Blog / Sanayi Üretiminde Çığır Açan Teknolojiler Otomatik Tanımlama Sistemleri Uygulamaları -1-
Sanayi Üretiminde Çığır Açan Teknolojiler Otomatik Tanımlama Sistemleri Uygulamaları -1-
Dr. Mustafa Kemal AKGÜL / Bilim Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, Verimlilik Genel Müdürlüğü Sanayi Üretiminde Çığır Açan Teknolojiler Otomatik Tanımlama Sistemleri Uygulamaları -1-
Radyo Frekans Tanımlama Sistemleri [RFID]
Giriş
Değerli okuyucular, bu sayımızda sanayi üretiminde önemli bir yer bulan otomatik tanımlama sistemleri konusunu sizlere açıklamaya çalışacağız. İlk uygulamaları günümüzden neredeyse 60 yıldan fazla bir süreçte ortaya çıkan otomatik tanımlama sistemleri günümüzde birçok uygulamanın vazgeçilmezleri arasına girmiş bulunmaktadır.
Otomatik Tanımlama Sistemleri [Automatic-ID] ve benzeri bütün uygulamaların temeli ‘uzaktan algılama sistemleri’dir. Uzaktan algılama sistemleri; ışık kaynakları, huzmeleri (lazer, kızılötesi, yoğunlaştırılmış ışık kaynakları vb.) elektromanyetik yayınımlar, manyetik yayınımlar, ses kaynakları (sound-ultrasound) ısı kaynakları (bunlar da infrared –görünmeyen ışık tayfında yer alır) temel alınarak gerçekleştirilen elektronik, elektro-optik ve elektro-mekanik düzeneklerdir.
Dünya’da bilgisayar sistemleri, donanımları, yazılımları ve çevre birimlerinin gelişmesi ile birlikte bu alanda kullanılan cihazlar hem bulundukları ortamdan, çevreden veri, bilgi alabilmekte, hem de cihazlar arasında otomatik veri alışverişi, yapılabilmektedir.
Otomatik tanımlama sistemlerinin çeşitliliği birçok farklı tekniklerle sağlanabilmektedir, en basit çizgi ve mozaik kodlama uygulamaları, radyo frekans uygulamalarından kütle ve ısı algılayıcılara, fiziksel boyut algılamalarından biyometrik algılamalara kadar birçok uygula tekniği günümüzde yoğun olarak kullanılmaktadır.
Günümüzde ve yakın gelecekte uzaktan algılama sistemlerinin gelişimi bulanık mantık (fuzzy logic) yapay zekâ ve robotik sistemlerle bütünleştirilerek çok daha karmaşık uygulamaların bir arada çözümlenmesi mümkün olabilmektedir. Gelecekte robotik sistemlerin sahip olacağı bütün yeteneklerin uzaktan algılama ve tanımlama sistemlerinin gelişmesi ile eş zamanlı olarak gelişeceğini söylemek çok doğru bir tespit olarak görülmelidir.
Bu yazımızda otomatik tanımlama sistemleri içinde önemli bir uygulama alanı olan RFID’ nin ne olduğu? Kabiliyetlerinin sınırlarının neler olduğu konusunda bilgiler sunacağız.
Otomatik Tanımlama Nedir?
Otomatik tanımlama ve veri toplama sistemleri, kurumsal uygulamalarda insan faktörünün aradan çıkarılarak toplanacak verilerin iş akışı süreci içinde kesintiye uğramadan otomatik ve hatasız olarak alınması olarak tanımlanabilir. Örneğin PDKS: Personel Devam Takip Sistemler, OTVT: Otomatik Veri Toplama vb. [1] Diğer bir tanımlama da, otomatik tanımlama; nesneleri belirlemeyi sağlayan teknolojilere verilen genel bir addır. Otomatik tanımlama genellikle otomatik veri toplama ile birlikte tanımlanır. Bu da varlıkları tanımlamak, onlar hakkında bilgi toplamak ve toplanan bu veriyi el ile saymadan bilgisayar sisteminde toplamak için kullanılır.
