Этикетки с мозгамиАвтоматическая идентификация с использованием радиоволн (RFID)
В последнее время все чаще в специализированной литературе упоминаются различные «интеллектуальные» разновидности упаковочной и этикеточной продукции, а также складского оборудования: «умные» этикетки, «смышленые» укупорочные колпачки, «интеллигентная» упаковка и даже «сообразительные» витринные полки. На примере «умных» этикеток попробуем разобраться в технологиях, которые стоят за этим нашествием упаковочно-этикеточного искусственного разума. К вопросу о терминологииТермин «умная этикетка» (smart label) был введен в обиход американскими учеными около десяти лет назад. Перевод термина «smart label» как «умная этикетка» достаточно условен, так как английское слово «label» имеет гораздо более широкое смысловое наполнение (этикетка, ярлык, бирка, метка, клеймо), чем русское слово «этикетка». Корректность перевода «smart» как «умная» тоже может быть поставлена под сомнение, поскольку smart может означать как «разумность» и «интеллект», так и просто «наличие информационного наполнения» (одним из синонимов smart является knowledgeable — хорошо осведомленный, знающий). Косвенно условность перевода подтверждает, например, тот факт, что первые образцы умных этикеток с RFID-метками, которые действительно являлись этикетками, а не бирками или беджами, были изготовлены в Германии, Швеции, Японии и в некоторых других неанглоязычных странах. Корректировка смыслового наполнения термина в процессе эволюции определяемого им объекта или явления (а точнее представления о них) — процесс вполне естественный, поэтому не будем углубляться в этимологию словосочетания «умная этикетка», а обратимся к его современному значению. Итак, сегодня можно предложить следующий вариант определения умной этикетки: объект, имеющий форму этикетки, которому тем или иным способом сообщено свойство быть автоматически идентифицируемым. После нанесения этикетки на товар или на его упаковку это свойство передается товару. Вполне вероятно, что предложенное выше определение в ближайшем будущем придется дорабатывать. Такая необходимость может возникнуть, например, когда функции умных этикеток выйдут за рамки автоматической идентификации товара.
Функции умной этикеткиУмные этикетки были разработаны для выполнения следующих функций:
Логистическая функция умных этикеток нацелена на отслеживание пути товара на всех этапах его движения от производителя к потребителю. Это позволит оптимизировать размеры складских запасов, оперативно пополнять запасы товаров в торговом зале (не секрет, что супермаркеты несут большие убытки из-за нерадивости своих служащих, забывающих своевременно пополнять запасы товара на полках), повысить эффективность планирования деятельности торгового предприятия. Защита товаров от фальсификации является одной из наиболее насущных проблем сегодняшнего дня. Ежегодные убытки мировой экономики от подделки товаров исчисляются сотнями миллиардов долларов. Между тем достаточно эффективных способов защиты все еще не найдено. Существующие технологии в основном сводятся к попытке создания условий, при которых подделка продукта станет экономически невыгодной. При этом производители исходят из предположения, что производство фальсификата по объему уступает выпускаемой ими продукции, что должно делать нецелесообразным воспроизведение защитных средств, стоимость которых значительно возрастает при увеличении тиража: например голограмм. Однако реальность доказывает, что это предположение совершенно лишено оснований: «пираты» идут на копирование любых защитных марок, причем в настоящее время для воспроизведения голограммы средней степени сложности требуется не более двух недель. И хотя копия не идентична оригиналу, внешнего сходства обычно вполне достаточно, чтобы ввести покупателя в заблуждение. Решением данной проблемы должно стать создание цифровой технологии защиты, позволяющей однозначно идентифицировать товар; причем непременным условием успеха является в этом случае надежная защита информации, которую содержит идентификационная метка. По мнению многих экспертов, умные этикетки очень перспективны именно с точки зрения разработки подобной цифровой защитной технологии. Хищение товаров из магазина — бич крупных супермаркетов самообслуживания. Именно для предотвращения этой напасти умные этикетки сегодня применяются наиболее широко. Возможно, что в перспективе функции умных этикеток будут расширяться, например этикетка пищевого продукта сможет сообщать бытовой технике о правилах его хранения или приготовления.
