2.4.9. Технологии автоматизации ввода информации
Одним из основных качеств информации является ее достоверность. Особенно актуальным это качество становится при построении автоматизированных систем управления предприятием. Ошибочная информация, попавшая в такую систему способна привести к глобальным ошибкам управления. Поиск и устранение ошибок приводит к непроизводительным потерям рабочего времени, требуемого для выверки всего массива обрабатываемой информации.
В современных условиях даже в хорошо отлаженных информационных системах часто ввод информации возлагается на оператора. Возникает, так называемый «человеческий фактор», часто приводящий к искажению информации.
Для устранения этого недостатка используются информационные технологии автоматического ввода данных. Яркими примерами таких технологий могут служить технология штрихового кодирования и технология радиочастотной идентификации. Если штрих-коды в настоящее время получили повсеместное распространение, то технология радиоидентификационных меток рассматривается как будущее автоматического контроля.
Основой технологии штрихового кодирования является индивиду-
альный идентифицирующий штрих-код товара, представляющий собой графический образ, в котором каждый символ информации изображается комбинацией темных полосок и светлых пробелов между ними. Правило, при помощи которого выбирается ширина и комбинация сочетаний этих элементов, заключается в виде определенного стандарта.
За последнее время разработано большое количество стандартов штрих-кодов, при этом их можно условно разделить на две большие группы
– товарные и технологические штрих-коды.
Товарные штрих-коды используются для идентификации товаров, продаваемых через торговую сеть. Они основаны на 13-ти разрядной системе, включающей четыре группы
– код региона, где находится предприятие-изготовитель (2-4 циф-
ры);
–код предприятия-изготовителя (3-5 цифр);
–номер товара из номенклатуры этого предприятия (5 цифр);
–контрольное число (1 цифра).
Контрольное число гарантирует достоверность информации. Расчет его производится по определенному алгоритму. При каждом считывании штрих-кода в компьютере подсчитывается контрольное число, которое сравнивается со считанной тринадцатой цифрой. При совпадении этих цифр код товара передается далее в компьютерную систему, при несовпадении – нет.
Технологические штрих-коды используются «внутри предприятия» и позволяют отобразить практически любую цифро-буквенную информацию, например, последовательно – серийный номер изделия, дату производства,
60
номер участка, фамилию сборщика и т.д.
Для считывания штрих-кода используется специальное устройство – сканер, конструктивно состоящий из трех частей: источника света, фотодетектора и декодера. Для того чтобы считать штрих-код необходимо его пересечь лучом света сканера. Разная отражающая способность черных и светлых полос штрих-кода фиксируется фотодетектором, преобразуется в электрический сигнал, а декодер переводит его в цифровой код, «понятный» компьютеру.
Рис. 2.10. Примеры кодов товаров
Штрих-кодовая технология управления отличается тем, что позволяет оперативно вести сбор информации о поступающих товарах, управлять их перемещением со 100 % гарантией идентификации товара и исключения злоупотреблений персонала.
Основные преимущества от использования штрих-кодовой технологии управления:
–увеличивается доля оперативной информации;
–повышается достоверность данных о товарных запасах;
–уменьшаются затраты и время на проведение инвентаризации;
–своевременно выявляется дефицит товаров;
–уменьшаются резервные запасы.
На смену штрих-кодированию приходит новая технология бесконтактной идентификации объектов – радиоэтикетки (RFID). Технология ра-
диочастотной идентификации RFID (Radio Frequency Identification) –
метод хранения и удаленного считывания данных посредством радиосигналов с небольших недорогих устройств (радиометок). Эта технология позволяет автоматически собирать сведения об объектах, например упаковках с товаром, их местонахождении и перемещении, вести повременный учет событий с их участием и получать информацию о совершении операций с объектом быстро и просто – без вмешательства человека и с минимальным числом ошибок.
Любая RFID-система состоит из двух частей: считывающего устройства (считыватель, или ридер) и транспондера (он же RFID-метка, иногда также применяется термин RFID-тег). Согласно стандартам, информация передается при помощи PPM (англ. Pulse Position Modulation – фазовоимпульсной модуляции).
61
Антенна ридера испускает радиосигнал малой мощности, который улавливается антенной радиометки и запитывает встроенную в нее микросхему. Используя полученную энергию, радиометка вступает с опросчиком в радиообмен для самоидентификации и передачи данных. Полученную от транспондера информацию ридер пересылает в информационную систему.
Рис. 2.11. Схема действия RFID технологии
Большинство RFID-меток состоит из двух частей. Первая – интегральная схема, предназначенная для хранения и обработки информации, модулирования и демодулирования радиочастотного сигнала и некоторых других функций. Вторая – антенна для приёма и передачи сигнала (рис
2.12).
Рис. 2.12. RFID – метки
Существует несколько способов систематизации RFID-меток и сис-
тем:
–по рабочей частоте;
–по источнику питания;
–по типу памяти.
62
По рабочей частоте RFID метки делятся на следующие группы:
–высокочастотные (850-950 МГц и 2,4-5ГГц) – используются при необходимости передачи данных на большие расстояния с высокой скоростью. Обладают максимальным радиусом действия – до 75 м;
–среднечастотные (10-15 МГц) – используются для передачи больших объемов данных на небольшие расстояния (до 1,5 м);
–низкочастотные (100-500МГц) – используются для передачи на малые расстояния (до 0,5 м).
