Sistemas de Control y Administración basados en RFID

La IDentificación por Radio Frecuencia (RFID - Radio Frequency Identification) es una tecnología que tiene sus raíces en la II Guerra Mundial.
Desde hace décadas viene siendo utilizada en distintas aplicaciones como por ejemplo control de accesos, identificación de animales, peajes en rutas/autopistas, EAS.
Desde 2003 RFID en Ultra Alta Frecuencia (UAF), gracias a sus ventajas respecto a otras tecnologías como por el ejemplo el código de barra, aparece como la principal tecnología para automatizar la identificación y seguimiento de productos y obtener valiosa información sobre su paradero, contenido, estado físico, etc
Distintos tipos de empresas en mercados como Venta Minorista, Defensa, Transporte, Salud, Logistica están empleando cada vez más la tecnología de RFID para lograr mayor eficacia en los canales de distribución, seguimiento de activos, aseguramiento de la calidad de los productos y seguridad del consumidor, protección de la integridad de sus marcas y aumento de la seguridad

Estas soluciones cubren todo requerimiento de captura automática de datos, aplicables a variados segmentos del mercado, permitiendo incrementar la eficiencia de los procesos de control y trazabilidad de los productos, y disminuir los costos operativos.

¿Qué es RFID?

RFID permite que cada artículo individual tenga un identificador único, y cuenta con capacidad para identificar muchos artículos al mismo tiempo.
RFID permite obtener en cada segundo grandes volúmenes de datos útiles de un inmenso número de artículos identificados con RFID, mientras ellos se mueven a través de cintas de transporte, puertas de depósitos o incluso si se encuentran en los estantes de un depósito.
La captura certera y automática de estos datos, permite integrar esta valiosa información en los sistemas y procesos de la empresa, donde esta podrá ser analizada y utilizada para generar decisiones y acciones.
Un sistema de RFID tiene varios componentes incluyendo chips, etiquetas, lectores y antenas. En su forma más simple, un pequeño chip de silicio se une a una pequeña y flexible antena para crear una etiqueta. El chip se utiliza para registrar y para almacenar la información.
Cuando una etiqueta debe ser leída, el lector (que también utiliza una antena) le envía una señal de radio. La etiqueta absorbe parte de la energía RF de la señal del lector y la refleja de vuelta entregando información desde la memoria de la etiqueta. 

Los sistemas RFID de Ultra Alta Frecuencia (UAF) se comunican usando frecuencias alrededor de 900MHz con un máximo alcance de lectura de 10 metros (aproximadamente 30 pies) bajo condiciones ideales.
Esto convierte a los lectores RFID en una solución excelente para leer a distancia pallets o cajas ubicados en cintas de transporte. Pero esta capacidad de ninguna manera inhibe a la UAF para ser usada en aplicaciones de corta distancia o de contacto, ya que los sistemas UAF se pueden adaptar fácilmente para responder a requisitos de corto alcance. Esto se  puede obtener reduciendo la potencia del lector, reduciendo el tamaño de la antena del lector, y/o reduciendo el tamaño de la antena de la etiqueta. 

Las etiquetas de RFID se diseñan y producen en una variedad de formas y tamaños, dependiendo de los requisitos de su uso. El alcance de lectura es proporcional al tamaño de la etiqueta.
Dado que los lectores RFID tiene gran alcance de lectura máximo, el uso de etiquetas extremadamente pequeñas para aplicaciones de corto alcance para seguimiento a nivel de cada artículo (donde las etiquetas pueden residir dentro de los recipientes o detrás de etiquetas del producto), no presenta ninguna dificultad.

Ventajas de RFID

Consistencia Proporciona un alto nivel de integridad de datos, por lo que la información generada se convierte en una fuente fidedigna de alimentación a ERPs o sistemas de Inteligencia de Negocios (BI).
Practicidad El sistema RFID puede configurarse como de lectura solamente o como de lectura/grabación.
Facilidad No requiere el contacto o la línea de vista entre el lector y los objetos a identificar. Se pueden obtener lecturas a distancias entre 4 y 8 metros.
Simultaneidad Permite lectura simultánea de múltiples etiquetas. Es posible obtener los datos de todas las cajas que forman un pallet, al pasar por un pórtico que cuente con antenas RFID.
Robustez Puede funcionar en ambientes “sucios”. Los tags de RFID no se ven afectados por arrugas, manchas, humedad, rupturas parciales.
Seguridad Proporciona seguridad y autenticación del producto porque las etiquetas se pueden aplicar en forma discreta y son extremadamente difíciles de falsificar.

Tecnologías de RFID

Los tags pasivos no poseen alimentación eléctrica. La señal que les llega de los lectores induce una corriente eléctrica pequeña y suficiente para operar el circuito integrado CMOS del tag, de forma que puede generar y transmitir una respuesta.

