RFID สำหรับอุตสาหกรรมการผลิต โลจิสติกส์และซัพพลายเชน

RFID สำหรับอุตสาหกรรมการผลิต โลจิสติกส์และซัพพลายเชน
ดร.นระ คมนามูล

RFID คืออะไร
RFID ย่อมาจากคำว่า Radio Frequency IDentification ซึ่งเป็นเทคโนโลยีตระกูลหนึ่งของ Automatic Identification [Auto-ID] ที่นำมาใช้เพื่อช่วยให้เครื่องจักรสามารถบ่งบอก พิสูจน์ทราบ หรือชี้ตัวสิ่งของ เช่นเดียวกับ “บาร์โค้ด” “สมาร์ตการ์ด” “การอ่านตัวอักษรทางแสง (OCR)” และ “ระบบไบโอเมตริก” ทั้งหมดเป็น Identification technology ซึ่งไม่ใช่ของใหม่ หากแต่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายมาแล้วเป็นเวลาหลายสิบปี

ทุกวันนี้ผู้คนเกี่ยวข้องกับ RFID มากขึ้น เพราะความเจริญก้าวหน้าทางด้านคอมพิวเตอร์ เทคโนโลยีสารสนเทศ และความต้องการระบบอัจฉริยะทั้งหลาย เช่น ระบบการใช้ตั๋วรถไฟฟ้าใต้ดินรฟม เป็นเหรียญ RFID ที่สามารถใช้เครื่องกั้นอัตโนมัติตรวจราคาตั๋วจากสถานีต้นทางไปยังสถานีปลายทางให้ถูกต้องได้ตามราคาที่กำหนด เป็นต้น

RFID เป็นคำทั่วไปสำหรับเทคโนโลยีที่ใช้คลื่นวิทยุเพื่อการบ่งบอกข้อสนเทศเกี่ยวกับคน สัตว์ หรือสิ่งของโดยอัตโนมัติ มีหลายวิธีการด้วยกันที่ใช้ในการพิสูจน์ทราบหรือชี้ตัวสิ่งของ แต่ที่ใช้กันมากที่สุด คือ เพื่อการเก็บข้อสนเทศในไมโครชิปที่มีสายอากาศ (ชิป+สายอากาศ เรียกว่า “RFID transponder” หรือ “RFID Tag”) สายอากาศทำให้ชิปสามารถถ่ายทอด “ข้อมูลไอดี” ไปยัง “ตัวอ่าน” เพื่อให้ตัวอ่านแปลงคลื่นวิทยุที่ปรากฏจากป้ายอาร์เอฟไอดีให้เป็นข้อสนเทศดิจิทัลที่สามารถผ่านต่อไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์หรือ เครื่องพีแอลซีของระบบควบคุมได้

ส่วนสำคัญของระบบ RFID ประกอบด้วย ป้าย (RFID Tag หรือ RFID Trandsponder) และอุปกรณ์ตัวอ่าน (RFID Reader หรือ RFID Interrogator) และเครื่องคอมพิวเตอร์ (Host) หรือ เครื่องพีแอลซี (ศูนย์ควบคุม)

ป้าย ( RFID Tag) ประกอบด้วยชิปและสายอากาศ ส่วนอุปกรณ์ตัวอ่าน (RFID Reader) ประกอบด้วยอาร์เอฟมอดูล (เครื่องส่งและเครื่องรับ) หน่วยควบคุม สายอากาศ และอินเตอร์เฟซทั้งหลาย

โครงสร้างของ RFID Tags ประกอบด้วย
· ชิป (Chip) : สำหรับเก็บข้อสนเทศของสิ่งของที่จะติดป้าย
· สายอากาศ (Antenna) : สำหรับการส่งข้อสนเทศไปยังตัวอ่านโดยใช้คลื่นวิทยุ และ
· สิ่งห่อหุ้มหรือเปลือก (Packaging) : สำหรับบรรจุชิปและสายอากาศเพื่อที่ป้ายจะสามารถยึดติดกับสิ่งของได้

