張潔

摘 要：為提升勞動密集型生產(chǎn)企業(yè)管理效率，本文設(shè)計了一種基于NFC技術(shù)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，通過支持NFC功能的手機終端實現(xiàn)了應(yīng)用接收端機具與掃描槍的功能，降低了客戶使用成本。并對系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)展開了研究，包括產(chǎn)品編碼實現(xiàn)、NFC標簽選擇、NFC標簽調(diào)度等。

關(guān)鍵詞：NFC；產(chǎn)品編碼；生產(chǎn)管理系統(tǒng)；標簽

中圖分類號：TP391.4 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

我國是勞動密集型生產(chǎn)企業(yè)集中的大國，勞動密集型生產(chǎn)企業(yè)一直存在人員眾多，管理復(fù)雜，工序繁瑣等問題。在日常的管理工作中，需要投入大量的人力和物力來管理員工每日的工作，統(tǒng)計每日的工作量、檢查工作進度、檢查工作質(zhì)量、上報工作情況等。目前大多數(shù)企業(yè)都是以辦公軟件和統(tǒng)計軟件相結(jié)合來完成這些工作，效率低下而且打印量較多，人工成本和耗材成本較高。研究初期，我們提出了一種基于射頻識別RFID_UIM技術(shù)的生產(chǎn)管理計件計量系統(tǒng)，生產(chǎn)員工配備RFID_UIM卡的手機，每個生產(chǎn)組配一個電腦、一個應(yīng)用接收機具、一個條碼掃描槍。生產(chǎn)組長用條碼掃描槍讀取計件物料編號，生產(chǎn)組員通過RFID_UIM卡手機刷應(yīng)用接收端機具領(lǐng)取物料，生產(chǎn)組長確認刷卡后，該記錄生成，作為系統(tǒng)統(tǒng)計的原始記錄。從而實現(xiàn)生產(chǎn)廠家了解總體生產(chǎn)情況、成本支出的目的，為企業(yè)改善生產(chǎn)效率提供了科學依據(jù)。但是在采用基于RFID_UIM技術(shù)的生產(chǎn)管理計件計量系統(tǒng)實際應(yīng)用過程中，應(yīng)用接收端機具與掃描槍的使用，大大限制了使用場景，增加了用戶使用成本。為解決這一問題，我們對靜距離無線通信NFC技術(shù)開展了研究，設(shè)計了基于NFC技術(shù)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，利用支持NFC功能的手機終端實現(xiàn)了原有應(yīng)用接收端機具與掃描槍的功能，降低了客戶使用成本。

2 技術(shù)基礎(chǔ)（Technological base）

NFC（Near Field Communication）是一種非接觸感應(yīng)和識別技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸來交換數(shù)據(jù)，在以13.56MHz頻率運行于20厘米的距離內(nèi)。由非接觸式射頻識別（RFID）演變而來，由飛利浦、諾基亞和索尼共同研制開發(fā)，其基礎(chǔ)是RFID及互連技術(shù)。在單一芯片上結(jié)合感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點對點的功能，能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進行識別和數(shù)據(jù)交換。

NFC包含三種工作模式：卡模式、點對點模式與讀卡器模式?？Ｊ剑–ard emulation）：這個模式其實就是相當于一張采用RFID技術(shù)的IC卡?？梢蕴娲F(xiàn)在大量的IC卡場合，如商場刷卡、公交卡、門禁管制、車票、門票等等。點對點模式（P2P mode）：這個模式和紅外線差不多，可用于數(shù)據(jù)交換，傳輸距離較短，傳輸速度較快、功耗低。能實現(xiàn)數(shù)據(jù)點對點傳輸，如下載音樂、交換圖片或者同步設(shè)備地址簿。讀卡器模式（Reader/writer mode）：作為非接觸讀卡器使用，比如從海報或者展覽信息電子標簽上讀取相關(guān)信息。本方案采用讀卡器模式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、計件計量等生產(chǎn)管理功能。

