История RFID
Основные технологии пассивной РЧИ
Низкочастотная идентификация
Высокочастотная идентификация
Мифы и
реальность радиочастотной идентификации
Какая технология RFID – РЧИ нужна
именно Вам?
История RFID
Что такое RFID –
Radio Frequency Identification – Радиочастотная идентификация или РЧИ в
практически дословном русском переводе. Технология RFID ведёт свой
отсчёт со времён Великой Отечественной войны, когда на самолётах
появились первые блоки опознавания «свой-чужой», позволяющее отличать
союзнеческие воздушные войска от вражеских. Но естественно в эру
ламповой электронной техники, подобная технология не могла иметь
коммерческих перспектив.
В послевоенные годы
были открыты нелинейные свойства полупроводниковых элементов и
технология РЧИ разделилась на два параллельных направления – активное и
пассивное. В активном методе идентификации – идентификационный блок, или
метка, имеет собственный источник питания, и является полноценным
приёмо-передающим устройством, с набором определённых функций,
позволяющих произвести его дистанционную идентификацию, зачастую на
очень больших расстояниях (до сотен километров). Пассивный метод РЧИ –
метка не имеет собственного источника питания, и общается с опрашивающем
его устройством по средством той энергии, которую она получила от него
же.
В те далёкие годы,
50…70 года 20 века, обе технологии использовались исключительно в
военной и разведывательных целях. О гражданском применении никто и
задуматься не мог. Активные «метки» представляли собой заумные бортовые
блоки «свой-чужой», а миниатюрная технология пассивной идентификации
использовалась исключительно как «жучки-паучки» технических разведок.
Соответственно и стоимость этих изделий продолжала оставаться
заоблачной.
Стоит упомянуть, что
в те уже далёкие годы, наша страна не то что не плелась в хвосте за
ведущими державами в области электроники РЧИ, но была на одном из
ведущих мест, как и в практическом применении, так и в научном
обосновании проблематики.
Но в 80-е годы 20
столетия полупроводники начали резко уменьшаться в размерах и дешеветь!
Кроме того – повсеместно начали внедряться коммерческие технологии
идентификации товаров. И самой прогрессивной на тот момент был всем нам
известный штрих-код.
Всем известны положительные стороны штрихкодирования – это дёшево,
быстро, относительно надёжный, не подверженный многим воздействиям метод
идентификации. Но есть у него и серьёзные недостатки: первое – штрихкод
невозможно считывать сразу с нескольких меток и естественно требуется
прямая видимость между считывающим устройством и ярлыком. Второе –
штрихкод не перезаписываемая информация. Третье (и наверно самое важное)
– штрихкод это идентификатор, не способный в общем случае определять
КАЖДОЕ отдельно маркированное изделие. А варианты штрихкодирования с
индивидуальной информацией о каждом изделии весьма сложны и, главное,
крайне ненадёжны механически, из-за применения крайне мелкой печати
элементов штрихкода. Да, и по сложности, и цене оборудования такая
технология уже не будет сильно уступать более дорогой технологии РЧИ.
И так, в 80-е годы
появилась таки необходимость создания всеобъемлющей технологии
идентификации товаров и прочих предметов со следующими свойствами –
дистанционное считывание информации с метки; возможность перезаписи
информации и её коррекции на метке; возможность считать сразу несколько
меток одновременно, и совершенно не обязательно, что бы они находились в
поле оптической видимости; защита нанесённой на метку информации (что
штрихкод вообще никаким образом гарантировать Вам не может). Естественно
встал вопрос о мировом стандарте записи, хранения и воспроизведения
этой информации.
И, доблестное
научное сообщество, в 80-е годы, вспомнило таки о методах пассивной
идентификации. Уже к 90-м годам были созданы две основные коммерческие
технологии РЧИ со своими стандартами и сферами применения.
Две основные
технологии пассивной РЧИ
Низкочастотная
идентификация
Данный метод РЧИ
работает на несущих частотах от сотен килогерц, до единиц мегагерц. У
нас в стране на это выделено 2 частотные зоны: 125 кГц (LF), и 13,56 МГц
(HF).
