Bartech

RFID

RFID – Identifikace budoucnosti

RFID představuje identifikaci pomocí radiofrekvenčních vln.
Principem je uložení potřebných dat v paměťových radiofrekvenčních čipech a následné opakované čtení nebo zápis dat pomocí čtečky. Čtecí zařízení má podobu pevné brány nebo ručního terminálu, bezdrátová komunikace probíhá pomocí antény na příslušných radiofrekvenčních vlnách. Informace získávané v průběhu výrobního nebo logistického procesu jsou filtrovány pomocí softwarového vybavení middleware k využití v informačním systému.

Identifikace a vysledovatelnost je pak možná celosvětově, a to při dodržení standardu dat EPC Global a s využitím internetového rozhraní EPC Global Network.

Přehled používaných čipů RFID

Rozdělení podle provedení:

RFID tag - paměťový radiofrekvenční čip nesoucí datovou informaci. Provedení (tvar, rozměry, materiál) se mohou velmi lišit dle požadavků aplikace. RFID tag se skládá z vlastního čipu, antény, propojení a zapouzdření. Čip determinuje kapacitu a typ RFID tagu, anténa stanovuje kvalitu příjmu a odesílání RF signálu, zapouzdření ovlivňuje možnost použití v různých prostředích a životnost tagu.

RFID smart label – RFID čip je umístěn na potisknutelné etiketě s možností dalších informací - textu, grafiky. Etiketa je potisknutelná tiskárnami DATAMAX a může obsahovat text, grafiku atd.

RFID wristband – náramek na ruku obsahující RFID čip, využití ve zdravotnictví k identifikaci osob.

RFID karta - čip může být zapouzdřen do plastové karty nebo předmětu typu klíčenky – např. k využití v platebních a docházkových systémech – příklad docházkového řešení Sembox.

RFID inlay – zabudování čipu přímo do produktu, v případě kovového výrobku možnost oddělující vrstvy kvůli rušení

Rozdělení podle frekvenčního pásma:

Systémy RFID pracují s různými frekvencemi, jeho stanovení vychází z prvotní fáze analýzy řešení. Je třeba určit požadavky na rychlost čtení a zápisu, dosah signálu a prostor pokrytí atd.

Frekvence	Dosah	Popis
125 – 134 kHz (LF) nízká frekvence	max. 0,5 m	platnost celosvětově; možnost snímání v blízkosti kovu a přes vodu; nízká rychlost snímání
13,56 MHz (HF) vysoká frekvence	max. 1 m	platnost celosvětově; obtížné snímání přes vodu; rychlost snímání / zápis cca. 10x rychlejší než LF (20 kB/s)
865 – 869 MHz (UHF) velmi vysoká frekvence	max. 3 m	UHF platné pro Evropu; nelze snímat přes kapalinu a obtížně přes kov
902 – 928 MHz (UHF) velmi vysoká frekvence	max. 3 m	UHF platné pro USA, Kanadu a Mexiko
950 – 956 MHz (UHF)	max. 3 m	UHF platné pro Asii a Japonsko
2,45 GHz ; 5,8 GHz (MW) mikrovlnná frekvence	max. 10 m	možnost čtení při velmi vysokých rychlostech; vysoká cena čipů

Rozdělení podle zdroje napájení:

Pasivní – jsou nejrozšířenější, nemají vlastní baterii, napájeny jsou polem snímače. Ten periodicky vysílá pulsy prostřednictvím antény do prostoru, čip využije přijímaný signál k nabití svého napájecího kondenzátoru a vyšle odpověď
Aktivní – mají vlastní baterii, jsou schopny vyslat svoji identifikaci. Obecně jsou dražší a těžší, použití pro lokalizaci cenných produktů
Semiaktivní – obsahují baterii, která slouží pouze ke zvýšení dosahu snímání

