22 Tuotteiden tunnistus ja seuranta etätunnistetekniikalla

Logistiikka on noussut yritysten ja toimitusverkkojen uudeksi kilpailutekijäksi. Yritykset haluavat toimitusketjuilta läpinäkyvyyttä, mikä luo tilauksen telematiikan hyödyntämiselle. Radio Frequency Identification -tekniikan (RFID) käyttöönotto on saanut uutta vauhtia, kun tunnetut kauppajätit Wal-Mart, Tesco ja Marks & Spencer ja Metro Group ovat antaneet tavarantoimittajilleen ohjeet siirtymisestä RFID:n käyttöön seuraavien vuosien aikana. Myös Yhdysvaltain puolustushallinto on liittynyt RFID:n vaatijoiden joukkoon.

Tunniste- ja paikkatiedon lisäksi pyritään keräämään monipuolisempaa tietoa kuljetusoloista. Seurantajärjestelmän avulla halutaan parantaa palvelua, luoda lisäarvoa asiakkaalle ja tehostaa yrityksen omaa toimintaa.

TASKU -hankkeessa (tavarakuljetusten seuranta) tehtyjen sidosryhmähaastattelujen perusteella kollitason tavaraseuranta on nykyisin vähäistä ja toteutetaan lähinnä manuaalisesti. Vain suurimmilla logistiikkatoimijoilla on käytössään kehittyneempiä, mutta toisaalta usein asiakaskohtaisia järjestelmiä.

Toimijakohtaiset järjestelmät ovat suljettuja, joten niiden yhteensopivuus on heikkoa. Kuljetusten seurantajärjestelmien käyttäjät pitävät tärkeimpänä aikataulutietoa eli tietoa siitä, milloin kuljetus on perillä, varsinkin jos suunnitelmaan tulee jokin poikkeama.

Tarpeet ketjujen toiminnan tehostamiseksi edellyttävät laajempien, useita osapuolia ja tavararyhmiä käsittävien järjestelmien kehittämistä. Käsitykset seurantajärjestelmän laajuudesta ja sisällöstä kuitenkin vaihtelevat. Seurantajärjestelmän pitäisi sisältää kollien tunnisteen lisäksi tavaroiden ominaisuustietoja ja ketjun toimintaa ohjaavaa tietoa. Näistä vain tunnistetieto voisi siirtyä tavaran mukana, muut tiedot tulisi sijoittaa taustajärjestelmään.

RFID lupaava tunnistustekniikka

Tärkeimmät ja yleisimmin käytetyt seuranta- ja tunnistustekniikat ovat viivakoodi ja RFID. Viivakoodi on yleisin menetelmä, mutta RFID on tulossa. Sen etuja ovat muistin luku- ja kirjoitusmahdollisuus. Järjestelmä kestää myös hyvin ympäristötekijöiden muutoksia ja jopa vaurioita. RFID soveltuu viivakoodia paremmin automatisoituun tunnistamiseen, koska tunnistusetäisyys on pidempi, näköyhteyttä ei tarvita, ja kohde voi olla liikkeessä.

RFID -tekniikan avulla voidaan säästää aikaa ja kustannuksia sekä vähentää riskejä ja parantaa luotettavuutta. USPS (United States Postal Service) on saavuttanut säästöjä lajittelukeskuksiin tulevien kollien tunnistamisessa, koska RFID -tekniikkaa käytettäessä kolleihin ei tarvita suoraa näköyhteyttä ja manuaalista työtä vaativaa kollin asemointia on voitu vähentää.

Läpimurto vaatii standardointia

Pitkän lukuetäisyyden omaavaa, halpaa saattomuistia ei ole vielä kuitenkaan saatavilla. Lisäksi standardien puute on haitannut RFID:n käyttöönottoa erityisesti kuljetusketjuissa. Jos toimintatapoja voidaan muuttaa siten, että alle metrin lukuetäisyys on mahdollinen, voidaan käyttää jo nykyisiä järjestelmiä: lattiaan upotettavia lukijoita tai katosta riippuvia lukijoita. Kollit ovat joko kuljettimella, tai ne viedään kapean oven läpi.

Euroopassa on tiukemmat taajuus- ja tehorajoitukset kuin USA:ssa. UHF -taajuusalueella saadaan sallitulla teholla nykyisillä tuotteilla vain alle metrin lukuetäisyys, kun taas USA:ssa saadaan 3—4 metriä lukuetäisyyttä. Ensimmäiset käytännön sovellukset ovat siksi odotettavissa USA:sta.
EAN- (eurooppalainen artikkelinumerointi, European Article Numbering), UCC- (Uniform Code Council) ja RFID -teollisuus pyrkivät nostamaan sallittuja tehorajoja sekä UHF- että 13,56Mhz -alueilla. Tehorajojen nostot ovat edenneet eurooppalaisissa standardointielimissä. Tulevien uusien määräysten mukaisia passiivisia tuotteita, jotka tarjoavat pidempiä lukuetäisyyksiä, on odotettavissa markkinoille lähivuosina.

Liike-elämän konsortiot (GCI, Global Commerce Initiative) ja suuret kansainväliset organisaatiot (EAN, UCC) ponnistelevat saadakseen standardointia eteenpäin, jotta tulevina vuosina markkinoille saataisiin liike-elämän tarpeita vastaavia tuotteita. Nämä standardit näyttävät saavan laajaa kannatusta.

RFID -tagien tietosisältöä mietitään

Tietosisällöstä on olemassa erilaisia näkemyksiä. Yksinkertaisimmassa ratkaisussa välitetään vain luku/kooditieto, jolloin tagiin tarvitaan vain kohteen yksilöivä tunnistekoodi. Osa logistiikan toimijoista haluaa tagiin joko nykyisen kollietiketin tiedot tai lisäksi käyttäjäkohtaista muistikapasiteettia, jota voidaan lukea ja kirjoittaa tarpeen mukaan.

