Identyfikacja radiowa RFID w przemyśle

Identyfikacja radiowa (RFID - Radio-Frequency Identification) to krótko-zasięgowa, automatyczna i bezstykowa komunikacja, która polega na wykorzystaniu radiowych pól elektromagnetycznych do odbierania i odczytywania informacji danego obiektu z danych zapisanych na znaczniku. 

Technologia RFID jest powszechnie stosowana do śledzenia i identyfikowania zasobów i urządzeń przy użyciu anteny. Zasięg RFID wynosi od 1 do 12 metrów, a prędkość 640 kb/s. Jest to jedna z form komunikacji bezprzewodowej, która w zawrotnym tempie zastępuje technologię przewodową i staje się podstawowym sposobem komunikacji w codziennym życiu, zakładach produkcyjnych czy usługach i sektorach komercyjnych. 

Identyfikacja RFID wykorzystywana jest do wymiany danych między dwiema jednostkami - urządzeniem do odczytu i znacznikiem. Znaczniki i czytniki RFID muszą zostać dostrojone do tej samej częstotliwości, aby umożliwić wzajemną komunikację. 

Częstotliwości RFID

Na ten moment, w technologii RFID - identyfikacji radiowej - wykorzystuje się trzy standardy częstotliwości: LF, HF oraz UHF.

Niska częstotliwość LF (low frequency) - wykorzystuje częstotliwość z zakresu od 30 do 300 kHz. Pozwala na odczyt tagów z odległości do 10 cm.

Wysoka częstotliwość HF (high frequency) - w teorii obejmuje zakres częstotliwości od 3 do 30 MHz, ale zgodnie ze standardem ISO w technologii RFID wykorzystuje się wartość 13,56 MHz. Pozwala odczytać dane z odległości do około 1,5 metra.

Ultra-wysoka częstotliwość UHF (ultra-high frequency) - zakres od 300 MHz do 3 GHz, ale w systemach i urządzeniach częstotliwość wynosi zazwyczaj od 860 do 960 MHz. Umożliwia dokonywanie odczytów i zapisów w odległości do 15 metrów.

Standardy RFID

Wyróżniamy kilka standardów RFID, dzieląc je ze względu na techniczną realizację RFID - rodzaj kodowania, wielkość pamięci znacznika, szybkość transmisji, rozróżnialność znaczników w zasięgu czytnika, etc.:

• Iris - jest to jeden z pierwszych standardów RFID; oparty na transmisji FM. Głównie stosowany w handlu. 
• Unique - najprostszy i najpowszechniejszy standard stosowany do kontroli dostępu i rejestracji czasu pracy.
• Q5 - wykorzystuje programowalne znaczniki, które reagują np. na określone hasło.
• Hitag - do zastosowań przemysłowych; umożliwia zapis i odczyt wiadomości w znacznikach. Stosowany np. w systemach pobierania opłat, oznaczania produktów, znakowania zwierząt.
• Mifare - umożliwia stosowanie zarówno prostych znaczników pamięciowych, jak i bardzo skomplikowanych – zawierających procesory obsługujące szyfrowanie. Używany m.in. w kartach bankowych (smart-cards); kartach identyfikacyjnych; biletach.
• Icode - charakteryzuje się bardzo płaskimi znacznikami. Stosowany w aplikacjach takich jak sprzedaż detaliczna, biblioteki, kontrola przepływu przesyłek, ewidencja wyposażenia.

Zasada działania systemu opartego na RFID

Technologia RFID pozwala na odczyt i przesył danych, a także elektroniczne zasilanie przechowujących dane chipów i tagów. Taki system umożliwia odczyt danych z chipów/ specjalnych tagów, które znajdą się w odpowiedniej odległości od czytnika lub anteny RFID. Czytnik, za pomocą ateny, wytwarza falę elektromagnetyczną. Następnie ta sama lub inna antena odbiera fale elektromagnetyczne, które są dekodowane i odczytywane.

Podstawowy system z RFID składa się z:

• czytnika zawierającego nadajnik, odbiornik i dekoder;
• anteny nadawczo-odbiorczej lub dwóch anten: nadawczej i odbiorczej;
• układu etykiet zwanych transponderami lub znacznikami, składającymi się z: układu elektronicznego, będącego układem scalonym bez obudowy, lub anteny.

Zastosowania RFID

Technologia komunikacji radiowej RFID jest powszechnie stosowanym rozwiązaniem i wciąż się rozwija, wspomagając coraz więcej obszarów nie tylko przemysłowych, ale i handlowych, komercyjnych, usługowych, budowlanych, oraz aplikacji domowych.

