PRIMJENA RFID MIKROČIPA PRI RUKOVANJU AMBALAŽOM

Darko Babić, Branka Lajić, Denis Jurečić

Sažetak

Radiofrekventna identifikacija (RFID) danas je gotovo najučinkovitija tehnologija za identifikaciju ambalažiranih proizvoda koje treba transportirati, skladištiti ili periodično popisivati. Svaki upakirani proizvod u bliskoj budućnosti biti će označen preko RFID mikročipa i njegove antene. Tu novost uključuje i ambalaža sa svim pojedinačnim proizvodima. Apliciran na ambalažu, RFID mikročip, sadrži gotovo sve informacije važne proizvođaču i krajnjem korisniku. To može biti datum proizvodnje, rok trajnosti proizvoda, oznake šarže ili proizvodne linije, sastav proizvoda, njegov serijski broj ili točno vrijeme njegovog nastanka. U kombinaciji sa vremenskim i temperaturnim biosenzorima, RFID mikročip predstavlja nezamislivo bogatstvo novih tehnologija primjenjenih u području ambalaže.
Ključne riječi: rfid tehnologija, ambalaža, identifikacija

APPLICATION OF RFID TAGS IN PACKAGE HANDLING

Darko Babić, Branka Lajić, Denis Jurečić

Summary

RFID (Radio Frequency Identification) is nearly the most efficient technology used today for identification of packaged goods whether they need to be transported, stored or periodically listed for inventory. In near future, every packaged product will be labelled with the RFID chip and antenna. This will also include packaging of single products (secondary and tertiary packaging). Once applied to packaging, RFID tag contains almost all information relevant to both the producer and the end user. This includes production date, expiration date, batch or Lot numbers, product ingredients, serial number or exact time of production. When combined with time and temperature biosensors, the RFID tags will present the immense opportunities of use of new technologies in packaging.
Key words: RFID technology, packaging, identification

Uvod

RFID je tehnologija koja koristi radiofrekvenciju kako bi se razmjenjivale informacije između prijenosnih uređaja/memorija i host računala.
RFID sustav se sastoji od tri primarne komponente:
- TRANSPONDER (TAG)/„SMART“ NALJEPNICE/RFID PLOČICA (PCB)
- ANTENE
- KONTROLORI

Radiofrekventna identifikacija danas je gotovo najzastupljenija tehnologija za automatsku identifikaciju. U svojoj biti slična je tehnologiji crtičnog koda, ali je u mnogočemu nadmašuje.
Kod identifikacije s RFID tehnologijom radi se o izmjenjivanju radijskih signala niske snage između čitača i elementa - prijenosni medij su radiovalovi. Čitač u svojoj okolici stvara jako radiofrekventno magnetsko polje. Kada se element na objektu približi čitaču i uđe u njegovo polje, „pobudi“ se elektronska veza u elementu i pošalje svoj podatak (vlastiti identifikacijski kod, podatke) u obliku radiosignala. Čitač primi taj signal i u primjerenom ga obliku pošalje računalu. U slučaju da se radi o elementu „čitaj - piši“, čitač također „zapiše“ nove podatke u unutarnju memoriju elementa.
RFID uređaj (čitač odnosno terminal za prikupljanje informacija) koristi radio transmisiju za slanje energije transponderu (RFID Tag) koji onda emitira povratnu informaciju: jedinstveni kod i/ili niz podataka ranije pohranjenih u samom transponderu. Tako prikupljene podatke, kao i u slučaju barkoda, moguće je dalje obrađivati. RFID može pohraniti mnogo više podataka od crtičnog koda i jedini zahtjev je da RFID Tag bude unutar radiofrekventnog dometa RFID prijemnika ili RFID interogatora.
Čitanje crtičnog koda temelji se na načelu odbijanja emitirane svjetlosti čitača od samoga koda, dakle prijenosni medij je svjetlost.

Transponder

Riječ transponder je izvedena od termina transmitter/responder, prema funkciji tog uređaja koji na transmisiju čitača odgovara (respond) podatkom. Osnovne komponente transpondera su MIKROČIP i ANTENA, zaliveni u kućište otporno na utjecaj okoline.

RFID PCB

PCB pločica (Printed Circuit Board) je namijenjena ugradnji u proizvod ili ambalažu. Njezina prednost je niža cijena i sposobnost podnošenja uvjeta okoline koje RFID naljepnice ne bi podnijele.

