RFID: UN ALTERNATIVA AL CODICE A BARRE PER

Transcript

1 RFID: UN ALTERNATIVA AL CODICE A BARRE PER L IDENTIFICAZIONE AUTOMATICA Maggio 2002 I diritti di riproduzione, di memorizzazione elettronica e di adattamento totale o parziale con qualsiasi mezzo, compresi i microfilm e le copie fotostatiche sono riservati. La Gep Informatica potrà concedere, su richiesta, l autorizzazione a riprodurre porzioni del presente documento, secondo accordi, di volta in volta, da stabilirsi. RFID.doc

2 Sommario COME FUNZIONA L RFID...2 IL TRANSPONDER O TAG...4 IL LETTORE /SCRITTORE...5 FREQUENZA DI FUNZIONAMENTO...8 LE SMART LABEL...9 LE TECNOLOGIE DI IDENTIFICAZIONE AUTOMATICA APPLICATE ALLA LOGISTICA...10 DIFFERENZE TRA I DUE SISTEMI

3 Come funziona l RFID Le tecnologie per le comunicazioni sono passate dai sistemi a filo (wireline), la cui prima esperienza risale al 1876 per merito di Alexander Graham Bell (brevettò il telefono), a quelli senza filo (wireless) realizzati per la prima volta nel 1895 da parte di Guglielmo Marconi (inventore della radio). La RFID (Identificazione con Radio Frequenza) è stata utilizzata per la prima volta nella seconda guerra mondiale per identificare gli aerei alleati. Lo sviluppo dei transistor negli anni 50, i circuiti integrati negli anni 60 e 70 hanno permesso di miniaturizzare la tecnologia, riducendo le dimensioni ed i costi della RFID ed hanno incrementato le possibili applicazioni commerciali. Con i termini Radio Frequenza o RF ci si riferisce ad un tipo di energia elettromagnetica che è trasmessa sotto forma di onde, che incrementano e decrementano, in ampiezza o dimensioni, come le onde in un oceano. Il numero delle volte che l energia, alternativamente, incrementa e decrementa in un secondo è definita come la frequenza. Un ampia varietà di dispositivi elettronici utilizzano l energia RF: la radio, i telescopi, la TV, radar, cellulari e telefoni cordless, cercapersone e cancelli automatici. Vediamo alcuni cenni utili alla comprensione della tecnologia e dei principi fisici che la governano. Nel parlare delle tecniche di trasmissione per le soluzioni wireless, si rende necessaria una considerazione che riguarda la capacità di banda disponibile per le comunicazioni via cavo e via etere: i sistemi wireline (a filo) consentono di aumentare la capacità di banda semplicemente con l utilizzo di altri cavi, su cui possono operare senza interferenze le stesse frequenze di quelli già esistenti. L etere è, invece, un bene comune e quindi una risorsa da condividere, che per essere usata da tutti, richiede il rispetto di regole di comportamento, cui devono soddisfare i prodotti e i componenti del sistema. 2

4 Un sistema RFID si basa sui due seguenti elementi: Transponder o Tag, ovvero il dispositivo che contiene i dati, al pari di un etichetta riportante il codice; Lettore /Scrittore, con funzione di leggere i dati contenuti nel transponder e, se richiesto, di sovrascriverne dei nuovi. Essi sono in grado di comunicare tra di loro mediante un segnale modulato a radiofrequenza. 3

5 Il transponder o Tag Il transponder o Tag è un componente, per lo più passivo cioè privo di batteria, costituito da un circuito integrato (chip) e da un antenna. Il lettore dotato anch esso di un antenna, emette un campo elettromagnetico. Quando il transponder entra nel campo d azione del lettore, viene attivato e trasmette allo stesso lettore il proprio codice di identificazione; non è necessario il contatto per effettuare la lettura dei dati contenuti nel transponder. I transponder hanno una memoria interna che varia, a seconda dei modelli, da qualche decina a qualche migliaio di byte. Essi possono essere dei seguenti tipi: Sola lettura: il codice contenuto è unico e viene personalizzato durante la produzione; Lettura e scrittura: le informazioni contenute nel transponder possono essere modificate dal lettore; Anticollisione: sono transponder speciali che possono essere identificati, contemporaneamente, dal lettore, contrariamente agli altri che devono entrare uno alla volta nel campo di azione del sistema di lettura. 4

