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篇（1）

引言

射頻識(shí)別技術(shù)(RFID，RadioFrequencyIdentification)實(shí)際上是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)(AEI，AutomaticEquipmentIdentification)在無線電技術(shù)方面的具體應(yīng)用與發(fā)展。該項(xiàng)技術(shù)的基本思想是，通過采用一些先進(jìn)的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)各類物體或設(shè)備(人員、物品)在不同狀態(tài)(移動(dòng)、靜止或惡劣環(huán)境)下的自動(dòng)識(shí)別和管理。

目前，應(yīng)用最廣泛的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)大致可以分為光學(xué)技術(shù)和無線電技術(shù)兩個(gè)方面。本文主要介紹自動(dòng)識(shí)別技術(shù)在無線電技術(shù)方面的應(yīng)用。

1射頻識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介

20世紀(jì)80年代，由于大規(guī)模集成電路技術(shù)的成熟，射頻識(shí)別系統(tǒng)的體積大大縮小，使得射頻識(shí)別技術(shù)進(jìn)入實(shí)用化的階段，成為一種成熟的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。

射頻識(shí)別技術(shù)是利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識(shí)別目的并交換數(shù)據(jù)。它與同期或早期的接觸式識(shí)別技術(shù)不同。RFID系統(tǒng)的射頻卡和讀寫器之間不用接觸就可完成識(shí)別，因此它可在更廣泛的場(chǎng)合中應(yīng)用。

典型的射頻識(shí)別系統(tǒng)包括射頻卡和讀寫器兩部分。

射頻卡是將幾個(gè)主要模塊集成到一塊芯片中，完成與讀寫器的通信。芯片上有EEPROM用來儲(chǔ)存識(shí)別碼或其它數(shù)據(jù)。EEPROM容量從幾比特到幾萬比特。芯片僅需連接天線(和電池)，可以作為人員的身份識(shí)別卡或貨物的標(biāo)識(shí)卡?？ǚ庋b可以有不同形式，比如常見的信用卡及小圓片的形式等。與條碼、磁卡、IC卡等同期或早期的識(shí)別技術(shù)相比，射頻卡具有非接觸、工作距離長(zhǎng)、適于惡劣環(huán)境、可識(shí)別運(yùn)動(dòng)目標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)。

在多數(shù)RFID系統(tǒng)中，讀寫器在一個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)射電磁波(區(qū)域大小取決于工作頻率和天線尺寸)?？ㄆ瑑?nèi)有一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同。當(dāng)射頻卡經(jīng)過這個(gè)區(qū)域時(shí)，在電磁波的激勵(lì)下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷。在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)儲(chǔ)存。當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V時(shí)，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接取讀寫器的數(shù)據(jù)。讀寫器接收到卡的數(shù)據(jù)后，解碼并進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)來決定數(shù)據(jù)的有效性，然后，通過RS232、RS422、RS485或無線方式將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)單的RFID產(chǎn)品就是一種非接觸的IC卡，而復(fù)雜的RFID產(chǎn)品能和外部傳感器接口連接來測(cè)量、記錄不同的參數(shù)，甚至可與GPS系統(tǒng)連接來跟蹤物體。

工作原理如圖1所示。

2射頻識(shí)別技術(shù)的分類

射頻識(shí)別技術(shù)主要按以下四種方式分類。

(1)工作頻率

根據(jù)工作頻率的不同可分為低頻和高頻系統(tǒng)。①低頻系統(tǒng)一般指其工作頻率小于30MHz的系統(tǒng)。其基本特點(diǎn)是：射頻卡的成本較低、標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較少、閱讀距離較短(無源情況，典型閱讀距離為10cm)、射頻卡外形多樣(卡狀、環(huán)狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強(qiáng)等。低頻系統(tǒng)多用于短距離、低成本的應(yīng)用中，如多數(shù)的門禁控制、動(dòng)物監(jiān)管、貨物跟蹤。②高頻系統(tǒng)一般指其工作頻率大于400MHz的系統(tǒng)。高頻系統(tǒng)的基本特點(diǎn)是射頻卡及讀寫器成本均較高、卡內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較大、閱讀距離較遠(yuǎn)(可達(dá)幾m~十幾m)、適應(yīng)物體高速運(yùn)動(dòng)性能好、外形一般為卡狀、閱讀天線及射頻卡天線均有較強(qiáng)的方向性。高頻系統(tǒng)多應(yīng)用于需要較長(zhǎng)的讀寫距離和高的讀寫速度的場(chǎng)合，像火車監(jiān)控、高速公路收費(fèi)等系統(tǒng)。

(2)射頻卡

根據(jù)射頻卡的不同可分成可讀寫(RW)卡、一次寫入多次讀出(WORM)卡和只讀(RO)卡三種。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多，如電話卡、信用卡等。一般情況下改寫數(shù)據(jù)所花費(fèi)的時(shí)間遠(yuǎn)大于讀取數(shù)據(jù)所花費(fèi)的時(shí)間(常規(guī)為改寫所花費(fèi)的時(shí)間為s級(jí)，閱讀花費(fèi)的時(shí)間為ms級(jí))。WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡，寫入后數(shù)據(jù)不能改變，且比RW卡要便宜。RO卡存有一個(gè)唯一的號(hào)碼，不能逐改，保證了安全性。RO卡最便宜。

(3)射頻卡的有源與無源

射頻卡可分為有源及無源兩種。有源射頻卡使用卡內(nèi)電池的能量、識(shí)別距離較長(zhǎng)，可達(dá)十幾m，但是它的壽命有限(3~10年)，且價(jià)格較高；無源射頻卡不含電池，利用讀寫器發(fā)射的電磁波提供能量，重量輕、體積小、壽命長(zhǎng)、很便宜，但它的發(fā)射距離受限制，一般是幾十cm，且需要讀寫器的發(fā)射功率大。

(4)調(diào)制方式

根據(jù)調(diào)制方式的不同還可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。①主動(dòng)式的射頻卡用自身的射頻能量主動(dòng)地發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器。②被動(dòng)式的射頻卡，使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)。它必須利用讀寫器的載波調(diào)制自己的信號(hào)，適宜在門禁或交通的應(yīng)用中使用。因?yàn)樽x寫器可以確保只激活一定范圍之內(nèi)的射頻卡。

目前使用的多數(shù)系統(tǒng)中，一次只能讀寫一個(gè)射頻卡。射頻卡之間要保持一定距離，確保一次只能有一個(gè)卡在讀寫區(qū)域內(nèi)。讀寫距離長(zhǎng)，射頻卡之間的距離就要大，應(yīng)用起來很不方便?，F(xiàn)在的射頻卡具有防碰撞的功能，這對(duì)于RFID來說十分重要。所謂碰撞是指多個(gè)射頻卡進(jìn)入識(shí)別區(qū)域時(shí)信號(hào)互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統(tǒng)可以同時(shí)識(shí)別進(jìn)入識(shí)別距離的所有射頻卡，它的并行工作方式大大提高了系統(tǒng)的效率。

3國(guó)際射頻識(shí)別技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

射頻識(shí)別技術(shù)在國(guó)外發(fā)展得很快。RFID產(chǎn)品種類很多，像德州儀器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名廠家都生產(chǎn)RFID產(chǎn)品。他們的產(chǎn)品各有特點(diǎn)，自成系列。射頻識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域。如澳大利亞將它的RFID產(chǎn)品用于澳機(jī)場(chǎng)旅客行李管理中并發(fā)揮了出色的作用；瑞士國(guó)家鐵路局在瑞士的全部旅客列車上安裝RFID自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，調(diào)度員可以實(shí)時(shí)掌握火車運(yùn)行情況，不僅利于管理，還大大減小了發(fā)生事故的可能性；德國(guó)BMW公司將射頻識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用在汽車生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)過程控制中等。

據(jù)有關(guān)權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，射頻識(shí)別產(chǎn)品在全世界的銷量以每年25.3%的比例增長(zhǎng)。由此可見，射頻識(shí)別技術(shù)具有廣闊的市場(chǎng)前景。

4射頻識(shí)別技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展

我國(guó)政府在1993年制定的金卡工程實(shí)施計(jì)劃，是一個(gè)旨在加速推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化進(jìn)程的重大國(guó)家級(jí)工程，由此各種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用十分迅猛。現(xiàn)在，射頻識(shí)別技術(shù)作為一種新興的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，也將在中國(guó)很快地普及。

目前，我國(guó)的射頻識(shí)別技術(shù)在下列幾種應(yīng)用中發(fā)展前景較好。當(dāng)然，這里僅僅羅列了射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用的一部分。任何一種技術(shù)如果得到普及，都將會(huì)孕育一個(gè)龐大的市場(chǎng)。射頻識(shí)別將是未來一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

4.1安全防護(hù)領(lǐng)域

(1)門禁保安

將來的門禁保安系統(tǒng)均可應(yīng)用射頻卡。一卡可以多用。比如，可以作工作證、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游護(hù)照等，目的都是識(shí)別人員身份、安全管理、收費(fèi)等等。好處是簡(jiǎn)化出入手續(xù)、提高工作效率、安全保護(hù)。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、進(jìn)出入口有一臺(tái)讀寫器，人員出入時(shí)自動(dòng)識(shí)別身份，非法闖入會(huì)有報(bào)警。安全級(jí)別要求高的地方、還可以結(jié)合其它的識(shí)別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入射頻卡。

公司還可以用射頻卡保護(hù)和跟蹤財(cái)產(chǎn)。將射頻卡貼在物品上面，如計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)、文件、復(fù)印機(jī)或其它實(shí)驗(yàn)室用品上。該射頻卡使得公司可以自動(dòng)跟蹤管理這些有價(jià)值的財(cái)產(chǎn)，可以跟蹤一個(gè)物品從某一建筑離開，或是用報(bào)警的方式限制物品離開某地。結(jié)合GPS系統(tǒng)利用射頻卡，還可以對(duì)貨柜車、貨艙等進(jìn)行有效跟蹤。

(2)汽車防盜

這是RFID較新的應(yīng)用。目前已經(jīng)開發(fā)出了足夠小的、能夠封裝到汽車鑰匙當(dāng)中含有特定碼字的射頻卡。它需要在汽車上裝有讀寫器，當(dāng)鑰匙插入到點(diǎn)火器中時(shí)，讀寫器能夠辨別鑰匙的身份。如果讀寫器接收不到射頻卡發(fā)送來的特定信號(hào)，汽車的引擎將不會(huì)發(fā)動(dòng)。用這種電子驗(yàn)證的方法，汽車的中央計(jì)算機(jī)也就能容易防止短路點(diǎn)火。

