NFC Эксперт Основные конструкции rfid-идентификаторов
- Форма диска или круглая. Самая распространенная форма выпуска. Основным преимуществом этого модельного ряда является материал, из которого изготавливается корпус. Это может быть АВС-пластик, полистирол или эпоксидная смола. Диаметр изделия варьируется от 10-15 мм до 10 см. В зависимости от материала чип-идентификатор выдерживает широкий спектр рабочих температур от −40 °C до 90 °C. Стоимость изделия начинается от 53 рублей.
- Форма колбы или тубы. Эта модель чаще всего изготавливается из стекла или пластика. Размер изделия от 12 мм до 32 мм. Внутри трубки надежно располагается электронная микросхема с развязывающим конденсатором, действие которого помогают сгладить небольшие колебания сети. Стеклянная или пластиковая трубка имеет отличную механическую прочность, так что компоненты заключенные внутри невозможно повредить. Стоимость такого изделия начинается от 163 рублей.
- Корпус из пластика прямоугольной формы. Модель с корпусом из высокопрочного пластика, специально разрабатывалась для использования в тех сферах, где предъявляются повышенные требования к механической износостойкости изделий. Прямоугольная модель идентификатора имеет немного большие габариты, чем вышеописанные аналоги, что позволяет разместить внутри более длинную катушку, обеспечивая микрочипу больший радиус действия. Стоимость изделия начинается от 153 рублей.
- Идентификатор в форме часов.Первый раз уникальное устройство было протестировано в начале 90-х годов, использовалось в узком направлении для пропуска туристов на горнолыжные трассы. Сегодня модель имеет более широкий спектр применения, в первую очередь его работу оценили в системе контроля доступа, а также в платежно-пропускных терминалах. Цена на изделие начинается от 81 рубля.
- Форма пластиковой карты. Конструкция и работа бесконтактных пластиковых карт давно известна всем, даже непросвещенным пользователям интернет-ресурсов, это кредитные, дебетовые и телефонные карты. Изделие изготавливается из PVC пластика, при помощи технологии ламинирования, имеет хорошую механическую прочность. Отличительной характеристикой модели выступает большая дальность действия и недорогая стоимость в пределах 12 рублей.
- Самоклеящаяся этикетка. Идентификатор изготавливается из тончайших пластиковых листов или плотной бумаги, между которыми располагается катушка и микрочип. Модель обладает достаточной гибкостью, чаще всего используется в качестве самоклеящегося стикера на багаж (пакеты, коробки) для перевозок. Самоклеящиеся этикетки выпускаются в виде рулона бумаги, стоимость одного стикера начинается от 25 рублей.
.2.1. Применение RFID-технологии в системах электронной коммерции B2C
Повторные продажи в любой коммерческой структуре обеспечивают высокий процент прибыли, а также являются залогом стабильности. Компании стараются бороться за своего клиента и именно поэтому прибегают к различным приемам для того, чтобы человек или компания, сделавшие приобретение, вернулись за покупкой еще раз.
Именно в связи с озвученным правилом, бизнес-процессами типа B2C используются специальные программы лояльности, т.е. программы поощрения клиентов. Подобные программы позволяют не только привлечь новых клиентов, но и удержать старых, фактически подталкивая их делать покупки в одном и том же месте.
Приведем ряд приемов программ лояльности.[3GPP TR 21.905: Vocabulary for 3GPP Specifications.]
Бонусные программы. В процессе совершения покупок клиент получает условные баллы. При накоплении определенного количества баллов покупатель может обменять их на выбранный им товар из списка так называемых “бонусных” товаров. Таким образом, компания, теряя небольшую сумму денег на покупку выбранного клиентом товара, фактически втягивает клиента в процесс накопления баллов, который придает азартный характер процессу покупок, не стоит забывать и о положительных эмоциях при получении приза.
Системы бонусных программ известны достаточно хорошо, они встречаются довольно часто. Одним из характерных примеров бонусных программ в России является бонусная программа “Малина”, действующая в большом количестве ресторанов, автозаправок и электронных киосков страны.
Дисконтные программы. Это наиболее популярный в настоящее время тип программ. Подобные программы лояльности предусматривают скидку постоянным покупателям на повторную покупку товара у того же продавца.
Накопительные дисконтные программы. В этой программе, как и в предыдущей, клиенты получают скидки на повторные покупки товаров. Размер скидок при этом не фиксирован, а зависит от того, что и в каком объеме было куплено. Кроме того, накопительные дисконтные программы позволяют напрямую связать получение выгоды клиентом с его покупательской активностью без каких-либо элементов случайности.
Розыгрыш призов. Клиенты, купившие определенный объем товара в заданный временной промежуток, участвуют в розыгрыше специальных призов компании. В этом виде программ наряду с материальными выгодами для клиента присутствуют и азарт получения приза.
