RFID prze do przodu

Z najnowszego raportu „HF RFID – The Great Leap Forward” opublikowanego przez firmę IDTechEX wynika, że globalny rynek urządzeń HF RFID potroi się z 2,9 mld USD w 2008 r. do 8,6 mld USD w 2018 r. W zawiązku z tym pozostanie on większym i bardziej lukratywnym biznesem niż UHF RFID, które zajmuje drugie miejsce.
A jak wygląda sytuacja na polskim rynku technik identyfikacji? Dostawcy systemów RFID (Radio Frequency Identyfication) stwierdzili, że w Polsce następuje powolny wzrost zainteresowania tą technologią. Potwierdzają to użytkownicy – 53% polskich przedstawicieli zakładów uważa stosowanie technik identyfikacji przedmiotów za niepotrzebne, a 47% za pomocne, ale niekonieczne. Dodatkowo połowa dostawców utrzymuje, że istnieje szansa na powstanie firmowych rozwiązań RFID rodzimej produkcji (wykres 1.).

Bardzo powolny wzrost
Z informacji uzyskanych przez redakcję miesięcznika Control Engineering Polska wynika, że aktualnie w zakładach u jednej trzeciej respondentów została wdrożona technologia RFID, a u 27% wciąż stosuje się kody paskowe (wykres2.). 13% użytkowników deklaruje, że w ich przypadku identyfikacja realizowana jest poprzez odpowiedni zapis alfanumeryczy, natomiast 20% nie prowadzi szczegółowej identyfikacji. Aż 60% ankietowanych poinformowało, że nie zmierzają do wprowadzenia technologii RFID na szerszą skalę do identyfikowania przedmiotów.

Urządzenia, jakie mają w swojej ofercie dostawcy, wykorzystują do identyfikacji najczęściej metodę automatycznej identyfikacji RFID. Innymi bardzo popularnymi technikami są technologie kart interligentnych i kodów kreskowych. Najrzadziej stosowane jest optyczne rozpoznawanie znaków (OCR) oraz technologie biometryczne (wykres 3.).

Według dostawców i użytkowników czynnikiem mającym najistotniejszy wpływ na zwiększenie atrakcyjności technik RFID jest spadek cen etykiet i urządzeń odczytujacych oraz ujednolicenie / standaryzacja technologii. Kolejnym ważnym bodźcem według użytkowników jest zwiększenie bezpieczeństwa danych. Opowiedziało się za nim 8% ankietowanych dostawców, a jako czwarty powód zakupu wybrali możliwość stosowania RFID o większym zasięgu działania (wykres 4.).

Kody kreskowe do lamusa?
Dane zebrane od użytkowników pokazują również, że RFID najczęściej stosowane są do śledzenia obiektów na liniach produkcyjnych i do rejestracji danych o produktach. Ponad połowa zakładów używa RFID również do kontroli dostępu i identyfikacji osób. Dzisiaj bardzo rzadko systemy te stosowne są do identyfikacji pojazdów, identyfikacji i znakowania odzieży, identyfikacji i sortowania przesyłek (wykres 5.).

Dostawcy prognozują, że zadaniem RFID będzie uproszczenie i przyspieszenie kontroli dystrybucji towarów w opakowaniach zbiorczych. RFID na szeroką skalę wykorzystane zostanie również w procesie sprzedaży w branżach takich jak: odzieżowa, sportowa, wydawnicza, elektroniczna czy farmaceutyczna. Technologia ta zajmie się także śledzeniem etapów produkcji oraz kontrolą dostępu. Rozwój RFID spowoduje eliminację kodów kreskowych z obszarów znakowania wymagających długiej żywotności identyfikatorów. Związane jest to na przykład z tym, że metoda RFID w porównaniu do kodów kreskowych nie wymaga, aby czytnik i kod znalazły się w niedużej odległości, a odczyt danych odbywa się bezobsługowo. Nie musi być zachowana widoczność obiektu.
Ułatwia i przyspiesza to pracę.
Dodatkowo za pomocą RFID można w krótkim czasie zeskanować wiele etykiet. W przypadku kodów kreskowych jest to niemożliwe, co wpływa niekorzystnie na szybkość działania. Warto róznież zaznaczyć, że w procesie odczytu kodów paskowych zdarzają się pomyłki związane np. z błędami popełnianymi przez ludzi bądź zabrudzeniem etykiet. Technologia RFID w przeciwieństwie do kodów kreskowych jest odporna na trudne warunki pracy. Dodatkowo w etykiecie może być zawarta duża ilość danych.
Niepopularne półpasywne
System RFID składa się z następujących komponentów – identyfikatora (tagu, znacznika, transpondera, etykiety), czytnika (dekodera, skanera) oraz oprogramowania. Każdy z tych elementów musi być właściwie dobrany w trakcie wdrożenia tak, aby uwzględniał oczekiwania użytkownika oraz warunki środowiska pracy.

