Текст книги "RFID-технологии на службе вашего бизнеса"

Что это такое?

Применение RFID в промышленной автоматизации – обычная практика. В ходе производства машин и автомобильного оборудования, дисководов и компьютеров деталь может проходить в цехе через сотни этапов обработки от исходного состояния до окончательного продукта. При этом радиометки служат для снижения издержек и уменьшения ошибок, связанных с подобным поэтапным перемещением, а так как один шаг обработки должен следовать за другим, конкретным и наперед заданным, шагом, метки RFID помогают фиксировать этапы, пройденные конкретной деталью. На каждом новом этапе считыватель посылает метке запрос, тем самым, гарантируя прохождение деталью всех требуемых операций, предшествующих данному этапу. Наибольшую пользу это приносит, когда в процессе движения деталь непрерывно меняет свой вид, скажем, при повторной окраске. Так, при поступлении детали автомобиля на новый участок сборочного конвейера технологический процесс может требовать учета исходного цвета детали, который уже не виден. Однако о нем может сообщить встроенная или должным образом расположенная радиометка, что позволит правильно обработать деталь на данном этапе.

Зачем это нужно?

RFID-технология в производственном цехе или на автоматизированной сборочной линии экономит время, сокращая ручной труд и число человеческих ошибок. Часто она является единственным эффективным способом надежного распознавания объекта, прошедшего через различные виды обработки, такие как радикально меняющее внешний облик механическое воздействие, воздействие экстремальных температур или изменение цвета.

Что это такое?

Интеграция цепочек поставок – это, по сути, самое крупномасштабное приложение для целей отслеживания и установления местонахождения товаров. Она объединяет отслеживание буквально всех элементов цепочки поставок от сырья различных поставщиков до производства, а также всех маршрутов, ведущих к последнему этапу – доставке продукта конечному потребителю. Цепочка поставок – это набор многочисленных, кажущихся несвязанными между собой бизнес-единиц, вовлеченных в процессы передачи товара по звеньям цепочки в направлении конечного потребителя. Сбор и интеграция данных об истории обработки и нынешнем местоположении объекта в цепочке поставок может помочь в создании более эффективных и гарантированных от ошибок рабочих процессов и процедур. RFID – идеальный инструмент для отслеживания перемещений продуктов по звеньям цепочек поставок, изучения, анализа поступающих от меток данных, определения дальнейших действий с учетом этих данных, а также возможного добавления на метки новых или более полезных данных, которые могут использоваться на следующем участке цепочки.

Количество компаний, вовлеченных в цепочку, и множество процессов, которые возможно придется перестраивать при развертывании RFID-технологий, делают принятие решения об оснащении всей цепочки, от начала до конца, устройствами RFID пугающе трудным. Всю сложность этого показывает исследование на примере конкретной ситуации (case study) в компании Smart and Secure Tradelanes, приведенное в приложении A. В данном широкомасштабном коммерческом проекте по организации цепочки поставок, в котором участвуют 65 фирм на трех континентах, требуется мониторинг 818 транспортных контейнеров на 18 торговых путях. Осуществление этого многоэтапного проекта началось в июле 2002 г. и, по прогнозам, продлится несколько лет.

Развертывание RFID-технологий в цепочках поставок стимулируетсянедавними инициативами министерства обороны США, компании Wal-Mart и других розничных торговцев, а также более благоприятными ценами на RFID-компоненты, прежде всего на метки. И хотя большинство сегодняшних решений для построения цепочек поставок с использованием радиочастотной идентификации ориентировано на применение RFID только между двумя точками (в пределах единственного звена), считают, что полная интеграция всех звеньев приведет к реальной либерализации цен. Чем больше в цепочке поставок процессов, допускающих интеграцию, основанную на данных, собранных с использованием RFID, тем выше потенциал для повышения эффективности. В этом – вся сила RFID. Снабжение ресурсами, упаковка, дистрибуция, управление запасами, прогнозирование, транспортировка, логистика – эти процессы являются общими для многих цепочек поставок. Связать их во всех компаниях и интегрировать все процессы в общую цепочку поставок – задача следующего десятилетия.

Теперь настало время предупредить читателя об одном обстоятельстве. Хотя RFID – естественное средство создания интегрированной цепочки поставок, полноценно использовать потенциал этой технологии можно лишь после того, как вы решите ряд задач промежуточного характера. Здесь мы опишем эти задачи кратко, подробно же обсудим их в главах 4 и 5.