6 Esempi di vari tipi di Transponder La forma e la dimensione dei transponder sono le più svariate: dalla classica a bottone con diversi diametri, a quella cilindrica ridottissima (sistema di blocco d avviamento delle vetture, riconoscimento animali), a quelle a forma di carta di credito (con o senza banda magnetica). Come avviene per il lettore, più grande è l antenna, maggiore è la distanza che si può raggiungere tra transponder e lettore. Il lettore /scrittore Il lettore/scrittore è costituito da un antenna e da un elettronica che si interfaccia da una parte col transponder e dall altra col sistema di raccolta dati. I due principali tipi di sistema di lettura disponibili sono: 1) il sistema detto portatile, 2) il sistema detto fisso. 5

7 Vari sistemi di lettura portatili e palmari. Se il lettore è portatile (con caratteristiche costruttive simili a quelle dei lettori portatili per codici a barre) la connessione al sistema può essere via cavo o in radiofrequenza. Se il lettore è fisso, il collegamento avviene tipicamente via cavo tramite una porta seriale. In applicazioni quali il controllo accessi, alcuni lettori sono dotati di una memoria aggiornabile da Host, contenente tutti i codici abilitati e di un relè, per attivare l ingresso, se il codice del transponder rientra tra quelli abilitati. 6

8 L antenna può essere integrata nell involucro protettivo o esterna ad esso e collegata via cavo. Le dimensioni e la forma dell antenna determinano il campo di lettura. E da tenere presente che per ottenere la massima distanza di lettura, il transponder si deve presentare orientato rispetto all antenna in modo tale che sia massimo l accoppiamento col campo magnetico generato dall antenna stessa. I sistemi di lettura più recenti e sofisticati si basano su campi magnetici generati dall antenna a orientamento continuamente variabile, in modo da intercettare il transponder col massimo dell accoppiamento a elevate distanze (superiori al metro). Per aumentare le distanze di lettura inoltre, alcuni transponder sono dotati di apposito sistema di amplificazione. Il transponder, in questo caso, è di tipo attivo (cioè alimentato). 7

9 Frequenza di funzionamento La frequenza è Il numero di cicli che un segnale periodico esegue nell unità di tempo. Usualmente viene espressa in Hertz (cicli al secondo) o appropriate unità pesate quali il Kilohertz (KHz), Megahertz (MHz) ed il Gigahertz (GHz). A tutt oggi si possono trovare sistemi di RFID operanti a frequenze intorno ai: 125 KHz 13,56 MHz 900MHz 2.4GHz Attualmente la banda a 900MHz, al contrario delle altre, è differenziata per Europa e U.S.A.. Più è alta la frequenza, maggiori sono le distanze di lettura e velocità di trasferimento dati. Tuttavia le frequenze più alte sono sensibili all umidità (l acqua assorbe i campi elettromagnetici a frequenze dal GHz in su). 8

10 Le smart label Grazie all integrazione tra sistemi di stampa a trasferimento termico e componenti RFID, sono presenti sul mercato etichette esteriormente identiche a quelle finora impiegate per i codici a barre, ma dotate all interno di transponder. Chiamate smart label, esse integrano le due tecnologie dando la possibilità, di identificare gli oggetti o le persone sia visivamente con scritte in chiaro e/o codici a barre, che tramite RFID. Contrariamente a quelle con codici a barre, queste etichette non solo vengono lette, ma possono anche essere scritte. La lettura /scrittura delle smart label, per la parte RFID, può essere eseguita dai terminali RFID, fissi o portatili, mentre la scrittura avviene tramite apposite stampanti. Il vantaggio delle smart label è di consentire la lettura di numerosi oggetti, rapidamente e anche contemporaneamente in anticollisione, che si muovono a elevata velocità. Esempi di applicazioni sono l etichettatura dei bagagli, l identificazione di plichi postali e così via. Le smart label sono costituite da normali etichette con un transponder inserito tra la parte gommata e il supporto. La parte gommata a contatto con il transponder è di norma rinforzata per proteggere il componente elettronico (chip) durante il movimento attraverso i meccanismi di trascinamento e di stampa della stampante. 9

