弗羅里達大學研究RFID應用于生鮮食品供應鏈

弗羅里達大學的食品分銷及零售中心正在研究怎樣將RFID技術運用于易腐食品的運輸管理中。

當弗羅里達大學食品及農業科學院（IFAS）包裝學副教授Jean-Pierre Emond 第一次聽說RFID技術時，就立即意識到這項技術可能會給生鮮食品供應鏈帶來極其重大的影響。

“現在，我感覺手里就像拿著法拉利（Ferrari）的鑰匙 ”他說道，“正是這種奇妙的技術能為人類作出很多貢獻。”但當他進一步了解這一技術時，他發現存在著一些不利因素阻礙這一技術的采用。“盡管人人都告訴我法拉利（Ferrari）可以啟動，但沒有方法確保讀取新鮮食品上標簽的信息。”

測試裝有易腐食物的塑料箱上的標簽

當許多行業都在尋求一種高效可靠的RFID使用方法時，在生鮮食品上貼標簽是RFID使用中的一大難題。因為水能夠吸收無線電波，并且大多數的易腐食品，像肉類、水果、蔬菜和奶制品，水分含量都很大。事實上，這些產品平均含有大約90%的水分。即便如此，Edmond和他的隊友們也已經找到了解決這一技術難題的方法，并且可以將其運用于生鮮食品的追蹤中。

不僅產品能影響RFID的正常工作，而且其包裝也對RFID的正常工作帶來影響。一個皺皺巴巴的盒子在潮濕的環境中能吸收相當于其重量10%的水分。所以，被識讀的包裹所處的環境會對RFID的可靠性帶來一定的影響。另外，許多易腐食品的包裝中都含有用來防潮的金屬箔。但是，金屬反射RFID信號，從而也為RFID的可靠工作帶來了影響。

在2003年，Emond開始和他的食品及農業科學院的同事(IFAS)Jeffrey Brecht一起探討在生鮮食品上使用RFID的方法，Brecht專門研究蔬菜和水果采摘之后的生理和園藝特性。Emond結合IFAS在易腐食品中的實踐經驗和工藝方面的專門技術以及從零售商、食品服務公司和餐館連鎖店搜集到的各種信息，于2003年夏天成立了食品分銷與零售中心（CFDR）。

CFDR也得到了Franwell的大力支持，Franwell是弗羅里達州Plant City市的RFID系統集成商。Franwell的董事長兼執行總裁Jeff Wells參觀了學校并承諾要支持CFDR的RFID項目研究工作，他們愿意提供必須的RFID設備，同時還給予技術上的支持。研究中心在自己RFID實驗室里使用學校和業界合作者提供的設備，進行在生鮮食品供應鏈中使用RFID的技術研究工作。

目前，研究中心已經擁有了數輛冷藏車、八間可以控制溫度和濕度的專用實驗室、五間食品保鮮的冷藏室、兩個冰柜和IFAS提供的做課程實驗用的現場包裝實驗室。這一實驗項目還用到了聯邦快遞捐贈給地方社區大學的波音727航空飛機。但是現場實驗時，CFDR還需要得到各大公司的支持。這些公司包括其客戶――國內最大的零售商在內都愿意為他們提供便利的服務。“我們可以使用美國境內的所有供應鏈和商店進行測試。” Emond說道。

許多生鮮產品供應商與CFDR簽訂了測試服務協議，協議根據測試項目的難易程度收費（通常是從三萬美元到四十萬美元不等）。CFDR的第一個項目是加利福尼亞州薩利納斯市的農產品栽培商Tanimura & Antle (T & A)委托中心研究在運往沃爾瑪的生鮮蔬菜上貼RFID標簽的技術。“我們的項目從八月份開始到十一月份結束，T&A和CFDR第一次真正找到了在運輸的生鮮蔬菜上貼RFID標簽的有效方法。” Emond說。
 