與RFID一樣，NFC信息也是通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應(yīng)耦合方式傳遞，但NFC技術(shù)與RFID技術(shù)還是存在著很大的區(qū)別。第一，NFC將非接觸讀卡器、非接觸卡和點對點功能整合進一塊單芯片，而RFID必須由閱讀器和標簽組成。第二，NFC傳輸范圍比RFID小，RFID的傳輸范圍可以達到幾米，甚至幾十米，但由于NFC采取了獨特的信號衰減技術(shù)，相對于RFID來說NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點。正由于NFC的這些特性，我們設(shè)計的生產(chǎn)管理系統(tǒng)才采用了NFC技術(shù)來替代原有RFID_UIM技術(shù)，達到減少設(shè)備投入，便捷客戶使用的目的。

3 系統(tǒng)架構(gòu)（System architecture）

生產(chǎn)管理系統(tǒng)涉及三個對象：生產(chǎn)工人、生產(chǎn)車間組長和IE部門。IE部門負責對生產(chǎn)工序的編輯及生成控制，充當標簽管理者的角色。IE部門將計件信息簽名后寫入NFC計件標簽，生產(chǎn)車間組長將安裝好計件讀取模塊的NFC移動通信終端靠近NFC計件標簽獲取計件物品數(shù)據(jù)信息，靠近生產(chǎn)組員NFC移動通信終端或IC卡確認身份并允許領(lǐng)取計件物品，并通過移動通信網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送至生產(chǎn)管理系統(tǒng)后臺；生產(chǎn)管理系統(tǒng)后臺獲取上述移動通信終端發(fā)送的數(shù)據(jù)信息及移動通信終端的用戶信息，根據(jù)生產(chǎn)管理規(guī)則進行分析判斷處理。

以上是從系統(tǒng)角色分配上給出的系統(tǒng)介紹，下面從系統(tǒng)應(yīng)用模塊的技術(shù)實現(xiàn)上分析系統(tǒng)架構(gòu)（圖1）?；贜FC技術(shù)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)主要由生產(chǎn)管理系統(tǒng)后臺、移動通信終端、NFC標簽以及移動通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)后臺采用B/S結(jié)構(gòu)，在J2EE平臺上進行開發(fā)，它包含相應(yīng)的管理軟件和后臺管理數(shù)據(jù)庫。在功能上包括標簽管理子系統(tǒng)、IE子系統(tǒng)、查詢子系統(tǒng)以及管控子系統(tǒng)。標簽管理子系統(tǒng)提供編碼的增、刪、改、查功能，同時提供IE部門管理員將計件信息封裝為NFC計件標簽的格式并寫入標簽的功能；IE子系統(tǒng)負責工序流程表的輸入、輸出，以及模板導(dǎo)入功能；查詢子系統(tǒng)提供生產(chǎn)組長查看該組當天、當月的計件計量完成情況的功能；管控子系統(tǒng)提供管理員就生產(chǎn)完成情況生成每個員工、每組的各類報表的功能。

在移動通信終端上分為四層，分別是NFC硬件通信層、適配層、NFC探測解析開發(fā)包以及計件信息讀取模塊[1]。NFC硬件通信層主要由NFC控制器、安全單元和天線構(gòu)成。NFC天線接收外部的NFC標簽發(fā)出的NFC數(shù)據(jù)信號，NFC控制器將上述接收到的NFC數(shù)據(jù)信號進行數(shù)據(jù)模式轉(zhuǎn)換，將NFC射頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，安全單元在本系統(tǒng)中采用的是電信C網(wǎng)，選擇的是UIM芯片。NFC控制器通過單線通信協(xié)議（SWP）與UIM卡之間進行通信[2]。架構(gòu)上層NFC探測解析開發(fā)包則提供關(guān)于NDEF（NFC data exchange format， NFC數(shù)據(jù)交換格式）的探測與解析方法。系統(tǒng)的計件信息讀取模塊安裝在用戶的智能手機客戶端中，當移動通信終端掃描到帶有NDEF的數(shù)據(jù)標簽時，基于Android的NFC探測解析開發(fā)包會對數(shù)據(jù)標簽進行讀取操作。endprint

