Hipro Group approfondimenti RFID e Tag attivi UHF Long Range

Qualche concetto base
Tutte le volte che occorre tracciare l’itinerario di un prodotto sia durante la sua fabbricazione che durante i suoi spostamenti in modo che esso porti con se le informazioni aggiornate ad ogni fase del percorso nasce la ricerca di un sistema “senza fili” che consenta il dialogo fra sistema informativo aziendale e prodotto. In tutti questi casi, e non solo in questi, la tecnologia RFID trova applicazione e grande utilità. E’ una tecnologia che si conosce da qualche decennio, ma che solo oggi sta vivendo il momento della sua diffusione su larga scala. La ragione di ciò va ricercata nella necessità di miglioramento della qualità del prodotto senza aumentarne il costo; quindi una riduzione dei costi eliminando errori, tempi morti ed avendo informazioni più complete per soddisfare la necessità di processo. Essenzialmente è un sistema che propone il miglioramento dell’efficienza aziendale ed accresce la competitività del prodotto e l’immagine del produttore.

Come opera la tecnologia RFID Long Range
Essa permette di comunicare fra prodotto e sistema informativo aziendale in tempo reale. La comunicazione avviene via radio a grande distanza fra transponders (Tag) ed antenne collegate al sistema informativo centrale. Le distanze di comunicazione fra Tag e antenne possono giungere fino a 00 m e quindi costituiscono un vero e proprio sistema di comunicazione bidirezionale. Un database che si aggiorna fase per fase.

Ciascuna antenna, generalmente direzionale, copre un campo di propagazione, regolabile via software, che può raggiungere distanze fino a 100 m e rileva tutti i Tag che si trovano presenti in quel campo. I Tag, normalmente in stand-by vengono “svegliati” dal segnale d’antenna e rispondono aprendo la comunicazione con il sistema Campi principali di applicazione:

• controllo accessi
• tracciabilità di prodotto
• identificazione
• movimentazione
• aggiornamento di informazioni lungo la catena logistica

sono alcune funzioni che interessano i processi di SCM e Logistica coperte dalle prestazioni di un sistema RFID Long Range.

Che differenza c’è fra Tag passivi e Tag attivi
Quelli passivi non hanno a bordo alcuna sorgente di alimentazione, quelli attivi sono equipaggiati da una batteria la cui durata è superiore a 6 anni di intenso uso. Questa è la basilare differenza che permette ai Tag attivi di comunicare a così grande distanza grazie proprio alla presenza di una sorgente di alimentazione a bordo.

Perché usare Tag attivi ?
Uno dei requisiti base richiesti nella implementazione di un sistema RFID è dato dalla distanza di lettura fra antenne e Tag. Nel caso di Tag passivi essa rimane limitata a poche decine di cm. Nel caso degli attivi la distanza può raggiungere fino a 100 m. Il secondo limite è la capacità dei Tag di ricevere e trasmettere i dati e memorizzarne gli aggiornamenti Nel caso dei Tag passivi questa facoltà è offerta solo da pochi modelli Nel caso degli attivi è comune Un terzo aspetto è la destinazione finale dei Tag. Nel caso dei passivi essa è generalmente “a perdere” cioè restano attaccati al prodotto nel caso degli attivi è sempre “a riusare” cioè vengono recuperati per un successivo ri-uso.

Perché usare la frequenza UHF ? Le ragioni di una scelta

La Fig.3 illustra come varia il costo della tecnologia in funzione della distanza di comunicazione fra Tag ed antenne e quali sono gli standard di frequenza utilizzati in funzione delle soluzioni.

Come si vede, secondo una legge fondamentale dell’ elettronica, all’aumentare della frequenza di lavoro utilizzata aumenta il costo dell’hardware impiegato . La frequenza UHF rappresenta un compromesso fra le prestazioni in termini di distanza di comunicazione e del costo. Non per nulla la gamma UHF è quella in cui si scelse di fare operare la telefonia cellulare poiché ciò sarebbe stato importante ai fini del contenimento del costo degli apparati senza compromettere le prestazioni della rete con un relativamente limitato numero di antenne ed un’ottima immunità ai disturbi.

