RFID – передовая технология для учета / Аналитика

Автор: Львова Анастасия
Учет продукции, материалов и производственных фондов - необходимая часть любого бизнеса. Объектом учета может быть всё, что угодно, от баночек с лекарствами до железнодорожных вагонов. Чем крупнее компания, тем более разветвленной, времяёмкой и дорогостоящей становится система учета. Учет может быть ручным, полуавтоматическим, и, наконец, автоматическим. Ручной учет осуществляется при помощи бирки, или номера, написанного краской. Ни нанести, ни прочитать подобным образом нанесенную информацию без участия человека невозможно. Существенное упрощение учета дает применение штрих-кодов. Его печать и считывание происходят с помощью технических устройств, но для чтения необходимо соблюдать ряд условий. Чтобы информация прочиталась, человек должен определенным образом располагать сканер около штрих-кода. Штрих-коды ускоряют процессы, связанные с учетом, но влияние человеческого фактора в операциях и возможность подделки и фальсификации остаются существенными. До недавнего времени штрих-коды были самым совершенным инструментом учета, но сделать учет полностью автоматическим с их помощью невозможно. Технология RFID позволяет вывести учет на новый уровень, на котором вмешательство человека минимально или не требуется вовсе. Появилась возможность полностью автоматизировать учет. Теперь, чтобы получить информацию о каждой единице товара, находящейся на паллете, необходимо провести паллету мимо считывателя, а не проносить сканер мимо каждой товарной этикетки (при использовании пассивных УВЧ RFID-систем).

RFID (Radio Frequency IDentification) — технология автоматической идентификации при помощи радиочастотных меток. Метка состоит из микрочипа, который хранит информацию, и миниатюрной антенны, с помощью которой метка передаёт и получает данные. Иногда метка имеет собственный источник питания (такие метки называют активными), но большинство меток его лишены (эти метки называют пассивными). Кроме того, существуют полупассивные RFID-метки, также называемые полуактивными. Они очень похожи на пассивные метки, но имеют батарею, от которой RFID-чип работает после получения сигнала от считывателя. Так как их энергия зависит не только от считывателя, они могут быть прочитаны на большем расстоянии. В памяти метки хранится её собственный уникальный идентификатор (от 32 до нескольких сотен бит, в зависимости от стандарта, нынешняя версия стандарта нормирует наличие 96 бит), также может храниться пользовательская информация. Уникальный номер играет ту же роль, что автомобильные номера – с его помощью объекты, помеченные метками, становится возможным отличить друг от друга, в отличие от штрих-кодов, где из-за ограничений на длину кода продукты одного вида часто имеют одинаковые коды. Пользовательской информацией, хранящейся в метках, могут быть какие-то индивидуальные данные, такие, как дата изготовления, срок хранения, номер партии. Принимать и записывать эту информацию может специальный прибор, оснащенный антеннами, – RFID-считыватель. По исполнению считыватели делятся на стационарные и переносные (мобильные). По видам памяти метки делятся на:

"RO" (Read Only) – данные записываются только один раз сразу при изготовлении. Такие метки пригодны только для идентификации. Никакую новую информацию в них записать нельзя, и их практически невозможно подделать.
"WORM” (Write Once Read Many) – кроме уникального идентификатора содержат блок однократно записываемой памяти, которую в дальнейшем можно многократно считывать.
"RW" (Read and Write) – содержат идентификатор и блок памяти для чтения/записи информации. Данные в них могут быть перезаписаны большое число раз.