สิ่งที่ต้องคำนึงถึงในการเลือกใช้อุปกรณ์RFID คือ Carrier Frequencies ซึ่งหมายถึงคุณสมบัติของคลื่นวิทยุที่จะใช้ส่งข้อมูล หรือพูดอีกนัยหนึ่งคือความเข้มของคลื่นวิทยุที่จะใช้ส่งข้อสนเทศ คลื่นความถี่ที่ใช้มีทั้งคลื่นความถี่ต่ำ (LF) คลื่นความถี่สูง (HF) และคลื่นความถี่สูงมาก ๆ (UHF)

ระบบ RFID อาจจะใช้ย่านความถี่หนึ่ง ๆ ของคลื่นวิทยุ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับงาน ข้อกำหนดทางกฎหมาย และที่สำคัญคือราคาที่เหมาะสมกับงาน ดังในตารางต่อไปนี้


ย่านความถี่ คุณลักษณะ การใช้งาน
คลื่นความถี่ต่ำ100-500 kHz ระยะอ่านใกล้ถึงปานกลาง ความเร็วในการอ่านต่ำราคาถูก ควบคุมการเข้าออก
สำหรับชี้ตัวคน/สัตว์
ควบคุมบัญชีสินค้า
คลื่นความถี่สูงปานกลาง10-15 MHz ระยะอ่านใกล้ถึงปานกลาง ความเร็วในการอ่านปานกลางราคาไม่แพงมาก ควบคุมการเข้าออก
สมาร์ตการ์ด
คลื่นความถี่สูงมาก ๆUHF: 850-950
MHzMicrowave: 2.4-5.8 GHz ระยะอ่านไกลและตรงในแนวสายตา (ไมโครเวฟ)ความเร็วในการอ่านสูงราคาแพง การติดตามดู
ตู้รถไฟ ขนส่ง
ระบบด่านเก็บ
เงินทางหลวง


การต่อเชื่อม : Coupling สำหรับคลื่นความถี่ 100 kHz- 30 MHz ใช้ Inductive coupling และสำหรับคลื่นความถี่สูงและคลื่นไมโครเวฟใช้ Electromagnetic coupling ความแตกต่างของอุปกรณ์ RFID นั้นขึ้นอยู่กับคลื่นความถี่(frequency) ระยะอ่าน(range) และระดับกำลังไฟฟ้า(power level) คลื่นความถี่เป็นตัวสำคัญสำหรับพิจารณาอัตราความเร็วในการส่งข้อมูล ความถี่ยิ่งสูง อัตราความเร็วในการส่งข้อมูลก็จะยิ่งสูงขึ้น


RFID(ต่อ) สำหรับอุตสาหกรรมการผลิต โลจิสติกส์และซัพพลายเชน

RFID สำหรับอุตสาหกรรมการผลิต โลจิสติกส์และซัพพลายเชน
ดร.นระ คมนามูล
ระยะการอ่านและระดับกำลังไฟฟ้า คือ ระยะทำงานระหว่างป้ายและอุปกรณ์ตัวอ่าน ระยะอ่านในระบบอาร์เอฟไอดีพิจารณาจาก
· เพาเวอร์ที่มีอยู่ในตัวอ่าน
· เพาเวอร์ที่มีอยู่ภายในป้าย
· สภาพแวดล้อมและโครงสร้าง (ซึ่งจะสำคัญมากขึ้นเมื่อความถี่สูงขึ้น)
· ใช้กำลังไฟฟ้าประมาณ 100-500 mW