另一種汽車防盜系統(tǒng)是，司機(jī)自己帶有一射頻卡，其發(fā)射范圍是在司機(jī)座椅45~55cm以內(nèi)，讀寫器安裝在座椅的背部。當(dāng)讀寫器讀取到有效的ID號(hào)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出三聲鳴叫，然后汽車引擎才能啟動(dòng)。該防盜系統(tǒng)還有另一強(qiáng)大功能：倘若司機(jī)離開汽車并且車門敞開引擎也沒有關(guān)閉，這時(shí)讀寫器就需要讀取另一有效ID號(hào)；假如司機(jī)將該射頻卡帶離汽車，這樣讀寫器不能讀到有效ID號(hào)，引擎就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，同時(shí)觸發(fā)報(bào)警裝置。

(3)電子物品監(jiān)視系統(tǒng)

電子物品監(jiān)視系統(tǒng)(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盜。整個(gè)系統(tǒng)包括貼在物體上的一個(gè)內(nèi)存容量?jī)H為1比特(即開或關(guān))的射頻卡，和商店出口處的讀寫器。射頻卡在安裝時(shí)被激活。在激活狀態(tài)下，射頻卡接近掃描器時(shí)會(huì)被探測(cè)到，同時(shí)會(huì)報(bào)警。如果貨物被購買，由銷售人員用專用工具拆除射頻卡(典型的是在服裝店里)，或者用磁場(chǎng)來使射頻卡失效，或者直接破壞射頻卡本身的電特性。EAS系統(tǒng)已被廣泛使用。據(jù)估計(jì)每年消耗60億套。

4.2商品生產(chǎn)銷售領(lǐng)域

(1)生產(chǎn)線自動(dòng)化

用RFID技術(shù)在生產(chǎn)流水線上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、監(jiān)視，提高生產(chǎn)率，改進(jìn)生產(chǎn)方式，節(jié)約了成本。舉個(gè)例子以說明在生產(chǎn)線上應(yīng)用RFID技術(shù)的情況。

用于汽車裝配流水線。德國(guó)寶馬汽車公司在裝配流水線上應(yīng)用射頻卡，以盡可能大量地生產(chǎn)用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產(chǎn)是基于用戶提出的要求式樣而生產(chǎn)的。用戶可以從上萬種內(nèi)部和外部選項(xiàng)中，選定自己所需車的顏色、引擎型號(hào)和輪胎式樣等。這樣一來，汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽車，如果沒有一個(gè)高度組織的、復(fù)雜的控制系統(tǒng)是很難完成這樣復(fù)雜的任務(wù)的。寶馬公司在其裝配流水線上配有RFID系統(tǒng)，使用可重復(fù)使用的射頻卡。該射頻卡上帶有汽車所需的所有詳細(xì)的要求，在每個(gè)工作點(diǎn)處都有讀寫器，這樣可以保證汽車在各個(gè)流水線位置，能毫不出錯(cuò)地完成裝配任務(wù)。

(2)倉儲(chǔ)管理

將RFID系統(tǒng)用于智能倉庫貨物管理，能有效地解決與貨物流動(dòng)有關(guān)的信息管理，不但增加了處理貨物的速度，還可監(jiān)視貨物的一切信息。射頻卡貼在貨物所通過的倉庫大門邊上，讀寫器和天線都放在叉車上，每個(gè)貨物都貼有條碼，所有條碼信息都被存儲(chǔ)在倉庫的中央計(jì)算機(jī)里，與該貨物有關(guān)的信息都能在計(jì)算機(jī)里查到。當(dāng)貨物出庫時(shí)，由另一讀寫器識(shí)別并告知中央計(jì)算它被放在哪個(gè)拖車上。這樣，管理中心可以實(shí)時(shí)地了解到已經(jīng)生產(chǎn)了多少產(chǎn)品和發(fā)送了多少產(chǎn)品。

(3)產(chǎn)品防偽

偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題，將射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用在防偽領(lǐng)域有它自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。防偽技術(shù)本身要求成本低，且難于偽造。射頻卡的成本就相對(duì)便宜，而芯片的制造需要有昂貴的芯片工廠，使偽造者望而卻步。射頻卡本身有內(nèi)存，可以儲(chǔ)存、修改與產(chǎn)品有關(guān)的數(shù)據(jù)，利于銷售商使用；體積十分小、便于產(chǎn)品封裝。像電腦、激光打印機(jī)、電視等產(chǎn)品上都可使用。

(4)RFID卡收費(fèi)

國(guó)外的各種交易大多利用各種卡來完成，而我國(guó)普遍采用現(xiàn)金交易?，F(xiàn)金交易不方便也不安全，還容易出現(xiàn)稅收的漏洞。目前的收費(fèi)卡多用磁卡、IC卡，而射頻卡也開始占據(jù)市場(chǎng)。原因是在一些惡劣的環(huán)境中，磁卡、IC卡容易損壞，而射頻卡則不易磨損，也不怕靜電及其它情況；同時(shí)，射頻卡用起來方便、快捷，甚至不用打開包，在讀寫器前搖晃一下，就完成收費(fèi)。另外，還可同時(shí)識(shí)別幾張卡．并行收費(fèi)，如公共汽車上的電子月票。我國(guó)大城市的公共汽車異常擁擠、環(huán)境條件差，射頻卡的使用有助于改善這種情況。

4.3管理與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域

(1)畜牧管理

該領(lǐng)域的發(fā)展起步于賽馬的識(shí)別，是用小玻璃封裝的射頻卡植于動(dòng)物皮下。射頻卡大約10mm長(zhǎng)，內(nèi)有一個(gè)線圈，約1000圈的細(xì)線繞在鐵氧體上，讀寫距離是十幾cm。從賽馬識(shí)別發(fā)展到了標(biāo)識(shí)牲畜。牲畜的識(shí)別提供了現(xiàn)代化管理牧場(chǎng)的方法。

(2)運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)

在馬拉松比賽中，由于人員太多，有時(shí)第一個(gè)出發(fā)的人同最后一個(gè)出發(fā)的人能相隔40分鐘。如果沒有一個(gè)精確的計(jì)時(shí)裝置，就會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。射頻卡應(yīng)用于馬拉松比賽中，運(yùn)動(dòng)員在自己的鞋帶上很方便地系上射頻卡，在比賽的起跑線和終點(diǎn)線處放置帶有微型天線的小墊片。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員越過此墊片時(shí)，計(jì)時(shí)系統(tǒng)便會(huì)接收運(yùn)動(dòng)員所帶的射頻卡發(fā)出的ID號(hào)，并記錄當(dāng)時(shí)的時(shí)間。這樣，每個(gè)運(yùn)動(dòng)員都會(huì)有自己的起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，不會(huì)出現(xiàn)不公平競(jìng)爭(zhēng)的可能性了。在比賽路線中，如果每隔5km就設(shè)置這樣一個(gè)墊片，還可以很方便地記錄運(yùn)動(dòng)員在每個(gè)階段所用的時(shí)間。

RFID還可應(yīng)用于汽車大獎(jiǎng)賽上的精確計(jì)時(shí)。在跑道下面按照一定的距離間隔埋入一系列的天線，這些天線與讀寫器相連，而射頻卡安裝到賽車前方。當(dāng)賽車每越過一個(gè)天線時(shí)，賽車的ID號(hào)和時(shí)間就被記錄下來，并存儲(chǔ)到中央計(jì)算機(jī)內(nèi)。這樣到比賽結(jié)束時(shí)，每個(gè)參賽選手將會(huì)有一個(gè)準(zhǔn)確的結(jié)果。

4.4交通運(yùn)輸領(lǐng)域

(1)高速公路自動(dòng)收費(fèi)及交通管理

高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)是射頻識(shí)別技術(shù)最成功的應(yīng)用之一。目前，中國(guó)的高速公路發(fā)展非?？?，而高速公路收費(fèi)卻存在一些問題：一是在收費(fèi)站口，許多車輛要停車排隊(duì)，成為交通瓶頸問題；二是少數(shù)不法的收費(fèi)員貪污路費(fèi)，使國(guó)家損失了相當(dāng)?shù)呢?cái)政收入。RFID技術(shù)應(yīng)用在高速公路自動(dòng)收費(fèi)上，能夠充分體現(xiàn)它非接觸識(shí)別的優(yōu)勢(shì)——讓車輛高速通過收費(fèi)站的同時(shí)自動(dòng)完成收費(fèi)，同時(shí)可以解決收費(fèi)員貪污路費(fèi)及交通擁堵的問題。利用射頻識(shí)別技術(shù)的不停車高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)是將來的發(fā)展方向；人工收費(fèi)，包括IC卡的停車收費(fèi)方式，終將會(huì)被淘汰。預(yù)計(jì)在未來10年內(nèi)，高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)將有數(shù)十億元的需求。

在城市交通方面，解決交通日趨擁擠問題不能只依賴于修路。加強(qiáng)交通的指揮、控制、疏導(dǎo)，提高道路的利用率，深挖現(xiàn)有交通潛能也是非常重要的；而基于RFID技術(shù)的交通管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)查處違章車輛，記錄違章情況。另外，公共汽車站實(shí)時(shí)跟蹤指示公共汽車到站時(shí)間及自動(dòng)顯示乘客信息，會(huì)給乘客帶來很大的方便。

(2)火車和貨運(yùn)集裝箱的識(shí)別

在火車運(yùn)營(yíng)中，使用RFID系統(tǒng)很大的優(yōu)勢(shì)在于：火車是按既定路線運(yùn)行的，因此肯定要通過設(shè)定的讀寫器的地點(diǎn)。通過讀到的數(shù)據(jù)，能夠得到火車的身份、監(jiān)控火車的完整性，以防止遺漏在鐵軌上的車廂發(fā)生撞車事故，同時(shí)能在車站將車廂重新編組。起初的努力是用超音波和雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)讀出車廂側(cè)的條碼，現(xiàn)在被RFID系統(tǒng)取代。射頻卡一般安在車廂頂邊，讀寫器安在鐵路沿線，就可得到火車的實(shí)時(shí)信息及車廂內(nèi)裝的物品信息。

篇（2）

射頻識(shí)別技術(shù)是利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識(shí)別目的并交換數(shù)據(jù)。它與同期或早期的接觸式識(shí)別技術(shù)不同。RFID系統(tǒng)的射頻卡和讀寫器之間不用接觸就可完成識(shí)別，因此它可在更廣泛的場(chǎng)合中應(yīng)用。

典型的射頻識(shí)別系統(tǒng)包括射頻卡和讀寫器兩部分。

射頻卡是將幾個(gè)主要模塊集成到一塊芯片中，完成與讀寫器的通信。芯片上有EEPROM用來儲(chǔ)存識(shí)別碼或其它數(shù)據(jù)。EEPROM容量從幾比特到幾萬比特。芯片僅需連接天線(和電池)，可以作為人員的身份識(shí)別卡或貨物的標(biāo)識(shí)卡。卡封裝可以有不同形式，比如常見的信用卡及小圓片的形式等。與條碼、磁卡、IC卡等同期或早期的識(shí)別技術(shù)相比，射頻卡具有非接觸、工作距離長(zhǎng)、適于惡劣環(huán)境、可識(shí)別運(yùn)動(dòng)目標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)。