Čitanje i zapisivanje na transponder

Tri su mogućnosti podržane RFID tehnologijom, a ovise o tipu memorije transpondera:
- Read Only (R)
- Write Once Read Many (WORM)
- Read/Write (R/W)

Općenito, RFID sustavi se grupiraju u tri frekvencijska područja. Svako ima svoje karakteristike i tipično područje primjene:
- Low Frequency (LF): 100-500 kHz , a najčešće 125 kHz
- High Frequency (HF): 10-15 MHz, a najčešće 13.56 MHz
- Ultra High Frequency (UHF): rade u rasponu od 443-915 Mhz, i 2.45 GHz

Kod UHF transpondera ne smije biti prepreke između čitača i transpondera. UHF radioval ne prodire tako dobro kroz materijale i zahtijeva više energije za transmisiju u danom opsegu nego val niže frekvencije.
Brzina očitanja i prijenosa podataka povezana je s frekvencijom. Što je viša frekvencija, to je brži prijenos. Taj je podatak bitan u planiranju RFID sustava, osobito tamo gdje će transponder brzo prolaziti kroz zonu očitavanja.
Printanje (ispis) naljepnica i antena transpondera
Ovisno o vrsti medija, tehnologija ispisa može se podijeliti na:
a) DIREKT TERMO ISPIS - Termo tehnologija koristi naljepnice koje su termički osjetljive i prolaskom ispod termo glave pisača ostaje ispis jednak dizajniranoj naljepnici. Takve naljepnice nisu vremenski postojane i koriste se na proizvodima kraćeg vijeka trajanja.

b) TERMO TRANSFER ISPIS - Termo transfer tehnologija koristi obične ili druge posebne naljepnice ili etikete u kompletu s termo transfer folijom (RIBON) čiji se sadržaj u trenutku ispisa termalnim postupkom prenosi na naljepnicu. Standardna boja termo folije je crna, ali može se koristiti i druga iz serije boja koje nudi dobavljač. Te su naljepnice postojane i njihova se postojanost odnosi na temperaturu, vlagu, agresivne tekućine ili mehanička oštećenja.
Pisači RFID-a otisnu etiketu u obliku klasičnog teksta i crtičnog koda te istodobno zapišu iste podatke u čip koji je skriven pod naljepnicom.

Prednosti RFID tehnologije

Nema potrebe za vidnim poljem.
Tehnologija ne zahtijeva da element na objektu bude u vidnom polju čitača (kao kod crtičnog koda).

Prilagođenost zahtjevnom okolišu.
Zbog načela djelovanja RFID je idealno rješenje za okoliš s prisutnom nečistoćom i vlagom.
RFID elemente je moguće prilagoditi i najzahtjevnijem industrijskom okolišu (ekstremne temperature, vlaga, jake tekućine, visoka mehanička otpornost).

Dugi vijek trajanja.
Budući da RFID čitači i elementi nemaju nikakvih pomičnih dijelova, vrlo rijetko trebaju održavanje, a njihov vijek trajanja je stoga vrlo dug. Na temelju toga možemo ustvrditi da je RFID najjeftiniji vid automatske identifikacije.

Zaštita podataka.
Za razliku od crtičnog koda, kopiranje RFID elemenata je praktički nemoguće, stoga je ta tehnologija idealna za aplikacije gdje je identifikacija osoba ili predmeta povjerljive prirode.

Brzina prikupljanja podataka.
Čitač primi podatak iz RFID elementa u nekoliko milisekundi. Stvarno vrijeme prijema ovisi još i o izvedbi komunikacije s računalom, stoga se može reći da se cjelokupan proces prikupljanja podataka obavi u nekoliko desetina milisekunde.
Područja uporabe
- kontrola pristupa
- identifikacija opreme
- praćenje omota
- obavljanje terenskog rada u elektrogospodarstvu
- bezgotovinsko plaćanje voznih karata i cestarine
- prevladavanje problema opasnih tvari
- identifikacija proizvoda
- ugostiteljstvo
- evidencija radnog vremena
- praćenje posudbe alata i radne odjeće
- identifikacija vozila
- identifikacija ljudi
- nadzor zaliha krvi itd.