«Мозг» этикеткиДля того чтобы этикетка стала «умной», ее снабжают «мозгом» — идентификационной меткой. Идентификационная метка должна обеспечивать хранение и воспроизведение информации в цифровом виде, а также должна иметь малые габариты, позволяющие без ущерба для внешнего вида товара интегрировать ее в этикетку или упаковку. Покупатель при выборе товара должен иметь возможность убедиться в наличии метки, но не должен ее видеть и в идеале не должен знать, в каком месте этикетки или упаковки она находится. Таким образом, он будет уверен в том, что товар не поддельный, но не сможет вывести метку из строя с целью хищения товара из магазина. В общем случае идентификационная метка является частью системы, включающей следующие элементы:
Обычно первый и третий элементы системы объединены в одно устройство — сканер, связанный с обрабатывающим информацию компьютером. В зависимости от вида их реакции на поступающий сигнал идентификационные метки делят на пассивные и активные. Пассивные метки преобразовывают поступающий сигнал, изменяя определенные его параметры, например интенсивность. Активные метки, приняв контрольный сигнал, генерируют ответ. Обычно они оснащаются автономным источником питания. Достоинством активных меток является большая дальность считывания, недостатком — ограниченный срок службы, зависящий от срока службы источника питания. В зависимости от возможности изменения информации различают три вида меток:
Основные параметры умной этикетки определяются применяемой технологией идентификации, которая, в свою очередь, характеризуются способом обмена информации между сканером и идентификационной меткой. В современных системах автоматической идентификации для передачи информации используется электромагнитное излучение: световые или радиоволны.
Штриховое кодированиеВ штриховом кодировании используются световые волны. Оптические метки — штриховые коды — уже многие годы используются для маркировки товаров. Однако штриховые коды имеют целый ряд недостатков, ограничивающих их применение:
Этих недостатков лишены системы автоматической идентификации с использованием радиоволн — RFID (Radio Frequency IDentification).
Автоматическая идентификация с использованием радиоволн (RFID)
RFID-система состоит из радиосканера, компьютера и радиометки. Радиосканер состоит из передатчика, приемника, антенны, а также включает интерфейс для связи с компьютером, выполняющим обработку информации. Радиометка, или транпондер (TRANSmitter/resPONDER — передатчик-приемник), обычно состоит из приемника, передатчика, антенны и блока памяти для хранения информации. Приемник, передатчик и память конструктивно выполняются в виде отдельной микросхемы (чипа). Радиометки могут быть как пассивными, так и активными. Пассивные радиометки не имеют собственного источника питания, а необходимую для работы энергию получают из поступающего от считывателя электромагнитного сигнала. Дальность чтения пассивных радиометок зависит от энергии радиосканера. Активные радиометки включают источник питания, повышающего дальность их считывания по сравнению с пассивными метками как минимум в 2-3 раза. В отличие от однократно записываемых штрих-кодов, радиометки могут выполняться и перезаписываемыми, с возможностью одно- или многократного изменения информации. Передатчик радиосканера генерирует радиоволны определенной частоты, активирующие метку, которая отвечает собственным сигналом той же самой или иной частоты, содержащим полезную информацию. Частоты сигналов сканера и метки оказывают значительное влияние на характеристики RFID-системы. Как правило, чем выше диапазон рабочих частот, тем больше дальность считывания информации с радиометки (до 30 м и более), тем меньше габариты метки и выше ее стоимость. Хотя, как было отмечено выше, всем признаками «интеллекта» обладают этикетки со штрих-кодами, термин «умная этикетка» применяется в основном по отношению к этикеткам с радиометками. Действительно, автоматическая идентификация с использованием радиоволн предоставляет пользователям гораздо большие возможности по сравнению с штриховым кодированием. RFID-системы имеют следующие достоинства:
К недостаткам RFID-систем относятся:
