Identificare con la radiofrequenza

APPLICAZIONI RFID –

L’identificazione a radiofrequenza viene oggi utilizzata in una grande varietà di ambiti applicativi riguardanti l’industria manifatturiera, la grande distribuzione, i servizi. Lo sfruttamento delle potenzialità di questa tecnologia richiede competenze specialistiche.

Ci sono tecnologie che colpiscono la fantasia delle persone (giornalisti in primo luogo) suscitando aspettative eccessive che per anni continuano a generare confusione. Una di esse è la Rfid (Radio Frequency Identification), l'identificazione automatica basata sull'emissione di un segnale radio da parte di una speciale etichetta denominata “tag”. Fin dai suoi esordi, la Rfid ha colpito l'immaginario collettivo per le sue potenzialità a lungo termine: ad esempio la possibilità di applicare tag ultraeconomici a tutti i singoli prodotti in commercio, la realizzazione del “frigo intelligente”, che rileva i prodotti in ingresso e in uscita redigendo automaticamente la lista della spesa, ecc. Si tratta, almeno in parte, di potenzialità reali a cui le tecnologie iniziano gradualmente ad avvicinarsi, ma per anni lo scarto rispetto alla realtà applicativa del presente ha generato una dannosa confusione. A ciò si sono aggiunte, in alcuni casi, perfino aspettative derivanti dall'ignoranza di una fondamentale legge della fisica: le onde elettromagnetiche non possono attraversare i metalli. Di fronte a questa situazione, negli ultimi anni le aziende che realizzano soluzioni Rfid hanno investito notevoli risorse in iniziative (convegni, pubblicazioni) volte a dissipare la “disinformazione” e a far crescere una buona cultura tecnica; in Italia, uno dei soggetti attivi su questo fronte è il gruppo “filiera Tia” (Tecnologie ad identificazione automatica) costituito nell'ambito di Confindustria. D'altro lato, i recenti progressi in campo industriale hanno consentito un miglioramento delle prestazioni e una riduzione dei costi: oggi, in quantità di alcuni milioni di pezzi, il costo di un tag può scendere fino a otto centesimi di euro circa. Parallelamente, l'aumento del numero di applicazioni ha consentito a molti fornitori di maturare una buona esperienza pratica (anche se di fronte agli annunci diffusi dalle aziende è spesso difficile distinguere tra applicazioni realmente in uso, progetti pilota e semplici test). Il divario tra leggenda e realtà si è quindi notevolmente ridotto, ma ciò non diminuisce l'utilità delle analisi dedicate alle applicazioni pratiche. In questo articolo, quindi, forniremo una breve panoramica su alcuni esempi applicativi della Rfid.
 
L'industria manifatturiera
Tra i tanti possibili esempi riguardanti l'industria manifatturiera citeremo il caso dell'assemblaggio dei motori diesel destinati alla Jeep Cheerokee e alla Chrysler Voyager. Questi propulsori sono fabbricati a Cento dalla società VM del gruppo DaimlerChrysler. Qui il system integrator bolognese Hi Pro, utilizzando prodotti Datalogic, ha recentemente realizzato un sistema Rfid per la gestione di una linea di assemblaggio. La soluzione permette di identificare sia i singoli motori in lavorazione, sia gli operatori; quest'ultima funzione viene svolta per mezzo di un apposito “orologio”, cioè un bracciale che contiene un tag Rfid. Il sistema consente di guidare il lavoro dell'operatore indicando la sequenza delle operazioni da compiere; comandare automaticamente la predisposizione degli attrezzi secondo quando richiesto da ogni modello di motore (ad esempio la regolazione dei valori di serraggio degli avvitatori); assicurare il corretto abbinamento tra motore e componenti; mantenere la tracciabilità dei componenti con funzioni legate alla sicurezza. Si eliminano quindi gli errori umani e si evita l'uso di documenti cartacei, inadatti all'ambiente di fabbrica. In questa applicazione la soluzione Rfid offre vantaggi rispetto al codice a barre, perché è insensibile allo sporco e non richiede all'operatore di maneggiare lettori.