Возможность перезаписи данных – одно из основных отличий RFID от ранее существовавших систем, при этом возможна защита от несанкционированной перезаписи. Степень защиты хранимой в метке информации и скорость работы системы зависят от используемого стандарта. В метках ранних стандартов уникальный идентификатор обычно записывается при производстве изготовителем, он не может быть перезаписан (Read Only). Развитие технологии RFID-меток тесно связано с мировым распространением системы Electronic Product Code (EPC) – единой всемирной системы цифровой маркировки товаров, грузов, производителей. UHF-метки последнего поколения – «Generation 2» (точнее, Class 1 Gen 2), рассчитаны на запись и хранение кодов EPC. Они выпускаются как с «пустым» полем идентификатора, который заполняется при использовании метки (и может быть в дальнейшем защищен от перезаписи), так и неизменным идентификатором, который можно использовать как уникальный, не опасаясь его подделки или дублирования. Чтение нескольких меток, находящихся в зоне действия считывателя, требует специальной технологии избегания ответа нескольких меток одновременно – так называемого анти-коллизионного чтения. В метках предыдущего поколения использовались анти-коллизионные алгоритмы на основе бинарного дерева, не позволяющие быстро считывать большое число меток в зоне. Это существенно ограничивало применение технологии в реальных условиях, когда, например, необходимо надежно считать 60-100 меток всех упаковок, расположенных на промышленной паллете, за время ее перемещения (1-3 сек.) погрузчиком в считывающем портале. Современные метки стандарта Gen 2 используют иной эффективный анти-коллизионный механизм, основанный на развитой технологии «слотов» - многосессионном управлении состоянием меток во время «инвентаризации» - то есть, считывании меток в зоне регистрации. Данный механизм позволяет увеличить скорость считывания-инвентаризации меток до 1500 меток/с (запись – до 16 меток/с) при использовании промышленных портальных считывателей, например, компании Inpinj. Кроме того, метки Gen 2 позволяют эффективно использовать в перекрывающихся и близких зонах несколько считывателей одновременно (технология Dense Reader Mode) за счет разнесения друг от друга частотных каналов, как считывателей, так и меток (отвечает на иной частоте, по отношению к частоте опроса считывателем). Метки стандарта Gen2 в настоящее время существенно дешевле меток предыдущего поколения, что также делает их использование предпочтительным, а оборудование (считыватели) первого поколения в большинстве случаев требует для работы с новыми стандартами лишь перепрограммирования (перепрошивки). Системы RFID стандартизованы на международном уровне, им выделены определенные диапазоны радиочастот:

Низкочастотные системы 125-135 кГц (группа стандартов ISO18000-2)
Высокочастотные 13,56 МГц (ISO18000-3)
Ультравысокочастотные (UHF) 865-915 МГц (стандарт ISO18000-6)
Микроволновые 2,45 ГГц (ISO18000-4)

Низкочастотные системы применяются достаточно давно (более 10 лет) в системах контроля и управления доступом. Метки обычно исполняются в виде пластиковых карточек или брелоков (бесконтактное открытие дверей, турникетов и т.п. в офисных или домовых системах контроля). Высокочастотные системы широко применяются для контроля прохода на городской транспорт (например, бесконтактные карты метро). Как низкочастотные, так и высокочастотные системы имеют существенные принципиальные ограничения для использования в технологиях учета по причине низкой скорости обмена, небольшой дистанции регистрации и отсутствием направленности приемных антенн. Наиболее удобны и перспективны для применения в системах учета системы диапазона UHF. В России UHF RFID с определенными ограничениями разрешен только в европейском диапазоне 865-869 МГц. Чтобы метка передала данные, она должна получить энергию от поля, образуемого антеннами считывателя. Для этого не нужно специальным образом ориентировать метку в пространстве и добиваться прямой видимости, метка должна быть в зоне действия антенн. В отличие от штрих-сканера, RFID-считыватель может практически одновременно принимать информацию сразу от нескольких меток. Как и штрих-коды, метки крепятся к объектам, которые необходимо учитывать. Некоторые метки необходимы для работы в течение одной–двух недель, другие будут сопровождать объект годами. В настоящее время существует огромное многообразие меток, поэтому подходящее исполнение можно подобрать для любой задачи. Например, использование обычных меток на металлических поверхностях затруднено за счет экранирующего эффекта, но существует специальный класс меток, специально рассчитанных на закрепление на металле (www.patchtag.ru). Существуют доводы за и против каждой технологии - как RFID, так и штрих-кодов. Работа с метками не требует прямой видимости, что позволяет работать на большем расстоянии и быстрее. RFID позволяет считывать информацию через различные преграды. Метки после их прикрепления позволяют дописывать информацию (например, о произведенных с товаром операциях), они более долговечны, лучше переносят условия окружающей среды. В отличие от штрих-кодов, информацию с которых при желании можно прочитать, пользуясь справочной информацией, RFID-метки являются сложным электронным устройством с высокой защитой от несанкционированного считывания и подделок. Оба стандарта позволяют защищать хранящиеся в них данные 32хбитным access-паролем. Шифровать данные метки можно на уровне базы данных, из которой идет запись информации. Меткам поколения Gen2 можно установить дополнительный kill-пароль, после ввода которого метка навсегда прекратит передачу данных считывателям. RFID и штрих-коды еще долгое время будут сосуществовать, так как одни ситуации нельзя решить только штрих-кодами, а в других ситуациях применение RFID может оказаться слишком дорогим. Существует возможность на разных этапах совместить обе технологии, отпечатав интеллектуальный ярлык, содержащий в себе и штрих-код, и RFID-метку.