Toisessa ääripäässä järjestelmältä vaaditaan monipuolista tietoa mm. ympäristöoloista, jolloin tagin tietosisältöä on laajennettava ja siihen on liitettävä erilaisia tietoja kerääviä laitteita. Saattomuistiin tallennettavan tiedon määrä vaikuttaa lukuun tarvittavaan aikaan. Minimitiedoilla saadaan paras lukunopeus.

Mahdollisuudet ja esteet

Kollin mukana siirrettäviä tietoja pitää voida lukea useammalla kuin yhdellä tekniikalla. Ratkaisu voi olla viivakoodin, tagin ja tekstinä esitettävän tiedon yhdistelmä. Seurantajärjestelmän käyttöönoton käynnistäjiä ovat todennäköisesti ketjujen suuret toimijat.

RFID -teknologia on jo nykyisellään kohtuullisen pitkälle kehittynyttä. Tavaran seurantaan kohdistuvat pilottihankkeet ovat kuitenkin osoittaneet, että tämäkään teknologia ei ole vielä täysin valmis laajamittaisiin käytännön sovelluksiin, joissa korostuvat luotettavuusvaatimukset, virheetön tiedonsiirto ja riittävä lukuetäisyys. Kysymys on niin tagien kuin niiden lukijalaitteidenkin toiminnasta ja yhteensopivuudesta. Kiinteiden lukijoiden hinnat ovat tänä päivänä 3000 eurosta ylöspäin.

Kehityshankkeita menossa

Ratkaisuja logistiikan tunnistamistarpeisiin haetaan. RFID -malleja ja -menetelmiä kehitetään eSCID -projektissa. Pilotoinnin kohteina ovat erilaiset kollit teollisuuden ja kaupan prosesseissa ja logistiikkapalveluissa. Projekti on VTT:n ja Tampereen teknillinen yliopiston Rauman yksikön yhteishanke Tekesin Elektronisen Liiketoiminnan Logistiikka -teknologiaohjelmassa (ELO).
VTT keskittyy logistiikkasovelluksiin, joissa tarkastellaan kuljetusyksikön (ajoneuvo, kuormatila, käsittelyalusta), kollin (rullakko, laatikko, kuljetuspakkaus) ja yksittäispakkauksen tunnistamista (read), tietojen muuttamista saattomuistissa (write) ja toimivaan logistiikkajärjestelmään tarvittavien teknologioiden integrointimahdollisuuksia.

Tapaustutkimus keskittyy elintarvikelogistiikkaan ja logistiikkapalveluihin. Fokuksena on tekninen toteutus (mm. tagin sijoitus, lukijan antennin sijoitus, testaus tyhjänä/täynnä/pinottuna jne., lukuetäisyys, kiinnitys, metallin/nesteen vaikutus/ympäristön vaikutus).

Testejä on tehty sekä UHF -laitteistoilla että 13,56 Mhzin laitteilla. Testien perusteella sekä tagin että lukijan osalta tarvitaan vielä kehitystyötä. Suurin merkitys tehojen nostossa on lukuetäisyyden kasvulla, mikä puolestaan parantaa lukuvarmuutta. Vaativin kohde on palautettavan rullakkonipun tunnistus. Myös tagin kiinnitys metalliin on vaativaa.

Kuljetussysteemit ensimmäisiä sovelluskohteita

Kierrettävät laatikot (mm. Transbox) ja kaupan rullakot kuuluvat passiivisten pitkän kantaman RFID -tunnistusjärjestelmien ensimmäisiin kiinnostuksen kohteisiin. Amerikassa poolifirmat tarjoavat jo nyt laatikoita ja kuormalavoja, joihin saattomuisti on sulautettu. Näiden avulla ne tarjoavat lisäarvoa asiakkailleen.

Tulevaisuudessa tavoite on tuoda RFID -saattomuisti kaikkiin kulutustuotteisiin (kuten viivakoodi nykyisin). MIT:n (Massachusetts Institute of Technology) Auto-ID Centerin visio on “Internet of Things”: kaikissa esineissä on upotettuna Internet-osoite, ja esineet pystyvät yhteisen kielen myötä keskustelemaan keskenään. Tämä vaatii erittäin halpaa saattomuistia. Nykyisin saattomuistin hinta on vielä noin 30 senttiä, mutta viiden vuoden päästä hinta pyritään saamaan alle viiden sentin.

Suljetuissa järjestelmissä, joissa korkeampi tagien (saattomuisti) hinta on mahdollinen, voidaan käyttää aktiivisia saattomuisteja. Tulevaisuudessa myös litteitä ja halpoja (painettavia) paristoja voi tulla markkinoille. Nämä mahdollistavat kertakäyttöiset aktiivitagit ja pidemmät lukuetäisyydet.

Antti Permala
Johtava tutkija
VTT Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka
antti.permala (at) vtt.fi

Sanastoa

Tag = saattomuisti — aktiivinen tai passiivinen tunniste, joka koostuu prosessorista ja antennista, esimerkkinä YTV:n matkakortti, aktiivisessa lisäksi virtalähde
RFID = Radio Frequency Identification

Lähdeviite: TASKU = Tavarakuljetusten seuranta.2002. Valtion teknillinen tutkimuskeskus, Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka, Liikenne ja logistiikka, Tutkimusraportti RTE4059/02.75 s. + liitt. 39 s. http://www.vtt.fi/rte/transport/tutkimus/logistiikka/tasku%20raportti.pdf