• Однозначная идентификация. Сегодня большинство процессов и приложений в цепочках поставок создано для работы с технологией штрихового кодирования. По сути, в эти процессы и приложения не заложено понятия об уникальном идентификаторе каждого продукта или изделия (штрих-код может указывать только на класс товаров, к примеру, конкретную торговую марку или объем коробки с кукурузными хлопьями). В результате, прежде чем система на основе RFID-техноло-гий начнет приносить реальную пользу, необходимо будет переработать все бизнес-процессы и связанные с ними программные приложения[8]8
  Именно в связи с этим некоторые компании опасаются внедрять RFID и подобные решения, поскольку это вынудит их вносить кардинальные и болезненные изменения в свои бизнес-процессы и технологический цикл. – Прим. науч. ред.


[Закрыть] с учетом концепции однозначного распознавания.

• Синхронизация данных. Синхронизация данных включает в себя полное, точное и своевременное обновление данных о продуктах или товарах, обмен которыми ведут торговые партнеры в рамках цепочки поставок, а также уведомление сторон о таком обновлении. Исторически эта проблема возникала между такими контрагентами, как производители фасованных потребительских товаров и розничные торговые предприятия. Хотя синхронизация данных как таковая не является сферой применения RFID, эта жизненно важная проблема требует своего разрешения, особенно по той причине, что радиочастотная идентификация может усугубить ситуацию, поскольку потенциально может собрать много неточных данных и сделать их легкодоступными.

• Стандартизация. Интеграция цепочки поставок требует, по определению, взаимосвязи и взаимодействия широкого спектра аппаратных и программных средств, а также множества несхожих между собой коммерческих контрагентов. Стандартизация – единственный действенный способ, позволяющий соблюсти данное требование эффективно и с минимальными экономическими затратами. Более того, следуя стандартам, можно во многом решить проблемы однозначной идентификации и синхронизации данных. Тема стандартизации настолько для нас важна, что мы посвятили ей целую главу книги – четвертую.

Зачем это нужно?

Согласно ожиданиям аналитиков, бизнесменов, поставщиков, интеграция цепочек поставок станет одним из наиболее широко используемых приложений RFID. Рост эффективности процессов в результате повышения прозрачности цепочки поставок любых товаров – от фасованных товаров до сельскохозяйственных животных – дает экономию средств многим компаниям одновременно, поскольку обработкой товара в рамках цепочки поставок могут быть заняты десятки организаций и предприятий. В конечном итоге сокращение затрат может обернуться выгодой для конечного потребителя/пользователя, например розничных продаж, а следовательно, и для всей отрасли.

Повсеместное внедрение RFID уже идет полным ходом. Количество радиометок, находящихся в обороте, к концу 2004 г. уже превысило миллиард, а до конца нынешнего десятилетия оно, по нашим прогнозам, вырастет до десятков миллиардов.

Мы пользуемся RFID-технологией, когда входим в здания наших офисов или приобретаем любимую пару туфель. Мы пользуемся RFID при игре в гольф и проведении марафонов. RFID защищает наши автомобили и позволяет пользоваться платными дорогами без задержек для внесения платежа. Радиометки помогают уберечь продукты питания, а также донорские органы или кровь от непреднамеренной порчи, гарантируют более высокий уровень безопасности и безошибочность согласования медицинской информации с данными о пациентах больницы. В соответствии с определенным планом действий, RFID позволяет определять местоположение и защищать близких нам людей. В недалеком будущем RFID, возможно, даже не позволит открыть огонь из оружия никому, кроме его собственного владельца, имеющего лицензию.

С началом применения RFID в цепочках поставок товаров мы ожидаем новую волну повсеместного внедрения описанных технологий. Развертывание решений на основе RFID, способных объединить всю цепочку поставок – от производства сырья до доставки товара конечному потребителю, – будет способствовать повышению эффективности процессов, значительному снижению затрат и сделает более удобной работу каждой из сторон, занятых в структуре цепочки поставок. Эта работа займет какое-то время, так как сама экономика развивается и растет, а ценность инноваций для бизнеса часто непросто сформулировать и воплотить в жизнь. Следующую главу книги мы начнем с исторического обзора появления RFID, что позволит вам лучше почувствовать, как далеко продвинулась технология с момента ее первого использования во время Второй мировой войны.

