CC BY
368154 I беспроводные технологии
www.finestreet.ru
Технология RFID.
Опыт использования и перспективные направления
Сергей ЧЕРЕПКОВ
CherepkovS@vital-ic.com
Сегодня самое удобное время для внедрения технологии радиочастотной идентификации (RFID). В ближайшее время в Европе будут окончательно утверждены стандарты в отношении RFID-меток, используемого спектра частот и электронного кодирования товаров (EPC™). С 1999 года исследовательский центр Auto-ID Centre, Международная организация по стандартам (ISO), Ассоциация товарной нумерации (EAN) и Совет по унификации штрих-кода (UCC) добились значительных успехов в разработке единых стандартов RFID и EPC™ в части протокола обмена данных и синхронизации спектра радиочастот для общего использования. Это значительно укрепило доверие к технологии RFID со стороны пользователей и снизило риск вложения средств.
В основе популярности и стремительного развития технологии RFID лежит целый ряд факторов.
Во-первых, это надежность. Радиочастотные метки долговечнее продуктов, на которых они размещены, существуют различные технологии обеспечения их термостойкости, водостойкости и ударопрочности.
Во-вторых, технология RFID не требует прямой видимости метки и позволяет считывать информацию одновременно с большого количества таких меток, что значительно повышает эффективность процесса погрузки-разгрузки товаров, обеспечивает точность и быстроту получения информации.
Кроме того, несмотря на распространенные представления о факторах, которые могут
спровоцировать технологические сбои, все потенциальные проблемы, например помехи, создаваемые металлом, бумагой или водой, решаемы.
Технология RFID развивается очень быстрыми темпами. За последнее время ее эффективность значительно выросла. Особо стоит отметить увеличение диапазона действия систем RFID и совершенствование процесса считывания информации одновременно с большого количества меток, за счет чего технология стала более простой и легкой во внедрении.
Бурному развитию технологии RFID в значительной мере способствовала и экономическая ситуация. Так, в 2004 году был размещен заказ на 150 млн RFID-меток для идентификации багажа в аэропортах, а в Японии одной из фирм заказали изготовить 50 млн билетов с метками RFID. Такой масштабный рост производства радиочастотных меток сделал возможным снижение стоимости большинства из них более чем на 50 центов. Другой пример — американская компания SmartCode недавно объявила о готовности поставить RFID-метки по цене 7,5 цента за штуку при объеме заказа более миллиона штук. При такой ситуации на рынке уже становится экономически целесообразным размещение радиочастотных меток не только на таких объектах, как ящики и поддоны, но даже и на отдельных единицах товара, в зависимости от стоимости продукта.
Проблема автоматического отслеживания товара на любом этапе его продвижения от производителя к потребителю всегда была актуальной. Задача управления цепочками поставок включает в себя такие этапы, как получение, хранение, инвентаризация, перемещение товара, определение местонахожде-
ния отдельных позиций. Использование технологии RFID на любом из этапов предоставляет компании уникальные возможности управления товарными запасами.
Наиболее давним и эффективным является применение технологии радиочастотной идентификации на этапе поступления товаров. RFID-считыватели, размещенные в дверных проемах складов, получают информацию с радиочастотных меток, прикрепленных к контейнерам или паллетам, в момент провоза их автопогрузчиком. Радиочастотная метка содержит значительно больше информации, чем традиционный штрих-код. Теперь информация о характеристиках товара, поставщике, сопроводительных документах (заказ, накладная) может везде сопровождать контейнер.
Уже в момент провоза товара автопогрузчиком через ворота склада информационная система может идентифицировать товар и определить все необходимые данные для реги-
беспроводные технологии I 155
страции нового поступления. Такой уровень автоматизации позволяет увеличить скорость обработки грузов и сократить долю ручного труда в этом процессе.
Другой пример эффективного использования технологии RFID в управлении складским хозяйством заключается в использовании ридеров, размещенных на автопогрузчиках. Сейчас автопогрузчики могут быть оснащены портативными компьютерами, подключенными к беспроводной сети. В реальном режиме времени они могут отправлять и принимать информацию, обращаясь к информационной системе управления складом. Таким образом, считав информацию с радиочастотной метки, размещенной на контейнере или паллете, бортовой компьютер автопогрузчика может контролировать водителя или выдавать ему рекомендации в процессе внутреннего перемещения товаров на складе. Например, сообщить номер стеллажа, куда должен быть транспортирован контейнер, выдать предупреждение при размещении контейнера не на том стеллаже или если на автопогрузчик помещен контейнер не с тем товаром.
