Na świecie coraz większe znaczenie ma identyfikacja, znakowanie, kodowanie, co pozwala na kontrolę pochodzenia produktów. Obserwujemy bardzo szybki rozwój technologii RFID – systemu kontroli przepływu towarów, korzystającego z fal radiowych, nazywanego też radiowym kodem kreskowym. Nowoczesne systemy oznaczania otwierają nowe możliwości w organizacji funkcjonowania firmy nie tylko w zakresie logistyki.
Obecnie do oznaczania produktów, przedmiotów i półfabrykatów stosuje się kody kreskowe. Zaletą jest tu powszechna unifikacja sposobu kodowania. Problemem w tym systemie jest stosunkowo mała skuteczność odczytu zakodowanych danych. Częste są sytuacje, gdy kod trzeba wprowadzić ręcznie, bo zawodzi czytnik. Również maksymalna odległość oznaczenia od czytnika jest z założenia niewielka, co stanowi w wielu sytuacjach duży problem – na przykład tam, gdzie bezpośredni dostęp do towaru jest utrudniony. Obecnie coraz większą uwagę poświęca się oznaczaniu wykorzystującemu technologię odczytu radiowego RFID (ang. Radio Frequency Identification). Jest to system odczytywania i zapisu danych korzystający z wyspecjalizowanych układów elektronicznych przytwierdzonych do oznaczanych przedmiotów.
Popularność tej technologii znakowania rośnie bardzo szybko. W 2006 r. sprzedano na świecie 1,3 mld znaczników. Liczba jednostek oznakowanych w ten sposób miała wzrosnąć w 2008 r. o 100 proc., przy czym koszty wykorzystania tej technologii spadły o 20 proc. Rozwijają się też same znaczniki i nawet w klasie najtańszych pojawiają się rozwiązania, takie jak: procesory, pamięć, wbudowane sensory. Jak podaje firma analityczna Gartner, przychody z dostarczania urządzeń i rozwiązań związanych z zastosowaniem technologii RFID miały osiągnąć już w 2008 r. wartość 1,2 mld USD, co w porównaniu z rokiem 2007 stanowi wzrost o prawie 31%.
Dlaczego oznaczamy?
Sama idea automatycznej identyfikacji towarów pojawiła się w latach 30. XX wieku, ale do jej upowszechnienia musiało upłynąć prawie 40 lat. Dopiero potrzeby rozwijających się sieci supermarketów przyspieszyły prace standaryzacyjne. Pierwsze towary oznaczane indywidualnym kodem znalazły się na półkach w amerykańskich supermarketach w 1974 r.
Dziś systemy kodów kreskowych są obecne praktycznie na wszystkich towarach. Bez nich nie byłby możliwy wielkopowierzchniowy handel i nowoczesna gospodarka materiałowa. Na potrzeby technik znakowania opracowano w 1973 r. zestandaryzowany system znakowania produktów – uniwersalny kod produktu (UPC). Pozwala on na jednoznaczną identyfikację producenta i produktu. Szybko powstała też jego wersja elektroniczna EPC, w której wykorzystuje się 96-bitowy kod EPC, co umożliwia jednoznaczną identyfikację 1,81019 elementów. Europejski system kodowania (EAN) powstał w 1976 r., a Polska przystąpiła do niego w 1990 r.
Poza znakowaniem RFID, przed którym rysuje się świetlana przyszłość, dziś najpopularniejsze jest znakowanie kodami kreskowymi. Obecnie zainteresowaniem cieszą się zwłaszcza systemy znakowania DPM. DPM (Direct Part Marking) to technologia znakowania bezpośredniego. Polega na nanoszeniu kodu kreskowego bezpośrednio na produkty, materiały i podzespoły.
– Z naszych obserwacji wynika, że w obliczu silnej presji konkurencji firmy poszukują inwestycji technologicznych pozwalających zmniejszyć koszty i uzyskać przewagę rynkową nad konkurencją, a do takich zaliczają się inwestycje w nowe systemy DPM – mówi Tomasz Czarnecki z firmy HDF. Według niego warto zwrócić uwagę na nową kategorię czytników DPM: czytniki ręczne Motorola/Symbol DS3400, czytniki HHP z serii 6300, a także czytniki przeznaczone na linie przemysłowe, Motorola/Symbol MS4400. Są to czytniki DPM nowej generacji, które kosztują mniej niż jedną czwartą średniego kosztu stacjonarnych czytników pierwszej generacji, oferując przy tym znacznie większą funkcjonalność. Istnieje też możliwość dynamicznego przełączenia czytnika DPM między różnymi rodzajami odczytywanych danych – użytkownik może skanować kody kreskowe 1D i 2D oraz oznaczenia DPM na bieżąco, bez zmiany ustawień czy konfiguracji. Dla użytkowników możliwość podłączenia do sieci LAN lub WAN gwarantuje natychmiastowy dostęp do danych, co pozwala na automatyzację procesów, dzięki temu zebrane dane mogą być w czasie rzeczywistym przesłane do systemu zarządzania przedsiębiorstwem, a możliwość bezprzewodowego łączenia się z siecią eliminuje skomplikowane i kosztowne okablowanie.