中心有五個食品工業中使用的用于食品保鮮的冷藏室

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通過在實驗室內的測試，Emond認為CFDR能隔離和控制眾多能影響RFID系統正常工作的因素。“公司把我們的測試結果作為判斷RFID系統最佳性能的基準，因為我們對各種影響系統工作的因素，如濕度、密度和溫度都予以測定，并對其進行隔離。” Emond解釋道。

CFDR測試了三種不同的EPC Class 1鑲嵌標簽，這三種標簽分別是Alien 技術公司、Symbol 和Rafsec開發的，測試并研究應該將這些標簽貼到塑料箱或者紙板箱的什么位置才能使RFID系統性能最好。除了需要解決在生鮮食品上貼標簽的問題外，CFDR研究人員經過測試還發現不同廠家的標簽工作性能也有很大差異。讀取率從92%到25%不等，這是由標簽的設計和所貼標簽的位置不同引起的。

中心認為貨箱上標簽粘貼位置是對識讀率產生影響的主要因素，在裝有生菜的30個箱子的五個面上都貼上了簽。目的是看當箱子堆放在托盤上以后，不管將標簽貼在箱子的哪個方向以及處在讀寫器的哪個方向是否都能被讀取到。CFDR選擇同時測試箱子的五個面來觀察最佳的標簽粘貼位置。沒有在箱子的上面貼標簽測試，因為通常用來運輸貨物的可回收再利用的塑料箱的頂部是沒有蓋的，所以就不可能貼標簽。

放在托盤上的箱子通過入口處RFID識讀器時，所有標簽的讀取率為31%到25%。當CFDR將箱子裝上托盤以后，箱子上的標簽處于外面可見部位，結果標簽的識讀率為92%到76%。沒有直接對著天線的標簽的識讀率較低，這是因為生鮮產品阻礙了射頻信號的傳播。

眾所周知，因為水能降低RFID標簽的可靠性，所以研究中心就設計了一種測試冷凝對識讀率影響的方法。為了進行這項測試，研究中心將貼有標簽貨箱裝入托盤以后，對托盤的表面進行冷凝處理。這一想法是為了檢驗一小層水滴是否能降低標簽的識讀能力。測試發現，即使在標簽表面冷凝了大量水滴也不會降低標簽的識讀能力，研究中心還對覆蓋在托盤上的塑料彈性膜進行了冷凝（在塑料膜內冷凝）處理，發現也沒有對RFID的識讀率造成任何影響。
 

中心在包裝實驗室內研究彈性膜怎樣影響RFID標簽識讀率

另外中心還做了一個測試識讀率與托盤通過入口時的移動速度之間的關系的實驗。研究發現托盤移動的速度越快，識讀率就越低，以每小時一米的速度移動識讀率是90%，以每小時四米的速度移動識讀率是79%。

由于生菜的重量很輕，蔬菜托盤有九英尺高，遠遠高于一般的托盤，所以CFDR最初認為要用六個天線以保證標簽的識讀效率。為了解決在商業中而不僅僅是在實驗環境中如何更好地使用RFID的問題，測試中心考慮到采用RFID技術的公司可能會面臨到資金問題。CFDR的合作伙伴RFID系統集成商Franwell幫助其開發了一種經濟有效的方法。“Franwell指出沒有人能承擔得起在每個入口安裝六個識讀器天線的開支，所以我們設計了一種讓天線成一定角度的方案。” Emond說。

盡管問題復雜，Emond在測試結束的時候還是堅持認為公司能和T&A通力合作，在其Salinas分銷中心重復做以上CFDR測試，找到符合公司要求的最好的標簽和識讀器。

