Strona główna > O firmie, publikacje naszych specjalistów > RFID - niespełnione nadzieje
RFID - niespełnione nadzieje
Marek Wierzbicki
Artykuł oryginalnie opublikowany w kwartalniku "Transport wewnętrzny i magazynowanie" 1/2013.
Od ponad 10 lat RFID jest magiczną technologią, która w opowiadaniach potencjalnych użytkowników staje się cudownym panaceum na wszystkie bolączki logistyki przy jednoczesnym obniżeniu kosztów jej funkcjonowania. Niestety jak na razie nie spełniają się ani obietnice niskich kosztów ani niesamowitej funkcjonalności systemów, w których stosuje się tagi RFID.
Skrót RFID pochodzi od angielskiej nazwy Radio Frequency Identification, który w swobodnym tłumaczeniu oznacza identyfikację za pomocą fal radiowych. W praktyce jest to system znakowania i kontroli przepływu towarów w oparciu o zdalny odczyt i zapis danych z wykorzystaniem tak zwanych tagów radiowych. Tagi radiowe to miniaturowe układy elektroniczne przytwierdzone do przedmiotów, które chcemy identyfikować. Najczęściej RFID zaszyte są w papierowych nalepkach, plastikowych kartach podobnych do kart kredytowych bądź w plastikowych odlewach dedykowanych do konkretnych zastosowań. Jeśli tag zaszyty jest w nalepce, to niemal zawsze nadrukowany jest na niej kod paskowy umożliwiający identyfikację tego towaru za pomocą czytnika kodów paskowych. Pozwala to na dualną pracę i rozpoznanie towarów w miejscach, gdzie infrastruktura RFID nie jest jeszcze wdrożona. Różnicą między kodami paskowymi, a RFID w tym przypadku jest taka, że RFID pozwala nadać każdej sztuce towaru swój indywidualny numer który jest przekodowywany na kod danej grupy indeksów czy danego towaru przez system informatyczny.
Istnieją dwa istotnie różne rodzaje tagów RFID, które różnią się sposobem zasilania samych tagów. RFID aktywne zawiera w sobie źródło zasilania i dzięki temu może być odczytywane ze znacznie większej odległości oraz przechowywać znacznie większą ilość danych. Tagi takie są znacznie bardziej odporne na zakłócenia czy problemy komunikacyjne między tagami i czytnikami, ponadto nie wymagają zbyt wielu anten odbierających sygnał. RFID pasywne nie zawiera w sobie źródła zasilania. Do pracy wykorzystuje energię emitowaną przez czytniki kodów RFID. Samo zapytanie o zawartość taga wzbudza go i to wzbudzenie pozwala na odesłanie odpowiedzi. Aby zwiększyć pewność odczytu tagów pasywnych należy stosować wiele anten czytających tagi ustawionych pod różnymi kątami. Cechą charakterystyczną tego rozwiązania jest niewielka odległość odczytu (z reguły nie więcej niż kilka metrów), przechowywanie niewielkiej ilości danych oraz niewielka cena w porównaniu do tagów aktywnych. Jednak niewielka jest to pojęcie względne, gdyż od kilku lat trudno przebić w dół granicę kilkunastu eurocentów za jednego taga i to przy zamówieniach rzędów milionów tagów, co oznacza, że ich cena jest ciągle przynajmniej kilkadziesiąt razy wyższa niż koszt etykiety z kodem paskowym.
Ze względu na kryterium cenowe w masowych rozwiązaniach stosuje się niemal wyłącznie tagi pasywne. Oczywiście jak w starej opowieści z czasów PRL-u do znakowania lokomotyw (i wagonów), używa się tagi aktywne. Ale do znakowania palet i towarów niemal zawsze używa się tagów pasywnych. Ale czy na pewno do znakowania pojedynczych sztuk towaru wykorzystuje się tagi RFID? Otóż właśnie jeszcze nie. Jest kilka powodów, dla których RFID ciągle nie zdobyło takiej popularności, jak wróżyło się temu rozwiązaniu jeszcze kilka lat temu. Na początku XXI wieku marketingowcy budujący brandy wokół technologii RFID najczęściej posługiwali się wizją nowoczesnego sklepu spożywczego. W takiej wizji klient wchodził do samoobsługowego sklepu, zbierał towar do koszyka, a po zakończeniu zakupów przejeżdżał przez bramkę, która zliczała wszystkie towary znajdujące się w koszyku i sama pobierała pieniądze z bezprzewodowej karty kredytowej, a klient nie zatrzymując się wychodził ze sklepu.
Niestety z tej wizji nie sprawdza się niemal żaden element. Pierwszym ograniczeniem jest cena tagu RFID. Jeśli przyjmiemy, że kosztuje on obecnie około 50 groszy, wtedy okaże się, że przynajmniej połowa naszych zakupów obciążona jest dodatkowym 25 procentowym podatkiem na rzecz radiowej technologii rejestracji towarów (około połowa przeciętnych zakupów spożywczych to towary o cenie niższej bądź bliskiej 2 złote, a jogurty, budynie itp. często kosztują nawet poniżej 1 złotego). Paragon o wartości 200-300 zł który zawiera 60-80 produktów musiałby być wyższy o 30-40 zł, żeby pokryć koszty użycia RFID. Oczywiście niepotrzebne byłyby wtedy kasjerki, ale opisany wyżej wózek jest obsługiwany manualnie najwyżej kilka minut, co oznacza, że zwolnienie kasjerki w żaden sposób nie zrekompensuje dodatkowych kosztów znakowania towarów tagami radiowymi.
