KOMPONENTY AUTOMATYKI PRZEMYSŁOWEJ – zapewniają jakość i funkcjonalność w każdych warunkach

Komunikacja bezprzewodowa

Poziom penetracji rynku przez urządzenia wykorzystujące łączność bez kabli jest jeszcze niski, co też dobrze rokuje na przyszłość. Pomijając wyjątek, jakim jest elektronika konsumencka w wydaniu mobilnym, dla całej reszty, zwłaszcza elektroniki profesjonalnej, jest to cały czas nowość. Szybki rozwój automatyki w zakresie produkcji, nierzadko wymuszany przez konieczność optymalizacji procesów, minimalizacji zużycia mediów i energii elektrycznej oraz rozwój branż pokrewnych, takich jak utrzymanie ruchu, ochrona i kontrola dostępu, nakręca zainteresowanie łącznością. Rosnącą potrzebę monitoringu systemów i wizualizacji działania urządzeń widać dzisiaj coraz częściej. Tablety, laptopy, smartfony pojawiają się w halach fabrycznych, są częścią coraz popularniejszych systemów AMR, a wiele produktów infrastruktury komunikacyjnej i maszyn ma wbudowany webserwer, do oprogramowania SCADA i ERP dodawane są aplikacje mobilne, co z pewnością przyczynia się do popularności komunikacji bez kabli. A dodatkowo na rynek wchodzą aplikacje z obszaru IoT.

Coraz częściej transmisja bezprzewodowa wybierana jest również jako połączenie pomocnicze, które zastępuje podstawowe połączenie kablowe w momencie awarii. Taka budowa sieci związana jest z trendem podnoszenia dostępności łączy dla infrastruktury krytycznej, np. w branży wodno-kanalizacyjnej, energetyce czy transporcie. Innymi słowy, jest to element zapewnienia jakości usług, a na to się dzisiaj stawia w biznesie.

Po stronie czynników negatywnych należy zapisać trend do upraszczania chipsetów rozwiązań modułowych w kierunku „all in one” oraz dominację na rynku technologii wspieranych przez producentów telefonów komórkowych. To uboczne efekty znaczenia ceny w omawianym sektorze oraz znaczenia komunikacji przez sieć komórkową.

Warto odnotować, że w projektach, które wymagają niezawodności, klienci skłaniają się do renomowanych rozwiązań. Cena w tym przypadku, nie jest kwestią decydującą, ważna jest dla nich sprawna pomoc techniczna oraz to, że dany moduł nie zniknie z rynku w krótkim czasie. Jest to niewątpliwie oznaka, że rynek szybko ewoluuje w kierunku takim, jak do niedawna obserwowaliśmy w krajach Europy Zachodniej.

Istotne cechy oferty handlowej dla modułów komunikacyjnych

 

Na pierwszym miejscu jest niska cena, co jest pochodną silnej konkurencji na rynku, ale opinia, że najważniejsza jest jakość i niezawodność rozwiązań, też jest notowana wysoko. Zapewne jest to element postępującej dojrzałości rynku, rosnącego znaczenia specjalizacji, walki o wysoką jakość itp. W porównaniu do innych komponentów elektronicznych dość wysoko uplasowało się znaczenie kompetencji technicznych sprzedawców i dostępność nowych technologii w ofercie. To jest konsekwencja dużej złożoności technicznej tych zagadnień, szybkiej ewolucji rozwiązań, licznych protokołów, standardów pasm i obszarów aplikacyjnych. Niełatwo w tej tematyce być na bieżąco i wielu konstruktorów przytomnie wspomaga się wiedzą dostawców.

MODUŁY DO SIECI KOMÓRKOWYCH

Moduły przeznaczone do pracy w sieciach komórkowych to główny nurt sprzedaży w zakresie komunikacji. Ich ceny maleją, a funkcjonalność stale się zwiększa, dzięki czemu klient dostaje coraz bardziej zaawansowany moduł w cenie często niższej niż model poprzedni. Często sam moduł wystarcza do realizacji aplikacji, bo ma dostępne nie tylko zasoby obliczeniowe i pamięć, ale też układy peryferyjne, jak przetwornik ADC, porty I/O.

Jeszcze do niedawna zdecydowana większość sprzedawanych modułów to były głównie jednostki GSM/ GPRS, przeznaczone do aplikacji niewymagających przesyłania dużej ilości danych. Obecnie widać wyraźny wzrost sprzedaży modułów o większej szybkości zdolnych do pracy w sieciach 3G-4G. Moduły do sieci komórkowych zwykle pozwalają na migrację od rozwiązań najprostszych do najbardziej wydajnych bez konieczności przeprojektowania płytki. Dostępne są też wielosystemowe "kombajny" oraz wersje z wbudowanym odbiornikiem lokalizacyjnym GPS+Glonass+Beidou lub Bluetooth lub Wi-Fi.

Zainteresowanie modułami 3G i 4G wymuszają zmiany infrastrukturalne sieci komórkowych realizowane i zapowiadane przez operatorów (wyłączanie nadajników 2G).

BLUETOOTH LE

Bluetooth Low Energy (BLE) ma już aktualnie piątą wersję, która jeszcze bardziej wpasowuje się w potrzeby aplikacji IoT, elektroniki noszonej i innych urządzeń zasilanych z baterii. BLE jest efektywny energetycznie (stąd nazwa) i zapewnia większą efektywność komunikacji, lepszą elastyczność pracy i konfiguracji dołączonych urządzeń, w tym możliwość jednoczesnej pracy w trybie nadawania i odbioru danych. Niższe są też koszty implementacji. Komunikacja jest zestawiana bardzo szybko, co jeszcze bardziej ogranicza czas, kiedy nadajnik jest włączony.

Zaproponowane zmiany i rosnąca popularność BLE w urządzeniach mobilnych powodują, że Bluetooth Low Energy stanie się prawdopodobnie najpopularniejszą metodą komunikacji urządzeń typu wearable. Na korzyść tego standardu działa też dostępność (poza modułami) układów SoC zawierających układy analogowe (AFE – Analog Front End), mikrokontroler także zawiera wbudowany kontroler BLE.

