GS1 Belgilux

Mede onder druk van bepaalde distributieketens experimenteren heel wat bedrijven die actief zijn in de logistiek met radio frequentie identificatie (RFID). RF-tags kunnen een ware revolutie in de logistiek teweegbrengen en bieden ontegensprekelijk extra voordelen vergeleken met streepcodes. In dit artikel wordt ingegaan op de mogelijke voordelen en toepassingsdomeinen van RFID maar wordt tevens stilgestaan bij een aantal hinderpalen die een ruime verspreiding van RFID op korte termijn nog in de weg staan.

Inleiding

Radio frequency identification (RFID) wordt al vele jaren toegepast in allerlei domeinen zoals toegangscontrole, dieridentificatie en productieopvolging van wagens. Door permanente technologische verbeteringen slagen de producenten erin steeds meer functies in een nog kleinere chip te integreren, terwijl de productiekosten dalen. Dit opent de deur voor nieuwe toepassingen en biedt de mogelijkheid om goederen te traceren doorheen de hele toeleveringsketen.

De voordelen van het gebruik van RF-tags in de logistiek zijn veelzijdig: van een aanzienlijk sneller en efficiënter verloop van de administratieve processtappen, tot een effectiever beheer van voorraden, orders, rollend materieel, hergebruikbare verpakkingen, enz. Ook de robuustheid en het geringe beschadigingrisico zetten de poort naar nieuwe toepassingen open. In vochtige of andere externe om-standigheden blijven zij functioneel. Ook de RF-lezers kunnen vandaag meer dan één type RF-tag inlezen. De multiplatform RF-lezer biedt tevens een oplossing voor ondermeer logistieke dienstverleners, die in de toekomst steeds meer pallets en producten met tags van verschillende types zullen moeten verwerken.

Zoals uiteengezet in vorige Bulletins is GS1 met EPC (Electronic Product Code) koploper op het vlak van RFID. EPCglobal werd opgericht door GS1 voor de ondersteuning en promotie van EPC met bijhorende netwerkinfrastructuur. De EPC-code bevat een uniek nummer dat een specifiek object uit de supply chain eenduidig vastlegt in een vooraf gedefinieerde structuur. Dit uniek nummer kan opgezocht worden in back-end systemen waarin nog bijkomende informatie kan geraadpleegd en opgehaald worden.

Het onderzoek om EPC verder te ontwikkelen en te verfijnen wordt uitgevoerd in een aantal laboratoria. Zo heeft het laboratorium van EPCglobal France recent een bijzonder interessant rapport uitgebracht met als titel ‘La RFID appliquée à la logistique'.

Opzet van de testen

Terwijl 2005 getekend wordt door de eerste belangrijke implementaties van de RFID technologie, blijven onzekerheden bestaan over de reële capaciteiten van RFID. Het potentieel is enorm, maar een aantal gebruiksbeperkingen blijven bestaan. Het laboratorium van EPCglobal France heeft zich tot doel gesteld de algemene performanties van RFID in logistieke toepassingen te bestuderen.

In de ontwerpfase van het onderzoek bleek dat de leden van EPCglobal France bijzondere belangstelling hadden voor een specifieke toepassing, met name de automatische identificatie van dozen die op een productdrager (typisch een pallet) gestapeld zijn. Met de huidige eisen op het vlak van traceerbaarheid stijgt immers de behoefte om de identificatiegegevens en traceringsgegevens (voornamelijk lotnummers en houdbaarheidsdata) op doosniveau te kunnen scannen. Bij barcodescanning is men namelijk verplicht om een pallet volledig te ontmantelen en nadien weer samen te stellen wil men de dozen scannen die zich in het midden van de pallet bevinden.

Een RFID lezer kan hetzij voorwerp per voorwerp lezen, hetzij in massa (het identificeren van verschillende objecten tegelijkertijd, enkelvoudige producten in een doos, of dozen op een pallet). Een betrouwbare en automatische identificatie van elke doos, wanneer een pallet voorbij een leestoestel verplaatst wordt, zou toelaten om de controlepunten te vermenigvuldigen en de disfuncties van de toeleveringsketens met meer precisie te identificeren.

Voor distributeurs, fabrikanten en transporteurs vertegenwoordigt de massalectuur de voornaamste hefboom die een grootschalige verspreiding van RFID in Frankrijk kan teweegbrengen.

