Najnowsze artykuły
Technologie RFID i EPC | Wirtualna Identyfikacja
2493
post-template-default,single,single-post,postid-2493,single-format-standard,ajax_fade,page_not_loaded,smooth_scroll,,qode-theme-ver-1.4.1,wpb-js-composer js-comp-ver-4.3.4,vc_responsive

Wirtualna Identyfikacja

Wirtualna Identyfikacja

20:39 02 Styczeń w EPCGlobal, Zastosowania

Strony obiektów

             Celem RFID jest to, aby w systemie IT (który kontroluje i monitoruje rzeczywiste procesy biznesowe) dane towarów były dostępne bez opóźnień. Żeby ukazały się w systemie IT należy je od razu zweryfikować dzięki zaimplementowanym w produktach tagom RFID. System wówczas zaczyna korzystać z danych w systemie, by sprawdzić, czy ładunek na palecie jest zgodny z zamówieniem, czy zgadza się ilościowo itp. Każdy produkt ma swój unikalny numer seryjny, dane produktów znajdują się na indywidualnych stronach głównych obiektów. Daje nam to pojęcie ‘wirtualnej identyfikacji’. Automatyzacja jest czymś, co ciągle się rozwija w dzisiejszym świecie. Granicę pomiędzy elementami odnoszącymi się do wirtualnego świata systemów informatycznych a prawdziwym światem ukazuje to Rysunek 1.

Rysunek 1. Połączenie światów wirtualnych i realnych z technologią Auto-ID
Źródło:
Wiley RFID for the Optimization of Business Processes, str. 96

             Powyższy rysunek pokazuje dwa światy – realny oraz wirtualny. Jak widać, światy te są od siebie oddzielone gdyż wynika to z ciągłych ulepszeń technologii. Do teraz, dostawy w łańcuchu logistycznym były sprawdzane, kontrolowane przy pomocy tradycyjnej papierowej formy. Formularze wraz z danymi oraz uwagami były następnie wprowadzane do systemu IT później przez pracownika, nie wcześniej niż wieczorem lub dnia następnego. Opóźnienia mogą być zmniejszone za pomocą etykiet z kodami kreskowymi oraz za pomocą czytników, gdyż czytnik kodów kreskowych przesyła dane z etykiety bezpośrednio do systemu IT. Gdy używamy tagów RFID ręczne wprowadzanie informacji nie jest konieczne, gdyż tag komunikuje się z czytnikiem nawet w odległości do kilku metrów, również nie musi być widoczny dla czytnika. Odczyt jest wykonywany w pełni automatycznie za pomocą sygnałów radiowych. Jedynym warunkiem w tym przypadku jest to, że zakres odczytu czytnika musi być taki sam jak tag RFID i nie może on być zasłonięty przez metalowe przedmioty lub inne materiały, które mogą zakłócać sygnał radiowy. Produkty często pojawiają się w obszarze odbioru towarów w magazynie, nie posiadają niezbędnych informacji, by powiązać je z wysyłką w dane miejsce – jeżeli to się zdarzy wówczas Uniwersalny Kod Produktu (UPC) może być wysłany z zapytaniem o informacje do strony głównej obiektu. 

Tabela 1. Przykładowe pytania, na które można odpowiedzieć w przyszłości sieć EPCglobal
Źródło: Wiley RFID for the Optimization of Business Processes, str. 98

 

Aby możliwa była odpowiedzieć na te pytania, strony internetowe obiektu muszą zawierać następujące dane:
• Informacje na temat projektowania, produkcji, sprzedaży, wysyłki, obsługi technicznej i daty ważności,
• Świadectwa autentyczności i instrukcją użytkowania,
• Dane o ruchu obiektów podczas dostawy, skojarzenie z paletami lub kontenerami wykorzystywanymi do transportu obiektów i informacji na temat bieżącej lokalizacji w łańcuchu dostaw.