По типу источника питания RFID-метки делятся на:
–пассивные RFID-метки не имеют встроенного источника энергии. Электрический ток, индуцированный в антенне электромагнитным сигналом от считывателя, обеспечивает достаточную мощность для функционирования CMOS-чипа, размещённого в метке, и передачи ответного сигнала;
–активные RFID-метки обладают собственным источником питания и не зависят от энергии считывателя, вследствие чего они читаются на дальнем расстоянии, имеют большие размеры и могут быть оснащены дополнительной электроникой. Однако такие метки более дорогие, а время работы батарей ограничено;
–полупассивные RFID-метки (также называемые полуактивными), очень похожи на пассивные метки, но оснащены батарей, которая обеспечивает чип энергопитанием. При этом дальность действия этих меток зависит только от чувствительности приёмника считывателя и они могут функционировать на большем расстоянии и с лучшими характеристиками.
По типу используемой памяти RFID-метки делятся на:
–RO (англ. Read Only) – данные записываются только один раз, сразу при изготовлении. Такие метки пригодны только для идентификации. Никакую новую информацию в них записать нельзя, но их практически невозможно подделать.
–WORM (англ. Write Once Read Many) – кроме уникального идентификатора такие метки содержат блок однократно записываемой памяти, которую в дальнейшем можно многократно читать.
–RW (англ. Read and Write) – такие метки содержат идентификатор
иблок памяти для чтения/записи информации. Данные в них могут быть перезаписаны многократно.
Ридеры (от англ. reader – считыватели) – приборы, которые читают информацию с меток и записывают в них данные. Эти устройства могут быть постоянно подключенными к учетной системе, или работать автономно. По виду считыватели делятся на стационарные и мобильные. Мобильные обладают сравнительно меньшей дальностью действия и зачастую не имеют постоянной связи с программой контроля и учета. Мобильные считыватели имеют внутреннюю память, в которую записываются данные с прочитанных меток (потом эту информацию можно загрузить в компьютер) и, как и стационарные считыватели, способны записывать данные в метку (например, информацию о произведённом контроле).
63
Рис 2.13. Настольный RFID-считыватель
Стационарные считыватели крепятся неподвижно на стенах, дверях, движущихся складских устройствах (штабеляторах, погрузчиках). Они могут быть выполнены в виде замка, вмонтированы в стол или закреплены рядом с конвейером на пути следования изделий. По сравнению с переносными, считыватели такого типа обычно обладают большей зоной чтения и мощностью и способны одновременно обрабатывать данные с нескольких десятков меток. Задача таких считывателей — поэтапно фиксировать перемещение маркированных объектов в реальном времени, либо идентифицировать положение меченых предметов в пространстве.
В зависимости от частотного диапазона метки, дистанция устойчивого считывания и записи данных в них будет различна.
Радиометки можно считывать дистанционно и сразу с многих объектов. Большинство недорогих RFID-меток являются пассивными (не требуют источника питания) и срок их службы практически неограничен. Кроме того, в отличие от штрих-кода, на чипе радиометки можно закодировать гораздо больше информации (в будущем – до нескольких мегабайт).
Основные сферы применения технологии RFID: учет и контроль продаж в рознице, системы складского учета товаров, системы контроля физического доступа (СКД), защита компьютерных и телекоммуникационных систем от несанкционированного доступа, безналичная бесконтактная оплата товаров и услуг и т. д.
Технология RFID применяется в Нижнем Новгороде на Горьковском автозаводе. Там система на базе радиометок внедрена на сборочной линии коммерческих грузовиков «Газель». Она используется для контроля и оптимизации цепочки поставок агрегатов и компонентов на сборочный конвейер, автоматизации складского учета, идентификации готовых изделий и полуфабрикатов.
64
Технологии штрихового кодирования и радиоидентификационных меток имеют одинаковое назначение и часто рассматриваются как конкурирующие. Обе технологии имеют достоинства и недостатки (табл.2.1). Однако в последнее время стала применятся универсальная маркировка товара, включающая оба способа (рис 2.14).
Таблица 2.1. Сравнение технологий RFID и штрихового кодирования
Характеристики |
RFID |
Штрих-код |
|
технологии |
|||
|
|
||
|
|
|
|
Необходимость в прямой види- |
Чтение даже скрытых |
Чтение без прямой |
|
видимости невоз- |
|||
мости метки |
меток |
можно |
|
|
|
||
Объём памяти |
От 10 до 10 000 байт |
До 100 байт |
|
|
|
|
|
Возможность перезаписи данных |
|
|
|
и многократного использования |
Есть |
Нет |
|
метки |
|
|
|
Дальность регистрации |
До 100 м |
До 4 м |
|
Одновременная идентификация |
До 200 меток в секун- |
Невозможна |
|
нескольких объектов |
ду |
|
|
Устойчивость к воздействиям |
Повышенная проч- |
Зависит от мате- |
|
окружающей среды: механиче- |
|||
ность и сопротивляе- |
риала, на который |
||
скому, температурному химиче- |
|||
мость |
наносится |
||
скому, влаге |
|
|
|
|
|
Зависит от способа |
|
|
|
печати и материа- |
|
Срок жизни метки |
Более 10 лет |
ла, из которого со- |
|
|
|
стоит отмечаемый |
|
|
|
объект |
|
Безопасность и защита от под- |
Подделка практически |
Подделать легко |
|
делки |
невозможна |
|
|
Работа при повреждении метки |
Невозможна |
Затруднена |
|
|
|
|
|
Идентификация движущихся |
Да |
Затруднена |
|
объектов |
|||
|
|
||
Подверженность помехам в виде |
Есть |
Нет |
|
электромагнитных полей |
|
|
|
Идентификация металлических |
Возможна |
Возможна |
|
объектов |
|
|
|
Использование как стационар- |
|
|
|
ных, так и ручных терминалов |
Да |
Да |
|
для идентификации |
|
|
|
Возможность введения в тело |
Да |
Затруднена |
|
человека или животного |
|||
|
|
||
Габаритные характеристики |
Средние и малые |
Малые |
|
Стоимость |
Средняя и высокая |
Низкая |
65