Russian Federation
Ryazan', Russian Federation
The article describes the possibility of using radio frequency identification of objects (RFID) technology in the practical activities of an economic entity. The principle of operation of RFID technology in practical conditions is described. The analysis of digital technologies used at Russian enterprises is given, indicating that this technology is in fifth place in terms of distribution. The industries where the use of this technology has yielded tangible results are given. The main advantages of this system in comparison with barcodes and QR codes are listed. The possible directions of application of this technology in production units are highlighted.
RFID technologies, RFID tag, radio frequency identification of an object, productivity improvement, safety, control, digitization
На сегодняшний день практическое применение цифровых технологий различного уровня и вида занимает все большее место в различных сферах деятельности, от работы образовательных организаций (дистанционные технологии образования) до деятельности производств (IOT, CNC автоматизированные складские системы) или домашних хозяйств («умный дом», «SMART теплицы»).
Одним из основных направлений «Концепции развития уголовно-исполнительной системы Российской Федерации до 2030 года» являются проведение цифровой трансформации уголовно-исполнительной системы и внедрение цифровых технологий во все сферы деятельности ее учреждений и органов. [1]
Цифровая трансформация, как правило, описывает применение новых технологий, использование ресурсов или внедрение и оптимизацию действующих процессов в организации, для сохранения стабильности в работе или конкурентоспособности в постоянно изменяющемся технологическом ландшафте.
Целью данной работы является оценка и обоснование применения RFID технологии в деятельности хозяйствующих субъектов. Основными задачами были: описание технологии; выявление преимуществ и недостатков данной технологии при сравнении с другими технологиями (QR кодирование или штрих кодирование); выявление основных направлений применения данной технологии с оценкой возможных затрат и получаемых эффектов.
Для проведения исследования использовали следующие методы: сравнений, статистического анализа и экспертных оценок.
Информационной базой исследования представленного в настоящей статье являются данные из статистического сборника «Индикаторы цифровой экономики: 2022» (Г.И. Абдрахманова, С. А. Васильковский, К.О. Вишневский, Л.М. Гохберг и др.; Нац. исслед. ун-т «Высшая школа экономики») [3], а так же запросы авторов в организации для предоставления необходимой информации.
С 70 годов прошлого столетия развивается технология радиочастотной идентификации объектов (более известная, как Radio Frequency Identification). Данная технология представляет способ автоматическую бесконтактную идентификацию объектов, при котором информация, хранящиеся в метках (тегах, транспондерах) считываются и записываются посредством радиосигналов определенной частоты. [2; 3; 4].
Все системы RFID возможно классифицировать по таким параметрам, как дальность работы, рабочая частота, наличию источника питания в самой метке, типу памяти и исполнению (Рисунок 1).
Описываемая технология идентификации позволяет без остановки основного действующего процесса, связанного например с движением объекта, в автоматическом режиме без прямого участия человека осуществлять контроль движения перемещаемого объекта на заданном маршруте следования или например в контрольных точках расположения
Рисунок 1 – Систематизация RFID меток и систем [2]
Аппаратная часть RFID технологии состоит из RFID меток и считывающих устройств. RFID метка включает в себя: антенну для приема и передачи сигнала и микрочипа где записана информация и формирует передаваемый сигнал (Рисунок 2).
Рисунок 2 – Виды и устройство (5) RFID меток (1 метка – брелок; 2 метка – карточка; 3 вклеиваемая метка; 4 вшиваемая метка.)
Лидером по числу предприятий, использовавших RFID технологии, является Республика Корея. Около 42% корейских предприятий в 2019 году в практике своей деятельности использовали RFID технологию. Среди лидеров так же находятся Финляндия (23%), Бельгия (21%), Австрия (19%).
Анализируя удельный вес отечественных организаций (в общем их числе), применяющих современные цифровые технологии (%), (В анализе принимали данные статистического сборника «Индикаторы цифровой экономики: 2022» за период с 2020 и 2021 годов.) можно сделать вывод, что технология RFID занимает 5 место среди анализируемых (Рисунок 3). [3]
Рисунок 3 – Удельный вес организаций (в общем их числе), использующих современные цифровые технологии (%)
В 2020 году в приоритет находились облачные сервисы и технологии обработки «больших данных», приоритет которых наблюдался и 2021 году.
