Systemy identyfikacji automatycznej obiektów stosowane w logistyce

Transkrypt

1 KOWALSKI Janusz 1 PĘKSIŃSKI Jakub 2 MIKOŁAJCZAK Grzegorz 2 Systemy identyfikacji automatycznej obiektów stosowane w logistyce WSTĘP Logistyka to, jak zdefiniowano w [1], proces planowania, realizowania i kontrolowania sprawnego i efektywnego ekonomicznie przepływu surowców, materiałów, wyrobów gotowych oraz odpowiedniej informacji z punktu pochodzenia do punktu konsumpcji w celu zaspokojenia wymagań klienta. Rosnące wymagania klientów oraz konkurencja, wymuszają stosowanie nowoczesnych technologii również w tej dziedzinie gospodarki. Jedną z dziedzin techniki, która pozwala na rozwój systemów logistycznych oraz ich coraz pełniejszą automatyzację, a tym samym przyspieszenie realizacji zleceń, są Technologie Informacyjne (ang. information technology, IT). Stanowią one połączenie zastosowań elektroniki i sprzętu komputerowego, informatyki i oprogramowania oraz telekomunikacji, a także narzędzi i innych technologii związanych ze zbieraniem, przetwarzaniem, przesyłaniem, przechowywaniem, zabezpieczaniem i prezentowaniem informacji. Dostarcza ona użytkownikowi narzędzia, za pomocą których może on pozyskiwać informacje, selekcjonować je, analizować, przetwarzać, gromadzić, zarządzać i przekazywać innym ludziom. Dzięki tym technologiom, pojawiły się możliwości: przyspieszenia realizacji procesów logistycznych, automatyzacji monitorowania łańcucha dostaw itp. Systemy automatycznej identyfikacji (SAI) określane również jako systemy automatycznej identyfikacji i przechowywania danych ADC (ang. Automatic Data Capture), lub Auto ID (ang. Automatic Identification) pozwalają przetwarzanie informacji w formie elektronicznej, co pomaga na sprawniejsze zarządzanie dostępnymi zasobami. Automatyczna identyfikacja stała się niezbędną częścią współczesnych systemów zarządzania (np. Planowanie Zapotrzebowania Materiałowego, ang. Material Requirements Planning - MRP), ułatwiając kontrolę kosztów, optymalizację procesów produkcji, magazynowania i transportu. Ponadto ten sposób pozyskiwania informacji jest niezbędny do prowadzenia elektronicznej wymiany danych ( EDI, ang. Electronic Data Intercharge). W zastosowaniach logistycznych automatyczna identyfikacja może się odbywać z wykorzystaniem [2]: Kodu kreskowego (ang. bar code) Fal radiowych (RFID ang. Ratio Frequency Identificacion) Ścieżki magnetycznej ( ang. magnetic strip) Rozpoznawania znaków (OCR ang. Optical Character Recognition) Rozpoznawania obrazu (ang. Visio system) Rozpoznawanie głosu (ang. voice solutions) Od kilku lat coraz większą popularnością wśród automatycznego kodowania cieszą się rozwiązania z zakresu bezstykowego odczytu za pomocą fal radiowych [3]. Technologia RFID, pozwala na identyfikację drogą radiową, jest wykorzystywana w celu śledzenia przepływu towarów w czasie rzeczywistym. Identyfikacja towarów odbywa się na odległość przez dekoder w momencie, gdy produkt znajduje się w zasięgu jego działania. 1 Pomorski Uniwersytet Medyczny, Samodzielna Pracownia Informatyki Medycznej i Badań Jakości Kształcenia, ul. Rybacka 1, Szczecin, janus@pum.edu.pl 2 Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Katedra Telekomunikacji i Fotoniki, ul. 26 Kwietnia 10, Szczecin, jpeksinski@zut.edu.pl; grzegorz.mikolajczak@zut.edu.pl 4224