Otomatik tanımlama sistemlerinin amacı verimliliği arttırmak, veri-giriş hatalarını azaltmak, personeli el ile yapılan sayma işleminin dışında daha kayda değer işlerde kullanmaktır. Otomatik tanımlama şemsiyesinin altına birçok teknoloji bulunmaktadır. Bunlar; barkodlar, akıllı kartlar, sesli tanımlama, bazı biyometrik teknolojiler (retina taraması), optik karakter tanımlama ve radyo frekanslı tanımlamadır [2]
RFID Nedir?
Radio Frequency Identification (RFID) ya da “Radyo Frekanslı Tanımla” şeklinde Türkçeleştirilirse; canlıları ya da nesneleri radyo dalgaları ile tanımlamak için kullanılan teknolojilere verilen genel isimdir. Birçok tanımlama biçimi vardır ama en yaygın olanı bir canlıyı ya da nesneyi tanımlayan bir antene bağlanmış mikroçip (ki buna RFID etiketi denir) içine kayıt edilebilecek diğer bilgiler de eklenerek tanımlama daha belirgin hale getirilebilir. Anten, çipin tanım bilgisini bir okuyucuya iletilebilmesini sağlar. Okuyucu RFID etiketinden aldığı radyo dalgalarını dijital bilgiye dönüştürerek bilgisayar sistemine geçmesini sağlar ve bu da işe yarar bir hale gelir.[2]
Barkod Sistemleri İle RFID Sistemlerinden Hangisi Daha İyi?
RFID ve barkod iki farklı teknolojidir ve uygulamaları bazen benzerlik gösterse de faklıdır. En büyük fark barkod “line-of-sight” teknolojisini kullanır. Bu da barkodu okumak zorunda olan bir tarayıcının etiketi görmesini gerektirmektedir. Bu yüzden kullanıcılar tarayıcıyı barkoda tutup okutmak zorundadır. RFID “line-of-sight” teknolojisine gerek duymaz. RFID etiketleri RFID okuyucunun menzilinde olduğu sürece okunabilir. Bar kodların başka dezavantajları da vardır; eğer barkod etiketi kazara çizilir, darbe alır ya da yırtılırsa bir daha onu okumak imkânsız hale gelir. Ayrıca standart barkodlar sadece üreticiyi ve ürünü tanımlar. Nesnenin kendisini tanımlamazlar. Yani taranan ürün hakkında detaylı bilgi vermezler. Bir süt kutusu üzerindeki barkodun diğer barkodlardan hiçbir farkı yoktur. Sütün son kullanma tarihini bu şekilde bilmeniz imkânsızdır. RFID etiketleri tüm bu isteklere cevap verebilir.
RFID Yeni Bir Uygulama mı? Barkodun Yerini Alacak mı?
RFID 1970′ lerden beri, var olan kendisini kanıtlamış bir teknolojidir. Günümüze kadar çok pahalıydı ve kurumsal uygulamalarda çok kısıtlı kullanılıyordu. Fakat eğer RFID etiketleri yeteri kadar ucuz üretilebilirse barkodlar ile ilgili birçok problemi ortadan kaldırabilir. Radyo dalgaları metal-olmayan birçok yüzeyin içinden geçerek yayılırlar. Bu yüzden bir paketin içindeki RFID etiketi rahatlıkla okunabilir, ya da kötü hava şartlarından zarar görmemesi için korunmuş ürünlerin içindeki etiketler de rahatlıkla okunabilir. Etiketlerdeki mikroçip içerisinde saklanan seri numarası eşsizdir. Yani o numaranın dünyada başka bir eşi yoktur. Bu da ürün takip ve kontrol sistemlerini kaçınılmaz hale getirir. Bir müddet sonra RFID barkodun yerini alacaktır. Barkodlar bazı görevler için verimli ve ucuzdur, fakat RFID ve barkod etiketleri uzun yıllar yine de beraber var olacaklar gibi görünmektedir.
Madem RFID Bu Kadar Zamandır Var ve Çok İyi; O Halde Neden Tüm Şirketler Bu Teknolojiyi Kullanmıyor?