Tracciabilità nella filiera agroalimentare
Uno dei settori applicativi più promettenti per la Rfid, particolarmente in Italia, è rappresentato dalle esigenze di tracciabilità della filiera agroalimentare, legate sia agli obblighi di legge sia alla valorizzazione dei prodotti Dop. Con il termine “tracciabilità” si intende la possibilità di risalire da un singolo prodotto alimentare alle informazioni che ne identificano il produttore e l'appartenenza a un determinato lotto produttivo; in caso di rischi per la sicurezza dei consumatori, queste informazioni consentono di effettuare il ritiro dei prodotti in modo tempestivo e completo. La tracciabilità richiede evidentemente la creazione di un'infrastruttura informatica che deve basarsi su forme di identificazione automatica dei prodotti, tra cui la Rfid. Tra i tanti possibili esempi applicativi dell'identificazione a radiofrequenza in campo alimentare è compreso un progetto varato recentemente dall'Istituto Nord Est Qualità di San Daniele del Friuli in collaborazione con la società Softwork, rivolto ovviamente ai prosciutti Dop. La filiera del prosciutto di San Daniele comprende l'allevamento (dove le cosce dei suini vengono rese identificabili tramite tatuaggi), il macello (che effettua una marcatura a fuoco), il prosciuttificio (che appone il marchio Dop) e il consorzio di tutela (che assegna un numero di codice). Il processo di certificazione dei prosciutti di San Daniele comporta la registrazione di molti dati che attualmente non raggiungono il consumatore. Se indicate in etichetta, queste informazioni potrebbero essere utilizzate per valorizzare ulteriormente il prodotto, oltre che per combattere le contraffazioni. Il sistema di tracciabilità impiegato dal Consorzio di San Daniele coinvolge diversi attori della filiera (l'allevamento d'origine, il prosciuttificio ecc.) e consente di registrare la data di nascita del suino, la data d'inizio della lavorazione del prosciutto, l'identità e ubicazione di tutti gli stabilimenti. Il progetto si basa sulla memorizzazione di tutte queste informazioni in un tag Rfid applicato a ogni singolo prosciutto. L'applicazione della speciale etichetta sulla cotenna è effettuata dal prosciuttificio; nel punto vendita, quando la cotenna del prosciutto viene rimossa, le informazioni contenute nel tag vengono stampate in chiaro su etichette rivolte ai consumatori. La principale difficoltà incontrata nella realizzazione del progetto riguarda l'ancoraggio del tag alla cotenna; inizialmente questa operazione è stata effettuata manualmente, ma è prevista la sua automazione. L'etichetta Rfid applicata dal prosciuttificio ha lo scopo di facilitare la tracciabilità e contrastare la contraffazione dei prodotti, ma può essere utilizzata anche per tenere traccia degli stati di avanzamento della lavorazione e, nella grande distribuzione, per le operazioni di magazzino. In alternativa la Rfid può essere utilizzata anche per identificare gli animali vivi, nel qual caso l'etichetta del prosciutto viene applicata al macello.
Un secondo caso applicativo della Rfid nel settore dei prosciutti è stato recentemente realizzato da Siemens. L'applicazione in questione riguarda un prosciuttificio italiano (di cui non è stato reso noto il nome) e i relativi macelli, che lavorano diecimila capi alla settimana. La soluzione, realizzata da HTSE, integratore di sistemi con sede a San Pietro in Casale nel bolognese, impiega due diverse tecnologie di identificazione: la Rfid nei macelli e il codice a barre Data Matrix all'interno del prosciuttificio e nei punti vendita. All'ingresso del macello un operatore legge ad alta voce i caratteri alfanumerici che l'animale riporta tatuati sulla coscia, per introdurre i dati nel sistema tramite la tecnologia di riconoscimento vocale. Questo codice viene poi trasferito al tag Rfid applicato al gancio che serve per movimentare l'animale macellato. In questa fase le criticità applicative sono rappresentate dalla presenza di molti oggetti metallici e dal fatto che i ganci si muovono. Successivamente la stessa informazione identificativa passa al codice Data Matrix, inciso tramite laser su un sigillo metallico che viene applicato alla cotenna del prosciutto. Il codice può infine essere stampato “in chiaro” (cioè in una forma leggibile dal consumatore) sull'etichetta cartacea applicata all'eventuale confezione del prosciutto nel punto vendita. La parte basata su Rfid impiega il sistema Moby D di Siemens, il bus di campo Profinet e un lettore con grado di protezione IP67. La parte basata su Data Matrix impiega un lettore fisso per il controllo dopo la codifica e un lettore manuale per le fasi successive.