Kolejnym problemem jest wiarygodność odczytu tagów. Przy koszu z zakupami, w którym jest 60-80 oznakowanych towarów ta wiarygodność (a w zasadzie jej brak) nie jest jeszcze krytyczna. Jednak przy próbie wykorzystania RFID w magazynie, przy próbie implementacji tych procesów w programie WMS gdy na palecie może się znajdować ponad tysiąc egzemplarzy (np. książek czy ubrań) ta wiarygodność staje się krytyczna. Obecnie istniejące tagi i czytniki RFID są w stanie odczytywać około 300 tagów na sekundę. Pozornie wydawać by się mogło, że wystarczy więc zatrzymać się w bramie z czytnikami RFID na około 5 sekund, żeby wszystkie tagi zostały odczytane. Niestety sprawa nie jest taka prosta. Otóż tagi pasywne są zasilane zewnętrznie za pomocą pola pytającego czytnika. Dodatkowo nie następuje komunikacja zwrotna między nimi i tag nie dowiaduje się od anteny, że może się już wyłączyć. W związku z tym (z pewnymi usprawnieniami wprowadzonymi przez algorytm Aloha i techniczne zabezpieczenia wielokrotnego odczytu) tagi zachowują się jak Osioł w Shreku, czyli na pytanie kto idzie na wyprawę Osioł dwadzieścia razy skacze do góry krzycząc "weź mnie!", mimo tego że nikt z nim nie konkuruje. Dokładnie tak samo jest w przypadku palety z dużą liczbą asortymentów oznakowanych RFID. Tagi znajdujące się najbliżej anten zdążą odpowiedzieć już przynajmniej kilkanaście razy, a tagi z samego dna palety czasem nie odezwą się ani razu.
Skąd wiadomo, że tagi znajdujące się na dnie palety są najbardziej leniwe? Wynika to z kilku własności fizycznych. Podstawowa to taka, że natężenie pola elektromagnetycznego wykorzystywanego przez RFID pasywne do zasilania silnie maleje wraz ze wzrostem odległości. Tak więc tagi będące dalej od anten (w środku bądź na dnie palety) są zasilane słabiej. Dodatkowo na to osłabienie wpływa też tłumienie pola zarówno przez materiał przechowywany na palecie jak i inne tagi znajdujące się bliżej anteny. Te dwa czynniki powodują, że schowane głęboko RFID odzywają się później i są słabiej słyszane (one również są dalej od anten odbiorczych). Takie zachowanie oznacza, że nie ma niestety pełnej gwarancji, że przy odpowiednio dużej liczbie tagów RFID wszystkie zostaną na pewno odczytane w skończonym czasie. Testy praktyczne przeprowadzane przeze mnie jak i innych praktyków wdrażania RFID pokazują, że paleta zawierająca tysiąc tagów RFID nawet zatrzymana w bramce z czytnikami na całą minutę nie zawsze będzie w całości odczytana przez program magazynowy. Ponadto brak stuprocentowego odczytu zdarza się co dwie, trzy próby, a nie raz kilkadziesiąt prób, jak pokazują niektóre badania. Oczywiście można tak ułożyć towar na palecie, że niepełny odczyt będzie się zdarzał znacznie rzadziej, ale będzie to działanie trudne do zrealizowania w codziennej pracy.
Osobnym problemem są materiały i towary, które dodatkowo utrudniają pracę z użyciem RFID. Należą do nich różnego rodzaju diamagnetyki (w tym ciecze) i metale, które utrudniają przenikanie fal odpowiedzialnych za wzbudzenie tagów. Tak więc oznakowanie metalowych puszek z farbą czy dezodorantów w sprayu jest w zasadzie niemożliwe bez stosowania szczególnych sztuczek. Ciecze będą tłumiły fale, a te docierające do towaru będą łatwiej wzbudzać prąd w dużej metalowej puszce niż w małej antenie tagu RFID naklejonego bezpośrednio na tą puszkę. Podobnie będzie z szamponem czy wodą mineralną (w plastikowym opakowaniu), które będą skutecznie tłumić fale radiowe i utrudniać odczytanie tagów schowanych wewnątrz palety.
Opisane w artykule aspekty używania tagów RFID implikują to, że bardzo trudno użyć tej technologii w obecnie istniejącej postaci dla bardzo tanich, nieprzeliczalnych optycznie i znajdujących się w dużej liczbie w jednym opakowaniu zbiorczym towarów. Ponadto na razie należy zrezygnować z nich w procesach wymagających bardzo wysokiej gwarancji odczytu oraz należy uważać na charakterystykę elektromagnetyczną towarów i opakowań. W praktyce oznacza to, że nie da się jeszcze skutecznie (bez bazowania na uczciwości klientów) używać tej technologii w detalicznym sklepie spożywczym, nie da się sensownie znakować za pomocą RFID farb, szamponów, mleka, wody mineralnej, jogurtu, dezodorantów, książek, płyt, czy stosować ich do inwentaryzacji bądź zabezpieczeń antykradzieżowych czy wiarygodnej rejestracji wydania towaru (zarówno w sklepie jak i w magazynie).
W dzisiejszym artykule przedstawiłem sceptyczne spojrzenie na technologię RFID. Oczywiście nie oznacza to, że jest to martwa dziedzina. Wręcz przeciwnie zarówno na świecie jak i w Polsce jest już wiele skutecznie wdrożonych procesów znakowania towarów tagami radiowymi, które podnoszą efektywność logistyki i przepływu towarów oraz z roku na rok przybywa takich wdrożeń. Natomiast podejście, że jest to technologia będąca remedium na wszystkie bolączki i wystarczy przekroczenie bariery kosztów inwestycyjnych, by przyniosła niesamowite efekty należy włożyć między bajki. I niestety mam obawy, że część magicznych korzyści wynikających z wdrożenia RFID nigdy spomiędzy tych bajek już nie wyjdzie.