Программы лояльности делятся на два типа по количеству торговых компаний, которые участвуют в системе начисления бонусов по единой схеме. Выделяют индивидуальные и партнерские программы лояльности. В индивидуальных программах лояльности участвует только одна компания. Она выставляет свои правила, и ее система лояльности работает только на ее торговых площадках.
В партнерских программах лояльности участвуют несколько компаний. Бонусы, накопленные клиентом в одной компании, учитываются при обслуживании клиента не только на предприятиях этой компании, но и на всех предприятиях всех компаний-участников проекта.
Программа лояльности для успешной реализации должна иметь следующие составные части:
Современные системы лояльности достаточно громоздкие и имеют сложную архитектуру. Разворачивание системы лояльности с технической точки зрения на крупном предприятии – задача достаточно сложная и дорогая.
Традиционно в розничной торговле для работы с клиентами используются SQL серверные базы данных. К серверу подключатся рабочие места кассиров. Именно на кассе обычно происходят основные операции, связанные с выполнением функций, заложенных бизнес-логикой работы системы лояльности.
Но если магазины сети находятся в разных концах города, то для организации системы необходимо развертывание корпоративной вычислительной сети, объединяющей эти магазины и состоящей из сотен и тысяч рабочих мест кассиров. Существенным ограничением внедрения программ лояльности для физических лиц остается высокая стоимость создания и эксплуатации централизованных корпоративных баз данных клиентов, а иногда и техническая невозможность создания корпоративной вычислительной сети.
В качестве основного инструмента систем лояльности используют пластиковые карты, которые бывают следующих видов:
Эмбоссированные. Данные карты похожи на обыкновенные пластиковые карты. Для идентификации клиента на их поверхности выдавливается идентификационный номер. Номер является уникальным. Именно по этому номеру клиент значится в развернутой системе лояльности.
Магнитные карты. При производстве карты на ее поверхность наносится магнитная полоса, которая служит для идентификации клиента системы лояльности.
Карты со штрих-кодом. Карты данного типа имеют на своей поверхности нанесенный штрих-код. Такой код считывается специальным ридером, но при этом многие штрих-коды также содержат надпись, продублированную цифрами. Штрих-код также является индивидуальным.
До недавнего времени перечисленные типы карт были основным инструментарием разработчиков систем лояльности. Но в настоящее время подобные карты все чаще заменяются картами нового поколения: RFID-картами[ISO/IEC 4909. “Идентификационные карты. Содержание данных 3-й дорожки магнитной полосы”.].
Типичная архитектура программного комплекса, обеспечивающего работу индивидуальной системы лояльности, выглядит так, как показано на
рис.
15.2.
Как видно из рисунка, в головном офисе компании существует центральная база данных, где хранится и обрабатывается вся информация о клиентах и их бонусах.
Принципиальная схема партнерской программы лояльности выглядит несколько иначе, она представлена на
рис.
15.3.
Если при использовании карт первых трех типов кассир должен был поднести карту к специальному считывающему устройству, которое считывает код карты и передает его на сервер системы, где идет соответствующая обработка, то с появлением карт нового поколения все выглядит иначе.
RFID-карты представляют собой носители информации нового поколения. Основной особенностью этого вида карт является возможность записи информации в энергонезависимую память карты и последующего чтения. Это позволяет создавать локальные базы данных клиентов непосредственно на RFID-карте.
Существенным недостатком применения других типов карт является сложность обработки данных в реальном времени без существенных для работы кассира задержек, связанных с практически одновременной передачей и централизованной обработкой на сервере запросов со множества рабочих мест кассиров.
Такая задержка обычно крайне негативно отражается на отношении клиента к системе лояльности. Иногда из-за существенных задержек накопленные при текущей покупке бонусы могут быть учтены только при следующем посещении клиентом магазина либо еще позднее.
С ростом количества клиентов, рабочих мест кассиров и торговых площадок сети резко возрастает вероятность сбоев системы, связанных с одновременной передачей по вычислительным сетям и обработкой на сервере колоссальных объемов информации. Сбои же, что очевидно, оказывают весьма негативное влияние не только на имидж системы лояльности,
но и на отношение клиента к торговой площадке в целом.[ISO/IEC 7810. “Идентификационные карты. Физические характеристики”.]
Для реализации партнерских программ лояльности компании – участники программы нанимают специальную независимую организацию – оператора программы. Оператор занимается непосредственно программой лояльности каждого из предприятий – участников проекта и координацией этих программ.
Основным недостатком подобной традиционной организации партнерских программ лояльности является необходимость передавать клиентские базы данных оператору программы.
При этом практика сохранности баз данных в России показывает, что со временем эти базы становятся доступны злоумышленникам, в том числе и конкурентам. Общеизвестны примеры хищения баз данных сотовых операторов и ведомственных служб.