2. История и развитие RFID

Пять вопросов, на которые ответит эта глава

Когда и почему произошло изобретение RFID?

Каковы главные вехи в развитии RFID-приложений?

Какие компании стояли у истоков рынка RFID-систем (были ее первыми маркетмейкерами)?

Почему стали реальностью RFID-приложения в цепочках поставок товаров?

С какой целью был создан консорциум EPCglobal?

Анализ развития технологии RFID и ее компонентов поможет вам наглядно представить и лучше осознать весь потенциал использования RFID сегодня и на ближайшие годы. Глава, которую мы посвятим этой теме, содержит:

• описание истории эволюции радиочастотной идентификации и основные вехи ее развития до наших дней,

• беглый обзор преимуществ, которые даст потребителям, а вместе с ними и бизнесу повсеместное внедрение технологий RFID.

Хотя историю RFID можно проследить только до 1930-х гг., технология, лежащая в ее основе, уходит своими корнями в 1897 г., когда Гульельмо Маркони изобрел радио. В RFID используются те же физические принципы, что и при радиовещании, когда по радиоволнам, представляющим собой вид электромагнитной энергии, ведутся передача и прием данных того или иного типа.

Для того чтобы лучше понять сходство этих явлений, представьте себе радиостанцию, которая транслирует голос или музыку, используя для этого передатчик. Очевидно, что эти голос и музыка представляют собой данные, которые закодированы в радиоволны определенных частот. Находящийся на расстоянии слушатель имеет приемник, который он можно настроить на декодирование передаваемых станцией данных (голос и музыка). При этом почти каждый замечал изменения в качестве приема сигнала во время поездки в автомашине. Чем дальше от передатчика, тем слабее сигнал. Расстояние (или область), которое в любом направлении может покрыть передатчик, определяется условиями среды, а также размером и мощностью антенн на каждой стороне, образующей канал связи. Если воспользоваться терминологией RFID, то получится, что передающее устройство радиостанции выполняет функцию метки, или транспондера (от слов transmitter – передатчик и responder – ответчик), радиоприемник же играет роль устройства, считывающего сигнал (запросчика). Антенны определяют предел досягаемости сигнала, или диапазон.

Эти три компонента – метка (или транспондер), считыватель (или приемник), а также антенна – являются составными частями каждой RFID-системы. Разброс по мощности, размеру, дизайну антенн, рабочим частотам, объему данных, а также различные варианты программных продуктов для управления и интерпретации данных порождают бесчисленное количество потенциальных сфер применения RFID-технологии, в которых она может использоваться для решения реальных проблем бизнеса.

В 1930-е гг. армия и флот США столкнулись с проблемой адекватного распознавания целей на земле, на море и в воздухе. В 1937 г. Исследовательской лабораторией ВМС США (U.S. Naval Research Laboratory – NRL) была разработана система опознавания «свой – чужой» (Identification Friend or Foe noun – IFF), позволявшая отличать вражеские объекты от дружественных, таких как самолеты союзников. Начиная с конца 1950-х гг. эта технология легла в основу действующих во всем мире систем управления воздушным движением. До того времени из-за высокой стоимости и немалых размеров компонентов первые случаи применения радиоидентификации в основном ограничивались военными исследовательскими лабораториями и крупными промышленными предприятиями. Но даже те дорогие и объемистые стойки с аппаратурой были ранними предвестниками современной RFID. Фотографии элементов системы опознавания «свой – чужой» в сравнении с типичными современными RFID-комплектующими представлены на рис. 2.1[9]9
  Показанные на рис. 2.1 современные RFID-компоненты по своим функциям и возможностям отличны от элементов системы опознавания и применяются в приложениях иных типов.


[Закрыть].

^{Рис. 2.1. Элементы системы опознавания «свой – чужой» (слева) и современные (активные) RFID-комплектующие (справа)}

Однако появление RFID в том виде, в каком мы ее знаем сегодня, и превращение ее в объект широкого коммерческого внедрения произошло только после разработки более компактных и эффективных с точки зрения за-трат технологий, таких как интегральные схемы (ИС), программируемые модули памяти, микропроцессоры, современные программные продукты и языки программирования.