Далее идут центры обработки данных и цифровые платформы. В 2020году цифровые платформы (17,2%) были востребованы больше чем 2021г (14,7%). Геоинформационные системы востребованы были в 2020 году 13% организаций в 2021 году этот показатель снизился на 0,4%. Интернет вещей в 2020 году составил 13% в 2021году увеличился на 0,7%. RFID технологии показали прирост по сравнению с 2020 годом (10,8%) на 1 %. Технологии искусственного интеллекта в 2020году были у 5,4% организаций в 2021году увеличились на 0,3% до 5,7%. Аддитивные технологии сохранили стабильное значение на уровне 1,4% и 20 и 21 году. «Цифровые двойники» в 2020 году были востребованы у 1,1% организаций, в 2021 году выросли на 0,3% до 1,4%.
В России RFID технология активно используется рядом компаний в логистических цепочках поставок и в процессах торговли розничной продукцией. На продукте видно установленную метку. Она может быть наклеена, вшита, или закреплена съемным магнитом (Рисунок 4). Покупатель передает товар на кассе, и проводит оплату покупки, а продавец – кассир перемещает товар по специальной пластине с антенной считывателем, контроллер через антенну принимает сигнал с метки и выводит товар из базы данных по торговой точки. В случае если товар не выведен из базы, то при выходе из магазина, на турникете или рамке произойдет считывание сигнала и включение оповещения о не санкционированном выносе товара.
- у отечественных предприятий технология радиочастотной идентификации имеет следующие сферы применения:
- логистические процессы и розничная торговля. RFID технология позволяет не только отслеживать грузы или товары, но и другие объекты, с которыми осуществляются логистические операции или торговые операции.
- жилищно-коммунальное хозяйство и общественный транспорт. Метки используют в системах контроля и управлением доступом в помещения или в качестве проездного билета;
- в производственных процессах. Метки используют в виде карт для учета времени работы персонала и в системах СКУД.
- в меньшей степени применяется в сельском хозяйстве для, маркирования сельскохозяйственных животных с целью учета кормления и получения продуктов (молоко, шерсть и т.д.) [6].
Перспективы использования технологий в практической деятельности как российских компаний так и хозяйствующих субъектов УИС достаточно высоки. На сегодняшний день наметилась тенденция удешевления меток. В России созданы предприятия по производству меток, например предприятия концерна «Ситроникс», принадлежащий АФК «Система».
Достоинства технологии:
Теги (метки) возможно перезаписывать несколько раз, в то время, как информация зашифрованная в коде (штрих или QR код) не может быть изменены Для изменения зашифрованной информации в штрих или QR коде необходимо удалить старый код и установить новый.
Метки допустимо установить внутри изделия, что позволяет считывать данные, без нахождения изделия в зоне непосредственной видимости считывателя. Устройству считывания меток не требуется непосредственный контакт или прямая видимость метки, для считывания информации с неё. Даже взаимная ориентация в пространстве меток и считывателя не влияют на процесс считывания.
Теги (метки) могут передавать информацию о себе через упаковку, тару или металлический экран, что дает возможность для скрытой установки метки, как внутри инструмента или корпусов, так и на его поверхности (например на поверхности металлических изделий). Считывание может производится на большой скорости при условии кратковременного нахождения метки в поле считывателя. при этом все средства маркирования кодировкой требуют не только нахождения кода (QR или штрих код) в поле работы оптического считывателя, но и желательно, что бы они были правильно с ориентированы или были четко видны базовые элементы кода.
Теги (метки) могут передавать а считыватели получать информацию с них не только на большой скорости но и на большом расстоянии (до 30метров). Объем информации хранимой в метки достигает 512кбайт что намного больше чем в QR или штрих коде. Благодаря антиколлизионной функции считыватель принимает информацию с нескольких меток одновременно за одну операцию. В то время, как оптическое устройство может считать только один QR или штрих-код за одну операцию. Получение данных с метки осуществляется при любом пространственном расположении относительно считывателя. Теги (метки) конструктивно защищены от воздействий внешней среды. QR или штрих-код станет недоступным для считывателя попади на него пыль или осадки. Кодовые системы являются только системами хранения данных, RFID-метка может использоваться и как трекер и, как маркер, а может применяться, как уникальный программатор или ключ доступа. Теги (метки) обладают несколькими уровнями защиты, как от имитирования, так и от подделки по средствам вшиваемого на предприятии уникального числа-идентификатора которое не может быть изменено. Кроме этого информация на самой метке может так же зашифровываться. В чипе одной метке есть возможность указать одновременно хранимые данные. Они могут быть, как открытыми, так и закрытыми или комбинированно, часть открытых и часть закрытых данных. [4]
Недостатки RFID технологии:
- теги (метки) легко выходят из строя при повреждении или механическом воздействии, что часто используют для подтверждения целостности изделия или упаковки на нем;
- стоимость RFID системы выше чем стоимость комплекса учёта, основанного на кодах (QR или штрих-код);
- QR или штрих-код легко подделать. Для этого есть свободно распространяемое программное обеспечение и технические средства нанесения кода на поверхности. RFID метки невозможно изготовить самотоятельно;
- теги (метки), как и все электронное оборудование подвержено воздействию помехам в виде электромагнитных полей.
