Mobilny magazynier: RFID - ciekawostka czy standard?

Technologia RFID od kilkunastu lat budzi nadzieję na usprawnienie realizacji procesów logistycznych i ma stanowić swoiste panaceum na problemy występujące w magazynie. Pomimo wielkich oczekiwań, które wiązano z tą technologią, wykorzystanie RFID w magazynach nadal jest mało powszechne i stanowi raczej ciekawostkę niż standard.

2014-12-04 08:55:51
Technologia RFID od kilkunastu lat budzi nadzieję na usprawnienie realizacji procesów logistycznych i ma stanowić swoiste panaceum na problemy występujące w magazynie. Pomimo wielkich oczekiwań, które wiązano z tą technologią, wykorzystanie RFID w magazynach nadal jest mało powszechne i stanowi raczej ciekawostkę niż standard. 
 
TEKST: Michał Grabia, Paweł Żebrowski, Instytut Logistyki i Magazynowania
 
 
Idea technologii RFID (Radio Frequency IDentification – identyfikacja za pomocą fal radiowych) po raz pierwszy została zastosowana w latach 40., w czasie II Wojny Światowej. Dzięki umiejętności rozróżniania widma emitowanych przez radar fal radiowych odbitych od powierzchni samolotów możliwe było zidentyfikowanie wrogich maszyn. Faktyczne podstawy RFID zostały określone dopiero w roku 1948, czyli tuż po wojnie, w publikacji pt. Communication by Means of Reflected Power przez Harry’ego Stockmana. To właśnie ta praca uważana jest za podwaliny współczesnych rozwiązań w zakresie identyfikacji radiowej. Od tego momentu rozpoczyna się powolny, ale systematyczny rozwój technologii RFID i następuje zwiększenie obszarów oraz sposobów jej zastosowania. 
 
Optymistyczne prognozy
Jeszcze kilka lat temu prognozy dotyczące rozwoju rynku RFID były bardzo optymistyczne, zakładały nieustanny szybki wzrost rynku, przedstawianego często przez pryzmat znaczników RFID. Raporty zakładały, że w 2018 r. wartość rynku znaczników osiągnie nawet ponad 5,5 mld USD. Szczegółowy podział na poszczególne obszary przewidywanego zastosowania znaczników RFID znajduje się na rysunku 1.
 
 

Bariery w upowszechnianiu
 
Kluczową determinantą wpływającą na powszechność stosowania znaczników RFID jest ich cena. Niewielki koszt i wymaganą szybkość produkcji udaje się w chwili obecnej uzyskać tylko w przypadku identyfikatorów pasywnych, które nie wymagają wewnętrznego źródła zasilania, a energia potrzebna do działania jest czerpana z pola elektromagnetycznego wytworzonego przez czytnik/programator. Cena takich znaczników z biegiem lat znacznie spadła, co obrazuje rysunek 2.
 
 
 
 
Pomimo istotnego spadku cen powszechność wykorzystania technologii RFID jest jednak znacznie mniejsza, niż się spodziewano. Koszt wytworzenia i stosowania znaczników RFID jest ciągle istotnie wyższy od kosztów związanych ze stosowaniem kodów kreskowych. W przypadku konieczności zakupienia setek tysięcy sztuk znaczników RFID koszty te stają się znaczące. 
 
Na obecną sytuację wpływa również to, że najbardziej chłonny rynek rozwiązań RFID związany z handlem, transportem, magazynowaniem i logistyką, podobnie jak na świecie, w Polsce jeszcze się nie rozwinął. Przeprowadzane wdrożenia systemów dotyczą głównie zastosowań niszowych, transportu, przemysłu i w ograniczonym zakresie także logistyki. Polski rynek ma dodatkowo mniejszy potencjał finansowy, w efekcie czego stosunkowo wysokie ceny dostępnych identyfikatorów RFID stanowią zdecydowanie większą barierę rozwoju niż w Europie Zachodniej i USA. 
 
