دنیای تکنولوژی در ابعاد مختلف در زندگی روزمره ما تاثیر گذاشته است. بدون شک زندگی ما با تکنولوژی های رادیویی عجین شده است. یکی از این تکنولوژی ها تگ RFID است.
RFID مخفف (radio-frequency identification) به معنی شناسایی فرکانس رادیویی می باشد. به فناوری ای اطلاق می شود که به موجب آن اطلاعات دیجیتال رمزگذاری شده در برچسب های RFID یا برچسب های هوشمند که در زیر تعریف خواهیم کرد از طریق امواج رادیویی توسط یک RFID reader ضبط و خوانده می شوند.
یک تگ RFID از یک مدار یکپارچه و آنتن تشکیل شده است. این برچسب همچنین از یک ماده محافظ تشکیل شده است که قطعات را در کنار هم نگه می دارد و آنها را از شرایط مختلف محیطی محافظت می کند.
RFID چگونه عمل می کند؟
RFID مانند عمل بارکد کردن است که در آن داده ها بروی یک تگ توسط دستگاهی ذخیره می شود. این داده ها را در یک پایگاه داده ذخیره می شوند. این فناوری نسبت به سیستم های بارکد خوان دارای چند مزیت است. نکته قابل توجه این است که RFID reader می تواند اطلاعات برچسب RFID را در خارج از دید خود بخواند (به صورت غیر مستقیم)، در حالی که بارکدها باید حتما با یک اسکنر نوری تراز شوند.
نحوه عمل کردن:
RFID در خانواده فناوری هایی AIDC قرار می گیرد که قابلیت شناسایی خودکار اطلاعات و دریافت آن ها را دارا است. روش کار در AIDC به این گونه است که به صورت خودکار اشیاء را شناسایی می کنند و داده هایی راجع به آنها جمع آوری می کنند و اطلاعات جمع آوری شده را مستقیماً در سیستم های رایانه ای با دخالت اندک و یا بدون دخالت انسان وارد می کنند. این کار توسط امواج رادیویی صورت می گیرد.
این تگ ها حاوی اطلاعات ذخیره شده الکترونیکی هستند. بعضی از برچسب ها توسط میدان های مغناطیسی در فاصله های کوتاه نیرو گرفته و خوانده می شوند. برخی دیگر از منبع انرژی مانند باتری تغذیه می شوند و یا در برخی موارد باتری ندارند اما از قسمت EM انرژی جمع می کنند، و به عنوان یک فرستنده غیر فعال برای انتشار مایکروویو یا امواج رادیویی UHF عمل می کنند.
سیستم های RFID از سه مؤلفه تشکیل شده اند:
- برچسب RFID یا برچسب هوشمند
- خواننده RFID
- آنتن
برچسب های RFID حاوی یک مدار یکپارچه و آنتن هستند که برای انتقال داده ها به Reader RFID استفاده می شوند. Reader RFID سپس امواج رادیویی را به اطلاعات قابل فهم برای انسان تبدیل می کند.
اطلاعات جمع آوری شده از برچسب ها از طریق یک رابط ارتباطی به سیستم رایانه میزبان منتقل می شوند، جایی که می توان داده ها را در یک پایگاه داده ذخیره کرد و آنها را آنالیز کرد.
تگ RFID و تگ هوشمند
تگ RFID:
همانطور که گفته شد، یک برچسب RFID از یک مدار یکپارچه و آنتن تشکیل شده است. این برچسب همچنین از یک ماده محافظ تشکیل شده است که قطعات را در کنار هم نگه می دارد و آنها را از شرایط مختلف محیطی محافظت می کند. مواد محافظ بستگی به کاربرد مجموعه دارد. به عنوان مثال نشان های شناسه کارمندان حاوی برچسب های RFID به طور معمول از پلاستیک با دوام ساخته می شوند.