Dove valutare l’utilità dalla tecnologia RFID Long Range
Le aree in cui ricercare il benefici conseguibili dalla tecnologia RFID Long Range sono:

Accuratezza nel processo sinteticamente : eliminazione degli errori
Efficienza : riduzione dei tempi morti
Rapidità : trovare subito ciò che serve
Semplificazione : senza scrivere tanta carta
Tempestività : rintracciare gli errori

Un azzeccato slogan di un costruttore di sistemi RFID dice :

"Un sistema per sapere che il…….
giusto prodotto si trova al
giusto posto nella
giusta quantità
nelle giuste condizioni
nel giusto momento
in ogni momento."

L’insieme di questi obiettivi rappresenta l’elemento fondamentale di ogni processo : la riduzione dei costi della NON qualità.

Questo è uno scopo primario di ciascuna impresa impegnata nel competere e questo è il vero obiettivo di ogni Sistema di Qualità che attraverso un miglioramento continuo fornisce il migliore servizio al Cliente conseguendone la sua soddisfazione.
Troppo spesso si fa uso dell’attestato di Certificazione di Qualità come un blasone aziendale da esporre pubblicitariamente in bella vista, ma troppo di rado si conosce dove agire per migliorare ancora il processo di produzione e ridurre il costo della non qualità . La qualità è un processo di miglioramento nel tempo che non ha mai fine. E’ sempre possibile migliorare il prodotto che si realizza. Molto spesso un prodotto si impone per la cura con cui il cliente percepisce che è stato costruito.
Per migliorare in questo processo occorre sapere dove agire e misurare i benefici ottenuti per poi agire ancora sui punti che necessitano di essere ulteriormente migliorati e così via. Il mercato premia sempre questo sforzo.

Questa considerazione sulla qualità e l’efficienza può sembrare oziosa e non immediatamente correlabile all’impiego di una tecnologia RFID, invece è il vero nocciolo della questione.

Due esempi tratti da esperienze pratiche vissute

Una fabbrica di veicoli (potrebbe essere di qualsiasi altro prodotto) utilizza contenitori in cui ripone sia i componenti da assemblare che i prodotti semifiniti . I contenitori sono di tipo diverso a seconda dei pezzi che devono essere contenuti. Nel processo produttivo i contenitori escono anche dallo stabilimento per andare presso altri reparti o subfornitori poi rientrano per essere rimessi in ciclo a costruzione finita.

Problema: dove sono i contenitori?

Quesito: cosa contengono?

Necessità: mandare qualcuno a cercarli

Conseguenza: tempo perso

Conseguenza : lettura dati

Conseguenza: sottrazione risorse

Nel corso degli anni il numero dei contenitori acquistati dall’ azienda risultava largamente superiore al numero dei contenitori necessari perché, quando non si trovavano, l’ufficio acquisti non poteva resistere alla pressante richiesta di ordinarne altri per " non arrestare la produzione ".
Chi non ha mai vissuto un simile caso ? Quando tutto sembra necessario, ma nessuno sa quanto ne occorre veramente si ordina più del necessario.
La soluzione introdotta ha permesso di tracciare tutta la gestione dei contenitori arricchendola delle seguenti informazioni:

• codice del container
• contenuto del container
• ultima provenienza del container
• prossima destinazione
• stato pieno/ vuoto/ parziale
• stato di manutenzione
• ultima data di manutenzione
• centro di costo
• attuale ubicazione

Le informazioni sono rilevate attraverso la lettura via radio dei Tag in tempo reale.
Il ritorno dell’investimento (ROI) è stato calcolato dal cliente indica ini 8 mesi !