В условиях постоянного товаропотока, большого ассортимента и значительного числа обслуживаемых клиентов технология RFID предоставляет значительные преимущества на этапах комплектации, сортировки и отгрузки товаров. Специальные конструкции антенн конвейерных RFID-ридеров позволяют гарантированно идентифицировать метки на товаре вне зависимости от их ориентации в пространстве и, тем самым, исключить ошибки при комплектации и отгрузке товаров. Укомплектованный для заказчика контейнер или паллету также оснащают радиочастотной меткой, которая содержит информацию о месте назначения груза, сопроводительных документах, дате отгрузки и т. д. В этом случае при погрузке в транспорт информационная система автоматически проконтролирует, чтобы контейнер был помещен именно в то транспортное средство, которое доставит его в требуемое место в нужное время.
Но технология радиочастотной идентификации позволяет эффективно решать не только проблемы мониторинга поставок и отгрузок товаров. Считыватели, размещенные на стеллажах, по команде от информационной системы управления складом могут про-
Рис. 3. RFID-считыватель на автопогрузчике
сканировать RFID-метки и незамедлительно выдать информацию о том, где, сколько и какого товара находится. При такой автоматической инвентаризации система также может предупредить, у каких товаров истекает срок годности. Да и не менее актуальной является задача определения местоположения определенного товара, решение которой без применения RFID-технологии вообще не представляется возможным.
Не только дистрибьюторы, но и крупнейшие компании розничной торговли ставят перед собой грандиозные цели по внедрению технологии радиочастотной идентификации. Сеть магазинов Wal-Mart в США потребовала от 100 своих крупнейших поставщиков разработать план перехода на технологию RFID к февралю 2004 года. К январю 2005 года испытание технологии было завершено и началось ее внедрение. Ожидается, что данная инициатива станет определяющей для мировых тенденций в этой области, и остальные поставщики сети Wal-Mart тоже перейдут на новую технологию.
Пионером в использовании технологии RFID не только в управлении цепочками поставок, но и непосредственно в процессе розничной реализации товара считается торговая сеть Metro AG. Пилотные проекты по внедрению системы радиочастотной идентификации товаров компания проводит в одном из своих супермаркетов в немецком городе Рейнберг.
RFID-метки, расположенные непосредственно на каждой товарной единице, позволяют просканировать все покупки, не вынимая товар из корзины или тележки, что значительно увеличивает пропускную способность кассовых узлов.
Одной из особенностей этого супермаркета, которая появилась только с использованием технологии радиочастотной идентификации, стали так называемые смарт-полки. Они оборудованы считывающими устройствами, подключенными к центральной информационной системе. Такие полки распознают перемещение или замену расположенных на них товаров и передают эту информацию центральной информационной системе. Значительным преимуществом такой системы является то, что она может автоматически формировать запросы на пополнение или обновление ассортимента товаров.
Рис. 4. Технология RFID в супермаркете
В последнее время достаточно актуальной стала борьба с фальсифицированными товарами. Особенно остро эта проблема стоит в фармацевтической промышленности, так как возникает прямая угроза здоровью и жизни людей. По приблизительным оценкам, объем фальсифицированных медикаментов составляет 6-10% в развитых странах и до 30% в развивающихся.
Фармацевтические компании надеются повысить уровень защиты от фальсифицированных медикаментов путем имплантации ИРГО-метки в каждую упаковку с лекарственными средствами. В июле 2004 года группа производителей фармацевтических препаратов в США объявила о начале совместного с дистрибьюторскими компаниями экспериментального проекта по использованию ИРГОметок для защиты лекарственных средств от подделок. В каждой упаковке производимой продукции размещается защищенная специальным образом метка, которая содержит информацию о производителе медикамента.
Сканирование всех упаковок при поступлении товара к дистрибьюторам или в аптечную сеть позволяет выявить упаковки фальсифицированных лекарственных средств, у которых отсутствует ИРГО-метка или информация о производителе не верна. А информация о сроке годности, содержащаяся в этой же метке, предотвратит реализацию медикаментов с истекшим сроком годности.
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США в начале 2004 года выпустило отчет, в котором рекомендовала всем фармацевтическим компаниям с 2006 года размещать ИРГОметки на упаковках наиболее часто подделываемых лекарств, а с 2007 года — на упаковках подавляющего большинства медикаментов.
Более того, в соответствии с европейским законодательством (ст. 18 Директивы 178/2002) в январе 2005 года вступило в силу требование об обязательном отслеживании происхождения продуктов питания на всех стадиях, включая производство, обработку и сбыт. От производителей и розничных торговцев теперь требуется хранение подробной информации и обо всех продуктах питания, проходящих через их логистические цепочки.