11 Le tecnologie di identificazione automatica applicate alla logistica Le tecnologie della Identificazione Automatica applicate alla Logistica (trasporto, movimentazione merci, rintracciabilità delle spedizioni) sono in continuo sviluppo ed il settore è soggetto a rivoluzionamenti allorché una nuova tecnologia ID consente un miglior approccio e adeguamento alle condizioni ambientali e operative. I sistemi per l identificazione automatica usati nel settore logistico sono di due tipi: CODICI a BARRE e RFID. Il codice a barre è stato argomento del mese scorso. Ricordiamo che è un sistema di rappresentazione grafica di caratteri (codici) al fine di ottenere una lettura ottica con macchine automatiche. A questo codice, comunicato in formato ASCII al calcolatore, fanno capo tutti gli altri dati propri, come descrizione, prezzo, peso, quantità,ecc, memorizzati nel computer. E infatti vero che un codice a barre consente una enorme velocità di raccolta dei dati unita ad una elevata affidabilità e precisione. Con l uso della radiofrequenza per il trasporto e la comunicazione dei dati, si incrementa ulteriormente, quanto di positivo si era ottenuto con l adozione del codice a barre. I due sistemi RFID e CODICE a BARRE, presentano proprie caratteristiche che si adattano alle situazioni ambientali ed operative in modo da far preferire l uno o l altro sistema per ottenere le ottimali condizioni di identificazione. Esaminiamo le caratteristiche dei due sistemi al fine di dare indicazioni per la scelta dell uno o dell altro a seconda dell impiego nel settore operativo in esame. Il codice a barre è, per sua peculiare caratteristica, un sistema di identificazione basato sull ottica, pertanto deve essere perfettamente visibile. Ogni alterazione visiva dello stesso ne pregiudica la lettura, per cui il codice a barre stampato su supporto plastico o cartaceo sotto forma di etichetta, deve essere e restare integro. 10

12 Inoltre il codice a barre è solo leggibile. 11

13 Ogni piegatura, raggrinzimento, oscuramento, cancellazione, alterazione cromatica come macchie e sporco di varia natura, offuscamento da pellicole semitrasparenti apposte sopra il codice, annerimento del supporto, sbiadimento delle barre, stampa che non rispetti le specifiche alterando rapporti fra barre e spazi, ne pregiudica la lettura fino a renderla impossibile. Per contro la estrema economicità del supporto etichetta con stampa del codice e dei diversi lettori, CCD, laser, terminali laser, lo rendono estremamente valido anche economicamente. La tecnologia RFID affidandosi alla radiofrequenza non necessita che transponder (o Tag) e lettore si vedano. Il transponder può trovarsi all interno di un contenitore o sotto, può cioè non essere visibile ma ugualmente ben leggibile. Il limite invalicabile per la lettura/scrittura di un Tag è determinato dalla interposizione di qualsivoglia materiale metallico, con effetto schermante, tra lo stesso ed il lettore e ne impedisce la interazione. La tecnologia RFID consente anche la scrittura. Possono perciò essere memorizzati i codici lavorazione, trattamenti, magazzinaggi, ecc.. I Tag sono molto più robusti di una etichetta e sopportano condizioni più gravose di trasporto e smistamento. I Tag non sono leggibili, nelle condizioni più ottimali, con le nuove tecnologie a 13,5 MHz a distanze di oltre 1 metro, per cui la trasmissione dei dati se necessario da un terminale palmare al computer, occorre una connessione RF, come avviene per i terminali a radiofrequenza per la lettura dei codici a barre. La tecnologia RFID diviene obbligatoria e vantaggiosa quando, per esempio, nella movimentazione dei pallets all interno di un azienda, il codice a barre è spesso soggetto, per l uso, ad alterazioni che ne possono pregiudicare la lettura. In questo caso un Tag avvitato al pallet, o applicato sul fondo di un contenitore, consente una lettura più affidabile da parte di un lettore fissato al muletto o in un punto di passaggio o sul pavimento dove devono passare le unità da identificare. 12