Rozdělení podle možnosti zápisu:

pouze ke čtení (Class 0), programováno ve výrobě, 64 nebo 96bit, čtení 1000 tagů/s
zapisovatelné 1x nebo vícenásobně (Class 1), programováno při použití, 64 nebo 96bit, čtení 200 tagů/s
zapisovatelné vícenásobně (Class 0+), programováno kdykoli, 256bit, čtení 1000 tagů/s
zapisovatelné vícenásobně (Gen2), programováno kdykoli, 256bit, čtení 1600 tagů/s

RFID tiskárny:

Více o tiskárnách DATAMAX RFID naleznete zdePříklad RFID smart label vytvořené v programu LabelView pro tisk na tískárně DATAMAX:
RFID čtečky:
Více o používaných čtečkách RFID naleznete v pdf souborech Čtečka a Anténa.

Technologické přednosti RFID oproti čárovým kódům:

bezkontaktní přenos dat, tj. není nutná přímá viditelnost čipu
vyšší rychlost přenosu dat a minimalizace chybovosti čtení dat
vyšší odolnost nositele dat proti vodě, vlhkosti, otěru apod. (např. zapouzdřený čip)
data zapsaná v RFID tagu lze později aktualizovat nebo doplňovat
možnost čtecího zařízení snímat současně velké množství tagů
identifikace pomocí nezaměnitelného sériového č. produktu

Ekonomické výhody identifikace:

vysoká rychlost prováděných operací vč. skladových, inventarizace majetku atd
minimalizace lidského faktoru a chybovosti
celkové zjednodušení výměny dat a identifikace
vysoká návratnost počátečních investic zaručená využíváním efektivní technologie

Příklady uplatnění - inspirace pro vás!

Logistika – sledování přepravních jednotek

sledování logistických jednotek (např. palety, kontejnery) s možností rychlého načtení několika jednotek současně (např. obsah kamionu)
sledování umístění jednotky v globálním měřítku - její lokace, změny trasy atd.
velkoobchod, supermarkety – „načtení“ obsahu nákupu zákazníka ve vozíku, sledování pohybu cenného zboží

Výroba – traceabilita (sledování výroby)

přesná identifikace produktů v průběhu jejich výrobního procesu
automatické řízení a změny ve výrobním postupu
zpětná vysledovatelnost „historie“ produktu

Pošta – automatické zpracování a kontrola zásilek

jeden z největších projektů RFID v Evropě (2300 antén, 330 čteček, 13 tisíc pasivních RFID etiket)
automatické sledování zásilek, kontrola zjištěné lokalizace, okamžitá korekce chybného přepravy zásilky
Zdroj: www.ianywhere.com – fa. Correos (Španělsko)

Knihovna – automatická identifikace a registrace knih

automatická identifikace knih
možnost zcela automatické výměny knih a nonstop provozu 24 hod. denně

Pěstitelská produkce rostlin

farmaceutický průmysl – sledování expirace drahých léčiv, kontrola původu, kontrola dodržování teplot v průběhu přepravy

Pěstitelská produkce rostlin – systém optimalizace řízení výživy.

rostliny jsou identifikovány pomocí RFID, je průběžně sledován jejich stav (velikost, teplota atd.)
program vyhodnocuje data a automaticky přesunuje rostliny pomocí systému přepravních pásů do sekcí s nejvhodnějším prostředím, výživou atd.
systém pracuje v hale 30 tisíc m2, zvyšuje kvalitu produkce, minimalizuje náklady
Zdroj: www.tagsysrfid.com – fa. WPS - Walking Plant Systems (Holandsko)

Možné problémy RFID:

Kapaliny a kovy (interference) – blízkost kapalin a kovů může bránit některým radiovým frekvencím. Toto rušení (interferenci) lze vyřešit např. umístěním RFID tagů nebo přímo jejich provedením tak, aby mezi čipem a produktem byl fixován vzduch.