Processi dell'industria alimentare
Naturalmente anche in campo alimentare la Rfid può trovare applicazioni riguardanti la gestione della produzione, slegate dalle esigenze di tracciabilità. È il caso dell'impianto recentemente realizzato da Sick nello stabilimento di Naturin, azienda tedesca produttrice di pelle per insaccati. I tag Rfid (del tipo UHF) sono stati utilizzati per identificare i 1500 contenitori impiegati internamente per trasportare il collagene, materiale di cui sono costituite le pelli. La sostituzione delle preesistenti etichette barcode si è resa necessaria poiché talvolta alcuni codici a barre risultavano illeggibili a causa della fuoriuscita di collagene o di abrasioni. L'impiego di tag Rfid, insensibili allo sporco e alle abrasioni superficiali, si presta quindi in modo ottimale a questa applicazione. La principale criticità riguardava il fatto che i contenitori del collagene sono realizzati in metallo, materiale che può disturbare il funzionamento dei sistemi Rfid. Questo problema è stato risolto fissando i tag su un apposito supporto plastico. Un'ulteriore difficoltà era rappresentata dalla presenza di vapore nell'ambiente. L'identificazione di un nuovo tag che entra nel lobo di lettura dell'antenna avviene tramite il confronto con un precedente rilevamento dell'ambiente circostante, al fine di evitare interferenze con altri tag che non devono essere identificati. Il sistema realizzato da Sick ha dato ottimi risultati: le prestazioni di lettura raggiungono infatti il 99,9%. I tag vengono continuamente riutilizzati associando i loro codici ai nuovi numeri di lotto (sistema ad anello chiuso).
 