在多數(shù)RFID系統(tǒng)中，讀寫器在一個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)射電磁波(區(qū)域大小取決于工作頻率和天線尺寸)?？ㄆ瑑?nèi)有一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同。當(dāng)射頻卡經(jīng)過這個(gè)區(qū)域時(shí)，在電磁波的激勵(lì)下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷。在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)儲(chǔ)存。當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V時(shí)，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接取讀寫器的數(shù)據(jù)。讀寫器接收到卡的數(shù)據(jù)后，解碼并進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)來決定數(shù)據(jù)的有效性，然后，通過RS232、RS422、RS485或無線方式將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)單的RFID產(chǎn)品就是一種非接觸的IC卡，而復(fù)雜的RFID產(chǎn)品能和外部傳感器接口連接來測(cè)量、記錄不同的參數(shù)，甚至可與GPS系統(tǒng)連接來跟蹤物體。

工作原理如圖1所示。

2射頻識(shí)別技術(shù)的分類

射頻識(shí)別技術(shù)主要按以下四種方式分類。

(1)工作頻率

根據(jù)工作頻率的不同可分為低頻和高頻系統(tǒng)。①低頻系統(tǒng)一般指其工作頻率小于30MHz的系統(tǒng)。其基本特點(diǎn)是：射頻卡的成本較低、標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較少、閱讀距離較短(無源情況，典型閱讀距離為10cm)、射頻卡外形多樣(卡狀、環(huán)狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強(qiáng)等。低頻系統(tǒng)多用于短距離、低成本的應(yīng)用中，如多數(shù)的門禁控制、動(dòng)物監(jiān)管、貨物跟蹤。②高頻系統(tǒng)一般指其工作頻率大于400MHz的系統(tǒng)。高頻系統(tǒng)的基本特點(diǎn)是射頻卡及讀寫器成本均較高、卡內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較大、閱讀距離較遠(yuǎn)(可達(dá)幾m~十幾m)、適應(yīng)物體高速運(yùn)動(dòng)性能好、外形一般為卡狀、閱讀天線及射頻卡天線均有較強(qiáng)的方向性。高頻系統(tǒng)多應(yīng)用于需要較長(zhǎng)的讀寫距離和高的讀寫速度的場(chǎng)合，像火車監(jiān)控、高速公路收費(fèi)等系統(tǒng)。

(2)射頻卡

根據(jù)射頻卡的不同可分成可讀寫(RW)卡、一次寫入多次讀出(WORM)卡和只讀(RO)卡三種。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多，如電話卡、信用卡等。一般情況下改寫數(shù)據(jù)所花費(fèi)的時(shí)間遠(yuǎn)大于讀取數(shù)據(jù)所花費(fèi)的時(shí)間(常規(guī)為改寫所花費(fèi)的時(shí)間為s級(jí)，閱讀花費(fèi)的時(shí)間為ms級(jí))。WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡，寫入后數(shù)據(jù)不能改變，且比RW卡要便宜。RO卡存有一個(gè)唯一的號(hào)碼，不能逐改，保證了安全性。RO卡最便宜。

(3)射頻卡的有源與無源

射頻卡可分為有源及無源兩種。有源射頻卡使用卡內(nèi)電池的能量、識(shí)別距離較長(zhǎng)，可達(dá)十幾m，但是它的壽命有限(3~10年)，且價(jià)格較高；無源射頻卡不含電池，利用讀寫器發(fā)射的電磁波提供能量，重量輕、體積小、壽命長(zhǎng)、很便宜，但它的發(fā)射距離受限制，一般是幾十cm，且需要讀寫器的發(fā)射功率大。

(4)調(diào)制方式

根據(jù)調(diào)制方式的不同還可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。①主動(dòng)式的射頻卡用自身的射頻能量主動(dòng)地發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器。②被動(dòng)式的射頻卡，使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)。它必須利用讀寫器的載波調(diào)制自己的信號(hào)，適宜在門禁或交通的應(yīng)用中使用。因?yàn)樽x寫器可以確保只激活一定范圍之內(nèi)的射頻卡。

目前使用的多數(shù)系統(tǒng)中，一次只能讀寫一個(gè)射頻卡。射頻卡之間要保持一定距離，確保一次只能有一個(gè)卡在讀寫區(qū)域內(nèi)。讀寫距離長(zhǎng)，射頻卡之間的距離就要大，應(yīng)用起來很不方便?，F(xiàn)在的射頻卡具有防碰撞的功能，這對(duì)于RFID來說十分重要。所謂碰撞是指多個(gè)射頻卡進(jìn)入識(shí)別區(qū)域時(shí)信號(hào)互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統(tǒng)可以同時(shí)識(shí)別進(jìn)入識(shí)別距離的所有射頻卡，它的并行工作方式大大提高了系統(tǒng)的效率。

3國(guó)際射頻識(shí)別技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

射頻識(shí)別技術(shù)在國(guó)外發(fā)展得很快。RFID產(chǎn)品種類很多，像德州儀器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名廠家都生產(chǎn)RFID產(chǎn)品。他們的產(chǎn)品各有特點(diǎn)，自成系列。射頻識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域。如澳大利亞將它的RFID產(chǎn)品用于澳機(jī)場(chǎng)旅客行李管理中并發(fā)揮了出色的作用；瑞士國(guó)家鐵路局在瑞士的全部旅客列車上安裝RFID自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，調(diào)度員可以實(shí)時(shí)掌握火車運(yùn)行情況，不僅利于管理，還大大減小了發(fā)生事故的可能性；德國(guó)BMW公司將射頻識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用在汽車生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)過程控制中等。

據(jù)有關(guān)權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，射頻識(shí)別

產(chǎn)品在全世界的銷量以每年25.3%的比例增長(zhǎng)。由此可見，射頻識(shí)別技術(shù)具有廣闊的市場(chǎng)前景。

4射頻識(shí)別技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展

我國(guó)政府在1993年制定的金卡工程實(shí)施計(jì)劃，是一個(gè)旨在加速推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化進(jìn)程的重大國(guó)家級(jí)工程，由此各種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用十分迅猛?，F(xiàn)在，射頻識(shí)別技術(shù)作為一種新興的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，也將在中國(guó)很快地普及。

目前，我國(guó)的射頻識(shí)別技術(shù)在下列幾種應(yīng)用中發(fā)展前景較好。當(dāng)然，這里僅僅羅列了射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用的一部分。任何一種技術(shù)如果得到普及，都將會(huì)孕育一個(gè)龐大的市場(chǎng)。射頻識(shí)別將是未來一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

4.1安全防護(hù)領(lǐng)域

(1)門禁保安

將來的門禁保安系統(tǒng)均可應(yīng)用射頻卡。一卡可以多用。比如，可以作工作證、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游護(hù)照等，目的都是識(shí)別人員身份、安全管理、收費(fèi)等等。好處是簡(jiǎn)化出入手續(xù)、提高工作效率、安全保護(hù)。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、進(jìn)出入口有一臺(tái)讀寫器，人員出入時(shí)自動(dòng)識(shí)別身份，非法闖入會(huì)有報(bào)警。安全級(jí)別要求高的地方、還可以結(jié)合其它的識(shí)別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入射頻卡。

公司還可以用射頻卡保護(hù)和跟蹤財(cái)產(chǎn)。將射頻卡貼在物品上面，如計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)、文件、復(fù)印機(jī)或其它實(shí)驗(yàn)室用品上。該射頻卡使得公司可以自動(dòng)跟蹤管理這些有價(jià)值的財(cái)產(chǎn)，可以跟蹤一個(gè)物品從某一建筑離開，或是用報(bào)警的方式限制物品離開某地。結(jié)合GPS系統(tǒng)利用射頻卡，還可以對(duì)貨柜車、貨艙等進(jìn)行有效跟蹤。

(2)汽車防盜

這是RFID較新的應(yīng)用。目前已經(jīng)開發(fā)出了足夠小的、能夠封裝到汽車鑰匙當(dāng)中含有特定碼字的射頻卡。它需要在汽車上裝有讀寫器，當(dāng)鑰匙插入到點(diǎn)火器中時(shí)，讀寫器能夠辨別鑰匙的身份。如果讀寫器接收不到射頻卡發(fā)送來的特定信號(hào)，汽車的引擎將不會(huì)發(fā)動(dòng)。用這種電子驗(yàn)證的方法，汽車的中央計(jì)算機(jī)也就能容易防止短路點(diǎn)火。

另一種汽車防盜系統(tǒng)是，司機(jī)自己帶有一射頻卡，其發(fā)射范圍是在司機(jī)座椅45~55cm以內(nèi)，讀寫器安裝在座椅的背部。當(dāng)讀寫器讀取到有效的ID號(hào)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出三聲鳴叫，然后汽車引擎才能啟動(dòng)。該防盜系統(tǒng)還有另一強(qiáng)大功能：倘若司機(jī)離開汽車并且車門敞開引擎也沒有關(guān)閉，這時(shí)讀寫器就需要讀取另一有效ID號(hào)；假如司機(jī)將該射頻卡帶離汽車，這樣讀寫器不能讀到有效ID號(hào)，引擎就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，同時(shí)觸發(fā)報(bào)警裝置。

(3)電子物品監(jiān)視系統(tǒng)

電子物品監(jiān)視系統(tǒng)(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盜。整個(gè)系統(tǒng)包括貼在物體上的一個(gè)內(nèi)存容量?jī)H為1比特(即開或關(guān))的射頻卡，和商店出口處的讀寫器。射頻卡在安裝時(shí)被激活。在激活狀態(tài)下，射頻卡接近掃描器時(shí)會(huì)被探測(cè)到，同時(shí)會(huì)報(bào)警。如果貨物被購買，由銷售人員用專用工具拆除射頻卡(典型的是在服裝店里)，或者用磁場(chǎng)來使射頻卡失效，或者直接破壞射頻卡本身的電特性。EAS系統(tǒng)已被廣泛使用。據(jù)估計(jì)每年消耗60億套。

4.2商品生產(chǎn)銷售領(lǐng)域

(1)生產(chǎn)線自動(dòng)化

用RFID技術(shù)在生產(chǎn)流水線上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、監(jiān)視，提高生產(chǎn)率，改進(jìn)生產(chǎn)方式，節(jié)約了成本。舉個(gè)例子以說明在生產(chǎn)線上應(yīng)用RFID技術(shù)的情況。

用于汽車裝配流水線。德國(guó)寶馬汽車公司在裝配流水線上應(yīng)用射頻卡，以盡可能大量地生產(chǎn)用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產(chǎn)是基于用戶提出的要求式樣而生產(chǎn)的。用戶可以從上萬種內(nèi)部和外部選項(xiàng)中，選定自己所需車的顏色、引擎型號(hào)和輪胎式樣等。這樣一來，汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽車，如果沒有一個(gè)高度組織的、復(fù)雜的控制系統(tǒng)是很難完成這樣復(fù)雜的任務(wù)的。寶馬公司在其裝配流水線上配有RFID系統(tǒng)，使用可重復(fù)使用的射頻卡。該射頻卡上帶有汽車所需的所有詳細(xì)的要求，在每個(gè)工作點(diǎn)處都有讀寫器，這樣可以保證汽車在各個(gè)流水線位置，能毫不出錯(cuò)地完成裝配任務(wù)。