WI-FI

W dziedzinie komunikacji bezprzewodowej Wi-Fi jest jednym z najbardziej powszechnych sposobów łączności zapewniającej bezpieczne, niezawodne i szybkie połączenia bezprzewodowe IP. Takie moduły wybierane są zwykle, gdy pobór energii jest drugoplanowy, a liczy się łatwość rozszerzenia urządzenia o komunikację opartą na protokole IP bez wprowadzania większych modyfikacji w działających urządzeniach lub rozszerzenie dowolnych urządzeń wyposażonych w interfejsy UART, SPI, RMII, USB lub LAN o bezprzewodowość. Moduły Wi-Fi to rozwiązania niedrogie, często wykorzystywane jako mosty zapewniające "przezroczystą" transmisję sygnałów. Są one podstawą aplikacji przemysłowych, medycznych, a koncepcyjnie moduły te są zbliżone do całej reszty już omówionych rozwiązań. W planach są przygotowywane energooszczędne rozwiązania Wi-Fi, ale zanim się upowszechnią (o ile w ogóle), to upłynie sporo czasu.

SIECI LPWAN

LoRa, Sigfox to nazwy technologii, które pojawiają się coraz częściej w obszarze nowości produktowych

Zaliczane są do rodziny sieci LPWAN (Low Power Wide Area Networks), a więc takich rozwiązań komunikacji, gdzie kosztem maksymalnej szybkości transmisji danych powiększono zasięg i sprawność energetyczną łącza. Domyślnym obszarem aplikacyjnym jest tutaj oczywiście IoT.

Koncepcyjnie obie sieci są podobne do telefonii komórkowej: mają topologię gwiazdy, w której terminale łączą się z siecią i między sobą za pomocą stacji bazowych BTS (Base Transceiver Station). Innymi słowy, do ich działania konieczna jest infrastruktura techniczna. Niemniej BTS-y pracują w pasmach ISM, co nie wymaga płacenia za częstotliwości.

LoRa bazuje na technice rozpraszania widma i zapewnia prędkość transmisji do ok. 50 kbit/s i zasięg w środowisku miejskim od 2 do 5 kilometrów, natomiast w terenie otwartym nawet 15 km. Czyli komórki sieci są relatywnie duże, a koszty budowy umiarkowanie niskie. Żywotność baterii węzłów w sieciach tego typu może wynieść nawet 10 lat. Komunikacja jest tutaj relatywnie wolna po to, aby ograniczyć podatność na zakłócenia i wykorzystuje wąskie pasmo po to, aby poprawić warunki odbioru sygnału (lepszy stosunek sygnału do szumu). W Polsce Sigfox nie działa, bo nie ma operatora zajmującego się budową i eksploatacją sieci.

NB-IOT

Moduły komunikacyjne pracujące w technologiach 3G i 4G dla aplikacji transmitujących niewiele danych, np. IoT, jest zbyt skomplikowane. Umieszczenie w sprzęcie bateryjnym IoT modemu komórkowego 3G lub 4G nie ma sensu od strony technicznej i ekonomicznej i tę lukę wypełnia nowy standard NB-IoT (Narrow Band IoT), który wykorzystuje sieć komórkową 4G. Maksymalna szybkość komunikacji możliwa do uzyskania w tym rozwiązaniu to 200 kbps DL. Uzyskuje się ją przy zajęciu pasma o szerokości jedynie 200 kHz (przy LTE kat. 4 jest to aż 20 MHz). Wąskopasmowa praca pozwala na zdecydowanie większe skupienie urządzeń na małym obszarze, co w przypadku IoT jest kluczowym czynnikiem.

Moduły NBIoT mają nie konkurować z rozwiązaniami 2G/3G/4G, ponieważ nie nadają się do aplikacji z regularnym, dużym/średnim transferem danych albo wymagających połączeń głosowych czy innych rodzajów funkcjonalności. Otwierają jednak nowe możliwości wykorzystania infrastruktury sieci 4G w aplikacjach zasilanych z baterii przy niskiej cenie i dobrym zasięgu wewnątrz budynków. Uwalniają też od ryzyka związanego z wyłączaniem sieci 2G.

Ocena potencjału rynkowego nowości w obszarze modułów do komunikacji bezprzewodowej

 

Najlepsze perspektywy rysują się przed modułami przeznaczonymi do komunikacji z wykorzystaniem sieci komórkowych, ale w standardzie LTE oraz nowych wersjach Wi-Fi. Za perspektywiczne oceniono także technologie wąskopasmowe o dużym zasięgu LPWAN, które pojawiają się w ofertach i przeznaczone są do aplikacji IoT (LoRa, NB-IoT). Dużo głosów dostał też Bluetooth LE. Wyraźne wybicie się na pierwszej pozycji modułów LTE to zapewne efekt tego, że sieci LPWAN nie mają jeszcze infrastruktury zapewniającej pokrycie kraju oraz tego, że jest to rozwinięcie znanych konstruktorom technologii, nierzadko oferowane na tzw. ścieżce migracji.

MODUŁY RF (W.CZ.)

Komunikacja bezprzewodowa nie zawsze bazuje na standardach. Ich działanie ogranicza się do warstwy fizycznej komunikacji bez obsługi znanego protokołu. Są one kierowane do prostych aplikacji włącz/wyłącz lub rozwiązań własnościowych, które nie muszą mieć zdolności do komunikacji z innym sprzętem. Czasem też aplikacje są zbyt proste, aby aplikować do nich złożoną i wydajną komunikację.

Wiele z nich bazuje na chipach TI i SoC-ach działających na zasadzie radia programowalnego, pozwalając na programowanie parametrów za pomocą interfejsu cyfrowego lub też załadowanie do pamięci mniej typowych rozwiązań jak np. Wireless M-Bus, budowę sieci typu mesh lub wykorzystanie zamiast pojedynczego kanału pasma ISM (433/868/2,4 GHz) transmisji z rozpraszaniem widma lub skakaniem po kanałach. Innymi słowy, prostota funkcjonalna tych modułów nie oznacza ubogiej funkcjonalności. Występują one w bardzo wielu odmianach: od najprostszych par nadajnik-odbiornik do otwierania bramy, po rozwiązania z procesorem aplikacyjnym, wejściami analogowymi i cyfrowymi, obsługą sieci o różnej topologii, szyfrowaniem transmisji i innymi.