 

Sieć EPCglobal

Sieć transmisji danych EPCglobal została założona przez Auto-ID Center w Massachusetts Institute of Technology (MIT) w Bostonie. Eksperci z wielu sektorów zgadzają się, że znormalizowana struktura jest niezbędna, aby osiągnąć wcześniej założone cele, takie jak:

  • Zwiększenie wydajności łańcucha dostaw,
  • Zwiększenie bezpieczeństwa transportu,
  • Zwiększenie ochrony przed nieoryginalnymi produktami,
  • Korzystanie z technologii RFID w sieciach informatycznych handlu międzynarodowego,
  • Poprawa jakości przepływu informacji pomiędzy przedsiębiorstwami i ich partnerami handlowymi w różnych globalnych łańcuchach dostaw

Badania nad Internetem rzeczy zostały przekazane do laboratoriów Auto-ID. Ośrodki badawcze pierwotnie były częściowo finansowane przez EPCglobal, zaś teraz są w pełni finansowane przez partnerów przemysłowych. Laboratoria Auto-ID mają kilka wzajemnie uzupełniających się celów. Na przykład, projekt badawczy polegający na rozwijaniu metod ochrony przed fałszowaniem jest prowadzony w St Gallen. W Cambridge kładzie się główny nacisk na zdefiniowanie zadań w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym branż. Liczne grupy badawcze działają pod egidą EPCglobal. Ich członkami są eksperci z przedsiębiorstw z różnych segmentów rynku, licznych firm doradczych oraz przedsiębiorstw. EPCglobal jest kierowane właśnie przez tych ekspertów. W przyszłości Internetu rzeczy, każdy obiekt zostanie przypisany do swojej własnej strony internetowej, do której można dostać się poprzez sieć EPCglobal. W odniesieniu do handlu międzynarodowego, opiera się na założeniu, że w przyszłości transakcje między partnerami handlowymi zostaną zastąpione przez informacje na temat produktów i ich ścieżek logistycznych dostępnych przez sieć EPCglobal.

Sieć EPCglobal jest dostępna za pośrednictwem EPCIS (EPC Information Services), które są składnikami oprogramowania przeznaczonego do działania jako brama między korporacyjnymi systemami IT i siecią EPCglobal.

 

Tabela 2. Porównanie struktur World Wide Web i sieci EPCglobal
Źródło: Wiley RFID for the Optimization of Business Processes, str. 100

 

 

Elementy sieci EPCglobal

             Celem sieci EPCglobal jest połączenie producentów, firm handlowych, supermarketów i konsumentów w formie elektronicznej. Informacje o obiektach przechowywane są na serwerach, które udostępniają strony internetowe obiektów. Należy pamiętać, że tylko EPCglobal generuje specyfikację produktów i interfejsów i nie dostarcza żadnych produktów oprogramowania. Oprogramowanie jest dostarczane przez dostawców IT, którzy są aktywnymi członkami grup roboczych EPC.

• Serwer ONS. The Object Naming Service (ONS) będzie głównym składnikiem sieci EPC. Będzie ona działać w ten sam sposób jak znane Domain Name Service (DNS), który tłumaczy adresy URL (adresy stron www) do odczytu adresu IP używanego do zlokalizowania strony w Internecie. ONS będzie przechowywać wszystkie numery EPC wydane przez GS1 i zarządzać adresami IP, których strony internetowe obiektów znajdują się w Internecie. Usługi te będą dostępne dla użytkowników upoważnionych przez EPCglobal.
• EPC Information Services (EPCIS). Systemy IT i sieci EPCglobal komunikują się ze sobą poprzez komponent EPCIS, czyli interfejs który jest określony przez EPCglobal. Produkty EPCIS sprzedawane są przez dostawców IT. Numery EPC zostają wysłane do serwerów ONS poprzez EPCIS w celu uzyskania adresów IP stron obiektów. Strony internetowe mogą być dostępne poprzez ich własne IP, wówczas są uzyskiwane potrzebne dane produktu

 

Interakcje między składnikami oprogramowania do komunikacji z siecią EPCglobal. Aby właściwie funkcjonowało poza granicami przedsiębiorstwa, istnieje kilka standardowych interfejsów, które muszą być brane pod uwagę. Ogólnym celem sieci jest nabywanie, przechowywanie i wymiana danych.

• Air Interface Protocol (Gen-2 AIP) – reguluje właściwości pola elektromagnetycznego i formatu danych dla wymiany danych pomiędzy czytnikami i tagami.