Birçok firma avantajlarından faydalanmak için RFID’ ye yatırım yaptılar. Bu yatırımlar genellikle kapalı devre sistemlerden oluşuyordu (ürün ya da varlık şirket içinden çıkmıyordu). Çünkü bazı RFID sistemlerini kendilerine ait özel bir teknolojisi vardı. Yani A şirketi bir ürününe bir RFID etiketi yapıştırdı ise bu etiket B şirketi tarafından okunamıyordu. Çünkü aynı üretici tarafından üretilmiş RFID cihazlarını ve sistemini kullanmıyorlardı. Bir başka neden ise maliyettir. Eğer bir şirket kendi bölgesi içerisinde ürün takibi yapıyorsa RFID etiketlerini defalarca kullanabilir. Fakat tedarik zincirinin açık olduğu bir sistemde etiketlerin ucuz olması gerekir çünkü paketin üzerine konan etiket bir daha kullanılmayacaktır.
RFID’ nin Yaygınlaşmasını Ne Engelledi?
Birinci neden standartlar. Düşük ve yüksek frekanslı RFID sistemleri için geliştirilen standartlar bulunmaktadır. Fakat birçok şirket kendi tedarik zinciri sisteminde UHF kullanmak ister çünkü normal şartlar altında UHF 4-7 m uzunluğunda bir menzile sahiptir. UHF teknolojisi yeni sayılabilecek bir teknolojidir ve bu sebeple standartlar henüz yeni yeni oturmaktadır. Bir başka sebep ise maliyettir. RFID okuyucular 1000$ ya da daha fazlaya mal olmaktadır. Bazı şirketleri tüm fabrikalarını, depolarını, dağıtım merkezlerini, bayilerini kapsamak için binlerce okuyucuya ihtiyaç duymaktadırlar. RFID etiketleri de pahalı sayılabilecek bir değerdedir. 20 cent ya da daha fazla tutan RFID etiketler sistemi kullanılabilir olmanın dışına itmektedir.
RFID En Çok Hangi Alanlarda Kullanılıyor?
RFID kullanım alanları insanların hayal gücü ile sınırlıdır. En yaygın uygulamalar tahsilât sistemleri (fatura gibi),havaalanı güvenlik ve bagaj otomasyonu, geçiş kontrol, üretim takibi, otopark otomasyonu ve varlık takibidir. Son zamanlarda şirketler RFID’ yi daha çok tedarik zincirlerini takip etmek gibi süreçlerde kullanmaktadır.
Bir RFID Sistemi Nasıl Çalışır? RFID’ nin Yararları Nelerdir?
Bir RFID sistemi antenli bir çipten yapılan etiket (tag), ve antenli bir okuyucudan (reader) oluşur. Okuyucu donanım elektromanyetik dalgalar yayar. Etiket anteni bu dalgaları almak için ayarlanmıştır. Pasif bir RFID etiketi, okuyucudan yayılan dalgaları algılar ve bunu mikroçipin devrelerini harekete geçirmek için kullanır. Mikroçip bu dalgalardaki dijital bilgiyi değiştirir ve okuyucuya geri gönderir. RFID teknolojisi süreç takibinden depo yerleşimine kadar pek çok alanda yararlı olabilir. Teknoloji standartlaştıkça, tedarik zinciri yönetiminde daha çok kullanılacaktır. Amaç idari hataların, barkod tarama sırasındaki işçilik kayıplarının, şirket içi hırsızlığın, sevkıyat hatalarının ve stok düzeylerinin azaltılmasıdır.
Uygulamalara Özgü Uygun Dalga Frekansının Seçimi Nasıl Yapılabilir?
Frekanslar farklı karakteristiklere sahiptir. Örneğin düşük frekanslı etiketler daha az güç kullanırlar ve metal olmayan cisimleri algılamada daha iyidirler. Meyve gibi yüksek su içeren cisimlerde idealdirler, ancak okuma kapasiteleri düşüktür ( 0.33 metre ). Yüksek frekanslı etiketler metal cisimlerde daha iyidirler ve su içeren cisimler için de kullanılabilirler. 1 metreden çok rahat okuyabilirler. UHF frekansı daha yüksek okuma kapasitesine sahiptir ve düşük ve yüksek frekanslara göre veri aktarımını daha hızlı yaparlar.
RFID Algılayıcılarla (Sensorlar) Birlikte de Kullanılabilir mi?