RFID
Początki technologii RFID sięgają drugiej wojny światowej. W tym okresie nastąpił bardzo szybki rozwój technologii radiowych. Powszechnie zaczęto stosować technikę radarową i wykrywacze metali. Prekursorem odczytu na odległość informacji drogą radiową było wykorzystanie przez Wielką Brytanię systemu transponderów IFF (Identification Friend or Foe) do rozróżniania samolotów wroga i swoich. W przypadku własnego obiektu – umieszczony w nim transponder po namierzeniu wiązką radaru wysyłał sygnał identyfikacyjny. Od tego czasu sama zasada działania identyfikacji radiowej pozostała niezmieniona. Oczywiście posiadanie odpowiedniej technologii jeszcze w praktyce niewiele znaczy. Wracając do lat 40. – dobrym tego przykładem jest atak japońskiego lotnictwa na bazę marynarki wojennej w Pearl Harbor, któremu nie zapobiegło posiadanie przez Stany Zjednoczone technologii radarowej. Do pełnego sukcesu, jak się okazuje, potrzebne jest nie tylko posiadanie, ale i prawidłowe wdrożenie nowych technologii.
Z kolei w latach 60. XX wieku zaczęto stosować w Stanach Zjednoczonych systemy antykradzieżowe w sklepach, w których rolę tagów pełniły w tym czasie namagnesowane blaszki. Identyfikację radiową wprowadzono dopiero w latach 70. minionego wieku. Twórcą tagu (znacznika) RFID był Mario Cardullo, a został on oficjalnie zaprezentowany w Nowym Jorku w roku 1971. Był to układ pasywny z pamięcią 16 bitów. Inne urządzenia tego typu to układ Koelle i Roberta Freymanów pracujący w paśmie UHF przy częstotliwości 915 MHz z 12-bitowymi tagami. Obecnie korzysta się z trzech typów tagów RFID: pasywnych, aktywnych i półpasywnych. Każde z wymienionych rozwiązań ma swoje zalety. W dużej mierze ich obecne rozpowszechnienie jest pochodną kosztów danej technologii.
Pasywne układy RFID nie mają własnego źródła zasilania. Sygnał z czytnika zasila zintegrowany układ CMOS i umożliwia odesłanie odpowiedzi. Antena w takim układzie musi odczytywać i równocześnie wysyłać sygnał, a układ zawiera stałe dane najczęściej zapisane w pamięci typu EEPROM. Skuteczny zasięg odczytu pasywnych układów mieści się zakresie od 10 centymetrów do kilku metrów w zależności od wykorzystywanej częstotliwości i typu anteny. Brak własnego źródła zasilania umożliwia znaczną miniaturyzację tych układów. Mogą one być umieszczone w naklejce z kodem lub informacją, co w tym przypadku pozwala np. na uwierzytelnienie ich treści. W przypadku miniaturyzacji tagów problemem są wymiary anteny, która może być nawet 80 razy większa od samego układu. Znaczniki tego typu są tanie w produkcji i dziś najbardziej popularne.
Tagi RFID aktywne są wyposażone we własne źródło zasilania. Jest ono wykorzystane do zasilania zarówno całego układu, jak i wbudowanego nadajnika. Czytnik może nawiązać połączenie z tagiem w trybie „sesji” i wymieniać dane. Jakość połączenia nawet w trudnych warunkach dla propagacji fal radiowych (ekranowanie przez różne materiały, odbicia fal) i przy większej odległości jest dobra. Znaczniki takie są większe i droższe w produkcji oraz mają krótszy czas działania. Wiele z nich działa na odległość nawet do 100 metrów, a żywotność osiąga 10 lat.