Identyfikatory RFID to urządzenia nadawczo-odbiorcze, które składają się z elektronicznego chipu z pamięcią (zawiera stałe dane) oraz miniaturowej anteny (może jednocześnie odczytywać i wysyłać sygnał). Ich aktywacja następuje w chwili, gdy znajdą się w strefie oddziaływania czytnika. W zależności od typu źródła zasilania tagów można podzielić je na pasywne, aktywne i półpasywne. Najczęściej sprzedawanymi urządzeniami są, według dostawców, identyfikatory pasywne. 40% użytkowników zadeklarowało, że posiada je w firmie. Taki sam odsetek respondentów wykorzystuje identyfikatory aktywne. Jedynie 20% z nich stosuje półpasywne.
Zasada działania urządzeń pasywnych związana jest z wykorzystywaniem energii pobranej przez antenę tylko w polu elektromagnetycznym (nie mają własnego źródła zasilania). W zależności od wykorzystywanej częsotliwości tagi pasywne są skuteczne na odległościach do kilku metrów. Przeciwieństwem znaczników pasywnych są identyfikatory aktywne, które mają własne źródło zasilania. Bateria zasila obwód, a także wysyła sygnał do dekodera. Tagi aktywne są większe i droższe od układów pasywnych, mają od nich o wiele krótszy czas działania. Zaletą tych urządzeń jest możliwość pracy w trudnych warunkach oraz miejsza liczba błędów.
Trzeci typ transponderów – półpasywne, podobnie jak aktywne, są wyposażone w baterię. Działa ona tylko i wyłącznie jako źódło zasilania chipa. Nie rozsyła sygnału, ponieważ jest on odbijany w taki sam sposób, jak w układach pasywnych. W wyniku tego podniesiona zostaje żywotność baterii. Zaletą tagów półpasywnych jest także większa czułość niż w przypadku pasywnych.
Zapisuj i odczytuj
Innym sposobem podziału znaczników RFID jest kryterium możliwości zapisu danych. Najpopularniejszym wśród użytkowników jest R/W (Read/Write). Są to identyfikatory mające możliwość wielokrotnego zapisu i wielokrotnego odczytu danych. W ich przypadku niezmienialny jest numer seryjny identyfikatora. Inną odmianą tego typu etykiet są „R/W with password”, gdzie do wykonania jakichkolwiek operacji potrzebna jest znajomość hasła.
Chętnie stosowanymi są także tagi R/O (Read/Only), w których dane zapisywane są tylko raz w procesie produkcji i w związku z tym nie ma możliwości wgrania kolejnych informacji. Podobnie jak w R/W nie można tu edytować numeru seryjnego transpondera.
Czytniki stacjonarne poszukiwane
Kolejną częścią składową systemów RFID jest czytnik. Jest to mechanizm nadawczo-odbiorczy składający się z dekodera i anteny. Czytnik może odczytywać, ale także zapisywać informacje w znacznikach RFID. Podczas działania urządzenia zostaje wysłana fala radiowa, która poprzez wzbudzenie anteny z chipa uaktywnia identyfikator. W znaczniku zostaje wzbudzony prąd indukcyjny i dzięki temu do odbiornika czytnika może zostać wysłana odpowiedź. Dane z pamięci chipa zgromadzone w odbiorniku są przetwarzane przez dekoder, a następnie przesyłane do komputera. Z fizyczną stroną transmisji danych związane jest oprogramowanie komunikacyjne, które odpowiada za wymianę, magazynowanie i przetwarzanie informacji.
Z ankiety przeprowadzonej wśród użytkowników RFID przez Control Engineering Polska wynika, że w zakładach najczęściej stosuje się stacjonarne czytniki RFID. Dostawcy potwierdzają, że jest to najchętniej kupowany typ czytnika. Pozostałe rodzaje urządzenia – dekodery zintegrowane z drukarką etykiet, ręczne oraz do instalacji w pojazdach są bardzo rzadko sprzedawane i wykorzystywane (wykres 7.).
Różne częstotliwości do różnych zadań
Zarówno czytniki, jak i tagi mają anteny, które służą do wysyłania i odbierania informacji przenoszonych za pomocą fal radiowych. Dostawcy RFID informują, że najczęściej (36% respondentów) w sprzedawanych przez nich urządzeniach zastosowane są anteny HF (High Frequency) oraz UHF (Ultra High Frequency). Znajdują one zastosowanie w dekoderach i zanacznikach posiadanych przez jedynie 13% użytkowników. Anteny LF (Low Frequency) pomimo tego, że są częścią najrzadziej nabywanych RFID, są najczęściej wykorzystywane w zakładach produkcyjncyh (wykres 8.).

