|
На сегодняшний день особую актуальность приобрела тема радиочастотной идентификации (Radio Frequency IDentification), или коротко RFID. Не прошла она и мимо полиграфической отрасли. И сразу же возник вопрос: может ли RFID-метка стать неотъемлемым элементом каждой этикетки, полностью исключив использование уже привычного штрих-кода? Рискнем разобраться в премудростях этой «революционно» новой технологии.
Безусловно, о радиочастотной идентификации говорили давно и не единожды. А потенциальных сфер применения этой технологии бесчисленное множество, начиная от маркировки упаковок с товарами и заканчивая вживлением таких меток в человеческий организм. Кстати, использование RFID-меток, уверены специалисты, поможет существенно повысить эффективность управления крупным предприятием с большими объемами производства и широким ассортиментом продукции. Ведь своевременно поступившая информация о степени загруженности того или иного звена технологической цепочки производства любого товара, а также информация о количестве используемого сырья и готовой продукции является залогом успешного функционирования и развития предприятия в целом. Кроме того, радиочастотные метки могут содержать информацию обо всех технологических особенностях каждой стадии процесса изготовления конкретной единицы товара. И в случае отклонения от заданных норм они помогут вовремя определить бракованную партию еще до поступления в продажу. Если же продукция уже оказалась на рынке в кратчайшие сроки — определить партию с дефектами, вместо того, чтобы отзывать обратно всю изготовленную продукцию (что, к сожалению, уже неоднократно имело место).
Вполне возможно, что RFID-метки станут тем необходимым сейчас средством оптимизации диалога между производителем/поставщиком/продавцом и потребителем. Если к упаковке каждой единицы продукции вместо бумажной этикетки со штрих-кодом прикрепить этикетку, содержащую радиочастотную метку (с полной информацией о товаре), а на полках в супермаркетах разметить соответствующее считывающее устройство — это позволит избежать кризисных ситуаций, связанных с отсутствием товара или же возможным его избытком. Результат — в нужный момент потребитель получает нужный товар.
Не менее грандиозные успехи пророчат RFID-технологии и в сфере логистики. Внедрение систем радиочастотной идентификации в организацию процесса движения продукции от производителя к продавцу гарантирует автоматизацию и оперативность обработки информации на всех этапах цепочки поставок. Снижается трудоемкость учета количественных показателей при погрузочно-разгрузочных работах, поскольку все данные в автоматическом режиме поступают в центральный компьютер, и не требуется дополнительного времени для их ввода.
По сути
RFID-система состоит из следующих компонентов: считывающего устройства, или сканера (его еще называют ридером от англ. слова reader), самой радиочастотной метки, внутри которой соединены микроскопическая схема, антенна для приема и передачи сигнала, и системы обработки данных — т. е. компьютера с соответствующим программным обеспечением. Принцип работы системы довольно прост: сканер посылает меткам радиосигналы, с помощью которых считывают данные, записанные в память, и отправляют полученную информацию в программы обработки баз данных. Конечно, считывающие устройства имеют различную конфигурацию и технологические возможности в зависимости от поставленных задач. Они могут быть переносными или стационарными, миниатюрными или иметь вполне солидные размеры. Зачастую «поле деятельности» стационарных устройств дальше, чем у мобильных считывателей, они являются и более мощными. А благодаря возможности постоянного подключения к компьютеру, информация в режиме нон-стоп поступает в программы обработки данных. Переносные устройства имеют встроенную память, которая заполняется информацией, поступающей с радиометок, и далее также загружается в компьютер.
В зависимости от способа питания радиочастотные метки могут быть активными и пассивными. Первые работают от встроенной или присоединенной батареи. Это обеспечивает большую дальность чтения, но мощность считывания при этом меньше. Пассивные метки не нуждаются в дополнительном источнике питания, а энергию для работы получают от сигнала считывающего устройства благодаря технологии индуктивной связи или электромагнитного захвата. Они гораздо меньше и легче своих «собратьев», но дальность считывания у них зависит от мощности ридера. Безусловно, и те, и другие имеют свои недостатки и достоинства. Пассивные теги уступают активным по дальности восприятия радиосигнала, но этот недостаток можно частично компенсировать большей мощностью считывающего устройства. Зато срок службы у них практически неограничен: нет необходимости в дополнительном источнике питания.
