Г. Фролова

Технология радиочастотной идентификации (RFID) постепенно входит в нашу жизнь. Чипы уже активно используются в логистике, синтезу технологий RFID и глобального позиционирования в России пророчат большие перспективы, но пока рост рынка по-прежнему сдерживает цена вопроса, а точнее, радиометки

Радиометка, или транспондер (тег), является основным компонентом этой технологии и непосредственным носителем уникальной информации и идентификатором предметов и даже людей. Первые радиометки применялись еще во времена Второй мировой войны: тогда теги использовались в военной авиации и стоили несколько тысяч долларов, а информация о них была засекречена. Лишь в 1973 г. Марио Кардулло и соавторы опубликовали патент США № 3 713 148, описывающий первый пассивный транспондер RFID (радиометку). К 80-м годам метки подешевели до $1 и стали применяться для оплаты проезда в общественном транспорте. Развитие и широкое внедрение радиоидентификации долго сдерживалось отсутствием стандартов. Но в 90-x годах ХХ века Международная организация по стандартизации (ИСО) приняла ряд основополагающих стандартов в области RFID, которые были широко поддержаны производителями считывающей аппаратуры и радиометок. Этот факт наряду со снижением стоимости транспондеров, несомненно, подтолкнул предприятия к активному внедрению RFID.

Дальнейшая ценовая «эволюция» привела технологию в торговлю и на склады: после того, как стоимость тегов достигла $0,2, их начали использовать для учета товаров и контроля их движения. Еще тогда появились прогнозы, что в итоге теги вытеснят штрих-коды. Возможно, когда-нибудь такое и случится, но эксперты считают, что для этого только в России ежегодно понадобятся десятки миллиардов меток стоимостью не более $0,05. Кстати, недавно немецкими учеными сделан еще один шаг в направлении снижения себестоимости тегов, и вот какой.

Наночернила

Еще несколько лет назад громоздкие телевизионные приемники были обычными предметами в наших квартирах, а теперь экраны стали настолько легкими и плоскими, что без труда закрепляются на стене. Детальное же рассмотрение их устройства обнаружит весьма тонкие проводящие элементы и транзисторы, которые регулируют электрические сигналы, подаваемые на пиксели экранов.

Архитектура электронных устройств, о которой идет речь, создается слой за слоем, обычно с применением метода фотолитографии. На специально подготовленную поверхность (очищенную и выровненную) производится осаждение материалов – субстрата и фоторезиста (полимерного светочувствительного материала), которые затем подвергаются воздействию света в присутствии маски-фотошаблона с рисунком, позволяющим засвечивать лишь определенные участки подложки. В результате экспозиции «засвеченный» фоторезист изменяет свои свойства, например, становится растворимым, после чего его убирают, а затем методом травления удаляют с открытых участков и субстрат, оставляя на подложке лишь незасвеченный рисунок.

Однако у описанного процесса существует крупный недостаток: бо’льшая часть осаждаемых материалов, которая затем удаляется путем травления, не используется. Целью любого производства является сокращение стоимости и используемых в технологии ресурсов, поэтому актуальной задачей стала разработка метода, при котором материал наносится только на участки, непосредственно формирующие рисунок.

Технология «печатной электроники» уже разработана для задач нанесения полимерных проводящих материалов. Однако по электрическим свойствам они уступают неорганическим аналогам. В полимерах перенос заряда происходит более медленно, поэтому, например, напечатанные RFID-чипы имеют более короткую зону проводимости по сравнении с классическими электронными схемами. Кроме того, они более чувствительны к воздействию влаги и ультрафиолета.

Ученые из Фраунгоферовского института интегральных систем и технологии полупроводниковых приборов (Fraunhofer Institute of Integrated Systems and Device Technology, Эрланген) подготовили к запуску технологическую линию, с помощью которой можно печатать неорганические электронные компоненты, подавая материал для осаждения по такому же принципу, как работают офисные принтеры. «Мы разработали чернила, состоящие из наночастиц, с добавлением стабилизатора для улучшения качества обработки и предотвращения агрегирования», – рассказывает руководитель исследовательской группы Майкл Дженк (Michael Jank).

Наночернила уже прошли первые технологические испытания, и, по словам Дженка, могут появиться в составе устройств, выполняющих простые функции, уже в течение года. «Мы ожидаем, что стоимость продукции на основе нашей разработки станет ниже примерно в два раза по сравнению с продукцией, в которой для относительно простых целей используются кремниевые электронные аналоги», – комментирует Дженк. Печатаемые теги должны стать достаточно дешевыми для того, чтобы их можно было разместить на упаковке недорогих продуктов, например йогурта, где они помогли бы контролировать температуру и прочие данные о хранении и транспортировке товаров.

Рынок

Пока компании-производители тегов бьются над снижением их цены, рынок RFID продолжает расти. Как сообщает ABI Research, в 2009 г. его объем достигнет $5,6 млрд. (прогнозы на 2008 г. – $5,3 млрд.*) с учетом продаж RFID-транспондеров, приемников, программного обеспечения и услуг. «Бесспорно, кризис повлияет на рынок, – говорит аналитик ABI Research Майкл Лиард (Michael Liard). – Но, несмотря на это и некоторые другие факторы, динамика его развития будет положительной». Аналитики не думают, что из-за кризиса выручка будет сокращаться. Во всяком случае, сейчас она продолжит увеличиваться, хотя и не такими темпами, как ожидалось ранее. По мнению экспертов, поставщики RFID-решений должны делать акцент на их экономичности, невысокой стоимости внедрения и обслуживания. Это особенно важно в нынешних экономических условиях.

Несмотря на нерешенность технических проблем, ограничивающих использование радиочастотной идентификации, разговоры вокруг потенциальных и необыкновенных ее возможностей не утихают. Недавно журналисты программы PBS Nightly Business News вместе с Knowledge@Wharton составили список 30-ти лучших инноваций, сделанных за последние 30 лет. Издание PC World, в свою очередь, выбрало из этого списка семь технологий, которые в наибольшей степени изменили мир. Среди них оказалась и RFID, причем в очень достойном окружении таких уже перевернувших мир изобретений, как графические интерфейсы, Интернет, онлайновые социальные сети и электронная торговля, мобильные телефоны, ноутбуки и десктопы.