(2)倉儲(chǔ)管理

將RFID系統(tǒng)用于智能倉庫貨物管理，能有效地解決與貨物流動(dòng)有關(guān)的信息管理，不但增加了處理貨物的速度，還可監(jiān)視貨物的一切信息。射頻卡貼在貨物所通過的倉庫大門邊上，讀寫器和天線都放在叉車上，每個(gè)貨物都貼有條碼，所有條碼信息都被存儲(chǔ)在倉庫的中央計(jì)算機(jī)里，與該貨物有關(guān)的信息都能在計(jì)算機(jī)里查到。當(dāng)貨物出庫時(shí)，由另一讀寫器識(shí)別并告知中央計(jì)算它被放在哪個(gè)拖車上。這樣，管理中心可以實(shí)時(shí)地了解到已經(jīng)生產(chǎn)了多少產(chǎn)品和發(fā)送了多少產(chǎn)品。

(3)產(chǎn)品防偽

偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題，將射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用在防偽領(lǐng)域有它自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。防偽技術(shù)本身要求成本低，且難于偽造。射頻卡的成本就相對(duì)便宜，而芯片的制造需要有昂貴的芯片工廠，使偽造者望而卻步。射頻卡本身有內(nèi)存，可以儲(chǔ)存、修改與產(chǎn)品有關(guān)的數(shù)據(jù)，利于銷售商使用；體積十分小、便于產(chǎn)品封裝。像電腦、激光打印機(jī)、電視等產(chǎn)品上都可使用。

(4)RFID卡收費(fèi)

國(guó)外的各種交易大多利用各種卡來完成，而我國(guó)普遍采用現(xiàn)金交易?，F(xiàn)金交易不方便也不安全，還容易出現(xiàn)稅收的漏洞。目前的收費(fèi)卡多用磁卡、IC卡，而射頻卡也開始占據(jù)市場(chǎng)。原因是在一些惡劣的環(huán)境中，磁卡、IC卡容易損壞，而射頻卡則不易磨損，也不怕靜電及其它情況；同時(shí)，射頻卡用起來方便、快捷，甚至不用打開包，在讀寫器前搖晃一下，就完成收費(fèi)。另外，還可同時(shí)識(shí)別幾張卡．并行收費(fèi)，如公共汽車上的電子月票。我國(guó)大城市的公共汽車異常擁擠、環(huán)境條件差，射頻卡的使用有助于改善這種情況。

4.3管理與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域

(1)畜牧管理

該領(lǐng)域的發(fā)展起步于賽馬的識(shí)別，是用小玻璃封裝的射頻卡植于動(dòng)物皮下。射頻卡大約10mm長(zhǎng)，內(nèi)有一個(gè)線圈，約1000圈的細(xì)線繞在鐵氧體上，讀寫距離是十幾cm。從賽馬識(shí)別發(fā)展到了標(biāo)識(shí)牲畜。牲畜的識(shí)別提供了現(xiàn)代化管理牧場(chǎng)的方法。

(2)運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)

在馬拉松比賽中，由于人員太多，有時(shí)第一個(gè)出發(fā)的人同最后一個(gè)出發(fā)的人能相隔40分鐘。如果沒有一個(gè)精確的計(jì)時(shí)裝置，就會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。射頻卡應(yīng)用于馬拉松比賽中，運(yùn)動(dòng)員在自己的鞋帶上很方便地系上射頻卡，在比賽的起跑線和終點(diǎn)線處放置帶有微型天線的小墊片。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員越過此墊片時(shí)，計(jì)時(shí)系統(tǒng)便會(huì)接收運(yùn)動(dòng)員所帶的射頻卡發(fā)出的ID號(hào)，并記錄當(dāng)時(shí)的時(shí)間。這樣，每個(gè)運(yùn)動(dòng)員都會(huì)有自己的起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，不會(huì)出現(xiàn)不公平競(jìng)爭(zhēng)的可能性了。在比賽路線中，如果每隔5km就設(shè)置這樣一個(gè)墊片，還可以很方便地記錄運(yùn)動(dòng)員在每個(gè)階段所用的時(shí)間。

RFID還可應(yīng)用于汽車大獎(jiǎng)賽上的精確計(jì)時(shí)。在跑道下面按照一定的距離間隔埋入一系列的

天線，這些天線與讀寫器相連，而射頻卡安裝到賽車前方。當(dāng)賽車每越過一個(gè)天線時(shí)，賽車的ID號(hào)和時(shí)間就被記錄下來，并存儲(chǔ)到中央計(jì)算機(jī)內(nèi)。這樣到比賽結(jié)束時(shí)，每個(gè)參賽選手將會(huì)有一個(gè)準(zhǔn)確的結(jié)果。

4.4交通運(yùn)輸領(lǐng)域

(1)高速公路自動(dòng)收費(fèi)及交通管理

高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)是射頻識(shí)別技術(shù)最成功的應(yīng)用之一。目前，中國(guó)的高速公路發(fā)展非常快，而高速公路收費(fèi)卻存在一些問題：一是在收費(fèi)站口，許多車輛要停車排隊(duì)，成為交通瓶頸問題；二是少數(shù)不法的收費(fèi)員貪污路費(fèi)，使國(guó)家損失了相當(dāng)?shù)呢?cái)政收入。RFID技術(shù)應(yīng)用在高速公路自動(dòng)收費(fèi)上，能夠充分體現(xiàn)它非接觸識(shí)別的優(yōu)勢(shì)——讓車輛高速通過收費(fèi)站的同時(shí)自動(dòng)完成收費(fèi)，同時(shí)可以解決收費(fèi)員貪污路費(fèi)及交通擁堵的問題。利用射頻識(shí)別技術(shù)的不停車高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)是將來的發(fā)展方向；人工收費(fèi)，包括IC卡的停車收費(fèi)方式，終將會(huì)被淘汰。預(yù)計(jì)在未來10年內(nèi)，高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)將有數(shù)十億元的需求。

在城市交通方面，解決交通日趨擁擠問題不能只依賴于修路。加強(qiáng)交通的指揮、控制、疏導(dǎo)，提高道路的利用率，深挖現(xiàn)有交通潛能也是非常重要的；而基于RFID技術(shù)的交通管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)查處違章車輛，記錄違章情況。另外，公共汽車站實(shí)時(shí)跟蹤指示公共汽車到站時(shí)間及自動(dòng)顯示乘客信息，會(huì)給乘客帶來很大的方便。

(2)火車和貨運(yùn)集裝箱的識(shí)別

在火車運(yùn)營(yíng)中，使用RFID系統(tǒng)很大的優(yōu)勢(shì)在于：火車是按既定路線運(yùn)行的，因此肯定要通過設(shè)定的讀寫器的地點(diǎn)。通過讀到的數(shù)據(jù)，能夠得到火車的身份、監(jiān)控火車的完整性，以防止遺漏在鐵軌上的車廂發(fā)生撞車事故，同時(shí)能在車站將車廂重新編組。起初的努力是用超音波和雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)讀出車廂側(cè)的條碼，現(xiàn)在被RFID系統(tǒng)取代。射頻卡一般安在車廂頂邊，讀寫器安在鐵路沿線，就可得到火車的實(shí)時(shí)信息及車廂內(nèi)裝的物品信息。

篇（3）

射頻識(shí)別技術(shù)是無線通信IC和天線所構(gòu)成的組件的通稱。它的成品有著各式各樣的形狀和大小,不過其基本的卡片型、硬幣型及有印刷天線的紙張等,不過其基本的功能卻是一樣的,只要配搭專用的讀寫器(READER/WRITER),就可以從外部讀取或?qū)懭胄畔ⅰ?/p>

但這種僅能提供單一功能的RFID,卻扮演了實(shí)現(xiàn)ubiquitoous(網(wǎng)路無所不在)社會(huì)的牽線者,正牽起一股狂大的旋風(fēng)。服飾業(yè)、食品業(yè)、物流業(yè)等許多業(yè)界已開始認(rèn)真思考以此項(xiàng)技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的條形碼系統(tǒng)。在歐美各國(guó),包括了美國(guó)的WalMart、英國(guó)的特易購Tesco、德國(guó)的Metro等大型的連鎖式零售企業(yè),都以提升公司內(nèi)部物流系統(tǒng)的效率為目標(biāo),相繼宣布未來將在2005-2006年間,正式采用RFID系統(tǒng)。

由此可見,無線射頻識(shí)別技術(shù)已經(jīng)在全球的零售業(yè)界掀起了一股旋風(fēng),而與其休戚與共的現(xiàn)代物流業(yè),當(dāng)然也不可避免地卷入了這一旋渦。

現(xiàn)代智能化物流管理

現(xiàn)代的物流,是以物流企業(yè)為主體、以第三方物流配送服務(wù)為主要形式、由物流和信息流相結(jié)合的、涉及供應(yīng)鏈全過程的現(xiàn)代物流系統(tǒng)。在信息化時(shí)代里面,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子商務(wù)、交通運(yùn)輸和管理的現(xiàn)代化,現(xiàn)代物流配送也將在運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)合理化和銷售網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)化的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)整個(gè)物流系統(tǒng)管理的電子化及信息化,配送各環(huán)節(jié)作業(yè)的自動(dòng)化和智能化,從而進(jìn)入以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電子商務(wù)為代表的物流配送的新時(shí)期。

此外,現(xiàn)代物流表現(xiàn)為企業(yè)生產(chǎn)與運(yùn)輸一體化的供應(yīng)鏈管理與服務(wù)。其中貨物運(yùn)輸所需的成本、時(shí)間及貨物在途的狀態(tài)控制是整個(gè)供應(yīng)鏈管理過程中的重要環(huán)節(jié)。而將射頻識(shí)別技術(shù)RFID與現(xiàn)代的物流管理相結(jié)合,將會(huì)極大地提升物流管理各個(gè)環(huán)節(jié)的智能化水平和服務(wù)水平,其勢(shì)必成為21世紀(jì)現(xiàn)代物流發(fā)展的不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。

射頻識(shí)別技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

傳統(tǒng)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的主要功能是提供關(guān)于個(gè)人、動(dòng)物、貨物和商品的區(qū)別于他物的相關(guān)信息。在當(dāng)今的服務(wù)領(lǐng)域、在商品銷售與后勤分配領(lǐng)域、以及在商業(yè)部門、在生產(chǎn)企業(yè)和材料流通等領(lǐng)域自動(dòng)識(shí)別技術(shù)己得到了快速的普及和應(yīng)用。