К несомненным преимуществам системы, основанной на использовании RFID-карт, является возможность осуществления ее криптозащиты. Подделать такую карту практически невозможно. Кроме того, в случае участия карты не в индивидуальной, а в партнерской системе лояльности, существует возможность использования так называемой многосекторной RFID-карты.
Как уже говорилось, RFID-карта представляет собой карту со встроенным RFID-чипом. Причем чип может быть достаточно интеллектуальным. На RFID-чипе могут быть созданы независимые сектора данных. Доступ к каждому из секторов может получить только соответствующая компания, при этом остальные сектора будут ей недоступны.
При этом можно выделить сектора, которые будут использоваться совместно всеми компниями-участниками программы. Обычно такие сектора выделяются под хранение данных о самом клиенте независимо от того, клиентом каких компаний он является.
Таким образом RFID-карта позволяет иметь полную информацию о клиенте, необходимую для организации партнерской программы, а также сохранять конфиденциальность информации о клиенте для каждой из компаний-участников.
Работа кассиров с RFID-картами также выглядит гораздо проще. Кассиру необходимо поднести карту к специальному считывающему и записывающему устройству, которое проверяет право доступа кассира к информации, записанной на карту. При подтверждении права доступа разрешенная информация с карты поступает в терминал кассира для отображения и обработки.
Вся необходимая клиенту информация по обслуживанию клиента в рамках принятой системы лояльности выдается клиенту прямо на экран. В этом случае отсутствуют задержки в выдаче рекомендации кассиру, связанные с передачей данных на сервер системы и обратно.
Бонусы при таком подходе можно использовать уже сразу после предъявления карты. Таким образом, покупатель может использовать бонусы, полученные им как от предыдущей, так и от текущей покупки. Подобные возможности существенно повышают эффективность программ лояльности.
Конечно, для ведения мониторинга, финансового и управленческого учета передача информация на сервер необходима, но это может происходить уже без задержки клиента. Фактически такая передача может быть выполнена в конце дня. К тому же сбой в подобных системах не так опасен, ведь информация всегда сохраняется на карточке клиента, а это означает, что восстановить информацию можно будет всегда.
Описанный подход к системам лояльности на основе RFID-технологий позволяет системам перейти к работе с распределенными базами данных, где роль локальных клиентских баз выполняет энергонезависимая память RFID-карт. Для создания систем лояльности с использованием RFID-карт нет необходимости связывать все эти площадки мощными корпоративными вычислительными сетями, что является несомненным преимуществом и приводит к существенной экономии средств.
Таким образом, RFID-карты целесообразны при создании систем лояльности в случаях когда:
В погоне за резонансным питанием
Питание от резонансного контура должно быть настроено таким образом, чтобы считыватель не сбивался слишком часто, и в то же время извлекалось достаточно энергии для работы метки. Это оказалось сложнее, чем я думал. Как говорилось ранее, добротность играет значительную роль.
Обратите внимание, что резонансная LC-цепь работает не точно на резонансной частоте, рассчитанной для выбранных компонентов. Причина в том, что схема метки создает (слегка емкостную) нагрузку для контура. Таким образом, катушка должна быть немного меньше, чем рассчитано.
Оказалось, что дешевый считыватель был очень чувствителен к высокой нагрузке, и чем ниже была нагрузка, тем лучше он работал. Изначальная катушка, 3,3 мГн была уменьшена вдвое несколько раз, пока некий стабильный компромисс не был найден при индуктивности около 680 мкГн.
Во всяком случае, контроллер на двери, кажется, был рад всему, что я посылал, и не подводил меня ни разу (даже если я забывал свой настоящий ключ во время тестирования).
Безымянный RFID-ридер прекрасно работает, когда метка имеет внешнее питание. При использовании внешнего источника, по-видимому, лучше включить ФАПЧ. Я думаю, они слишком сэкономили на развязывающих конденсаторах 😉
После обсуждения с Марком (парень, который использует этот фиговый ридер) он сказал мне, что видел проблемы с этим считывателем, даже используя нормальные метки. Мы решили устроить ему небольшой сеанс отладки. В цепях питания ридера присутствовали 200 мВ пульсации (на частоте 125 кГц) и некоторые неприятные импульсы здесь и там.
Пайка дополнительных конденсаторов 1 мкФ 100 нФ в места на плате, отмеченные шелкографией, но не использованные, значительно улучшила работу считывателя. Теперь он спотыкается еще реже и может считывать данные с прототипа даже при пассивном питании.
Замечание для всех: не покупайте такие говносчитыватели. Или купите хороший, или соберите его самостоятельно.
Если вы думаете, что история на этом заканчивается, то вы ошибаетесь. Еще есть куда совершенствовать модулятор, и значительные изменения позволили ему работать гораздо лучше. Даже дешевый безымянный считыватель можно заставить работать хорошо.
