Чем автоматизировать логистику: штриховое кодирование или радиочастотная идентификация?

по материалам proext.com, журнала "Торговое Оборудование в России", G2tehnology

Маркетинговые эксперты говорят, что новая технология, известная как радиочастотная идентификация, или RFID, могла бы революционизировать розничную торговлю, поскольку индивидуализирует обслуживание и обеспечивает эффективную инвентаризацию.

Впервые разработанные во время Второй Мировой Войны для того, чтобы помогать радарным операторам различать дружественные и вражеские самолеты, RFID-бирки уже используются, чтобы отслеживать рогатый скот, идентифицировать потерянных домашних животных и давать возможность жителям пригородной зоны проезжать в город на своем авто через шлагбаум, где взимается въездной сбор, без остановки. 
В новом магазине Prada в пригороде Нью-Йорка, фешенебельном SoHo, датчики в стенах примерочной могут определить, какую одежду заказчик примеряет, и показать, есть ли они в магазине других цветов, размеров или тканей.

Бирки размером с бейсбольную карту стоят приблизительно по $4 каждая, их удаляют во время закупки и снова прикрепляют к новым изделиям во время загрузки прилавка. Как технология антиворовства, RFID имеет смысл в магазине, где обычная тенниска может продаваться за $400 и выше.

Поскольку вскоре бирки уменьшатся до размера рисового зерна и стоимость их упадет до 5 центов, то горячие сторонники RFID предполагают, что в не слишком отдаленном будущем грязные рубашки могут сообщить стиральным машинам, как они должны быть выстираны, а холодильники разместят заказ в бакалейный магазин, когда молоко заканчивается.

RFID - из мечты в реальность
Чтобы представить себе возможности и преимущества технологий беспроводных коммуникаций, давайте вспомним об обыкновенном радиоприемнике или мобильном телефоне. Распространим теперь эти преимущества на процесс передачи и сбора данных с помощью небольших переносных устройств, и мы совсем близко подойдем к пониманию природы и оценке потенциала радиочастотной идентификации. RFID в качестве области автоматической идентификации, сейчас рассматривается как радикальное средство совершенствования процесса управления данными, который имеет ряд существенных преимуществ по сравнению со штрих-кодом. Спектр устройств и систем RFID позволяет удовлетворять нужды потребителей гораздо в более широком диапазоне. При этом возникают совершенно фантастические возможности для интеграции бизнес-процессов в различных областях, о которых раньше можно было только мечтать. В тоже время пользование RFID технологиями является более простым и понятным процессом, чем пользование мобильным телефоном, и не требует от нас обязательного знания технических деталей. Десятки тысяч москвичей каждый день проходя в метро с помощью бесконтактной месячной проездной карты, даже и не подозревают, что это одна из технологий RFID. То же самое можно сказать и об использовании противоугонных систем, которые есть сейчас на каждом автомобиле. Они управляются с помощью RFID.

Как работает RFID-система
Задача RFID-системы - обеспечение хранения информации в удобном носителе-метке и передача ее с помощью специальных устройств в удобное время и место для выполнения определенных процессов. Данные в метке могут обеспечить идентификацию объекта на производстве, товаров в магазине, на складе и при перевозке, месторасположение и идентификацию подвижных средств, идентификацию животных, людей, имущества, документов и др.
Антенна излучает электромагнитные волны, активизирующие RFID-метку и позволяющие производить запись и считывание данных с этой метки. Антенна является своеобразным каналом между меткой и приемопередатчиком, она контролирует весь процесс получения и передачи данных. Антенны отличаются по размерам и форме. Они могут быть встроены в специальные сканеры, а также в ворота, турникеты, дверные косяки и т.п. для получения информации от предметов или людей, проходящих через зону действия антенны. В случае непрерывного считывания большого количества меток электромагнитное поле излучается антенной постоянно. Если постоянный опрос не требуется, то поле может активироваться по команде оператора. Конструктивно антенна и приемопередатчик с декодером могут находиться в одном корпусе. Функции приемопередатчика и декодера похожи на функции аналогичных блоков в радиоприемнике и сканере. Сигнал, поступающий с антенны, демодулируется, расшифровывается и передается через стандартный интерфейс в компьютер для дальнейшей обработки.
Радиочастотная метка или транспондер. Само название транспондер, т.е. сокращение от TRANSmitter/resPONDER (передатчик-приемник), объясняет функции этого устройства. RFID-метка обычно включает в себя приемник, передатчик, антенну и блок памяти для хранения информации. Получая энергию от радиосигнала, испускаемого стационарно закрепленным считывателем либо ручным сканером, транспондер отвечает собственным сигналом, содержащим полезную информацию. RFID-метки по праву называют "умными этикетками" (smart labels). 
Приемник, передатчик и память транспондера конструктивно выполняются в виде отдельной микросхемы (чипа), поэтому внешне кажется, что радиочастотная метка состоит из двух частей: многовитковой антенны и чипа (см. фото). Иногда в их конструкцию включается источник питания (например, литиевая батарейка). Метки с источником питания называются активными, без питания - пассивными. По способу записи информации RFID-метки делятся на R/W-метки (Read/Write, многократные чтение/запись), WORM-метки (Write Once Read Many, однократная запись и многократное считывание) и Read-only метки (только чтение). 