CFDR已經做過類似標簽最佳粘貼方法的工作，Emond相信在易腐食品供應鏈中采用RFID的最大利潤來自于開發出使用帶有傳感器的RFID標簽來限制食品腐壞的系統。

中心已經采用了帶有傳感器的能監控和記錄貨運環境的RFID標簽，對在美國范圍內的貨運產品實施了跟蹤測試。中心也調查了溫度變化對運輸中易腐食物的影響。

“我們知道在易腐食品供應鏈中普遍存在著12%的浪費現象。那就意味著光是每年五千億美元銷售量的美國超市就存在著數十億美元的浪費。”Emond說道。當用空運時，由于運輸中的劇烈震蕩使三分之一的生鮮產品到達目的地時不能出售。如果貨物在運輸途中能夠被很好地監控，Edmond說，必要時采取措施，那么就能夠有效地防止浪費。

中心用于測試溫度及濕度對RFID系統影響的實驗室

傳統貨運采用數據記錄器（一個很小的記錄傳感器溫度的電子設備）進行監控。為了獲得記錄器中記錄的溫度，公司必須取下設備，接上電纜并將數據下載到計算機中。為了保持溫度記錄的連續性，必須在運輸過程結束后才能從記錄器上下載數據。使用基于RFID的傳感器以后，搜集數據時就不用再把設備從貨物上取下了。“這對運輸中新鮮蔬菜的保護具有十分重要的意義，因為可以在運輸過程中判斷出溫度變化是否對新鮮蔬菜造成了破化或者影響了其保質期。將來我們可以通過掃描RFID標簽判斷運輸過程中貨物的受損情況。”Emond說。

RFID系統除了可以向公司發出運輸過程中潛在的破壞作用的警告，銷售商也可以根據貨物運輸環境的歷史信息更好地制定易腐食品的銷售策略。例如，如果零售商在連續工作日內收到兩個相同產品的運輸任務，但是只有前一個運輸任務在整個供應鏈中始終保持在最適宜的溫度上，他就會決定先運前一個，因為它的保質期更短。 另外，如果貨物保存的溫度已知，那么就可以確切地計算出任何一種運輸貨物的保質期。這樣也很容易計算出“最佳日期”或者“截止日期”，這可能要隨產品在運輸過程中的溫度不同而不同。

CFDR實驗發現，如果草莓的運輸時間為兩周，運輸過程中的九天溫度過高，那么低溫運輸鏈就會被破壞，當草莓運達零售商處則不能再銷售了。

雖然水分可以影響RFID系統的性能，但是CFDR也根據RFID對潮濕敏感的特點，找到了很好地利用RFID的解決方案。

“如果將標簽放到一碗水里，信號將會被吸收并且無法訪問標簽，”Edmond說道，“但是如果水結成冰就可以識讀標簽了，我們可以利用RFID標簽的這一特點，充分發揮RFID系統的作用。”

當企業將標簽放到托盤上沒有被冷凍的物品中間，如果標簽被識讀了，那么就可判定托盤上的物品冷凍了，就不用采用以前的冰凍判定方法了。”Emond說。在一個國際航空項目中，研究中心決定采用易腐食品跟蹤的最佳方案――使用RFID跟蹤裝在單位裝載容器（ULD）（裝在飛機上的大的金屬容器）中易腐食品。在這個項目中，CFDR發現金屬容器有助于RFID標簽的識讀。

“ULD就像一個微波爐，信號在內部來回反射以達到高識讀率。”Emond說。這項工作作為一個研究項目會幫助航空公司確定如何使用RFID跟蹤貼有標簽的貨物，同時還能提高快速供貨的能力，并且還能跟蹤ULD中的產品狀態。

今年的晚些時候，CFDR期望能和Publix超市合作來調查使用RFID跟蹤產品到分銷中心及其他地方的潛力。

Emond說，了解RFID在整個供應鏈中使用仍需要做大量的工作。他堅信由工業合作伙伴資助的學術機構是最適合做這些基礎工作的。“這不可能由一個公司單獨完成。可以說，我們所看到的和想到的對RFID的研究會有很大幫助，但是好消息同時也是壞消息，它必須要走出實驗室。”Emond說。

也許多做些工作和進一步了解RFID，Emond就能啟動法拉利（Ferrari）了。