Infrastruktura oprogramowania sieci EPCglobal

Rys. 2 . Infrastruktura oprogramowania sieci EPCglobal
Źródło: Wiley RFID for the Optimization of Business Processes, str. 101

• Reader Protocol. Opisuje wymianę danych i struktury między EPC middleware i czytnikami,
• Reader Management Specification. Standardowe funkcje do indywidualnej konfiguracji czytników EPC i kontroli middleware ze środowiska multireader
• Tag Data Standard. Standard ten opisuje pamięć dostępną w tagach RFID, które mogą zawierać inne dane oprócz EPC.
• Tag Data Translation. Konwersja danych EPC od znacznika do wiadomości w kompatybilnym formacie, takim jak XML.
• Application Level Events (ALE)/Savant. Określa, jak liczyć i interpretować informacje EPC (zdarzenia) przeniesione z jednego lub więcej czytnika do middleware. Obejmuje to filtrowanie duplikatów odczytu danych, co jest istotne dla dalszego przetwarzania.
• ONS Application Layer Interface. Dostęp do sieci EPCglobal w celu pozyskiwania informacji o konkretnych numerach EPC. Interfejs jest na poziomie EPCIS.
• Security Specification. Wymagania dotyczące bezpiecznej wymiany danych pomiędzy uczestnikami sieci EPCglobal.

EPCglobal dostarcza normy, specyfikacje techniczne i funkcjonalne opisy. Każdy usługodawca ma możliwość wprowadzenia i zintegrowania tych systemów (sprzęt i oprogramowanie) do produktów i dostosowania ich do potrzeb.

Standardy RFID

EPC oraz normy ISO dla handlu międzynarodowego.

          EPCglobal opisuje siebie jako lidera w opracowywaniu globalnych standardów elektronicznego kodu produktu (EPC) i używaniu technologii RFID w globalnych łańcuchach dostaw, w szczególności w sektorze handlu. EPC zapisane w RFID mają coraz częściej zastąpić kody EAN na etykietach kodów kreskowych. Zamiast dwóch technologii będą wykorzystywane w sposób komplementarny.

Tabela 3. Powszechnie stosowane typy danych
Źródło: Wiley RFID for the Optimization of Business Processes, str. 103

             Techniczne podstawy systemów RFID są opisane przez standardy. Określają one częstotliwość, szybkość przesyłania danych, kodowania, protokoły (w tym protokołów antykolizyjnych) i inne warunki. Normy, standardy są dostępne w Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej (ISO) i EPCglobal. Harmonizacja norm dla interfejsu jest kluczowa dla powszechnego stosowania EPC, ponieważ pełną niezawodność odczytu można osiągnąć tylko wtedy, gdy wszystkie czytniki mogą rozpoznać wszystkie tagi, które przechodzą przez ich pola antenowe. Z tego samego powodu, wszystkie tagi powinny pracować z tą samą częstotliwością. Jednakże, nie jest to możliwe, z następujących powodów:

1) Częstotliwości podlegają różnym ograniczeniom fizycznym w zależności od warunków otoczenia,
2) Różne częstotliwości są dostępne w różnych częściach świata.

Dozwolone częstotliwości w regionach świata

Rys. 3. Dozwolone częstotliwości w regionach świata (z ograniczeniami)
Źródło: Wiley RFID for the Optimization of Business Processes, str. 105