Operationele contexten van de testen

Testen met RFID hebben uitgewezen dat een aantal omgevingsfactoren de massalectuur kunnen beïnvloeden. Denken wij bijvoorbeeld aan het type producten, de aard van verpakkingen en dragers, de reglementaire context van de frequenties, de plaatsing van de antennes en de elektromagnetische omgeving.

Om de testen volledig en realistisch te houden, moesten een aantal operationele contexten aan bod komen:

• Zogenaamde ‘storende' materies die in producten al dan niet aanwezig kunnen zijn, meer bepaald metalen producten en verpakkingen en producten met een hoog watergehalte.
• De fysieke organisatie van de omverpakking. Hierbij werd gewerkt met 3 types pallets: homogene pallets, samengestelde pallets (bestaande uit meerdere homogene lagen) en heterogene pallets.
• De beide frequenties die weerhouden zijn in de EPC standaard: de HF (13,56 MHz) en de UHF (tussen 860 en 960 MHz).
• De verschillende leesomgevingen: lectuur onder portiek, lectuur op een draaiend plateau en manuele lectuur.
• De verschillende gegevensformaten : enkel SGTIN (GTIN + reeksnummer) of ook bijkomende traceringsgegevens.

Resultaten bij verschillende producttypes

Voor de volledigheid werd beslist om testen uit te voeren zowel op neutrale producten als op zogenaamde ‘probleemproducten'. Tot deze laatste behoren producten met een hoog watergehalte en metalen producten en/of verpakkingen.

Neutrale producten zijn producten die noch water noch metaal bevatten, typisch producten die samengesteld zijn uit chemische poeders, papier, karton, plastiek en katoen. De resultaten kunnen als volgt samengevat worden:

• Een leespercentage van 100% bij UHF frequentie.
• Een lectuur tot op 3 meter onder portiek.
• Alle dozen op de pallet konden probleemloos gelezen worden.

Producten met een hoog watergehalte zijn gekend als probleemproducten want zij absorberen de signalen bij UHF frequentie en dus wordt het activeren van de RFID etiketten in het midden van een pallet moeilijker.

De resultaten kunnen als volgt samengevat worden:

• Testen bij UHF frequentie leverden zwakke resultaten. Door de gewone etiketten echter te vervangen door een nieuwe generatie tags - speciaal geschikt voor waterhoudende producten - kon het leespercentage opgedreven worden tot 70%.
• Bij 13,56 MHz speelt de aanwezigheid van water geen rol. Steeds werd 100% leesbaarheid bereikt. Nadeel is echter de kleine leesafstand die nodig is en die dus het gebruik van een leesportiek onmogelijk maakt.
• Het beste leesresultaat werd bereikt wanneer men de pallet een roterende beweging laat uitvoeren (aan de hand van een draaiend plateau).
• Ook het type verpakking speelt een rol : producten met een spuitdop waaronder zich een ‘lege ruimte' bevindt, scoorden beter dan een soortgelijk product in tube.
• Tenslotte speelt de grootte van de pallet een rol. Bij volledige pallets konden de dozen in het midden van de pallet niet geïdentificeerd worden. 

Bij metalen producten en verpakkingen verstoort het metaal de goede werking van de antennes van de tags en veroorzaakt het metaal interferenties.

De resultaten kunnen als volgt samengevat worden:

• De testen werden uitgevoerd bij beide frequenties maar de testresultaten waren vergelijkbaar.
• Het aandeel metaal in de producten bleek belangrijk. Bij een laag aandeel waren de resultaten vergelijkbaar met deze van de neutrale producten. Een hoge metaal product- of verpakkingsdensiteit bleek duidelijk nadelig te zijn voor de lectuur. In tegenstelling tot de vloeibare producten lag de moeilijkheid niet bij het binnendringen in het midden van de pallets. Het zijn eerder de interferenties die het moeilijk maken om een tag in de nabijheid van metaal te lezen.
• De aanwezigheid van metaal maakt het moeilijk om metalen productdragers te gebruiken. Men krijgt een ‘kooi van Faraday' effect dat de tags binnen de metalen drager onbereikbaar maakt voor de lezer.

Voor welke toepassingen?