ป้ายมี 2 อย่างด้วยกัน คือ Active Tags และ Passive Tags

ความแตกต่างคือ Active tags นั้นมีแบตตารี่ภายในเป็นเพาเวอร์ ดังนั้นจึงมีอายุจำกัด(เพราะแบตตารี่) ข้อดีคือมีระยะทำงานมากกว่า ป้องกันคลื่นรบกวนได้ดีกว่า และมีอัตราการถ่ายทอดข้อมูลสูงกว่า ขณะที่ Passive tags นั้นทำงานโดยปราศจากแบตตารี่ภายใน แต่จะอาศัยเพาเวอร์จากการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กไฟฟ้าโดยตัวอ่าน ข้อดีคือมีราคาถูก อายุการใช้งานไม่จำกัด แต่อาจถูกรบกวนโดยคลื่นอื่นได้ง่าย และต้องการตัวอ่านที่มีเพาเวอร์สูง และความไวเฉพาะทิศทาง

ชนิดของป้าย RFID อาจแบ่งออกได้เป็น 3 แบบ คือ หนึ่ง แบบ Read Only (Class 0) ซึ่งข้อสนเทศถูกบรรจุมาเรียบร้อยจากผู้ผลิตเพื่อให้อ่านเท่านั้น , สอง แบบ User Programmable (Class 1) แบบ WORM – Write Once Read Many ซึ่งสามารถบรรจุข้อสนเทศได้โดยผู้ใช้หลังจากการผลิตแล้ว และ สาม แบบ Read/Write แบบหลังนี้สามารถอ่านและเขียนข้อสนเทศลงในRFID transponder ได้
ข้อดีของ Read/Write tags คือ การเปลี่ยนแปลงข้อสนเทศทำได้เองตามความต้องการของผู้ใช้ และมาตรฐานที่อาจเปลี่ยนแปลงได้ ที่ขึ้นอยู่กับฐานข้อมูลของเจ้าของและเวลาภายหลัง อีกทั้งยังเหมาะกับการใช้งานที่มีความเสี่ยงสูง

ในอุตสาหกรรมการผลิต และการจัดการโลจิสติกส์และซัพพลายเชน ทุกวันนี้มีการใช้ RFID มากในสายการผลิต ระบบสายพานลำเลียง การผลิตเชิงอุตสาหกรรม คลังวัสดุ/สินค้า โลจิสติกส์ การจำหน่าย การทดสอบ และการขนส่ง ระบบ RFID มักจะถูกใช้งานด้วยวัตถุประสงค์ต่าง ๆ คือ

· เพื่อให้ถึงขีดที่ได้ผลดีที่สุดสำหรับการไหลของวัสดุและโลจิสติกส์
· เพื่อการผลิตที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมหนักที่มีสภาพแวดล้อมรุนแรงและอากาศปนเปื้อน เช่น การทำตัวถังรถยนต์ การพ่นสี และการประกอบขั้นสุดท้ายในสายการผลิตรถยนต์ สายการผลิตเครื่องยนต์ ชุดเกียร์ ชุดพวงมาลัย ระบบเบรก ประตู ถุงลมนิรภัย และแผงหน้าปัดสำหรับคนขับ และอุตสาหกรรมอื่น ๆ มีอุตสาหกรรมเครื่องใช้ไฟฟ้า อุตสาหกรรมแก้วและเซรามิก เป็นต้น
· เพื่อการจำหน่ายสินค้า การขนส่ง และโลจิสติกส์สำหรับคลังสินค้า เช่นในงานส่งเอกสารคลังสินค้ารวมถึงการรับใบสั่งของ การชี้ตัวตู้คอนเทนเนอร์หรือเรือที่ขนส่ง การชี้ตัวรถขนส่ง เพลเล็ต หีบห่อ หรือ ตู้คอนเทนเนอร์บรรจุน้อย การควบคุมการบรรจุและการจัดจ่ายจำหน่ายด้วยบันทึกนำส่งทางอิเล็กทรอนิกส์ การชี้ตัวชิ้นส่วนสำหรับสิ่งทอ และเครื่องนุ่งห่ม และอื่น ๆ รวมถึงการส่งหีบห่อและการติดตาม เป็นต้น