條形碼技術(shù),曾在識(shí)別系統(tǒng)領(lǐng)域引起了一場(chǎng)革命并得到了廣泛的應(yīng)用。但是現(xiàn)在這種技術(shù)在許多場(chǎng)合已經(jīng)不能滿足人們的需要了。條形碼雖然很便宜,但它的存儲(chǔ)能力小、不能改寫等的缺點(diǎn)均限制了它在自動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域的應(yīng)用。

在這樣特殊的歷史背景底下,在我們對(duì)大存儲(chǔ)量信息載體和無線信息交換方式的需求下面,RFID技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。而要把自動(dòng)識(shí)別技術(shù)與現(xiàn)代的物流管理相結(jié)合,在技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中提高物流管理的效率和效益,RFID技術(shù)較之以傳統(tǒng)的識(shí)別技術(shù),具有其自身獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)(見表1):

射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

無論是傳統(tǒng)的管理方式,還是現(xiàn)代更強(qiáng)調(diào)智能化的管理方式,物流管理的最終目標(biāo)都是要通過向商品流通過程當(dāng)中不同的對(duì)象提品或服務(wù)以換取利潤(rùn)。因此,商品從生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)搅魍?這一完整的物流管理的流程里面,RFID智能射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用,能幫助我們?cè)谄渲胁煌姆秶蝾I(lǐng)域內(nèi)改進(jìn)業(yè)務(wù)

的效率和效益,這具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

零售領(lǐng)域

無論是一包糖果,還是一臺(tái)冰箱或者電視機(jī),在外包裝上加印規(guī)范的條形碼,已經(jīng)是絕大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)過程中一個(gè)常規(guī)的步驟。在商品流通企業(yè),例如大型超市,店員通過掃描條形碼來結(jié)賬和統(tǒng)計(jì)庫存也是司空見慣的一個(gè)場(chǎng)景。

然而,這一場(chǎng)景可能很快要成為歷史,產(chǎn)品包裝上的條形碼可能將要消失,而由加貼或者隱藏在包裝內(nèi)的智能識(shí)別標(biāo)簽(RFID)取而代之。RFID的應(yīng)用,將使企業(yè)的產(chǎn)品和商品信息統(tǒng)計(jì)在無形中自動(dòng)完成,大大提高運(yùn)營(yíng)效率。

物流運(yùn)輸領(lǐng)域

在商品出貨運(yùn)輸?shù)倪^程中,RFID系統(tǒng)可以指導(dǎo)和跟蹤貨物運(yùn)輸?shù)椒诸惖牡攸c(diǎn),通過實(shí)時(shí)收集的貨物信息,調(diào)度和分配運(yùn)輸工具的有效工作時(shí)間。此外,它還能幫助我們完成諸如:集裝箱檢視、集裝箱分艙、內(nèi)裝貨物的核對(duì)和確認(rèn),以及發(fā)貨單打印等工作。

在該領(lǐng)域內(nèi)RFID的廣泛應(yīng)用,能夠使得貨物運(yùn)輸過程中人為參與因素大量地減少,籍此獲取更準(zhǔn)確的貨物信息,實(shí)現(xiàn)貨物有效的在途控制。同時(shí),進(jìn)一步降低物流成本,提高生產(chǎn)效率。對(duì)管理者而言,就是可以隨時(shí)地監(jiān)控全局,更好地調(diào)整資源和勞動(dòng)力的配置。

商品庫存領(lǐng)域

智能化的庫存管理,能夠幫助我們精確地監(jiān)控產(chǎn)品的流動(dòng)情況,實(shí)現(xiàn)庫存狀況的實(shí)時(shí)控制,從而提高生產(chǎn)透明度和生產(chǎn)效率。

RFID技術(shù)的運(yùn)用,能使我們通過無線射頻信息的收集而直接完成商品的入庫工作。貨物的實(shí)時(shí)位置和運(yùn)動(dòng)信息,都直接由RFID系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤,倉庫工作人員只需借助RFID的收發(fā)天線和讀寫器的幫助,即可把貨物的信息記錄入庫。同時(shí),RFID系統(tǒng)還可以根據(jù)貨物標(biāo)簽中所記錄的有關(guān)數(shù)量和體積等的信息,指示出最合適的倉儲(chǔ)位置,以達(dá)到倉儲(chǔ)空間的最優(yōu)化利用。而在貨物清點(diǎn)的過程當(dāng)中,也可以通過自動(dòng)跟蹤RFID標(biāo)簽,極大地提高清點(diǎn)工作的透明度和效率。

篇（4）

2案例分析

以飛機(jī)上的殼體零件為例，在使用過程中，殼體處于強(qiáng)大氣流中，承受空氣動(dòng)力負(fù)載，除此之外，它還是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)動(dòng)力布局的一部分。在殼體設(shè)計(jì)的不同階段，創(chuàng)建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。在擬定技術(shù)建議階段，為了下一步設(shè)計(jì)，形成產(chǎn)品Ai主要輪廓F（Ai）的組成，這些主要輪廓確定了產(chǎn)品的功能用途。對(duì)于殼體而言，主要輪廓的組成與工作用途輪廓的描述一樣，直接影響了殼體的結(jié)構(gòu)方案和工藝性指標(biāo)的選擇：FP11為外圈輪廓的圓柱表面；FP12為法蘭接合處輪廓；FP13為殼體的長(zhǎng)度L；FP14為殼體內(nèi)孔輪廓表面；…FP21為外圈輪廓相對(duì)理論表面FP11的許可偏差ΔP22；FP22為殼體長(zhǎng)度許可偏差ΔP22；FP23為接合處平面平行度許可偏差ΔP23；FP24為內(nèi)孔輪廓許可的表面粗糙度Ra……在構(gòu)思結(jié)構(gòu)方案的過程中，殼體的結(jié)構(gòu)方案分割性質(zhì)是不同的，如整體性程度不同，結(jié)構(gòu)材料不同，毛坯可能的形式不同等。在這個(gè)階段借助于生產(chǎn)工藝準(zhǔn)備模型和生產(chǎn)模型，進(jìn)行殼體工藝性評(píng)價(jià)，生產(chǎn)工藝準(zhǔn)備模型能夠評(píng)價(jià)生產(chǎn)工藝準(zhǔn)備的時(shí)間長(zhǎng)短，生產(chǎn)模型則能夠擴(kuò)展評(píng)價(jià)制造產(chǎn)品所需的勞動(dòng)消耗。針對(duì)各種不同的生產(chǎn)過程，對(duì)應(yīng)有不同的殼體結(jié)構(gòu)方案，整體式殼體，這種殼體可由金屬鑄造或者由非金屬材料壓制成型，并需要外圓表面和兩端面加工；雙半殼體組合的焊接殼體，所示，這種殼體是由兩個(gè)鍛件經(jīng)輾壓得到的，并需要外圓表面和兩端面加工與焊接；焊接外殼和法蘭組合的焊接殼體，它是由兩個(gè)法蘭和一個(gè)外殼組成，主要的聯(lián)接工序是焊接及其后的外圓表面加工；非金屬外殼和金屬法蘭組合的殼體，它是由一個(gè)非金屬外殼和兩個(gè)金屬法蘭組成，并需要外圓表面的加工和法蘭的緊固聯(lián)接。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，在設(shè)計(jì)階段便對(duì)殼體的結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行分析。為評(píng)價(jià)其工藝性，選擇一個(gè)與安裝的對(duì)接螺釘相匹配的殼體空腔。從圖中可以清楚地看到，空腔可能是圓柱形的，或者是長(zhǎng)橢圓形的（A向視圖示）。前一種情況，空腔只能由鉆和锪來實(shí)現(xiàn)。但為了螺釘頭能固定在空腔壁上，必須把孔锪到對(duì)接螺釘?shù)南路?；第二種情況，不要求锪孔，空腔用不少于二道的工序加工完成，即鉆和銑。在設(shè)計(jì)階段，確定工藝性的任務(wù)包含在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)元素加工工序和工步方案的評(píng)價(jià)之中，解決這個(gè)任務(wù)需借助于基于工序、工步和具體類型設(shè)備和工裝水平上的生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。

篇（5）

產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計(jì)從萌芽到發(fā)展，經(jīng)過了漫長(zhǎng)的歲月，經(jīng)歷了多種多樣的設(shè)計(jì)風(fēng)格的變革。從以紋樣裝飾為主的裝飾風(fēng)格和古典藝術(shù)風(fēng)格的復(fù)興，到注視功能和有機(jī)形體的現(xiàn)代主義，藝術(shù)設(shè)計(jì)似乎都停留在造型的范疇上。對(duì)藝術(shù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與形式方面的探討，卻都反映了一個(gè)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象，那便是以產(chǎn)品為主導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象。以往的產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計(jì)過多地重視了產(chǎn)品的制造，產(chǎn)品銷售的利潤(rùn)，卻忽略了產(chǎn)品的使用者——人的因素。

北歐的產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計(jì)，因其一貫堅(jiān)持的人性化，在不犧牲功能的“軟性現(xiàn)代主義”的設(shè)計(jì)風(fēng)格下，產(chǎn)生了許多被人們所接受和喜愛的產(chǎn)品。它們便是重視了人的因素，才使得北歐設(shè)計(jì)代表了優(yōu)秀設(shè)計(jì)的高品質(zhì)，成為世界優(yōu)秀設(shè)計(jì)的代名詞。

一、人的需求是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要依據(jù)

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，最高效率地掌握和操作產(chǎn)品，是當(dāng)今設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和核心。現(xiàn)代生活的人們工作節(jié)奏加快，面臨的是競(jìng)爭(zhēng)激烈的世界，當(dāng)然不希望在使用日常生活用品的過程中也碰到許多意想不到的麻煩。產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)要根據(jù)消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的生理需要，力求達(dá)到產(chǎn)品的方便性、使用的科學(xué)性和相應(yīng)的價(jià)值觀。如果一件新產(chǎn)品，人們需要事先閱讀說明書才能明白操作的要領(lǐng)，那么它絕對(duì)不是好的設(shè)計(jì)，因?yàn)闆]有一個(gè)使用者會(huì)愿意去看說明書里枯燥而煩瑣的內(nèi)容。

簡(jiǎn)單和功能單一的產(chǎn)品逐漸受到人們的喜愛，因?yàn)槿藗冊(cè)?jīng)陷入科技發(fā)展而導(dǎo)致的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的誤區(qū)。多功能的、過于飽和與功能的重復(fù)堆砌不僅僅造成資源的浪費(fèi)，也容易引起人們的誤操作。而多功能必然導(dǎo)致設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，要設(shè)計(jì)師們合理安排各種設(shè)計(jì)界面的穿插也是很不容易的，因此，功能飽和的設(shè)計(jì)僅僅是對(duì)科技發(fā)展的炫耀，而不是人的實(shí)際需要。事實(shí)上，有一些產(chǎn)品的功能，用戶使用的頻率極小。