KRAJOWI DOSTAWCY MODUŁÓW KOMUNIKACYJNYCH

Wśród firm zajmujących się sprzedażą sporą grupę tworzą dostawcy komponentów elektronicznych o szerokiej ofercie, jak firmy katalogowe: Farnell, Mouser, Elfa Distrelec, RS Components, Conrad Electronic, TME oraz firmy hurtowe (Micros i Maritex oraz Arrow Electronics, EBV). Drugą grupę stanowią firmy dystrybucyjne o wyspecjalizowanej ofercie, dla których komunikacja bezprzewodowa jest jednym z ważniejszych obszarów aktywności, np. Elproma Elektronika, Acte, Eltronika, Microdis Electronics, Elhurt, Masters, Gamma, JM elektronik, Soyter Components, Computer Controls oraz Glyn. Trzecia grupa dostawców to firmy z obszaru automatyki przemysłowej sprzedające modułowe urządzenia komunikacyjne dla potrzeb sieci przemysłowych, do łączenia rozproszonych instalacji, obiektów i zakładów – to np. Elmark Automatyka, Eltron, Inventia, Murrelektronik, CSI i Advantech.

RFID, NFC, czyli zdalna identyfikacja radiowa

Trudno wymienić inną technologię o tak szerokim spektrum aplikacyjnym, jak ma RFID, bo jej zastosowania pojawiają się nieraz w bardzo odległych dziedzinach. Wspólnym mianownikiem są korzyści biznesowe, a więc niższe koszty, większa wydajność, wygoda użycia oraz to, że identyfikacja produktów z wykorzystaniem systemów RFID i danych z czujników tworzy podstawę nowoczesnych systemów w całej technice i nieprzerwanie od lat stanowi dla niej źródło innowacji.

Identyfikacja radiowa staje się coraz tańsza, bo ceny transponderów i czytników przestały decydować o większości wdrożeń. Cała lata mówiło się o tym, że technologia jest za droga i przy cenach transponderów rzędu 1 euro za sztukę nie ma szans na aplikacje masowe. To była prawda, ale obecnie, gdy ceny warstwy sprzętowej są znacznie niższe, okazuje się, że nie był to jedyny problem. Dzisiaj największym hamulcem jest ograniczona świadomość rynku co do potencjału tkwiącego w zdalnej identyfikacji, możliwości jej zastosowania w swoim środowisku i zauważenie korzyści, jakie można osiągnąć. Opinie specjalistów jednoznacznie wskazują, że na rynku RFID bardziej liczy się pomysł na aplikację i chęć realizacji projektu niż wiele aspektów technicznych lub biznesowych. Rynek RFID musi się też uporać z inżynierską inercją, która skutecznie ogranicza tempo wdrożeń nowych rozwiązań, utrzymuje przy życiu technologie mające długą siwą brodę i tym samym zawęża perspektywę zastosowań.

Szansy na większe odbicie i wyjście poza obszar aplikacji specjalistycznych można upatrywać w wielu miejscach, ale najbardziej perspektywiczne wydają się te zapewniane przez idee Przemysłu 4.0, liczne rozwiązania klasy IoT i przemysłowego IoT, a także duża popularność smartfonów z czytnikiem NFC. Od mniej więcej dekady rozwiązania konsumenckie są wzorem dla innych branż i nowości, jakie się w nich pojawiają z czasem do nich przenikają. Dlatego upowszechnienie się na rynku smartfonów w NFC oraz szybki rozwój rynku IoT pozwalają z optymizmem patrzeć w przyszłość radiowej identyfikacji.

Najważniejsze cechy systemów RFID brane pod uwagę przy kupnie

 

W rankingu najważniejszych kryteriów selekcji produktu związanego ze zdalną identyfikacją radiową na czołowym miejscu uplasowały się cena i parametry techniczne rozwiązań. Innymi słowy, klienci wybierają najlepszą wartość za najniższą cenę, a więc tak samo jak w wielu innych obszarach techniki.

Bardzo wysoko ocenione zostały kompetencje techniczne dostawcy, bo zwykle na podobnych wykresach są one zdecydowanie bliżej dołu. To samo dotyczy łatwości integracji, dostępności oprogramowania lub kompletnej oferty. Takie zagadnienia w wielu innych naszych analizach zazwyczaj są postrzeganie jako mało istotne. W obszarze RFID mało istotne są "nowe technologie" – czyli liczą się utylitarne korzyści.

RYNEK RFID W POLSCE

Rynek RFID w Polsce to obecnie stosunkowo tanie i powszechnie wykorzystywane systemy biblioteczne, kontroli dostępu do obiektów, pomiaru czasu w sporcie czy systemy biletowe. Są one wybierane przez coraz więcej odbiorców ze względu na wygodę i utylitarność. Z uwagi na powszechność są one w zasadzie dostępne dla każdego, jednak nie zawsze zapewniają wysoką funkcjonalność. Ich wdrażaniem zajmuje się wiele firm instalacyjnych bez większej wiedzy i doświadczenia w zakresie technologii RFID, bez zwrócenia uwagi na bezpieczeństwo, a więc bez jakiegokolwiek szyfrowania czy zabezpieczenia danych. Ponieważ tagi Unique lub Mifare są łatwe do skopiowania czytnikami klonującymi czy nawet zwykłym smartfonem z funkcją NFC, w efekcie systemy oparte na tego typu rozwiązaniach nie są bezpieczne.

Innym typem systemów RFID, które rozwijają się w naszym kraju, są przemysłowe systemy do śledzenia produktów w łańcuchu dostaw i sprzedaży. W tej grupie wiedza klientów dotycząca radiowych technologii identyfikacji jest raczej pobieżna, jednak dostrzega się chęć i zainteresowanie wdrażaniem innowacji usprawniających procesy, bo prowadzi to do obniżki kosztów i wzrostu wydajności. Skomplikowanie tematu identyfikacji radiowej wymusza na tych podmiotach zwracanie się do firm o partnerskim profilu dysponujących odpowiednią kadrą i wiedzą techniczną. Barierą jednak w tym przypadku bywają koszty. Jedynie bardzo duże firmy dzięki skali swojej działalności mogą i decydują się przeznaczyć znaczne sumy na systemy RFID.