Корпус
Иногда
очень
везет. Красивый корпус не помешал бы именно сейчас, когда прототип закончен, а печатная плата заказана. И именно в это время Флеминг закончил собирать и запустил станок лазерной резки
. После года работы над проектом лазер готов вырезать свои первые детали. Флемминг и Рун делают последние юстировки и ставят на место алюминиевую крышку лазерного шкафа. Вы можете себе представить, как все мы были рады видеть, что эта штука работает.
С работающим станком мы получили возможность протестировать наш проект в реальной жизни. Корпус для нашей RFID-метки сделали из 2-миллиметрового огрстекла. Этот корпус — первый объект, сделанный на PhotonSaw, да!
Родилась идея расположить катушку на внешней стороне корпуса. Сперва было решено использовать половину высоты корпуса, но это не работало на практике (дополнительные отверстия в длинных сторонах, таким образом, не используются). Катушка просто великолепно разместилась по периметру всего корпуса, хотя у меня были сомнения, не будет ли прямоугольная обмотка (105×55 мм) слишком большой для нормальной электромагнитной связи.
Тестовая катушка была намотана, без всяких расчетов, проводом 0,4 мм в 66 витков. И, очевидно, нам опять повезло, потому что катушка получилась точно такой как надо, индуктивностью 645 мкГн, с подключенной меткой давая резонансную частоту 125,2 кГц. Тест на дверном считывателе показал, что прототип работает просто прекрасно с этой катушкой.
С катушкой снаружи корпуса толщину последнего можно уменьшить. Внутренняя толщина теперь зависит только от высоты деталей на плате, и с учетом толщины платы должна составлять около 6 мм. Кроме того, было бы хорошо добавить гравировку. Флемминг предложил скруглить боковые стороны корпуса из эстетических и эргономических соображений.
Станок PhotonSaw еще не совсем в нормальном состоянии: гравировка на верхней крышке значительно съехала. Необходимо его окончательно отладить перед изготовлением финальной версии корпуса. Изогнутые контуры также подверглись ошибке расчета в программном обеспечении, так как луч не вернулся в начальное положение после прохода замкнутой траектории. Но во всяком случае, кривые выглядят действительно гладкими.
Область применения nfc
Шире всего на сегодняшний день NFC применяется в смарт-картах с функцией PayWave и PayPass — разница между ними небольшая, просто одна от VISA, а другая от Mastercard. Теперь почти каждый терминал оплаты оснащен считывателем NFC меток — через них можно совершать покупки до тысячи рублей и не вводить пин-код или подписывать чек. Оплата производится мгновенно и защищена от перехвата благодаря небольшому радиусу действия чипа.
Кстати, возможности смарт-карты уже можно привязать к телефону — Apple Pay, Samsung Pay и Android Pay позволяют хранить финансовую информацию на NFC-чипе телефона, если он им оснащен. По такому же принципу в телефон можно записать практически любую информацию, которая может поместиться на метку, в обозримом будущем он может стать одновременно банковской картой, проездным, пропуском, паспортом и даже ключами от автомобиля.
Сейчас с помощью NFC ваш телефон может взаимодействовать с телефоном вашего друга — приложив их друг к другу, можно мгновенно обменяться ссылками, контактными и другими данными, а также целыми файлами и папками. Главное отличие этого способа от Bluetooth, в скорости подключения и обмена информацией.
Интересное применение для телефона оснащенного NFC-чипом нашлось и в рекламе. В некоторых городах можно найти рекламные плакаты со встроенными радиоволновыми метками, которые могут отобразить информацию на вашем телефоне в считанные мгновения после прикосновения. Это довольно дорогая, но очень удобная замена QR-кодов, для считывания которых необходимо специальное приложение.
Используя возможности ближней бесконтактной связи и современных смартфонов, можно самостоятельно создать вокруг себя «умное» пространство. Достаточно приобрести несколько NFC-меток, запрограммировать их при помощи одного из специальных приложений и расклеить в необходимых местах для дальнейшего автоматического взаимодействия с телефоном.
Здесь все упирается уже в вашу фантазию. К примеру, записываем пароль от домашнего Wi-Fi на метку и приклеиваем на удобное место — больше не надо вспоминать пароль и объяснять друзьям как он пишется. Программируем метку на включение навигатора в смартфоне и крепим ее на подставку — экономим время перед поездкой.
Многие разработчики уже поняли всю прелесть и удобство NFC-меток. Например домашний мини-кинотеатр Cinemood от компании «Мультикубик» обзавелся умными чехлами Cinemood Smart Cover. Каждый чехол выполнен в виде героев мультфильмов и оснащен NFC-чипом, достаточно надеть один из них на гаджет и он самостоятельно запишет в память новые серии с этими персонажами — готово, без лишних действий можно приступать к просмотру.
Питание
Главной особенностью транспондера является то, что он получает энергию из электромагнитного поля считывателя. Было бы замечательным достижением питать метку на 7400-ых микросхемах исключительно от электромагнитного поля. Для имеющегося RFID-считывателя были проведены измерения с помощью простой установки.