La mayoría de tags pasivos utiliza backscatter sobre la portadora recibida desde el controlador de RFID; esto es, la antena se diseña para obtener la energía necesaria para funcionar, y a la vez para transmitir la respuesta por backscatter. Esta respuesta puede contener información, no sólo un código identificador.

Los tags pasivos suelen tener distancias de uso práctico comprendidas entre los 10 cm (ISO 14443) y llegando hasta varios metros (EPC e ISO 18000-6), según la frecuencia de funcionamiento y el diseño y tamaño de la antena.

El protocolo estándar del mercado es el EPC Generación 2 (EPC G2). Los tags cuentan con varias áreas de memoria:

  • EPC de 96 bits (24 posiciones hexadecimales), con posibilidad de extenderlos a 480 bits.
  • TID (Tag ID) de 64 bits. Este es el numero de identificación único de cada Tag. No puede modificarse.
  • Password de 32 bits.
  • Memoria para el usuario de 512 bits.

Los tags semipasivos se parecen a los activos en que poseen una fuente de alimentación propia, aunque en este caso se utiliza principalmente para alimentar el microchip y no para transmitir una señal.
La energía contenida en la radiofrecuencia se refleja hacia el lector como en un tag pasivo.

La batería puede permitir al circuito integrado de la etiqueta estar constantemente alimentado y eliminar la necesidad de diseñar una antena para recoger potencia de una señal entrante.

Otra opción es que las antenas se optimicen para utilizar métodos de backscattering. En este caso los tags RFID semipasivos obtienen mejores distancias de lectura y se ven menos afectados por agentes externos que los pasivos.

Este tipo de tags tienen una fiabilidad comparable a la de los tags activos a la vez que pueden mantener el rango operativo de un tag pasivo. También suelen durar más que los tags activos.

Los sistemas RTLS (Real Time Location System) utilizan tags activos. Estos sistemas permiten obtener en forma permanente la posición de un elemento asociado al tag que se encuentre dentro del área de detección de los controladores/antenas.

Los tags activos poseen su propia fuente autónoma de energía, que utilizan para alimentar a sus circuitos integrados y propagar su señal al lector.

Estos tags cuentan con capacidad para establecer sesiones con el controlador, por lo que tienen funciones de “tamper”, es decir que en caso que el tag sea desprendido del producto asociado generan una alarma. Esta capacidad es muy importante para sistemas de protección de activos (IT u obras de arte por ejemplo).

Gracias a su fuente de energía son capaces de transmitir señales más potentes que las de los tags pasivos, lo que les lleva a ser más eficientes en entornos dificultosos para la radiofrecuencia y a obtener  distancias de lectura mayores.
También por estas características son más caros, y su vida útil es mucho más corta.

Algunos tags activos cuentan con capacidades de almacenamiento mayores y pueden integrarse con sensores de registro de temperatura u otras variables como humedad, vibración, luz, radiación, etc.

Estos termógrafos con RFID registran varios miles de puntos de lectura de temperatura (normalmente entre -40°C y +70°C), y cuentan con códigos de identificación únicos (EPC de 96 bits).

La información contenida en el tag es programable y descargable por medio de una comunicación de radiofrecuencia HF. Esta característica permite que el tag sea instalado dentro del envase/contenedor del producto y que no haya que violar su sellos de seguridad para obtener información sobre la temperatura.

La información del tag es administrada por una interfase de software que permite registrar y graficar la curva de temperatura a la que se vio expuesto el producto asociado al tag.

En el caso de una temperatura excesiva (por ejemplo, más de 10 minutos a +8°C), los tags cuentan con señales externas para indicar esta situación.

Configuración Típica de un Sistema de RFID Pasivo

Estaciones de Grabación de tags (EGI)

Estas EGIs tendrán como función grabar en el chip de cada tag los datos que el usuario desee incorporar.

Estaciones de Impresión de etiquetas (EIE)

Las EIEs además de cumplir la misma funcionalidad que las EGI pueden imprimir la etiqueta con la información que se desee. Opcionalmente se puede adicionar un aplicador automático de etiquetas cuando la operación así lo requiera.

Dispositivos de Lectura de Tags (DLT)

Los DLT pueden ser fijos o móviles:

  • Los DLT fijos se organizan como pórticos y están formados por conjuntos de un controlador y 2 ó 4 antenas de lectura. Estos pórticos obtienen la información de los chips de los tags cuando ellos pasan a través del mismo.
  • Los DLT móviles son dispositivos inalámbricos (alimentados con baterías) que permiten obtener la información de los chips de los tags al acercarlos a ellos. Son extremadamente útiles para funciones de control de inventarios, picking, control de acceso móvil, etc.

Estaciones de Administración del Sistema (EAS)

Por medio de la interfase de software (WellEdge), las EAS cumplen tres funciones:

  • Configurar los dispositivos de grabación y lectura del SCA-RFID.
  • Administrar y almacenar los datos.
  • Transmitir los datos al sistema de gestión de la empresa (ERP, WMS o similar) en el formato que este requiera.