比如，對(duì)有關(guān)微波烤箱的消費(fèi)者調(diào)查顯示：烤箱的功能很多，可絕大多數(shù)的消費(fèi)者在使用過程中只是將食物放入烤箱，設(shè)定所需時(shí)間，然后開機(jī)。至于其他復(fù)雜的附加功能從未使用過。因此，根據(jù)消費(fèi)者的動(dòng)態(tài)的心理變化和需求，產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)有幾個(gè)趨勢(shì)：

1.自動(dòng)化程度提高；

2.向“輕、薄、短、小”方向發(fā)展；

3.從提高生活質(zhì)量出發(fā)，注重整體設(shè)計(jì)效應(yīng)；

4.一看就懂，易于操作，功能適度。

二、行為心理與產(chǎn)品設(shè)計(jì)

人是設(shè)計(jì)的前提，是設(shè)計(jì)的對(duì)象，是設(shè)計(jì)的主體。如何設(shè)計(jì)使用方便、結(jié)構(gòu)合理的產(chǎn)品，需要人們研究工程心理學(xué)和工效學(xué)方面的知識(shí)，了解產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)與人的生理和行為特點(diǎn)的匹配關(guān)系。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，要考慮消費(fèi)者的行為規(guī)律，力求做到人——機(jī)——環(huán)境的和諧。怎樣設(shè)計(jì)才能更簡(jiǎn)潔明了？怎樣才能迅速引起操作者的注意？怎樣傳達(dá)正確的信息才能使得使用者有正確的理解？因此，想要有合理的、科學(xué)的設(shè)計(jì)，必須對(duì)使用者行為心理有一定的研究，才會(huì)有效地設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

首先，要了解人在做一件事時(shí)所經(jīng)歷的步驟，即行動(dòng)的結(jié)構(gòu)問題。要做一件事時(shí)，人首先要明白做這件事的目的——行動(dòng)目標(biāo)；然后，要采取行動(dòng)，自己動(dòng)手或利用其他的人和物；最后是看自己的目標(biāo)是否已達(dá)到。所以簡(jiǎn)單地說要考慮目標(biāo)，對(duì)外部世界所采取的行動(dòng)、外部世界本身以及查看行動(dòng)在外部世界中所形成的后果。行為本身又包括兩個(gè)方面，去做什么和檢查做的結(jié)果，又稱為“執(zhí)行”和“評(píng)估”。

實(shí)際生活中，這個(gè)過程卻不那么簡(jiǎn)單。因?yàn)樽畛醯哪繕?biāo)也許并不十分明確，目標(biāo)并不會(huì)準(zhǔn)確表明行動(dòng)的具體內(nèi)容——在哪做，怎么做等等，所以要想采取行動(dòng)，還需要將目標(biāo)轉(zhuǎn)化為明確的行動(dòng)步驟，即“意圖”。

假設(shè)坐在沙發(fā)上看書，天色已晚，需要光線亮一些。目標(biāo)：要得到更多的光線。目標(biāo)轉(zhuǎn)化成意圖是：開臺(tái)燈。但還需要明確如何移動(dòng)身體，如何伸手觸摸開關(guān)，如何用手指去操作開關(guān)，還可以有其他意圖，請(qǐng)一個(gè)人幫忙開燈。這樣目標(biāo)沒有發(fā)生變化，可意圖和具體的動(dòng)作卻有不同。

然而，人們?cè)趯?shí)際的行動(dòng)過程中，充滿了不確定和隨機(jī)性，有的時(shí)候很多活動(dòng)不是靠單一行動(dòng)所能完成的，或者一次行動(dòng)無須經(jīng)過所有的階段,所以活動(dòng)的復(fù)雜性使得行動(dòng)中產(chǎn)生執(zhí)行和評(píng)估階段的斷續(xù)。

在使用產(chǎn)品的過程中，人們常弄不明白自己心理意圖及解釋，與實(shí)際操作及外界狀態(tài)之間的關(guān)系。每一個(gè)斷續(xù)的產(chǎn)生都是人內(nèi)心對(duì)外界的解釋與外界實(shí)際狀態(tài)這兩者的差異造成的。某種產(chǎn)品的操作系統(tǒng)是否與用戶設(shè)想的一致？執(zhí)行階段的斷續(xù)即指用戶意圖與可允許操作之間的差距。在評(píng)估階段，容易得到并可輕松地解釋系統(tǒng)提供的有關(guān)信息一致，則所產(chǎn)生的差異很小。

這兩個(gè)斷續(xù)，正是一些日用品設(shè)計(jì)的瓶頸，一些看似簡(jiǎn)單的日用品，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，卻因?yàn)闆]有處理好這兩個(gè)斷續(xù)的解決方法，就難倒了用戶，讓用戶自己來承擔(dān)操作困難的責(zé)任。于是，根據(jù)這些基礎(chǔ)的行為心理知識(shí)，為設(shè)計(jì)師提供一些基本依據(jù)，以便檢查設(shè)計(jì)有沒有出現(xiàn)執(zhí)行和評(píng)估的斷續(xù)或?qū)⑺鼈兲幚砗谩?/p>

如何使用戶輕松地確定某一操作？有哪些可能的操作？具體如何操作？如何建立操作意圖與操作行為之間的匹配關(guān)系？如何建立系統(tǒng)狀態(tài)與用戶解釋之間的匹配關(guān)系？用戶如何知道系統(tǒng)現(xiàn)在的狀態(tài)？這些都需要設(shè)計(jì)者有所考慮。當(dāng)然，行動(dòng)的每個(gè)階段都需要自身獨(dú)特的設(shè)計(jì)策略，根據(jù)每個(gè)階段的情況來確定設(shè)計(jì)方案，這就得到一個(gè)重要的設(shè)計(jì)原理：

1.可視性，用戶一看就知道的物品狀態(tài)和可能的操作方法。

2.正確的概念模型，使操作鍵的設(shè)計(jì)與操作結(jié)果一致。

3.正確的匹配，建立可判定的操作與結(jié)果，控制器和功能，系統(tǒng)狀態(tài)與可視提示之間的匹配關(guān)系。

4.反饋，用戶可以接收到有關(guān)操作結(jié)果的完整，持續(xù)地反饋(轉(zhuǎn)第103頁）(接第109頁）信息。

三、設(shè)計(jì)原理中的心理學(xué)思維

設(shè)計(jì)優(yōu)秀的物品容易被人理解，直接給用戶提供了操作方法上的線索；而設(shè)計(jì)拙劣的物品使用起來很困難。它們不具備任何操作上的線索或給用戶提供一些錯(cuò)誤的信息，使用戶陷入困惑，破壞了正常的解釋和理解過程?？梢岳靡陨显韺?duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)做個(gè)評(píng)估，從而可以知道，有問題的設(shè)計(jì)問題出在哪，向哪個(gè)方向改進(jìn)會(huì)避免問題的出現(xiàn)；也可以用這些原理指導(dǎo)我們的設(shè)計(jì)，在創(chuàng)新的過程中創(chuàng)造出有效、易于操作的使用方式。

可視性，要表現(xiàn)操作意圖與自己和產(chǎn)品之間是否實(shí)現(xiàn)了互動(dòng)，即操作意圖與實(shí)際操作之間的匹配，并且要讓用戶看出物品之間的關(guān)鍵差異。基于可視性，才可以把事物區(qū)分開來。操作結(jié)果的可視性能夠讓用戶知道使用的方法是否正確。

可視性只是原理的一點(diǎn)，更重要的是建立正確的概念模型。這里需要提到預(yù)設(shè)用途的概念，指物品被人們認(rèn)為具有的性能及其實(shí)際上的性能。預(yù)設(shè)用途為用戶提供了操作的明顯線索。比如手板是用來推的，旋鈕是用來轉(zhuǎn)的，狹長(zhǎng)的方孔是用來插東西的等等。如果預(yù)設(shè)用途在設(shè)計(jì)中得到合理的利用，用戶則無須借助任何圖解、說明就知道如何操作了。在概念模型中，物品的表面結(jié)構(gòu)，限制條件和匹配可以幫助人們了解物品的使用方法。以剪刀為例。剪刀柄上的圓環(huán)顯然是讓人放東西進(jìn)去，而唯一合乎邏輯的就是把手指放進(jìn)去。圓環(huán)的大小決定了使用上的限制，限制了放的手指的數(shù)目；同時(shí)剪刀的功能不會(huì)受到手指位置的影響，放錯(cuò)了手指，照樣可以使用剪刀。所以就算是第一次使用剪刀，用戶也可以弄明白它的使用方法。因?yàn)榧舻兜母鞑糠诛@而易見，功能清楚。剪刀的設(shè)計(jì)突出了概念模型，并有效利用了預(yù)設(shè)用途和限制條件。

匹配原則，以汽車為例，想要把車往右轉(zhuǎn)就需順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，這里有兩種匹配關(guān)系，方向盤是唯一負(fù)責(zé)汽車方向的，方向盤不是向左轉(zhuǎn)就是向右轉(zhuǎn)。匹配性使得用戶的操作動(dòng)作與操作結(jié)果之間表現(xiàn)出緊密可見的關(guān)系，信息反饋很迅速，也非常好記。

反饋原則在原來經(jīng)典的電話概念模型中有很好的體現(xiàn)，按下按鍵用戶會(huì)聽到確定的聲音來幫助辨別工作狀態(tài)。功能設(shè)計(jì)上要注意到對(duì)人的視覺有及時(shí)的反映，以判斷操作的正誤。

了解用戶的行動(dòng)結(jié)構(gòu)和行為心理所得出的設(shè)計(jì)原理是產(chǎn)生優(yōu)秀設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。貫徹以人為本的科學(xué)發(fā)展觀，也是產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。研究人的行為心理可以更好地為人類服務(wù)。

市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，研究消費(fèi)者心理已成為生產(chǎn)者和設(shè)計(jì)師的出發(fā)點(diǎn)。如果沒有對(duì)消費(fèi)者心理深入的了解，設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品再好，也只能是放在柜臺(tái)里，不能產(chǎn)生市場(chǎng)效益，所以重視對(duì)消費(fèi)者的需要、動(dòng)機(jī)、個(gè)性、情感的調(diào)查和了解，做到產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念上新穎，視覺上好看，使用上方便，品位上滿意，價(jià)格上合理，就一定能推出受市場(chǎng)歡迎的優(yōu)秀設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者、設(shè)計(jì)師和消費(fèi)者共贏，達(dá)到市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷繁榮的目的。

篇（6）

2新型細(xì)紗機(jī)采用變頻調(diào)速的實(shí)現(xiàn)方式

細(xì)紗機(jī)利用變頻器調(diào)節(jié)錠子速度快慢一般采用定長(zhǎng)制方式，即按照不同紡紗支數(shù)所紡的滿紗總長(zhǎng)度區(qū)間，每個(gè)區(qū)間根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中的斷頭情況來設(shè)置相應(yīng)的錠子速度達(dá)到減少設(shè)斷頭的目的。

