Charakterystyka, komercjalizacja wiedzy oraz kierunki rozwoju na przykładzie firm z Dolnego Śląska

Transkrypt

1 Technologia RFID Charakterystyka, komercjalizacja wiedzy oraz kierunki rozwoju na przykładzie firm z Dolnego Śląska RFID - inteligentna technika Automatycznej Identyfikacji? Automatyczna identyfikacja (Auto ID) to technika informatyczna, umożliwiająca zastąpienie ręcznego wprowadzania danych do systemów komputerowych wczytywaniem ich w sposób automatyczny, przy pomocy specjalistycznych metod. W praktyce, w zależności od konkretnych potrzeb stosuje się różne metody Auto ID: taśmy magnetyczne, częstotliwości radiowe, optyczne rozpoznawanie znaków lub obrazów, rozpoznawanie głosu oraz kody kreskowe. 1 Technologia RFID stanowi jednocześnie jedną z techniki automatycznego gromadzenia danych ADC (ang. Automatic Data Capture), bowiem pozwala 1 Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich Oddział Warszawski- Centrum EDI-Polska; publikacja 3; Kody kreskowe ; Warszawa listopad 1996 r. na zakodowanie, a następnie na automatyczny odczyt oraz przetwarzanie zgromadzonych informacji. Od około 40 lat Automatyczna Identyfikacja oparta na kodach kreskowych stosowana jest jako jedna z najbardziej efektywnych technik informatycznych. W Polsce pojawiła się w okolicach roku 1990, gdy nasz kraj został włączony do międzynarodowego systemu znakowania EAN (ang. European Article Numbering) i systemu elektronicznej wymiany danych EDI (ang. Electronic Data Interchange). Na obecną chwilę tak jak w pozostałych krajach UE trudno sobie wyobrazić funkcjonowanie choćby małego punktu sprzedaży, który nie z kodów kreskowych. Natomiast tendencja w krajach wysoko rozwiniętych podąża w stronę rozwiązań skuteczniejszych i o szerszych możliwościach gromadzenia danych rozwiązań wykorzystujących techniki 1

2 identyfikacji za pomocą fal radiowych: RFID (ang. Radio Frequency Identyfication). Możliwości systemów RFID, sprawiają, że w potocznym języku używa się stwierdzenia, iż towary, dobra czy jednostki transportowe mówią, co znacznie wpłynęło na fakt iż rozwiązania te często nazywane są inteligentnymi. Inteligentna etykieta (ang. Smart Label) /etykieta RFID to rozwiązanie wykorzystujące tradycyjną etykietę, jako nośnik układu scalonego (chipa i anteny). Strona wierzchnia jest zgodna z tradycyjnymi standardami etykiety logistycznej, natomiast dodatkową jej wartość tworzy zawarty w niej indentyfikator. Fot.1. Smart Label bez zadruku. Jedna technologia, mnogość odmian Nie należy ograniczać możliwości zastosowań identyfikacji opartej na falach radiowych do formy etykiety, a wybrać rozwiązanie najkorzystniejsze i najbardziej efektywne dla danej organizacji i wdrożenia. Działanie każdego systemu RFID jest oparte na trzech podstawowych elementach, którymi są: 1. TAG (transponder) chip wraz z anteną, w zależności od znakowanego elementu, stosuje się właściwą dla danego wdrożenia formę, jak np.: etykiety samoprzylepnej; Inteligentnej etykiety; zawieszki; breloka, w obudowie umożliwiającej przywiercenie do znakowanego elementu; w obudowie odpornej na wysokie temperatury; w obudowie zgodnej z dyrektywą ATEX. 2. CZYTNIK (czytnik/koder) zainstalowany w wymaganej konfiguracji w zależności od miejsca instalacji oraz funkcji systemu, stosuje się modele: stacjonarny lub mobilny (terminal; handheld); w obudowie lub wersji OEM; z właściwym interfejsem np.: Wi-Fi. 2