Kolize čteček – situace, kdy jsou signály více čteček navzájem rušeny. Problém lze vyřešit tím, že čtečky přistupují k rádiovému signálu v jiný okamžik. Tímto vyvstává nový problém možného načtení čipu několika čtečkami, což je řešeno konfigurací čteček tak, aby byl každý čip načten pouze 1x v určité lokaci čteček.

Právní předpisy:

Pro využívání radiových frekvencí jsou v Evropě s několika národními výjimkami akceptovány předpisy instituce ETSI. Ve státech Evropy dále platí předpisy nezávislých úřadů. V současnosti se organizace GS1 (dříve EAN) a UCC snaží pod hlavičkou EPC Global vytvořit standard RFID pro globální využití. Tento standard EPC je harmonizován s normami ISO a identifikátorem UCC/EAN 128 využívaným u čárových kódů.

Co nyní s čárovými kódy?

RFID technologie v žádném případě zcela nenahradí čárové kódy, tyto se ani s nástupem RFID nestanou technologií zastaralou nebo nepoužitelnou. Čárové kódy zůstanou v mnoha aplikacích vhodnějším řešením. V mnoha případech lze také využít kombinace čárových kódů a RFID.
RFID nalezne své uplatnění v aplikacích se specifickými požadavky nebo při řešení vyžadujícím přednosti této technologie.

Pojmy a názvosloví

GS1 (Global Solution / System) - původně organizace EAN

UCC (Uniform Code Council) – organizace sídlící v USA

ETSI (European Telecommunications Standards Institut) – Evropský standardizační telekomunikační institut – je akceptován s národními vyjímkami

UCC/EAN 128 - aplikační identifikační číslo

RFID (Radio Frequency Identification) – radiofrekvenční identifikace

UID (Unique Identifier) - číslo, které jednoznačně identifikuje RFID tag

Backscatter – technologie umožňující pasivním RFID tagům komunikaci se snímačem bez vlastního napájení

Anti-collision – parametr RFID tagu stanovující počet současně nasnímaných tagů

TTF (Tag Talk First) – protokol pro výměnu dat mezi čtečkou a tagem, kdy tag vysílá signál nepřetržitě bez čekání na pokyn čtečky

GTIN – složen z prefix (7 znaků) + č. spotřebitelské jednotky (5) + kontrol. č. (1)

EPC (Electronic Product Code) - elektronický produktový kód, celosvětový standard pro značení logistických jednotek, harmonizováno s normami ISO a využívá UCC/EAN 128. Jedná se o unikátní číslo, které identifikuje a popisuje položku vč. možnosti nezaměnitelného sériového čísla

Struktura kódu:
8 bit – hlavička, EPC č. verze
28 bitů – informace o firmě (268 milionů firem)
24 bitů – třída výrobku (16 milionů tříd)
36 bitů – unikátní č. produktu (68 milionů čísel)

EPC Global – organizace (50% vlastnictví EAN Internationalů a UCC) k prosazení standardu EPC.

EPC Global Network – internetové rozhraní za účelem globální identifikace čipů RFID, jedná se o síť informačních serverů EPC, které umožňují plné využití globální předávání informací v reálném čase

Chipless RFID tag - čip je založen na bázi vodivých polymerů, oproti klasickým RFID tagům, kde je klasický křemíkový čip. Jedná se o technologii, která je ve ve fázi výzkumu. Výhodou jsou velmi nízké výrobní náklady.

RFID tiskárna – termotransferová nebo termální tiskárna schopná pracovat s etiketami RFID smart label. Tiskárna je kromě standardního potisku schopna zakódovat data do RFID tagu, provést kontrolu zakódování, popř. etiketu označit jako vadnou.

RFID čtečka – zařízení schopné bezkontaktně komunikovat s RFID čipy, provádět zápis a čtení dat. Současná zařízení dokážou načíst zároveň až stovky čipů.

Middleware – software zajišťující zpracování načtených dat a přenos do návazného informačního nebo řídícího systému