Małe i średnie firmy krajowe wdrażają w zakresie zdalnej identyfikacji systemy przemysłowe oraz rozwiązania specjalistyczne. W tych obszarach identyfikacja RFID przynosi korzyści przewyższające poniesione koszty, a jednocześnie nie wymaga dużych inwestycji na starcie. Takie aplikacje są możliwe, ale wymagają kreatywnego podejścia do zagadnienia, czasu oraz odwagi. Problemem w sektorze średnich i małych firm jest też nieufność w stosunku do innowacji oraz obawa przed nieudaną inwestycją, jednak rozpowszechnianie wiedzy na temat RFID znacząco redukuje ten niekorzystny trend.

Branże o największym potencjale zakupowym w Polsce w odniesieniu do RFID

 

W warunkach rynku krajowego najbardziej wartościowym dla obszaru zdalnej identyfikacji odbiorcą jest przemysł, w tym zastosowania w aplikacjach automatyki przemysłowej oraz branża logistyczno-transportowa. Duży popyt kreują też obszary takie jak rejestracja czasu pracy i ochrona mienia (w tym domofony), ale trudno tutaj o jakieś zaskoczenie, bo są to chyba najstarsze obszary zastosowań. Za to piąta pozycja z wynikiem 64% głosów w ankiecie na kontrolę procesu produkcji, w tym aplikacje klasy traceability, jest wskazaniem, że wykorzystanie kart RFID do dokumentowania i kontroli operacji cały czas się zwiększa. Systemy traceability są rozwiązaniami kosztownymi i jednocześnie coraz bardziej poszukiwanymi. RFID jest tu chętnie wykorzystywany, bo komponenty sprzętowe są relatywnie tanie.

Dla branży RFID korzystne są również zmiany na rynku pracy. Narastające problemy ze znalezieniem pracowników, rosnące wynagrodzenia powodują, że przedsiębiorcy coraz częściej decydują się na inwestycje w automatykę i cyfryzację, a radiowa identyfikacja jest tutaj zdecydowanie kluczowym ogniwem wiążącym obie te dziedziny.

Innym korzystnym dla RFID zjawiskiem jest coraz większa potrzeba personalizacji nawet najdrobniejszych produktów wprowadzanych na rynek, jak na przykład butów z indywidualnie wyprodukowaną wkładką lub w unikalnym wzorze i to najlepiej przy realizacji w bardzo krótkim czasie, co z kolei wymusza coraz lepszą, sprawniejszą i bardziej wydajną identyfikację tych towarów oraz maksymalną optymalizację procesów logistycznych. W takich sytuacjach cena gra dużo mniejszą rolę niż dostawa na czas właściwie specyfikowanego przedmiotu do odbiorcy i tu także jedynym rozwiązaniem może okazać się identyfikacja oparta na tagach RFID.

Obecny rynek RFID można określić zatem jako trudny. W prostych i tanich aplikacjach, jak systemy dostępu do pomieszczeń, jest bardzo silna konkurencja, która obniża marże kosztem jakości wykonania instalacji. Duże firmy ze względu na swoją skalę realizacji projektów RFID wybierają raczej dużych światowych graczy o potężnym portfolio zrealizowanych projektów w tej dziedzinie i krajowym przedsiębiorcom trudno jest z nimi konkurować. Średnie firmy natomiast ciągle zmagają się z oporem i brakiem odwagi w podejmowaniu inwestycji w innowacje, jednak w tym przypadku jest coraz więcej świadomości i czynników prowadzących do przełamania tego trendu i prawdopodobnie największy potencjał dla branży na przyszłość.

BEZPIECZEŃSTWO W RFID

W naszym otoczeniu jest coraz więcej komputerów, dla których komunikomunikacja bezprzewodowa lub przewodowa stanowi podstawę działania. Wraz z komputeryzacją biznesu, handlu, a nawet drobnych elementów naszego życia, rośnie liczba nadużyć związanych z bezpieczeństwem. Pojęcie to jest bardzo szerokie, ale obszaru zdalnej identyfikacji dotyczy tak samo jak świata IT, telekomunikacji lub Internetu. Nawet, gdy aplikacją jest zamek w furtce otwierany przez przyłożenie breloczka z tagiem, szafka na basenie lub rejestrator czasu pracy, zagadnienia związane z bezpieczeństwem także powinny być brane pod uwagę.

Z bezpieczeństwem systemów elektronicznych jest niestety coraz gorzej, bo aplikacji tego typu jest w naszym otoczeniu coraz więcej, są one kierowane i obsługiwane przez użytkowników, którzy niekoniecznie muszą być świadomi zagrożeń, a na dodatek brakuje im wiedzy na temat szczegółów technicznych używanych rozwiązań, znajomości słabych miejsc lub wyobraźni. W obszarze RFID zagadnienia bezpieczeństwa są silnie uwypuklone, bo rozwiązania te odpowiadają za aspekty takie jak kontrola dostępu do pomieszczeń, za gospodarkę materiałową, rozliczenia finansowe, a nawet decydują o odpowiedzialności prawnej. Na rynku dostępne są programatory o dużych możliwościach, tagi zapewniające możliwość zapisania dowolnego numeru i podobne rozwiązania, które w założeniu mają zapewnić wygodę, ale przy okazji pozwalają stworzyć kopię tego, co powinno być unikatowe i otwierają możliwości popełnienia nadużycia.

Na szczęście świadomość rynku powoli się zmienia i coraz więcej klientów przywiązuje wagę do zagadnień bezpieczeństwa, w tym wyboru odpowiedniego standardu, zapewnienia szyfrowania danych itd.

Bezpieczeństwo w systemach RFID to nie tylko możliwość powstania nadużycia przez nieuprawnione skorzystanie z systemu np. za pomocą kopii transpondera, ale także ochrona danych osobowych wynikających z możliwości powiązania osoby, miejsca, numeru transpondera. Wejście w życie RODO z pewnością przyczyniło się do większej wagi tych zagadnień.

ROZWIĄZANIA NFC

Identyfikacja NFC jest częścią rozwiązań RFID w wersji ograniczonej do pasma HF (13,56 MHz) i zapewnia ono możliwość dwukierunkowej wymiany danych między transponderem a hostem. W ten sposób pozwala na realizację komunikacji peer-to-peer na niewielką odległość, a nie tylko na jednostronny proces identyfikacji. Urządzenie obsługujące NFC działa jak czytnik lub transponder w zależności od potrzeb, a szyfrowana transmisja danych pozwala na wykorzystanie NFC w aplikacjach bankowych.

