RFID - identyfikacja obiektów w czasie rzeczywistym

RFID (Radio Frequency IDentification) to technologia bazująca na komunikacji radiowej do automatycznej identyfikacji ludzi oraz obiektów. Pozwala na zdalny odczyt danych z identyfikatorów (tagów, transponderów), jak również zapis danych bez konieczności kontaktu optycznego pomiędzy urządzeniem odczytującym a identyfikatorem.

ELEMENTY SYSTEMU RFID

Rys. 1. Testy anten RFID

System RFID składa się z kilku elementów. Podstawowymi są tagi (identyfikatory), za pomocą których oznaczamy obiekty. Zbudowane są one z anteny oraz małego układu elektronicznego. Najpopularniejsze, najczęściej wykorzystywane są tagi pasywne, które nie mają własnego zasilania.

Drugą grupą elementów są czytniki wraz z antenami, które są odpowiedzialne za dekodowanie sygnału radiowego i przesłanie informacji do komputera z oprogramowaniem zarządzającym systemem RFID. Wyróżniamy kilka ich typów - podstawowym jest czytnik stacjonarny, do którego jesteśmy w stanie podłączyć kilka anten. Takie czytniki wykorzystywane są do identyfikacji obiektów na linii produkcyjnej lub w aplikacjach logistycznych - np. są zamontowane w bramie do magazynu.

Innym typem jest czytnik ręczny ze zintegrowaną anteną i wyświetlaczem, który ma własny system operacyjny oraz oprogramowanie obsługujące system RFID. Czytnik taki wykorzystywany jest do ręcznej identyfikacji obiektów np. podczas inwentaryzacji lub wyrywkowej kontroli dostawy. Ostatnio popularne stają się czytniki ręczne bez wyświetlacza i systemu operacyjnego, mające interfejs do komunikacji Bluetooth. Takie czytniki łączy się z urządzeniem mobilnym z systemem Android na którym zainstalowane jest oprogramowanie do obsługi czytnika.

Proces odczytu taga wygląda następująco: Antena czytnika wysyła sygnał radiowy, który odbierany jest przez wszystkie tagi znajdujące się w jej zasięgu. W wyniku odebrania sygnału anteny w tagu indukuje się napięcie potrzebne do zasilenia układu elektronicznego i odpowiedzi jego własnym sygnałem radiowym wykrywanym przez antenę czytnika. Zasięg odczytu zależy od trzech czynników: częstotliwości sygnału radiowego, mocy nadajnika anteny, wielkości anteny znacznika. Zasięg ten może niestety się zmniejszać w zależności od rodzaju środowiska w którym dokonujemy odczytu.

CZĘSTOTLIWOŚCI PRACY SYSTEMÓW RFID

Rys. 2. Obszar zastosowań RFID

Systemy RFID możemy podzielić ze względu na częstotliwość sygnału radiowego nadajnika:

• Pasmo LF - niska częstotliwość 125-134 kHz, zapewnia zasięg odczytu do kilku centymetrów, umożliwia odczyt tylko jednego znacznika naraz. Wykorzystywane głównie do aplikacji dostępowych.
• Pasmo HF - wysoka częstotliwość 13,56 MHz, zapewnia zasięg odczytu do 1,5 m, umożliwia odczyt wielu tagów jednocześnie, jednak odległość pomiędzy tagami musi być większa niż 2-3 cm. Wykorzystywane w identyfikacji w procesach produkcyjnych.
• Pasmo UHF - ultra-wysoka częstotliwość. W tym paśmie używane są dwa zakresy częstotliwości: 856-952 MHz dla tagów pasywnych oraz 2,4 GHz dla tagów aktywnych (z własnym zasilaniem). Zasięg odczytu dla tagów pasywnych wynosi do 10 m, zaś dla tagów aktywnych ponad 100 m (w tym dla obiektów poruszających się z dużą prędkością). Możliwość odczytu wielu tagów jednocześnie bez ograniczenia wynikającego z wzajemnego ułożenia tagów. Wykorzystywane we wszelkiego rodzaju aplikacjach logistycznych.

ZASTOSOWANIA W PRODUKCJI

Rys. 3. Przykłady tagów RFID

Wykorzystanie systemów RFID w instalacjach produkcyjnych ma kilka celów. Podstawowym jest zwiększenie kontroli procesu produkcyjnego. Po oznaczeniu każdego produkowanego elementu oraz umieszczeniu anten w określonych miejscach linii w momencie odczytu tagów otrzymujemy w czasie rzeczywistym informację o stanie produkcji.

Do zastosowaniu takim jak omawiane wykorzystywane są systemy pracujące z częstotliwością nadajnika w paśmie HF 13,56 MHz. Mały zasięg odczytu jest w tym przypadku zaletą. Umiejętne umieszczenie anten umożliwia odczyt tylko jednego elementu na raz, bez ryzyka odczytów dodatkowych wynikających z odbić sygnału radiowego anteny od elementów linii produkcyjnej.

Zastosowanie identyfikacji RFID poprawia także bezpieczeństwo produkcji w sytuacji gdy część montażu wykonywana jest ręcznie. W przypadku gdy produkowane jest kilka wariantów tego samego produktu, pracownik otrzymuje za każdym razem informację odczytaną z tagu RFID o tym, jaki element do niego dotarł, co wyklucza możliwość pomyłki.

ZASTOSOWANIE W LOGISTYCE

Rys. 4. Przykład zastosowania RFID w przemyśle

W aplikacjach logistycznych wykorzystywane jest pasmo UHF 856-952 MHz, w którym możliwy jest odczytu wielu tagów jednocześnie bez względu na ich wzajemne ułożenie z odległości do 10 metrów. Zastosowanie identyfikacji RFID umożliwia kontrolę w czasie rzeczywistym przepływu towarów w magazynie - możliwy jest odczyt całej palety, kartonu, itp. oraz wielu towarów naraz.

Po sprzęgnięciu systemu RFID z istniejącą bazą danych, możliwe jest automatyczne zapisywany wejść i wyjść, ograniczając udział pracownika w operacjach logistycznych związanych z liczeniem towaru i wprowadzaniem zmian do bazy danych.

APLIKACJA RFID W ANIRO

Firma Aniro jest obecnie w trakcie uruchamiania pilotażowej aplikacji RFID we własnym magazynie. Celem wdrożenia systemu jest przygotowanie części magazynu do obsługi magazynów wysuniętych. Wszystkie produkty, które trafiają na magazyn wysunięty zostaną oznaczone tagami RFID, jednocześnie klient otrzyma czytnik ręczny, za pomocą którego będzie miał możliwość szybkiej inwentaryzacji stanu swojego magazynu.

Dodatkowo przygotowana zostanie część magazynu, na której znajdowały się będą produktu już oznaczone, oczekujące na wysłanie. W ten sposób uzyskana zostanie informacja o liczbie produktów przygotowanych na magazyny wysunięte oraz o konieczności uzupełnienia stanów, jeśli ilość produktów danego typu będzie mniejsza od wymaganego stanu buforowego.

Rafał Kmieciak
ANIRO Sp. z o.o.
www.aniro.pl