articol

Revista Romn de Informatic i Automatic, vol. 21, nr. 3, 2011 29

UTILIZAREA TEHNOLOGIEI RFID N IDENTIFICAREA, URMRIREA TRASABILITII I VERIFICAREA

AUTENTICITII PRODUSELOR Eleonora Tudora Adriana Alexandru

[email protected] [email protected]

Institutul Naional de Cercetare-Dezvoltare n Informatic, ICI Bucureti

Rezumat: Lucrarea este o imagine de ansamblu a structurii sistemelor RFID (Radio Frequency Identification) i a benzilor de frecven radio folosite de tehnologia RFID. Se prezint, de asemenea, o soluie bazat pe tehnologia RFID pentru identificarea, trasabilitatea i autentificarea produselor, prin implementarea unui sistem de management de producie i extinderea utilizrii acestuia pentru comerciani.

Cuvinte cheie: RFID, Eticheta RFID, Cititor RFID, Trasabilitate.

Abstract: This paper is an overview of the structure of Radio Frequency Identification (RFID) systems and radio frequency bands used by RFID technology. It also presents a solution based on the application of RFID for brand authentication, traceability and tracking, by implementing a production management system and extending its use to traders.

Keywords: RFID, Tag, Tag reader, Traceability.

1. Introducere

RFID este o metod de identificare automat, de viitor, considerat de unii ca una dintre tehnologiile de calcul cele mai rspndite din istorie [1].

RFID se bazeaz pe stocarea i regsirea datelor la distan, folosind dispozitive numite etichete (tag-uri) sau transpondere RFID [2]. Sistemul auto-ID, bazat pe tehnologia RFID, este un atu important pentru sistemele de inventariere din dou motive. n primul rnd, vizibilitatea oferit de aceast tehnologie permite cunoaterea exact la nivel de inventar prin eliminarea discrepanei dintre nregistrarea de inventar i inventarul fizic. n al doilea rnd, tehnologia RFID poate preveni sau reduce sursele de erori. Beneficiile folosirii RFID includ reducerea costurilor forei de munc, simplificarea proceselor de afaceri i reducerea inexactitii inventarului.

RFID este o tehnologie cu mare valoare n afaceri i cu un potenial uria, ce promite s nlocuiasc vechiul cod de bare i s contribuie la vizibilitatea mrfurilor n timp real, indiferent de punctul lanului logistic n care se afl. Putem gsi aplicaii RFID n cele mai diverse domenii, ns principala lor utilizare este n urmrirea obiectelor [3].

n cea mai simpl form, RFID este un concept similar tehnologiei cu cod de bare, fr a fi necesar ns o vizibilitate direct a entitilor monitorizate. Aa cum sistemele cu cod de bare necesit un cititor optic corespunztor i etichete speciale lipite pe obiecte, RFID necesit un echipament cititor i etichete speciale ataate articolelor de urmrit sau chiar integrate n acestea.

La nivel european, Comitetul European pentru Standardizare promoveaz dezvoltarea de standarde internaionale pentru tehnologiile de identificare i colectare automat a datelor. Institutul European de Standarde n Telecomunicaii a elaborat standarde specifice pentru RFID, care opereaz la frecvene foarte nalte, precum i standarde generice pentru dispozitivele cu raz scurt (SRD), aplicabile echipamentelor care funcioneaz n domeniile de frecvene joase i nalte i cu microunde, care pot fi utilizate pentru RFID [4]. Comisia face apel la organismele europene de standardizare ca, n colaborare cu forumurile i consoriile industriei de profil, s se asigure c standardele europene i internaionale corespund cerinelor europene, n special n ceea ce privete problemele de confidenialitate, securitate, drepturi de proprietate (intelectual i autorizare), s identifice lacunele de standardizare i s ofere un cadru adecvat pentru elaborarea viitoarelor standarde pentru RFID.


Lipsa de standardizare i lipsa de armonizare a alocrii frecvenelor sunt un obstacol n calea dezvoltrii acestei industrii. ANSI i ISO au lucrat mpreun pentru a dezvolta standardele RFID, iar unii chiar au adoptat aceste standarde pentru aplicaii cum ar fi cel de urmrire a animalelor (ISO 11784 i 11785), precum i cel de urmrire mrfuri n lanul de aprovizionare (ISO 18000-3 i ISO 18000-6).

