RFID — wpływ na automatyzację oraz informatyzację

Dennis Brandl prezes BR&L Consulting

 Nowe, tańsze etykiety RFID (do zdalnej identyfikacji radiowej) dostępne dla producentów, okażą zapewne silny wpływ na ewolucję systemów IT.
Etykiety RFID to w istocie funkcjonalny odpowiednik kodów paskowych, ale implementowany za pomocą niedrogich układów scalonych i anten radiowych. Etykietę RFID (chip) można odczytać bez konieczności jej fizycznej (optycznej) widoczności. Powoduje to, że takie etykiety są wygodniejsze i bardziej przyjazne dla systemów automatyki.
Od dawna odczuwana była silna presja na obniżenie cen etykiet RFID. Wiele mówiło się o ich potencjalnych zastosowaniach, zaletach w zarządzaniu łańcuchami zaopatrzenia, lecz niewiele powiedziano dotąd o wpływie ich wprowadzania na systemy automatyki przemysłowej oraz ich powiązaniach z systemami IT przedsiębiorstw. Istnieje wiele różnic funkcjonalnych pomiędzy kodami paskowymi a etykietami radiowymi, ale najistotniejsza z nich polega na tym, że większość tanich etykiet radiowych służy tylko do odczytu. W przeciwieństwie do kodów paskowych, które można wydrukować na życzenie, z wymaganą w danej chwili zawartością, za pomocą zwykłej drukarki, tanie etykiety RFID są zazwyczaj sprzedawane już zaprogramowane fabrycznie. Na pozór wygląda to na niegroźny, drobny szczegół techniczny, ale może, i zapewne będzie, mieć kolosalne następstwa, wpływając znacząco na ilość informacji, które będą musiały wymieniać pomiędzy sobą systemy informatyczne sterowania realizacją produkcji (MES – Manufacturing Execution Systems) oraz systemy wysokiego poziomu – planowania i zarządzania przedsiębiorstwem (ERP).

Etykietę RFID (chip) można odczytać bez konieczności jej fizycznej (optycznej) widoczności.

Większość tanich etykiet radiowych jest zgodna ze standardem EPC (Electronic Product Code) i zawiera 96 bitów danych. To 8-bitowy nagłówek (określa schemat partycjonowania pozostałych bitów), 28 bitów na identyfikator producenta, 24 bity identyfikujące typ produktu (tzw. SKU Code) i 36 bitów na unikalny numer seryjny. Czego nie zawiera taki schemat? Brak tu numeru partii (lot) lub serii (sublot) produktów.
Zazwyczaj etykiety radiowe umieszczane są na produktach w późniejszych stadiach, w czasie pakowania. Mogą być dodawane do produktów, bądź do ich opakowań (kartonów). Skoro etykiety są fabrycznie zaprogramowane wcześniej, informacja o numerze partii lub serii produktów może zostać przyporządkowana numerom seryjnym zakodowanym uprzednio w etykietach RFID dopiero w późniejszych stadiach procesu produkcyjnego. Przypisanie etykietom RFID numerów partii/serii przed pakowaniem produktów byłoby prawdopodobnie niekorzystne ekonomicznie, jeśli nie niewykonalne technicznie. Jeśli nie poświęcimy tym zagadnieniom należytej uwagi, nie będzie żadnych gwarancji, że sekwencja użytych numerów seryjnych zakodowanych w etykietach RFID jest ciągła, iż wszystkie użyte etykiety RFID rzeczywiście działają, a ewentualne produkty z defektami nie zostały z serii/partii usunięte wcześniej (np. upuszczone czy uszkodzone, produkty/opakowania). Informacja zbierana w stadium pakowania musi zostać umiejętnie połączona z informacjami z produkcji o partiach/seriach lub grupach, a następnie przekazana do firmowych systemów wyższego poziomu klasy SCM (zarządzanie łańcuchem dostaw) lub ERP.
Dzisiejsze systemy przetwarzania danych produkcyjnych, działające na niskim poziomie obsługi produkcji, w większości przypadków przekazują jedynie sumaryczne dane do systemów ERP, np. ile wytworzono produktów i jakie były numery partii/serii. Przykładowo, producent farmaceutyków może przekazywać tylko jeden zestaw informacji na jedną serię produktów, wskazując, jakie materiały zostały użyte do produkcji, sumaryczną liczbę produktów w serii i numer serii. Jeśli natomiast każdy kontener z produktami będzie musiał mieć własny identyfikator, to w przypadku każdej serii pomiędzy systemami może okazać się potrzebna wymiana wielu tysięcy rekordów bardziej szczegółowych danych.
Większość współczesnych systemów niskiego poziomu przetwarzających dane produkcyjne nawet nie obsługuje przetwarzania takich, potencjalnie niezbędnych, danych. Wiele z nich będzie wymagać rozbudowy, by mogły rejestrować i śledzić losy kontenerów z produktami podczas i do końca procesu produkcyjnego. Ilość informacji, którą trzeba będzie wymieniać z systemami ERP, jest zbyt duża, by ręczna obsługa takiej wymiany była w ogóle możliwa, konieczna będzie zatem automatyczna integracja systemów obsługi produkcji, niskiego poziomu, z systemami ERP. Zastosowana tu musi być efektywna i niezawodna metoda komunikacji i dostępu do informacji, a systemy muszą poprawnie działać nawet bez zagwarantowanej ciągłości dostępu i komunikacji. Bywa i tak, że wiele zakładów znajduje się na innych kontynentach niż ich centrala z systemem ERP i zaistnieje wiele sytuacji, gdy nie będą one mogły się komunikować. Wymaga to stworzenia nowej klasy systemów IT dla przemysłu i produkcji, opartych na architekturze integrującej skutecznie w sposób asynchroniczny i tolerancyjnej wobec utraconych sprzężeń w czasie rzeczywistym, opartych na kolejkowaniu komunikatów z potwierdzeniem doręczenia komunikatu (ang.: message queuing with guaranted delivery).
Wdrożenie etykiet radiowych będzie wymagać nowych lub rozszerzonych systemów IT w sferze produkcyjnej. Takie systemy będą musiały rejestrować i śledzić każdy pojemnik z produktami (lub choćby każdy kontener zaopatrzony w etykietę RFID) i muszą w sposób niezawodny łączyć się i komunikować z korporacyjnymi systemami IT wysokiego poziomu. Wygląda na to, że te maleńkie etykietki radiowe będą mieć kolosalny wpływ na systemy automatyki oraz wydatki producentów na systemy informatyczne przedsiębiorstw.

Dennis Brandl (dbrandl@brlconsulting.com)
jest prezesem BR&L Consulting,
firmy zajmującej się rozwiązaniami IT dla produkcji.