Grande distribuzione e Electronic Product Code
La grande distribuzione (le catene dei supermercati) è un settore di importanza fondamentale per il futuro della Rfid. L'applicazione principale in questo campo è rivolta a evitare ciò che gli addetti ai lavori chiamano “rottura di stock”, cioè la mancanza del prodotto che il consumatore intende acquistare. Si tratta di uno degli inconvenienti logistici più temuti dalla filiera dei prodotti di largo consumo; può danneggiare sia il produttore sia il supermercato, poiché generalmente in questi casi il consumatore acquista un prodotto concorrente o si reca in un secondo negozio per completare la spesa. La necessità di ridurre al minimo i casi di “rottura di stock” è la motivazione principale che oggi spinge le aziende della grande distribuzione a ricorrere all'identificazione a radiofrequenza e al sistema Epc (Electronic Product Code), tecnologie capaci di rendere economicamente fattibile il “tracciamento” di ogni singolo cartone nel suo viaggio dalla linea produttiva al retrobottega. Com'è noto, il ruolo di apripista in questo campo è stato giocato dall'enorme catena americana Wal-Mart, ma anche in Italia esistono iniziative rivolte alla sperimentazione di queste tecnologie. È il caso del progetto pilota “Rfid Logistics Pilot” recentemente portato a termine dall'Rfid Lab dell'università di Parma. Il progetto, rivolto ai prodotti alimentari, consiste nell'applicazione della Rfid e dell'Epc a una filiera circoscritta ma assolutamente reale, composta dal magazzino di un produttore (la base logistica di Parmacotto situata a Mariano, nel parmense), dal centro distribuzione di una catena di supermercati (il centro Auchan di Calcinate a Bergamo) e da due punti vendita (gli ipermercati Auchan di Curno e Rescaldina). Protagonisti del test sono diecimila cartoni dotati di etichette Rfid che riportano i codici seriali univoci SGTIN, insieme ai pallet contrassegnati da etichette Rfid contenenti i codici SSCC. Oltre ai soggetti citati, l'iniziativa coinvolge altre aziende della filiera (tra cui Chiesi, Cecchi Corriere, Danone, Grandi Salumifici Italiani, Gruppo Goglio, Nestlé, Number 1, Lavazza e Parmalat) e un folto gruppo di partner tecnologici (Oracle, Intermec, Motorola, Siemens, Impinj, LXE, Avery Dennison, UPM, Toshiba TEC, Caen RFID). In questo tipo di applicazione l'aspetto più importante dell'identificazione a radiofrequenza è la possibilità di realizzare la cosiddetta “internet degli oggetti”, cioè un sistema di tracciamento in tempo reale - denominato Epc network - nel quale il numero che contraddistingue un singolo cartone può essere utilizzato per risalire a tutti gli spostamenti subiti dal cartone stesso. Diviene quindi possibile costruire in modo automatico un tabulato completo nel quale ogni movimento del collo è corredato di data e ora. Va sottolineato che questa possibilità prevede il ricorso a informazioni che non sono memorizzate nell'etichetta Rfid (la quale contiene, nel caso del progetto di Parma, solo 96 bit), bensì nei computer del produttore che ha emesso quel particolare cartone dotandolo di un numero univoco. Quel codice, pertanto, viene utilizzato un po' come se fosse un indirizzo internet e immesso in un computer per richiamare tutte le informazioni che lo riguardano. Il sistema Epc permette di utilizzare etichette Rfid caratterizzate da una piccola capacità di memoria e quindi molto economiche, adatte ad applicazioni “usa e getta”. È evidente che, in teoria, l'internet degli oggetti potrebbe essere realizzata anche sfruttando i tradizionali codici a barre, i quali possono agevolmente contenere 96 bit e oltre. Il vantaggio determinante offerto dalla Rfid consiste nella possibilità di rendere economicamente fattibile il tracciamento dei cartoni, poiché le etichette di tutti i colli impilati su un pallet possono essere lette in un colpo solo mentre la pedana attraversa un varco Rfid (un passaggio equipaggiato con antenne di lettura). Al contrario, la scansione dei codici a barre richiederebbe la scomposizione del pallet e la ricerca delle singole etichette, cartone per cartone.
Il vantaggio più immediato offerto dalla combinazione Rfid-Epc consiste nella possibilità, per il punto vendita, di verificare immediatamente se il carico del pallet in entrata corrisponde a quanto ordinato. Ma la disponibilità del tabulato completo degli spostamenti del cartone permette anche di evidenziare gli eventuali ritardi che causano la rottura di stock: ad esempio una sosta ingiustificata nel magazzino del punto vendita, a pochi metri dallo scaffale, può vanificare tutti gli sforzi compiuti a monte per garantire forniture puntuali. L'accoppiata Rfid-Epc consente anche una riduzione degli sprechi per i prodotti che hanno una shelf life breve, come i salumi, e una maggiore velocità delle varie operazioni logistiche, come lo scarico dei camion.
Il progetto pilota di Parma ha utilizzato esclusivamente tecnologie hardware e software reperibili sul mercato; ad esempio l'infrastruttura che gestisce il flusso dei dati è stata sviluppata utilizzando Oracle Database e Oracle Fusion Middelware. Il lavoro di sperimentazione, infatti, non riguarda la messa a punto di nuove tecnologie ma lo sfruttamento delle possibilità esistenti, che spesso pone problemi applicativi non banali. Come sostengono gli esperti, la Rfid non è una tecnologia “plug & play”. Non si tratta semplicemente di rimpiazzare i codici a barre; per ottenere un buon rendimento è necessario ripensare i processi. Gli aspetti principali di cui si è occupato il progetto sono la leggibilità delle etichette Rfid in tutte le condizioni e la re-ingegnerizzazione dei processi aziendali. Per quanto riguarda il primo aspetto si tratta, tra l'altro, di individuare la giusta collocazione delle etichette sui colli che contengono prodotti capaci di impedire il passaggio delle onde radio: ad esempio, in un cartone contenente caffé confezionato in sacchi di alluminio, l'etichetta dovrà essere collocata in corrispondenza dello spazio vuoto al di sopra dei sacchi.