RFID-теги различаются и по типу действия:
- «Read only» — предназначены для считывания идентификационного кода, заложенного при изготовлении;
- «WORM» (Write once read many) — имеют возможность многократного чтения записанной ранее информации;
- «R/W» позволяют неограниченное количество раз вносить в память метки данные и считывать их.
Решения для внешнего оформления передатчиков способны удовлетворить требования практически любого дизайнера. Они могут быть в виде дисков, различных вариантов брелоков, рулонной ленты для дальнейшего наклеивания или иметь специальное покрытие для защиты от химического и механического воздействий.
Радиочастотная идентификация, или RFID — это технология автоматического ввода данных, которая делает возможным быстрое бесконтактное считывание информации из небольших радиометок на расстоянии и без прямой видимости с помощью стационарных и мобильных считывателей.
«За» и «против»
Основным и самым сильным конкурентом на пути массового использования RFID-меток является доминирующая на сегодняшний день на рынке технология штрихового кодирования. По оценкам, более чем 90% всей продукции маркируется сейчас с помощью штрих-кодов. Это явление вполне объяснимо. Во-первых, выгодно с экономической точки зрения. Технология штрихового кодирования дешевая и простая, а сами штрих-коды можно нанести практически на любой вид упаковки или этикетки. На данный период времени стоимость пассивных меток колеблется от $0,2 до $3 в зависимости от структуры и приобретаемого количества, против $0,02 для самоклеящейся этикетки. Стоимость активных меток еще дороже. В будущем прогнозируется значительное снижение их первоначальной стоимости, и уже при цене $0,05, утверждают эксперты, этикетки с радиометками будут иметь все шансы завоевать значительную долю рынка упаковки.
При использовании систем радиочастотной идентификации необходимо принимать во внимание некоторые факторы, влияющие на работоспособность системы в целом. Не рекомендуется размещать радиочастотные метки на металлических поверхностях (это могут быть металлические контейнеры либо упаковка, запечатанная фольгой). Если же такая необходимость возникла, возможны нестандартные методы закрепления меток с использованием специальных подложек, исключающих контакт самой метки с поверхностью металла.
Существует еще одна проблема — взаимные коллизии, когда в зоне действия считывающего устройства находится одновременно определенное количество однотипных меток, которые ни в коем случае не должны прочитаться как одна. То есть если при прохождении через автоматический кассовый терминал товары, выбранные покупателем и промаркированные, к примеру, метками одного типа, должны быть точно идентифицированы, чтобы исключить покупку нескольких единиц товара по цене одного.
Для этого были разработаны специальные алгоритмы считывания, отлично зарекомендовавшие себя при предварительных испытаниях.
Системы радиочастотной идентификации подвержены влиянию электромагнитных полей, поэтому условия, в которых будет эксплуатироваться система, необходимо тщательно анализировать.
Несмотря на перечисленные недостатки, RFID-метки имеют многочисленные преимущества. На метку можно записать значительно больший объем информации: от 1000 до 10000 байт на микросхеме площадью 1 см2, в то время как штрих-коды могут поместить не более 100 байт для воспроизведения которых понадобится площадь размером с лист форматом А4. Недавно были разработаны новые конфигурации штрих-кодов — двухмерные и матричные. Они способны вместить большой объем данных, но для практического использования требуют специфических принтеров для нанесения и считывающих устройств. Из-за этого популярности они так и не приобрели.
Радиочастотные метки могут стать еще и эффективным средством защиты продукции, маркированной ими, от подделок, благодаря уникальному идентификационному коду, который присваивается каждой метке еще на стадии производства.
Еще одно не менее важное свойство. Данные, занесенные в память чипа метки, могут изменяться или же дополняться (это касается меток для многократной записи). А данные, закодированные в виде системы упорядоченных белых и черных полос можно «записать» только один раз — при печати штрих-кода на материале упаковки или же этикетки из бумаги или самоклейки. Да и сам процесс заполнения памяти метки необходимой информацией значительно быстрее, чем печать штрих-кода.