2 Rys. 1. Etykieta EPC RFID używana w Wal-Mart (źródło: RFID wykorzystuje sygnały radiowe niskiej mocy do bezprzewodowej wymiany danych pomiędzy transponderem (zwanym również etykietą, tagiem, lub chipem) a czytnikiem. Ideą RFID jest zamiana kodów kreskowych na niewielkie chipy (na których umieszczany jest numer identyfikacyjny), które odczytywane są za pomocą fal radiowych zamiast lasera jak w przypadku kodów kreskowych [4]. 1. SYSTEM RFID ELEMENTY SKŁADOWE I WŁAŚCIWOŚCI RFID (ang. Radio-frequency identification) technika, która wykorzystuje fale radiowe do przesyłania danych oraz zasilania elektronicznego układu (etykieta RFID) stanowiącego etykietę obiektu przez czytnik, w celu identyfikacji obiektu. Technika umożliwia odczyt, a czasami także zapis układu RFID. W zależności od konstrukcji umożliwia odczyt etykiet z odległości od kilkudziesięciu centymetrów do kilku metrów od anteny czytnika. System odczytu umożliwia identyfikację wielu etykiet znajdujących się jednocześnie w polu odczytu. RFID przytwierdzony do przedmiotu może być jedną z form zabezpieczenia przedmiotów przed ich fałszowaniem. Budowa systemów RFID może się znacząco różnić w zależności od przeznaczenia danego systemu ale zasadniczo musi składać się z czterech podstawowych elementów: Znacznika, Anteny, Czytnika, Oprogramowania warstwy pośredniej (Rys.2). Układ czytnika zawiera nadajnik, odbiornik i dekoder. Antena nadawczo odbiorczo może składać się dwóch anten: nadawczej i odbiorczej. Układ etykiet zwanych transponderami lub znacznikami składa się z układu elektronicznego, będącego układem scalonym bez obudowy, który zazwyczaj nie ma własnego zasilania (pasywne) oraz anteny (Rys.1). Rys. 2. Elementy składowe systemu RFID. (źródło clipart Microsoft Word) 4225

3 Dodatkowymi składnikami systemu RFID mogą być: drukarki etykiet potrafiące kodować znaczniki RFID podczas druku (często zaliczane są do czytników) oraz czujniki, elementy wykonawcze i powiadamiające, które służą do kontroli i sterowania systemem [5]. Działanie systemu jest następujące: czytnik za pomocą anteny nadajnika wytwarza falę elektromagnetyczną, ta sama lub druga antena odbiera fale elektromagnetyczne, które są następnie filtrowane i dekodowane, tak by odczytać odpowiedzi znaczników (Rys.3). Rys. 3. Schemat działania systemu RFID. (źródło clipart Microsoft Word) Znaczniki pasywne nie posiadają własnego zasilania, gdy znajdą się w polu elektromagnetycznym o częstotliwości rezonansowej układu odbiorczego gromadzą odebraną energię w kondensatorze zawartym w strukturze znacznika. Po odebraniu wystarczającej energii, wysyłana jest odpowiedź zawierająca kod znacznika. W większości zastosowań nadawanie fali ładującej i informującej układ o znalezieniu się w polu czytnika jest przerywane, a transpondery odpowiadają w momentach przerw nadawania. Transponder, nie odpowiada natychmiast, lecz po pewnym czasie, a jeśli odpowiedział i pozostaje w polu fali elektromagnetycznej, to pozostaje nieczynny przez określony czas, co umożliwia odczyt wielu transponderów znajdujących się jednocześnie w polu odczytu [6]. Najczęściej wykorzystywana jest częstotliwość 125 khz, pozwalająca na odczyt z odległości nie większej niż 0,5 m, ale bardziej skomplikowane systemy, umożliwiające np. zapis i odczyt informacji, pracują przy częstotliwości 13,56 MHz i zapewniają zasięg od metra do kilku metrów. Inne stosowane częstotliwości pracy MHz, 2,4 GHz, 5,8 GHz zapewniają zasięg do 3, a nawet 6 m. 2. STANDARD IDENTYFIKACJI RFID EPCGLOBAL Sam system bez odpowiedniej standaryzacji w dziedzinie znaczników na niewiele by się zdał. Z racji dużych możliwości układów elektronicznych, które umożliwiają różne realizacje techniczne systemów RFID (rodzaj kodowania, wielkość pamięci znacznika, szybkość transmisji, rozróżnialność wielu znaczników w zasięgu czytnika itp.), występuje wiele różnych standardów, wśród których można wyszczególnić: Tiris prosty system stosowany w handlu. Unique - Znaczniki pasywne, zapisywane pierwotnie unikalnym kodem podczas produkcji, stosowane w systemach kontroli dostępu, rejestracji czasu pracy. Q5 - System wykorzystujący programowalne znaczniki, reagujące np. na określone hasło. 4226