Un secondo esempio (comune in numerose realtà aziendali) è costituito dalla automazione delle procedure di accettazione all’entrata del magazzino delle merci ricevute dai fornitori.Sempre più spesso la consegna dei materiali è accompagnata da documenti DDT (Documento Di Trasporto) redatti con l’applicazione di una etichetta bar code sullo stesso documento. Tutti i dati utili ad identificare materiale, fornitore e quantità sono contenuti anche nel codice a barre.

Tradizionalmente il magazziniere esegue un controllo cui segue una attività di "data entry" attraverso l’impiego di un terminale portatile o attraverso la digitazione dei dati sul sistema informativo aziendale;
poi invia il materiale al magazzino o direttamente in produzione (quando è urgente). Sul materiale ricevuto rimane l’identificativo del fornitore ed eventualmente una nuova etichetta bar code emessa ed apposta dal magazziniere sulle confezioni.
Ecco come l’attività può essere migliorata con l’impiego della tecnologia RFID Long Range

Il DDT viene letto dal terminale portatile (via scanner o terminale portatile) e ritrasmesso sul sistema informativo aziendale, contemporaneamente lo stesso terminale invia i dati rilevati verso un Tag che viene applicato alla confezione del materiale relativo ed avviato alla sua destinazione.

Beneficio Conseguenza

Nessuna ritrascrizione manuale	Tempo risparmiato
Nessun errore	Accuratezza
Possibilità di seguire il prodotto ammesso all’interno interrogando le antenne al fine di sapere dove si trova	Rapidità
Inventario in tempo reale	Semplificazione ed economia
Tracciabilità assicurata	Efficienza

Gli aspetti normativi relativi all’uso della frequenza UHF La quantità delle informazioni fuorvianti riportate da numerose interviste e contenute in articoli sulla stampa, anche specializzata, ha provocato una confusione che torna a svantaggio sia della tecnologia che del suo possibile impiego. Un contributo per comprendere la reale situazione può esser utile a tutti.

“La tecnologia RFID UHF non è usabile in Italia” -------------------- NON è VERO

• L’Italia (Ministero delle Comunicazioni) ha adottato da tempo la Racc. europea ERC/REC 70 -03
• In Italia alcune frequenze UHF sono usate anche dal Ministero della Difesa
• Anche Forze Armate di altri paesi europei usano delle frequenze UHF

Conseguenza: in Italia come negli altri paesi europei dove le Forze Armate usano le frequenze UHF vige una "restrizione paese" che vuole dire una limitazione di potenza di emissione delle antenne. Dove non c’è restrizione la Raccomandazione ERC/REC 70 -03 fissa ad un massimo di 500mW la potenza ammessa per le emissioni d’antenna mentre in Italia e negli altri paesi "ristretti" il limite è 25 mW cioè 20 volte di meno.
Questa limitazione (per la quale sono in atto attività coordinate per giungere ad una completa armonizzazione europea) risulta penalizzante in modo particolare per i fornitori di tecnologia RFID passiva cioè per coloro che hanno bisogno di una elevata potenza di emissione delle antenne per coprire le già corte distanze che i Tag passivi possono coprire. E’ del tutto evidente che ciò è molto meno sentito dai fornitori di RFID attivi poiché i Tag sono forniti di una loro interna sorgente di potenza (batteria), non presente nei Tag passivi, che consente maggiori distanze di comunicazione.
Quindi: La tecnologia RFID UHF è usabile in Italia con il limite di 25 mW. (anziché 500 mW ). Tutto qui.

In conclusione rispetto a questo importante punto è molto urgente ed opportuno che anche il nostro Paese possa rimuovere la "limitazione paese" armonizzando la potenza di emissione delle antenne nello spettro UHF alla Raccomandazione ERC/REC 70 -03. autorizzando l’uso fino a 500 mW, ma non è vero che le frequenze UHF siano interdette per l’uso della tecnologia RFID.

Gli aspetti di costo dei Tag

Affermazione impulsiva Approccio ragionato

"I Tag attivi sono troppo costosi" ---------------------------------- Quanto dovrebbero costare, invece ?