تگ فعال و غیرفعال
برچسب های RFID در اشکال و اندازه های مختلفی ارائه می شوند از جمله فعال و غیر فعال. در این بین برچسب های غیر فعال بیشترین کاربرد را دارند. زیرا کارکردن با این برچسب ها به مراتب راحت تر و ارزان تر است. قبل از اینکه اطلاعات بر روی کارت های غیر فعال انتقال داده شوند باید توسط دستگاه reader RFID فعال شوند.
در تگ های غیر فعال، باتری وجود ندارد. در عوض انرژی مورد نیاز خود را از آنتن گیرنده تامین می کنند که موج الکترو مغناطیسی را ارسال می کنند.
برخلاف برچسب های غیرفعال، تگ های RFID فعال دارای منبع تغذیه پردازنده (مانند باتری) هستند، با این قابلیت این نوع از برچسب ها می توانند اطلاعات را در هر زمانی انتقال دهند. همچنین تگ های نیمه فعال نیز وجود دارند که هم از نیروی باتری و هم آنتن استفاده می کند. این تگ ها معمولاً تا حد ۲۰۰۰ کیلوبایت اطلاعات را می توانند ذخیره کنند. این اطلاعات ممکن است شناسه یا سریال منحصر به فردی باشد. این برچسب ها همینطور می توانند فقط خواندنی باشند یا قابلیت هم خواندن و هم نوشتن را داشته باشند. محدوده خواندن این تگ ها نیز به عواملی مانند نوع تگ، نوع خواننده، تداخل در محیط و … بستگی دارد. به صورت کلی محدوده تگ های فعال به دلیل وجود منبع قدرت بیشتر از تگ های غیر فعال است.
برای درک درست تر این موضوع می توانید مقاله مربوط به تفاوت تگ های Active و تگ های Passive مطالعه کنید.
تگ هوشمند:
برچسب های هوشمند با برچسب های RFID متفاوت هستند. آنها از لیبل چسب و یک برچسب RFID ساخته شده اند، همچنین ممکن است دارای بارکد و یا سایر اطلاعات چاپی باشند. برچسب های هوشمند می توانند با استفاده از چاپگرهای برچسب دسک تاپ رمزگذاری و چاپ شوند، در حالی که برنامه ریزی برچسب های RFID زمان بیشتری دارد و به تجهیزات پیشرفته تری نیاز دارد.
کجا از تگ های RFID استفاده می شود؟
این فناوری در بسیاری از صنایع برای انجام کارهایی از این دست به کار می رود:
- مدیریت موجودی
- پیگیری دارایی
- ردیابی پرسنل
- کنترل دسترسی به مناطق محدود
- مدیریت زنجیره تأمین
- پیشگیری از جعل (به عنوان مثال در صنعت داروسازی)
کاربرد این تگ ها بسیار زیاد. برای مثال می توان از این تگ ها در خط تولید کارخانه ماشین سازی استفاده شود. با چسباندن این تگ به بدنه اتومبیل در حال ساخت می توان پیشرفت مونتاژ آن ها در خط تولید را پیگیری کرد.
در خدمات درمانی و پزشکی نیز این تگ ها کاربر دارند برای فرآیند ورود و خروج دارو به انبار را تا هنگام رسیدن به داروخانه را پیگیری کرد.
این تگ ها در ایمنی کار شغل های پر خطر مانند پرسنل سکو های نفتی و گازی نیز کابردی هستند. تگ RFID به افراد متصل می شود و این امر باعث می شود در مواقع اضطراری به سرعت ای افراد پیدا شوند.
سیستم های RFID به روش های مختلفی قابل استفاده هستند – در اینجا چند مثال دیگر آورده شده است.
1. کنترل دسترسی آسان و پرداخت بدون تماس
2. کم تر شدن پول نقد در مغازه ها
آمازون بزرگترین فروشگاه اینترنتی دنیا آجر و ملات خود را بر اساس فناوری RFID ، Amazon Go ، در سیاتل راه اندازی کرد.