De werkgroep van EPCglobal France heeft tevens onderzoek verricht naar welke logistieke toepassingen van RFID vandaag reeds te overwegen zijn. Deze toepassingen konden teruggebracht worden tot drie grote categorieën:

• Het beheer van hergebruikbare productdragers (pallets, gasflessen, biervaten, ...). Met RFID blijft de technologie, gebruikt voor het identificeren van de drager, operationeel gedurende de hele levensduur van de drager. Vandaag worden namelijk heel wat praktische oplossingen geboden om de RF tag te beschermen. De informatie van de tag kan bovendien geüpdatet worden. Distributeur TESCO die RFID voor deze toepassing gebruikt, ziet als voornaamste voordeel dat het park van pallets en andere dragers kan beperkt worden dankzij het feit dat de rotatiesnelheid ervan verhoogt.
• Het individueel identificeren van dozen (bijvoorbeeld bij order picking en toepassingen rond tracering). De lezing van individuele dozen op rolband bij Wal Mart is vandaag de belangrijkste toepassing van RFID in open omgeving. De dozen worden er gelezen aan een snelheid van 12 km/uur.
• De massalectuur van dozen: voor producten die noch metaal noch vloeistof bevatten, mag een leespercentage van 100% verwacht worden. Voor andere producten zullen aanpassingen aan de leessystemen en aan de plaatsing van de etiketten op de dozen een rol spelen. Hoe meer lucht in de verpakking hoe gunstiger.

Welke toepassingsdomeinen voor welke frequenties?

In het kader van de EPC standaard werden twee frequenties weerhouden voor supply chain toepassingen nl. HF (13,56 MHz) en UHF (850 - 950 MHz). EPC geeft de voorkeur aan UHF voornamelijk omdat deze frequentie grotere leesafstanden toelaat. Bovendien wordt voor-opgesteld dat een grotere standaardisatie zal optreden in de toekomst op het vlak van UHF dan van HF.

Het gebruik van HF heeft evenwel bepaalde voordelen. Voor producten die water bevatten bekomt men veel betere leesresultaten bij HF (100%) dan bij UHF (tussen 33 en 70% naargelang het type product).

Bedrijven die actief zijn in de standaardisatie werkzaamheden van EPCglobal hebben de intentie om slechts één frequentie te privilegiëren, met name UHF. De toepassingen van HF moeten dus nog nader gedefinieerd worden. Zo is het mogelijk dat men HF zal gebruiken bij het lezen van enkelvoudige (verbruikers)eenheden omdat de leesafstand hierbij een mindere rol speelt. Bovendien wordt ook gedacht aan het gebruik van HF in andere sectoren dan de Fast Moving Consumer Goods zoals vb. de farmacie. Bij interne toepassingen is het zeker niet uitgesloten om het gebruik van beide frequenties te overwegen.

Hoe bepaalt men de optimale plaatsing van een RFID etiket?

Voor een optimale plaatsing van een RFID tag spelen drie factoren een rol:

1. De ruimtelijke organisatie van de geïdentificeerde logistieke eenheid

Daarmee wordt bedoeld:

• De natuur van de producten (neutraal, metaal of vloeistof) en de ruimtelijke schikking van de materies waaruit het product samengesteld is (het product en zijn verpakking).
• De schikking van de basiseenheden in de logistieke eenheid.
• De afmetingen van de logistieke eenheid en deze van de verschillende RFID tags die zullen gebruikt worden.

De beste strategie is de tag zo te plaatsen dat hij zo ver mogelijk verwijderd is van stoffen die de goede circulatie van de golven kunnen verhinderen. Ideaal is te kunnen beschikken over de nabijheid van een holle ruimte. Indien een dergelijke ruimte niet aanwezig is, moet men proberen de tag te plaatsen daar waar de densiteit aan storende materie het kleinste is.

2. De ruimtelijke organisatie van de leesapparatuur

De positie van de antennes is een tweede belangrijk element. Ideaal moeten de antenne en het RFID etiket zich in parallelle vlakken bevinden. Enkel in dit geval zal de energie die door het etiket gecapteerd wordt, maximaal zijn.

3. De ruimtelijke organisatie van de groeperingseenheid

Bij homogene pallets zal de algemene oriëntatie van de dozen doorgaans vast zijn. Het gebruik van RFID zal deze praktijk beïnvloeden aangezien de plaatsing van de dozen op de pallet ook deze van de tags zal bepalen. Belangrijke spel-regels zijn: vermijden dat de dozen zo geplaatst worden dat hun tags te dicht bij elkaar komen te staan en de dozen zodanig schikken dat hun tags eerder aan de buitenkant van de pallet komen te staan. Het hoeft geen betoog dat deze problematiek bijzonder complex wordt in het geval van heterogene pallets.