篇（7）

2斜齒輪精確建模

1)建立各參數(shù)表達(dá)式。需要在菜單的表達(dá)式對(duì)話框中添加各參數(shù)，如壓力角，各圓直徑，齒寬，螺旋角，模數(shù)，螺距，倒角半徑，齒數(shù)，漸開線的軸坐標(biāo)X,Y,Z。

2)做漸開線跟分度圓。利用基礎(chǔ)功能模塊，設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)，得到漸開線跟分度圓。

3)繪制原點(diǎn)與分度圓和漸開線交點(diǎn)的直線，并在變換對(duì)話框中操作將其順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90/，將漸開線對(duì)旋轉(zhuǎn)后的直線做鏡像處理。

4)做齒頂圓跟齒根圓，此時(shí)的齒頂圓半徑最好輸入值+0.1，它能保證在后面的布爾操作中不至于出現(xiàn)失敗。

5)螺旋線的繪制，并完成單個(gè)齒廓。這需要測(cè)量直線之間的角度，并運(yùn)用特征命令，此時(shí)操縱需謹(jǐn)慎，防止出現(xiàn)錯(cuò)誤。

6)運(yùn)用倒斜角，選擇齒頂和齒根邊緣曲線，刀具體為整個(gè)輪廓，得到單個(gè)斜齒。

7)實(shí)體特征的圓形陣列命令得到全部整周的齒廓。

8)進(jìn)入草圖，完成輪轂、輪輻的設(shè)計(jì)，拉伸并通過求差得到，并對(duì)相關(guān)部位進(jìn)行倒圓角跟倒斜角處理，最終得到斜齒輪如圖4斜齒輪的模型參數(shù)化我們?cè)趯?duì)斜齒輪的設(shè)計(jì)過程中，需要通過現(xiàn)有的模型進(jìn)行稍作修改參數(shù)就可得到不同的斜齒輪，其模型可以自動(dòng)更新，生成新齒輪，這就需要對(duì)斜齒輪進(jìn)行各結(jié)構(gòu)的參數(shù)化，在需要時(shí)，修改數(shù)據(jù)即可。

篇（8）

在后工業(yè)時(shí)代，每個(gè)人都是設(shè)計(jì)師，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)師不再依靠自己的力量獨(dú)立設(shè)計(jì)，而是扮演設(shè)計(jì)組織者的角色，組織有效的設(shè)計(jì)平臺(tái)。3D打印是由計(jì)算機(jī)通過三維軟件進(jìn)行模型建造，并以STL的文件格式傳輸至3D打印機(jī)，3D打印機(jī)識(shí)別到片層截面，并完成文件輸出。截面是由多個(gè)三角形面來模擬所設(shè)計(jì)的物品的表面形態(tài)，三角形面越小，物體打印的越精細(xì)。此外，VRML、WRL也是經(jīng)常被使用的輸入文件格式。設(shè)計(jì)師能夠?qū)Ｗ⒂诋a(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)意和功能創(chuàng)新，即所謂“設(shè)計(jì)即生產(chǎn)”。設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品形態(tài)的創(chuàng)作將更加揮灑自如，這是傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、手板模型制作等流程難以企及的。

（二）3D打印縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)到成型的周期

當(dāng)前，消費(fèi)者對(duì)新奇產(chǎn)品的需要和渴望遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于過去，3D打印等數(shù)碼技術(shù)可以幫助廠家應(yīng)對(duì)消費(fèi)者瞬息萬變的口味，設(shè)計(jì)師可以通過互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)開源平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，注重利基產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，進(jìn)入產(chǎn)品和經(jīng)營(yíng)的長(zhǎng)尾時(shí)代。3D打印更適合一些小規(guī)模制造，尤其是高端定制產(chǎn)品，比如零部件制造。雖然當(dāng)前打印制造材料仍然以塑料為主，但金屬材料肯定會(huì)在未來被運(yùn)用到3D打印中來?？梢灶A(yù)見，該技術(shù)將會(huì)在未來得到越來越廣泛的應(yīng)用。

（三）3D打印節(jié)省產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)的成本

市場(chǎng)需要產(chǎn)品以最快的速度更新?lián)Q代，但新產(chǎn)品生產(chǎn)出來后，若沒有銷路，則得不償失。開發(fā)一副模具要幾十萬，甚至幾百萬，而利用3D打印技術(shù)，可以把產(chǎn)品先開發(fā)出來，如果該產(chǎn)品符合技術(shù)要求和市場(chǎng)需求，再進(jìn)行模具開發(fā)，并進(jìn)行進(jìn)一步批量生產(chǎn)。此外，3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)模具制造技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)相互補(bǔ)充，而未來的制造領(lǐng)域中，3D打印機(jī)可完成30%的產(chǎn)品，而70%由模具制完成。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，3D打印產(chǎn)品不需要昂貴的模具實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)注塑，其所需的原材料和能源僅為傳統(tǒng)方式的1/10，還降低了企業(yè)因開模不當(dāng)造成的不必要損失和風(fēng)險(xiǎn)；3D打印可以制造曲面更復(fù)雜、造型更豐富的產(chǎn)品，可以為客戶定制個(gè)性化產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)“即想即得”；3D打印產(chǎn)品也可以遠(yuǎn)程傳輸文件并異地打印，減少運(yùn)輸費(fèi)用。3D打印的出現(xiàn)意義在于我們能夠制造自己的產(chǎn)品供其他人進(jìn)行消費(fèi)，人們的設(shè)計(jì)創(chuàng)造才能被盡情釋放，能夠滿足高層次的需要。

篇（9）

設(shè)計(jì)作為一種藝術(shù)性的造物活動(dòng)，其本質(zhì)是“按照美的規(guī)律為人造物”。愛美之心，人皆有之。雖然“美”并不是設(shè)計(jì)的唯一屬性和最終目的，但就設(shè)計(jì)成果而言，美的因素卻成為考察其優(yōu)劣程度的標(biāo)準(zhǔn)之一。美是喚起和激發(fā)人的最高享受的心理狀態(tài)，它是人類設(shè)計(jì)、創(chuàng)造本質(zhì)的最深刻反映。“美”的設(shè)計(jì)能使產(chǎn)品有效地使用，并給人以強(qiáng)烈的視覺沖擊和視覺印象，提升產(chǎn)品的審美體驗(yàn)。美是抽象的，但同時(shí)它又是可感的。如何讓見仁見智的美學(xué)評(píng)價(jià)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中形成有一定參考價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)我們的設(shè)計(jì)是一個(gè)值得我們深思的問題。

一、設(shè)計(jì)美學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系的架構(gòu)基礎(chǔ)

由卡耐基梅隆大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院craigvogel教授與工程學(xué)院jonathancagan教授合作創(chuàng)立、并在《創(chuàng)造突破性產(chǎn)品》一書中推出的技術(shù)—形式定位圖，顯示了同一域的不同產(chǎn)品在技術(shù)和形式為軸的坐標(biāo)系中的定位。根據(jù)他們?cè)谧鴺?biāo)體系中的不同方位，可以得出針對(duì)性的市場(chǎng)定位及驅(qū)動(dòng)因素。由此得出結(jié)論：只有形式好技術(shù)含量高的產(chǎn)品才能從競(jìng)爭(zhēng)者中脫穎而出。wwW.133229.Com當(dāng)今社會(huì)的消費(fèi)者不但了解自己的境況，也了解可供選擇的產(chǎn)品。他們所尋求的是一種完整的、能夠體現(xiàn)自身價(jià)值和素質(zhì)，并豐富生活的產(chǎn)品。形式與技術(shù)便成為我們?cè)趯?duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)不可或缺的必要條件。在形式—技術(shù)坐標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，我們可以將設(shè)計(jì)的美學(xué)理念融會(huì)其中，以此來作為的我們衡量產(chǎn)品設(shè)計(jì)的美學(xué)量化綜合指標(biāo)及評(píng)價(jià)內(nèi)容。

二、設(shè)計(jì)美學(xué)模糊評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的具體闡述及數(shù)學(xué)模型的建立

設(shè)計(jì)的本質(zhì)是“按照美的規(guī)律為人造物”。工業(yè)設(shè)計(jì)是人類在現(xiàn)代大工業(yè)條件下按照美的規(guī)律造型的一種創(chuàng)新的社會(huì)實(shí)踐，是技術(shù)與與藝術(shù)形式的高度自覺。設(shè)計(jì)美則是建立在技術(shù)發(fā)展與形式創(chuàng)新基礎(chǔ)之上的一種藝術(shù)性的造物活動(dòng)帶來的心理體驗(yàn)。設(shè)計(jì)美學(xué)評(píng)價(jià)體系的建立，是為了在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中探求技術(shù)美與形式美的完美結(jié)合并以此指導(dǎo)我們的設(shè)計(jì)實(shí)踐，在設(shè)計(jì)活動(dòng)中追求感情與情境的訴求，讓消費(fèi)者在產(chǎn)品使用體驗(yàn)中，得到情感的熏陶和生命情感的體驗(yàn)享受。

1.技術(shù)美

這里技術(shù)指的是產(chǎn)品的核心功能，即產(chǎn)品的使用功能、生產(chǎn)產(chǎn)品的材料和加工工藝、使用產(chǎn)品時(shí)涉及到的界面關(guān)系（如按照按鈕、屏幕、語音等提示進(jìn)行操作）。技術(shù)美側(cè)重于理性，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中理智和推理的思維形態(tài)的表現(xiàn)形式。

2.形式美

通常我們說到形式美，是指構(gòu)成事物的物質(zhì)材料的自然屬性（色彩、形狀、線條、聲音等）及其組合規(guī)律（如整齊一律、節(jié)奏與韻律等）所呈現(xiàn)出來的審美特性。本文將形式美定義為是能夠?qū)⒚栏信c產(chǎn)品與服務(wù)中人機(jī)結(jié)合起來的造型，在視覺、感覺和聽覺等屬性間所呈現(xiàn)出來的審美特性，側(cè)重于感性、情感和靈感的藝術(shù)思維。

