Loading...

Nenápadné šroubky Průmyslu 4.0

Zákazník odchází z prodejny, bezpečnostní rám se rozbliká, zapne se siréna, ospalý muž v uniformě bezpečnostní služby zbystří. Možná drobné nedopatření, možná pokus o krádež, to nás teď nezajímá. Namísto toho se podíváme, jak to vlastně funguje.

Napínavá historie

Technologie RFID je překvapivě stará a má napínavou prehistorii – vznikla složením automatického leteckého odpovídače vyvinutého za druhé světové války a části důmyslné odposlechové technologie, kterou vymyslel Léon Theremin pro sovětskou KGB, když byl vězněm v gulagu. Jedna i druhá vývojová větev by vydala na knížku. Systémy FoF (Friend or Foe) se v důmyslnější podobě používají dodnes a rozhodují o tom, na čí stíhačku vystřelit raketu. A životopis Lva Sergejeviče Těrmena neboli Theremina, vynálezce prvního elektronického hudebního nástroje, se čte jako špičkový thriller.

Pasivní tagy

Bez zajímavosti však není ani RFID samotná. Její princip je velmi jednoduchý a v podstatě je popsán už v názvu: RFID = Radio Frequency IDentification. Vraťme se k pípajícímu bezpečnostnímu rámu. Aktivoval jej malý předmět připevněný či přilepený k chráněnému zboží, tzv. RFID tag. Ten se skládá ze dvou částí, antény (která zabírá téměř celý jeho objem) a čipu s daty.

V bezpečnostním rámu se nachází čtečka, jejíž hlavní částí je rádiový vysílač. Vlny z vysílače zachytí anténa RFID tagu. Jejich energií se dobije kapacitní člen v tagu anebo aktivuje indukční člen (používají se oba způsoby), a díky tomu tag může sám vyslat signál – data závislá na obsahu jeho paměťového čipu. Pak zas „usne“ až do další aktivace vnějším signálem. Smysl celé záležitosti je v tom, že si můžeme data uložená na nějakém nosiči přečíst na dálku, bez mechanického kontaktu.

Popsali jsme si pasivní tag, což je nejčastější případ. Nemá vlastní napájení, reaguje jen na vnější elektromagnetické pole čtečky. Takové tagy jsou levné, trvanlivé a bezúdržbové. Fungují však jen na blízko, protože intenzita elektromagnetického pole klesá s druhou mocninou vzdálenosti. Používají se právě při ochraně zboží proti krádeži, v osobních dokladech a přístupových kartách, u bezkontaktního placení kartou či mobilem, v imobilizérech automobilů, při čipování domácích zvířat apod. Ovšem v pásmu UHF mohou být čtecí vzdálenosti daleko větší, dokonce až deset metrů. Běžně se tato frekvence používá pro sledování palet při expedici. Zboží s RFID tagy je zabaleno do krabic – pouhým okem vůbec nevíme, co v nich je a díky RFID máme přesný přehled o veškerém zboží na paletě. Za sekundu můžeme načíst stovky výrobků s RFID tagy.

Aktivní tagy

RFID tag může mít také vlastní napájení. Pak se mu říká aktivní a jeho dosah se dá zvýšit na desítky, výjimečně i stovky metrů, protože do tagu je pak potřeba doručit jen informaci, nikoli energii pro vysílání. Aktivní tag se dá konfigurovat buď jako odpovídač (transponder), nebo jako maják (beacon); v prvním případě reaguje jen na výzvu stejně jako pasivní tag, v druhém případě sám vysílá signál v pravidelných intervalech.

Aktivní tagy se někdy používají ve spojení s čidlem snímajícím data, například teplotu nebo pohyb, což je rozdíl proti většině ostatních využití RFID, v nichž je datový obsah neměnný, zapsaný do čipu jednou provždy a často ještě zajištěný šifrováním jako důkaz, že jsou data autentická a nepozměněná.

Aktivní i pasivní tagy mívají nejrůznější fyzickou podobu: od samolepek přes čipové karty, přívěsky na klíče, náramky, až po tagy zabudované napevno a neoddělitelně do materiálu produktu – třeba v podpatku boty. Nevíte o nich, nepřekážejí, ale jsou tam a dovedou odeslat data.

Na frekvenci záleží

Dosah RFID tagu závisí také na použité frekvenci. V běžných aplikacích se používají frekvence HF (13,56 MHz) a UHF (860 až 960 MHz), výjimečně a ve specifických případech také LF (125 – 134 kHz), anebo naopak mikrovlnné pásmo MW (2,5 GHz a 5,8 GHz). Čím nižší frekvence, tím snáze vlny procházejí hmotou: v pásmu LF je nezastaví ani kov, ani voda, HF vodou už neprojde, kovem ještě ano, UHF a zejména MW se od kovu odrážejí a ve vodě pohlcují (v opačném případě by mikrovlnná trouba fungovala jako nepříjemně silný radiový vysílač). Na druhou stranu platí, že čím nižší frekvence, tím nižší energie, takže pasivní čipy s LF a HF se dají číst ve vzdálenostech jednotek až desítek centimetrů, zatímco u UHF a MW si můžeme dopřát až desítky metrů. A konečně s frekvencí souvisí rychlost datového přenosu: u LF může být nepříjemně nízká.

K čemu slouží RFID

RFID technologie se zavádí ve firmách nejčastěji jako náhrada čárového kódu, tedy pro evidenci předmětů a osob, pro skladové hospodářství apod. Na rozdíl od čárových kódů a QR lze totiž práci s RFID daleko více automatizovat. Nepotřebujete pracovníky s ručními čtečkami, kteří hledají a skenují kódy. Ohromná výhoda může být v tom, že pomocí RFID lze snadno označit nejen druh výrobku, ale i jednotlivý kus, tedy přidat k identifikaci i sériové číslo.

Využití RFID je ale daleko všestrannější a vyplatí se uvažovat i mimo rámec základní představy „sklad – inventura“. RFID dnes může být, a stále častěji je, jedním ze základních stavebních kamenů tzv. Průmyslu 4.0 neboli internetu věcí aplikovaného na výrobu a služby. Pomocí RFID můžete sledovat pohyb předmětů, přidělovat osobám odstupňovaná a časově proměnlivá práva vstupu, kontrolovat kompletaci výrobků ze součástek apod. RFID je prostě důležitý můstek mezi fyzickým a datovým světem.

Petra Fuchsíková
vedoucí týmu Industry 4.0