Invloed van de leesomgeving

Drie mogelijkheden werden in de test opgenomen: de manuele lectuur, de lectuur onder portiek en de lectuur op een draaiend plateau. Deze laatste leesmodus kan geïntegreerd worden in de palletisatiefase (tijdens het filmen van de pallet).

De lectuur onder portiek lijkt het interessantst vanuit operationeel standpunt maar leverde de laagste leesresultaten. Portieken zullen met de tijd verbeterd worden door het aantal antennes te verhogen en zo ook het aantal leeszones. Een andere mogelijkheid is het diversifiëren van de bewegingen van de antennes tov de tags. Dit laatste gebeurt bij het draaiend plateau dat dan ook een hogere leesscore vertoont.

Wat brengt de toekomst?

De resultaten van deze testen alsook deze gevoerd door andere laboratoria wereldwijd zijn bijzonder nuttig voor het verder verfijnen van de technische specificaties van tags, lezers en de omgevingsfactoren.

De meerderheid van de testen gerealiseerd in het kader van de laboratoria van EPCglobal France hadden enkel betrekking op het uitlezen van de EPC gecodeerd in de tag. Om kosten te besparen, wil EPCglobal namelijk het aantal gegevens in de tag zoveel mogelijk beperken. De ervaring heeft echter uitgewezen dat ook attribuutgegevens (zoals houdbaarheidsdatum, lotnummer, ...) samen met de identificatie van doos of pallet moeten beheerd worden. Het is nog steeds sneller om deze gegevens rechtstreeks uit de tag te lezen dan ze uit een database op afstand te halen. Met deze vraag wordt rekening gehouden bij de ontwikkeling van de technische specificaties van de UHF tags klasse 2. Deze klasse herneemt de specificaties van klasse 1 maar wil geheugen toevoegen alsook functies nodig om dit geheugen te beheren. Maar de gevolgen van deze beslissing moeten goed overwogen worden. Ten eerste zal het toevoegen van geheugen een prijskaartje hebben, dit terwijl de prijs van de tag een zeer gevoelig element is bij de doorbraak van RFID. Bovendien leidt de mogelijkheid om gegevens op de tag te wijzigen tot de vraag naar de geldigheid en de beveiliging van de gegevens. Tenslotte moeten de productieketens aangepast worden om bijkomende gegevens te registreren tijdens het doorlopen van het productieproces.

Tenslotte verwacht men nog een enorme evolutie in het aanbod van RFID producten en oplossingen. Vandaag hebben solution providers dikwijls nog een onvoldoende kennis van de noden en beperkingen van de gebruikers en de gebruikers hebben op hun beurt dikwijls maar een beperkte kennis van de bestaande technologie en zijn beperkingen. Recent is het aanbod van UHF oplossingen toegenomen met een bijzondere interesse voor oplossingen die verenigbaar zijn met de EPC UHF Gen 2 standaard. Globaal zal de markt van RFID langzamerhand aan maturiteit winnen. De geboden oplossingen zullen beter inspelen op de vraag. Er bestaan reeds tal van oplossingen voor interne toepassingen maar 2005 zal ook de eerste toepassingen in open omgeving brengen.

Conclusie

In tegenstelling tot de situatie in de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk en Duitsland kent de RFID markt nog geen echte doorbraak in Frankrijk. Volgens onze zusterorganisatie GS1 France is dit niet het gevolg van het immobilisme van het Franse bedrijfsleven. De vele testen en pilootprojecten die Franse bedrijven gevoerd hebben om het potentieel van RFID in de logistiek te evalueren, zijn hiervan een bewijs.

Deze testen bewijzen dat het moeilijk is om een veralgemening van RFID voor massalectuur op korte termijn te overwegen. De ondernemingen wensen zowel een 100% leespercentage als comfortabele leesafstanden. Voor vele producten zijn beide eisen nog niet verenigbaar. Experten kondigen technologische innovaties aan die de bestaande beperkingen zouden moeten opheffen. Maar de doorbraak van RFID zal niet enkel bepaald worden door de evolutie van de betrokken technologie. Belangrijke sleutelfactoren zijn ook de wil van de bedrijven om interoperabele oplossingen tegen een aanvaardbare kost te ontwikkelen en het goede beheer van de bezorgdheid van de bedrijven die zich vaak keren tegen een te indringende technologie.

Bron: EPCglobal France - La RFID appliquée à la logistique - Résultats des tests (Juin 2005). Voor de volledige studie: contacteer ons secretariaat via info@gs1belu.org.