Данное техническое решение возможно применять для производственного склада или инструментального участка хозяйствующего субъекта УИС.
Внедрение RFID позволит достичь следующих целей:
1. Повышение безопасности по средствам контроля и учета инструмента, а так же отслеживания его оборота в производстве.
2. Защита от потерь и хищений инструмента;
3. Позволяет ускорить процесс сдачи приемки между семенами инструмента изделий и т.д.
4. Усилить контроль перемещения инструмента или продукции по производству или складу на всех производственных этапах;
5. Контроль степени износа инструмента, тары или продукта, а так же его паспортизация.
6. Адресное хранение инструментов товаров или сырья – «умные полки», т.е. полки со встроенной системой на основе RFID-технологией, фиксирует, какие именно изделия инструменты или товары находятся в данной оборудованной ячейке и указывает в системе, если данные продукты или объекты расположены не на отведенном месте.
7. Своевременная и точная отчетность онлайн;
8. Полное использование эксплуатационного ресурса оборудования;
9. RFID технология позволяет упросить повседневный учет или инвентаризацию, приемку и отгрузку объектов, проводит эффективный и точный поиск инструмента, товара и т.д., трекинг оборотной тары и т.д.;
10. Контроль исполнения ремонтных и регламентных работ;
Затратная (финансовая) часть процесса внедрения RFID-системы складывается непосредственно из стоимости оборудования, необходимого программного обеспечения и работ по установке/настройке оборудования.
Например, минимальный комплект будет состоять из:
- 3 портальных (стационарных) ридеров (вход в заточной участок; вход в производственный участок (цех); вход в инструментальный склад (ЦИС)). Ридер может стоить от $1 000 до $4 000 за штуку.
- 1 считыватель (переносной ридер) для осуществления контроля инструмента на местах;
- количество меток определяется исходя из количества инструмента +15% на увеличение количества и страховой запас(2200шт). В настоящий момент стоимость пассивной радиочастотной метки составляет от $0,1 до $3 за штуку (в зависимости от размера партии).
- центральный компьютер (сервер данных) для работы с резервированием информации в «защищенном диске»;
- Приблизительная стоимость такого комплекта по состоянию на февраль 2023 года составит 680т.р. с учетом включения программного обеспечения и настройки.
Так же возможно применение коробочного решения например:
- Промышленный UHF RFID планшет H711 - 1 шт.;
- Самоклеящаяся метка 9654 с покровной бумагой (М4Е), 96х22 мм - 1000 шт.;
- Метка на металл МОМ6024 (UNICODE 8) - 100 шт.;
- Программное обеспечение и руководство пользователя;
- Лицензия;
Приблизительная стоимость такого решения колеблется от 150 до 220т.р. в зависимости от поставщика и комплектующих), без учета компьютера (комплект с резервным хранилищем 93т.р)
Для внедрения такой системы в наших условиях необходимо не менее 3 комплектов и одного компьютера с хранилищем. 3*168+93=429 т.р.
Стоимость работ будет сильно варьироваться, что связано с различными причинами: выезд к месту работ, необходимость ввоза/вывоза оборудования, сроки проектирования и монтажа и т.д.
Операционный затраты (160-360т.р.) будут складываться из:
- обслуживания системы (выезд программиста не менее 2 раза в год);
- приобретения дополнительных меток к уже имеющимся или для замены вышедших из строя;
- монтаж и обслуживание дополнительных элементов системы (при необходимости).
Как правило в качестве экономического эффекта рассматривают результат в стоимостной оценке и в качестве полезного результата выступает прибыль или экономия затрат и ресурсов, например времени, так же необходимо отметить, что экономический эффект – величина абсолютная, зависящая от масштабов производства и экономии затрат.
Оценить экономический эффект в данном случае затруднительно. т.к. нет фактических данных о производственной деятельности (прибыль, объемы инструмента и другим причинам), в связи с этим проведем оценку экономического эффекта от сокращения затрат.