*См. статью «Новые шаги RFID-технологии», «СиТ» № 11 и 12, 2008 г.

Невероятно, но факт

Мы уже писали о разных областях, в которых может использоваться RFID. Недавно журнал Wired назвал десять самых неожиданных вариантов применения этой технологии: о некоторых из них «СиТ» уже рассказывал в предыдущих публикациях.

Аризонские кактусы. На черном рынке ландшафтных растений эти крупные кактусы стоят больше $1000. Национальный аризонский парк «Сагуаро» планирует использовать RFID-метки, чтобы контролировать сохранность этих редких гигантов.

Слоны. Департамент лесного хозяйства Нью-Дели требует, чтобы все эти животные, участвующие в национальных праздниках, были помечены радиометками. Так легче будет их идентифицировать и брать под контроль в случае внезапных приступов агрессии. Это предложение поступило в ответ на сообщение полиции о том, что за последние четыре месяца зафиксировано уже около 50 инцидентов в связи с участием слонов в парадах. Агрессивное поведение животных приводило к разрушениям и даже человеческим жертвам. Чипами планируется пометить около 1000 слонов. Для выполнения этой задачи властям необходимо содействие со стороны их владельцев. Метка размером меньше рисового зерна помещается под ухо слона, однако для ее установки необходимо, чтобы животное лежало.

Хирургические губки. По статистике, при хирургических операциях на брюшной полости в одном случае из тысячи в животе пациента остается хирургическая губка. Теперь с помощью системы SmartSponges врач сможет быстро обнаружить потерю, проведя считывателем вдоль тела оперируемого.

Мексиканцы. Служба безопасности Xega Company разработала чип размером с рисовое зерно, посредством инъекции вводимый в тело клиента. После этого с помощью GPS можно отслеживать его перемещения и определять местонахождение в случае похищения. Чип стоит $4000, еще $2200 составляет годовая абонентская плата. Но в стране, где в прошлом году было похищено 6,5 тыс. человек, такая мера вполне может оказаться востребованной.

Покрышки Pirelli. Чип в «кибер-покрышках» Pirelli передает информацию о состоянии дороги и коэффициенте трения бортовому компьютеру. Это позволяет оптимизировать работу электронных систем автомобиля: ESP, ABS, ASR.

Клабберы. В барселонском клубе «Баха Бич» перешли на новую систему работы с VIP-клиентами. Им вводят RFID-чип, связанный с их банковскими картами и таким образом позволяющий обходиться на вечеринках без кошелька. Радиометка дает право на проход в VIP-зону, а также используется для оплаты напитков в баре. Первым, кто имплантировал себе такой чип от VeriChip Corporation, стал сам хозяин заведения.

Токио. Японская столица как будто поставила задачу охватить микрочипами все элементы городской инфраструктуры – от автобусных остановок до ресторанов. Похоже, скоро туристы смогут получать карты, расписания и любую другую информацию, просто помахав телефонами.

Полицейские бейджи. Фирма Blackinton предложила систему безопасности для полицейских бейджей. Теперь в них будут встраивать идентификационные чипы, таким образом, риск мошенничества и подделок сократится. Да и приемы из «Терминатора-2» больше не пройдут.

Заключенные. В Британии тюрьмы переполнены, поэтому было решено часть заключенных выпустить на свободу. Однако уголовников продолжат контролировать, отслеживая их перемещения с помощью чипов, чтобы своевременно вмешаться, если понадобится.

Кошачьи двери. Перемещения питомцев можно контролировать лучше и в случае необходимости «запирать» кошачью дверку, не выпуская животное из дома. А котам нет больше необходимости носить ошейник.

Возможно, скоро к этому списку присоединится еще один неожиданный способ использования RFID. Недавно дизайнер Бен Грин (Ben Greene) выдвинул интересную идею относительно того, как могут найти друг друга два одиноких сердца. Он предлагает создать электронные браслеты, в которые будет закладываться информация о личностных предпочтениях, т. е. о том, что человек любит, а что ему не нравится. После того как вся необходимая информация занесена в устройство, браслет можно активировать одним из двух способов – в режиме «искатель» или «искомый». После активации браслет начинает передавать радиосигналы всем, кто в данный момент находится в клубе знакомств; на запястьях наиболее совместимых личностей в унисон начнут мигать огоньки. При сближении двух «половинок» огоньки на их браслетах начинают светиться ярче.

Но как ни любопытны эти экзотические способы использования RFID, давайте вернемся к более масштабным и практичным решениям, использующим данную технологию. Начнем с логистики.

RFID на упаковке

Компания Mondi Corrugated Packaging начала производство гофроящиков с RFID-чипами. Новшество сделает процессы сканирования, отслеживания и приемку груза намного более эффективными. Теперь «умная» тара будет оснащаться RFID-чипами на высокоскоростной производственной линии, и отпадет необходимость в ручном приклеивании ярлыков. Использование RFID вместо традиционных штрих-кодов позволит сканировать паллеты целиком, что значительно сэкономит время. «Умная» тара обеспечит круглосуточный доступ к информации о наличии и местонахождении товара. Это облегчит складскую работу и ускорит процесс инвентаризации.

Фирма Rexam представила на рынок новый вид фармацевтической упаковки – бутылочки, на которые нанесены пластинки с RFID-чипами, что обеспечивает полный контроль за перемещением продукта с момента упаковки. Чипы, произведенные для Rexam партнерской компанией Traxxec, обеспечивают чтение и запись необходимой информации. Их применение экономически более эффективно по сравнению с существующими аналогами.