4 Hitag - Standard do zastosowań przemysłowych, umożliwia zapis i odczyt wiadomości w znacznikach oraz możliwość kodowania danych. Stosowane w systemach oznaczania produktów, znakowanie zwierząt. Mifare - Standard opracowany przez firmę Philips umożliwiający szyfrowanie danych, stosowany kartach bankowych (smart-cards). Jedną z najważniejszych ról, jakie pełnią standardy w globalnym handlu, jest usprawnienie i ujednolicenia technologii oraz rozwiązań stosowanych przez przedsiębiorstwa, a w konsekwencji poprawa możliwości integracji i kooperacji przedsiębiorstw w globalnych łańcuchach dostaw. Właśnie do takich standardów należy EPCglobal stworzony przez GS1 [7]. Z racji tego, że technologie RFID stają się powszechniejsze, zwłaszcza na swe możliwości zastosowań w systemach automatycznej identyfikacji (SAI). Naturalnym procesem jest zastępowanie kodów kreskowych nowymi postaciami nośników danych, a co za tym idzie, tworzenie nowych standardów. Tagi, lub inaczej transpondery, zbudowane z microchipa i wyposażone w antenę, która pozwala na aktywowanie ich z wykorzystaniem fal radiowych, są kolejnym krokiem w ewolucji standardów identyfikacji. Przechowują one informacje w postaci binarnej, a odpowiednie czytniki przetwarzają je do postaci liczbowej. Technologia ta (RFID Radio Frequency Identification) znacznie zwiększa ilość możliwych danych do zapisania o konkretnym obiekcie. Jednym z innowacyjnych rozwiązań bazujących na tej technologii jest Elektroniczny Kod Produktu (EPC), którego zastosowania dotyczy standard EPCglobal [8]. EPCglobal Inc. jest wspólnym przedsięwzięciem UCC i EAN International (obecnie GS1), którego celem jest komercjalizacja i adaptacja w skali globalnej technologii Elektronicznego Kodu Produktu EPC (ang. Electronic Product Code) oraz sieci EPCglobal. Sieć EPCglobal jest zbiorem technologii umożliwiających automatyczną identyfikację w czasie rzeczywistym obiektów w łańcuchu logistycznym, oraz wymianę danych zarówno wewnątrz firmy jak i pomiędzy przedsiębiorstwami. Sieć EPCglobal można podzielić na 5 głównych składników [5]: Elektroniczny Kod Produktu EPC (Rys.4), ID System składający się ze znaczników i czytników RFID, Oprogramowanie warstwy pośredniej EPC (ang. EPC Middleware), Usługi Wyszukiwania (ang. Discovery Services DS), Usługi Informacyjne EPC (ang. EPC Information Services EPCIS). Rys. 4. Przykładowy Elektroniczny Kod Produktu EPC. (źródło