2. Structura unui sistem RFID

Sistemele RFID sunt compuse, n general, din trei componente - un cititor, o etichet (transponder de radiofrecven) i un sistem de procesare a datelor ce poate fi bazat pe un PC sau pe diferite microcontrolere [5]. Sistemele RFID utilizeaz transmisia prin radiofrecven pentru a identifica, cataloga sau localiza "articole" care pot fi n principal obiecte, dar i persoane sau animale. Cititorul conine componente electronice care emit i recepioneaz un semnal spre i de la eticheta de proximitate, un microprocesor care verific i decodific datele recepionate i o memorie care nregistreaz datele rezultate care ulterior vor fi transmise mai departe, dac este necesar (figura 1) [6]. Pentru a face posibil recepia i transmisia datelor de la etichet, cititorul are conectat o anten. Antena poate fi integrat n carcasa cititorului sau poate fi separat, situat la distan de restul electronicii. Ca la majoritatea aplicaiilor de radiofrecven, pentru a se obine performane bune, diametrul antenei trebuie s fie relativ mare.

Figura 1. Transmiterea datelor spre i de la eticheta RFID

O etichet RFID conine circuitele ce controleaz comunicaia cu cititorul, n general integrate pe un circuit monolitic. Acesta conine cel puin dou seciuni [7]:

una care asigur comunicaia cu cititorul;

alta de memorie, cu rol de stocare a codurilor de identificare sau al altor date i care este activat odat cu comunicaia.

Cnd un obiect echipat cu etichet trece prin zona de aciune, eticheta detecteaz semnalul generat de cititor i ncepe s comunice informaiile stocate n memorie. La sistemele pasive, semnalul generat de cititor ofer etichetei att informaii temporale, ct i suficient energie pentru a-i asigura funcionarea. Semnalul de tact (informaiile de timp) sincronizeaz comunicaia dintre etichet i cititor, simplificnd proiectarea constructiv a acestora [8], [9].

3. Gamele de frecven utilizate de tehnologia RFID

Datorit spectrului radio diferit n care opereaz, echipamentele (i implicit aplicaiile) RFID se mpart n mai multe categorii [10]. Alegerea benzii de frecven optime pentru o aplicaie RFID este dictat n primul rnd de condiiile de mediu n care sistemul trebuie s funcioneze precum i de cerinele aplicaiei.


Astfel, pentru Europa i Africa benzile de operare sunt:

Joas frecven (LF Low Frequency) F = 125/134 KHz dispozitive cuplate inductiv pentru care majoritatea rilor nu solicit autorizarea sistemelor ce opereaz n aceast band. Caracteristici pentru acest domeniu:

aplicaii uzuale: identificarea animalelor, controlul accesului, managementul recipientelor;

distane de citire: 0,1 pn la 1 m; funcionare excelent n apropierea metalelor sau n lichide.

nalt frecven (HF - High Frequency), F = 13,56 MHz elemente electronice de supraveghere. Caracteristici pentru acest domeniu:

aplicaii uzuale: inventariere-arhivare documente, control bagaje, transport auto;

distane de citire : 1 pn la 3 m; aceast band de frecvene are cele mai multe aplicaii posibile.

Foarte nalt frecven (Ultra High Frequency UHF/MW), F = 850 MHz - 2,46 GHz. Cuprinde dou domenii:

cel al frecvenelor cuprinse ntre 430 i 460 MHz aplicaii industriale, tiinifice i medicale;

cel al hiperfrecvenelor cuprinse ntre 2,35 i 2,45 GHz aplicaii cu spectru distribuit.

Caracteristici pentru aceste domenii:

aplicaii uzuale: transport auto, parcare, managementul containerelor;

distane de citire: 1 pn la 12 m;

permit identificarea vehiculelor n micare cu viteze de peste 100 km/h.