Znaczniki półpasywne RFID to układy wyposażone, tak jak układy aktywne, we własne źródło zasilania. Przy czym bateria używana jest tu tylko do zasilenia samego mikroprocesora, a nie do rozsyłania sygnału radiowego. Są one około 100 razy bardziej czułe niż układy pasywne. Zwiększa to odległość odczytu i jego wiarygodność. Zalety to: większa czułość i dłuższa żywotność baterii niż w systemach aktywnych. Mogą też wykonywać pewne zaprogramowane operacje (na przykład pomiar temperatury), nawet jeśli w pobliżu nie ma żadnego aktywnego czytnika.
Standardy
Do niedawna w przypadku technologii RFID mieliśmy do czynienia z dużym zamieszaniem w zakresie stosowanych standardów. Dotyczyło to zarówno rodzaju kodowania, wielkości pamięci znacznika, szybkości transmisji, rozróżnialności wielu znaczników w zasięgu czytnika i innych parametrów technicznych. Przykładowo stosowane systemy to: Tiris (jeden z pierwszych systemów, wykorzystujący transmisję radiową FM), Unique (obecnie najpowszechniej stosowany system pasywny 125 kHz, 2 kb/s, Q5 (programowalne znaczniki), Hitag (standard do zastosowań przemysłowych, znaczniki pasywne, 125 kHz, 4 kb/s), Mifare (również tagi zawierające procesory obsługujące szyfrowanie; 13,56 MHz, 106 kb/s – standard opracowany przez firmę Philips), Icode (znaczniki z możliwością zapisu i odczytu, 512 b pojemności 13,56 MHz).
Dziś są już dostępne normy ISO. Dla znaczników aktywnych RFID zatwierdzona jest norma międzynarodowa ISO/IEC (International Organization for Standarization/International Electrotechnical Commission) 18000-7:2004 Standard definiuje interfejs zarówno dla czytnika, jak i znacznika przy częstotliwości 433 MHz (UHF). W przypadku systemów pasywnych mamy standard ISO/IEC 18000-6:2004/Amd 1:2006 (określany też jako ISO/IEC 18000-6c). Zawiera on w sobie standard EPCglobal Class-1 Generacja-2 UHF, który określa interfejs radiowy dla systemów wspomaganych zasilaniem bateryjnym (znaczniki półpasywne) i pasywne. W tym przypadku częstotliwość nośna dla komunikacji RFID to od 860–960 MHz (zakres zasięgu od 1 do 30 metrów). Różnice wynikają z częstotliwości UHF wykorzystywanych w różnych krajach.
Dlaczego RFID?
Technologia ta umożliwia odczyt wielu znaczników równocześnie, bez konieczności kontaktu optycznego pomiędzy urządzeniem odczytującym a identyfikowanymi obiektami. Dzięki temu zawartość całej palety, zawierającej dużą liczbę produktów, może być zarejestrowana automatycznie w momencie pobierania czy przewożenia wózkiem takiej palety bez potrzeby skanowania każdego produktu czy wyjmowania produktu z opakowania.
Jest to szczególnie istotne, gdy na palecie przewożone są różne ładunki lub ten sam asortyment, ale nie znamy liczby produktów lub każdy z nich ma osobny numer seryjny, który trzeba zarejestrować.
Rozwój systemów informatycznych klasy ERP powoduje, że coraz więcej firm jest zainteresowanych technologią RFID. Czołowe systemy wspomagające funkcjonowanie firm są wyposażone w moduły przygotowane do współpracy z RFID, jak choćby rozwiązanie SAP Auto Identification Infrastructure, pozwalające na integrację technologii radiowej identyfikacji z systemem SAP ERP. System informatyczny wspomagający zarządzanie jest tak dobry, jak dobre (aktualne i kompletne) są dane, które są do niego wprowadzane. Przewagę radiowych tagów nad tradycyjnymi kodami kreskowymi stanowi choćby niezawodny odczyt wielu metek w bardzo krótkim czasie. Ma to znaczenie tam, gdzie występuje zarówno złożony łańcuch logistyczny, jak i duża liczba różnorodnych produktów.
Uważa się, że wiele problemów związanych z gospodarką magazynową dotyczy zagubionych dostaw. Jak się okazuje, towar znajduje się w magazynie, ale nie można go odnaleźć. Systemy znakowania RFID ułatwiają jego lokalizację.