ПерспективыМожно предположить, что штриховое кодирование в ближайшие несколько лет будет развиваться экстенсивно. Единственным принципиальным новшеством последнего времени стала разработка двухмерных кодов, которая однако позволила только увеличить объем кодируемой информации, тогда как остальные проблемы штрихового кодирования остались нерешенными. Поэтому ближайшие перспективы развития систем автоматической идентификации, а соответственно и умных этикеток, скорее всего будут связаны с RFID-системами. Долгое время развитию систем автоматической идентификации с использованием радиоволн мешало отсутствие единых стандартов, регламентирующих их рабочий частотный диапазон, что приводило к несовместимости устройств от различных производителей. Однако сейчас эта проблема решена. Согласно недавно принятому стандарту ISO 15693 за RFID-системами закреплен частотный диапазон 13,56 МГц. В настоящее время наиболее насущной проблемой систем автоматической идентификации с использованием радиоволн является снижение стоимости радиометок. Пока использование RFID-технологии целесообразно в основном для защиты дорогих товаров от краж. Во всем мире в розничной торговле широко применяются системы контроля EAS (Electronic Article Surveillance — электронный надзор за товарами). Поскольку пассивные EAS-метки содержат всего 1 бит информации, они относительно недороги. Обычно они интегрируются в самоклеящиеся этикетки, наносимые на поверхность товара в магазине, или в упаковку еще на стадии ее изготовления (технология Source Tagging). Идентификация предмета происходит во время прохождения через зону контроля — специальных ворот, содержащих сканеры. В случае если товар не оплачен и метка не деактивирована на кассе, при его проносе через зону работы сканеров система подает сигнал тревоги. Существует множество различных реализаций системы EAS, различающихся характеристиками сканеров и меток. Недостатками некоторых из них является возможность экранировать метки металлами (чем часто пользуются воры), ограниченное расстояние между защитными стойками (что портит интерьер магазина и кажется покупателям агрессивным). Одной из новых разработок в этой области является система корпорации Xpondr, использующая технологию деления частоты (сканер посылает метке сигнал частотой 132 кГц, а метка возвращает сигнал частотой 66 кГц). Данная технология отличается очень малым размером меток, невозможностью их экранирования, а также достаточно большой зоной работы сканирующей системы, что позволяет разместить ее элементы не в специальных «воротах», а по контуру дверей, сделав их незаметными. Достаточно дешевые метки для использования как в целях защиты потребительского товара от фальсификации и кражи, так и в системах логистики пока не созданы. В системах логистики в настоящее время применяются относительно дорогие метки, которыми обычно маркируют многооборотную транспортную тару — поддоны, контейнеры и т.д. В последнее время разработан ряд технологических решений, которые позволяют создавать дешевые метки, способные хранить большие объемы информации. Например, большой интерес представляет разработанная в России технология производства меток, в которых используется эффект поверхностной акустической волны (ПАВ). ПАВ-метка представляет собой две «щетки» из встречных параллельных электродов, нанесенных на кристалл ниобата лития, фиксирующих прохождение по кристаллу звуковой волны. Подобные устройства применялись в радио- и оптоэлектронике, однако именно российские специалисты нашли способ использовать их для хранения информации. ПАВ-метка — пассивна, информация на нее может быть записана только один раз, однако она отличается очень низкой стоимостью, крайне малым размером, способна переносить перепады температур от 300 ?С до абсолютного нуля и может передавать данные на расстояние от 7 до 15 м. В настоящее время ведется разработка ПАВ-метки, способной хранить 128-битный код.
Литература Материалы сайта ассоциации UNISCAN/EAN Russia (http://www.ean.ru/) А.Загорский. «Умные» этикетки как средство защиты продукции от фальсификации и хищения/ Вторая международная конференция «Российский рынок этикеток в ХХI веке». Тезисы докладов. — М.: 2003. |
