Politecnico di Torino Introduzione alla tecnologia RFID e sue applicazioni Prof. Claudio Demartini Ing. Bartolomeo Montrucchio
Agenda Introduzione Tecnologie Normativa Applicazioni Conclusioni e Sviluppi futuri Dicembre 2005 Politecnico di Torino 2
RFID: INTRODUZIONE TECNOLOGIE Dicembre 2005 Politecnico di Torino 3
L identificazione automatica - introduzione AIDC (Automatic Identification and Data Capture) Indica il reperimento automatizzato dei dati di riconoscimento univoco di un oggetto Permette di identificare con certezza, precisione e rapidità persone e oggetti Consente un maggior controllo dei flussi dati nell azienda e nel processo distributivo Barcode (mono e bidimensionali) e tag RFID costituiscono i principali strumenti AIDC attualmente disponibili. Dicembre 2005 Politecnico di Torino 4
RFID - evoluzione Tecnologia utilizzata per la prima volta durante la seconda guerra mondiale dalla RAF per IFF (Identification Friend or Foe) Fine anni 60 - Identificazione del personale nelle aree nucleari 1977 - I laboratori di Los Alamos rendono la tecnologia di dominio pubblico Anni 80 Primi Tag passivi e applicazioni commerciali Anni 2000 Primi standard e interesse delle grandi compagnie Dicembre 2005 Politecnico di Torino 5
RFID funzionamento tag passivo Antenna Reader Condensatore Microchip Antenna TAG Dicembre 2005 Politecnico di Torino 6
RFID flusso dei dati Il sistema è composto da: tag (attivo/passivo, read only/riscrivibile) Memorizza un identificativo univoco e opzionalmente ulteriori dati di fatto un tag è l equivalente di un dischetto letto a distanza, privo di capacità elaborativa propria reader Legge i dati contenuti nei tag tramite radiofrequenza tag univoco per poter discriminare gli oggetti letti in contemporanea infrastruttura software Raccoglie e filtra i dati letti contenuti nei tag e li rende disponibili al sistema informativo aziendale Source: EPCglobal TAG READER INFRASTRUTTURA SOFTWARE Dicembre 2005 Politecnico di Torino 7
EPCglobal network Codice EPC (Electronic Product Code) identificativo univoco associabile ad un prodotto possibilità di tracciare e rintracciare la storia dei singoli prodotti EPCnetwork (internet degli oggetti) obiettivo: creare una rete di interconnessione globale (produttori, fornitori, distributori, ecc ) per tracciare e rintracciare i singoli prodotti lungo la supply chain Dicembre 2005 Politecnico di Torino 8
Produttori di soluzioni EPC ConnecTerra RFTagAware GlobeRanger imotion for RFID IBM RFID Premises Server Microsoft RFID infrastructure ORACLE Sensor Edge Server SAP RFID Sun Java System RFID Sybase RFID Anywere Dicembre 2005 Politecnico di Torino 9
RFID tipologie di tag Tipologia Frequenza Tipo memoria Capacità memoria PASSIVI LF HF UHF MW Classe 0 Classe 1 1 bit Classe 2 SEMI PASSIVI ATTIVI UHF MW Classe 3 Classe 4 N Kbit Dicembre 2005 Politecnico di Torino 10
Caratteristiche tecniche tag RFID LF 125 KHz HF 13,56 MHz UHF 850-950 MHz MW 2,54 GHz Range lettura (tag passivi) 0,5 m 1 1,5 m 3 m 5 10 m Data rate scarso buono elevato Capacità lettura metalli/liquidi Dimensione Applicazioni tipiche molto elevato buona discreta scarsa pessima molto grande controllo accessi, tracc. animali grande medio piccolo controllo accessi, tracc. oggetti tracc. pallet e contenitori, pedaggio elettronico supply chain, pedaggio elettronico Dicembre 2005 Politecnico di Torino 11
BARCODE vs. RFID vantaggi RFID Memoria Capacità limitata Capacità elevata Flessibilità Informazioni statiche Possibilità di riscrittura Efficienza Una sola lettura alla volta Più letture quasi contemporanee Portata di lettura Qualche cm manualmente in contatto visivo Da qualche cm a qualche metro in modo automatico o manuale Robustezza Difficoltà di lettura dovuta allo sporco, al danneggiamento Immunità allo sporco, maggiore resistenza strutturale Dicembre 2005 Politecnico di Torino 12
BARCODE vs. RFID vantaggi BARCODE Costo Economico, costo dell inchiostro Da qualche cent a diversi Euro Diffusione Diffusione planetaria omogenea Ancora in fase di adozione Disponibilità Tutti i produttori dispongono di stampanti e lettori Scarso numero di produttori di tag e lettori Standard Consolidati da decine di anni (EAN-UCC) Ancora in evoluzione Interferenze Sporco e danneggiamento Compatibilità elettromagnetica, metalli, liquidi Dicembre 2005 Politecnico di Torino 13
Evoluzione del mercato RFID Fonte: AMR Research, 2003 Dicembre 2005 Politecnico di Torino 14