             Czytniki RFID są podzielone na klasy w zależności od różnych opcji. EPCglobal wstępnie zdefiniowało dwie podstawowe klasy (klasę 0 i klasę 1) w sektorze handlu, ale zostały one połączone w jedną klasę 2 Generacji. Dodatkowe klasy wyznaczają RFID z dodatkowymi funkcjami. Wysiłki EPCglobal skupiają się przede wszystkim na częstotliwości UHF (860-960 MHz) z elektromagnetycznym sprzężeniem między tagami i czytnikami. Zasięg odczytu wynosi kilka metrów, co jest niezbędne do identyfikacji obiektów wprowadzanych i wyprowadzanych ze składów logistycznych. Niektórzy twierdzili, że częstotliwość 13,56 MHz HF powinna być stosowana z powodu jego międzynarodowej dostępności i przydatności tagowania. Jednakże jej zakres jest mniejszy niż 1 m, a zatem zbyt mała do czytania znaczników paletowych. Z drugiej strony, sprzęgło elektromagnetyczne używane przy częstotliwościach UHF 860-960 MHz nie nadaje się do stosowania w pobliżu. Tak więc wydaje się, że obie częstotliwości będą ostatecznie stosowane jednocześnie. Harmonizacja do częstotliwości 860-960 MHz nie jest możliwa, ponieważ ten zespół nadaje się do mobilnych sieci telekomunikacyjnych i wojskowych zastosowań w różnych częściach świata. To zwiększa koszty produkcji tagów UHF ponieważ są konieczne techniczne kompromisy do produkcji tagów, które mogą być używane w całym paśmie UHF.

Tabela 4. Klasy tagów EPC
Źródło: Wiley RFID for the Optimization of Business Processes, str. 106

             Dopuszczalna moc anteny – ograniczone do 0,5 W w Europie. W 2004 roku dopuszczalny poziom w Europie wzrósł do 2 W, który jest odpowiedni dla potrzeb przemysłowych.

Tabela 5. Pasma częstotliwości radiowych: właściwości i zastosowania
Źródło: Wiley RFID for the Optimization of Business Processes, str. 107

Standardy w sektorze motoryzacyjnym.

Sektor motoryzacyjny obejmuje swoją strukturą handlową związki pomiędzy producentami, dostawcami oraz obsługą logistyczną dostawców.  Warto dodać, że producenci wykorzystują do 80 % części w swoich modelach z zewnętrznych źródeł co stawia usługodawców logistycznych w ważnym miejscu łańcucha wartości. Dzięki optymalizowaniu dostaw i integracji ich z produkcją zostały stworzone systemy produkcyjne zwane Just in Time (JIT) oraz Just in Sequence (JIS) minimalizujące poziomy zapasów przy jednoczesnym wzroście wymagań wobec dostawców komponentów oraz logistyki wewnętrznej producenta. Osiągnięta w ten sposób elastyczność pozwala na użycie tych samych stanowisk i linii produkcyjnych do tworzenia różnych modeli. Producent BMW może w ten sposób na jednej linii zarówno sportowy model Z4 jak i również SUV X5 zwiększając tym samym elastyczność na wypadek np. spadku popytu na Z4 można zająć się produkcją modelu X5. Systemu te pozwalają na szybkie przekwalifikowanie produkcji i niosą za sobą wiele nowych wymogów. Do surowych karoserii aut dodawane są transpondery RFID pozwalające na identyfikacje na każdym etapie produkcji i usuwane wraz z końcem linii montażowych a następnie znakują następną sztukę.

RFID dla wzmocnienia przewagi konkurencyjnej

Potrzeba wysokiej identyfikacji podzespołów w JIS może zostać zrealizowana za pomocą technologii RFID,  która pomaga wykryć  nieprawidłowości w montażu na liniach produkcyjnych co przekłada się w dalszej perspektywie na zmniejszeniu kosztów reklamacji i tym samym zwiększa konkurencyjność. Systemy RFID stosowane w produkcji motoryzacji są sterowane oprogramowaniem klasy MES (manufacturing execution system – system realizacji produkcji). Technologia RFID jest szeroko stosowana w układach sterowania produkcją w motoryzacji. Systemy RFID bywają też mylone z czujnikami w procesach produkcji.