NFC to domena głównie smartfonów, ale dzięki temu, że są one tak powszechne, daje to możliwość powstania interesujących zastosowań. Transpondery takie są wbudowywane do sprzętu AGD po to, aby w razie problemów zapewnić z wykorzystaniem telefonu możliwość zdalnej diagnostyki sprzętu, odczyt kodu usterek, programowanie parametrów. W innych przypadkach etykiety z NFC dodane do produktów umożliwiają kupującym łatwy dostęp do informacji posprzedażnej, np. instrukcji obsługi. W taki sposób można też sprawdzać autentyczność produktów, odczytywać informacje o gwarancji, numerze seryjnym, wyposażeniu itp. Transponder NFC jest w stanie też dostarczyć informacji nt. warunków, w jakich produkt był przechowywany (np. zapisu temperatury podczas transportu), co służy zapewnieniu jakości, pozwala na spełnienie norm żywnościowych itd.

Smartfon z obsługą NFC wydaje się kluczowy dla zapewnienia rozwoju tego obszaru rynku i z racji ogromnej popularności w przyszłości aplikacje z NFC i smartfonem będą się szybko rozwijać, zwłaszcza w handlu oraz segmencie konsumenckim.

Główne zjawiska techniczne w zdalnej identyfikacji

 

Zestawienie najważniejszych zjawisk technicznych zmieniających rynek zdalnej identyfikacji otwiera kryterium związane z łatwością integracji platform sprzętowych w systemie. Uniwersalność aplikacyjna pozwala na wygodę budowy systemów, współpracę z dowolnym oprogramowaniem i sprzyja niskim kosztom. Wysokie zasięgi oraz duża szybkość odczytu to parametry zapewniające wydajność, możliwość skalowania systemów w miarę rozwoju biznesu. Z kolei potrzeba bezpieczeństwa jest odpowiedzią na liczne przypadki włamań, nadużyć i przestępstw w ostatnich latach.

WIĘKSZA UNIWERSALNOŚĆ ROZWIĄZAŃ

Od lat cechą szczególną rynku zdalnej identyfikacji jest to, że rozwija się on w kierunku wielu innowacyjnych i specjalistycznych zastosowań, a więc takich, gdzie wartość dodana i korzyści dla klienta są wymierne. Oznacza to, że potrzeby klientów są często bardzo różnorodne, a same systemy mają topologię hybrydową, łącząc w całość różne technologie identyfikacji, pasma oraz standardy. Trend ten dotyczy głównie czytników, gdzie głowica radiowa pozwala na odczyt w różnych pasmach częstotliwości oraz jest łączona w całość z systemem wizyjnym lub laserowym pozwalającym na odczyt kodów kreskowych.

Uniwersalność dotyczy także wyjścia, czyli interfejsów łączących czytnik z systemem komputerowym. W ten sposób zapewnia się łatwą integrację z lokalną infrastrukturą oraz ogranicza liczbę wersji będących w użyciu.

Takie nowoczesne czytniki all-in-one wyposaża się też w system lokalizacji. Nie tylko zapewniają one dużą wydajność oraz dają dostęp do większej ilości danych, ale sprawdzają się, gdy obok siebie funkcjonuje wiele różnych technologii znakowania produktów.

Czytniki wielosystemowe i wieloantenowe (kilkugłowicowe) rozwiązują też problemy z mnogością standardów, co jest korzystne, bo dzięki temu klienci nie są silnie związani w swoich wyborach posiadaną infrastrukturą.

Najważniejsze czynniki o charakterze negatywnym dla rynku zdalnej identyfikacji

 

Za największą przeszkodę dla rozwoju rynku RFID/ NFC ankietowani specjaliści uznali brak wiedzy na temat możliwości, jaką niesie ze sobą zdalna identyfikacja oraz brak doświadczenia aplikacyjnego pozwalającego na kreowanie projektów z tego obszaru. Na kolejnym miejscu znalazło się konserwatywne podejście do nowości oraz opór przed wdrażaniem nowości, niemniej ocena w tym polu była wyraźnie słabsza w porównaniu do pierwszego pola. Konkurencja ze strony kodów kreskowych jest w jakimś stopniu pokłosiem tej inercji. Kiedyś kody kreskowe wygrywały też cenowo, a obecnie jak widać z wykresu wysokie ceny rozwiązań RFID w kategorii negatywnego oddziaływania na rynek ocenione zostały najsłabiej ze wszystkich.

RFID W PRZEMYŚLE

Zdalna identyfikacja w aplikacjach przemysłowych to ważny element doskonalenia procesów produkcyjnych i systemów zapewnienia jakości. Zarządzanie towarami, śledzenie przepływów oznakowanych materiałów, półproduktów i gotowych produktów między kolejnymi etapami ich przetwarzania oraz monitorowanie przebiegu poszczególnych procesów ułatwia synchronizację różnych etapów produkcji, realizowanych często w kilku halach oraz w obrębie wielu linii produkcyjnych. W ten sposób szybciej realizuje się zlecenia, a dodatkowo identyfikacja jest źródłem danych pierwotnych dla zakładowych systemów śledzenia operacji (traceability), o których dzisiaj się tak wiele mówi w kontekście jakości.

Zastosowania przemysłowe są też coraz częściej źródłem konwergencji w zakresie RFID, w ramach której do wnętrza transpondera wbudowuje się dodatkowe funkcje kontrolno-monitorujące. Najczęściej jest to pomiar temperatury i wilgotności, które pozwalają kontrolować klimatyczne warunki transportu i przechowywania produktów. Coraz bardziej zminiaturyzowana oraz pobierająca mniej mocy elektronika pozwala na wbudowanie do transpondera kolejnych czujników, np. akcelerometru lub GPS, co tworzy pomost między światem RFID a IoT.