Per una valutazione analitica e non impulsiva le considerazioni da fare a proposito dei Tag attivi ( cioè "a riusare") a differenza dei Tag passivi (cioè "a perdere") richiede un diverso approccio.

Infatti:

Tag passivi il costo di ogni Tag è un costo supplementare per unità di prodotto (poiché "a perdere")
costo del Tag passivo = maggiorazione del costo unitario del prodotto

Tag attivi
Il costo di ogni Tag è il costo di ogni Tag diviso per il numero di usi che se ne farà durante la sua vita utile (poiché "a riusare").
Costo di ogni Tag attivo
-------------------------------------------= Incidenza reale del costo del Tag 6* anni X Numero di usi del Tag in un anno
* 6 anni corrispondono alla durata media della sopravvivenza della batteria

Ne consegue che più sono le stazioni in cui si usano, meno i Tag attivi costano!

Viene segnalato frequentemente che nel corso di colloqui di vendita, il commento più immediato è che "i Tag attivi costano troppo" e quelli passivi non sono adatti a comunicare a distanze sufficienti per il progetto così la proposta si arresta di fronte a questa impulsiva affermazione ed il progetto bloccato.

Molti colloqui terminano in questo modo e questo è uno, se non il principale, motivo della lentezza nella affermazione sul campo di possibili applicazioni della tecnologia RFID attiva.

Sarebbe sufficiente partire dalla domanda rovesciata: " Quanto sarebbe disposto a spendere – Sig. cliente - per acquistare un sistema RFID come le ho illustrato? "

Ciò porterebbe il cliente a valutare la somma di tutti i benefici che ogni uso del Tag può produrre nel processo e raffrontare la somma di essa con il costo di ogni Tag.

Ecco un esempio del calcolo del costo per uso del Tag Attivo:

37 € ( stima del costo di un Tag attivo)
----------------------------------------------------- = 0,56 €
6* anni X 11 ( ipotesi di un solo uso al mese)

Ciò corrisponde a circa al costo di circa1,5 minuti di lavoro! Basta che il risparmio di tempo sia superiore ad 1,5 minuti di lavoro per conseguire un immediato utile dall’investimento che si perpetua nel tempo.

Costa ancora troppo un Tag attivo?

Quanti minuti di lavoro perduto vengono pagati nella mia azienda e quanti ne potrei risparmiare con l’uso della tecnologia RFID?
Quanti errori in meno potrei evitare con l’uso della tecnologia RFID?
Quanto tempo viene perduto per la sola ricerca del prodotto nella mia azienda?
Quante attività di data entry potrebbero venire eliminate?

Questi sono alcuni punti che pur differendo da azienda ad azienda sono presenti in tutti i processi e la loro quantificazione costituisce la prima analisi per l’abbattimento dei costi della non qualità.
Un obiettivo che non può più essere lasciato alla sensazione e che bisogna misurare.
Il responsabile del Sistema di Qualità aziendale deve conoscere l’ammontare dei costi della non qualità
Il venditore deve impostare in questo senso i colloqui di vendita. Se non si misurano i costi interni si continuerà a decidere sulla base delle impressioni, la tecnologia verrà giudicata inadatta e si perderanno opportunità oppure ci sia avventurerà su strade che probabilmente saranno deludenti.
Occorre anche migliorare l’efficienza degli incontri commerciali (oggi sempre più costosi per l’aumento dei costi di spostamento) e quindi per giudicare se un colloquio porti a qualche cosa di concreto occorre partire da analisi di costi / benefici basati su dati aziendali che devono essere disponibili.
Da un lato siano i costruttori a capire che devono investire in questa tecnologia offrendo soluzioni e prezzi stimolanti , dall’altro siano gli utilizzatori a valutare con maggiore impegno le proprie convenienze facendo la fatica di "guardarsi dentro" per evitare di perdere competitività e cogliere i benefici dell’innovazione oppure rifiutare soluzioni, ma sempre sapendo veramente perché.