4. Utilizarea tehnologiei RFID n identificarea, urmrirea trasabilitii i verificarea autenticitii produselor

Asigurarea autenticitii produselor i stabilirea traseului urmat de un produs se pot face prin implementarea unui sistem de management al produciei folosind tehnologia RFID i extinderea utilizrii acestuia pn la locul de comercializare. Exist n acest moment sisteme de management implementate pe fluxul de fabricaie i pe timpul transportului, dar lanul nu este complet, lipsind astfel de sisteme la punctele de desfacere i o baz de date care s conin toate informaiile, n mod unitar.

Lucrarea prezint o soluie sigur i de cost redus bazat pe aplicarea tehnologiei RFID, att pentru autentificarea mrcii produselor, ct i pentru urmrirea trasabilitii lor, asigurnd totodat i un suport informatic pentru controlul distribuiei (figura 2). Mai mult, pentru eliminarea suspiciunilor legate de transportul sau stocarea unor produse n condiii improprii, n cadrul proiectului se efectueaz cercetri pentru gsirea de soluii de monitorizare a parametrilor ambientali prin stocarea n memoria unui transponder activ (cuplat cu senzori specifici) a informaiilor obinute pe ntreaga durat a transportului sau pe durata stocrii. Informaiile corespunztoare trasabilitii produsului sunt citite i nscrise la fiecare punct/nod de distribuie sau magazin de desfacere. n acest fel, la consumatorul final ajunge un produs cu un trasponder / etichet ataat(), n care sunt memorate toate informaiile eseniale ale produsului i traseul urmat de acesta, inclusiv cele legate de magazinul de desfacere final n care se afl. Clientul poate verifica toate aceste informaii cu ajutorul unui cititor portabil sau fix, nglobat, de exemplu, ntr-un PDA sau telefon mobil. Dac clientul dorete, dup achiziionarea produsului, se va putea nregistra ca proprietar al respectivului produs.


Figura 2. Arhitectura unui lan de distribuie

Astfel, un produs va fi autentificat prin trei mijloace accesibile rapid oricrui cetean:

autentificare la nivelul etichetei produsului (holograma, alte elemente de autentificare tradiionale);

autentificare la nivelul cipului electronic al etichetei RFID ce nsoete produsul i care conine informaii referitoare la trasabilitatea i originea produsului;

autentificare la nivelul site-ului web, pe baza codului ID unic de produs, pentru compararea informaiei din baza de date oficial a productorului cu cea din cipul electronic.

n acest fel se asigur o maxim siguran n sistem, scderea drastic a posibilitilor de piratare a produselor, o cretere a siguranei cumprtorului asupra produselor achiziionate i un sistem de management i urmrire modern i eficient al produselor proprii.

Fluxul informaional bidirecional pe traseul productor, distribuitor i comerciani este prezentat n figura 3 i conine urmtorii pai n asigurarea trasabilitii:

etichetarea produsului la productor cu eticheta RFID i nscrierea informaiilor iniiale n memoria transponderului. Produsele se introduc n colete care se eticheteaz cu etichete RFID i se nscriu informaiile iniiale legate de colet n baza de date a productorului. Codul coletului se asociaz cu codurile produselor din colet. Actualizarea bazelor de date ale productorului se face n continuare pe baza codului de colet pn la vnzarea cu amnuntul a produselor. Produsul se stocheaz mpreun cu aceste informaii n memoria transponderului, n magazia de produse finite a productorului, iar informaiile se transmit n serverul productorului, ce conine i baza de date a produselor finite. La livrarea din magazia de produse finite a productorului, n memoria etichetelor coletelor se nscrie data i codul magaziei. Informaia este transmis serverului productorului via Internet;

la intrarea n magazia distribuitorului, se citete informaia din eticheta coletului i informaia se transmite serverului productorului. Se vor nscrie n etichetele coletului i ale produselor din colet informaii legate de intrarea n magazia distribuitorului. La ieirea din magazia distribuitorului se citete informaia din eticheta coletului i informaia se transmite serverului productorului. Opional, se va putea efectua operaia de autentificare a produsului. Se vor nscrie n etichetele coletului i a produselor din colet informaii legate de ieirea din magazia distribuitorului;