5 EPC, inaczej Electronic Product Code, w tłumaczeniu Elektroniczny Kod Produktu jest to 96- bitowy identyfikator opakowania zawierającego towary jednostkowe lub zbiorcze oraz logistyczne, zapisany w chipie taga. EPC jest też często nazywany radiowym kodem kreskowym, bądź kodem kreskowym następnej generacji. Identyfikator ten jest zapisany w wersji elektronicznej, zamiast wersji papierowej, do odczytu używa się fal elektormagnetycznych o wysokich częstotliwościach. Kod ten łączy możliwości technologii RFID z Internetem. Technologia EPC posiada wiele zalet, między innymi [9]: Tagi i czytniki są niedrogie oraz dostosowane do naszych standardów; Tagi i czytniki mogą współpracować ze sobą również bez względu na kraj pochodzenia towaru; Tagi są dużo trwalsze niż tradycyjne etykiety; Czytnik ogranicza odczyt tylko do danych zaprogramowanych; Tagi są wewnątrz opakowania, nie trzeba ich zczytywać; 3. ZASTOSOWANIA TECHNOLOGII RFID W LOGISTYCE Główne obszary zastosowań technologii RFID obejmują wiele dziedzin działalności gospodarczej wśód, których można wymienić: logistyka (zarządzanie łańcuchem dostaw), kontrola dostępu i rejestracja czasu pracy, transport, produkcja, ewidencja, kontrola i zabezpieczanie towarów, księgozbiorów, archiwów, dokumentów itp. Zastosowania technologii RFID w logistyce posiadają wiele zalet wśród, których można wymienić: skrócenie czasu odczytu, gdyż transponder może znajdować się w pewnej odległości od czytnika, większa ilość informacji zawarta w transponderze o towarze oraz możliwość jej zmiany, brak konieczności zmiany metek w całym łańcuchu dostaw, możliwość przeprogramowania transpondera, możliwość ukrycia etykiety wewnątrz produktu, zmniejsza szansę na jej uszkodzenie, możliwość odczytu danych podczas ruchu produktu, przyspiesza proces załadunku. Natomiast jako wady tej technologii, należy wymienić możliwość ingerencji w dane osób niepowołanych możliwy brak dezaktywacji etykiety po dokonaniu dostawy, możliwość odczytania danych przez osoby niepożądane, konieczność utrzymania sprzętu elektronicznego w dobrej kondycji, w przypadku towarów o znacznych gabarytach, czytnik może nie odebrać sygnału transpondera, możliwość nieodwracalnego skasowania znacznika WNIOSKI Należy się spodziewać że w nieodległej przyszłości technologia RFID, która najbardziej nadaje się w systemach automatycznej identyfikacji wyprze lub znacznie ograniczy zakres stosowania innych metod identyfikacji. Mimo przytoczonych wad tej technologii, to jednak wraz z systemem Elektronicznego Kodu Produktu (EPC) dla, którego stanowi naturalną platformę zdominuje rynek. Proces standaryzacji i wdrażania algorytmów szyfrujących znacząco wyeliminuje wady tej technologii, a łatwa współpraca z Technologiami Informacyjnymi (IT) na stałą kontrolę towaru, dokładne śledzenie realizacji zamówień, osiąganie większej wydajności w relacjach z dostawcami oraz efektywniejsze zarządzanie aktywami firmy. 4228

6 Streszczenie W artykule przedstawiono metody automatycznej identyfikacji obiektów stosowanych w logistyce, ze szczególnym uwzględnieniem zastosowań radiowej identyfikacji materiałów (RFID). Zaprezentowano strukturę takiego systemu oraz omówiono proces standaryzacji, z uwzględnieniem współpracy tej technologii z Elektroniczny Kod Produktu (EPC). Omówiono również wady i zalety stosowania RFID. Słowa kluczowe: RFID ( Radio Frequency Identyfication), EPC (Electronic Produkt Code), automatyzacja, kod, system Automatic identification systems used in logistics facilities Abstract This paper presents methods for the automatic identification of objects used in logistics, with particular emphasis on applications, materials, Radio Frequency Identification (RFID). The paper presents the structure of the system and discusses the standardization process, including the technology cooperation with Electronic Product Code (EPC). Also discusses the advantages and disadvantages of the use of RFID. Keywords: RFID ( Radio Frequency Identyfication), EPC (Electronic Produkt Code), automation code system BIBLIOGRAFIA 1. Coyle J. J., Bardi E. J., Langrey Jr. J. C.: Zarządzanie Logi zabezpieczy tę technologię prze większością pomyłek systemówstyczne. Warszawa: Polskie Wydawnictwo Ekonomiczne, 2002, s Szymczak M.: Automatyczna identyfikacja i kody kreskowe. w Gołembska E. Kompendium wiedzy o logistyce. Wydawnictwa Naukowe PWN, Poznań Lewandowska J.: Innowacje technologiczne i informatyczne w logistyce, Logistyka 2007, nr Korczak J.,Kijewska K., Automatyczna identyfikacja w logistyce szanse i zagrożenia. Mat. Konfer. Konferencja KZZ s Zakopane Hałas E. Nowa organizacja, nowe usługi, ten sam system Zgromadzenie Ogólne GS1, Czasopismo Logistyka, nr 5/2005, ISSN , str Kawecki T.,Standard identyfikacji RFID EPCglobal, e-fakty 4/2005 str