Крупнейший японский производитель упаковки Toyo Seikan Kaisha разработал первую металлическую банку для напитков, оснащенную RFID-чипом (напомним, что в 2007 г. эта компания совместно с фирмой NEC изготовила пластиковую крышку со встроенным тегом). Как известно, обычные RFID-теги не функционируют на металлической поверхности, что связано с интерференцией и дифракцией радиосигнала. Специалисты из Toyo Seikan Kaisha прикрепили антенну к кольцу на банке и соединили ее с чипом, и таким образом удалось наладить коммуникацию. Как заявляет производитель, дизайн самой банки и крышки не изменился, и при ее заполнении и запайке можно использовать традиционное оборудование без каких-либо изменений. Новые RFID-чипы позволят содержать информацию об условиях хранения и целостности упаковки.

Чипы радиочастотной идентификации, которые позволят использовать эту технологию в любых условиях хранения, в том числе и на металлических поверхностях, также презентовала компания Ferroxcube. Изделия имеют вес 2,5 г, габариты 25 х 12,5 х 5 мм, прикрепляются к упаковке клеем, двусторонней клейкой лентой или болтами, действуют при температуре от -25 °С до +130 °С.

А вот группа немецких исследователей и компания Alcan Packaging недавно представили результаты научно-практического проекта на базе RFID по созданию системы дистанционного отслеживания и автоматической идентификации упакованных продуктов питания и медикаментов. Целью проекта Smart Pack, проводившегося при финансовой поддержке германского Федерального министерства науки и образования с 2005 г., было создание технологии, позволяющей обеспечить защиту товара от подделки, кражи, индивидуальную запись информации, отследить его путь в логистической сети. Оригинальность технологии состоит в первую очередь в том, что пассивные сенсоры, интегрированные в упаковку, могут не только служить носителями информации, но также сообщать о состоянии продукта, сигнализируя о нарушении температурного режима и параметров влажности. Таким образом, потребитель на конечной стадии дистрибуции сможет определить, соблюдался ли температурный режим хранения, а также судить о целостности упаковки.

Новый стандарт

Еще одной проблемой, ограничивающей широкомасштабное внедрение RFID, является отсутствие необходимых нормативов и стандартов. Чтобы устранить ее, Международная организация по стандартизации ISO ввела в действие новый радиочастотный стандарт ISO/TS 10891:2009, регламентирующий использование RFID-меток, употребляемых для идентификации грузовых контейнеров морским, железнодорожным и автомобильным транспортом.

Стандарт ISO/TS 10891:2009 регламентирует применение постоянно прикрепленных чипов, на которые записаны данные о контейнере, и оптимизирует эффективность применения контрольного оборудования. В частности, устанавливаются требования для RFID-тегов при передаче информации от чипа к обрабатывающим системам, требования к системам кодификации данных о контейнере, составу записанных данных. Этим стандартом также устанавливаются требования к месту расположения радиочастотной метки на контейнере и защите данных на ней от умышленного или непреднамеренного удаления.

«Контейнеризация сократила время и стоимость доставки товаров на рынки через океан, количество их краж в процессе доставки. Кроме того, она привела к повышению безопасности транспортировки. Стандарт ISO/TS 10891 поможет производителям контейнеров, судоходным компаниям, грузополучателям, операторам терминалов, железнодорожным операторам получать преимущества от использования RFID для обеспечения эффективности, скорости, безопасности перевозки и обработки контейнеров», – заявил Фрэнк Нечбер (Frank Nechber), руководитель комитета ISO, разработавшего этот стандарт.

Телевизор + RFID

Компания Sony анонсировала грядущий выпуск в Японии двух новых серий телевизоров Bravia с частотой обновления 240 Гц. Модели обладают функцией чтения RFID-меток, которая встроена в их пульты ДУ и позволяет пользователям платить за различные мультимедийные услуги (например «видео по запросу») с помощью мобильных телефонов. Серия W5 предлагается в 40-, 46- и 52-дюймовых вариантах, все они обладают FullHD-разрешением и частотой 240 Гц. Устройства из линейки F5 скромнее по размерам (доступны варианты на 32, 40 и 42 дюйма), но имеют такие же параметры панелей (за исключением младшей модели, которая поддерживает разрешение 1366 x 768 на 120 Гц). Новинки отличаются маленькой толщиной (всего 85 мм) и хорошей контрастностью (3800:1).

Мобильник вместо кредитки

Компания Visa сообщила о начале «полевых» испытаний инновационной платежной системы, в которой функцию пластиковой карты выполняет обыкновенный сотовый телефон. За организацию безопасного взаимодействия между платежным терминалом и мобильным устройством отвечает специальный чип, обеспечивающий возможность беспроводной связи ближнего радиуса действия. На данный момент таким чипом оснащаются телефоны Nokia 6212.

Для того чтобы воспользоваться услугой, пользователю достаточно приобрести телефон, оснащенный нужным электронным компонентом, и «привязать» устройство к собственному банковскому счету. После выполнения этой несложной процедуры он сможет оплачивать товары или услуги, просто поднося телефон к платежному терминалу на расстояние не более 4 см. В результате этих манипуляций нужная сумма будет автоматически снята со счета. При желании пользователь сможет ввести пароль, который предотвратит утечку средств с банковского счета в случае кражи телефона. Впрочем, если владелец устройства забыл о соблюдении мер предосторожности, банк самостоятельно отключит возможность совершения платежей с мобильника по заявлению клиента.

В настоящее время услуга предоставляется только на территории Малайзии, однако в течение нескольких последующих лет преимущества указанного сервиса смогут оценить и жители других стран. Для большего удобства клиентов новая технология предусматривает возможность перевода средств с нескольких счетов. К примеру, малайзийские пользователи могут завести отдельные счета для оплаты услуг парковки или проезда в общественном транспорте. В недалеком будущем телефон также сможет сочетать в себе функциональность кредитных или дебетовых карт, предоставляемых разными банками. Для быстрого переключения на различные счета на мобильник необходимо установить соответствующее программное обеспечение.

Аналогичные решения, созданные на базе RFID-технологий, уже успели приобрести популярность на территории США. Однако многим пользователям придется по душе возможность использования телефона вместо обычной карты, которую перед эксплуатацией необходимо извлечь из специального отделения в бумажнике.