dac mai exist distribuitori n lanul de distribuie, se va repeta pasul anterior;

la intrarea n magazia comerciantului cu amnuntul, se citete informaia din eticheta coletului i se transmite serverului productorului. Se vor nscrie n etichetele coletului


i ale produselor din colet informaii legate de intrarea n magazia comerciantului. Se despacheteaz i se pun produsele pe raft. Eticheta coletului va fi distrus i va fi informat serverul productorului;

la vnzarea produsului, se va efectua operaia de autentificare cu ajutorul unei aplicaii ce poate rula fie pe un PC, fie pe un PDA, conectate la un cititor RFID. Autentificarea se va realiza pe baza informaiilor stocate n memoria etichetei RFID a produsului (informaii stocate succesiv n magazia de produse finite a productorului i apoi pe lanul de distribuie) i a informaiilor aduse de pe serverul productorului via Internet;

dac produsul se vinde, comerciantul are obligaia de a nregistra acest lucru n serverul productorului. Astfel se va nregistra c produsul cu respectivul cod i respectivele informaii legate de trasabilitatea sa a fost vndut. O ncercare de vindere a unui eventual produs falsificat cu o etichet clonat va gsi la autentificarea sa pe serverul productorului informaia c acel produs a fost deja vndut. Mai mult, aceast autentificare euat va informa productorul c s-a ncercat autentificarea unui produs falsificat;

pe anumite segmente din lanul de distribuie trebuie s existe posibilitatea de a ataa suplimentar o etichet RFID care nregistreaz temperatura ntr-un anumit interval de timp i cu o anumit frecven, ambele programabile prin intermediul aplicaiei ce ruleaz la magaziile productorului i distribuitorilor. nregistrarea temperaturii poate fi fcut i n cazul stocrii. Informaiile stocate n eticheta RFID cu senzor se vor descrca cu ajutorul unui cititor RFID i vor fi transmise serverului productorului. n momentul n care eticheta va fi detaat de produsul monitorizat se va informa serverul productorului. Eticheta va putea fi refolosit.

Figura 3. Fluxul informaional pe traseul productor, distribuitor i comerciani


Eticheta electronic va putea nsoi sau nu produsul dup vnzare (eventual pentru service). Etichetele nu se refolosesc, cu excepia etichetelor care nregistreaz temperatura (i care se aplic coletelor / produselor).

Arhitectura sistemului pentru controlul i verificarea autenticitii produselor este prezentat n figura 4. La nivelul unei magazii, se va considera arhitectura sistemului organizat pe mai multe nivele.

Figura 4. Arhitectura sistemului

n cadrul sistemului se dezvolt un middleware RFID, cu urmtoarele caracteristici:

coordonarea i integrarea cititoarelor;

supravegherea i nregistrarea informaiei din tag;

posibilitatea de a executa simple filtrri.

innd cont de specificul, precum i de complexitatea sistemului i de multiplele funcionaliti pe care trebuie s le ndeplineasc, se adopt o arhitectur pe mai multe nivele, care s asigure filtrare i direcionare pe baz de context. n acest mod se asigur scalabilitatea arhitecturii i o integrare facil.

Trebuie specificat faptul c n cadrul sistemului se permite crearea etichetelor, oferind faciliti pentru completarea datelor corespunztoare etichetei ataate unui produs, modificarea valorilor, tergerea (eliminarea) unei etichete din baza de date, tergerea fizic a unei etichete (cu prelucrrile corespunztoare n baza de date) etc.

n cadrul sistemului pentru controlul i verificarea autenticitii produselor sunt instalate mai multe baze de date, astfel amintim: baza de date la productor (n care se stocheaz toate informaiile referitoare la micarea produsului de la productor la consumator), baza de date la nivelul magaziei distribuitorului sau comerciantului cu amnuntul i o baz de date instalat la nivelul controler-elor RFID de poart.