Optymalizację zarządzania kontenera

Zastosowanie RFID znajduje swoje uzasadnienie w kontroli kontenerów. Ten przykład stosowania tej technologii pozwala na wzrost wykorzystania kontenerów o ok. 10% co w przypadkach dużych cen kontenerów stanowi sporą oszczędność. Poszczególne ogniwa łańcucha dostaw mogą w ten sposób współpracować w zakresie kontroli przepływu i monitorowania przesyłki. Obecnie trwa wiele debat i inicjatyw na temat zaangażowania wielu przedsiębiorstw i firm logistycznych w przesyłce pojemników transportowych i kontenerów w łańcuchu dostaw. Na etapie funkcjonowania RFID w sektorze motoryzacyjnym spotykamy się na poziomie detalisty w sprzedaży opon czy wycieraczek, które korzystają ze standardów EPC. Wydaje się, że rozwiązaniem może stać się jednolita numeracja i identyfikacja na całej linii łańcucha dostaw począwszy od pierwszego dostawcy do ostatecznego klienta. Działania nad tym pomysłem podejmuje np. GM. Systemy ujednolicenia realizowane są jak dotychczas wewąntrz organizacji a następnym wyzwaniem jest zewnętrzna integracja w tym systemie. Do rozwiązań i zakupu technologii RFID przekonuje EPC global ze swoim produktem EPC (electronic product code). Niestety rozwiązania proponowane standard EPC pozwala jednyie na numeryczne kodowanie a nie dotąd używane w przemyśle motoryzacyjnym alfanumeryczne, co nie pozwala na kopiowanie formatów a także ogranicza długość kodów.

Działalność RFID przy Odette

Problem tym zajmuję się organizacja Odette działająca w Londynie. Jej misją jest opracowywanie narzędzi i rekomendacji, które poprawią przepływ usług, towarów, w przemyśle motoryzacyjnym. Główne obszary działalności e-biznesu to komunikacja, logistyka i inżynieria wymiamy danych, dzięki  którym Odette stara się eliminować błędy na styku relacji między podmiotami. Członkiem Odette jest m. in. niemiecka VDA (verband Deutscher Automobilhersteller), która na czele z Audi, Bosh, ZF prowadzą projekty:

a. standaryzacji informacji przewozowej pojazdów (od producenta do dystrybutora)

b. RFID w lokalizowaniu części i modułów w przemyśle motoryzacyjnym

Szczególna rola dostawców usług logistycznych oraz poprawa wykrywalności

Trudno jest zastąpić dotychczasowe standardy i normy w numeracji i identyfikacji tj. VIN, DUNS przez  EPC. Choć inne rozwiązania RFID są już wykorzystywane. BMW korzysta z technologii RTLS (system lokalizacji w czasie rzeczywistym) z Wherenet w swoich parkingach. Każdy pojazd wyposażony jest w transponder RFID lokalizowany jest w odległości wikeszej niż 100 m. Volkswagen używa podobnego systemu transpondera IDENTEC. Projekty tego typu są również wspierane przez Rząd Niemiecki. Urząd Transportu Samochodowego Federalnych Niemiec prowadzą kampanie i seminaria na ten temat. Konsormcjum Laendmark zamierza stworzyć kompleksowy system, śledzący problemy jakości wzdłuż globalnego łańcucha dostaw. W projekcie biorą również udział Kepier, Daimler, Volkswagen, Uniwersytety w Bochum.

Standardy w sektorze lotniczym

Sektor lotniczy, pod przewodnictwem ATA i IATA organizuje szereg konferencji i promocji ujednoliconych systemów identyfikacji m. in. podzespołów produkcji samolotów. Airbus i Being natomiast promują stosowanie RFID u swoich dostwaców. Działania w obszarze promocji elektronicznej identyfikacji prowadzą także Luftfahrtbeumdesamt (LBA  Niemcy) oraz FAA (USA) . Pojawia się jednak trudność w zgodności stnadardów ATA oraz EPC. W lecie 2005 FAA ostatecznie zatwierdził wykorzystanie pasywnych RFID na transportowane towary na czestotliwościach 13,56 MHz, 915 MHz i 2,45 GHz. Natomiast jesienią 2005 Being ogłosił zamiar dopasowania ok. 2000 części Dreamlinera do pasywnych UHF RFID z 64 kb pamięci, które to tagi posłużą do identyfikacji części oraz historii ich utrzymania.Plan ten jednak nie zosatł do końca wykonany. Jako jeden z produktów umożliwiających wykorzystanie RFID w „crossenterprises” łańcuchów dostaw jest Sita Audio ID Managed Services.

Rysunek 5. Współistnienie EPC i stnadardów lotnictwa Spec 2000

Źródło:Wiley RFID for the Optimization of Business Processes (Airbus) str.118.