Najważniejsze zjawiska pozytywne dla rynku zdalnej identyfikacji

 

Listę czynników pozytywnie wspierających rozwój rynku zdalnej identyfikacji otwiera "wiele możliwości aplikacyjnych", a więc duża utylitarność radiowej identyfikacji i uniwersalność zapewniająca w zasadzie nieograniczone możliwości zastosowań. Rozwojowi sprzyja też spadek cen transponderów i czytników, dzięki któremu nawet bardziej śmiałe pomysły nie rozbijają się o próg wysokich kosztów. Liczy się też innowacyjność takich produktów, bo jak wiadomo, za dobrą aplikacje rynek dzisiaj jest w stanie solidnie zapłacić. Jak widać z wykresu, po raz kolejny potwierdziło się, że z dobrą świadomością rynku nie jest najlepiej.

WIEDZA I ŚWIADOMOŚĆ RYNKOWA

RFID jako technologia ma już wiele lat i daleko jej do bycia nowością. Wiedza dostawców i świadomość klientów w zakresie właściwości i możliwości technologicznych systemów RFID powinna być wyczerpująca, łącznie z rozeznaniem kosztów implementacji. Niemniej z naszego badania ankietowego wynika, że teza jest słabo poparta faktami. Być może sama zasada działania i ogólny zarys systemu jest powszechnie znany, ale po odejściu od ogólnego opisu liczba szczegółów i niuansów rozwiązań, a także dostępnych na rynku wykonań i standardów, dla wszystkich osób niebędących specjalistami może wydawać się bardzo często przytłaczająca. Mamy kilka pasm częstotliwości, kilkanaście typów transponderów, liczne standardy i protokoły definiowane przez różne organizacje. Do tego są różne opcje związane z zabezpieczeniami, autentykacją i kodowaniem danych oraz rozwiązania firmowe promowane przez duże firmy. I efekt jest taki, że niezmiennie od lat niedostateczna świadomość rynku jest postrzegana jako czynnik ograniczający rozwój. Wiele osób, w tym także dostawcy, ma płytką wiedzę na temat takich szczegółów. Brak fachowej wiedzy u projektantów i integratorów jest już problemem, bo prowadzi do wyboru nieoptymalnych rozwiązań, systemów przewymiarowanych na plus po to, aby nie było z nimi problemów, i tym samym do większych kosztów.

Zainteresowanie innowacjami w zakresie zdalnej identyfikacji

 

W całej współczesnej technice nowe technologie są jednym z najważniejszych czynników zapewniających rozwój rynku, a zainteresowanie klientów innowacjami jest ważnym kryterium determinujący tempo tego procesu. Z tego powodu w naszej ankiecie pytaliśmy też o to, czy klienci są zainteresowani innowacjami w obszarze RFID i wyszło nam, że tak, ale tylko ci świadomi. To tacy, którzy znają szczegóły techniczne rozwiązań, mechanizmy działania, ograniczenia i produkty. Reszta koncentruje się na najprostszych technologiach, jak Unique 125k lub Mifare, właśnie dlatego, że brakuje im szerszej perspektywy.

Skomplikowanie systemów zdalnej identyfikacji to nie tylko sprzęt, ale także niezbędne oprogramowanie, które zapewnia wysoką funkcjonalność. Razem te problemy determinują dużą siłę starych technologii, a więc kodów kreskowych.

Znakowanie i oznaczanie – metodą na ochronę marki i produktu

Identyfikacja produktów to proces, który w istotnej części chroni przed podróbkami lub korzystaniem z nieautoryzowanych kanałów sprzedaży i serwisu. Jest to coraz większy problem, nie tylko świata elektroniki konsumenckiej i tych, którzy produkują w krajach azjatyckich. Oznaczenie unikalnym identyfikatorem naniesionym za pomocą systemu laserowego każdej sztuki urządzenia może nie wydaje się zabezpieczeniem utrudniającym życie, ale jest w stanie zdjąć odpowiedzialność gwarancyjną z producenta za obsługę podrobionego produktu. W ten sposób wytwórca może też kontrolować łańcuch obsługi posprzedażnej, proces zaopatrzenia w części zamienne i podobne aspekty związane z obsługą klienta. Dla pewnych produktów, takich jak materiały eksploatacyjne, ochrona przez kopiowaniem staje się nierzadko być albo nie być w biznesie.

Wybór urządzenia, a więc także pośrednio metody nanoszenia informacji na wyroby to z pewnością wielowymiarowy problem, w którego rozwiązaniu trzeba uwzględnić koszt inwestycji i późniejszej eksploatacji, spełnić wymagania co do jakości oznaczeń, ich wielkości, a więc pośrednio ilości niezbędnych informacji, jakie konieczne są do umieszczenia, a także szybkości działania urządzenia oraz tego jakiej obsługi ze strony pracowników wymaga jego działanie. W dalszej kolejności rozważyć trzeba trwałość oznaczeń w czasie i na ich odporność, niepodatność na manipulację, a nawet to czy przygotowanie do pracy, połączenie w system z wykorzystywaną w firmie infrastrukturą informatyczną będzie możliwe i łatwe w przeprowadzeniu. Poza wymienionymi czynnikami jest jeszcze wiele innych mniej lub bardziej ważnych kryteriów, które jednak mogą znacząco wpłynąć na to, czy znakowanie będzie łatwe i bezproblemowe, czy też dla pracowników stanie się udręką.

Duże skomplikowanie, wiele szczegółów i niuansów technicznych oraz to, że na rynku jest wiele typów takich urządzeń różniących się klasą, a więc wydajnością, przeznaczeniem, możliwościami technicznymi, stopniem zaawansowania i podobnymi parametrami, powodują, że niewiele osób na rynku ma przekrojową wiedzę na temat takich zagadnień, czyli taką, która wykracza poza ogólne rozeznanie bez wnikania w szczegóły. Taka sytuacja zmusza dostawców do przekazywania wiedzy klientom poprzez spełnianie często funkcji konsultantów technicznych oraz ekspertów oceniających koncepcje i pomysły klientów, ale także jest sporą przeszkodą w rozwoju rynku hamującą wzrosty sprzedaży. Niestety inżynierowie zaliczają się do takiej grupy zawodowej, która w działaniach jest często bardzo ostrożna. Specjaliści unikają rozwiązań, które w ich rozumieniu stanową potencjalne źródło problemów, takich, co do których nie są całkowicie przekonani lub nie są w stanie wskazać przykładów, że inne (najlepiej konkurencyjne) firmy korzystają z takich rozwiązań.

