KONICA MINOLTA

Aktuální vydání

celé číslo

11

2019

Využití robotů, dopravníků a manipulační techniky ve výrobních linkách

Průmyslové a servisní roboty

celé číslo

RFID v otázkách a odpovědích

RFID v otázkách a odpovědích

Radiofrekvenční identifikační systémy (RFID) poskytují neocenitelnou službu. Pomáhají odpovědným pracovníkům udržovat přehled o tom, co se děje v provozu, za který ručí, ať jde o výrobní proces, sklad nebo jiné pracoviště. Zástupců šesti firem, které působí v oboru RFID na českém trhu, jsme se zeptali především na to, s jakými požadavky zákazníků se setkávají a kde se systémy RFID nejvíce uplatňují. Z jejich odpovědí vznikla tato mozaika názorů a zkušeností.

Radiofrekvenční identifikační systémy se uplatňují jednak v logistických systémech, jednak ve výrobních provozech. Můžete podle svých zkušeností s dodávkami RFID uvést, které využití převažuje?

Kubík (Turck):
Používání RFID v logistických systémech je historicky starší a obecně známější. Avšak zejména v poslední době dochází k prudkému nárůstu využívání služeb RFID ve výrobních procesech. Mnohdy se jedná o menší projekty, ale vzhledem k jejich množství jsou u nás tyto dodávky převažující.

Zvelebil (CodeWare):
V České republice a na Slovensku zatím převažuje využití ve výrobních provozech. Ovšem řízení výroby velkých závodů logicky zahrnuje i logistické řídicí systémy. To platí např. pro výrobu automobilů nebo letadel, kde se ve světě technika RFID využívá nejčastěji.

Obr. 1.

Miloš Kubík, Turck s. r. o.
„V poslední době dochází k prudkému nárůstu využívání služeb RFID ve výrobních procesech.“

Škurek (Macro Weil):
Dodáváme aktivní systémy RFID, a ty jsou určeny převážně pro logistické systémy, kde je třeba identifikovat produkt na vzdálenosti desítek až stovek metrů. Vhodné jsou zejména pro identifikaci kontejnerů, palet i vozidel. Ze síly signálu lze trigonometrickým výpočtem určit i polohu tagu.

Eßlinger (Leuze electronic):
I my zaznamenáváme největší zájem o systémy RFID v oblasti logistiky, která klade značný důraz na velmi rychlou identifikaci.

Kazda (GATC):
U našich zákazníků zatím převažovalo využití ve výrobních provozech, a to především v uzavřených smyčkách. Zde jsou tagy využívány opakovaně k označování vratných obalů, jednotek výrobního procesu nebo např. nářadí. S nástupem tagů RFID standardu UHF Gen2 došlo k velkému snížení ceny tagů, což způsobilo nárůst použití RFID i v logistických systémech.

Pípal (Barco): V naší firmě převažuje použití RFID pro řešení výrobních procesů.

Vojanec (Siemens):Již více než dvacet let jsou v nabídce společnosti Siemens zastoupeny systémy RFID určené do výroby i logistiky. Dříve jsme se soustředili více na výrobu, v posledních letech reagujeme i na zvýšený zájem o užití RFID v logistice.

Je možné specifikovat, v kterých případech není vhodné k identifikaci použít RFID?

Obr. 2.

Dieter Eßlinger, Leuze electronic GmbH + Co. KG
„Nemá žádný smysl předělávat aplikace, ve kterých bez problémů funguje systém čárových nebo maticových kódů, jen proto, že RFID je modernější.“

Kubík (Turck):
Metoda RFID není prozatím vhodná pro řešení, v nichž je nutné používat velké množství datových nosičů, a také v aplikacích, kde cena výrobku osazeného čipem RFID je vůči ceně tohoto čipu nízká. Dále není možná dlouhodobá práce datových nosičů v prostředí s vysokými teplotami.

Kazda (GATC):
RFID se nehodí se pro identifikaci předmětů, které procházejí tepelným zpracováním. Většina tagů RFID odolává teplotě pouze do 70 °C. Odolnější verze snášejí teploty asi do 300 °C, ale jen po omezenou dobu.

Eßlinger (Leuze electronic):
Nemá také žádný smysl předělávat aplikace, ve kterých bez problémů funguje systém čárových nebo maticových kódů jen proto, že RFID je modernější.

Zvelebil (CodeWare):
Z ekonomického hlediska je nevhodné používat RFID k označování velkého množství jednotek (například zboží v supermarketu, nebo malých výrobků vycházejících z výrobní linky) jen proto, aby se data z tagu načetla jen jednou a pak už se nikde v systému nepoužila. Z etického hlediska je nepřípustné sledovat pomocí RFID pohyb zákazníků v obchodě a používat získaná data k jinému účelu než k poskytnutí služby.