Intel: питание от радиоволн

На конференции Rawcon в Сан-Диего (США) исследователи из лаборатории компании Intel (Сиэтл) продемонстрировали технологию WARP (Wireless Ambient Radio Power), которая позволяет по радиоканалу подать питание мощностью до 60 мВт на расстояние до 4,1 км. При испытаниях разработчикам удалось обеспечить работу датчика температуры и влажности с жидкокристаллическим экраном от радиосигнала с телевизионного передатчика.

В настоящее время используются три естественных (бесплатных) источника питания – вибрация, солнечный свет и тепло. Технология WARP дополняет этот список возможностью питания от телевизионного сигнала. По словам Джошуа Смита (Joshua Smith), одного из соавторов WARP, их технология не является результатом масштабных открытий в области конструирования микросхем или радиофизики. По сути, реализация технологии WARP стала возможной лишь благодаря эволюции традиционной электроники и является развитием платформы беспроводного считывания информации WISP (Wireless Identification and Sensing Platform) на базе серийных считывающих устройств для RFID-меток, работающих в СВЧ-диапазоне (в большинстве телевизоров этот диапазон обозначается как UHF). Каждый модуль WISP содержит радиотег со встроенным микроконтроллером – сейчас это чип Texas Instruments MSP430.

Каждый WISP-модуль включает в себя логопериодическую антенну, компоненты для согласования электрических сопротивлений, улавливатель энергии радиосигнала, демодулятор для информации, поступающей из считывающего устройства в WISP-модуль, и модулятор для передачи данных в считывающее устройство. Также в состав модуля входит регулятор напряжения, программируемый микроконтроллер (пресловутый MSP430) и дополнительные внешние датчики. Улавливатель энергии представляет собой 4-ступенчатый генератор подкачки заряда. Потребляемая мощность стандартного WISP-модуля составляет в среднем от 2 мкВт до 2 мВт.

Авторы технологии WARP практически повторили конструкцию модулей WISP, только изменили входной контур улавливателя энергии, настроив его на один из телевизионных каналов. В результате доработанный серийный WISP-модуль стал получать энергию не от RFID-ридера, а от телевышки!

RFID в России

С недавнего времени RFID-технологии начали применять и в России. Правда, первый широкомасштабный опыт – использование тегов в билетах для прохода в московское метро – нельзя назвать очень удачным. Во-первых, их покупатели не получили ровно никакой выгоды, поскольку стоят они столько же, сколько и билеты старого образца, и покупать их надо в тех же кассах. Время ни на покупку, ни на проход через турникеты не сократилось. Кроме того, как выяснилось, их не так сложно подделать, чем не замедлили воспользоваться мошенники. Долгое время они действовали совершенно безнаказанно, открыто продавая фальшивки на станциях метро, в частности «ВДНХ», где в час пик в кассы выстраиваются огромные очереди. Лишь в начале марта сотрудниками ГУВД Москвы было задержано около 100 членов преступной группы.

Официальным поставщиком проездных билетов с чипами на базе RFID-технологий является зеленоградский завод «Микрон». За 2008 г. «Микрон» поставил более 250 млн. бесконтактных карт столичной подземке и другим российским предприятиям. Несмотря на кризисные явления, у ОАО «НИИМЭ и Микрон» остаются грандиозные планы по развитию. Так, у «Микрона» есть все шансы уже в этом году совместно с госкорпорацией «Роснано» начать финансирование проекта по подготовке к освоению технологии производства микросхем с топологическим размером 90 нм. Об этом на торжественном приеме, посвященном 45-летию предприятия, заявил его гендиректор Геннадий Красников. Технологическим партнером по этому проекту является французская компания ST Microelectronics, которая готова поставить «Микрону» новую технологию.

«Помимо поставок транспортных карт, где мы уже выходим в регионы, открываются и другие направления с точки зрения использования RFID – в первую очередь в розничной торговле, где нужны миллиарды RFID-меток, – рассказал Красников. – Сейчас глава «Роснано» Анатолий Чубайс взял под личный контроль проект внедрения RFID-технологий в торговле. Это открывает для нас колоссальный рынок».

Результатами этого внедрения решил воспользоваться банковский сектор. Некоторые банки уже предоставляют своим клиентам возможность оплачивать проезд в метрополитене с помощью банковских карт с внедренным в них RFID-чипом. Вслед за столичными Citibank, «Банком Москвы» и «Мастер-Банком» проект был реализован в С.-Петербурге. ГУП «Санкт-Петербургский метрополитен» совместно с Банком «Санкт-Петербург» выпускает для пассажиров Петербургского метрополитена карту «Единая», совмещенную с международной банковской картой VISA Electron. Держатель карты «Единая–VISA Electron» может использовать ее для оплаты проезда в Петербургском метрополитене, для расчетов за товары и услуги в оборудованных POS-терминалами торгово-сервисных предприятиях, для получения наличных денежных средств в банкоматах и пунктах выдачи наличных.

Другим масштабным RFID-проектом стал обмен старых загранпаспортов на новые, так называемые биометрические. Несмотря на финансовые трудности, москвичи собираются на отдых за рубеж, и к весне число выданных загранпаспортов возросло вдвое, причем 80% из них – биометрические. Отметим, что ценовая разница между старым (400 руб. госпошлины) и новым (1000 руб.) паспортами довольно существенна, однако никаких особых преимуществ «дорогой» паспорт не дает. Новый документ отличается от старого специальным знаком на лицевой стороне, говорящим о том, что паспорт содержит биометрические данные, но ни отпечатков пальцев, ни сетчатку глаза у его владельца пока не снимают. Разница в том, что страница с фотографией в новом паспорте находится не в конце, а в начале, а привычную печать заменила голограмма. Однако зачастую сотрудники паспортных столов настоятельно рекомендуют москвичам оформлять именно биометрические паспорта, утверждая, что старые паспорта изготавливаются гораздо дольше, нежели биометрические, хотя по закону процедура не должна занимать более 30 дней, а в Москве было решено сократить этот срок до 20 дней.