К резонансному контуру (3,3 мГн и 470 пФ) подключен мостовой выпрямитель (на диодах Шоттки), а после него — конденсатор 10 мкФ и нагрузка: резисторы 4,7 кОм, 12 кОм или 47 кОм. Получается, что передача максимальной мощности происходит при токе нагрузки около 700 мкА, когда напряжение достигает 19 В.
Другими словами, из электромагнитного поля можно извлечь более 13 мВт мощности. При напряжении 3,3 В максимальный ток нагрузки будет около 2 мА. Этого должно хватить для питания множества микросхем серии 74HCxx. (Отечественный аналог — серия КР1564. — Прим. перев.)
Микросхемы 74HCxx — полностью КМОП и имеют почти нулевой статический ток потребления. Они рассеивают мощность только при переключениях, перезаряжая входные и выходные емкости. Принимая напряжение питания равным 3,3 В, ток — 700 мкА и тактовую частоту — 125 кГц, получаем, что резонансный контур может питать схему с суммарной емкостью 1700 пФ (U * C = I * T). Это означает, что мощности должно хватить на множество микросхем и линий ввода-вывода.
Использование метки на более высоких частотах, например, 13,56 МГц, намного проблематичнее. На два порядка более высокая частота означает на два порядка большее энергопотребление. Отсюда следует, что практически невозможно использовать данную метку на высоких частотах.
Что касается серии микросхем HCT (Отечественный аналог — серия КР5564. — Прим. перев.), их нельзя использовать в данной конструкции. Серия HCT имеет в среднем более высокий ток покоя, и, что важнее, дополнительный вытекающий ток через каждый вход, из-за совместимости с уровнями TTL.
Вход элемента серии HCT будет источником тока, если он не подтянут к шине питания. Этот ток обозначен в документации как ΔIcc (добавочный ток покоя) на каждый вход. Его значение составляет 10-1000 мкА, в зависимости от подключенной нагрузки. Это означает, что много энергии уходит впустую, что совсем нежелательно.
Некоторые соображения касательно аналоговой части. Важным фактором является добротность резонансного контура. Более высокая добротность при неизменной резонансной частоте означает, что с контура будет сниматься меньше энергии. С другой стороны, высокая добротность облегчает модуляцию.
Модуляция есть не что иное, как изменение параллельного сопротивления, что влечет за собой изменение добротности: Q = R * sqrt (C/L). Все переменные, R, C и L, должны быть подобраны для оптимальной производительности в пределах рабочего диапазона. Баланс должен быть определен экспериментальным путем.
Предисловие
Итак, стоит, наверное, напомнить, что вскрытие меток для меня явилось продолжением хобби работы с электронной микроскопией и распила
в далёком уже 2021 году. В
вскользь была рассмотрена теория функционирования RFID-меток, а также были вскрыты и разобраны несколько наиболее распространённых и доступных на тот момент меток.
К этой статье, пожалуй, мало что можно добавить на сегодняшний день: всё те же 3(4) самых распространённых стандарта LF (120-150 kHz), HF (13.65 MHz – подавляющее большинство меток работает в этом диапазоне), UHF (фактически тут два частотных диапазона 433 и 866 MHz), за которыми тянется ещё парочка менее известных; те же принципы работы – индуцирование радиоволнами питания чипа и обработка входящего сигнала с выдачей информации обратно в приёмник.
В общем и целом, RFID-метка выглядит примерно так: подложка, антенна и сам чип.
Метка Tag-it от Texas Instruments
Однако, серьёзно поменялся «ландшафт» применения этих меток в быту.
Если в 2021ом году NFC (Near-Field Communication) был диковиной штукой в смартфоне, которым не понятно, как и где можно было воспользоваться. А такие гиганты, как, например, Sony, активно продвигали NFC и RFID, как способ подключать устройства (колонка от первой Sony Xperia, которая подключается магическим образом от касания телефона – Вау! Шок контент!) и изменять состояния (например, пришли домой, провели по метке, телефон включил звук, подключился к WiFi и т.д.), что по моим ощущениям не пользовалось особой популярностью.
То в 2021ом только ленивый не пользуется wireless картами (всё тот же NFC по большому счёту), телефонами с виртуальными картами (сестра при смене телефона настоятельно требовала NFC в оном) и прочими «упрощателями» жизни на базе этой технологии. RFID стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни: одноразовые проездные в автобус, карточки для прохода в многие офисные и не только здания, мини-кошельки внутри организаций (как, например, CamiPro в EPFL) «и прочая, и прочая, и прочая».
Собственно, именно поэтому набралось такое огромное количество меток, каждую из которых хочется вскрыть и посмотреть, что же прячется внутри: чей чип установлен? защищён ли он? что за антенна стоит?