На операции записи или считывания данных с RFID-меток можно поставить пароль или же зашифровать их. Это позволит избежать несанкционированного использования системы. В одной метке может храниться одновременно и засекреченная, и доступная информации. А срок службы намного больше чем у штрих-кодов. Кстати, у пассивных меток он практически неограничен, ведь они не нуждаются в источнике питания.
RFID-система полноценно функционирует даже в сложных условиях: на считывание информации не влияет ни краска, ни въевшаяся грязь, ни температура. Метку можно идентифицировать даже через воду, пар, пластмассу или дерево. А для защиты от химического воздействия поможет специальное покрытие.
Для RFID-маркировки не нужны правила, разработанные международными комитетами по стандартизации, благодаря которым идентификационные символы должны быть размещены в строго определенных местах. В случае со штриховым кодированием это обеспечивало автоматическое считывание данных. Единственное условие регистрации радиочастотных меток — пребывание в зоне действия считывающего устройства. Для RFID-технологии не нужны ни прямая видимость, ни контакт. Кстати, считывание информации может происходить и в движении, пока, правда, при средней скорости. А сама дистанция считывания для пассивных меток составляет примерно от 0,5 до 8 м.
Печатаем «умную» упаковку
Одним из главных факторов, сдерживающих широкое использование радиочастотных меток — их стоимость. Как уже говорилось ранее, RFID-метка состоит из чипа (микросхемы) и антенны. Альтернативой традиционной штамповке или травлению антенны могут стать токопроводящие краски. Они значительно дешевле и по функциональным возможностям «красочные» антенны практически не уступают медным. Токопроводящие краски состоят из мелких дисперсных проводящих частиц и могут быть нанесены на поверхность практически всеми известными способами печати. Хотя в большинстве случаев используется шелкотрафарет. Но известны также примеры печати антенн токопроводящими красками на флексографских машинах далее нанесения клеевого слоя и приклеивания чипа RFID-метки за один прогон. Эти решения были представлены на выставке Label Expo, которая прошла в Брюсселе в 2005 году. В будущем ожидается использование токопроводящих красок для печати полиграфической продукции и офсетным способом.
Отсчет назад
Начальной точкой отсчета истории исследований в области радиочастотной идентификации принято считать 60-е годы. Приблизительно в это время в США и Англии появились первые патенты на устройства считывания радиоволн. Довольно длительный период времени разработки в этой области держались в строжайшем секрете, а сама технология использовалась исключительно в спецслужбах.
Но, как очень часто случается с засекреченными проектами, радиочастотную идентификацию стали применять и в коммерческих целях. Так, первая в мире инсталляция подобной системы была осуществлена на норвежской железной дороге, далее похожие проекты стали реализовываться и в других странах. К примеру, бесконтактная идентификация стала средством оплаты проезда на дорогах США. Можно привести еще более простой образец использования бесконтактных средств идентификации. Ежедневно мы, как минимум, дважды используем магнитные пластиковые карточки для прохода через турникеты в метро. Магнитное распознавание объектов — одна из разновидностей бесконтактной идентификации, очень хорошо известная нам на практике. Истории известно пять таких разновидностей:
- оптическая (распознавание штрих-кодов на упаковке товаров);
- магнитная (магнитные полосы или метки, нанесенные на пластиковые карточки или другие объекты);
- акустическая (идентификация голоса);
- биометрическая (распознавание отпечатков пальцев);
- радиочастотная (идентификация с помощью специального микрочипа, встроенного в метку).
Радиочастотная стандартизация
Ключевым моментом в истории развития RFID стал вопрос разработки единых стандартов использования данной технологии. При содействии крупнейших компаний–производителей и международной организации по стандартизации ISO, международных ассоциаций EAN International и EPCglobal и электротехнического комитета IEC была сформирована рабочая группа NA (WG4) в составе подкомитета по автоматической идентификации (SC 31), основным заданием которой стала разработка стандартов радиочастотной идентификации. В состав этой группы вошли следующие подразделения: Радиоинтерфейс (TF3), цель которой — стандартизация рабочих частот, физических характеристик среды и сигналов; Элементы данных (WG2) отвечают за определение структуры, состава и характеристик элементов данных, которые записываются на радиочастотную метку; Профили требований к приложениям и Идентификационный код радиочастотной метки. Они совместно работают над вопросами использования радиочастотной идентификации, разработкой общих правил обмена между меткой и сканером. Результатом должна стать серия международных стандартов, которые позволят решить многие технические проблемы, связанные с совместимостью радиочастотных меток и считывающих устройств разных фирм–производителей.