4 關(guān)鍵技術(shù)（Key technologies）

4.1 產(chǎn)品編碼的實現(xiàn)

生產(chǎn)管理系統(tǒng)中，NFC計件標簽采用EPC-96編碼生成計件物品編碼，EPC是存儲在NFC標簽中的唯一信息，且已經(jīng)得到UCC和國際EAN兩個國際標準的主要監(jiān)督機構(gòu)的支持。該編碼由一個版本號和另外三段數(shù)據(jù)（依次為域名管理、對象種類、序列號）組成。各字段含義如圖2所示，其中版本號即標志EPC的版本與結(jié)構(gòu)；域名管理是描述與此EPC相關(guān)的生產(chǎn)廠商的信息；對象種類記錄計件物品的精確類型；序列號唯一標識計件物品的不同批次。

4.2 NFC計件標簽類型的選擇

2006年6月，NFC論壇推出了NFC兼容裝置的標準化技術(shù)架構(gòu)、初始規(guī)范和標簽格式，所有NFC兼容的裝置必須支持四種標簽格式的初始設(shè)置，四種標簽類型為ISO1443-A，B、MIFARE、TOPAZ和Felica[3]。在系統(tǒng)設(shè)計時需要仔細考慮每種標簽類型的相對優(yōu)缺點，在滿足需要的同時兼顧成本和性能的平衡，確定標簽格式。

在生產(chǎn)管理系統(tǒng)應(yīng)用中，標簽提供的讀取速率是需考慮的重要因素。讀取速率越高，發(fā)生讀寫“中斷”的可能就越小。發(fā)生讀寫中斷時，盡管標簽和讀取器在近距離內(nèi)，數(shù)據(jù)卻仍不能完整地或準確地傳輸。因此，讀取速率對系統(tǒng)可靠性和用戶體驗有著直接影響。ISO1443-A專有的“全部讀”命令能夠一次性讀取標簽上的所有內(nèi)容，而不必一次讀取一個內(nèi)存塊，這在一定程度上改善了讀取性能。同時由于系統(tǒng)中NFC標簽的讀寫器是手機，不需要遠距離識別，并且考慮計件產(chǎn)品的唯一編碼的長度采用的是EPC編碼，只需要96 位，綜合以上性能與價格成本等多種因素，本系統(tǒng)選擇的是ISO1443-A標簽標準，106kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，約10cm 的識別距離，標簽內(nèi)存512 位。

4.3 NFC計件標簽的調(diào)度

Android手機客戶端在本系統(tǒng)中是作為通信中的發(fā)起者，也就是作為NFC計件標簽的讀寫器。Android設(shè)備的NFC即使在屏幕鎖定的狀態(tài)下也可以處理標簽的請求，除非在NFC設(shè)備的設(shè)置菜單中禁用。NFC計件標簽上數(shù)據(jù)的主要格式是NDEF，當Android設(shè)備發(fā)現(xiàn)了一個NFC標簽，將提供一個特殊的標簽調(diào)度系統(tǒng)掃描NFC標簽并進行分析、解析，并試圖找出適合的應(yīng)用程序來處理[4]。Android對NFC的支持主要在 android.nfc和android.nfc.tech兩個包中。通過使用getTechList（）方法來判斷NFC標簽所支持的技術(shù)，并且用android.nfc.tech提供的一個類來創(chuàng)建對應(yīng)的TagTechnology對象。

5 結(jié)論（Conclusion）

基于NFC技術(shù)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)實現(xiàn)了利用支持NFC功能的手機終端代替應(yīng)用接收端機具與掃描槍的功能，其產(chǎn)品編碼的實現(xiàn)采用的是EPC-96編碼；NFC標簽類型的選擇采用的是ISO1443-A標準；NFC標簽的調(diào)度使用的是Android標簽調(diào)度開發(fā)包。目前基于NFC技術(shù)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)已在多家服裝生產(chǎn)企業(yè)使用，切實降低了客戶使用門檻，減少了系統(tǒng)部署成本。

