RFID-технологии: будущее настало

– Радиочастотная идентификация (RFID) предполагает определение некоторых свойств, характеристик объекта по радиоканалу. Сама по себе технология RFID революционно новой не является, возникла она в СССР еще в 40-х годах ХХ века. Революция произошла в 90-х годах, когда появились пассивные радиочастотные метки, то есть метки, не требующие источника питания. Пассивные метки работают в момент попадания в зону излучателя – маленькому чипу достаточно той энергии, которая наводится от считывателя.

В упрощенном виде чип представляет собой кристалл, одновременно выполняющий функцию радиоприемника, радиопередатчика, процессора и памяти. Но сам по себе чип не способен заработать, так как для приёма и переотражения сигнала необходима антенна. Чип, соединённый с антенной, называется радиочастотной меткой, и именно антенна занимает значительную часть поверхности метки (если мы говорим о метках-карточках или наклейках).

– Метки могут работать в нескольких частотных диапазонах. Возникший первым и уже начинающий устаревать – диапазон 125 кГц. Он всем известен – подавляющее большинство карточек систем контроля доступа работают на этой частоте. Как правило, передача данных в этом диапазоне открытая. Значит, если сигнал метки каким-то образом поймать, его легко имитировать. Защищает систему только то, что поймать сигнал сложно в силу очень небольшого радиуса действия (максимум 8-10 см). Конечно, в этом диапазоне есть и системы с зашифрованной передачей данных (к примеру, семейство чипов Hitag-S), но их сфера применения ограничена в основном автомобильными иммобилайзерами.

Сходен с предыдущим по пользовательским характеристикам более высокочастотный диапазон 13,56 МГц – у него приблизительно та же дальность действия между считывателем и меткой. Но, как правило, метка в этом диапазоне криптозащищена, то есть ее сигнал зашифрован. В этом диапазоне RFID работают чипы проездных билетов в общественном транспорте, социальных карт, банковских приложений. Также метки 13 МГц ставятся в биометрических паспортах, поскольку для них характерны большие объемы памяти.

В обоих диапазонах системы изначально проектировались на малые расстояния. До недавнего времени большая дальность радиочастотной идентификации достигалась только при использовании активных меток. Пассивные же метки, работающие в диапазоне низкой и средней частоты, даже при построении громоздких двухметровых антенн могут достичь дальности чтения в пределах 70-80 см.

Коренным образом ситуация изменилась благодаря появлению чипов для диапазона 900 МГц. Если быть точным, то в России, как и в Европе, используется полоса 862-868 МГц (диапазон ISM, нелицензируемый до определенных мощностей).

– Во-первых, дальностью чтения, которая измеряется уже не в сантиметрах, а в метрах. Метка, PatchTag, разработанная «РСТ-Инвент», на сегодняшний день в лабораторных условиях читается в пределе на расстоянии 23 м. На практике можно говорить об уверенном чтении на расстоянии 12-15 м при установке метки на металлическую поверхность.

Второе преимущество меток на 900 МГц – антиколлизионное чтение. В поле зрения считывателя могут находиться десятки и сотни меток, которые не будут мешать друг другу. Пока на практике достигнут предел единовременного пребывания в зоне чтения порядка 350 меток. Теоретически он ограничен двумя тысячами. Но и достигнутый предел нереален для других частотных диапазонов.

Зачем это нужно? Метки 900 МГц не предназначены для типичных приложений низкой и средней частоты. Они нужны для одновременной регистрации больших объемов некоего товара, регистрации удалённых или быстро движущихся объектов. Их характеризует высокая дальность и высокая скорость регистрации.

– Применение очень разнопланово. В библиотеке или архиве метки могут защищать книги и документы от краж за счет того, что сигнал может регистрироваться на расстоянии нескольких метров. Также по меткам можно мгновенно занести информацию о взятой литературе в читательский билет.

Метки применяют в производственной логистике: заготовка маркируется и отправляется на линию автоматической обработки. К примеру, в деревообработке метки внедряют в заготовку изделия. Деталь идёт по линии автоматической обработки, и при приближении к очередному обрабатывающему центру метка внутри неё попадает в зону действия считывателя. Считыватель информацию с метки передаёт либо в MES-систему (IT-система управления производственными операциями – прим. ред.), либо напрямую в станок, а тот автоматически настраивается на нужную операцию. При использовании меток не только высвобождается работник, но и исключаются ошибки человеческого фактора, к примеру, неверный выбор инструмента, режима работы.

Если необходимы ручные операции, то в зоне их проведения ставится монитор, на который рабочему выводится указание, какую операцию нужно выполнить. Причем метка может читаться даже из-под стола, сквозь дерево или резиновый ленточный конвейер, прямой видимости не требуется. Единственное ограничение – метка не может быть прочитана сквозь металл либо другую электропроводящую среду (к примеру, солёную воду).

Другая функция RFID-меток – производственная сортировка, к примеру, в пищевой или легкой промышленности. Допустим, в одном цехе производится несколько видов молочной продукции. На каждой зоне выпуска метка связывается с определенным типом продукции. С нескольких производственных линий продукция собирается в один «ручей» и под потолком переезжает из производственного помещения в складское, где нужно снова распределить товар, но уже не по сортам продукции, а по заказам. С помощью меток происходит комплектация заказов без участия человека.

Наконец, складская логистика и контроль отгрузок. Заказ сформирован в какой-то программе. Погрузчик везет комплект, считыватель на ходу получает информацию о группе товаров, происходит мгновенная сверка с заказом. В случае ошибки срабатывает сирена либо другой вариант сигнализации. Такая функция RFID-меток используется на любых «дружественных», радиопрозрачных товарах.

– Все материалы, кроме электропроводящих. Метку нельзя наклеить на металл или на человека. Скажем, в продуктовом магазине обычная метка-наклейка будет работать на картонной пачке соли, бумажном пакете с сухарями или пластиковой бутылке с чистой водой, а вот на фольгированной упаковке тех же сухариков, алюминиевой банке лимонада или стеклянной банке с солеными огурцами – нет.

– Когда мы начинали работать с технологиями радиочастотной идентификации, то пользовались импортными метками. Внедряли RFID в библиотечных приложениях: маркировали книги и архивные документы. Стало понятно, что рынок развивается, продажи растут. Задумались: зачем тратить деньги на сторону, когда в принципе, если разобраться в технологии, налаживание производства у себя в стране не так сложно, как кажется.

На развертывание производственных мощностей ушло порядка 7-8 месяцев. Этот этап был профинансирован РОСНАНО. Сейчас «РСТ-Инвент» производит свои метки, имеющие оригинальный дизайн, разработанный российскими инженерами. Чипы в изделиях пока импортные, но переход на российские – дело двух-трех лет. Соответствующие мощности уже готовятся к развёртыванию.

Сегодня по качеству меток-наклеек мы не уступаем зарубежным конкурентам в соответствующих сегментах (UPM, Avery-Dennison), а цена российского продукта за счет сокращения таможенных сборов и транспортных расходов по определению становится ниже. Поэтому цель завоевания российского рынка видится нам вполне реальной.