Принцип работы меток
предельно прост и описывается как работа обычного трансформатора. Все мы
знаем что трансформатор – это элемент позволяющий изменять величину
протекающего по нему тока и поданного на его первичную обмотку
напряжения в соотношении количества витков его первичной и вторичной
обмотки U1/U2=N1/N2. А вот импеданс
обмоток меняется уже в совершенно другой пропорции: Z1/Z2=(N1/N2)^2.
соответственно небольшое изменение импеданса в нагрузке будет явно
выражено для опрашивающего устройства.
Соответственно получаем следующую систему: приёмо-передающий модуль, в
качестве антенны у которого некая обмотка (первичная). Метка – это чип,
со вторичной обмоткой соответственно. При поднесении считывателя к
метке, через обмотку метки начинает течь ток и от него запитывается чип,
который изменяя импеданс в нагрузке обмотки передаёт информацию
считывателю.  |
Наиболее
функциональна, из представленных, технология РЧИ на частоте 13,56 МГц.
Она обладает высокой скоростью передачи данных и большими объёмами
хранимой информации на метке (единицы килобайт).
Минус этой системы – малое расстояние считывания информации с метки –
обычно не превышающее 30 см, а средний показатель не превышает 10 см.
Один из самых ярких примеров применения этой технологии – билеты
Московского Метрополитена.
Высокочастотная
идентификация
В Российской
Федерации есть ещё один стандарт РЧИ – 868 МГц (UHF). Принцип действия
этой технологии уже совершенно иной, нежели у низкочастотных методов.
Тут мы имеем дело с нелинейной радиолокацией. Этот метод был обкатан
десятилетиями применения в технических разведках, таких как Агентство
Национальной Безопасности США, и в нашем славном Комитете
Государственной Безопасности СССР. Для технологии РЧИ он был просто
удешевлён и миниатюризирован, но остался по сути тем же что и для
специальных применений.
Высокочастотный метод
работает по следующему принципу. Считыватель радиометок представляет
собой активное приёмопередающее устройство с непрерывным излучением
несущей частоты. Приёмная часть соответственно так же включена
постоянно. Колебательная энергия излучается в эфир через антенную
систему.
Радиометка
представляет собой чип снабженный антенной системой – обычно
полуволновой, или четверть волновой диполь.
Радиометка принимает
посредством собственной антенной системы высокочастотную энергию
переданную считывателем. В чипе находится мостовой выпрямитель
(банальный линейный блок питания с небанальными микроскопическими
размерами) и с его помощью часть принятого УВЧ сигнала служит питанием
микросхемы. После того как микросхема запитывается, начинается активный
опрос метки считывателем. Оветная информация высылается меткой по
средством амплитудной модуляции отражённого сигнала, которая получается с
помощью изменения эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) метки с
помощью нелинейного элемента - варикапа (диод с переменной ёмкостью).  |
Технология РЧИ в УВЧ
диапазоне позволяет: производить считывание пассивных меток на
расстоянии до 10 метров. Среднее же расстояние считывание меток в
промышленных условиях составляет от полуметра до 3-х метров.
Единовременно в поле считывателя может находиться до 200…300 меток, и
ВСЕ(!!!) они будут идентифицированы. Огромная скорость опроса меток – до
100…200 опросов в секунду в зависимости от применяемого оборудования.
Объем памяти пассивной УВЧ радиометки в наши дни достигает единиц
килобайт. Кроме того, в чип размером 0,5х0,5х0,2 мм встроен собственный
криптопроцессор, позволяющий защитить эфирный канал передачи данных
«метка-считыватель».  |
Пример размера
микросхемы радиометки фирмы Hitachi на пальце человека и рядом с
человеческим волосом
Ограничения же данной
технологии лежат исключительно в свойствах маркируемых ими материалов.