В конце 1960-х – начале 1970-х гг. такие компании, как Sensormatic и Checkpoint Systems предложили новые способы использования RFID в менее сложных и более распространенных практических приложениях. Эти фирмы начали разработку оборудования для системы Электронного слежения за товарами (electronic article surveilance – EAS) для предотвращения краж одежды в универмагах и книг в библиотеках. Первые коммерческие системы RFID, известные также как системы с одноразрядными (1-битовыми) метками, были весьма недороги в создании, внедрении и техническом обслуживании. Метки не требовали питания от батареек (т. е. были пассивны) и просто крепились на предметы, чтобы поднять тревогу, когда их проносили мимо считывателя, который обычно располагался у выхода и был призван обнаружить наличие метки.

^{Рис. 2.2. Основные этапы в начале развития RFID}

В 1970-е гг. в обрабатывающей промышленности, животноводстве и на транспорте начались исследования и разработки проектов использования RFID-систем на базе ИС. В центре внимания оказались такие сферы применения, как промышленная автоматизация, опознание животных и слежение за транспортом. В этот период метки на базе ИС продолжали развиваться и обрели память с возможностью записи, более высокую скорость считывания и больший радиус действия. Многие приложения RFID строились по частным проектам и не давали выигрыша в сравнении с подходами на базе стандартов.

В начале 1980-х гг. более развитые технологии RFID стали применяться для таких целей, как идентификация железнодорожных вагонов в Соединенных Штатах или отслеживание сельскохозяйственных животных на фермах в Европе. RFID-системы использовались также при изучении дикой природы – для маркировки экзотических или исчезающих видов, например рыб, и слежения за ними при минимальном вторжении в их природные местообитания.

В 1990-х гг. популярность по обе стороны Атлантики приобрели электронные системы сбора платежей, а их коммерческое внедрение было проведено в Италии, Франции, Испании, Португалии, Норвегии и США (в Далласе, Нью-Йорке, Нью-Джерси). В этих системах была предложена более сложная форма контроля доступа, поскольку они включали еще и платежные механизмы.

В 1990 г. несколько региональных агентств по сборам платы за проезд по частным дорогам на северо-востоке США объединили свои усилия, создав межведомственную группу E-ZPass Interagency Group (IAG) и разработав согласованную Электронную систему сбора платы за проезд по частным дорогам для всего региона. Этот шаг стал заметной вехой на пути создания стандартов взаимодействия на уровне приложений. До этого большая часть усилий по стандартизации была сосредоточена только на технических аспектах, таких как рабочая частота и протоколы обмена данными с аппаратурой.

В системе E-ZPass одной метке соответствует один расчетный счет на автомобиль. Помеченная машина имеет доступ на автострады различных собственников, при этом ей не нужно останавливаться у киосков сборщиков платежей. E-ZPass позволила сделать поток транспорта более равномерным, а также заметно сократила затраты труда на взимание платы и обработку наличности.

Примерно в это же время большую популярность приобрели ключи на базе RFID-карт, которые пришли на смену таким традиционным механизмам контроля доступа, как металлические ключи и замки с секретными комбинациями. Эти так называемые бесконтактные смарт-карты хранили сведения о владельце и позволяли, тем самым, реализовывать более персонифицированный метод контроля доступа, который к тому же недорого создать и запрограммировать. Сравнение самых распространенных вариантов контроля доступа с RFID-контролем приведено в таблице 2.1.

_{Таблица 2.1. Сравнение различных вариантов контроля доступа}

Поддержка RFID-технологий контроля доступа со стороны потребителей продолжает расти. Уже около десяти лет радиометки служат для управления системой зажигания транспортных средств, что в результате привело к существенному снижению числа угонов, а совсем недавно ряд фирм-производителей автомашин снабдил их RFID-системами, которые напрямую контролируют доступ в салон и багажник автомобиля.

^{Рис. 2.3. Этапы развития: 1960-е – 1990-е гг.}

К концу XX века число новых приложений RFID на планете стало экспоненциально расти. Ниже мы рассмотрим несколько важных разработок, которые внесли свой вклад в такое ускоренное распространение технологии.

Пионером в создании современных RFID-систем в США явилась компания Texas Instruments, в 1991 г. предложившая платформу Texas Instruments Registration and Identification Systems (TIRIS). Известная сегодня как TI-RFid (Texas Instruments Radio Frequency Identification System), она стала продуктивной основой для разработки и внедрения десятков новых классов приложений RFID.