14 Differenze tra i due sistemi CODIDE A BARRE Solo lettura Contatto lettura visivo Sensibili ad agenti meccanici o ambientali Lettura in movimento Estremamente sensibile ad alterazioni ottiche, abrasioni, macchie Impossibilità di leggere contemporaneamente più codici Costo basso (c.ca 0,01 per etichetta) Durata limitata nel tempo legata alla qualità del supporto RF/ID Lettura/Scrittura (come un floppy disk) Nessuna necessità visiva. Maggiore insensibilità agli agenti meccanici ed ambientali (totalmente ermetico) Nessun particolare apparato per lettura/scrittura in movimento. Insensibile a sporco, polvere,macchie, etc. Totalmente ermetico Simultaneità di lettura di più codici Costo maggiore di almeno 40 volte (c.ca 0,41 ) Durata illimitata nel tempo L RFID è sostanzialmente differente rispetto al codice a barre e le sue prestazioni sono più evolute superando diversi limiti di questo. Nonostante il costo dei Tag sia più elevato, per il numero notevole di applicazioni il sistema RFID è preferibile al codice a barre. 13

15 I settori più avvantaggiati sono nel retail dei prodotti di valore, dove il prodotto da identificare/controllare è di costo più elevato rispetto a quelli del settore alimentare dove il costo del Tag incide in modo troppo elevato. I settori logistico e produttivo sono quelli che più traggono vantaggio da questo sistema in quanto sul Tag sono scrivibili elettronicamente nella sua memoria i codici di lavorazione, magazzinaggio, tipo, modello, etc., leggibili poi in successiva sede durante un successivo passaggio in prossimità di un unità di lettura. Altro settore interessato dall applicazione di questa tecnologia è quello della lavorazione industriale di partite di prodotti alimentari che, stoccate in magazzini, devono poter riportare date, fornitore, identificativo partita merce, codice lavorazione, etc., e riscontrati e identificati dopo diverso tempo conoscendo fasi lavorative intermedie e non ultimo la tracciabilità del lotto dalla sua produzione o nascita fino al consumo. Tali prerogative non sono, né possono essere implementate in un codice a barre, a meno di ricoprire il collo di etichette, non solo, come ben si comprende, in molte lavorazioni industriali, agenti fisici e chimici oltrechè meccanici, portano alla rapida distruzione di una etichetta cartacea e la soluzione di proteggerla efficacemente aumenta i suoi costi, non ultima la impossibilità di leggerla per dello sporco, anche minimo, adeso sulla stessa. Riflettiamo anche sul fatto che il Tag è scrivibile e riscrivibile, pertanto può essere riutilizzato alla fine di un ciclo produttivo per un altro ciclo. Così anche nel settore alimentare, dove il costo del Tag ha una considerevole incidenza, l utilizzo illimitato di un Tag può fare recuperare i costi iniziali di investimento. 14

16 in produzione in magazzino.. nei piazzali 15

17 Riferimenti Bibliografici L identificazione automatica in radiofrequenza RFID dalla rivista Data Collection I codici a barre Luciano Soresini, Tecnologie di Identificazione Automatica da Internet. 16

18 Speriamo di avervi fatto cosa gradita con questo nostro documento e restiamo a disposizione per ogni eventuale Vostro chiarimento o approfondimento in merito. Seguirà il prossimo mese un altro argomento specialistico. Distinti saluti. Gep Informatica s.r.l. Ufficio Marketing e Relazioni Esterne (Boschi Sabrina) Gestire ed orchestrare tutti i processi delle varie aree aziendali, oggi è possibile grazie all esperienza, alle tecnologie e alle soluzioni sviluppate dal gruppo della Gep Informatica. 17