При этом явный экономический эффект будет достигаться в следующих случаях:
-
- контроль, инвентаризация, учет инструмента и его оборота в производстве;
- снижение износа, потерь, порчи и хищений инструмента;
- ускорение процесса сдачи приемки инструмента/ изделий между сменами и т.д
- полное использование эксплуатационного ресурса оборудования;
- контроль исполнения ремонтных и регламентных работ
Учитывая специфику работы учреждений контроль инструмента (колюще режущего, рубящего комбинированного или специального) осуществляют каждый день при выдаче или получении обратно на склад. Применение RFID технологии значительно сократит время осуществления сдачи приемки т.к. оборудование позволяет считывать несколько меток в секунду.
Проведение ежеквартальной инвентаризации значительно упрощается, поскольку учет движения инструмента отображается в течении всего времени работы. Кроме этого именные метки позволяют проводить анализ использования инструмента, периодичность использования, кратность заточек и т.д. На основании этой информации можно принимать взвешенные управленческие решения по работе с инструментом, его замене, уточнить потребность в нем на определенный период, скорректировать бюджет участка. В связи с упрощением процедуры сдачи приемки инструмента, отслеживания его движения по участку и контроля эксплуатации резко снижается нагрузка на сотрудников участка (кладовщики, инструментальщики, учетчики МТС, операторы других служб), либо полный отказ от обслуживающего персонала, что так же может быть расценено, как повышение эффективности
Для понимания финансовой стороны данного вопроса необходимо оценить такой показатель, как общая величина целевых затрат ТСО (англ. total cost of ownership).
Наиболее общая формула для расчёта TCO представляет из себя сумму затрат капитальных и операционных:
где CAPEX – Капитальные затраты;
ОPEX – Операционные затраты.
CAPEX проекта рассчитывается с учетом следующих составляющих: затраты на предварительную экономическую оценку от внедрения проекта; обследование объекта внедрения; полевые испытания RFID-оборудования на объекте автоматизации; разработка проектно-сметной документации;
OPEX проекта это непосредственные затраты на выполнение проекта: закупка и поставка оборудования и материалов (метки + устройство для работы с метками, принтеры и сканеры головной компьютер (сервер данных)); подготовительные, монтажные и пусконаладочные; обучение и переподготовка персонала;
Таким образом приблизительный расчет показателя ТСО составит:
- в первом варианте 680т.р.+360т.р.=1040т.р.
- во втором варианте (коробочное решение) 429т.р.+168т.р.=597т.р.
Учитывая стоимость владения (ТСО) данной системой и сравнивая с затратами которые несет учреждение без нее можно сделать вывод что цифровизация процессов контроля инструмента только на уровне учета оборота и инвентаризации позволит сэкономить приблизительно до 443т.р.
1. The decree on the government of the Russian Federation dated 04/29/2021 0 1138-r "for the concept of the development of the punitive-izpitelnata system on the Russian Federation for the period up to 2030" / / The official Internet portal for legal information http://pravo.gov.ru -visited on 07/28/2023.
2. Alekseev A.I. Analysis of information technologies used in logistics // International scientific journal "Innovative Science". - No. 12-1. - 2016. - pp.9-13.
3. Indicators of the digital economy: 2022: statistical collection / G. I. Abdrakhmanova, S. A. Vasilkovsky, K. O. Vishnevsky, L. M. Gokhberg, etc.; National. research. uni-t "Higher School of Economics". - M. HSE, 2023. - 332 s
4. Application of radio frequency identification of technology at the tool warehouse shafigullin V.R., Ushakov O.V.// In the collection: Formation of a competitive environment, competitiveness and strategic management of enterprises, organizations and regions. Collection of articles from the International Scientific and practical conference. Under the scientific editorship of O.A. Luzgina. Penza, 2023. pp. 637-642.
5. G.I. Abdrakhmanova, K.O. Vishnevsky, L.M. Gokhberg, etc. Indicators of the digital economy: 2019: statistical collection. National Research. Un-t "Higher School of Economics". Moscow HSE, 2019, 248s.
6. Ziborov I.A. Application of radio frequency identification of technologies in the activities of various business entities // young scientist. - December No.12. - 2009. - pp.17-22.
7. M.M. Pimonenko Innovative technologies in the logistics industry / M.M. Pimonenko / Transport of the Russian Federation. - No. 1 (62). - 2016 - pp. 40-44.
8. Cherepkov S. RFID technology. Usage experience and promising directions // Components and technologies. - No. 9. - 2005. - pp.154-157.
9. Bank S.V., Suglobov A. E. tactically and strategically modeled on indexite on corporate finance results // sp. svetovni priplenni nauki. 2014. Vol. 29. No. 5. pp. 683-688.