W wielu firmach urządzeń kadra inżynieryjna jest naturalnie włączona w proces podejmowania decyzji i oceny na temat tego co wybrać. Nierzadko ich zadaniem jest też prowadzenie rozmów z dostawcami i opiniowanie dla zarządu ofert. To zrozumiałe, gdyż wynika to z posiadanych kompetencji i doświadczenia. Ale jednocześnie zły wybór oznacza obarczenie inżynierów odpowiedzialnością, przez co niestety ostrożność w działaniach się zwiększa.

W biznesie nikt nie chce być testerem nowych technologii i mniej typowych rozwiązań, bo niestety ryzyko trafienia na nieperspektywiczną technologię istnieje i musi być kalkulowane. Historia techniki uczy, że wiele niezłych od strony technicznej rozwiązań i standardów trafiło na śmietnik, bo nie osiągnęły one wystarczającej skali penetracji rynku, ich twórcy nie przekonali do ich zalet klientów, zostali kupieni przez silniejszego gracza lub nawet zbankrutowali. Z takich przyczyn akceptacja nowości wymaga czasu, zaufania do dostawcy oraz orientacji w technologii. Dla najnowszych rozwiązań urządzeń laserowych ważna jest też cena. Znakowarki laserowe przeznaczone do zastosowań w produkcji kosztują mniej więcej tyle, ile każde duże urządzenie procesowe, a więc kilkadziesiąt tysięcy euro.

Najważniejsze trendy pozytywne dla rozwoju rynku znakowania i oznaczania

 

Najbardziej istotny czynnik sprzyjający rozwojowi rynku znakowania i oznaczania to widoczny w branży trend poprawy jakości procesów, w tym także rosnące zaawansowanie techniczne produktów. Duże znaczenie pozycji drugiej i trzeciej to znak, że w warunkach krajowych serie produkcyjne są raczej krótkie, urządzenia złożone, a także nierzadko tworzone na zamówienie na podstawie indywidualnej specyfikacji. Oba te czynniki, znajdujące się na szczycie wykresu to sygnał, że znakowanie staje się dzisiaj niezbędne do panowania nad asortymentem przez producenta, a dla użytkownika stanowi coraz bardziej użyteczną informację. Unikalny numer produktu, tabliczka znamionowa z pełną specyfikacją, data produkcji, kod serwisowy, głęboki link do strony z instrukcją i plikami pomocy technicznej, hasło do ustawień konfiguracyjnych – to przykłady informacji, które coraz częściej pojawiają się na obudowach urządzeń i potwierdzają, że identyfikacja staje się niezbędną częścią procesów wytwórczych.

DRUKOWANIE

Mówiąc o sprzęcie do drukowania i etykietowania, trzeba pamiętać, że pod tymi nazwami kryje się wiele produktów o różnym przeznaczeniu, klasie i możliwościach. Największe zróżnicowanie widać w drukarkach, które można kupić w postaci samego mechanizmu do wbudowania do wnętrza projektowanej aplikacji oraz w obudowie (małej przenośnej i dużej stacjonarnej), z mniej lub bardziej rozbudowanym kontrolerem, interfejsami, także bezprzewodowymi, czujnikami oraz całym zestawem akcesoriów, jak skaner. Dalszy podział wynika z technologii druku: najpopularniejsza termiczna wymaga specjalnego papieru, który się zaczernia w podwyższonej temperaturze oraz igłowe, atramentowe, termotransferowe, a nawet laserowe. Technologia determinuje większość właściwości tych urządzeń, głównie ceny, typ i szerokość nośnika, trwałość wydruku i mechanizmu, a także szybkość wydruku. Patrząc na rynek z perspektywy widzimy, że najpopularniejsze są rozwiązania bazujące na metodzie termicznej, bo takie drukarki pracują szybko, cicho, zapewniają dobrą rozdzielczość i są niedrogie.

Nowe drukarki i etykieciarki wchodzące na rynek wyróżniają się coraz większą rozdzielczością pracy, pozwalającą na wykonywanie mniejszych oraz czytelniejszych oznaczeń. Ma to znaczenie w przypadku kodów kreskowych odczytywanych automatycznie, bo poprawia pewność i szybkość odczytu. Dotyczy to wszystkich technologii drukowania, także atramentowych.

Mimo że standardem jest druk czarno- biały, jako nowość proponowane są też drukarki kolorowe. Naturalnie są one droższe i kosztowniejsze w użyciu, ale w ograniczonych niszach rynku mogą być użyteczne. Ale z reguły estetykę zapewnia się, wykorzystując kolorowy materiał podłożowy, na którym drukuje się na czarno. Wiele modeli pozwala na tworzenie wydruków na materiałach innych niż papier, głównie na tworzywach sztucznych (np. na kartach plastikowych) oraz na nierównych kształtach. Drukarki różnią się też funkcjonalnością kontrolera, który ma duży wpływ na możliwość integracji drukarki w danej aplikacji. Najnowsze rozwiązania mają rozbudowaną opcję komunikacji bezprzewodowej, współpracują ze smartfonami, a ich oprogramowanie pozwala na stworzenie i zapamiętanie w pamięci całego wzoru etykiety, który potem drukarka może wydrukować po otrzymaniu kodu z bazy danych, np. numeru seryjnego. Niezależnie od sposobu klasyfikacji drukarki w większości przypadków wiele modeli może być uzupełnionych o dodatkowe wyposażenie, jak odklejacz etykiet, zwijak, obcinacz i inne.

ZNAKOWANIE

Znakowarki różnią się typem obsługiwanego materiału, rozdzielczością i wielkością pola roboczego. W porównaniu do drukarek etykiet jest to sprzęt znacznie droższy, jeśli chodzi o koszty inwestycyjne, ale równocześnie niewymagający stałego ponoszenia wydatków na materiały. Bazują na różnych technologiach, np. mikroudarowej, ink-jet (atramentowej), mechanicznej (grawerskiej) oraz laserowej. Technologie te wybierane są pod kątem materiału, na który oznaczenie ma być naniesione w tym jego twardości, wymaganej trwałości oznaczenia, wielkości nadruku, wydajności procesu, rozdzielczości i podobnych czynników. Jest ich dość dużo, przez co wybór danej technologii musi zostać gruntownie przemyślany.