3 3. OPROGRAMOWANIE dedykowane, zapewnia funkcjonalność systemu. Warto wyróżnić kilka zasadniczych poziomów oprogramowania obsługującego odczyt RFID: 3.1. Odczyt sprzętowy, oprogramowany przez producenta sprzętu RFID (drukarek i czytników), niedostępny dla przeciętnego użytkownika Oprogramowanie typu middleware pośredniczące między czytnikiem, a użytkową bazą danych. Jego zadaniem jest przekazywanie do użytkowej bazy danych tylko tych danych, które są istotne dla ich dalszego przetwarzania Oprogramowanie użytkowe typu WMS (ang. Warehouse Management System) lub ERP (ang. Enterprise Resource Planning) działające lokalnie u użytkownika. 2 Działanie technologii RFID opiera się na falach radiowych. Natomiast to nie fala radiowa jest medium informacji. Fala jest tylko jej nośnikiem, a medium informacyjnym jest pamięć stała, umieszczona w chipie. Schemat 1. Podstawowe komponenty systemu RFID. Chip to pamięć mikroprocesorowa oraz antena nadawczo-odbiorcza, składające się na tag. Częstotliwość radiowa a odległość odczytu W zastosowaniach komercyjnych wykorzystuje się ustandaryzowane dla poszczególnych obszarów geograficznych częstotliwości fal radiowych (inne zakresy częstotliwości obowiązują np. dla USA, inne dla Europy). Każdy ze standardów, wraz z podziałem na zastosowanie określony jest przez właściwą normę ISO. 2 J. Majewski, P. Kaźmierczak; Standard EPC pod kontrolą ; e-fakty; 6/2005 3

4 RFID pasywna i aktywna Systemy RFID ze względu na źródło zasilania taga dzielą się na: PASYWNE nie zawierają własnego źródła zasilania; gdy czytnik przetworzy sygnał cyfrowy na sygnał radiowy (RF) - określona fala radiowa - emitowana przez antenę, będącą na ogół częścią czytnika, wzbudza antenę scaloną z chipem i uaktywnia tag, który po zgromadzeniu przez kondensator zawarty w swej strukturze wystarczającej ilości energii wysyła odpowiedź. Odpowiedź ta (dane z pamięci chipa) jest gromadzona poprzez odbiornik i sygnał zostaje przetworzony przez dekoder czytnika. Wówczas informacja zostaje wysłana do komputera. AKTYWNE posiadają własne źródło zasilania, dzięki czemu generują wzmocniony sygnał, co w praktyce przekłada się na odczyty z najdalszych dla techno-logii RFID Tabela 1. Częstotliwości radiowe dla technologii RFID. odległości. Czas życia baterii zależny jest od częstotliwości nadawanego sygnału (może trwać do 5 lat). SEMI PASYWNE bateria służy do zasilania wewnętrznego układu elektronicznego np. czujnika temperatury i do za-pisywania danych w pamięci chipa). RFID jako nośnik danych Drugie kryterium, jakie się wyróżnia przy podziałach tagów, to kryterium: możliwość zapisu danych. Przy tym podziale występują cztery rodzaje. Pierwszy z nich to tagi typu RO ( ang. read only), a więc takie, które umożliwiają tylko odczyt informacji zapisanych raz w chipie, nie podlegających modulacji. 4