Но обо всём по порядку…
Именно эти крохотные кусочки кремния сделали наш мир таким, каким мы его знаем сегодня
Преимущества технологии rfid
- Перезапись, стирание и добавление информации. RFID-технология позволяет перезаписывать, стирать или дополнять данные на универсальной метке много раз. Информацию, один раз записанную на штрихкоде, никогда не получится изменить.
- Нет необходимости метке попадать в фокус считывателя. Для получения данных с тэга, ридеру не требуется прямая его видимость. Полноценное взаимодействие чипа с ридером происходит даже через упаковку, обертку или тару. Для считывания сведений, микрочипу достаточно ненадолго попасть в область взаимодействия, при этом он может перемещаться на большой скорости. Для считывания информации со штрихкода или NFC-чипа им всегда нужно быть в допустимом радиусе прямой видимости.
- Объем памяти. RFID-тэг, в зависимости от модели, может сохранять в памяти очень большой объем информации, в сравнении с 2D-кодом.
- Высокая механическая устойчивость в жестких условиях. Пассивные радиочастотные микрочипы имеют неограниченный срок эксплуатации. Модели корпусных меток, создавались специально для работы в жестких условиях рабочей среды, они имеют прочный корпус, их трудно повредить. В отличие от этого, штрихкод очень легко испортить, он теряет работоспособность даже от воздействия влаги и загрязнений.
- Большой радиус действия. RFID-чип обладает удаленным радиусом действия, позволяя считывать данные на очень большом расстоянии. Штрихкод и НФС-чип этими параметрами не обладают.
- Многоцелевое применение. RFID-технология имеет универсальный спектр действия, помимо обычного хранения информации. Штрихкод — это устройство не перезаписываемое, рассчитанное лишь на хранение определенной информации.
- Высокий уровень безопасности. Уникальный номер, присвоенный идентификатору, выступает гарантом от подделки изделия. Микротэг имеет способность зашифровывать передаваемые сведения. Владелец может запаролить такие функции, как запись и считывание информации с чипа. В одной модели легко сохраняют как открытую, так и закрытую информацию.
Распространение RFID технологий в России имеет большой спрос у производителей, в сфере рекламного и торгового бизнеса. Отследить товар от производителя до магазинной полки, удостовериться в том, что это оригинальная продукция, а не подделка. Скоростная обработка данных удивит каждого пользователя, не нужно стоять в очередях для оплаты товара, ждать сдачу на кассе.
Системы автоматической парковки
Системы автоматической парковки будут рассмотрены здесь в качестве одного из самых показательных примеров того, как система электронной коммерции предприятия может быть построена, всецело основываясь на RFID-технологиях.
Система автоматической стоянки реализует следующие функции: контроль всех въезжающих и выезжающих автомобилей, времени нахождения на стоянке, а также свободных мест. Подобная система позволяет получать полные отчеты и статистику о работе парковки, избегать потерь от несознательных клиентов и исключать возможность манипуляций со стороны недобросовестного персонала.
Реализация системы достаточно проста. На въезде стоянки оборудуется шлагбаум, рядом с которым располагается терминал, обеспечивающий автоматический контроль доступа. Терминал либо принимает деньги, либо позволяет расплатиться с помощью RFID-карты, либо пропускает автомашину, владелец которой имеет постоянный заранее оплаченный пропуск.
В зависимости от того, были ли переведены деньги через терминал или имеет ли владелец проезжающего автотранспорта соответствующий RFID-пропуск, система контроля автостоянки принимает решение о том, следует ли пропускать машину на территорию стоянки.
Для того чтобы усилить контроль, используются дополнительные видеокамеры, которые не связаны с принятием решений автономной системой автостоянки, но необходимы для контроля за соблюдением порядка. Управление всей системой ведется с помощью четырех серверов: сервера управления шлагбаумами, сервера видеоданных, центрального сервера, сервера обработки данных.
Фактически система автоматической парковки – это автономная система, имеющая собственную систему электронных расчетов. Заметим, что как допуск на стоянку, так и оплата стоянки – все реализовано с помощью возможностей RFID-систем, что наглядно демонстрирует
рис.
15.5.
Принцип работы RFID-пропуска также достаточно прост. В терминале расположен не только считыватель, позволяющий проводить автоматический съем денег с карты, но и считыватель, получающий уникальной идентификатор карты клиента, который впоследствии сравнивается с разрешенными идентификаторами из базы данных стоянки.[ISO/IEC 7812. “Идентификационные карты. Система нумерации. Процедура регистрации идентификаторов эмитента”.]
Таким образом, на простом примере автоматической стоянки можно понять, как RFID-технологии позволяют реализовывать автономные системы электронной коммерции нового поколения.
Складской учет
Складской учет в системах электронной коммерции позволяет производить анализ в рамках работы ERP-систем. Кроме того во многих современных системах электронной коммерции автоматизация складского учета позволяет связать непосредственные денежные операции с событиями, происходящими на предприятии.