Kolejnym poważnym czynnikiem wpływającym na tempo rozwoju polskiego rynku jest brak dostateczniej wiedzy klientów na temat RFID. Brak dużej ilości wiarygodnych źródeł informacji obejmujących swoim zakresem zarówno aspekty standaryzacyjne, szczegóły techniczne, jak i informacje na temat możliwości zastosowania tej technologii ma zasadnicze znaczenie i wpływ na rozwój polskiego rynku. Warto podkreślić, że w wielu polskich przedsiębiorstwach poziom zaawansowania technologicznego jest bardzo niski. W sektorze logistyki i magazynowania tylko nieznaczny procent firm ma wdrożony system informatyczny oraz technologię identyfikacji opartą na klasycznym kodzie kreskowym. W przypadku wielu podmiotów ta znana od kilkudziesięciu lat technologia jest w zasadzie szczytem nowoczesności. Bardziej masowe zastosowania technologii identyfikacyjnych dotyczą tylko rozwiązań i systemów finansowanych z budżetów samorządowych lub krajowych (np. znakowanie psów, systemy biletowe w komunikacji miejskiej) lub takich, za które istnieje przymusowa opłata (np. nowe paszporty). 
 
Prace badawcze
 
W celu ograniczenia kosztów produkcji znaczników RFID od kilku lat prowadzone są intensywne badania poświęcone różnym alternatywnym technologiom i materiałom do wykonywania znaczników. W przypadku znaczników pasywnych można wyróżnić dwa kluczowe elementy, z jakich jest on zbudowany: układ scalony (sterujący) oraz antenę. 
 
Na podstawie analizy prac różnych ośrodków badawczych można stwierdzić, że jedną z najlepszych i najszybszych alternatywnych metod wytwarzania obwodów antenowych (szczególnie na podłożach elastycznych) jest bezpośredni druk tuszów przewodzących. Ze względu na prostotę (idea została zaczerpnięta z doskonale znanej technologii druku na papierze „inkjet”), łatwość implementacji w produkcji seryjnej i dużą przepustowość, szybkość opracowywania prototypu oraz niskie koszty aparaturowe metoda ta ma w dzisiejszych czasach duże znaczenie, a perspektywy rozwoju są ogromne. Dodatkowe jej zalety to bardzo mała ilość odpadów produkcyjnych, łatwość drukowania elementów przestrzennych, możliwość wykonywania elementów dopasowujących obwodu antenowego, a nawet elementów czynnych (na razie o niskiej częstotliwości pracy, lecz wraz z wprowadzaniem coraz to nowszych materiałów półprzewodnikowych oraz udoskonalaniem procesu druku osiąga się coraz większą wartość górnej częstotliwości granicznej). 
 
 
Natomiast elektroniczne układy sterujące identyfikatorów RFID wykonywane są z reguły w technologii monolitycznej, szczególnie w zastosowaniach do produkcji masowej. Jest to poniekąd uzasadnione, gdyż taki układ zawiera w swojej strukturze wiele rozbudowanych bloków funkcjonalnych. Po wydrukowaniu anteny na elastycznym podłożu pozostaje więc problem dołączenia układu scalonego do miejsc kontaktowych ścieżek przewodzących. Może to być wykonywane na wiele sposobów. Można używać różnego typu klejów, przy czym kleje nieprzewodzące wydają się najbardziej odpowiednie ze względu na niską temperaturę obróbki. Testowane jest również użycie klejów przewodzących (których zastosowanie wymaga wykorzystania precyzyjnego nanoszenia) i anizotropowych (w których niezmiernie istotną rolę odgrywa zastosowana siła docisku).
 
W tym kontekście uzyskanie możliwości druku strumieniowego nawet najprostszych obwodów sterujących znacznie przyspieszyłoby rozwój techniki RFID, szczególnie z uwagi na obniżenie kosztów i zwiększenie niezawodności (wyeliminowanie kłopotliwego procesu dołączania chipu). 
 