5 Drugi rodzaj to tagi WORM (ang. write once read many times) - poza numerem seryjnym, którego nie można zmienić, użytkownik ma możliwość zapisania danych raz, natomiast bez możliwości ich późniejszej zmiany. Są to identyfikatory jednokrotnego zapisu. Trzeci typ tagów to R/W (ang. read/write), czyli czytaj/zapisz lub odczyt/zapis, dzięki którym możliwe jest zmienianie zapisanych już informacji za pomocą odpowiedniego czytnika - dane z systemu informatycznego trafiają poprzez interfejs bezprzewodowy do tagu i są przechowywane w jego pamięci. Ostatni typ, wyróżniany min.: przez firmę Texas Instruments, to RW with password, więc z hasłem. To transpondery ze wstępnie zaprogramowanym hasłem, które może być zmienione przez użytkownika. Każdy zapis lub odczyt informacji z transpondera wymaga podania hasła, bez jego znajomości transponder nie odpowiada. Identyfikacja radiowa w Polsce Systemy identyfikacji radiowej budzą ogromne zainteresowanie jako technologia automatycznej identyfikacji od około 10 lat. W Polsce funkcjonują rozwiązania oparte na falach radiowych, jednak zdecydowanej ich większości wykorzystują częstotliwości LF i HF oraz tagi w postaci kart. Rynek RFID w Polsce, z praktycznego punktu widzenia, można podzielić na następujące rozwiązania: 1. RCP - Rejestracja czasu pracy (na LF / HF). Rozwiązanie to oparte jest na: czytnikach kart zbliżeniowych z klawiaturą numeryczną, kartach zbliżeniowych, oprogramowaniu zarządzającym. System ma możliwość rejestracji wejść i wyjść poza obszar jednostki organizacyjnej oraz rozliczania wejść i wyjść do innych pomieszczeń (czas przebywania, godzina wejścia/wyjścia). Oprogramowanie zarządzające ma możliwość oprócz rozliczania czasu pracy i kontroli dostępu również rozliczanie pracowników z wykonanych zadań. Fot.2. Panel do RCP z logowaniem kartą RFID. 5

6 Czytniki rejestrują przepustki (najczęściej w formie kart lub breloczków), drogą radiową. Analiza obecności i powstałe w wyniku tego raporty tworzone są na podstawie rejestracji zgromadzonych w czytnikach. Oferowane programy obsługujące czytniki są rozbudowane i przystosowane do pracy również w skomplikowanych systemach kadrowopłacowych. 2. KD kontrola dostępu (na LF / HF). System Kontroli Dostępu ogranicza i porządkuje ruch bądź czynności osób i/lub pojazdów na danym terenie lub w obiekcie za pomocą odpowiedniego zestawu urządzeń pracujących pod kontrolą programu nadzorczego. Podstawą tego rozwiązania jest identyfikator osobowy (najczęściej w formie karty), zawierający gwarantowany przez producenta unikalny kod oraz część pamięci dla użytkownika/administratora systemu. Kontrola Dostępu polega również na tworzeniu systemów o dużym stopniu rozproszenia i dużej bazie danych, jak i dokładnym dopasowaniu rozwiązania do potrzeb użytkownika z możliwością modyfikacji, usprawnień czy rozbudowy. Fot.3. Brelok RFID (LF) i karta RFID (HF) Zabezpieczenia bowiem stosowane są od pojedynczych pomieszczeń, windy poprzez magazyny, piętro budynku do całych zakładów, obiektów sportowych itp. 3. Systemy lojalnościowe i elektroniczne portmonetki (na HF). Oba rozwiązania są oparte na kartach RFID, a ich podstawową cechą jest to, iż umożliwiają wymianę punktów z karty na określone dobro, usługę lub uzyskanie rabatu przy dokonywanych zakupach. Systemy / programy lojalnościowe to długotrwałe działania marketingowe służące do budowania oraz podtrzymywania pozytywnych relacji z wybranymi, najbardziej atrakcyjnymi dla firmy klientami. 6

7 Właściwie dobrana strategia programu lojalnościowego pozwala zwiększyć sprzedaż produktu lub usługi przy znacznie mniejszych kosztach innych form promocji i reklamy. Jak potwierdzają badania, programy lojalnościowe mają realny wpływ na wzrost sprzedaży. Według raportu firmy ARC Rynek i Opinia już w 2011 roku ponad połowa Polaków przyznała, że bierze udział przynajmniej w jednym programie lojalnościowym lub posiada kartę stałego klienta, a tendencje są niezmiennie zwyżkowe. System zwany elektroniczną portmonetką lub portfelem elektronicznym odnosi się do rodzaju konta internetowego, na którym przedsiębiorstwa i osoby prywatne mogą deponować pieniądze. Aby skorzystać z usługi, trzeba się zarejestrować w danym systemie, a następnie zasilać e-portfel pieniędzmi z konta bankowego, karty kredytowej, czeku czy poprzez wysłanie SMS-a z telefonu komórkowego. Znanym powszechnie w Polsce systemem opartym na powyższych zasadach są Karty Miejskie. Pierwszy system kart RFID jako biletów został wdrożony w Warszawie; obecnie jest to rozwiązanie powszechne w większym miastach w Polsce, także we Wrocławiu. Zarówno systemy lojalnościowe i elektroniczne portmonetki wykorzystują karty RFID zwane zbliżeniowymi. Zgodnie z danymi firmy Contica Soultions w naszym kraju jest ich obecnie przeszło 16 milionów. 4. Systemy logistyczne (na UHF i SHF). Jest to szeroka grupa rozwiązań związanych z logistyką zarówno przedsiębiorstw dystrybucyjnych jak i produkcyjnych. Przykładami dziedzin z kategorii logistycznych, wykorzystujących RFID w celu optymalizacji procesów, zmniejszenia strat i poprawy w zarządzaniu ruchem towarów będą: Zarządzanie Zapasami Automatyzacja Procesów Produkcyjnych Zarządzanie Produkcja Sprzedaż detaliczna i hurtowa Wypożyczalnie Ochrona marki System Inwentaryzacji Transport. 7