Естественно что идеальными для маркировки являются диэлектрики. Они
позволяют не задумываться о размещении метки, и её типе. Совсем другую
задачу ставят металлы и водосодержащие материалы. Но и для них
существуют специальные УВЧ метки для сложных материалов.
Во всём мире эта
технология внедряется повсеместно в производстве, торговле, логистике… К
сожалению, в России продвижение технологии УВЧ РЧИ идет в прямом смысле
со скрипом. Связано это с обилием дешёвой рабочей силы, и отсутствием в
заинтересованности учета товара, груза и прочего (иначе говоря в
банальной непорядочности методов и средств работы отечественного
бизнеса).
Кроме того, ходит
тьма мифов о самой технологии РЧИ, которые так же мешают её внедрению в
повседневную жизнь.
Мифы и реальность
радиочастотной идентификации
Миф первый: «если я
куплю товар с меткой РЧИ, то меня через неё будут подслушивать
спецслужбы».
Понятно, что это
бред, но практически постоянно приходится объяснять, что любая
технология идентификации работает на крайне ограниченном расстоянии, в
лучшем случае до 10 метров, а в случае низкочастотной идентификации
вообще единицы сантиметров. Кроме того, не всегда люди понимают что
метки некоторым образом не возможно оснастить микрофоном, а стоимость
такой метки превзошла бы стоимость самого маркированного товара (тут мы
можем вернуться в главу об истории РЧИ). Метка не может передать
информацию о Вас на спутник (ДА! Бывает и такая клиника). Метка вообще
не может передать какую либо информацию о Вас, так как она, банально,
никаким образом не может её получить, какие бы Вы мантры над ней не
читали.
Всё что есть на метке
из известной ей информации – «носки синие, хб 100%, размер 29,
производитель: фабрика имени Коминтерна, город Удоев, РФ, партия №1234,
15 апреля 2009 года, индивидуальный номер продукта 123456» И всё!
В конце концов – Вы
же пользуетесь метро? И не боитесь, что Вас подслушивают с помощью
билетов?
Миф второй: «метки
излучают вредные для здоровья излучения».
Ну для тех кто
прочитал предыдущие части нашего введения в вопрос, прекрасно поняли что
пассивные метки сами вообще ничего не излучают. У них нет «излучалки» и
излучателя. А активные метки для товарной маркировки не применяются.
Метка может быть считана «вредной энергией» поданной НА неё только в
соответствующем месте – склад, производство, магазин. Вне этих стен
метка представляет собой кусок кремния с алюминиевой фольгой.
На эту тему можно
вспомнить давний анекдот связистов: построили башню для мобильной связи,
и сразу же на адрес оператора начинают приходить жалобы жителей
ближайшей деревни, что куры начали меньше нестись, удои упали, головы у
всех болят повсеместно. На что представители технической службы
оператора ответили заявителям: а представляете, что начнётся, когда мы
её включим?
Миф третий - РЧИ-RFID
- это дорого! Ну если сравнивать "в лоб" технологию РЧИ с технологией
штрих-кодирования - да, создаётся такое обманчивое впечатление о
дороговизне первой. НО! Нельзя рассматривать RFID и штрихкод как
аналоги! Это 2 взаимодополняющие технологии, решающие РАЗНЫЕ задачи.
Например, запустив RFID маркировку в Вашем бизнесе, вы сокращаете
персонал, занятый на приёмке, возврате, внутренней логистике. Возможно
их зарплата только за 1 месяц покроет ВСЕ издержки на установку
аппаратуры. А стоимость меток всегда будет окупаться как и отсутствием
лишних штатных единиц персонала, так и предотвращением логистических
ошибок, приводящих в издержкам. То есть, как итог - применение RFID
маркировки товара, благодаря снижению издержек, никак не отображается на
его стоимости для покупателя!
Какая технология
RFID – РЧИ нужна именно Вам?