Логистические RFID-этикетки. Штрих-код напечатан сверху на бумажной подложке. Читаются RFID-сканером и сканером штрих-кодов. 

Активные метки имеют свой источник питания и обычно тип R/W, т.е. данные метки могут быть многократно считаны и записаны с модернизацией информации. Объем памяти активной метки определятся требованиями применения. Некоторые системы оперируют памятью до 1 MB. В случае R/W RFID метка может выдать устройству полную инструкцию по функционированию, а затем принять полный отчет о выполнении. Зашифрованные данные становятся частью истории метки. Активные метки имеют большую дальность считывания, которая не зависит от энергии считывателя. Большинство меток работают в температурном диапазоне от -50 до +70°С. К сожалению, активные транспондеры отличаются большим размером и большей стоимостью, а также ограниченным сроком службы (максимум 10 лет, в зависимости от температурных условий функционирования, а также типа источника питания).
Пассивные метки не имеют собственного источника питания, а необходимую для работы энергию получают из поступающего от считывателя электромагнитного сигнала. Дальность чтения пассивных меток зависит от энергии считывателя и, как правило, не превышает 2 метров. Пассивные метки намного легче активных, дешевле, а также имеют практически неограниченный срок службы. Например, пассивные метки Tag-it производства Texas Instruments имеют тип FVW, позволяющий пользователю многократно осуществлять перепрограммирование личных страничек памяти. Сверхтонкий транспондер может быть легко расположен между листами бумаги, либо пластика с целью интеграции с существующими системами маркировки, включая стандартные принтеры печати штрих-кода и сканеры.
Недостаток меток заключается в меньшей дальности чтения, которая зависит от энергии считывателя, а также в необходимости использования более мощных устройств считывания.
Радиочастотные метки производятся разных форм и размеров. Метки, используемые для идентификации животных, которые помещаются под шкуру животного, могут быть не более грифеля карандаша в диаметре и полдюйма в длине. Радиочастотная метка может иметь форму шурупа для идентификации деревьев или лесоматериалов, форму кредитной карты в системах доступа и оплаты, форму брелка в противоугонных системах. Противокражные тяжелые пластиковые бирки и легкие бумажные этикетки, которые прикрепляются к товарам в магазинах, а также багажные этикетки тоже являются RFID-метками. В контейнерных перевозках и тяжелом машиностроении используются прямоугольные транспондеры величиной с несколько спичечных коробок. 

Автоматизация логистики
Проблема автоматического отслеживания товара на любом этапе его продвижения от производителя к потребителю во все времена была достаточно универсальной и включала в себя такие этапы, как хранение, инвентаризация, перемещение товара, местонахождение отдельных позиций и др. При этом товары могут потеряться, быть помещены не в то место, или про них могут просто забыть. Многие организации описывают процесс инвентаризации складских помещений как процесс перемещения продукта из одной "черной дыры" в другую. 
Представьте себе ситуацию, когда вы пытаетесь обнаружить местоположение одного контейнера из тысячи на огромной территории, где они все абсолютно похожи. Контейнер может быть маленьким как паллета, либо большим как трейлер. Существующие традиционные технологии в лучшем случае помогут зафиксировать, когда он был получен и куда отправлен, но ни одна их них не сможет дать точную информацию в реальном масштабе времени обо всех его перемещениях и местонахождении, за исключением систем RF1D. 