Фактически с появлением возможности автоматического слежения за каждой единицей продукции и синхронизации этих данных с системой электронного учета предприятия системы электронной коммерции получили мощный толчок в развитии. Теперь существуют реальные механизмы, позволяющие связать операции приобретения и продажи товаров с реальным состоянием дел на предприятии.[ISO/IEC 4909. “Идентификационные карты. Содержание данных 3-й дорожки магнитной полосы”.]
Рассмотрим, как подобные нововведения воплощаются в жизнь на складских комплексах. На
рис.
15.4 представлена RFID-система автоматизации складского учета.
Даже на первый взгляд преимущества применения RFID-технологий в складской деятельности очевидны: происходит ускорение всех основных процессов, связанных с обработкой товаров, и увеличивается их надежность, а также снижается доля ошибочных операций за счет их автоматизации и уменьшения влияния человеческого фактора. Рассмотрим алгоритм работы складских комплексов, использующих RFID-технологии.
При приеме товара на склад он помечается RFID-метками с одновременным их считыванием и занесением соответствующего номера метки принятого товара в складскую программу автоматизации. Автоматическая регистрация товаров также возможна при проезде погрузчика через зону действия стационарного считывателя – метки можно считывать прямо по ходу движения.[ISO/IEC 7810. “Идентификационные карты. Физические характеристики”.]
В учетную систему склада поступает информация о том, что поступившие товары оклеены метками и готовы к размещению. В дальнейшем товар должен быть размещен на складе в соответствии с выделенным ему местом. Места хранения также могут быть помечены RFID-метками, что обеспечит автоматическую привязку размещенного товара к конкретному месту хранения.
Эти меры позволят создать с помощью специального модуля складской программы виртуальную карту склада, а чтение метки в этом случае позволит однозначно определить местоположение каждого товара. При запросе на выдачу со склада определенного товара или при комплектации заказа складская программа автоматически формирует список требуемых товаров и мест их хранения для кладовщика.
При подборе заказа считыватель сигнализирует о неверно выбранном товаре, что позволяет избежать ошибок.
Автоматическая сверка правильности отгрузки, списание товара и подготовка транспортных документов на товар осуществляются при прохождении погрузчика через ворота склада, оборудованные считывающим устройством, или движении товара по транспортерной ленте.
При запросе на выдачу определенного товара работник формирует и отправляет на терминал погрузчика список товаров, которые необходимо выдать, с указанием их расположения и требуемого количества. По аналогии с предыдущими операциями погрузчик считывает метки товара и места хранения перед тем, как забрать необходимый товар. На выходе со склада стационарные считыватели фиксируют факт того, что товар покинул склад.
Неоспоримым преимуществом RFID-систем на складе является существенное упрощение процесса инвентаризации. Благодаря тому что радиометки можно считывать на расстоянии, достаточно просто пройти по рядам со считывателем, и товар, находящийся на полках, будет зарегистрирован в системе складского учета.
Таким образом, технология RFID действительно помогает более чем на порядок сократить временные и трудозатраты на такие операции, как приемка, комплектация, инвентаризация и отгрузка товара. Как показывает практика, именно эти процессы являются проблемной зоной на складе.
С точки зрения электронной коммерции RFID-системы на складах позволяют мгновенно проводить перерасчет стоимости продукции, расчет окупаемости и интегрировать процессы перечисления денег за продукцию и ее отгрузку.
Фактически с появлением RFID системы электронной коммерции из систем, связанных с переводом денежных средств, превращаются в системы, которые охватывают все процессы, протекающие на предприятии: от производства товара до его отгрузки конечному покупателю.
Учет добываемого сырья
Бесперебойная работа предприятия – это один из ключевых факторов, который позволяет достичь максимальной прибыли. Длительные простои в работе предприятия связаны с недополучением прибыли, в то же время переработки ведут к тому, что складские запасы компании пополняются, а продаж нет ввиду того, что спрос недостаточно велик.
С экономической точки зрения максимальная прибыль достигается лишь в том случае, когда предприятие работает на максимуме своих возможностей. Это достигается только в том случае, когда руководство предприятия тщательно фиксирует наличие всех комплектующих на складе и делает необходимые расчеты, увязывая их с необходимыми поставками.[3GPP TR 21.905: Vocabulary for 3GPP Specifications.]
Подобные показатели также во многом зависят от того, как поставлена система учета, ведь именно на основе данных складской системы учета формируется видение топ-менеджеров компании. Также крайне важным вопросом для добывающих компаний является учет добываемого сырья.
Предприятия горнодобывающей, металлургической промышленности, заводы по производству стройматериалов и промышленных заготовок используют сырье, вырабатываемое на карьерах и рудниках. На завод такое сырье транспортируется самосвалами или железнодорожными составами.