基于NFC技術(shù)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，為今后NFC技術(shù)的嵌入消費管理系統(tǒng)、客戶管理系統(tǒng)、商業(yè)促銷系統(tǒng)、物流管理系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)等各類系統(tǒng)開辟了廣闊的應(yīng)用前景。在未來2—5年，基于NFC技術(shù)的各類系統(tǒng)的革新與升級必將給人們的生活帶來巨大的變革，引領(lǐng)近距離感應(yīng)科技的發(fā)展方向，成為信息時代的又一個亮點。

參考文獻（References）

[1] 陸凱.NFC移動通信終端的研究與應(yīng)用[J].現(xiàn)代電信科技，2008，8（1）：63-69.

[2] 石旭東.基于Android平臺的NFC技術(shù)的研究與實現(xiàn)[J].軟件，2013，5（3）：82-88.

[3] 馬捷.基于NFC的WiFi傳輸快速連接方案[J].計算機工程，2012，10（4）：23-31.

[4] 楊豐盛.Android 應(yīng)用開發(fā)揭秘[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

作者簡介：

張 潔（1977-），女，碩士，中級工程師.研究領(lǐng)域：計算機應(yīng)用.endprint

4 關(guān)鍵技術(shù)（Key technologies）

4.1 產(chǎn)品編碼的實現(xiàn)

生產(chǎn)管理系統(tǒng)中，NFC計件標簽采用EPC-96編碼生成計件物品編碼，EPC是存儲在NFC標簽中的唯一信息，且已經(jīng)得到UCC和國際EAN兩個國際標準的主要監(jiān)督機構(gòu)的支持。該編碼由一個版本號和另外三段數(shù)據(jù)（依次為域名管理、對象種類、序列號）組成。各字段含義如圖2所示，其中版本號即標志EPC的版本與結(jié)構(gòu)；域名管理是描述與此EPC相關(guān)的生產(chǎn)廠商的信息；對象種類記錄計件物品的精確類型；序列號唯一標識計件物品的不同批次。

4.2 NFC計件標簽類型的選擇

2006年6月，NFC論壇推出了NFC兼容裝置的標準化技術(shù)架構(gòu)、初始規(guī)范和標簽格式，所有NFC兼容的裝置必須支持四種標簽格式的初始設(shè)置，四種標簽類型為ISO1443-A，B、MIFARE、TOPAZ和Felica[3]。在系統(tǒng)設(shè)計時需要仔細考慮每種標簽類型的相對優(yōu)缺點，在滿足需要的同時兼顧成本和性能的平衡，確定標簽格式。

在生產(chǎn)管理系統(tǒng)應(yīng)用中，標簽提供的讀取速率是需考慮的重要因素。讀取速率越高，發(fā)生讀寫“中斷”的可能就越小。發(fā)生讀寫中斷時，盡管標簽和讀取器在近距離內(nèi)，數(shù)據(jù)卻仍不能完整地或準確地傳輸。因此，讀取速率對系統(tǒng)可靠性和用戶體驗有著直接影響。ISO1443-A專有的“全部讀”命令能夠一次性讀取標簽上的所有內(nèi)容，而不必一次讀取一個內(nèi)存塊，這在一定程度上改善了讀取性能。同時由于系統(tǒng)中NFC標簽的讀寫器是手機，不需要遠距離識別，并且考慮計件產(chǎn)品的唯一編碼的長度采用的是EPC編碼，只需要96 位，綜合以上性能與價格成本等多種因素，本系統(tǒng)選擇的是ISO1443-A標簽標準，106kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，約10cm 的識別距離，標簽內(nèi)存512 位。