Tehnologija tiska vodljive paste

Rabi se na različitim vrstama materijala, dok će se jetkanje moći koristiti samo na podlogama koje mogu izdržati vrlo agresivne kemikalije koje se koriste tijekom procesa.
Poliester je osnovni materijal u slučaju jetkanja i skuplji je od papira koji se koristi za proizvodnju elektronskih karata za javni prijevoz, tehnologijom sitotiska.
Elektrovodljive paste za sitotisak antena načinjene su od metalnih pahuljica ili zrnaca raspršenih u termo-plastičnom polimernom vezivnom sredstvu ili smoli. Uporabom takve paste antena je puno elastičnija. Kada se izloži savijanju, transponder će imati bolje performanse i veću pouzdanost nego pločice proizvedene jetkanjem ili graviranjem (EAS pločice).
Proizvođač DuPont ima više od trideset godina iskustva u pružanju usluga klijentima koji primjenjuju tehnologiju sitotiska vodljivim bojama. Razvio je i optimizirao učinkovitiji sastav posebno dizajniran za jeftinu proizvodnju RFID antena u velikim količinama.
Ta vodljiva pasta/boja nudi visoku provodljivost kroz uporabu jedinstvene kombinacije tog praha od srebrnih pahuljica i smolastog vezivnog sredstva.
DuPont je lansirao novu recepturu na bazi srebra, posebno optimiziranu za UHF.

Srebrna presvlaka

Budući da je antena komponenta RFID transpondera koja omogućuje komunikaciju između čipa i čitača bez ikakvog kontakta, težilo se pronaći idealan materijal i tehniku proizvodnje takvih, otpornih antena.
Antene se trenutačno tiskaju „vodljivom tintom“.
Tinta se sastoji od sitnih srebrnih čestica raspršenih u organskom otapalu.
Kada je tinta izložena visokoj temperaturi, otapalo ispari te uzrokuje kemijsku reakciju, pri čemu se srebrne čestice spoje u poroznu, ali kontinuiranu metalnu strukturu koja osigurava potrebnu vodljivost antena kako bi one onda mogle komunicirati s RFID čitačem/interogatorom.
Ta tehnologija omogućuje i do tri puta veću vodljivost antena nego ona koja koristi procese temeljene na polimernim bazama.
Također, pri takvom postupku se antene ispisuju (printaju) s 2/3 manje tinte, što znači da se i brže suše, a sve to smanjuje cijenu aplikacije.
Za printanje antena se još koristi i aluminij, bakar, polimerna tinta itd., ali se isto tako svakim danom pronalaze novi materijali i načini printanja, napredniji i u mnogočemu bolji od dotadašnjih.
„Srebrna“ antena, tiskana na papir, podnosi savijanja i ostala iskrivljenja puno bolje od običnih bakrenih antena.
Tiska se tehnikom SITOTISKA, i to izravno na papir, tako da vodljiva tinta prodre u papirna vlakna. Tim načinom je omogućena veća fleksibilnost antene.
Sušenje se vrši ili vrućim zrakom, ili UV sustavima sušenja.

Sitotisak

Stroj za sitotisak je započeo svoj vijek kao stroj za tiskanje etiketa.
Danas se sitotisak smatra jednom od najisplativijih tehnika tiskanja RFID antena. Dakle, idealan je za proizvodnju jeftinih RFID transpondera.
To je proces u jednom koraku, ekološki i prilagođen korisniku. Za razliku od tehnike jetkanja, kojom se također proizvode antene, ne uključuje uporabu agresivnih kemikalija.
Prednost sitotiska nad jetkanjem je prije svega taj što je početno ulaganje u opremu povoljnije, kao i daljnje održavanje te opreme.
Kod jetkanja je vrlo skup fiksni trošak: održavanje procesa jetkanja i postupanje s otpadnim materijalom (ostatak kemijskih kupki).
Druga ključna prednost koju nudi RF transponderska antena proizvedena sitotiskom je da će proizvedeni elektronski uređaj biti fleksibilniji. Takve su antene otpornije na veća mehanička naprezanja (mogućnost stavljanja na predmete koji imaju različite tipove površina kao npr. zakrivljenja, oštri kutovi itd.).
Postoji i „ekološka“ tehnologija proizvodnje RF antena: TEHNIKA SAVIJANJA BAKRENE ŽICE (samo u područjima RFID komponenti s niskom frekvencijom (LF) - antene imaju vrlo velik broj namotaja). Takve antene se proizvode za tržište gdje cijena RFID transpondera nije glavni prioritet koji se treba uzeti u obzir.
Sitotisak omogućuje povezivanje različitih tehnologija kod proizvodnje RFID-a.
Na području RFID-a su osnovne prednosti koje nudi sitotisak vezane za stabilnost i pouzdanost, ekonomičnost, mali utjecaj na okoliš, lakoću uporabe, performanse pločica, fleksibilnost u smislu materijala podloge, lako i pouzdano sklapanje itd.