5. Avantajele utilizrii RFID n lanurile de aprovizionare

Dintre avantajele utilizrii RFID n lanurile de aprovizionare pot fi menionate:

RFID permite automatizarea managementului lanurilor de aprovizionare, permind ntreprinderilor s realizeze economii importante;

RFID aduce o contribuie important n pstrarea acurateei nregistrrilor referitoare la recepiile i expediiile de produse;

RFID previne furtul de produse, prin nregistrarea acestora la nivelul unor puncte multiple, crend o nregistrare relativ la traseul parcurs de fiecare produs;

RFID are capabilitatea de a identifica locaia n care se afl un produs, mai ales n cazul pierderilor acestuia, lucru ce permite ca productorul sau distribuitorul s ia o serie de msuri corective.

Ca rezultat, RFID are o contribuie major n ceea ce privete gsirea rapid a unui produs, precum i n eliminarea posibilitilor de falsificare a acestuia.

Managementul lanurilor de aprovizionare bazat pe tehnologia RFID se confrunt cu o serie de provocri, mai ales n ceea ce privete securitatea operaiilor. Este de la sine neles c ansamblul atributelor electronice ale unui produs joac un rol vital n obinerea avantajelor sistemelor de management al lanurilor de aprovizionare (menionate mai sus), dar securizarea acestui ansamblu, eliminarea accesrii neautorizate a acestuia, precum i prevenirea modificrii i fabricrii ilegale a produselor, constituie n continuare provocri n domeniul RFID. La momentul actual, exist un interes major referitor la clonarea etichetelor RFID, operaie care ar permite introducerea unor produse falsificate n lanurile de aprovizionare.

6. Concluzii

Utilizarea larg a tehnologiei RFID poate aduce beneficii precum:

mrirea eficienei i productivitii prin: identificare complet automatizata posibil prin contorizare, urmrire, sortarea i rutare; eficientizarea colectrii datelor i identificrii; diminuarea erorilor i pierderilor; realizarea unei mai bune inventarieri; eficientizarea monitorizrii mobilitii obiectelor i persoanelor; automatizarea controlului accesului;

creterea profitabilitii prin: diminuarea costurilor de utilizare; reducerea costurilor referitoare la resursa uman; reducerea duratei proceselor; eficientizarea controlului calitii; reducerea costurilor de ntreinere n comparaie cu alte sisteme de identificare;

mrirea satisfaciei clienilor prin: furnizarea de informaii mai exacte; reducerea subiectivismul i sprijinirea responsabilitii; creterea calitii produselor i serviciilor; oferirea de preuri competitive; adaptarea rapid la dinamica pieei.

Tehnologia de identificare RFID accelereaz colectarea datelor i elimin intervenia uman.

Tehnologia RFID este cea mai ieftin soluie de identificare, dac este evaluat pe termen lung.

Etichetele RFID practic nu pot fi copiate. Tehnologia RFID ofer o vitez rapid de citire a unei etichete de ordinul zecilor de milisecunde. Etichetele utilizate sunt rezistente, fiind posibil operarea ntr-un mediu a crei temperatur variaz de la -40 C la +100 C.

BIBLIOGRAFIE

1. RFID Journal Frequently Asked Questions, http://www.rfidjournal.com.

2. Examples of AIDC, http://www.rfidgazette.org, 2005.


3. What is Radio Frequency Identification (RFID)?, http://www.peacocks.com.au/about-rfid.htm.

4. ISO RFID Standards: A Complete List, http://rfidwizards.com/index.php?option=com_ content&view=article&id=242.

5. LIXNDROIU, R.: A Model of Traceability for Equipments Using RFID Technologies within an Integrated System, n Revista Informatica Economic, no. 2(38)/2006, pp. 124128.

6. PESCARU, G.; DRAGOMIR, R.; PUCOCI, S.: Activities optimization using RFID technologies, n AGIR Bulletin Telecommunications, no. 2/2008, pp. 6678.

7. RFID Radio Frequency Identification, http://ro.wikipedia.org/wiki/RFID.

8. BHATT, H.; GLOVER, B.: RFID Essentials, OReilly, 2006.

9. LAHIRI, S.: RFID Sourcebook, Prentice Hall PTR, 2005.

10. Frequency for RFID Systems, http://www.rfid-handbook.de/rfid/frequencies.html.

articol

Documents