ตัวอย่างการใช้ระบบ RFID ในอุตสาหกรรมผลิตรถยนต์ เพื่อให้ถึงขีดที่ได้ผลดีที่สุดในการติดตามชิ้นส่วนประกอบต่าง ๆ โลจิสติกส์คลังชิ้นส่วน การไหลของวัสดุในสายการผลิต การผลิตเชิงอุตสาหกรรม การจัดจ่ายจำหน่ายและซัพพลายเชน และการขนส่งทางรถและระวางทางเรือ กรณีเช่นนี้ระบบและอุปกรณ์ RFID ต้องสามารถทำงานได้ในสภาวะงานหนัก แข็งแรงทนทาน หน่วยเก็บข้อมูลอยู่ในสภาพอุณหภูมิสูง ระบบทั้งหมดต้องทำงานได้อย่างต่อเนื่องเป็นขั้นตอนตามลำดับชั้นการควบคุมถึงขั้นการติดต่อสื่อสารสั่งการได้จากภายนอกหรือผู้ขาย ที่เรียกว่า แบบไม่มีรอยต่อ(seamless)

ในงานลักษณะนี้ ระบบและอุปกรณ์ต่าง ๆ ต้องการการอ่านและการเขียนข้อมูลที่เชื่อถือได้ รวดเร็ว และประหยัด ภายใต้สภาพแวดล้อมทั้งที่รุนแรงและไม่รุนแรง การเก็บข้อมูลทำได้โดยตรงลงบนป้ายที่ติดกับผลิตภัณฑ์ ควบคุมและออปติไมซการไหลของวัสดุ และจัดหาอย่างมีประสิทธิภาพสำหรับกระบวนการโลจิสติกส์ เทคโนโลยีต่าง ๆ มีตั้งแต่การใช้ฉลากอัจฉริยะที่ประหยัดสำหรับโลจิสติกส์ถึงกระทั่งที่มีหน่วยความจำที่แข็งแรงทนทานสำหรับสายการผลิต หรือการใช้ในระบบควบคุมจราจรและโลจิสติกส์การขนส่งที่ต้องมีหน่วยความจำระยะไกล ระยะการอ่าน 0.1-3.0 เมตร(ความถี่ 13.56 MHz,1.81 MHz, 13.56 MHz, 2.4 GHz) สำหรับการผลิต และ 0.42-0.9 เมตร (ความถี่ 125 kHz, 13.56 MHz) สำหรับโลจิสติกส์

เช่น ป้ายในย่านความถี่ UHF สำหรับงานโลจิสติกส์และการกระจายสินค้า ความถี่เครื่องส่ง ตามมาตรฐาน EPC Globalและ ISO 18000-6B มีความถี่ส่ง 865-868 MHz สำหรับยุโรปและ 902-928 MHz สำหรับสหรัฐฯ ทรานสปอนเดอร์สำหรับโลจิสติกส์และการผลิต มีทั้งที่เป็นฉลากอัจฉริยะ ป้ายติดตู้คอนเทนเนอร์ และป้ายต้านทานความร้อน ความจุถึง 2048 บิต แฟกเตอร์ป้องกันถึง IP 68 ทนความร้อนถึง +220 องศาเซลเซียส อุปกรณ์ตัวอ่านมีเปลือกนอกแข็งแรงทนทาน มีระดับการป้องกันสูง (IP 65) สำหรับตัวอ่านและสายอากาศ ซึ่งมีด้วยกัน 4 สายอากาศเพื่อให้สามารถทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ยากลำบากโดยมีระยะทำการได้ถึง 10 เมตรและมีอัตราการอ่านที่รวดเร็วถึงแม้ว่าป้ายกำลังเคลื่อนที่เร็ว ที่สำคัญคือความสามารถในการอินทิเกรตระบบออโตเมชั่นเข้ากับภูมิทัศน์ไอทีผ่านอีเทอร์เน็ต ซึ่งจะช่วยประหยัดเวลาและค่าใช้จ่าย



ที่มา http://www.tpa.or.th/writer/read_this_book_topic.php?passTo=f241731bd26874e0a13071a66b4f289d&pageid=7&bookID=589&read=true&count=true