Kontrola zaliha

Svjetska trgovina bilježi prosječan manjak zaliha od 9% (proizvoda nema na polici), a to znači prosječan gubitak od 3-5% zarade.
Američka vojska je zaključila da jedan dan njihova dostavnog lanca stoji oko 80 milijuna dolara. Zbog toga su svi sudionici u lancu dostave prisiljeni kontinuirano raditi na skraćivanju vremena dostave u čitavom lancu. Mnoga poduzeća su toga sve više svjesna i zato neprekidno traže nova rješenja i opremu koja bi im omogućila što bolji uvid u skladište i kontrolu zaliha (točne i pravodobne informacije).
Još prije desetak godina velike tvrtke su počele koristiti tehnologiju koda kao jednostavan način obuhvata podataka. Uvedeni su informacijski sustavi koji su skeniranjem kodnih linija prepoznali potrebne informacije o robi (oznaka proizvoda, oznaka pošiljke, rok uporabe itd.). Zbog brzog širenja korištenja nastala je međunarodna organizacija koja se pobrinula za standardan način označavanja proizvoda, transportnih jedinica i razmjene podataka. U Europi ju je zastupala organizacija EAN, koja se prošle godine preimenovala u GS1. Korištenje jedinstvenog standarda je omogućilo razmjenu informacija svih sudionika u dostavnom lancu. Vodeće svjetske tvrtke su započele koristiti opremu RFID za kontrolu dostavnih lanaca. Novost je uvođenje standarda u logistici koji se zove RFID EPC (Electronic Product Code). Riječ je o bežičnoj tehnologiji koja omogućuje identifikaciju. Sama tehnologija ima mnoge prednosti: umjesto pojedinačnog skeniranja proizvoda s crtičnim kodom koristi se automatski način obuhvata podataka o više proizvoda u transportnim jedinicama istodobno. Podaci se upisuju samostalno, bez posredovanja ljudi. Možemo očekivati da će taj sustav omogućiti brži i automatiziraniji obuhvat podataka u cjelokupnom dostavnom lancu, što u konačnici omogućuje manje troškove radnog potencijala i brži obuhvat podataka o robi.
Što se usporedbe RFID-a i crtičnog kod tiče, prednost crtičnog koda je u već uvedenom standardu te u nižoj cijeni tehnologije i oznaka (naljepnica). Budući da osim više cijene RFID ima i fizikalna ograničenja (mogućnost ometanja, apsorpcije i sl.) treba očekivati da će se RFID najbrže uvesti na razini transportnih jedinica (npr. palete), a označivanje na razini proizvoda u široj uporabi doći će na red tek za nekoliko godina.

Pametna ambalaža (smart packaging)

Budući da zahtjevi tržišta (potrošača) nisu više vezani samo za to da ambalaža drži i čuva proizvod, otišlo se dalje pa se ambalažu počelo obilježavati RFID transponderima.
Inovativnosti u uporabi RFID-a je i u podizanju razine izravne prodaje, npr. prodajna polica sama javlja da na njoj više nema određenih proizvoda i posreduje u naručivanju prema skladištu ili prema dobavljaču.
(Gillete je razvio koncept interaktivnog oglašavanja, tj. kad kupac uzme proizvod s police, na najbližem zaslonu gdje se reklamiraju EPP poruke pokaže se nova propagandna poruka u kojoj ga se informira i o drugim te preostalim proizvodima iz tog programa).

Zaključak

Radiofrekventna identifikacija (RFID) danas je gotovo najučinkovitija tehnologija za identifikaciju ambalažiranih proizvoda koje treba transportirati, skladištiti ili periodično popisivati.
Svaki upakirani proizvod u bliskoj budućnosti biti će označen preko RFID mikročipa i njegove antene.
Tu novost uključuje i ambalaža sa svim pojedinačnim proizvodima. Apliciran na ambalažu, RFID mikročip, sadrži gotovo sve informacije važne proizvođaču i krajnjem korisniku.
To može biti datum proizvodnje, rok trajnosti proizvoda, oznake šarže ili proizvodne linije, sastav proizvoda, njegov serijski broj ili točno vrijeme njegovog nastanka.
U kombinaciji sa vremenskim i temperaturnim biosenzorima, RFID mikročip predstavlja nezamislivo bogatstvo novih tehnologija primjenjenih u području ambalaže.