Задачи сопровождения некоторого объекта индивидуальной информацией часто воз-
Рис. 5. RFID-метка на упаковке медикаментов
156 I беспроводные технологии
www.finestreet.ru
никают в производстве и в сфере услуг. Для управления технологическими процессами в производстве технология RFID предоставляет широкие возможности. К обрабатываемым объектам можно прикрепить радиочастотные метки с возможностью записи в них информации. Это позволяет документировать текущее состояние объекта (тип, размеры, сорт, этап обработки, требуемое качество). Современные системы радиочастотной идентификации позволяют производить на одной производственной линии несколько вариантов продукта, идентифицируя и четко распознавая состояние продукта на каждом этапе сборки. Поставщиком широкого спектра RFID-компонентов, разработанных специально для эксплуатации в промышленных условиях, является американская компания Escort Memory Systems (EMS).
Наиболее показательным примером эффективного использования RFID на производстве является автомобильная промышленность. Сейчас производители выпускают автомобили преимущественно с заказной комплектацией, и на конвейере редко собираются две одинаковые машины подряд. В этих условиях особенно важное значение приобретает необходимость четкого автоматического отслеживания потоков материалов и данных. Примером организации такого процесса может служить завод BMW. Там к корпусу автомобиля крепится радиочастотная метка с записанной на нее информацией о необходимых технологических операциях и используемых комплектующих для различных участков сборочной линии. RFID-ридеры, расположенные на каждом участке, считывают из меток эту информацию и на ее основе управляют автоматическими сборочными конвейерами (монтируют необходимые комплектующие, задают цвет покраски кузова и т. д.). Современная технология изготовления корпусов RFID-меток позволяет им устойчиво работать даже в сушильных камерах при температурах вплоть до 220 °С.
Более того, в каждом технологическом цикле в RFID-транспондер записывается информация об уже произведенных операциях и о том, кто эти операции выполнил, для использования ее при последующем контроле качества.
Аналогичные системы RFID широко применяются и в сфере услуг, например в автоматизированных прачечных. В этом случае метки прикрепляются к одежде или к вешалкам и содержат информацию о рекомендуемых режимах стирки. На основании этой информации автоматизированный конвейер доставляет вещи к нужной машине и для нее задается требуемый режим работы.
Помимо этого метка содержит данные о владельце и о комплектности, что значительно ускоряет процесс расчетов, поиска и сортировки вещей при выдаче заказа.
Технологии RFID нашли широкое применение и в процессе обслуживания читателей в библиотеках, а также в системах учета биб-
лиотечного фонда. Французская компания Tagsys производит линейку компонентов RFID, специально предназначенных для использования в библиотеках, которая включает специализированные метки, станции программирования и инвентаризационные считыватели.
Радиочастотные метки специального исполнения легко размещаются на библиотечных материалах и обеспечивают не только идентификацию, но и функцию защиты от краж. Библиотечная станция программирования — это многофункциональное устройство, легко интегрируемое в информационную систему управления библиотекой и позволяющее выполнять считывание и запись радиочастотных меток на библиотечных материалах, активизацию противокражной функции меток, идентификацию бесконтактных карт читателей. Уникальный RFID-ридер для быстрого проведения инвентаризации библиотечного фонда благодаря своей форме и функциональности дает возможность легко идентифицировать книги на полках. Он был специально разработан для выполнения быстрых и безошибочных инвентаризационных проверок, а также поиска определенных библиотечных материалов.
Эффективность такого подхода уже проверена многими библиотеками во всем мире. Крупнейшая японская библиотека Roppongi Hills Library пометила RFID-метками свой фонд еще в 2003 году. А голландское издательство NBD Biblion, которое продает библиотекам 2,7 миллиона книг ежегодно, поставляет свои книги уже снабженными радиочастотными метками.
Другой сферой, в которой уже давно применяется технология RFID, стали системы контроля и управления доступом (СКУД). Любая СКУД состоит из нескольких основных элементов: бесконтактных идентификационных карт, считывателей информации, управляющих контроллеров и информационной системы.
RFID-карта содержит уникальный идентификационный код и информацию о правах доступа. На основе сопоставления этой информации и ситуации, при которой карта бы-
Рис. 6. Технология RFID в библиотеке
ла идентифицирована считывателем, система контроля и управления доступом производит одно из действий: открывает или блокирует двери (замки, турникеты), ставит объект под охрану, включает сигнал тревоги и т. д. В зависимости от решаемых задач, выделяют несколько основных точек контроля доступа: проходные, офисные помещения, помещения особой важности, места въезда/выезда автотранспорта.
Основными задачами СКУД является автоматическое, без участия человека, предотвращение доступа на территорию нежелательных лиц, а для сотрудников предоставление избирательного доступа только в те помещения, где им необходимо находиться для исполнения своих должностных обязанностей. Более сложные системы, состоящие из большого количества считывателей, связанных с информационной системой и расположенных в различных местах, позволяют еще и собирать информацию о перемещениях и местонахождении персонала. Главным направлением развития современных СКУД является их интеллектуализация, то есть передача максимально возможного количества функций по сбору, обработке информации и принятию решений программно-аппаратному комплексу СКУД.