BARCODE vs. RFID Aree di utilizzo Le tecnologie Barcode e RFID sono spesso complementari e non antagoniste nelle diverse aree del processo produttivo e distributivo Produzione Magazzino R F I D Vendita Dicembre 2005 Politecnico di Torino 15 U T I L I Z Z O B a r c o d e
Applicazioni RFID - produzione - Contenitori riutilizzabili - Movimentazione componenti - Controllo assemblaggio - Controllo avanzamento produzione - Monitoraggio semilavorati / prodotti finiti Dicembre 2005 Politecnico di Torino 16
Applicazioni RFID magazzino - Unità di trasporto (carrelli, contenitori mobili) - Containers e Pallets riutilizzabili - Materiale ospedaliero (sacche di sangue, camici ) - Tracking in tempo reale prodotti - Controllo dell inventario - Controllo automatizzato carico/scarico merci Dicembre 2005 Politecnico di Torino 17
Applicazioni RFID vendita - Scaffali intelligenti - Riordino automatico prodotti sottoscorta - Gestione inventario in tempo reale - Protezione dai furti - Riduzione errori di fatturazione - Localizzazione prodotti in magazzini e punti vendita Dicembre 2005 Politecnico di Torino 18
RFID: NORMATIVA Dicembre 2005 Politecnico di Torino 19
Aree di standardizzazione Tecnologia compatibilità e interoperabilità HW tecniche, frequenze, tempistiche, codifiche, protocolli e sistemi anticollisione Dati - compatibilità e interoperabilità SW struttura, formato, organizzazione dei dati Applicazione architetture di soluzioni tecniche per specifiche applicazioni o settori Conformità specifiche di comportamento conformi a particolari performance e test di verifica operativi Dicembre 2005 Politecnico di Torino 20
Enti di standardizzazione RFID - I ISO International Organization for Standardization Si occupa di definire le modalità di protocollo e interfacciamento utilizzando le frequenze normate (in Europa da ETSI) ETSI European Telecommunication Standards Institute Si occupa di normare frequenze, potenze e canali di utilizzo dell etere in campo europeo Dicembre 2005 Politecnico di Torino 21
Enti di standardizzazione RFID - II GS1 (EAN-International - European Article Numbering) Associazione industriale responsabile dell assegnazione a livello mondiale dei numeri di identificazione per aziende e prodotti Auto-ID Center Gruppo di ricerca del M.I.T. di Boston ideatore del progetto EPC (Electronic Product Code) EPC Global Società detentrice della proprietà intellettuale del progetto EPC nata nel 2003 da una joint venture tra EAN e UCC (Uniform Code Council) Dicembre 2005 Politecnico di Torino 22
Normative ISO di riferimento per RFID ISO 14223/1/2/3 Identificazione animali (< 135 KHz) ISO 14443/4 Controllo accessi/carte credito (13,56 MHz) ISO 15693 Identificazione prodotti (13,56 MHz) ISO 18000 Air interface -1: definizione architettura e parametri -2/7: parametri di comunicazione (da 135 KHz a 2,45 GHz) Dicembre 2005 Politecnico di Torino 23
Normative EPCglobal di riferimento Specifiche per tag di identificazione e radiofrequenze: Classe 0: UHF 900 MHz Classe 1: HF 13,56 MHz Classe 1: UHF 860-930 MHz Classe 1 Gen2: UHF 860-960 MHz Standard per la serializzazione dei codici EAN/UCC GTIN SSCC GLN GRAI GIAI GID (Global Trade Item Number)- es codice bottiglia (Serial Shipping Container Code) es pallet (Global Location Number) es magazzino (Global Returnable Asset Identifier) (Global Individual Asset Identifier) (General IDentifier) Dicembre 2005 Politecnico di Torino 24
Esempio di traduzione GTIN/EPC Source: IBM consulting Dicembre 2005 Politecnico di Torino 25
Confronto ISO/EPCglobal Punti di contatto La definizione di EPC Classe 1 HF è derivata dall ISO 15693 del 2001 La definizione di EPC Gen2 è in attesa di ratifica da parte di ISO quale ISO 18000-6c nel corso del 2005 Differenze ISO EPC Architettura Decentralizzata Centralizzata Capienza dati Kbit 64-96 bit Trattamento dati Non definito Definito Numbering cosa Free EAN Numbering chi Produttore tag Produttore bene Dicembre 2005 Politecnico di Torino 26
Bande di frequenza RFID nel mondo Dicembre 2005 Politecnico di Torino 27
Bande di frequenza - normative LF (< 135 KHz) Non standardizzata su tutto il pianeta HF (13,56 MHz) Considerata standardizzata su tutto il pianeta a partire dalla fine del 2000 UHF (850-950 MHz) Nord America: 902-915 MHz fino a 4W Giappone: nessuna banda autorizzata Europa: normative ETSI EN300 220 e EN302 208 MW (2,54 GHz) Non standardizzata su tutto il pianeta Dicembre 2005 Politecnico di Torino 28