– Bardzo duży nacisk od strony kontroli jakości oraz wymagania dotyczące przejrzystości procesu powodują coraz większe zainteresowanie firm wdrożeniem systemów RFID w procesach produkcji – mówi Daniel Oszczęda menedżer ds. produktów firmy Balluff. – Aktualnie systemy te najczęściej wykorzystywane są do dokumentowania procesu produkcji oraz zarządzania materiałami w tym procesie. W segmencie wytwórczym widoczne jest zainteresowanie systemami LF oraz HF. Spowodowane jest to tym, że nie są wymagane bardzo duże odległości odczytu. Kolejnym obszarem, w którym zaobserwowano większe zainteresowanie RFID, są systemy logistyczne. W tym przypadku RFID stają się alternatywą dla kodów kreskowych. Zastosowanie znajdzie tu na pewno technologia UHF.
Standaryzacja
Prawie wszyscy użytkownicy ankietowani przez Control Engineering Polska stwierdzili, że standaryzacja RFID to niezbędny i duży krok naprzód. Uznali ją za prawidłowy kierunek rozwoju identyfikacji przedmiotów. Podobnego zdania są dostawcy. Według nich unifikacja pozwoli na łatwiejszy dostęp do technologii i usprawni życie klientom.
Maciej Michałek, product manager z Smartmedia uważa, że wpłynie ona również na zwiększenie konkurencyjności na rynku, a co za tym idzie – możliwa będzie obniżka cen tych urządzeń. Do takiego stanu rzeczy, według Andrzeja Wąwoźnego, menedżerów produktu RFID firmy SKK, przyczyni się technologia UHF EPC Gen2.
Przedstawiciel Ballufa dodaje, że standaryzacja RFID jest bardzo ważna przy stosowaniu tych systemów w otwartych łańcuchach dostaw. Dzięki niej możliwe będzie szczegółowe śledzenie towarów w całym procesie. W pozostałych aplikacjach standaryzacja pozwoli użytkownikom na wybór różnych dostawców urządzeń i ich współpracę w jednej instalacji.
Unifikacja w paśmie
Technologia RFID jest standaryzowana i normalizowana w paśmie HF i UHF przez ISO i EPCGlobal Inc. Najpopularniejszym protokołem ISO jest ISO 18000. Pozwala on na pracę urządzeń we wszystkich zakresach częstotliwości – LF, HF i UHF. Standard ten określa tylko sposób komunikacji między czytnikiem a identyfikatorem.
EPC (elektroniczny kod produktu) to unikalna liczba, która pozwala na jednoznaczną identyfikację obiektu i jest zapisana na elektronicznym nośniku (identyfikatorze RFID). W ramach EPCGlobal zostały zatwierdzone dwa protokoły – Generation 1 i Generatiom 2. Standard Gen 1, opracowany przez Auto-ID Center, podzielono na klasy Class 0 i Class 1. W Class 0 wchodzą urządzenia, które działają tylko na falach UHF, a użyte znaczniki mogą być tylko typu R/O. Zaletą takiego protokołu jest duża szybkość komunikacji. Class 1 związane jest z identyfikatorami WORM. Dotyczy łączności na częstotliwości HF lub UHF. Gen 2 jest nadal w trakcie rozwoju. W przyszłości ma w pełni zastąpić obie klasy pierwszej generacji. Generation 2 związane jest podobnie jak Generation 1 Class 1 ze znacznikami WORM i komunikacją na falach HF oraz UHF.
Będzie bezpieczniej
Użytkownicy oczekują od dostawców RFID przede wszystkim zmniejszenia kosztów zakupu i montażu tych systemów. Bardzo ważne jest dla nich pełne wsparcie techniczne i merytoryczne przy wdrażaniu technologii. Użytkownikom brakuje szkoleń i dostępu do informacji. Problem stanowi dla nich również to, że dokumentacja w języku polskim nie jest napisana zrozumiale. Respondenci spodziewają się także zwiększenia możliwości i zasięgu RFID. Chcą, aby powstały nowe standardy. Pomimo tego, że ankietowani uznali poziom zabezpieczenia RFID przez szpiegostwem przemysłowym za zadowalający, oczekują dalszej pracy dostawców nad bezpieczeństwem tej technologii.
Za pomoc w opracowaniu raportu szczególnie dziękujemy firmom: Amart Logic, Aska, Balluff, Blumenbecker IPS Polska, Elmark Automatyka, Gamma, Micromade Gałka i Drożdż, SKK, Smart Media, Softex Data. Dziękujemy również wszystkim czytelnikom Control Engineering Polska, którzy wzięli udział w ankiecie.