Задача такого рода позволяет учитывать, например, какое количество руды поступает в производственный цикл. Также необходимо постоянно поддерживать систему в работоспособном состоянии. Это невозможно осуществить без отслеживания каждой единицы подвижного состава или каждого самосвала в отдельности. Именно для решения подобных задач необходимо использовать RFID.
Решения, которые позволяют эффективно выполнять поставленную задачу, как правило, имеют следующую архитектуру. В подвижной состав или грузовой транспорт встраиваются радиометки, а на весовых станциях и промежуточных точках контроля устанавливаются считывающие системы RFID.
При этом используются активные метки с целью увеличения радиуса действия считывателей и преодоления излишних помех. Радиометки для подобных решений, как правило, делают противоударными и снабжают защитными оболочками.[EMV ICC Specification for Payment Systems.]
Благодаря использованию радиочастотной идентификации появляется возможность следить не за загрузкой вагона или самосвала вообще, а за загрузкой данной конкретной транспортной единицы. В результате появляется возможность прогнозировать техническое состояние заводского транспорта, поскольку перегруз – главный фактор, влияющий на выработку технического ресурса транспортного средства.
Уже сейчас активно внедряются радиометки, позволяющие диагностировать износ колес железнодорожных вагонов, т.е. появляется возможность ремонтировать только те машины и вагоны, для которых неполадки спрогнозированы или выявлены автоматически.
Таким образом, системы электронной коммерции в режиме online позволяют собирать информацию о степени загруженности транспортных единиц. В ERP-системах подобные данные можно обработать и фактически рассчитать экономические показатели бизнеса на текущий момент.
Такие возможности позволяют интегрировать системы учета продаж (что сделать достаточно легко ввиду наличия автоматизированных кассовых точек) и системы поставки ресурсов. Иначе говоря, технология RFID позволяет связать воедино все процессы, протекающие в компании, что делает системы электронной коммерции интегрированными и более привязанными к реальному положению дел в компании.
Электронные билеты на спортивные и развлекательные мероприятия
Задача проверки билетов на стадион, на концерт или любое другое массовое мероприятие – достаточно сложная процедура, напрямую связанная в настоящее время с системами электронной коммерции. Если у человека есть действительный билет на мероприятие – доступ разрешен.
Кроме того, по билетам может проводиться проверка того, где покупатель приобрел билет и какова стоимость билета. Задача проверки электронных билетов во многом схожа с теми задачами, которые решаются современными автоматизированными системами контроля доступа.
Для систем контроля доступа во всем мире применяются бесконтактные RFID-карты. Подобные карты обладают уникальным серийным номером, по которому и происходит идентификация. Также на картах нового поколения помимо идентификационного номера может храниться дополнительная персональная информация владельца карты.
Если же говорить о массовых мероприятиях, то достаточно остро встает вопрос о себестоимости билетов. Очевидно, что бесконтактные карты невыгодны ввиду внушительной для такого рода задач стоимости с учетом того, какое огромное количество зрителей, как правило, направляется на спортивное мероприятие.
Смарт-этикетки производятся в несколько стадий. На первом этапе RFID-чип и антенна из алюминия или меди клеятся на тонкую пленку из полиэтилентерефталата (радиометки inlay). Далее пленка с электроникой тега приклеивается уже к внешнему покрытию, и наносится основной клеевой слой.
Технология печати токопроводящими чернилами позволяет печатать антенну RFID-метки специальной краской, содержащей некоторое количество специальных металлов. Качество такой антенны намного ниже, чем у антенны, описанной в предыдущем примере. Но так как RFID-билет не требует большого расстояния считывания, то качество антенны тут некритично.
Электронные билеты на мероприятие не хранят большого объема данных, но требуют защиты от модификации этих данных, чтобы злоумышленник не смог перепрограммировать использованный билет и пойти на другое мероприятие бесплатно.
Разберем, как устроена система электронной коммерции, имеющая в своем составе модуль работы с электронными билетами. Используя турникеты со встроенным модулем, RFID-проверку билетов можно полностью возложить на аппаратуру, при этом охране остается только следить за порядком.
Печать билетов может происходить как централизованно один раз, так и в разных кассах по мере поступления заказов. В любом случае система электронной коммерции имеет в своем составе единую базу данных электронных билетов, где хранится весь доступный пул идентификаторов билетов с привязкой к конкретным местам.
Если билеты печатаются предварительно и потом распространяются, то база данных остается неизменной. В случае разовой печати билетов при каждом запросе от клиента в базу данных напротив идентификатора электронного билета может вноситься информация о времени покупки, личные данные клиента и о терминале, где был напечатан билет.
К данной базе данных обращается программное обеспечение комплекса стадиона, где проходит массовое мероприятие. Как правило, такое ПО выполняет контроль над турникетами и заполнением спортивного сооружения или концертного зала.