8 Transfer wiedzy na Dolnym Śląsku niejednokrotnie odbywał się dzięki współpracy firm z uczelniami wyższymi. Przykładem mogą być np. spotkania w ramach Dyfuzji Wiedzy organizowane przez Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu i warsztaty pt.: RFID w zarządzaniu przedsiębiorstwem. Fot.4. Bramka magazynowa RFID (UHF) z wieżą sygnalizacyjną Komercjalizacja wiedzy na terenie Dolnego Śląska oraz kierunki rozwoju RFID Komercjalizacja technologii RFID w Polsce rozpoczęła się, jak wcześniej wspomniano, od zastosowań RCP oraz KD, na początku XXI wieku. Obecnie walka o prymat skupia się przede wszystkim na rozwiązaniach z zakresu optymalizacji produkcji, zarządzania zapasami, transportu oraz bezpieczeństwa produktu (zabezpieczenia przed podrabianiem). Rozwojowi regionu w zakresie nowych technologii informatycznych, a w tym wykorzystania RFID sprzyja Centrum Inteligentnych Technologii Informacyjnych, utworzone w Instytucie Informatyki Ekonomicznej, również przy UE. Współpraca Politechniki Wrocławskiej z firmą ax RFID z Wrocławia, zlokalizowaną we Wrocławskim Parku Technologicznym została zwieńczona uzyskaniem patentu z zakresu identyfikacji przy wykorzystaniu RFID, pt.: Sposób identyfikacji detali galwanizowanych i zawieszka galwanizerska. Patent skupia się na sposobie identyfikacji detali galwanizowanych, polegający na kontrolowaniu i sterowaniu procesem galwanizacji. Na zawieszce galwanizerskiej umieszcza się tag RFID, o dedykowanych właściwościach jak min.: wytrzymałość na temperaturę +180ᵒC. 8

9 W tagu umieszcza się informacje związane z procesem galwanizacji, jednocześnie uzupełnia się bazę danych zawierającą informacje o jego szczegółowych parametrach. Przy wydaniu elementu po galwanizacji, poza strefą produkcji, odbywa się odczyt informacji z taga oraz archiwizacja czasu i daty wydania elementu. Wszelkie informacje trafiają do głównych baz danych, a dalszy ruch oznakowanych elementów, odczyt oraz ilość i rodzaj dopisywanych informacji zależą od specyfiki działania i procedur każdego z odbiorców w łańcuchu dostaw. Na terenie Dolnego Śląska swoją siedzibę ma pionier w produkcji inteligentnych etykiet oraz opakowań RFID w Polsce firma Comex. W roku 2012, jako jedyna firma z Europy Środkowo- Wschodniej prezentowała swoje produkty na targach EuroID w Berlinie. Największym zainteresowaniem zwiedzających cieszyły się produkty zrealizowane w opatentowanej technologii produkcji znaczników RFID - RFID.ON. W rozwiązaniu RFID.ON. antena jest zoptymalizowana i zaadoptowana do konkretnych potrzeb klienta i jest bezpośrednio zadrukowana na opakowaniu i/lub etykiecie produktowej, stanowiąc tym samym jego unikatowy identyfikator. innowacyjnością jest tutaj sposób wykonania anteny - druk - oraz fakt, że zarówno antena jak i wygląd zewnętrzny etykiety/opakowania jest wykonywany w jednym przebiegu, co do tej pory było rzeczą niemożliwą. Rozwiązanie to skraca cykl produkcyjny oraz obniża koszty wytworzenia inteligentnego opakowania (Comex wyeliminował kosztowne i materiałochłonne wklejanie nośników układów RFID), a produkt jest trwale zabezpieczony przed aktami fałszowania bądź alteracji danych. Fot. 4 Inteligentne opakowanie (z nadrukowaną anteną RFID). Próby oddzielenia anteny i układu RFID od etykiety/opakowania powodują trwałe 9