Je možné použít RFID v nebezpečných provozech, např. v chemickém průmyslu nebo v prostředí s nebezpečím výbuchu?

Obr. 3.

Miroslav Pípal, Barco, s. r. o.
„Provozy chemického průmyslu či výbušné prostředí nejsou pro systémy RFID překážkou.“

Pípal (Barco):
Prostředí chemického průmyslu či výbušné prostředí není pro systémy RFID překážkou.

Eßlinger (Leuze electronic):
Jsou navrženy varianty systémů RFID i pro použití v prostředích s nebezpečím výbuchu.

Kazda (GATC):
Pro použití RFID v nebezpečných provozech platí některá omezení. Lze v nich používat jen pasivní tagy RFID, je třeba zvolit vhodná čtecí místa a používat čtečky RFID s jasně definovaným rádiovým výkonem.

Setkáváte se s požadavkem propojit systém RFID s jinými úrovněmi řízení?

Pípal (Barco):
Systém RFID bývá ve většině případů integrován do podnikových řídicích systémů.

Kubík (Turck):
Tento požadavek je zcela logický, obzvláště při použití RFID ve výrobních procesech. Na základě informací získaných identifikací je totiž často nutné přizpůsobit výrobní postup. Také při autonomním řízení části procesu s využitím techniky RFID je nutné propojit takový systém s jinými úrovněmi řízení. Zde se stále častěji používá ethernetová komunikace. Požadavky na komunikaci lze tedy shrnout takto: systém musí umožňovat čtení a zápis pomocí techniky RFID, následně také ovládání klasických I/O periferií a pro vytvoření autonomních systémů by měl umožňovat řízení programem.

Obr. 4.

David Kazda, GATC, s. r. o.
„Díky standardu RFID UHF Gen2 klesla cena tagů i celých řešení RFID a otevřela se možnost jejich využití v oborech, pro které byly dosud příliš nákladné.“

Vojanec (Siemens):
S požadavkem na propojení systému RFID s jinými úrovněmi řízení se setkáváme velice často. S našimi systémy je jednoduché přenášet data ze systému RFID do PLC, ať už pomocí příslušných karet nebo po průmyslových komunikačních sběrnicích – tato varianta je velice častá. Pro přenos dat na vyšší úrovně řízení využíváme softwarová rozhraní, která dovolují realizovat např. propojení se systémem SAP.

Kazda (GATC):
Ve většině případů ani nelze systémy RFID provozovat samostatně a je nutné propojit je s nadřazenými systémy. Je to dáno především tím, že kapacita paměti současných tagů RFID je malá (většinou 96 bitů až 2 048 bitů), a tak je nutné informace z tagů RFID provázat s informacemi nadřazených systémů.

Požadují zákazníci, aby nosiče dat obsahovaly data a instrukce určené ke zpracování v řídicí jednotce, inteligentním vstupně výstupním zařízení apod.?

Kazda (GATC):
Ve většině případů neobsahují tagy RFID celé instrukce pro zpracování v řídicích jednotkách. Do tagů RFID s možností zápisu jsou zapisovány pouze krátké doplňující informace, jako je datum, čas, teplota, identifikace pracovníka apod.

Obr. 5.

Pavel Škurek, Macro Weil, s. r. o.
„Při sledování teploty v chladicích zařízeních je tag RFID schopen hlídat teplotní meze a při jejich překročení vyslat alarm.“

Vojanec (Siemens):
Požadavek na ukládání instrukcí na datové nosiče není podle mých zkušeností častý, ale již jsme se s ním setkali.

Škurek (Macro Weil):
S požadavkem na ukládání dat se setkáváme, a proto dodáváme tagy s pamětí. Například do tagu umístěném na paletě mohou být načteny čárové kódy všech krabic, které jsou na paletě.

Zvelebil (CodeWare):
Zatím jsem se nesetkal s požadavkem, aby nosiče dat obsahovaly instrukce určené ke zpracování v řídicí jednotce. Znám však takové případy ze zahraničí.

Jaká rizika představuje elektromagnetické pole vyzařované nosiči dat a čtečkami pro elektronická a radiová zařízení, popř. pro obsluhu?

Eßlinger (Leuze electronic):
Systémy RFID pracují na bázi elektromagnetických polí, a proto může v závislosti na přenosové frekvenci v některých případech docházet k rušení. Ze všech dostupných frekvencí je pro systémy nejvíce unikátní vysoká frekvence (HF) 13,56 MHz. Všechny ostatní frekvence jsou hojně využívány také mnoha jinými systémy, jako jsou zařízení standardů Wi-Fi, Bluetooth, zařízení řízená frekvencí, mobilní telefony atd. Pro systémy RFID jsou stanoveny mnohem nižší emisní limity než např. pro mobilní telefony a všechna zařízení RFID musí být v souladu s platnými normami.