UHF Normativa europea in vigore Potenza (mw) 2000 ETSI EN302 208 è stato sviluppato appositamente per applicazioni RFID ETSI 500 302 208 ETSI 25 300 220 856,6 867,6 869,4 869,65 Freq (MHz) Dicembre 2005 Politecnico di Torino 29
UHF Normativa italiana in vigore Potenza (mw) 2000 La banda ETSI EN302 208 è usata dal Ministero della Difesa La banda ETSI EN300 220 è limitata a 25 mw di potenza 500 25 ETSI 302 208 ETSI 300 220 856,6 867,6 869,4 869,65 Freq (MHz) Dicembre 2005 Politecnico di Torino 30
RFID: APPLICAZIONI Dicembre 2005 Politecnico di Torino 31
Sperimentazioni e applicazioni - I Identificazione singoli prodotti Grana Padano, prosciutto di Parma Inserimento di tag nel prodotto per seguire le fasi di lavorazione Deutsche Post Inserimento dei tag nei camion e nei container per tracking e tracing Poste Italiane Spedizioni di lettere civetta contenenti tag per la verifica e il controllo di qualità e velocità del servizio di posta prioritaria Logistica Galbani, Parmalat Utilizzo di soluzioni miste barcode-rfid per carico/scarico merci e tracciabilità prodotti Dicembre 2005 Politecnico di Torino 32
Sperimentazioni e applicazioni - II Tracciabilità sanitaria Ospedale San Raffaele (MI) Identificazione sacche di sangue per i processi di autotrasfusione Jacobi Medical Center (New York) e Klinikum SaarbrÜcken (Germania) Identificazione pazienti tramite braccialetti contenenti tag RFID a 13,56 MHz. Informatizzazione delle cartelle cliniche Tracciabilità produzioni alimentari Milano Ristorazione Automazione fasi di carico/scarico ingredienti di base, prelievo assistito e preparazione controllata dei menù, tracciatura contenitori alimenti preparati, possibilità di reperimento immediato informazioni sugli ingredienti componenti il pasto Dicembre 2005 Politecnico di Torino 33
Sperimentazioni e applicazioni - III Tracciabilità carni Applicazione di tag sui capi di bestiame (orecchio, impianto sottopelle, capsula) Applicazione di tag sui ganci trasporto mezzene Controllo movimentazione mezzene, relazione automatica mezzene/prodotti destinati alla vendita Tracciabilità ortofrutticola Cooperativa OrtoAmico, Bio Il Melograno Automazione processo di raccolta dati di tracciabilità sui campi (quaderno di campagna: trapianti/semine, trattamenti chimici, ecc ) Identificazione tramite tag dei bins di raccolta ortofrutta, relazione automatica con i lotti di terreno Relazione automatica lotti di prodotto finito con bins e lotti di terreno di origine Dicembre 2005 Politecnico di Torino 34
RFID: CONCLUSIONI SVILUPPI FUTURI Dicembre 2005 Politecnico di Torino 35
Problemi per la diffusione degli RFID - I E utilizzabile attualmente da nicchie di mercato Scarsità di applicazioni a livello di filiera Costi elevati per sviluppo applicazioni, predisposizione dell hardware ed integrazione nel sistema informativo aziendale Dicembre 2005 Politecnico di Torino 36
Problemi per la diffusione degli RFID - II Sono indispensabili conoscenze specifiche per la corretta applicazione (studi di fattibilità) Richiede revisione dei processi aziendali per massimizzare i benefici applicazioni RFID Mancanza attuale di standard univoco (scarsa protezione dell investimento) Dicembre 2005 Politecnico di Torino 37
Problemi per la diffusione degli RFID - III Violazione della privacy Possibilità di raccogliere informazioni circa le abitudini dei consumatori tracciandone il percorso all interno del supermercato e verificando quali prodotti usa/indossa/trasporta Utilizzo di frequenze e protocolli standard può facilitare il reperimento di queste informazioni anche da terze parti non autorizzate Marzo 2005 - Il Garante della privacy ha indicato l obbligo di una informativa per i produttori/utilizzatori di tag RFID (il consenso non è richiesto) Possibile soluzione: disattivare e/o rimuovere i tag Dicembre 2005 Politecnico di Torino 38
Conclusioni e sviluppi futuri Conclusioni: Elevati costi della struttura RFID (lettori, tag, software), RFID non può sostituire completamente la tecnologia barcode Analisi complessa di costi/benefici, occorre valutare i singoli casi Sviluppi futuri: Riduzione costi tag ed integrazione diretta su contenitori e singoli prodotti (inchiostro magnetico stampato direttamente su package come per i barcode) Aumento performance e interoperabilità dispositivi hardware Standardizzazione globale frequenze e codici (EPC Gen II) Dicembre 2005 Politecnico di Torino 39