Standardy w przemyśle farmaceutycznym

Sztandarowym zastosowaniem RFID w przemyśle farmaceutycznym jest ochrona przed podrabianymi lekami. Amerykańska US Food and Drug Administration (FDA) przewiduje przyszłość leków, które mają numery seryjne i elektroniczne historie, nazywane e – rodowodami. Celem tych działań jest przejrzystość w łańcuchu dostaw przemysłu farmaceutycznego. FDA zaleca dołączanie do opakowań RFID za pomocą DM (Data Matrix) jako dwuwymiarowego kodu. Pierwsze przepisy prawne regulacje ta sferę działalności uchwaliły stany Florydy i Kalifornii i weszły w życie w 2007 roku. Wykorzystanie elektronicznego kodu w  Europie jest trudnym tematem  ze względu na wiele rożnych systemów kodów. Kody HIBC używane w Holandii mają innego dystrybutora co używane w Niemczech PZN. Program PZN (Pharmazentralnummer) wydawane są przez IFA GmbH natomiast HIBC jest nadawany przez Europejską Rade Zdrowia Przemysłu Biznesu (EHIBCC – European Health Industry Business Communications Council). Związek chce zrezygnować z działalności na rzecz GS1.

Normy w sektorze wojskowym

Departament Obrony Narodowej (Dod US) w związku z zastosowaniem RFID w procesie logistyki wojskowej i międzynarodowej stwierdza oszczędności w wysokości ok. 1 mld dolarów. DOD pracuje nad harmonizacją dotychczasowych kodów oraz kodów GS 1 EPC:

  • CAGE – Comemrcial and Government Entity – używane na listach przewozowych
  • DODAAC – DoD Activity Address Code – wykorzystywane w celach logistycznych.

Umożliwić to może również przechowywanie kodów wojskowych w serwerach ONS.

IEEE Standardy Instytu Inżynierów   Elektryków i Elektroników.

Związek znany jest ze tworzenia nowoczesnych rozwiązań i standardów w dziedzinie RFID. W tym również standardu kodu 64 – bitowego, który różni się od standardu EPC dwoma obszarami 24 bitowym rozmiarem identyfikacyjnym produkt i rozszerzeniem identyfikacji 40 bitów.

 

Standardy EDI EANCOM

EDI (elektroniczna wymiana danych) jest metodą przesyłania dokumentów handlowych pomiędzy przedsiębiorstwami handlującymi między sobą lub utrzymają inne rodzaję współpracy. Na przykład palety z RFID docierające do magazynu klienta mogą być elektronicznie porównane i sprawdzone pod względem poprawności z wysyłką. GS1 i EANCOM wspólnie wypracowały standard EDI (GS12005a(, która został przyjęty jako metoda współpracy w branży handlowej, choć nie jest jeszcze używany w znaczącym zakresie. Ważną kwestią handlu jest oznakowanie jednostek wysyłkowych unikatowym kodem, który w tym przypadku stanowi SSCC (Serial Shipping Container Code, z niem. NVE – Nummer der Verpackungseinheit). W przyszłości mają mieć postać w formie elektronicznej w RFID i drukowane w zwykłych etykietach transportowych pod postacią tekstu i kodu kreskowego EAN 128. Komunikaty w typowym procesie dostawy przedstawia rys.

Rys. 6 Typy komunikatów EANCOM

Źródło: Wiley RFID for the Optimization of Business Processes (GS1) str. 120

Elementami łancucha są zatem:

  • DESADV – doradztwo, depesza
  • HANMOV – ruch i obsługa
  • INVPRT – raport inwentarza
  • IFTMIN – instrukcja transportu/spedycji
  • IFISTA – status transportu multimodalnego
  • IFTMAN – dokument przybycia transportu
  • IFCSUM – spedycja i podsumowanie konsolidacji
  • INVOIC – faktura

Otrzymane przesyłki mogą być powiązane z innymi źródłami informacji, jeśli jest dostępna elektroniczna depesza.

Źródło: tłumaczenie na podstawie książki Wolf-Ruediger Hansen, Frank Gillert, „RFID for the Optimization of Business Processes„, str. 95 – 120 (roz. V), Wiley

 

Opracowali: Rafał Wawrzyniak, Artur Staruch

Oceń ten artykuł