4.3 NFC計件標簽的調(diào)度

Android手機客戶端在本系統(tǒng)中是作為通信中的發(fā)起者，也就是作為NFC計件標簽的讀寫器。Android設(shè)備的NFC即使在屏幕鎖定的狀態(tài)下也可以處理標簽的請求，除非在NFC設(shè)備的設(shè)置菜單中禁用。NFC計件標簽上數(shù)據(jù)的主要格式是NDEF，當Android設(shè)備發(fā)現(xiàn)了一個NFC標簽，將提供一個特殊的標簽調(diào)度系統(tǒng)掃描NFC標簽并進行分析、解析，并試圖找出適合的應(yīng)用程序來處理[4]。Android對NFC的支持主要在 android.nfc和android.nfc.tech兩個包中。通過使用getTechList（）方法來判斷NFC標簽所支持的技術(shù)，并且用android.nfc.tech提供的一個類來創(chuàng)建對應(yīng)的TagTechnology對象。

5 結(jié)論（Conclusion）

基于NFC技術(shù)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)實現(xiàn)了利用支持NFC功能的手機終端代替應(yīng)用接收端機具與掃描槍的功能，其產(chǎn)品編碼的實現(xiàn)采用的是EPC-96編碼；NFC標簽類型的選擇采用的是ISO1443-A標準；NFC標簽的調(diào)度使用的是Android標簽調(diào)度開發(fā)包。目前基于NFC技術(shù)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)已在多家服裝生產(chǎn)企業(yè)使用，切實降低了客戶使用門檻，減少了系統(tǒng)部署成本。

基于NFC技術(shù)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，為今后NFC技術(shù)的嵌入消費管理系統(tǒng)、客戶管理系統(tǒng)、商業(yè)促銷系統(tǒng)、物流管理系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)等各類系統(tǒng)開辟了廣闊的應(yīng)用前景。在未來2—5年，基于NFC技術(shù)的各類系統(tǒng)的革新與升級必將給人們的生活帶來巨大的變革，引領(lǐng)近距離感應(yīng)科技的發(fā)展方向，成為信息時代的又一個亮點。

參考文獻（References）

[1] 陸凱.NFC移動通信終端的研究與應(yīng)用[J].現(xiàn)代電信科技，2008，8（1）：63-69.

[2] 石旭東.基于Android平臺的NFC技術(shù)的研究與實現(xiàn)[J].軟件，2013，5（3）：82-88.

[3] 馬捷.基于NFC的WiFi傳輸快速連接方案[J].計算機工程，2012，10（4）：23-31.

[4] 楊豐盛.Android 應(yīng)用開發(fā)揭秘[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

作者簡介：

張 潔（1977-），女，碩士，中級工程師.研究領(lǐng)域：計算機應(yīng)用.endprint

4 關(guān)鍵技術(shù)（Key technologies）

4.1 產(chǎn)品編碼的實現(xiàn)

生產(chǎn)管理系統(tǒng)中，NFC計件標簽采用EPC-96編碼生成計件物品編碼，EPC是存儲在NFC標簽中的唯一信息，且已經(jīng)得到UCC和國際EAN兩個國際標準的主要監(jiān)督機構(gòu)的支持。該編碼由一個版本號和另外三段數(shù)據(jù)（依次為域名管理、對象種類、序列號）組成。各字段含義如圖2所示，其中版本號即標志EPC的版本與結(jié)構(gòu)；域名管理是描述與此EPC相關(guān)的生產(chǎn)廠商的信息；對象種類記錄計件物品的精確類型；序列號唯一標識計件物品的不同批次。

4.2 NFC計件標簽類型的選擇

2006年6月，NFC論壇推出了NFC兼容裝置的標準化技術(shù)架構(gòu)、初始規(guī)范和標簽格式，所有NFC兼容的裝置必須支持四種標簽格式的初始設(shè)置，四種標簽類型為ISO1443-A，B、MIFARE、TOPAZ和Felica[3]。在系統(tǒng)設(shè)計時需要仔細考慮每種標簽類型的相對優(yōu)缺點，在滿足需要的同時兼顧成本和性能的平衡，確定標簽格式。