В ФМС утверждают, что в документе имеется электронная начинка: в одну из страничек встроен RFID-чип, на который записана информация, отраженная на первой странице паспорта. Считается, что чип невозможно подделать, а его сведения поддаются прочтению только с помощью специального устройства. Информация на чипе также защищена электронной подписью.

Недавно в СМИ появилось сообщение о еще одном масштабном и весьма перспективном проекте. Наблюдательный совет Российской корпорации нанотехнологий одобрил участие корпорации в организациии высокотехнологичного предприятия по выпуску RFID-меток, которое будет являться как собственником производственных мощностей в России, Италии и Сербии, так и технологий и ноу-хау. Оно будет создано совместно с итальянской компанией Galileo Vacuum Systems S.p.a. Общая стоимость проекта составит 43 млн. евро, из которых 21 млн вложит российская сторона.

По расчетам крупнейших российских ретейлеров (Х5 Retail Group, Auchan), в результате внедрения RFID-систем произойдет снижение складских затрат, а также сокращение потерь от воровства на 40%. В проекте используется инновационная нанотехнология компании Galileo Vacuum Systems, позволяющая металлизировать любую гибкую поверхность, в том числе выборочно (по заданному рисунку), с высокой производительностью и низкой себестоимостью производства. Еще одним продуктом нового предприятия станет металлизированная упаковка (из пленки и бумаги). Производство таких материалов в РФ является очень перспективным, поскольку около 80% металлизированной пленки и почти 100% бумаги импортируется в РФ из других стран.

Концепция системы

Эффективность и рентабельность работы склада зависит от многих факторов, и в значительной степени от скорости и безошибочности приема и отгрузки товаров. Чем меньше задержек и простоев, тем выше качество обслуживания клиентов и больше прибыль.

Система RFID-Control ускоряет основные процессы складской логистики при обработке товаров, увеличивает надежность и прозрачность операций, ускоряет оформление документов и сводит количество ошибок до минимума, благодаря снижению влияния человеческого фактора.

Принцип работы системы

Специальная радиочастотная метка закрепляется на каждой единице хранения (изделие, паллета, контейнер), таким образом, она получает уникальный электронный идентификатор. Идентификатор используется при операциях контроля состава отгрузки, оформлении документов, инвентаризации, сортировке, во внутренней логистике склада и т. д. Любая операция на складе (перемещение товаров, формирование заказов, отгрузка и прием товара) автоматически фиксируется в учетной системе. Таким образом, достигается полная прозрачность всех операций на складе.

Состав системы

Система RFID-Control состоит из трех компонентов: меток, считывателей и программного обеспечения .

RFID-метки – миниатюрные устройства, чаще всего выполненные в виде наклеек, способные хранить и передавать информацию. Каждая метка имеет уникальный идентификационный код. Код метки соотносится в базе данных с конкретным товаром.

Большинство меток имеют перезаписываемую память. В эту память можно записать дополнительную информацию о товаре: его серийный номер, номер партии, код, назначенное место в хранилище и прочие данные по желанию заказчика. Перезаписываемые метки очень удобно использовать для маркировки возвратной тары (паллет, контейнеров и т. п.). Закрепив метку один раз, ее можно использовать много лет, по необходимости дополняя и обновляя данные в ней.

Информация в метках также может быть зашифрована. Это позволяет обеспечить надежную защиту от несанкционированного доступа к данным.

Места хранения также маркируются метками. При всех операциях перемещения товара эти метки автоматически или вручную считываются, наряду с метками размещаемого товара. Таким образом, при перемещении товара в базе данных учетной системы автоматически фиксируется его точное местоположение. Размещение товаров внутри склада отображается на его мнемосхеме в реальном времени.

RFID-считыватели – приборы, осуществляющие чтение и запись информации в метках.

Стационарные (неподвижные) считыватели чаще всего выполнены в виде ворот и расположены на выходах из помещений склада, в зонах формирования паллет и на участках приема и выдачи товара. Эти считыватели постоянно подключены к учетной системе. Система автоматически регистрирует каждый помеченный объект, попадающий в зону считывания. Полученные данные используются, например, для составления накладных на груз или для оперативного отслеживания перемещения товара внутри склада.

Переносные (мобильные) считыватели используются для поиска нужных товаров на складе, записи служебной информации в метки и контроля подлинности товаров во время перевозок. Мобильные считыватели также помогают быстро осуществить контроль погрузки: убедиться, что товар в полном объеме был отправлен по назначению.

Программное обеспечение – пакет программ для интеграции системы в складскую программу заказчика. Внедрение RFID не требует замены существующей программы склада. Все преимущества технологии бесконтактной идентификации доступны в привычной программной оболочке.

Возможности системы RFID - Control

Мнемосхема склада в реальном времени. Любое перемещение товара внутри склада, любая отгрузка или прием товара в реальном времени фиксируется в базе данных. Система не просто постоянно знает, сколько товара на складе, она располагает данными о точном месте хранения каждой единицы товара. Любое изменение в расположении товара на стеллажах отражается на мнемосхеме. Благодаря этому товар не нужно искать. Система точно укажет, где конкретно он находится. Автоматизация процесса оформления документов . Использование данных с меток при оформлении сопроводительных документов на товар позволит избавиться от ошибок и неточностей. Так же за счет того, что одновременно можно производить регистрацию нескольких единиц хранения, значительно сокращается время оформления. Эффективная борьба с подделками и подменами. Уникальный неизменяемый идентификатор, присваиваемый метке при производстве, гарантирует высокую степень защиты от подделки. Также данные на метке могут быть зашифрованы. Это является для получателя дополнительной гарантией подлинности доставленного ему товара и обеспечивает защиту от несанкционированного доступа к данным. Также поставщик может проверить подлинность товара на складе своего дистрибьютора . Управление цепочками поставок. Возможность проследить перемещение паллет по цепи поставки в реальном времени позволит контролировать процесс доставки товара по назначению и в полном объеме. Таким образом, возможно идентифицировать и предотвращать ошибки еще на ранних этапах. Это позволить высвободить значительное количество временных ресурсов и избавиться от ошибок. Гарантийное и пост гарантийное обслуживание. Изделия, маркированные метками, можно прослеживать на всем протяжении их жизненного цикла. Информация об изделии, например, дата изготовления, номер партии, существенно облегчит работу контролеров качества и поможет в выявлении причин поломки при возникновении гарантийного случая.