Obecnie w wielu ośrodkach badawczo-rozwojowych prowadzone są prace związane z zapewnieniem możliwości wykonywania całych identyfikatorów we wspólnym procesie technologicznym (z pominięciem techniki krzemowej i dołączania gotowych struktur chipu) z wykorzystaniem przewodzących, dielektrycznych i półprzewodnikowych tuszów. W ten sposób powstaje możliwość wykonania obwodu antenowego wraz z całym układem sterującym z wykorzystaniem materiałów organicznych. Warto tutaj podkreślić, że materiały tego typu są w wielu przypadkach zdecydowanie prostsze w modyfikacji oraz tańsze w produkcji, co ma szczególne znaczenie w przypadku techniki RFID i możliwości jej popularyzacji przez znaczące obniżenie kosztu jednostkowego identyfikatora.
 
Można stwierdzić, że rozwój elektroniki drukowanej jest w dzisiejszych czasach powszechny i niezmiernie szybki, pomimo że dziedzina ta jest stosunkowo młoda. Stwarza to ogromną szansę na dalszy rozwój technologii RFID, a w efekcie przekroczenie punktu, w którym jednostkowy koszt znacznika RFID przestanie być znaczący. Pozwoli to na upowszechnienie technologii RFID zarówno w magazynach, jak i zastosowanie jej w zupełnie nowych obszarach. Inspirujący jest również fakt, że coraz więcej przedsiębiorstw jest zainteresowanych wprowadzaniem do swojej działalności innowacji związanych z RFID. Polskie firmy częściej chcą podjąć walkę konkurencyjną na rynkach światowych i aby tego dokonać, decydują się na inwestycje obniżające koszty operacyjne i usprawniające przeprowadzane procesy. Możemy się również pochwalić ciekawymi badaniami oraz wdrożeniami najnowszych technologii RFID realizowanymi przez polskie instytuty i firmy komercyjne. W tym świetle technologia RFID nadal ma przyszłość.
 
 
Technologia RFID nie jest nowym rozwiązaniem na polskim rynku. Od lat z powodzeniem stosuje się ją np. w różnego rodzaju sklepach. Natomiast wykorzystywanie jej w magazynach jest marginalne w porównaniu z innymi formami znakowania towarów. Dzieje się tak z kilku powodów. 
 
 
Najważniejsze jest to, że technologia RFID jest dużo droższa niż tradycyjne znakowanie towarów kodami kreskowymi. Nawet najprostsze, 96-bitowe pasywne tagi kosztują ok. 35 groszy, co wciąż znacznie przewyższa cenę etykiet drukowanych. Dodatkową barierą może być koszt zakupu i utrzymania infrastruktury związanej z technologią RFID. Mam na myśli czytniki, kontrolery, specjalne oprogramowanie do zarządzania bazami danych itp. A przecież to właśnie zdalne odczytywanie informacji ma być najmocniejszą stroną owej technologii. Dlatego też, pomimo dużego zainteresowania, RFID przegrywa z kodami 1D i 2D.
 
Należy również pamiętać, że tagów RFID nie można wykorzystywać wszędzie. Pasywne tagi RFID używane są głównie w magazynach, w których przechowuje się towary wartościowe. Podobnie jak w sklepach, ma to na celu zabezpieczenie przed nieuprawnionym dostępem do asortymentu. Nie ma jednak żadnego uzasadnienia zastosowanie ich np. w hurtowniach wyrobów aluminiowych ze względu na duże zakłócenia sygnału wywoływane przez metal.
 
Jak zatem kreuje się przyszłość RFID w polskich magazynach? W mojej opinii tagi RFID będą nadal wykorzystywane w hurtowniach i halach produkcyjnych do oznaczania towarów wartościowych. Wątpię jednak, by w ciągu kilku najbliższych lat nastąpił przełom w użytkowaniu znaczników RFID jako głównego nośnika danych identyfikacyjnych. Technologia ta bowiem jest nadal zbyt droga, a do tego ma wiele ograniczeń w porównaniu z popularnym kodem kreskowym.
 
Piotr Rudnicki, Product Manager, Koncept-L SA
 
Artykuł został opublikowany w Nowoczesnym Magazynie 4(2014)
 
ZNAJDŹ NAS: