RFID rendszer bevezetés buktatói

Egy RFID azonosításon alapuló rendszer felállítása nem csupán abból áll, hogy kiválasztjuk a megfelelő RFID olvasót és hozzá a tag-et. Ahhoz, hogy valós üzleti értéket teremtsünk az RFID rendszerben meglévő összes információból, szükség van további elemekre. Melyek ezek és hogyan érdemes tervezni egy RFID-s beruházást?

Előfordulhat, hogy fejleszteni kell a vállalati informatikai rendszert, integrálni az RFID technológiával. Minden ilyen elemnek van közvetlen költsége és indirekt költségek is felmerülhetnek. Az alkalmazások sokrétűsége miatt nem lehet általános költségelemzést végezni, de néhány pontban tekintsük át az állandó elemeket!

Milyen elemekből épül fel az RFID rendszer?

Az RFID rendszer három igen fontos építőelemből áll. Az egyes “építőkockáknak” egymással harmonikus egységet kell alkotniuk, csak így érhetünk el hatékony működést. Ezek az elemek az RFID tag, RFID olvasó és adatgyűjtő, valamint a middleware.

RFID tag

Egy RFID azonosításon alapuló rendszer legfontosabb részei a tag-ek és a leolvasásukat biztosító RFID olvasók vagy adatgyűjtők.

Kétféle tag létezik, az aktív RFID tag-ek és a passzív RFID tag-ek. Ezek költsége – mivel nagy mennyiségben van rájuk szükség – alapvetően meghatározzák az RFID rendszer üzemeltetési költségeit.

A passzív RFID tag-ek olcsóbbak, mint az aktív RFID tag-ek. A passzív tag-ben nincs szükség energiaellátásra, így mérete és ára is alacsonyabb.

Passzív RFID tag – költségek

A passzív tag-ek ára függ:

  • az alkalmazott frekvenciától. A HF (High Frequency) tag-ek antennája több rezet tartalmaz, ezért előállításuk drágább, mint az UHF tag-ek előállítási költsége
  • a tag-en található memória chip méretétől
  • az antenna kialakításától
  • a transzponder tokozásától (a tokozás védi meg a környezeti hatásoktól)

A passzív tag-ek nagy tételben 5 centtől néhány dollárig terjedő ársávban kaphatók. Egy RFID transzponder ára termál transzfer címkével, amelyre vonalkód is nyomtatható, 10 centtől indul.

Az RFID tag-eket nem szabad összekevernünk az RFID címkével. Az RFID tag egy transzponder, melyet egy hordozórétegre rögzítenek a gyártás során, azonban a felhasználás előtt általában valamilyen tokozással kell ellátni. Az RFID címke egy olyan transzponder, melyet papírrétegek között helyeznek el, és ragasztóréteggel látnak el. Kinézetre hasonlít a normál címkenyomtatókhoz használt vonalkódos címkéhez, melyre akár nyomtathatunk is.

Aktív RFID tag – költségek

Az aktív RFID tag-ek ára jellemzően magasabb, mint passzív társaié. Az aktív tag-ek árai jelenleg 5 és 50 USD körül mozognak. Az árat befolyásoló tényezők az alábbiak:

  • az elem élettartama,
  • a memória mérete és
  • a tokozás minősége.

RFID olvasó és adatgyűjtő – milyen költségekkel számolhatunk?

Léteznek egyszerű RFID olvasók, korlátozott számítási képességekkel, és RFID adatgyűjtők, melyek RFID olvasóval egybeépített mobil számítógépek, így képesek az adatokat szűrni, tárolni, adatokat feldolgozni és parancsokat végrehajtani. Képesek többféle protokollon keresztül kommunikálni a tag-ekkel. Léteznek multi-frekvenciás olvasók, melyek a különböző frekvenciájú tag-eket képesek olvasni.

Az RFID olvasók és adatgyűjtők ára nagymértékben függ az alkalmazott frekvenciától (HF vagy UHF), a kiépítettségtől, funkcionalitástól, illetve a számítási képességektől. Általában az RFID olvasók vételára nem tartalmazza az antennák és kábelezés költségeit, ezek külön tételt jelentenek a beruházás során.

Az RFID adatgyűjtők viszont integrált kialakításuk miatt nem igényelnek további kábelezést, és az antenna is integrálva van bennük. Ezek árát inkább a számítástechnikai jellemzők (processzor, memória méret) és az opcionális elemek (vonalkód olvasó, stb) befolyásolják.

Az RFID adatgyűjtő ára széles skálán mozoghat, általánosan 700 és 3600 USD közötti ártartományban vásárolható megbízható modell.

A HF és UHF RFID olvasók ára 400 és 3500 USD körül mozognak, attól függően, hogy milyen funkcionalitással rendelkeznek. Manapság 2-300 USD árkategóriában elérhetőek olyan kisméretű RFID olvasók is, melyek USB porton keresztül tablethez, vagy akár mobiltelefonhoz is illeszthetők.

Middleware – kapcsolat az RFID rendszerrel

Middleware-nek nevezzük az RFID rendszernek azt az elemét, amely az RFID olvasó és a vállalati informatikai háttérrendszer között helyezkedik el. A middleware meghatározó elem a rendszer szempontjából, mert a middleware

  • veszi a leolvasott adatot az olvasótól (az olvasó másodpercenként 100-szor is olvashatja ugyanazon tag-et),
  • megszűri az adatokat, és
  • küldi a háttéralkalmazás felé további feldozgozás céljából.
  • kulcsszerepet játszik abban, hogy a megfelelő információt, a megfelelő időben és a megfelelő alkalmazáshoz jutassa el.

Több RFID middleware alkalmazás is létezik jelenleg. Ezek mindegyike hasonlóképpen működik, elvégzi a feldolgozási és szűrési műveleteket. A különbség köztük inkább a biztosított további funkciókban van. Ilyen lehet pl. az RFID olvasó felügyelete, konfigurálása, remote-management, szoftver upgrade letöltések.

RFID middleware-ek némelyike iparág specifikus funkciókat nyújthat, pl. e-mail vagy EDI üzenetet küldhet egy termék feladásakor egy megadott címre. Az alkalmazott middleware-ek nem kell, hogy egyazon gyártótól származzanak, ugyanis a middleware-ek az egymás közötti kommunikációra szabványos protokollt használnak, úgymint az XML (Extensible Markup Language), és a SOAP (Simple Object Access Protocol). Ezek biztosítják, hogy a különféle alkalmazások mindenhol “szót értsenek egymással”.

Melyik technológiát válasszon?

A megfelelő frekvencia (LF, HF vagy UHF) illetve az alkalmas technológia és eszközök kiválasztása komoly tesztelési és tervezési munkát igényel. Adott esetben szükséges lehet egy “pilot alkalmazás” összeállítása is, mely további költségeket jelenthet. Ez azonban nagyon fontos részét képezi a projekt megvalósításának, ezért mindenképpen szükséges a siker érdekében.

Az LF/HF vagy UHF technológia kiválasztásánál az üzemeltetési környezet vizsgálatával kell kezdenünk a tervezést. Mivel rádióhullámok segítségével történik a leolvasás, ezért a technológiából adódóan a folyadékok és fémek nagymértékben zavarják a leolvasást.

Az UHF frekvencia használatával nagyobb leolvasási távolságot érhetünk el, azonban ez érzékenyebb a fémekre és folyadékokra.

Az LF vagy HF frekvencia kisebb leolvasási távolság mellett nagyobb hibatűréssel rendelkezik folyadékok és fémek esetén. Az egymáshoz túlságosan közel kerülő transzponderek szintén „takarhatják” egymást, mely lehetetlenné teszi a leolvasást. Ilyen esetekben is a HF frekvencia bizonyulhat jobbnak.

Milyen nehézségekkel szembesülhetünk az RFID tervezése során?