Общее описание и сценарии работы системы

Программно-аппаратная архитектура системы (предварительное описание):

Сценарии работы системы

Прием товара на склад

При приеме все единицы хранения маркируются RFID-метками. Метки прикрепляют с помощью рулонного маркера, закрепляют вручную или просто вкладывают в упаковку или контейнер.

С помощью ручного считывателя все товары регистрируются в базе данных. Автоматическая регистрация товаров также возможна при проезде погрузчика через зону действия стационарного считывателя – метки можно считывать прямо по ходу движения.

Размещение товара на местах хранения

В учетную систему склада поступает информация о том, что поступившие товары оклеены метками и готовы к размещению. Ответственный работник формирует задание на их размещение и отправляет его на терминал погрузчика.

На терминал погрузчика приходит задание забрать товар из зоны формирования паллет. Если по ошибке был взят не тот товар, терминал немедленно выдаст предупреждение. Затем погрузчик едет к указанному в задании месту хранения. При размещении товара производится чтение и метки товара, и метки места хранения. Если эти данные совпадают с данными задания, размещение товара разрешается, а факт установки фиксируется в базе данных.

Перемещение товара внутри склада

При необходимости переместить товар из одной зоны склада в другую ответственный работник формирует задание на перемещение и отправляет его на терминал погрузчика.

На терминал погрузчика приходит задание переместить товар на новое место хранения. Аналогично предыдущему случаю, он на месте убеждается, что забрал то, что надо. В базе данных старое место хранения помечается как свободное. Затем погрузчик перемещается к указанному в задании новому месту хранения. При размещении товара производится чтение и метки товара, и метки места хранения. Если эти данные совпадают с данными задания, размещение товара разрешается, а факт установки фиксируется в базе данных.

Выдача товара со склада

При запросе на выдачу определенного товара ответственный работник формирует и отправляет на терминал погрузчика список товаров, которые необходимо выдать, с указанием их расположения и требуемого количества.

По аналогии с предыдущими операциями, погрузчик считывает метки товара и места хранения перед тем, как забрать необходимый товар.

На выходе со склада стационарные считыватели фиксируют факт того, что товар покинул склад.

Инвентаризация

Для проведения инвентаризации используются мобильные считыватели, которые могут быть подключены к базе данных при помощи Wi-Fi или накапливать информацию во внутренней памяти для последующей синхронизации.

Этапы внедрения

Каждый склад уникален, поэтому система автоматизации должна разрабатываться с учетом его особенностей и специфики, чтобы сделать его работу максимально эффективной.

Разработка концепции

Компания Интервеб исследует потребности и нужды конкретного склада и разработает концепцию его модернизации, составит список изменений, которые коснутся его работы с внедрением RFID, и предложит поэтапный план внедрения системы.

Проведение пилотного проекта

Перед тем, как внедрить систему RFID-Control в полном объеме, рекомендуется запустить пилотный проект на ограниченном участке для тестирования системы в условиях конкретного склада.

При проведении пилотного проекта компания Интервеб

Проведет предварительное исследование условий работы и технического оснащения; Определит тип оборудования и меток, наиболее подходящих для конкретного склада, подберет поставщиков компонентов, сформулирует техническое задание ; Выяснит, есть ли необходимость в создании нового или модернизации имеющегося программного обеспечения склада, проведет его предварительное тестирование и сопряжение с существующим оборудованием для эффективной интеграции технологии RFID; Разработает новые сценарии работы склада с учетом возможностей, предоставляемых технологией RFID, а также определит возможные расширения системы; Проведет анализ работы пилотной системы и разработает техническое задание на более масштабный проект автоматизации.

Проекты автоматизации крупных складов могут включать в себя множество этапов. Необходимая коррекция системы будет производиться на основе анализа отзывов сотрудников, непосредственно работающих с системой, а также на основе ее постоянного мониторинга.

Сопровождение

Интервеб поддерживает установленные системы, расширяет и модернизирует их функции и, при необходимости, интегрирует с новыми или обновленными складскими системами клиента. Мы гарантируем поддержку на всех этапах внедрения и эксплуатации наших систем.

Технология RFID весьма эффективна во многих отраслях и сферах деятельности, в том числе и на складе. Применение RFID дает складу во много раз больше возможностей по сравнению с использованием обычных штрих-кодов. Среди основных преимуществ данной технологии можно назвать следующие:

• одновременное считывание большого количества меток,
• возможность записи на одну метку информации в несколько раз больше, чем на один штрих-код,
• возможность перезаписи информации при использовании RFID этикеток многоразового использования,
• жизненный ресурс одной метки составляет более 100 тысяч считываний,
• считывание меток не требует их нахождения в прямой зоне видимости RFID считывателя (то есть RFID метка может находиться, например, в коробке).

«Умный склад» представляет собой комплексное решение, позволяющее автоматизировать складские процессы и вывести склад на высокий уровень производительности. Среди его основных задач можно назвать следующие:

• учет и управление движением товаров на основе не только штрих-кодов, но и технологии RFID,
• RFID стеллаж, позволяющий осуществлять автоматический контроль за правильным размещением и выемкой паллет,
• мгновенная идентификация большого объема товаров на разных участках контроля,
• автоматическое заполнение необходимой документации при перемещении товаров и выдача заданий персоналу склада после того как товар проходит через пункты контроля или границы определенных зон,
• встраивание штрих-кодового и RFID оборудования в 1С и в другие WMS и ERP быстро и без использования услуг дорогостоящих специалистов,
• сокращение кадровых затрат и уменьшение убытков,
• снижение ошибок персонала обусловленных человеческим фактором за счет автоматизации процессов.