3. چه چیزی در یخچال در حال تمام شدن است
4. هوشمند سازی زنجیره تامین
زنجیره های عرضه دیجیتال می توانند با استفاده از فناوری RFID محصولات از تولید کنندگان تا کاربر نهایی را ردیابی و ردیابی کنند.
انواع فرکانس های سیستم RFID
سه نوع اصلی سیستم وجود دارد. فرکانس پایین (LF)، فرکانس بالا (HF) و فرکانس فوق العاده بالا (UHF). البته RFID مایکروویو نیز موجود است. استفاده از هر فرکانسی در هر کشور و منطقه متفاوت است.
- فرکانس پایین شامل محدوده 30KHz to 500 KHz می شود. فرکانس معمول در این رنج ۱۲۵ کیلوهرتز است و دارای محدوده انتقال کوتاه هستند. این مقدار معمولاً از چند سانت تا کمتر از حدود ۱۸۰ سانت را شامل می شود.
- در سیستم فرکانس بالا این محدود معادل ۳ MHz to 30 MHz است. رنج معمول آن نیز مقدار ۱۳٫۵۶ مگاهرتز است. محدوده تحت پوشش نیز شامل چند سانت تا چندین متر می شود.
- در فرکانس های فوق العاده بالا این رنج معادل ۳۰۰ MHz to 960 MHz است. این فرکانس از حدود ۸ متر دورتر قابل خواندن است. در مواردی نیز تگ هایی با قدرت بسیار بالا ساخته می شوند که تا ۱۰۰ متری نیز قابلیت خواندن دارند.
چند مزیت این تگ ها:
- بهبود صحت اطلاعات
- جمع آوری سریعتر اطلاعات
- ردیابی موجودی، دارایی ها و کاهش هزینه های کاری
- و …
تگ RFID مزیت های فروانی دارد که ما در اینجا تنها فقط به چند مورد اشاره کردیم.
معایب تگ RFID
- قیمت بالا: علی رغم پیشرفتهای علمی و فنی صورت گرفته، قیمت برچسبهای Passive در تعداد بالا بین 50 تا 90 سنت و در تعداد کم حدود 1 دلار و در مورد برچسبهای Active حدود 10 دلار می باشد. متاسفانه این قیمتها حدود 5 تا 10 دلار بالاتر از آستانه مقرون به صرفه بودن این برچسبها برای کاربردهای مختلف هستند.
- تداخل: به دو صورت اتفاق می افتد:
تداخل Reader ها: زمانی اتفاق می افتد که سیگنالهای ارسال شده از چند دستگاه Reader تداخل پیدا می کنند.
تداخل tag ها: زمانی اتفاق می افتد که تعداد تگهای RFID بسیار زیادی در فضای کوچکی وجود داشته باشند. - مسئله ایمنی : اکثر تگهای RFID حتی پس از خرید و خروج از فروشگاه فعال هستند. در نتیجه اطلاعات آنها می تواند توسط دستگاه های Reader خوانده شود. بنابراین احتمال سرقت کالاها افزایش می یابد.
- مشکلات اجتماعی : بر اثر پیشرفتهای اخیر تکنولوژی در بسیاری از مناطق دنیا از جمله فرانسه، NewZealand، نروژ و… فناوری RFID برای تشخیص هویت افراد استفاده می شود. این امر به عقیده بسیاری از افراد نامطلوب است؛ زیرا شخصیت اجتماعی و انسانی آنها را زیر سوال برده و سبب می شود که به انسانها به چشم یک ربات نگریسته شود.
- عدم وجود استانداردها : شرکت های متعددی وجود دارند که دستگاه های RFID را تولید می کنند. اما قوانین و استانداردهای جهانی خاصی برای این تولید وجود ندارد. این مسئله سبب می شود که فناوری RFID طراحی شده برای یک کمپانی یا شرکت تنها در همان شرکت قابل استفاده باشد و تگهای موجود در روی محصولات یک کمپانی(مثلا تامین کننده) ممکن است توسط کمپانی دیگر(مثلا تولید کننده) خوانده نشود که این امر مشکلات فراوانی را ایجاد می کند. استانداردهای موجود برای تعیین فرکانس RFID نیز در کشورهای مختلف تفاوت دارد.