Уже разработаны некоторые из них, приведенные в табл. ниже:
| Рабочая частота
| Стандарт
| Приложения
| | 125 КГц
| ISO 14223
ISO 11784/11785
| Для идентификации животных
| | 13,56 МГц
| ISO 14443
| Бесконтактные смарт-карты для широкого круга использования
| | 13,56 МГц
| ISO 15693
| Бесконтактные метки для сферы логистики и идентификационных товаров
| | 13,56 МГц
| ISO 10373
| Методы тестирования
| | 2,45 ГГц
| ISO 18000
| Бесконтактные метки для сферы логистики и идентификации товаров (с увеличенной дальностью)
|
Обо всех способах распознавания объектов мы хорошо наслышаны, многие видели в действии, некоторые используем очень часто в повседневной жизни. Остается надеяться, что и радиочастотные метки станут привычным атрибутом, и существенно облегчат трудоемкие процессы учета и анализа данных.
Используем по назначению
Законодателями радиочастотной моды считаются крупнейшие торговые розничные сети, такие как Wal-Mart, Tesco и Metro. Несколько лет назад американская компания Wal-Mart твердо заявила о переходе своих магазинов на систему радиочастотной идентификации, обязуя своих поставщиков использовать упаковку только с RFID-бирками. Пилотные проекты использования радиочастотной идентификации в торговых центрах уже стартовали в немецком Metro и английском Tesco. К «правому» делу приобщились и такие мировые гиганты, как Gillette, Procter&Gamble, Philips, Honda и многие другие.
Сегодня сложно найти хотя бы одну промышленную отрасль, которую не коснулась радиочастотная идентификация.
В 2003 году компания Flint Ink открыла новое подразделение Precisia LLC, основной задачей которого стала разработка токопроводящих красок. И это не единичный случай. На сегодняшний день более сотни компаний занимаются разработкой и усовершенствованием технологии радиочастотной идентификации.
Американская компания Applied Digital Solutions предлагает вживлять радиочастотные метки в кожу человека для самоидентификации. Это, по мнению сотрудников компании, существенно упростит процедуру снятия денег в банкоматах. Японцы тоже предлагают похожие решения. К примеру, для регистрации в отеле уже не надо будет выстаивать очереди и заполнять бланки, вполне достаточно иметь крохотную радиометку.
В начале этого года компания Hitachi сообщила о появлении самого тонкого чипа для радиочастотной метки. Разработчикам удалось уменьшить размеры его предшественников ровно в 64 раза. Новое изобретение имеет толщину всего 0,005 мм и площадь 0,05 мм2. По словам Мицуо Усами, руководителя центральной научной лаборатории Hitachi, это стало возможным благодаря сокращению размера транзисторов и расстояния между ними. На страницах токийской газеты «Асахи Шимбун» Мицуо Усами отметил, что «новинка в несколько раз дешевле более ранних моделей», не уточнив окончательную цену, поскольку в коммерческую продажу эти радиочипы поступят лишь в 2009 году. До этого времени, вероятнее всего, они будут использоваться в качестве защитных элементов японских банкнот от подделок.
От новых мировых веяний не отстали и наши восточные соседи. Так, российская компания Aladdin, специализирующаяся в области средств аутентификации, продуктов и решений по информационной безопасности, расширила линейку электронных ключей eToken, представив новый ключ eToken PRO с имплантированной RFID-меткой производства EM-Marin (Швейцария) — eToken PRO 32K RM-EMM. По словам разработчиков, такой ключ поможет существенно повысить уровень защиты помещений и информационных ресурсов компании от несанкционированного доступа к ним. Предварительная стоимость такого ключа составит $50. По прогнозам, компания Aladdin планирует выпуск ряда моделей электронных ключей со встроенными RFID-метками от широкого круга производителей, среди которых — HID, Motorola, Mifare и другие компании.
Дополнительная информация по теме статьи:
|
Справочная информация