Таким образом, внедрение «Умного склада» на склад предприятия любой направленности увеличит оборот склада и позволит увеличить эффективность использования складских площадей за счет повышения скорости складских операций в 50-70 раз.

Плюсы в применении «Умного склада» существуют не только для владельца предприятия, но и для его клиентов. Среди основных преимуществ использования этого комплексного решения для клиентов можно назвать следующие:

• повышение скорости обслуживания,
• повышение точности сборки и доставки заказов.

Стоит отметить и безопасность, которая обеспечивается применением RFID технологии. Ведь они позволяют не только автоматизировать складские процессы, но и защитить информационную систему склада предприятия. Так, например, антикражную функцию RFID меток можно использовать не только в розничных торговых точках, но и на складах.

Приобретая программное обеспечение «Умный склад», руководитель предприятия, имеющего склад, несет лишь временные денежные затраты. Ощутить окупаемость этого комплексного решения он сможет через короткий промежуток времени. А оценить удобство руководитель предприятия и работники склада смогут уже сразу после начала использования этой системы «умного» контроля и управления.

Со времен появления первых складов прошло много лет, но задача учета содержимого складов не была решена окончательно. Появление RFID-систем помогло решить данную проблему, с внедрением RFID получилось оптимизировать и автоматизировать учет и контроль объектов на складе.

Неотъемлемыми элементами RFID-системы являются место оператора базы данных и стационарные ридеры с антеннами, что прикрепляются к металлическому каркасу, образуя RFID-ворота.

RFID-метки различного типа для склада

Если нужно осуществить маркировку металлических объектов, то применяются специальные корпусные метки, они позволяют устранить антенны с чипами с металлических поверхностей на расстояние, которое позволит произвести уверенное считывание сведений.

Исходя из целей и задач, поставленных перед интегратором в период разработки проекта, могут применяться разные метки: разрушаемые, RW с жестко заполненной памятью и другие. Также можно настроить дальность чтения антенны и направление считывания. Это дает возможность избавиться от проблем с излишним чтением.

Складские RFID-технологии обеспечивают множество преимуществ. Благодаря RFID обеспечивается эффективный контроль над перестановкой товара в реальном времени, устанавливается ответственность за нарушения, происходит скоростной поиск и инвентаризация товара, снижается число человеческих ресурсов, задействованных в сборе товара согласно накладным и его отгрузке.

Влияние физических условий, в которых будут эксплуатироваться метки, таких как влажность, электромагнитное поле влияют на выбор вида меток и технологии-RFID. Радиочастотные метки подвержены воздействию металлов при расположении их на металлических поверхностях, поэтому на металлических контейнерах в упаковке которых есть фольга, понадобится использование более дорогостоящих меток, специально предназначенных для крепления на металлических поверхностях.

Помехи, что идут от работающих приборов, определяют выбор частот оборудования. Любому диапазону частот присущи определенные особенности: разные скорости отправки данных, методы кодировки сигналов. На это нужно обращать внимание при выборе частотного сигнала во время решения процессной задачи.

Метки по диапазонам частот:

• Низкочастотные (125, 134 кГц) используются, когда имеется минимальное расстояние от объекта к считывателю. Они дешевые, потребляют немного энергии, сигнал лучше поступает сквозь неметаллические объекты. Во многих системах контроля доступом применяется этот вид меток.
• Высокочастотные (13,56 МГц) превосходно работают там, где необходима передача большого количества данных. У меток высокая скорость передачи сведений, они энергоемкие, их сигналы не очень хорошо проходят через материалы, поэтому нужна прямая видимость между считывателем и меткой-чипом.
• УКВ (800-900 МГц) и микроволновые метки (2,45 ГГц) применимы тогда, когда чтение информации происходит на больших расстояниях и нужна высокая скорость считывания.

Благодаря RFID товар отслеживается на производстве, во время транспортировки, в момент складской обработки и реализации.

Для чипирования продукции, упаковок, транспортной тары на складе используются разные виды меток. Для маркирования продукции - этикетки с RFID-чипами, что печатаются RFID-принтерами этикеток.

Для транспортной тары берутся метки в специальных корпусах, которые позволяют защитить метки и закрепить их на товаре.

Для металлической тары нужны особые метки, предназначенные для металла.

Модель учета по RFID-меткам на складе может различаться и комбинироваться со штрих-кодовой технологией. Основной учет продукции осуществляется по штрих-кодам, а RFID-метками оснащается транспорт и транспортная тара: ящики, контейнеры, тележки, погрузчики, гидравлические тележки.

Этапы складирования и RFID-чипы

1. Приемка продукции:

   Разновидность меток для автоматизации склада – смарт-метки, то есть самоклеящиеся этикетки с возможностью печати на них, не содержащие электронику. Когда товар поступает на склад, не нужна прямая видимость между ридером и меткой, а также возможно считывание множества меток в один и тот же промежуток времени.

2. Складская инвентаризация и отслеживание запасов продукции:

   Если продукция промаркирована чипами, ее не нужно снимать с полок, чтобы увидеть смарт-этикетки, приклеенные к упаковкам. Портативный считыватель отсканирует метку на дистанции до 3,5 метров, через упаковку и ее содержимое. Таким образом инвентаризация осуществляется очень оперативно.

3. Контроль за отгрузкой товарно-материальных ценностей:

   Если товар отгружается большими партиями, портальные считывающие системы, имеющие несколько антенн, смогут прочитать все чипы с упаковок с большой скоростью. Система управления складом автоматически определит, что осуществляется отгрузка, и начнет формироваться соответствующая документация.

RFID-метки прикрепляются к любой поверхности и работают в экстремальных условиях: при ударах, вибрации, непогоде; ридеры распознают объекты сквозь грязь, снег, картон. Использование RFID-меток и технологий - идеальное решение при оптимизации складской деятельности.