Является ли RFID новой технологией?

В 1946 Лев Термен создал электронный музыкальный инструмент, извлечение звука из которого было основано на отслеживании положения руки в электромагнитном поле посредством радиоволн. Конечно, это была еще не радиоидентификация в современном смысле этого слова, но терменвокс можно назвать основоположником современной RFID-технологии. Чуть более похожим устройством на современные устройства был IFF-передатчик, изобретенный в 1939 в Великобритании, который использовали союзники во времена Второй Мировой Войны для распознавания своих и вражеских самолетов. Подобные передатчики до сих пор используются в военной и гражданской авиации. Простым и известным примером меток, работающих на радиочастотах, являются охранные метки в магазинах самообслуживания, предохраняющие от кражи. Однако эти метки не содержат уникального номера, и для учета не годятся. Они могут лишь подать сигнал при попытке их выноса. В них не встроен чип, и они являются одноразовыми устройствами, так как приходят в негодность после пережигания контакта. Технология RFID еще не успела получить широкого распространения в России, но активно внедряется по всему миру. Например, компания Wal-Mart – одна из крупнейших розничных торговых сетей, одной из первых внедрила RFID и обязала к этому своих поставщиков. За счет этого фирма сократила количество ручного труда при приеме и разгрузке товаров, упростила расчет с поставщиками, в целом автоматизировала работу складов. Компания Toyota с помощью RFID автоматизировала работу покрасочного цеха – теперь робот окрашивает машину в цвет, информация о котором занесена в данные метки. Компания Tesco - крупнейшая розничная сеть Великобритании, применяет RFID-технологию для контроля наличия товара на полках. В качестве системы автоматического учета, RFID позволяет:

Сократить количество ручного труда, требуемого при приемке и отгрузке товара
Упростить процесс расчетов с поставщиками за поставленные товары
Автоматизировать процессы размещения новых заказов
Поддерживать товарные запасы на необходимом уровне
Лучше контролировать местонахождение товара
Сократить время проведения инвентаризации
Быстро находить нужный товар
Автоматически составлять необходимую документацию
Сократить время пребывания товара на складе
Позволит справляться с пиковыми нагрузками без потери качества работы и увеличения количества ошибок

Некоторые из современных систем радиочастотной идентификации (Gen 2 EPC) изначально разрабатывались для складской и товарной логистики, но они также с успехом могут применяться во многих других областях (слежение за автотранспортом, контейнерами, библиотечная автоматизация). Вывод аналитиков относительно дальнейших перспектив применения RFID, в целом, оптимистичен. Внедрение данной технологии позволяет добиться впечатляющего экономического эффекта, но предпосылками его достижения являются точность стратегического и оперативного планирования, учет всего спектра рисков использования, а также постоянный контроль за реализацией бизнес-процессов компании.

Ссылки по теме: RFID-News.ru – Всё о технологиях радиочастотной идентификации