W praktyce
Polski rynek powoli dojrzewa do wdrażania systemów RFID w zakresie łańcuchów dostaw. Dostawcy tego typu rozwiązań jak firmy Softex Data czy Motorola oferują dla zainteresowanych laboratoria, w których można bezpośrednio poznać tę technikę znakowania. Na naszym ryku aktywnie w zakresie tej technologii działają firmy: BCC, HDF, Jantar, Logisys, Motorola, SKK oraz Softex Data. Prowadzona jest aktywna akcja promowania nowej technologii, od kiedy wielka sieć handlowa Wal-Mart zdecydowała się na jej wykorzystanie we współpracy ze swoimi dostawcami. Jak stwierdził Ron Moser, odpowiedzialny w 2007 r. za system RFID w sieci Wal-Mart, ok. 41% wszystkich utraconych przychodów ze sprzedaży jest spowodowanych nieefektywną gospodarką magazynową. Przykład Wal-Mart jest o tyle kontrowersyjny, że dla wielu dostawców sieci wprowadzenie RFID okazało się tylko dodatkowym kosztem. Jednak od stycznia 2009 r. wszyscy dostawcy z Chin mają być zobowiązani do oznaczania swoich dostaw etykietami RFID. Kto nie wdroży tej technologii, wypadnie z łańcucha dostaw. Jak zawsze problem leży w umiejętności wykorzystania zalet nowych technologii. Dlatego warto rozejrzeć się w ofercie rynkowej wybierając rozwiązania odpowiednich do własnych potrzeb.
Szukającym urządzeń do odczytu oznaczeń RFID firma HDF poleca obecnie terminale Intermec IP4 oraz Motorola MC9090-G RFID. Terminal IP4 charakteryzuje się wytrzymałością i ergonomią. W IP4 połączono wszystkie możliwości terminali przenośnych z łącznością radiową typu PAN, LAN i WAN. Dla bardziej wymagających, poszukujących rozwiązania zdolnego do pracy w najcięższych warunkach przemysłowych, firma rekomenduje terminal Motorola/Symbol MC9090-G RFID. Jest on kompatybilny z najpopularniejszymi obecnie tagami RFID EPC Gen2 pracującymi na paśmie UHF.
Jak mówi Stefan Kwiatkowski z firmy ASKA, warto zainteresować się czytnikami ręcznymi RFID: Tracient Padl-R, ID Tronic UHF-Stick – jako nieliczne urządzenia pracujące w paśmie UHF dostosowane są do ręcznej obsługi. W przypadku stacjonarnych firma ASKA poleca Impinij Speedway, Intermec IF5, IF30, ID Tronic UHF-LR, ThingMagic Astra, które pozwalają na stworzenie kompleksowych systemów RFID do obsługi wszystkich węzłów dystrybucji towarów. Według niego warto się też zainteresować kolektorami danych z wbudowanymi czytnikami kodów kreskowych lub RFID, takimi jak Bitatek IT7000, IT8000, Korico AT570, AT870, Intermec 700 z czytnikiem RFID IP4, CN3 lub CK61 z czytnikiem RFID IP30 – stanowią one uniwersalne przenośne urządzenia umożliwiające kontrolę pracy obsługi magazynów oraz pełne śledzenie przemieszczanych towarów.
Słabości RFID
Technologia oznaczania znacznikami RFID ma też ograniczenia i niesie z sobą pewne zagrożenia. Trwają intensywne prace, by eliminować słabości RFID. Jakie są te słabe strony technologii RFID? Sygnał radiowy pomiędzy znacznikiem i czytnikiem może być przechwycony, co stanowi w pewnych sytuacjach zagrożenie wycieku poufnych danych (obecnie sygnał może być kodowany). Większość tagów RFID może zostać wyłączona przez zniszczenie fizyczne, owinięcie folią aluminiową lub stworzenie klatki Faradaya. Również silny impuls elektromagnetyczny może całkowicie uszkodzić układ. Czasem jest to zaletą i są dostępne urządzenia służące do trwałego niszczenia znaczników, jak na przykład RFID-Zapper. Ponieważ sygnał jest przesyłany drogą radiową, można go zakłócać lub celowo zniekształcać. Istnieje też niebezpieczeństwo nagrania odpowiedzi tagu do późniejszego wykorzystania. Obecnie wiele znaczników RFID ma wbudowane funkcje samodestrukcji, które po podaniu odpowiedniego kodu czynią układ bezużytecznym.
A może 2D?