Una grande varietà di applicazioni
Anche in Italia, la Rfid è già una realtà in innumerevoli settori dell'industria, del commercio e dei servizi. Per avere un'idea della varietà delle applicazioni che possono avvantaggiarsi di questa tecnologia di identificazione, riassumeremo a titolo d'esempio alcune delle installazioni realizzate recentemente da Datalogic (prevalentemente in collaborazione con il system integrator Hi Pro) e da Psion Teklogix. Per quanto riguarda le prime due aziende, l'elenco degli utilizzatori comprende Swisslog (confezionamento e tracciatura dei farmaci monodose all'interno degli ospedali), Amsa (identificazione dei bidoni dei rifiuti urbani al fine dell'addebitamento della relativa tassa), Poste Italiane (identificazione dei sacchi di posta prioritaria), Autostrade & Logistics (individuazione di singole auto nuove negli immensi piazzali dei concessionari), Pietro Radici (magazzino di tappeti, con scaffali troppo alti per la lettura dei codici a barre), Siemens Dematic (tracciabilità delle spedizioni), Siemens VDO (collaudo di iniettori), Virgilio (tracciabilità delle forme di Parmigiano Reggiano), Lombardia Carni (identificazione dei ganci a cui sono appesi gli animali all'interno dei macelli), Cooperativa Agricola S. Rocco (gestione della catena del freddo, con tag dotati di sensore di temperatura), Pollo Brianzolo (identificazione dei polli) ecc. Datalogic ha inoltre realizzato applicazioni per industrie automobilistiche (Toyota, Ford, Harley Davidson), per il produttore di hard disk Seagate (in questo caso i tag operano immersi in un apposito liquido che protegge la superficie del disco durante la lavorazione), per Arca Systems (produttore di pallet che realizza modelli dotati di tag Rfid incorporato), per il costruttore di porte Sweedor (la linea produttiva è in grado di identificare le numerosissime varianti del prodotto), per il settore aeroportuale (sistemi di smistamento dei bagagli basati su vassoi che portano le singole valigie) ecc. Nel settore logistico, inoltre, una delle applicazioni realizzate da Datalogic riguarda uno stabilimento spagnolo di Procter & Gamble e, in particolare, il corretto indirizzamento dei carrelli elevatori verso le baie di carico. Il problema è stato risolto tramite una serie di tag sepolti sotto il pavimento (uno per ciascuna baia), che vengono letti da apposite antenne installate sotto i carrelli elevatori. Un'altra applicazione della Rfid realizzata da Datalogic in un magazzino riguarda il corretto accoppiamento tra i pallet trasportati dai carrelli elevatori e i relativi scaffali di destinazione: gli uni e gli altri sono dotati di tag, che vengono letti tramite antenne installate sui carrelli.
Ancora in campo logistico, le soluzioni Rfid di Psion Teklogix sono state utilizzate per gestire la pesatura degli autocarri: i tempi sono stati notevolmente ridotti eliminando le operazioni che richiedevano agli autisti di scendere dai loro mezzi. Astra Zeneca, produttore di farmaci, ha invece utilizzato le soluzioni Rfid Psion per identificare particolari termocoperte poste sui pallet per stabilizzarne la temperatura. Altre applicazioni di rilievo riguardano Komatsu, lo stabilimento Honda di Atessa, la società Norbert Dentressangle ecc. Particolarmente interessante l'applicazione realizzata da Psion Teklogix per un concessionario Caterpillar (società CGT). In questo caso i tag Rfid sono stati utilizzati per identificare benne e altri attrezzi simili. Si tratta di un ambiente applicativo particolarmente difficile per la radiofrequenza, data la presenza di grosse masse ferrose e il contenuto di piombo dei vetri utilizzati per le cabine delle macchine.

La Rfid in breve

Una trattazione approfondita della tecnologia Rfid richiederebbe molto spazio; basti pensare che su questo argomento la Fondazione Ugo Bordoni ha recentemente pubblicato un volume di oltre cinquecento pagine (“Rfid - Fondamenti di una tecnologia silenziosamente pervasiva”). Qui, pertanto, ci limiteremo a riassumere alcuni concetti elementari. La sigla Rfid (Radio Frequency Identification) indica una tecnologia di identificazione automatica in cui l'informazione associata all'oggetto da identificare viene rilevata tramite una comunicazione in radiofrequenza. Quando opportunamente sollecitata, l'apposita etichetta Rfid (che anche in Italia viene comunemente indicata con il termine inglese “tag”) trasmette all'apparato di lettura un messaggio radio contenente un certo numero di bit che servono a identificare l'oggetto su cui l'etichetta stessa è applicata. Nel caso del codice a barre, che costituisce l'altra fondamentale tecnologia di identificazione automatica, l'informazione è invece rilevata in modo ottico, effettuando una scansione o una “fotografia” delle barre che la rappresentano. La Rfid offre quattro principali vantaggi rispetto al codice a barre:

1 - la lettura del codice può avvenire anche se l'etichetta è nascosta o coperta;
2 - in determinati casi il contenuto del tag può essere modificato sul campo (funzione di scrittura);
3 - il tag può memorizzare una quantità di dati decisamente superiore a quanto si possa rappresentare con un codice a barre;
4 - i tag possono essere costruiti in modo tale da resistere ad alte temperature, a sollecitazioni meccaniche e ad agenti chimici.

Gli svantaggi sono legati principalmente al costo dei tag, ovviamente superiore a quello di una semplice etichetta cartacea. In molte applicazioni, tuttavia, i tag sono utilizzati per identificare oggetti “a circuito chiuso” (ad esempio pallet che vengono continuamente riutilizzati) e hanno una vita media di diversi anni.

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