Отдельно хочется отметить эффективность использования технологии RFID в системах автоматического управления автостоянками, которые также можно отнести к СКУД.
Широкий спектр оборудования для радиочастотной идентификации автотранспорта производит шведская фирма TagMaster. Использование в этом оборудовании диапазона частот 2,45 ГГц и активных RFID-меток позволяет производить идентификацию на расстоянии до 8 метров.
Система, построенная с использованием вышеупомянутых компонентов, имеет одно неоспоримое преимущество по сравнению с традиционными системами автоматического управления автостоянками. Для водителя отпадает необходимость останавливаться и выходить из машины или проезжать в непосредственной близости от считывателя идентификационных смарт-карт. К тому же считыватель имеет возможность автономной работы с сохранением во встроенной памяти протокола всех событий, который может быть передан на компьютер и распечатан на принтере.
Еще одной сферой, где технология RFID имеет огромный потенциал, является социальная сфера. Такой опыт накоплен уже и в России. Примером является проект «Социальная карта москвича», начавшийся в 2001 году. Социальная карта москвича — это пластиковая карта со встроенным RFID-чипом. В памяти карты хранятся идентификационные данные ее держателя: идентификационный номер, Ф. И. О., пол, дата рождения, перечень категорий льгот. Помимо этого в карте хранятся данные и для других приложений, в которых карта может
беспроводные технологии I 1S7
использоваться. Это приложения Московского метрополитена, Московской железной дороги, Фонда обязательного медицинского страхования, социальной дисконтной системы.
Преимущества от реализации этого проекта получают все его участники. Владелец карты может использовать ее для оплаты товаров и услуг, участвовать в дисконтных программах и т. д. Организации, участвующие в проекте, получают возможность упорядочить предоставление льгот и скидок населению, упростить и автоматизировать процедуру расчетов с населением.
Другим крупномасштабным проектом, который получил поддержку во многих странах, является выпуск электронных паспортов. Паспорта нового образца будут иметь ИРГО-чип, встроенный в обложку паспорта. Помимо традиционной информации, содержащейся обычно в паспорте, в памяти чипа будет также цифровая фотография владельца и биометрические данные (например, отпечатки пальцев). В местах предъявления паспорта эта информация может быть прочитана специальными ИРГО-считывателями, которые при декодировании данных используют специальные алгоритмы, так как информация в чипе защищена от несанкционированной записи и считывания.
Использование технологии радиочастотной идентификации позволит не только повысить степень защиты паспортов от подделок, но и максимально автоматизировать процедуру паспортного контроля.
На настоящий момент эти проекты в разных странах носят статус пилотных, но уже в ближайшем будущем они обретут глобальный характер. Например, Государственный департамент США объявил о том, что с октября 2006 года все выпускаемые паспорта будут иметь встроенный ИРГО-чип.
Сравнительно новым, но весьма перспективным направлением можно считать применение технологии радиочастотной идентификации в спортивных мероприятиях. Так, при проведении в 2004 году марафона в Бос-
Рис. S. Паспорт с RFID-чипом
тоне был использован «ChampionChip» — небольшая RFID-метка, прикрепляемая к обуви участника марафона. В момент пересечения бегуном расположенных по маршруту специальных ковриков, в которые встроены антенны считывателей, фиксировался его результат.
А когда в лондонском марафоне того же года соревновались более 33 000 бегунов, их результаты фиксировались также с использованием RFID-меток. При пересечении спортсменом антенн считывателей, расположенных через каждые 5 км вдоль трассы марафона, его время и местонахождение записывалось в централизованную базу данных. Это позволило друзьям и знакомым участников соревнований, отправляя запрос к базе данных с мобильного телефона через службу коротких сообщений (SMS), в реальном режиме времени следить за спортивными успехами атлетов.
Технология ИПБ нашла эффективное применение и на многих горнолыжных курортах. С ее помощью успешно решается задача автоматизации расчетов за пользование бу-гельными подъемниками.
Лыжнику выдается ИЛО-метка в виде браслета, которая крепится на запястье и содержит информацию о количестве оплаченных подъемов. А проходы на подъемники оборудуются считывателями, связанными с автоматическими турникетами. При приближении лыжника к проходу считыватель идентифицирует метку, обновляет в ней информацию о количестве оставшихся оплаченных подъемов и открывает автоматический турникет. Такая система позволяет значительно уменьшить очереди у подъемников.
Подводя итог, следует заметить, что в статье освещены далеко не все существующие и перспективные сферы применения технологии ИПБ. Но и на основании этих примеров можно утверждать, что ИПБ предоставляет такие преимущества, значение которых трудно переоценить. ■
Рис. 9. RFID-система управления доступом на горнолыжные подъемники