Obecnie upowszechniają się dwuwymiarowe kody kreskowe 2D, które pozwalają na zapis rozbudowanych informacji na bardzo małej powierzchni. Do niedawna urządzenia zdolne do odczytu kodów 2D były bardzo drogie i zawodne mechanicznie. Dopiero wprowadzenie tanich czytników działających na zasadzie kamery cyfrowej pozwoliło na popularyzację tego bardzo ciekawego i użytecznego rozwiązania. Technologia dwuwymiarowych kodów kreskowych staje się coraz bardziej popularna i znajduje zastosowanie między innymi przy znakowaniu przesyłek kurierskich, elementów elektronicznych, faktur i dokumentów przewozowych, lokalizacja magazynowych w logistyce. Oczywiście liczba zawartych informacji jest mniejsza niż dostępna w technologii RFID.
Dobierając sprzęt do własnych potrzeb, nie należy podążać za modą czy nowinkami technicznymi. Dlatego nie zawsze i wszędzie warto polecać wprowadzanie systemów RFID już teraz. Również nowe rozwiązania i urządzenia wykorzystujące technologię kodów kreskowych są warte zainteresowania, jak na przykład skaner Intermec SR61. Jest to czytnik kodów 1D oraz 2D przeznaczony do zastosowań przemysłowych. SR61 to również pierwsze urządzenie na rynku, które wyposażono w technologię umożliwiającą bezproblemowe czytanie kodów pod różnym kątem i z różnych odległości (autofocus od 15 cm do 15 m.) Tym, co wyróżnia SR61 na rynku, jest możliwość szybkiego skanowania kodów nawet w warunkach słabego oświetlenia oraz gdy kody są wątpliwej jakości, tzn. uszkodzone lub zabrudzone. Głównym przeznaczeniem czytnika jest praca w zakładach produkcyjnych i magazynach. Bezprzewodowa komunikacja poprzez sieć radiową Bluetooth, nawet do 30 m, pozwala na wyeliminowanie połączeń kablowych – co znacznie wpływa na komfort pracy z tym urządzeniem. Skaner ma możliwość współpracy z terminalami przenośnymi oraz komputerami osobistymi.
Barierą przy wdrażaniu RFID jest nieufność związana z nową technologią. Jednak popularyzacja RFID osiągnęła stan dający dostęp wszystkim zainteresowanym tą technologią. Koszty tagów przestały być barierą decydującą o celowości wdrażania takich systemów. Uważa się, że obecnie największą rolę do odegrania ma edukacja użytkowników. Ważne jest tu całościowe podejście do problemu oznaczania towarów tak, by system eliminował źródła błędów w danych wprowadzanych z oznaczenia produktów do systemu informatycznego.
Równocześnie szybkie zmiany w samej technologii i zmieniające się, rozwijające nadal standardy również nie służą upowszechnieniu RFID. Tak jak do rozpowszechnienia kodów kreskowych potrzebne były ogólnoświatowe działania unifikacyjne, tak też dla technologii RFID potrzebna jest unifikacja.
Jak twierdzą specjaliści, uwagę należy koncentrować na doborze sprzętu. Przewidując przeobrażenia, należy uwzględnić przydatność urządzeń w ciągu nadchodzących 2–4 lat. Z praktycznych porad to na pewno poza możliwościami technicznymi, dostępnością współpracującego oprogramowania warto zawsze pytać o takie – wydawało by się mało znaczące – cechy oferowanych produktów, jak np. odporność na upadek z wysokości w przypadku ręcznych czytników przenośnych. W praktycznym użytkowaniu zdolność do pracy w trudnych warunkach, a takie mamy w większości zakładów przemysłowych, może być kluczową cechą przemawiającą za wybraniem urządzenia danego producenta.
Nowością na naszym rynku jest oferta BCS Polska polegająca na usłudze wypożyczania sprzętu do automatycznej identyfikacji danych. BCS Polska udostępnia terminale z czytnikiem kodów kreskowych lub RFID, a także drukarki kodów kreskowych. Ponadto firmy mogą skorzystać z wsparcia technicznego, obejmującego między innymi konfigurację urządzeń, instalację aplikacji na terminalach oraz doradztwo konsultantów. Oferta skierowana jest przede wszystkim do firm, które sporadycznie korzystają z urządzeń automatycznej identyfikacji i nie mają potrzeby ich stałego użytkowania. Ponadto z oferty mogą skorzystać przedsiębiorstwa, które w wyniku awarii posiadanego sprzętu przerwały ciągłość działania. Wówczas wypożyczony sprzęt pomoże zachować systematyczność procesów magazynowych. BCS utrzymuje w stałej gotowości pulę najbardziej popularnych terminali mobilnych i drukarek etykiet.
Autor: Bohdan Szafrański