Podobnie duża rozpiętość cech dotyczy wykonania znakowarek, które mogą być dużymi urządzeniami przeznaczonymi do integracji z linią produkcyjną i infrastrukturą IT przedsiębiorstwa, a więc sprzętem o dużej wydajności i działającym automatycznie. Drugą kategorię tworzą urządzenia o wielkości pozwalającej na postawienie ich na biurku, często półautomatyczne lub wymagające obsługi ręcznej. Jest też sprzęt przenośny umożliwiający nanoszenie oznaczeń na duże elementy.

Z racji specyfiki rozwiązań stosowanych w elektronice, a więc tego, że nadruki są zwykle małej wielkości w tym obszarze wykorzystywane są głównie znakowarki laserowe lub identyfikację zapewniają etykiety.

Potencjał rynkowy grup produktów związanych z identyfikacją produktów

 

Pytani w ankietach specjaliści wyraźnie wskazali na wysoki potencjał znakowarek laserowych w zakresie identyfikacji produktów z obszaru elektroniki przemysłowej i rozwiązań specjalistycznych. Rozwiązania laserowe zapewniają wysoką rozdzielczość oznaczeń, trwałość i niski koszt eksploatacji, a także to, że nie wymagają dodatkowej pracy ręcznej związanej z naklejaniem etykiet. W produkcji elektroniki liczy się też to, że tworzone przez taki sprzęt oznaczenia są odporne na mycie, a znakowarkę można zintegrować w całość z linią produkcyjną. Znakowanie laserowe dla elektroników zapewnia też dużą rozdzielczość, a więc pozwala na nanoszenie małych oznaczeń.

LASERY W ZNAKOWANIU

Systemy laserowe znakowaniu zapewniają prostotę, trwałość i precyzję zapewniającą możliwość osiągnięcia wysokiej rozdzielczości. Wysoką moc emisji zapewnia połączenie emitera diodowego z rezonatorem światłowodowym (tzw. laser światłowodowy lub włóknowy). Lasery takie są znakomitym źródłem promieniowania pracującym impulsowo i mają małe wymiary, co ułatwia tworzenie sprzętu o niewielkich wymiarach, np. do postawienia na stanowisku roboczym.

Lasery światłowodowe zapewniają przy pracy impulsowej dużą moc, a więc także szybkość i wydajność nanoszenia oznaczeń. Zdobywają rynek, bo zapewniają dobrą jakość i trwałość oraz nie potrzebują kupowania materiałów eksploatacyjnych. Jedyną barierą z jaką urządzenia te muszą się zmierzyć, to dość wysoka cena, wymagająca od producenta działania w odpowiednio dużej skali, aby kupno się opłaciło.

BARDZO SZEROKI ASORTYMENT MATERIAŁÓW

Poza urządzeniami ważną część rynku tworzą materiały eksploatacyjne niezbędne dla drukarek, takie jak papier w rolkach, etykiety samoprzylepne, tusze, taśmy barwiące. Są one sprzedawane przez wiele firm handlowych, a dodatkowo wielu producentów przyjmuje w biznesie strategię dostarczania tanich urządzeń, nierzadko bez zysku i odbijania sobie marży w wysokich cenach materiałów. Swobodę wyboru użytkownika ogranicza się za pomocą metod technicznych, czego przykładem może być chip zliczająco- -autoryzujący, wysokimi parametrami technicznymi materiałów takich jak tusze, których nie da się łatwo zastąpić zamiennikami lub poprzez umowy handlowe.

Asortyment etykiet przeznaczonych do znakowania produktów jest ogromny. Różnią się one wielkością, kształtem i kolorem, rodzajem materiału (a więc i odpornością na narażenia). Są też wersje specjalizowane pod kątem oznaczania kabli, rozdzielnic elektrycznych, a więc miejsc instalacji oraz o określonej funkcjonalności, np. odporne na manipulację.

Główne cechy techniczne produktów do znakowania i oznaczania

 

W zakresie znakowania i etykietowania liczy się to, aby proces ten był możliwie najmniej uciążliwą operacją w produkcji i nie angażował wiele wysiłku ze strony pracowników. Wymagania w zakresie zdolności urządzeń do integracji z infrastrukturą IT wynikają z tego, że ważnym wymogiem jest to, aby móc w sposób automatyczny nanosić niepowtarzalne informacje, inne dla każdej wytwarzanej sztuki, w oparciu o bazę danych o produktach. Takie powiązanie jest też częścią systemów traceability, podstawą usług serwisowych, walki z fałszerstwami oraz szeroko rozumianą odpowiedzialnością biznesową za produkty wprowadzane na rynek.

DOSTAWCY URZĄDZEŃ I MATERIAŁÓW

Na skutek znaczącego rozproszenia rynku oraz tego, że tematyka identyfikacji produktów dotyczy wielu rozłącznych branż, liczba firm, które mają w ofertach omawiane urządzenia, jest duża. Często są to przedsiębiorstwa niekonkurujące ze sobą, gdyż ich aktywność skupia się na konkretnych i wąskich branżach. Dla dystrybutorów aktywność rynkową definiuje najczęściej powiązanie z reprezentowanym producentem. Drukowanie i znakowanie często są powiązane w jakimś stopniu z resztą biznesu i raczej nie stanowi całkiem oderwanego od reszty pionu, raczej jest przedłużeniem kompetencji i wiedzy w firmie w tym kierunku, efektem powiązania umową dystrybucyjną z dużym producentem takich urządzeń. Większość dostawców urządzeń do znakowania i oznaczania sprzedaje też materiały eksploatacyjne, a także sprzęt pomocniczy jak skanery kodów kreskowych. Gdy zaangażowanie firmy w tytułowej tematyce jest duże, oprócz oferty handlowej pojawiają się usługi integratorskie w zakresie dostarczania sprzętu, rozwiązań i oznakowania, a czasem też usługi wynajmu.

Drukarki, urządzenia do znakowania i etykietowania oraz materiały sprzedaje też część dostawców katalogowych, a dokładniej firmy o ofercie ukierunkowanej na utrzymanie ruchu, automatykę albo aplikacje z pogranicza branż profesjonalnych i konsumenckich. Firmy te sprzedają z reguły prostszy sprzęt, w tym urządzenia mobilne.