3.體驗(yàn)美

體驗(yàn)美指的是在產(chǎn)品使用過程中所體現(xiàn)出來的和諧的人—機(jī)—環(huán)境關(guān)系，合適的人機(jī)尺寸及友好溫馨的人機(jī)界面，親切的人性化關(guān)懷，合理完善的功能，及其外觀質(zhì)量和外觀形態(tài)表現(xiàn)或傳達(dá)出一定的信息、表情或情感，在產(chǎn)品的多次同樣使用的記憶中所形成的經(jīng)驗(yàn)，所帶來的一種美妙體驗(yàn)?；蛘哒f是技術(shù)與形式的結(jié)合度，在產(chǎn)品使用過程中所形成的總體審美體驗(yàn)。在18世紀(jì)哲學(xué)家鮑姆嘉通（baumgar-ten）首先提出了美學(xué)體驗(yàn)這個(gè)詞并將其含義改變?yōu)楦泄俚臐M足或感覺上的愉悅，藝術(shù)作品是因?yàn)檫@個(gè)原因而產(chǎn)生的，即為了滿足人們感官的感覺。而在這里特指產(chǎn)品本身的在技術(shù)、人機(jī)理論及形式美學(xué)規(guī)律等方面的運(yùn)用，對(duì)消費(fèi)者在心理和生理上的情感體驗(yàn)的提升和挖掘，也就是說產(chǎn)品通過一系列的具體功能效用和人機(jī)工程上的易用性、安全性、和舒適性以及形式美學(xué)規(guī)律的探究，使人們?cè)谏砗托睦砀惺艿降挠鋹傮w驗(yàn)，從而在使用過程中產(chǎn)生某種共鳴。隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，人們所追求和期待的已由機(jī)械的、毫無生氣的物質(zhì)滿足過渡到更具有生命情感的體驗(yàn)享受。正如經(jīng)濟(jì)學(xué)家約瑟夫·派恩和詹姆斯·吉爾摩在《體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)》一書中指出：體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)時(shí)代已經(jīng)到來。顧客的需求不僅僅是產(chǎn)品或服務(wù)．他們還追求感情與情境的訴求。產(chǎn)品設(shè)計(jì)美學(xué)是探究提高人類生活品質(zhì)的美學(xué)規(guī)律，其最終目的是要人類在科技文明的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷進(jìn)步的平臺(tái)上，自由的生存和發(fā)展。設(shè)計(jì)不僅僅是為了生產(chǎn)、為了“物’的實(shí)現(xiàn)，而同時(shí)也使人類實(shí)現(xiàn)了諸多精神需求且獲取了很多美的心理體驗(yàn)。

三、小結(jié)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)是以產(chǎn)品這一實(shí)物形式呈現(xiàn)在人們面前的，它利用各種技術(shù)手段和藝術(shù)方法按照功用規(guī)律和審美的規(guī)律來創(chuàng)造。設(shè)計(jì)的獨(dú)特表現(xiàn)形式使美學(xué)這個(gè)主題更加廣泛、更加深入地介入了人們的生活。產(chǎn)品設(shè)計(jì)迫切要求人們正確認(rèn)識(shí)產(chǎn)品的形式與審美的關(guān)系，用“美”的尺度，設(shè)計(jì)制造富有形式美感的現(xiàn)代“藝術(shù)品”——產(chǎn)品設(shè)計(jì)。本文以技術(shù)—形式坐標(biāo)系為基礎(chǔ)，結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)的美學(xué)準(zhǔn)則，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)的美學(xué)評(píng)價(jià)歸納為技術(shù)美和形式美以及體驗(yàn)美，對(duì)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)型量化方法進(jìn)行了初步研究，以期提高工業(yè)設(shè)計(jì)美學(xué)評(píng)價(jià)的科學(xué)性與可行性。社會(huì)在進(jìn)步，人們的審美需求也在提高，設(shè)計(jì)師只有根據(jù)設(shè)計(jì)美學(xué)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，提倡人性化的情感體驗(yàn)設(shè)計(jì)，從消費(fèi)者的實(shí)際需求出發(fā)，才能適應(yīng)瞬息萬變的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，立足于激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)大環(huán)境之中。④①

參考文獻(xiàn)：

[1]荊雷.設(shè)計(jì)藝術(shù)原理[m].濟(jì)南：山東教育出版社，2002．

篇（10）

2貼布藝術(shù)的藝術(shù)語言及表達(dá)手法

從結(jié)繩記事到纖維材料織成的織物成為人們的第二層肌膚，纖維材料與人們不斷接近，成為了一種表達(dá)藝術(shù)美感的語言，也是表達(dá)設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)構(gòu)思的最直接的基礎(chǔ)物質(zhì)。貼布藝術(shù)可以說是對(duì)材料美的發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用的過程，棉布的柔軟輕松，樸實(shí)無華又平易近人；麻布的古樸粗獷又自然醇厚；絲綢的細(xì)膩光澤及毛料的豐滿奢華等，這些面料的特性在貼布藝術(shù)中都能夠得到最好的發(fā)揮。貼布藝術(shù)與繪畫的不同之處，就在于貼布設(shè)計(jì)師需要讀懂各種材料的語言，能夠恰到好處地組合運(yùn)用各種面料，通過改變面料的外部特征并賦予面料新的面貌和性格，從而達(dá)到豐富視覺效果的目的。另外，不同貼布手法的運(yùn)用，也能將貼布的魅力發(fā)揮到極致。

2．1平貼手法

平貼是比較簡(jiǎn)單且視覺效果比較平面的裝飾手法。即按照設(shè)計(jì)好的圖案，在選好的面料上剪下相應(yīng)的樣子，然后在底布上拼貼縫合即可。這種手法主要強(qiáng)調(diào)塑造塊面，強(qiáng)調(diào)塊面的顏色或輪廓，少用或不用填充物，適宜塑造一些復(fù)雜又色彩多變的圖形。一般采用的是現(xiàn)成的色布，但為了達(dá)到更好的裝飾效果，可以將選好的面料染色后進(jìn)行貼縫。將本色的坯布漂洗之后，放在調(diào)好的顏料水中煮開，加入適量食鹽，等其上色之后晾干。然后對(duì)干好的布進(jìn)行上漿處理，再次晾干后即可使用。這種方法可以豐富色彩的選擇范圍，制作出更有個(gè)性的作品。

2．2浮雕手法

在貼布的發(fā)展歷史中，絎縫、拼縫、暗縫、補(bǔ)花等手法被頻繁運(yùn)用。絎縫由于其能夠運(yùn)用特定的線跡將底布、填充物及面料表布縫合在一起，起到結(jié)實(shí)、耐用、均衡、保暖的效果而備受貼布設(shè)計(jì)師青睞。絎縫工藝特有的裝飾線跡與面料凹凸起伏的肌理效果，更是浮雕手法中不可缺少的工藝之一。另外，不加填充物，將面料按預(yù)想的圖案剪下，用暗縫手法縫在底布上，然后在圖案上手縫線跡，也能實(shí)現(xiàn)圖案的浮雕效果。在制作具有浮雕效果的貼布作品時(shí)，材料的肌理感及制作技巧產(chǎn)生的自然連續(xù)的形式都能夠改變?nèi)藗儗?duì)面料的最初感受，使人們體會(huì)到或粗糙或細(xì)膩、或輕柔或堅(jiān)硬的肌理質(zhì)感。

2．3綜合技法

隨著科技的發(fā)展，新型面料層出不窮，了解面料間的內(nèi)在規(guī)律，掌握面料的特性，運(yùn)用各種不同工藝手法，藝術(shù)地展現(xiàn)貼布作品顯得尤為重要。鍍金、噴漆、拓印、壓皺、打摺、纏繞、系扎等工藝手法越來越多的運(yùn)用到貼布藝術(shù)的創(chuàng)作中，紐扣、珠片、花邊等輔料也成為了貼布作品的點(diǎn)睛之筆。多種工藝手法與多種面料的搭配使用，能夠極大地增強(qiáng)貼布作品的視覺效果，滿足人們不同的審美需求。

3貼布手法在家紡產(chǎn)品中的運(yùn)用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們審美水平的不斷提高，人們對(duì)家紡產(chǎn)品的要求已經(jīng)不僅僅局限于它的實(shí)用性及美觀性，而是對(duì)產(chǎn)品個(gè)性、配套性、文化內(nèi)涵及功能性的要求越來越高。傳統(tǒng)的貼布工藝融入到現(xiàn)代家紡產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，既能豐富家紡設(shè)計(jì)的元素，又能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)藝術(shù)與現(xiàn)代工藝的完美結(jié)合，使貼布藝術(shù)能夠得到更好地發(fā)展和延伸。另外，新材料及多種工藝手法的混合使用，使貼布這項(xiàng)傳統(tǒng)的藝術(shù)形式散發(fā)著時(shí)尚的美感。但是由于家紡產(chǎn)品必須兼顧審美性與實(shí)用性，貼布工藝在家紡產(chǎn)品中多以田園、卡通等風(fēng)格出現(xiàn)。

3．1田園風(fēng)格

運(yùn)用中間色調(diào)的自然色系，營(yíng)造出“采菊東籬下，悠然見南山”的田園風(fēng)光，將自然界中的花、鳥、蟲、魚、人、樹、屋等元素，經(jīng)過簡(jiǎn)潔概括的圖案處理之后，展現(xiàn)人與自然和諧相處的溫馨畫面，多出現(xiàn)在靠墊等客廳家紡用品上。作品《心花一瓣》中，以貼布手法為主，并結(jié)合手繡、拼布、打摺等工藝手法，選用自然色系的棉麻面料，并對(duì)自然界中的花、鳥、景物等進(jìn)行簡(jiǎn)潔化處理，營(yíng)造出清新浪漫、溫情脈脈的現(xiàn)代田園風(fēng)格的家紡作品。其中，靠墊1中的樹枝、房屋、小鳥都是根據(jù)圖案在紙樣上裁剪好，在面料上面放縫、熨燙之后，在里面鋪上填充物，接著用暗縫的手法縫到面料上。為了避免塊面面積的單調(diào)，特意在房頂和房屋上手縫幾條縫線來打破塊面的單調(diào)感，增加房屋的肌理感。紐扣的使用可以增加作品的層次感和觸感，樹枝和花朵采用虛實(shí)結(jié)合的刺繡手法，增加了畫面的視覺效果。在靠墊2、地墊、靠墊3中，分別使用了立體花及抽褶花的工藝手法。在靠墊2和地墊中，先將面料裁剪為長(zhǎng)條狀，再用手縫，縫完后抽起來，重復(fù)的幾條重疊起來就形成一朵立體花?？繅|3中的立體花則是先把每?jī)蓚€(gè)裁片背面相對(duì)縫起來，留出縫口，然后再翻到正面，塞好棉，將縫口進(jìn)行暗縫，6瓣花朵都塞完棉之后需要把6片組合起來成為一朵花，再將花朵固定到靠墊的面料上。整套作品中，平面及立體相結(jié)合，一種工藝手法為主，多種手法補(bǔ)充。

3．2卡通風(fēng)格

由于貼布手法采用的面料塊面比較大，立體感比較強(qiáng)，能夠營(yíng)造豐富的視覺效果，工藝手法比較安全，常用在兒童家紡產(chǎn)品的裝飾之中。鮮艷的色彩，不同尺寸塊面的對(duì)比，不同輔助裝飾品的使用，營(yíng)造出一幅活潑快樂的畫面。多用于兒童床品的局部，或者兒童房的裝飾靠墊及壁掛裝飾上。

3．3混合風(fēng)格

多種手法與多種風(fēng)格混合使用，營(yíng)造或唯美或奔放、或清新或厚重的藝術(shù)氛圍，常見于裝飾壁掛。