在生產(chǎn)管理系統(tǒng)應(yīng)用中，標簽提供的讀取速率是需考慮的重要因素。讀取速率越高，發(fā)生讀寫“中斷”的可能就越小。發(fā)生讀寫中斷時，盡管標簽和讀取器在近距離內(nèi)，數(shù)據(jù)卻仍不能完整地或準確地傳輸。因此，讀取速率對系統(tǒng)可靠性和用戶體驗有著直接影響。ISO1443-A專有的“全部讀”命令能夠一次性讀取標簽上的所有內(nèi)容，而不必一次讀取一個內(nèi)存塊，這在一定程度上改善了讀取性能。同時由于系統(tǒng)中NFC標簽的讀寫器是手機，不需要遠距離識別，并且考慮計件產(chǎn)品的唯一編碼的長度采用的是EPC編碼，只需要96 位，綜合以上性能與價格成本等多種因素，本系統(tǒng)選擇的是ISO1443-A標簽標準，106kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，約10cm 的識別距離，標簽內(nèi)存512 位。

4.3 NFC計件標簽的調(diào)度

Android手機客戶端在本系統(tǒng)中是作為通信中的發(fā)起者，也就是作為NFC計件標簽的讀寫器。Android設(shè)備的NFC即使在屏幕鎖定的狀態(tài)下也可以處理標簽的請求，除非在NFC設(shè)備的設(shè)置菜單中禁用。NFC計件標簽上數(shù)據(jù)的主要格式是NDEF，當Android設(shè)備發(fā)現(xiàn)了一個NFC標簽，將提供一個特殊的標簽調(diào)度系統(tǒng)掃描NFC標簽并進行分析、解析，并試圖找出適合的應(yīng)用程序來處理[4]。Android對NFC的支持主要在 android.nfc和android.nfc.tech兩個包中。通過使用getTechList（）方法來判斷NFC標簽所支持的技術(shù)，并且用android.nfc.tech提供的一個類來創(chuàng)建對應(yīng)的TagTechnology對象。

5 結(jié)論（Conclusion）

基于NFC技術(shù)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)實現(xiàn)了利用支持NFC功能的手機終端代替應(yīng)用接收端機具與掃描槍的功能，其產(chǎn)品編碼的實現(xiàn)采用的是EPC-96編碼；NFC標簽類型的選擇采用的是ISO1443-A標準；NFC標簽的調(diào)度使用的是Android標簽調(diào)度開發(fā)包。目前基于NFC技術(shù)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)已在多家服裝生產(chǎn)企業(yè)使用，切實降低了客戶使用門檻，減少了系統(tǒng)部署成本。

基于NFC技術(shù)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，為今后NFC技術(shù)的嵌入消費管理系統(tǒng)、客戶管理系統(tǒng)、商業(yè)促銷系統(tǒng)、物流管理系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)等各類系統(tǒng)開辟了廣闊的應(yīng)用前景。在未來2—5年，基于NFC技術(shù)的各類系統(tǒng)的革新與升級必將給人們的生活帶來巨大的變革，引領(lǐng)近距離感應(yīng)科技的發(fā)展方向，成為信息時代的又一個亮點。

參考文獻（References）

[1] 陸凱.NFC移動通信終端的研究與應(yīng)用[J].現(xiàn)代電信科技，2008，8（1）：63-69.

[2] 石旭東.基于Android平臺的NFC技術(shù)的研究與實現(xiàn)[J].軟件，2013，5（3）：82-88.

[3] 馬捷.基于NFC的WiFi傳輸快速連接方案[J].計算機工程，2012，10（4）：23-31.

[4] 楊豐盛.Android 應(yīng)用開發(fā)揭秘[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

作者簡介：

張 潔（1977-），女，碩士，中級工程師.研究領(lǐng)域：計算機應(yīng)用.endprint