10 uszkodzenie zarówno opakowania jak i systemu RFID. Dzięki swej charakterystyce technologia produkcji RFID.ON poskutkowała projektem opakowania farmaceutycznego Secure Pharma Box. Projekt opracowania technologii RFID.ON oraz jej komercjalizacji (min. przez Opakowanie farmaceutyczne) współfinansowany przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego oraz z budżetu państwa w ramach regionalnego Programu Operacyjnego dla Województwa Dolnośląskiego na lata Fot.4. Rolka etykiet RFID.ON. Nantotechnologia staje się dziedziną z roku na rok coraz bardziej eksplorowaną, również w produkcji etykiet. Zgodnie ze światowymi trendami, kolejne działania z zakresu badań i rozwoju Comex prowadzi nad procesami optymalizacji farb konduktywnościowych (przewodzących) i migrację od farb z płatkami srebra do nanostruktur. Obecnie także zawiązane zostało wrocławskie konsorcjum firmy prywatnej oraz uczelnią i szkołą wyższą, prowadzące prace nad Elektronicznym systemem zarządzania cyklem życia dokumentów o różnych poziomach wrażliwości. Projekt jest ściśle związany z technologią RFID i został zgłoszony do Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Obecnie po pozytywnym przejściu oceny formalnej, jest w trakcie oceny merytorycznej. Świat natomiast zostaje na fali rozwiązań NFC (ang. Near Field Communication) standardu opierającego się na technologii RFID (HF). Pierwsze oficjalne wiadomości o NFC pojawiły się w 2004 roku, kiedy to Sony, Phillips i Nokia stworzyły NFC forum, które zapoczątkowało rozwój przekazywania technologii za pomocą dotknięcia (tzw. Touch-based). Głównym założeniem był łatwy dostęp do informacji, usług i rozrywki, pozwalający użytkownikowi na bardzo szybką i efektywną interakcję z jego otoczeniem. Wydarzenie to było pewnego rodzaju iskrą, która rozpoczęła wyścig 10

11 konkurencyjnych firm. W 2006 roku pojawił się pierwszy telefon, w którym zaimplementowano standard NFC (producentem była Nokia). Aktualnie podstawowym zadaniem NFC jest przyspieszenie i ułatwienie transferu danych między dwoma urządzeniami mobilnymi. Użycie NFC wiąże się też z dużo mniejszym zużyciem energii, co sprzyja ekologii i wygodzie obsługi telefonu lub tabletu. Z prostego przekazywania pojedynczych danych, technologia wyewoluowała do aktualnej postaci, gdzie wysyłać można całe kontakty, pliki, a nawet ustawiania za pomocą zbliżenia do inteligentnego taga całych profili albo z góry zdefiniowanych ciągów zadań. Najpopularniejszą obecnie funkcją jest możliwość użycia urządzenia mobilnego jako karty płatniczej. W dobie nowych technologii to kierunki ich rozwoju najczęściej decydują o dalszym poziomie ich globalnego wykorzystania. Na dzień dzisiejszy, w zakresie produkcji inteligentnych etykiet oraz opakowań Dolny Śląsk jest pionierem nie tylko w skali Polski, ale również Europy. - Małgorzata Korczak Schemat.2. Schemat promujący rozwiązania biznesowe wykorzystujące NFC firmy Tapway 11