Для этого на основе RFID строятся системы обнаружения реального времени или RTLS (Real Time Locating Systems). Это полностью автоматические системы, которые постоянно отслеживают местоположение предметов и персонала. RTLS состоят из активного радиотага и системы обнаружения тага, выполненной обычно в виде матрицы устройств обнаружения (антенн-сканеров), которые устанавливаются на расстоянии от 15 до 30 метров. Система постоянно обновляет информацию в базе данных с частотой от нескольких секунд, до нескольких часов (для редко перемещаемых объектов). Системы могут одновременно отслеживать тысячи тагов, срок службы батарейки тага превышает 5 лет.
Если в "традиционной" RFID-системе метки считываются при прохождении ими определенных участков структурированного процесса, то RTLS-метки считываются постоянно, независимо от процесса, который перемещает эти метки. Для таких не структурированных процессов, считывание может зависеть и от людей, когда они сами располагают предмет с тагом в поле считывания антенны-сканера, либо ручной сканер в поле действия тага. Однако, при малейшей ошибке местоположение предмета может быть не определено. 
RTLS имеет две разновидности - GPS (Global Positioning System) и LLS (Local Locating System). Эти технологии вместе с "традиционной" RFID по существу делают доступной для коммерческого применения задачу "тотального отслеживания объектов". Эта концепция сейчас является основополагающей в военной логистике. GPS делает возможным эффективно отслеживать местоположение грузов по миру и передавать эту информацию через радиосвязь в центр, при этом объект с установленной на нем антенной-считывателем, сам определяет свое местоположение, сканируя сигнал от ближайшего радиотага. Однако, этого недостаточно для полного решения проблемы, т.к. необходимо знание местоположения объекта внутри помещения, а не только на пути из одного здания в другое. LPS, используя паллеты и контейнеры с активными радиотагами большой дальности считывания, решает задачи обнаружения на уровне паллет в общей цепи логистики и дистрибуции. И, наконец, недорогие пассивные RFID-метки установленные на товаре, помогают отслеживать процесс производства и упаковки. 

EAS-Системы обнаружения
EAS-системы (Electronic Article Surveillance) широко применяются в розничной торговле. Эти системы являются частным случаем RFID технологии, когда метка содержит только один бит информации. EAS-технология предполагает идентификацию предметов во время прохождения через зону контроля - специальных ворот. Обычно она используется для предотвращения несанкционированного выноса из магазина, библиотеки и др. Рынок EAS-систем насчитывает более 800 тысяч инсталляций по всему миру.
В магазинах на товар прикрепляется специальный радиоактивный таг: маркер-этикетка или пластиковая бирка. Считыватели с антенной (передатчик и приемник) размещаются на выходах POS-узлов, либо на дверях при входе и контролируют вынос неоплаченного товара. При попытке несанкционированного выноса товара во время прохождения мимо антенны система подает сигнал. Элементами EAS-системы в торговле являются также деактиватор, для электронной деактивации маркера у купленного товара и устройство удаления бирки у купленного товара.
Общий принцип работы системы можно описать следующим образом: передатчик на определенной частоте посылает сигнал приемнику. Так образуется область защиты. При попадании в эту область таг создает некоторое нарушение, которое фиксируется приемником. Конкретный способ, которым таг создает прерывание сигнала, и является отличительной чертой той или иной технологии, используемой в разных EAS-системах (см. таблицу 1). Таг в системе является ключевым элементом, т.к. он должен создать уникальный сигнал, который не может повториться ни при каких естественных обстоятельствах во избежания ложной тревоги. Конкретный вид технологии определяет размеры области защиты, способ блокировки сигнала, размер и степень видимости тага, уровень сигнала тревоги, а также процент обнаружения и стоимость. Физика конкретного EAS тага и, как результат, используемая технология определяют частоту, на которой образуется защитная полоса.
В EAS-системах используются пассивные метки: пластиковые одежные бирки (только для чтения) и модифицируемые этикеточные маркеры. Стоимость пластиковых бирок лежит в диапазоне $0.7-$1.5, а стоимость маркеров равна $0.04-$0.10. В целях экономии места на POS-узлах некоторые производители интегрируют деактиваторы со сканерами обычных штрих-кодов.
"Горячей темой" в EAS являются программы Source Tagging, когда маркер наносится на продукт еще на этапе производства или упаковки, при этом отпадает необходимость маркировки товара в магазине, что значительно экономит время и деньги. Защитный маркер находится под упаковкой, он невидим, что исключает возможность его удаления злоумышленником.