Handel
Najczęstsze zastosowania RFID w handlu obejmują działania mające na celu śledzenie przepływu towarów od producenta do klienta. Technologia RFID wspiera m.in. zarządzanie łańcuchem dostaw poprzez identyfikację asortymentu, kontrolę inwentaryzacji stanów magazynowych i sklepowych, pomaga w weryfikacji rozmieszczenia towarów na półkach, oraz przyspiesza i ułatwia obsługę klienta przy kasie lub samoobsługowych stanowiskach kasowych (self-check).

Zarządzanie i monitoring procesów logistycznych i magazynowych
Rozwiązania RFID są również powszechnie stosowane w transporcie, składowaniu towarów i zarządzaniu obrotem. Wspierają i umożliwiają monitorowanie położenia i przepływu towarów poprzez wykorzystanie specjalnych znaczników RFID - np. umieszczając je na pojazdach lub produktach. Wykorzystanie technologii RFID do zarządzania logistyką i magazynami przyspiesza załadunek i rozładunek towaru oraz weryfikację asortymentu i stanu magazynowego.

Systemy RFID są również z powodzeniem wykorzystywane do zarządzania opakowaniami zwrotnymi. Pomagają one w kontrolowaniu stanu palet, kratek, piwnych kegów i innych rodzajów kontenerów, a także w rozliczaniu opakowań zwrotnych np. w przypadku zagubienia - ogranicza koszty i błędy rejestrowania towarów i stanów magazynowych. Dodatkowym plusem takich systemów jest fakt, że tagi RFID mogą być wielokrotnie wykorzystywane.

RFID w przemyśle 
Wiele aplikacji przemysłowych wykorzystuje systemy RFID w procesach produkcyjnych, synchronizacji i monitoringu. Użycie tego typu komunikacji radiowej pozwala na zautomatyzowanie pracy poprzez m.in. umieszczanie tagów RFID na produktach, maszynach, pojazdach i narzędziach, aby np. móc je szybko zidentyfikować, monitorować, liczyć, etc. 

Budownictwo i systemy RFID 
Najczęstszym zastosowania RFID w budownictwie jest kontrola wartościowego sprzętu budowlanego. Tagi RFID umieszczane na maszynach i narzędziach pomagają kontrolować i rejestrować np. stan wyposażenia, jak również ograniczać niepożądane sytuacje takie jak kradzież narzędzi i materiałów. 

Identyfikacja osób i kontrola dostępu
RFID może być także wykorzystywane w postaci osobistych identyfikatorów np. kart z wbudowanym chipem (karty dostępu, karty miejskie, karty parkingowe). Rejestrują m.in. czynności, autoryzują wstęp i  identyfikują posiadaczy kart. Takie rozwiązanie jest często wykorzystywane do rejestracji czasu pracy lub zabezpieczania pomieszczeń, zasobów i informacji przed osobami nieuprawnionymi. Mogą również kontrolować ruch pojazdów na prywatnych parkingach, zarządzać otwarciem bram i szlabanów, działać w systemach opłat drogowych - przejeżdżanie specjalnym pasem bez konieczności zatrzymywania się.

RFID w medycynie: stały nadzór sprzętu, dostaw materiałów medycznych, dokumentacji, pacjentów.

RFID w sektorze IT: lokalizacja sprzętu informatycznego, serwerów, komputerów, etc., oraz do zabezpieczenia danych poufnych.

Zalety, wady i zagrożenia komunikacji radiowej 

Pomimo swojej użyteczności i powszechnego wykorzystania w wielu sektorach przemysłowych, RFID wciąż są kontrowersyjnym rozwiązaniem, które może przynieść zagrożenia dla bezpieczeństwa i prywatności np. poprzez ułatwienie dostępu do poufnych danych zapisanych na kartach lub powodując utratę anonimowości klientów.

Zalety RFID

• Brak potrzeby bezpośredniego kontaktu tagu z czytnikiem - odczyt na odległość;
• Możliwość odczytywania wielu znaczników na raz - nawet setki tagów w kilka sekund;
• Wysoka żywotność i wytrzymałośc tagów; odpornosc na trudne warunki pracy, np. zabrudzenia, zapylenie, światło słoneczne;
• Możliwość wielokrotnego użytku i  edycji danych;
• Dyskretność położenia tagów;
• Automatyzacja procesów; monitoring.

Wady RFID

• Koszty wdrożenia, czytników, znaczników i wyposażenia RFID.
• Wymagany pewien poziom doświadczenia i wiedzy do efektywnego wdrożenia i obsługi systemu RFID.
• Potrzeba szyfrowania wrażliwych danych - zagrożenia bezpieczeństwa.
• Nieopłacalność systemu RFID w przypadku wykorzystania np. do znakowania drobnych i szybko zużywających się przedmiotów.