Evet. Bazı şirketler sıcaklık, hareket, radyasyon ölçen sensorlarla RFID etiketlerini birlikte kullanıyorlar. Bazı RFID etiketleri tedarik zincirinizde hareket eden kutularınızın uygun sıcaklıkta olup olmadığı konusunda size bilgi verebilir.
Bir RFID Etiketine Ne Kadar Bilgi Yükleyebilirim?
Uygulama ve RFID tedarikçinize göre değişmekle birlikte, tipik olarak RFID etiketi 2 KB’tan fazla bilgi alamaz. Ancak üzerinde bulunduğu cisim hakkında basit bilgileri kaydetmek için yeterlidir. Şirketler genelde 96 bit seri numarası alabilen basit etiketler kullanırlar. Bu basit etiketlerin hem üretimi kolaydır hem de ürünün paketi ile birlikte atılabilirler.
RFID Etiketleri Arasındaki Fark Nedir?
RFID etiketlerindeki mikroçipler 3 çeşittir: Sadece okunabilen, hem okunup hem yazılabilen, bir kez yazılıp birçok kez okunabilen (WORM – Write Once Read Many). Yazılabilme özelliği olan etiketlere, okuyucu kapsam alanındayken yeni bilgi ekleyebilir ya da bilgileri değiştirebilirsiniz. Bu etiketlerdeki seri numaraları değiştirilemez. Sadece okunabilen etiketler veriyi üretim boyunca saklarlar.
Pasif ve Aktif RFID Etiketleri Arasındaki Fark Nedir?
Aktif RFID etiketleri bir verici ve bir güç kaynağına sahiptir. Güç kaynağı mikroçipin devrelerini harekete geçirerek, okuyucuya (reader) sinyal gönderilmesini sağlar (Cep telefonunun baz istasyonuna sinyal göndermesi gibi). Pasif etiketler güç kaynağına sahip değildir. Elektromanyetik dalgalar göndererek etiketin antenini uyaran okuyucudan güç alırlar. Yarı pasif etiketler ise çipin devrelerini harekete geçirmek için güç kaynağı kullanırken, iletişim kurmak için okuyucudan uyarı alırlar.
Tipik bir RFID Etiketinin Okunma Mesafesi Nedir?
Aslında tipik bir RFID etiketi denebilecek bir çeşit yoktur ve pasif etiketlerin okunma mesafesi birçok etkene bağlıdır: Operasyonun sıklığı, okuyucunun gücü, diğer RF araçlarıyla çakışma vs. Genelde düşük frekanslı etiketler 0.33 m ve daha az uzaklıktan okunabilir. Yüksek frekanslı etiketler 1 m ‘den, UHF etiketler ise 3 – 7 metreden okunabilir. Daha büyük uzaklıklar gerektiğinde, aktif etiketler güç kaynağı kullanarak 100 m ve daha fazlasını destekleyebilir.
Şekil 1. Otomatik veri toplama sistemleri
Şekil 2. Bir RFID Sisteminin Temel Çalışma Düzeneği [7]
Bu Bölümün Hazırlanmasında Yararlanılan Kaynaklar:
[internet kaynaklarına erişim tarihi 20-25 Ağustos 2014 aralığı]
1. Otomatik Tanımlama ve Veri Toplama Sistemleri; Dr. A. ÖZPINAR
http://www.ozpinar.org/sources/course_docs/rfid/OtomatikTanimlama.pdf
2. RFID Nedir? Nerelerde ve Nasıl Kullanılır? http://www.sembolbarkod.net/rfid-nedir/
3. Radyo Frekanslı Tanıma Sistemleri; http://www.sembolbarkod.net/rfid-nedir/
4. Barkod Sistemleri Oluşturma; http://www.bilkur.com.tr/bilgi/Barkod_Sistemi_Olusturmak.htm
5. Plaka Tanıma; http://www.plakatanima.tc/plaka-tanima-sistemi-pts-nedir.aspx
6. Lojistik Sektöründe Otomatik Tanımlama Sistemler; G. KAYA v.d,
http://www.iticu.edu.tr/uploads/kutuphane/pdf/uas/M01048.pdf
7. How do RFIDs Work? http://www.priority1design.com.au/rfid_design.html