Сразу оговориммся,
что технология РЧИ в нашей стране востребована далеко не для каждого
предприятия. Она совершенно необходима российскому крупному бизнесу, в
общем могла бы принести пользу среднему, и совершенно не востребована в
малом бизнесе. Просто нет той базы, нет тех продуктов, которые владелец
магазина шаговой доступности мог бы идентифицировать с помощью меток,
экономя при этом кучу собственного времени, сокращая издержки, и выгнав
половину продавцов-бездельников.
Технология РЧИ НЕ
нужна как таковая только для того, чтоб Вы сказали конкурентам – а я вот
свой товар маркирую радиометками, или вот мой сосед поставил у себя
систему маркировки на конвейере, я тоже такую цацу хочу. Нет. У соседа
вашего есть обязательный ОТК, прохождение которого фиксируется на метке и
в базе данных предприятия, у него налажена собственная логистика, и
маркированный товар направляется именно туда куда надо, и главное
невозможна его пересортица! Кроме того, сосед Ваш договорился с
ретейлерами! Когда промаркированный товар Вашего соседа привезли в
магазин – его приёмка осуществлялась сразу по ходу разгрузки, в момент
провоза полеты с товаром мимо антенн считывателей. Работникам магазина
осталось лишь убедиться в физическом наличии товара в коробках.
У Вас всё так же?
Отлично! Тогда мы идём к Вам.
Технология РЧИ это
реальное средство сокращения издержек предприятия. Особенно когда оно
охватывает полный цикл жизни товара – от производства до розничной
реализации. Стоит упомянуть о 3-х важных моментах, которые «лечатся» с
помощью РЧИ. Первый – пересортица. Очень часто, из за неправильной
маркировки на реализацию может отправится не тот товар, например, вместо
некоего заказанного розничной сетью набором товара, Вы по ошибке
отправляете ему одно наименование в объеме превышающем разумные пределы.
К сожалению подобные моменты выясняются уже на стадии приёмки товара
заказчиком, и приводят к существенным затратам на возврат, и отправку
заново нужного товара. При внедрении технологии РЧИ Вы контролируете в
реальном времени, то что Вы грузите данному заказчику, вплоть до
поштучного контроля, и при этом, не переупаковывая тару!
Второй – приёмка и
инвентаризация. Как говорилось выше, процесс приёмки товара
маркированного радиометками упрощается в разы. Пронося коробки пред
антеннами считывателя, Вы получаете полную информацию о их содержимом,
при этом автоматически заполняется Ваша база данных. Вам остаётся только
убедиться что в коробке находится не кирпич с метками, а заказанный
Вами товар. Инвентаризация, в случае торгового зала, так же существенно
упрощается: достаточно убедиться в физическом наличии товара на полке, а
дальше достаточно пройтись вдоль полок или вешалок с ручным
считывателем, и получить подробнейшую картину. Кстати только на этих
двух процедурах германская сеть магазинов одежды смогла сократить 60%
персонала, работающего в торговом зале.
Третий – постоянный
контроль за количеством товара в магазине и скоростью его реализации.
Тоже важная задача решаемая с помощью радиочастотной идентификации.
Многие крупные торговые сети сталкиваются с проблемой несвоевременной
поставки популярных и быстро раскупаемых товаров. И несут от этого как и
прямые так и косвенные убытки. В случае применения систем РЧИ мы имеем
возможность контролировать количество поступившего товара поштучно
(кстати, можем этим исключить сговор недобросовестных работников Вашего
предприятия с поставщиками, что бывает сплошь и рядом), мы можем
контролировать количество товара на витрине или полке магазина,
рассчитать скорость его реализации и сделать заблаговременный заказ.
Например, крупнейшая мировая сеть гипермаркетов, назовём её просто «W»,
внедрив РЧИ контроль только по 1 сорту товаров, такому как освежители
воздуха, сократили свои издержки по приведённой статье на 40%.
Как итог сказанного:
технология RFID позволяет Вам экономить ВРЕМЯ и уменьшает ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ
ФАКТОР. Освобождает от ручного труда и оптимизирует Ваш бизнес!
|