Грамотная автоматизация склада – важнейший этап в повышении эффективности и рентабельности каждого производства. Современный рынок – жесткая и агрессивная среда, где точность и скорость контроля движения товаров играют огромную роль как в работе склада, так и в деятельности предприятия в целом. Большинство компаний на сегодняшний день в качестве альтернативы штрихкодам использует именно RFID-технологию.

Технология RFID является самой актуальной среди решений для автоматизации складов и логистических процессов. Преимущества внедрения RFID в складской логистике очевидны: технология позволяет контролировать все основные процессы, увеличивает их надежность, ускоряет время выполнения, а так же снижает процент ошибок и погрешностей в работе, возникающих под влиянием человеческого фактора. Именно в области складской логистики внедрение RFID позволит оценить все экономические и стратегические преимущества данной технологии.

Сегодня технология RFID - самая многообещающая технология идентификации, позволяющая полностью контролировать и совершенствовать логистические процессы на складе. Однако внедрение этой технологии в России в складскую логистику происходит крайне медленно. Причин этому достаточно, например неправильная организация работы структуры, страх необходимости перестраивать сложившуюся годами систему работы или экономической неэффективности внедрения, отсутствие полной и достоверной информации о технологических особенностях RFID и т.д.

RFID решения на складе и в логистике

Самым главным преимуществом RFID по отношению к уже давно существующей и закрепившейся за счет своей доступности технологии штрихового кодирования - это возможность бесконтактной идентификации большого количества меток в секунду (более 50 шт.), при том, что дальность считывания может достигать 12 метров. Так же технология дает возможность оперативно контролировать все процессы транспортировки и учета товаров. (Рис. 1).

Благодаря применению систем бесконтактной идентификации осуществляется автоматический сбор огромного количества недоступной ранее информации о перемещении промаркированных объектов, будь то глобальная цепочка поставок либо движение товаров на складе. Появляется открытость и прозрачность логистических процессов, протекающих на предприятии. Существенно сокращается время на получение информации о движении объектов и повышается ее достоверность и надежность. В области внедрения RFID в складскую логистику есть множество решений, например:

1. Возможность отслеживать движение промаркированных объектов в пределах какой-либо области или во всей цепочке поставок продукции. Примером может служить маркировка возвратной тары предприятия, расход и возврат которой автоматически учитывается, а факт прохождения каждого технологического этапа конкретным объектом отображается в базе данных либо в самой метке, закрепленной на объекте.
2. Возможность удаленного мониторинга состояния груза. Если компания занимается поставкой или перевозом грузов, для которых важно соблюдение определенных норм, таких как температурный режим, то тут одним из решений, предлагаемых технологией RFID, может быть установка RFID датчика/метки, которая позволит фиксировать температуру и получать данные в режиме реального времени. Это позволяет контролировать сохранность грузов.Примером такого решения может являться отделение службы доставки DHL под названием “thermonet”. Они предлагают решение по температурному контролю перевозимого груза в режиме реального времени (http://www.youtube.com/watch?v=7YZC_6aBP_Y).
3. Использование технологии RFID в автоматической регистрации транспорта логистической компании. (Рис. 3). Данное решение позволит снизить нагрузку на контрольно-пропускной пункт, сократить время регистрации транспорта, автоматизировать идентификацию водителя и закрепленных за ним накладных. Промаркировав автомобиль RFID меткой, за ним можно закрепить водителя, номера накладных с указанием перевозимого товара, время регистрации въезда и выезда автомобиля на территорию склада, а также любую другую информацию. Автоматическая идентификация автотранспорта осуществляется в контрольных точках. Контрольными точками могут являться въезды/выезды с территории склада, зоны приемки/отгрузки товара, автопарковая зона склада и т.п. Минимальное оборудование, которым должна быть оснащена контрольная точка, - это антенна дальнего действия, стационарное считывающее устройство и программное обеспечение для автоматизации и обработки данных, попадающих в зону считывания.
4. Возможность внедрения системы контроля управления доступом. Системы контроля управления доступом являются важнейшим компонентом для обеспечения безопасности крупного склада и отдельных его зон, доступ в которые для сотрудников должен быть ограниченным в связи с узкоспециализированным производством или хранением особо важных товаров. Доступ к таким объектам может осуществляться для специалистов определенного уровня подготовки или для ответственных лиц. Система контроля управления доступом может обеспечить максимальную защиту объекта от несанкционированного проникновения.

Несмотря на безусловное преимущество и инновационные решения, которые предлагает RFID, экономическая эффективность технологии остается под вопросом, что является одним из главных препятствий для ее внедрения данной в складскую логистику. Значительное снижение стоимости внедрения RFID-системы будет наблюдаться при маркировке продукции RFID-метками на этапе производства. Данный процесс развития технологии RFID можно сравнить с историей развития штрихового кодирования. В среднем срок окупаемости RFID-системы учета в складской логистике определяется множеством параметров, в частности такими, как: цели внедрения технологий, качество внедрения, масштабность проекта, стоимость оборудования и технического обслуживания.

Основой экономической эффективности при внедрении RFID в складскую логистику являются такие факторы, как увеличение скорости получения и обработки информации на всех контролируемых точках, повышение производительности труда, снижение издержек и минимизация потерь на всех этапах логистических процессов, повышение лояльности клиентов, обеспечение контроля управления процессов происходящих на складе, сокращение расходов на персонал.

Помимо экономии времени на проведение операций учета и повышения точности получаемых данных, а так же возможности внедрять в логистические процессы новые решения, внедрение RFID-системы дает и косвенную выгоду. Благодаря открытости, доступности и прозрачности информации о протекающих процессах на складе можно реально оценить действительные потери и издержки, получить новые важные сведения о собственном предприятии, выявить слабые места и правильно воздействовать именно на те участки работы, которые действительно требуют внимания и коррекции. И, конечно, лучший способ получить выгоду от новых технологий - это задуматься над целесообразностью их использования, консультируясь со специалистами в данной области.

Одной из российских компаний IDlogic было внедрено много решений в различных отраслях, в том числе и на складе. Именно на складе и в логистике технология показала все свои неоспоримые преимущества перед технологией штрихового кодирования и показала себя с лучшей стороны.