 
　　RFID 技术在港口集装箱管理的应用发展不仅与政府部门的强制性要求、实施标准、企业合作、网络完善等因素有关，也与 RFID 技术的不断完善有关。目前电子化集装箱的研究范围涉及产品及标准的研究、应用系统的研究等内容。更为关键的是，要将这些研究成果转化成切实可行的电子化集装箱管理系统应用在港口行业。随着RFID业界对港口的集装箱系统测试和试验力度加大，加速了电子化集装箱系统在港口的应用。如2005年1月，通用电气的子公司通用电气安全集团( GESecurity )发布了一套针对集装箱安全市场的电子系统，并和中集合作完成了第一次跨海运输的商业测试。
　　与此同时，GE 正在全球范围内的港口安装 RFID 读写器和软件，全力推广智能集装箱系统的相关技术，力图使这些技术成为集装箱行业的一个新标准。我们相信在业界的共同努力下，RFID 在港口的应用将随着技术的不断成熟，逐步降低客户的使用成本。在RFID 技术不断完善的背景下，在客户强烈的需求推动下，RFID 技术在港口集装箱领域的使用必将渐行渐近。
4．4 在重要港口分阶段逐步实施 RFID 技术 
　　全球领先咨询公司 Gartner 将企业运用RFID技术分为三个阶段：第一阶段是企业内部采用 RFID 技术，应用目的是验证RFID能被用在特定企业的某种环境中；第二阶段是企业结合RFID技术和现有业务流程，但只是把 RFID 应用作为原有业务系统的一种完善和补充，用新技术来适应传统的应用；第三阶段是以 RFID 技术为核心设计业务流程，优化已有的业务流程，消除人工流程，提高信息自动化处理程度。
　　参照 Gartner 在企业运用 RFID 技术的三个阶段理论，在港口集装箱管理领域中导入 RFID 技术也可以分为三个阶段：第一阶段在港口堆场的集装箱管理中导入RFID技术，实现在港口的重要节点上监督、控制、追踪集装箱。第二阶段改造港口相关企业的信息系统，建立与 RFID 技术相适应的集装箱后台管理信息系统，利用 RFID 系统进行数据采集后，实现集装箱信息自动化管理。第三个阶段港口相关企业和政府职能部门共同参与，导入 RFID 系统，以 RFID 技术应用为核心，优化现有港口节点的集装箱信息处理业务，消除人工流程，真正实现港口集装箱的自动化管理。
5、 在港口集装箱领域应用 RFID 技术的效益
 
5．1 提高集装箱管理的效率．节约集装箱装卸和流通时间
　　利用 RFID 技术应用在港口堆场管理中，自动收集进出货场的集装箱数据，以提高码头处理集装箱的速度和准确性。在货场的所有拖车、拖架都贴上 RFID，使集装箱数据收集程序全面自动化，通过该系统可以即时识别贴有射频标签拖架上的集装箱并确认其位置。此措施将有效减少集装箱装卸及流通时间。
5．2 大幅提升通关速度。提高海关的监管水平
 
　　RFID 系统应用在海关监管的港口、码头、堆场、保税区、出口监管仓库、陆路口岸等场所的卡口，RFID 技术结合图像识别技术，提高了箱号的识别率，大大降低箱号补录的工作量，减轻海关监管人员的工作量。据有关企业测试，RFID 系统效率可提高20％以上，通关速度提高30％以上研。
5．3 对于港口相关企业如货主、集装箱运输企业等也可以从该 RFID 技术应用中受益
　　货主、集装箱运输企业通过 RFID 技术的应用，实时追踪掌握集装箱的信息，并通过网络通讯系统，及时将集装箱货物信息传递给货主，让货主实时的了解到货物最新动态的信息。该项技术的应用将为集装箱物流供应链信息化、透明化奠定良好的基础。
 
6 结语 
　　RFID 应用在港口集装箱领域，虽然还有这样或那样的障碍，但它代表着世界港口集装箱信息化的发展方向，其应用的趋势是不可逆转的。它的应用弥补了传统集装箱信息管理的不足，实现了集装箱的自动识别和对集装箱运输过程的实时跟踪，增强了集装箱运输的安全性，提高了港口集装箱周转速率，同时大大加快了集装箱的通关速度，为构建具有国际先进水平的集装箱数字化港口指明了发展的道路。