Obr. 6.

Jakub Vojanec, Siemens s. r. o.
„RFID poskytne přehled o pohybu materiálu v daném prostoru, umožní rychlé dohledání určitého zboží i řešení požadavků odběratelů na kvalitu dodávek.“

Kazda (GATC):
Rizika spojená s používáním RFID jsou v podstatě stejná jako u jiných dlouhodobě používaných rádiových zařízení, tedy malá. V EU platí přísné limity na povolený vyzařovaný výkon a všechna homologovaná zařízení RFID musí tyto limity splňovat. Jestliže dodavatel používá homologovaná zařízení, není třeba se obávat rizik pro obsluhu.

Zvelebil (CodeWare):
Na rozdíl od mobilního telefonu vyzařují čtečky RFID svůj výkon směrově. Riziko pro elektronická zařízení nebo pro obsluhu závisí na způsobu použití techniky RFID. Ale i v případě, že je anténa čtečky namířena přímo na obsluhu nebo na elektronické zařízení, nebude to mít větší vliv než zapnutý mobilní telefon.

Škurek (Macro Weil):
Při použití aktivního systému RFID je vyzařovaný výkon několikanásobně menší než u pasivní techniky. Komunikace mezi čtečkami a tagy je obousměrná, a vysílací výkon je 1 až 10 mW. Tagy jsou napájeny z baterie, a nepotřebují tedy velký vysílací výkon čtečky ke svému napájení.

Vzhledem k charakteru techniky RFID požadují zákazníci spíše kompletní řešení než jednotlivé komponenty. Existují z tohoto pravidla nějaké výjimky?

Vojanec (Siemens):
Výjimkou jsou firmy, které již mají s technikou RFID ve svých procesech bohaté zkušenosti.

Obr. 7.

Vladislav Zvelebil, CodeWare, s. r. o.
„Riziko pro elektronická zařízení nebo pro obsluhu závisí na způsobu použití techniky RFID.“

Kubík (Turck):
Jde-li o logistické systémy či výrobní systémy monitorující pohyb materiálu a produktů, jsou obvykle vyžadovány dodávky celého řešení. Ve výrobních technologiích využívajících RFID pouze v části výrobní technologie (monitorování nástrojů či palet, odměřování polohy apod.) je převažující dodávka jednotlivých komponent.

Eßlinger (Leuze electronic):
Koncoví zákazníci upřednostňují celá řešení. Velmi málo poskytovatelů řešení ale disponuje takovými znalostmi nebo tak širokým sortimentem, aby mohli nabídnout kompletní řešení od hardwaru, přes síťové komponenty až po software a systémy ERP. Takže ve většině případů se hlavní dodavatel řešení obrací na další společnosti, které se zabývají jednotlivými celky celého projektu, jako jsou dopravníkové systémy, programovatelné automaty nebo síťové systémy, které vyžadují zvláštní znalosti.

Co přispívá k rozšíření RFID do výrobních a logistických řešení?

Eßlinger (Leuze electronic):
Přispívají k tomu např. nařízení pro průběžné monitorování teploty potravin anebo krve během přepravy. Existují speciální tagy schopné v předem nastavené periodě zaznamenávat aktuální okolní teplotu; tyto záznamy potom mohou být bezkontaktně načteny právě systémy RFID. Pro rozšíření RFID působí pozitivně i zájem sdělovacích prostředků. V mnoha podnicích již také převažuje vůle ke změně stávajících struktur nebo zaběhlých cest.

Škurek (Macro Weil):
K velkému rozšíření RFID přispívají požadavky na sledování teploty např. v chladicích a mrazicích zařízeních. Tag může načítat teplotu v daném časovém intervalu do paměti a poté odeslat naměřené hodnoty najednou, což snižuje jeho spotřebu a zvyšuje životnost baterie. Zároveň je schopný sledovat teplotní meze a při jejich překročení okamžitě vyslat alarm.

Kazda (GATC):
Většímu rozšíření RFID převážně do logistických řešení velmi prospěla standardizace v pásmu UHF, a to především zavedení standardu RFID UHF Gen2. Díky tomu se během krátké doby snížila cena tagů RFID a i celých řešení. Tím se otevřela možnost využití RFID i v oborech, pro které byla tato technika příliš nákladná, především tam, kde cena označovaného výrobku není příliš vysoká – např. pro označování oděvů v textilním průmyslu.