آیا استفاده از RFID مورد نیاز است یا خیر؟
فرایندهایی که از برنامه بارکد استفاده می کنند کاندیدای خوبی برای جایگزین کردن آنها با تگ های RFID هستند. RFID نسبت به بارکد، مزایای بسیاری دارد.
تگ های RFID به دو علت اصلی نسبت به بارکد برتری پیدا می کنند:
- تگ RFID می توانند اطلاعات بیشتری را در خود ذخیره کنند.
- تگ های RFID در برابر صدمات و لکه دار شدن نسبت به بارکد مقاومت تر هستند.
از گذشته تا به امروز
تاریخچه استفاده از RFID به زمان جنگ جهانی دوم بر می گردد و تا امروز این فناوری در حال گسترش است همچنین تقاضا برای استفاده از این تگ ها نیز رو به افزایش است.
بخشی از این امر به دلیل دستورات صادره از وزارت دفاع ایالات متحده (وزارت دفاع ایالات متحده) و وال مارت است که تامین کنندگان خود را ملزم به ردیابی محصولات خود با استفاده از تگ های RFID می کند.
RFID از زمان جنگ جهانی دوم مسیری طولانی را طی کرده است و آینده روشنی را در پیش رو دارد. در ادامه تکامل RFID را مرور خواهیم کرد.
سیر تکامل RFID
در جنگ جهانی دوم، آلمانی ها، ژاپنی ها، آمریکایی ها و انگلیسی ها همه از رادار استفاده می کردند. انگلیسی ها فرستنده ها را روی هواپیماها قرار می دادند که سیگنال هایی را از ایستگاه های راداری روی زمین دریافت می کردند و سیگنالی را برای شناسایی هواپیمای دشمن پخش می کردند و بدین ترتیب اولین سیستم RFID را ایجاد می کردند.
از آن زمان ، سیستم های RFID راه طولانی را طی کرده اند. از هوافضا گرفته تا لجستیک و فوتبال از این فناوری استفاده می کنند. سیستم های ردیابی RFID اکنون در سطح بسیار پیچیده ای قرار گرفته اند و کاربران می توانند از مزایای باورنکردنی آنان بهرمند شوند.
سرمایه گذاری
در سال 2004، 500 شرکت بر روی این فناوری سرمایه گذاری کردند که والمارت یکی از اولین پیش قدمان در این خصوص بود. این شرکت تا 50 میلیون دلار برای برنامه های RFID و برنامه های آزمایشی هزینه کرد. در حال حاضر قیمت تگ های RFID فوق العاده کاهش یافته است، همچنین اثبات شده است که این فناوری بازده قابل توجهی از سرمایه گذاری (ROI) را در مدت زمانی کوتاه برای شرکت ها به ارمغان می آورد. شرکتهای تولیدی ، انبارداری و خرده فروشی اکنون به 200٪ ROI.1 رسیده اند.
ROI = نرخ بازگشت سرمایه
چشم انداز
امروز ، RFID یک بازار سریع در حال تحول و آینده ای روشن است. یک مورد که باعث تقاضای RFID می شود خرده فروشی کانال Omni است. تقاضا برای این فناوری به حدی زیاد است که پیش بینی می شود تا سال 2020 به یک بازار 24.5 میلیارد دلاری دست پیدا کند. خلاق ترین شرکت های دنیا به این سیستم روی آورده اند و هرچه خرده فروشان بیشتری RFID را پیاده سازی کنند، قیمت آن کاهش می یابد. EPC Global پیش بینی کرده است که هزینه هر برچسب فقط به 5 سنت در هر 3 تگ کاهش می یابد
در حال حاضر تجارت الکترونیک بیشتر از همیشه به ردیابی و مدیریت موجودی برای پیشرفت نیاز دارد که این امر با فناوری RFID محقق می گردد.