Elektromágneses interferencia (EMI)

Az elektromágneses interferencia lényegében környezeti zaj, amitől nehezebben lehet tiszta jelet venni az UHF tag-ektől. Nagyon sok elektromos motorral működő berendezés okozhat EMI-t. Az RFID rendszer zavartalan üzemeltetése érdekében ezeket árnyékoló lemezekkel kell ellátni. Okozhat EMI-t a futószalag, a robotok, elektromos targoncák, hűtő, illetve akár a gyártósorok is.

RF interferenciák

Ilyenek jellegű zavart okozhatnak például a régebbi telepítésű WLAN hálózatok, amelyek az UHF sávot használják. A IEEE 802.11 szabványnak megfelelő hálózatok nem okoznak interferenciát az UHF RFID rendszerekben. Vezeték nélküli telefonok és WLAN eszközök is okozhatnak interferenciát az RFID rendszerekben.

Az RFID antenna elhangolása

Ha a tag olyan objektumon van, ami nem „RF-barát”, elhangolódhat az antenna. Ez azt okozza, hogy a tag nem képes elég energiát felvenni a jelek visszaküldéséhez. Speciális tokozás, pl. légrés képzése megoldhatja a problémát, sőt fém felület esetén a sebesség növekedését is eredményezheti.

Jel csillapítás

A jel csillapítását több tényező okozhatja, melyek külön-külön is leronthatják a teljesítményt. Általában azonban több tényező is fennállhat egyszerre, így kritikussá válhat a működés.

  • Ha a passzív RFID tag kisebb energiát tud felvenni, akkor az olvasót közelebb kell tenni az olvasandó tag-hez. Az olvasó elhelyezésénél figyelembe kell vennünk, hogy az RFID olvasó által kibocsátott energia sűrűsége a távolság négyzetével arányosan csökken.
  • A passzív RFID tag-ek (amelyek nem tartalmaznak elemet), nagyon kis energiával bocsájtanak ki jelet. A tag-ek által visszavert energia a távolság negyedik hatványával csökken. Tehát az olvasó által kibocsátott energia sűrűsége a távolsággal csökken, a tag-ek által visszavert energia viszont ennél sokkal gyorsabb mértékben csökken.
  • Sok olvasó külső antennát (vagy antennákat) használ, amelyek koaxiális kábellel vannak az olvasóhoz csatlakoztatva. Ha az antennák nagy távolságban vannak (pl. fix olvasók, kapuolvasók), a jel csillapodik és gyenge teljesítményt érhetünk el.
  • A víz, a fém, fa és egyéb anyagok elnyelik az UHF frekvenciájú energiát. Ilyen termékek esetén (pl. gyümölcslevek, üdítők, konzervek, alufóliába csomagolt termékek, akkumulátorok, elemek, elektromos kisgépek) az energia jelentős csillapítást szenvedhet.

Hasznos tanácsok RFID beruházás tervezéséhez

A fentieket összefoglalva az alábbi szempontokat szükséges figyelembe venni, mielőtt mérlegelésre kerül az RFID alkalmazásának lehetőségei:

  • Indokolt-e RFID azonosításra, vagy megoldható vonalkóddal az azonosítás?
  • Milyen frekvenciát akarunk alkalmazni? (UHF – nagy olvasási távolság, zavarérzékenység, HF – kisebb olvasási távolság, érzéketlenebb a zavarokra).
  • Fel kell mérni a potenciális zava rforrásait az üzemeltetés tervezett helyszínén (EMI, interferencia).
  • Fel kell mérni, hogy a termékek milyen mértékben nyelhetik el, vagy verhetik vissza a tag és az antennák jeleit.
  • Fel kell mérni, hogy rendelkezik-e a cég megfelelő middleware-el
  • Teszteket kell végezni, vagy pilot projektet. Ennek költsége busásan megtérül, ha nem fogunk bele egy “csúnya bukásra” ítélt projektbe.
  • El kell fogadni, hogy egy RFID rendszer komplexitása lehetetlenné teszi az “instant megoldásokat”. Ami máshol működik, az változatlan formában nem feltétlenül fog nálunk is zavartalanul működni.
  • Tervezésnél körültekintő alaposság szükséges, kérjen tanácsot szakértőtől.

Ajánlatkérés