Основные преимущества RFID-технологии: 
- для RFID не нужен контакт или прямая видимость; 
- RFID-метки читаются быстро и точно (приближаясь к 100%-ной идентификации); 
- RFID может использоваться даже в агрессивных средах, а RFID-метки могут читаться через грязь, краску, пар, воду, пластмассу, древесину; 
пассивные RFID-метки имеют фактически неограниченный срок эксплуатации; 
- RFID-метки несут большое количество информации и могут быть интеллектуальны; 
- RFID-метки практически невозможно подделать; 
- RFID-метки могут быть не только для чтения, но и с записью информации; 

Где применяются RFID-системы? 
RFID-системы применяются в разнообразных случаях, когда требуется оперативный и точный контроль, отслеживание и учет многочисленных перемещений различных объектов. Типичные применения: 
- электронный контроль за доступом и перемещениями персонала на территории предприятий; 
- управление производством, товарными и таможенными складами (в особенности крупными), магазинами, выдачей и перемещением товаров и материальных ценностей; 
- автоматический сбор данных и при необходимости начисление оплаты на железных дорогах, платных автомобильных дорогах, на грузовых станциях и терминалах; 
- контроль, планирование и управление движением, интенсивностью графика и выбором оптимальных маршрутов; 
- общественный транспорт - управление движением, оплата проезда и оптимизация пассажиропотоков; 
- системы электронных платежей для всех видов транспорта, включая организацию платных дорог, автоматический сбор платы за проезд и - транзит, платные автостоянки; 

RFID в системе логистики супермаркетов Sainsbury
Несколько лет назад специалисты английской розничной сети Sainsbury решили внедрить RFID в службу логистики. Они хотели посмотреть, можно ли создать систему, которая могла бы автоматически регистрировать перемещение любой единицы, участвующей в торговом процессе (контейнер, паллета, картонная коробка), и немедленно передавать эту информацию в центральную базу данных службы логистики.
В июне 1998 г. была опробована система по снабжению сети Sainsbury упаковками с готовой едой. Система автоматически отслеживала 225 тыс. упаковок готовой еды каждую неделю. Их перемещение отслеживалось через дистрибьюторский центр Sainsbury в супермаркеты, включая холодильные камеры в магазинах. Поставщик Sainsbury помечал упаковки с едой с помощью RFID-меток типа R/W. Во время упаковки еды в коробку, последняя располагалась рядом с антенной, которая производила запись содержимого и срока реализации на метку. Группа из 36 коробок грузились в контейнер, который тоже имел RFID метку, Затем контейнер направлялся к главному порталу, где все 37 меток считывались в течение 10 секунд. Компьютер, подключенный к сканеру портала, передавал информацию через локальную сеть в базу дистрибьюторского центра и далее - в магазины сети.
Когда контейнер прибывал в дистрибьюторский центр, его опять сканировали и прибывшие упаковки немедленно сравнивались с отправленными. Контейнеры, предназначавшиеся для магазинов, сканировались при отправлении из центра и по приезде в магазин. Кроне того, когда упаковки помещались в холодильную камеру в магазине, они опять считывались, но уже с помощью ручных считывателей. Пустой контейнер тоже сканировался при отправлении его со склада поставщику для организации нового цикла поставок.
Внедрение RFID-системы позволило решить не только проблему мониторинга поставок. С ее помощью стал возможен автоматический заказ продукции и контроль за датой реализации коробок с готовой едой, как в дистрибьюторском центре, так и в супермаркетах.

RFID-метки, разрабатываемые компанией Matrics, были проверены на высокоскоростных сортировочных линиях.
Компания провела испытание совместно с Siemens Demantic, чтобы убедиться, что большое количество RFID-помеченных картонных коробок в цепи поставки смогут считываться в любом положении. В течение испытания обрабатывалось более чем по 200 коробок в минуту с условием 100-процентного считывания информации с меток. 
Согласно Джо Дунлапу, который работает в группе логистики Siemens Demantic, эти две компании успешно объединили RFID-технологию и высокоскоростную сортировку. Испытание доказывает, что RFID-метки Matrics подходят для маркировки и учета картонных коробок. До сих пор было трудно применить RFID-технологию на этом уровне в цепи поставок со 100-процентной считываемостью.