Tab. 1. Frekvence systémů RFID

Typ RFID

LF (Low Frequency)

HF (High Frequency)

UHF (Ultra High Frequency)

MW (Micro Wave)

Frekvence

125 až 134 kHz

13,56 MHz

860 až 930 MHz*

2,45 GHz, 5,8 GHz

Dosah

pod 0,5 m

do 1 m

do 3 m

do 10 m

Rychlost čtení

malá

průměrná

velká

extrémně velká

Výrobní náklady

velké

velké

malé

velké

Vlastnosti

možné snímání na kovu a přes kapalinu

obtížné čtení přes kapalinu

nelze číst přes kapalinu, obtížné čtení z kovu

 

*Pro tagy UHF jsou přidělena frekvenční pásma podle regionů: Evropa a Afrika: 865 až 869 MHz, USA, Kanada a Mexiko: 902 až 928 MHz a Japonsko a Asie: 950 až 956 MHz

Kubík (Turck):
Jedním z důvodů rozšiřování RFID do výrobních technologií jsou zvyšující se požadavky na kvalitu výroby, propojení již dříve automatizovaných výrobních částí a požadavek plynulé výroby.

Pípal (Barco):
K použití RFID vede také snaha co nejvíce automatizovat identifikační procesy bez nutnosti zajistit přímou viditelnost mezi čtečkou a nosičem dat a dále snaha zaručit jednoznačnou identifikaci až na úrovni jednotlivých položek. RFID řeší sledování zboží v rámci celého dodavatelského řetězce i ochranu zboží proti padělkům.

Vojanec (Siemens):
Mezi argumenty pro použití RFID patří zaručený přehled o pohybu materiálu v daném prostoru, možnost rychlého dohledání určitého zboží a řešení požadavků odběratelů na kvalitu dodávek.

Můžete uvést zajímavý případ použití RFID z vlastní praxe?

Pípal (Barco):
Řešili jsme čtení tagů RFID přes železobetonovou desku tloušťky 30 cm v blízkosti kovových předmětů.

Kazda (GATC):
Právě nyní řešíme systém RFID pro sledování zásob ve skladu při výrobě koberců. Každý koberec má na sobě přilepenou tzv. chytrou etiketu splňující standard UHF Gen 2. Vysokozdvižný vozík projíždí s koberci do skladu přes čtecí bránu o šířce čtyři metry. Zajímavostí tohoto řešení je, že se koberce nepřepravují jednotlivě, ale řešení bylo testováno pro 180 koberců naložených na jednom vozíku.

Připomeňme si princip RFID

Systém RFID se skládá z jednotek pro čtení a zápis a z nosičů dat (tagů). Jednotka pro čtení a zápis (čtečka) vysílá prostřednictvím antény rádiové signály aktivující tag a vykonává čtení a zápis dat. Po dekódování předává data řídicímu počítači k dalšímu zpracování. Tagy jsou vlastně elektronicky programovatelné čipy, které mají jedinečné identifikační číslo – 96bitový číselný kód EPC (Electronic Product Code) zadaný do čipu při výrobě, který nelze žádným způsobem měnit. Tag může nést množství informací, které se dají průběžně měnit. Podle funkce se tagy dělí na pasivní, z nichž je možné informaci pouze číst, a aktivní, do nichž je možné i zapisovat. Pasivní tag funguje tak, že čtečka periodicky vysílá pulsy do svého okolí. Jestliže se v jeho blízkosti objeví pasivní tag RFID, využije vysílaný signál k nabití svého napájecího kondenzátoru a odešle odpověď. Aktivní tagy jsou dražší a jsou napájeny z baterie.

Systémy RFID se provozují na různých vlnových délkách. Volba nejvhodnější frekvence (tab. 1) je velmi důležitá, protože z ní vyplývá mnoho dalších, nejen fyzických omezení, jako např. dosah čtečky, zákonná omezení, rychlost čtení a zapisování, použitelnost v různém prostředí apod.

Kubík (Turck):
Mezi méně známé aplikace RFID patří absolutní odměřování polohy. Nosiče dat zde slouží jako inteligentní značky nesoucí informaci o poloze (vzdálenosti) a čtecí a zapisovací zařízení je pevně spojeno s pohybující se částí zařízení (jeřáb, automatický vozík apod.).

Škurek (Macro Weil):
Jedna půjčovna lodí označila své lodě a rafty aktivními tagy RFID. Zákazník nemusí loď vrátit v pobočce, kde si ji vypůjčil. Bez techniky RFID by bylo velmi obtížné sledovat pohyb lodí a kontrolovat, zda jsou všechny vrácené. Nyní systém zaznamenává všechny lodě, které jsou k dispozici, a aktualizuje jejich databázi. Toto použití může být inspirací i pro půjčovny jiných zařízení, třeba stavebních strojů, aut apod.

Zvelebil (CodeWare):
V několika golfových klubech jsme implementovali systém založený na členských průkazech ve formě čipové karty RFID. Vlastník může použít svou kartu v areálu k různým účelům, vstupem do šatny počínaje, přes výběr míčků z výdejového automatu nebo placení v bufetu, až po závěrečné vyúčtování u pokladny při odchodu.

Anketu vedla Eva Vaculíková