Еще раньше, чем Texas Instruments обозначила свое присутствие на рынке RFID, фрагменты новой технологии стали складываться в Европе. Уже начиная с 1970-х гг. швейцарская фирма EM Microelectronic-Marin (EM-Marin), входящая в Swatch Group Ltd., спроектировала миниатюрные интегральные схемы со сверхмалым энергопотреблением для наручных часов. В 1982 г. компания Micron Integrated Microelectronics разработала технологию ASIC, а в 1987 г. – учредила в Австрии дочернее подразделение Micron Graz для создания технологии, специально ориентированной на микросхемы смарт-карт и карт идентификации личности. В 1995 г. Micron Graz перешла в собственность Philips Semiconductors. Сегодня EM Microelectronic и Philips Semiconductors являются двумя ведущими игроками на рынке RFID в Европе.

Еще несколько лет назад большинство приложений на базе так называемой пассивной RFID (табл. 2.2) строились в спектральной области низких частот (НЧ) и высоких частот (ВЧ). Диапазон и скорость передачи данных в системах обоих типов имели ограничения. Так, пригодный для практических целей диапазон этих систем измеряется сантиметрами. Ограничения в скорости не позволяют вести считывание сигналов от меток в тех приложениях, где считыватель может одновременно «видеть» сотни, а то и тысячи меток, находящихся в его поле. Ситуация не менялась до конца 1990-х гг., когда были предложены пассивные метки, работавшие на сверхвысоких частотах (СВЧ) и обладавшие лучшим рабочим диапазоном, более высокой скоростью передачи данных и привлекательной стоимостью, что дало возможность преодолеть ограничения, присущие пассивным меткам первоначально[10]10
  При этом добавилось другое неприятное ограничение, которое можно условно назвать «эффект микроволновки». СВЧ и микроволновое излучение прекрасно поглощается водой и некоторыми другими жидкостями. А это сильно ограничивает применение RFID при отслеживании поставок напитков, жидких моющих средств и других подобных товаров. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]. Благодаря своим новым возможностям основанные на СВЧ RFID-системы стали самыми вероятными претендентами на использование в цепочках поставок, включая такие приложения, как отслеживание паллет и грузовой тары, управление запасами, складской и логистический менеджмент. Разнообразные параметры и практические примеры работы различных технологий пассивных меток мы подробно обсудим в главе 3.

В конце 1990-х – начале 2000-х гг. розничные торговцы, такие как Wal-Mart, Target и Metro Group и агентства при правительстве США, включая министерство обороны, содействовали продвижению RFID, а затем и потребовали использования этой технологии от своих поставщиков. Примерно в это же время при содействии бизнеса был создан некоммерческий консорциум EPCglobal. Консорциум поддерживает Сеть электронных кодов продуктов (Electronic Product Code (EPC) Network), ставшую де-факто стандартом автоматической идентификации товаров в цепочках поставок по всему миру. Таким образом, впервые прозвучало требование по внедрению RFID-систем в глобальном масштабе, и был создан орган стандартизации, готовый оказать помощь в решении этой задачи.

_{Таблица 2.2. Типичные примеры приложений RFID с пассивными низко– и высокочастотными метками}

^{Рис. 2.4. Этапы развития: с 1990-х гг. до наших дней}

Что такое EPCglobal

EPCglobal – некоммерческая организация, созданная совместными усилиями EAN International и Совета по единым системам кодирования (Uniform Code Council – UCC) с целью поддержки сети электронных кодов продуктов (Electronic Product Code – EPC) как стандарта автоматической идентификации товаров в цепочках поставок для компаний по всему миру. Спонсорскую поддержку EPCglobal оказывают более сотни ведущих мировых фирм, многие из которых, в том числе Gillette и Procter and Gamble, являются известными производителями товаров народного потребления. EPC и сеть EPCglobal призваны помочь бизнесу повысить прозрачность его активов и гарантировать сохранность и целостность продуктов в пределах цепочки поставок. Первоначально сеть EPCglobal разрабатывалась Центром автоидентификации (Auto-ID Center) при Массачусетском технологическом институте (Massachusetts Institute of Technology – MIT) под началом руководителя исследований этого Центра д-ра Санджея Сармы. Имея в своем составе три рабочие группы, EPCglobal представляет интересы потребителей всех категорий. В центре внимания консорциума – создание программных и аппаратных средств и потребности бизнеса. Подробнее о EPCglobal вы можете прочесть в главах 3 и 4.