22/06/2020
Juan Manuel Ferrer, Consultor digital I4.0 / BDM en Grupo ITURCEMI
Herramientas para el desarrollo digital de la industria y la sociedad
Tecnología RFID, habilitador necesario de la Industria 4.0
La tecnología RFID nació en los 70 y su uso se extendió en los 90. La tecnología RFID nació en los 70 y su uso se extendió en los 90.// FOTO: 123rf.

IOT o cómo la incorporación de inteligencia y enlaces de comunicación sobre millones de dispositivos distribuidos permite la toma de datos y su análisis posterior con herramientas en nube o en servidores locales. El dato se convierte en información que mejora el proceso, la productividad, los costes, el consumo de energía, el cumplimiento normativo o la llegada al consumidor. Poco se habla de las capacidades que aporta la tecnología RFID para este fin. Muy conocida y utilizada, RFID constituye la mejor, más económica y liviana forma de tomar datos de los objetos, de las personas o de los productos producidos o elaborados.

La tecnología RFID no es algo nuevo en la industria. Procede de los años 70 y su uso se extendió a lo largo de los 90. No es nueva tampoco la digitalización de las celdas de producción y las líneas de ensamblaje dentro de las fábricas. Durante décadas los procesos de fabricación industrial se han automatizado, generando flujos de bytes electrónicos que se desplazan a lo largo de redes cableadas y, más recientemente, inalámbricas por toda la planta, manteniendo a los operadores informados y los sistemas automatizados sincronizados entre sí. Y, para ganar visibilidad y funcionalidad, las empresas han invertido años de esfuerzo y enormes sumas de dinero en sistemas complejos de ejecución de la fabricación (MES) y para la planificación de los recursos empresariales (ERP's).

Pero, a pesar de toda esta inversión, muchos datos se aislaban en silos operativos imposibilitando la toma de decisiones en tiempo real. El concepto IOT está cambiando rápidamente la forma de proceder. La famosa pirámide de la automatización (Modelo Industria 3.0) deja paso a una estructura donde todas las capas del modelo se comunican entre sí y los objetos y operadores humanos forman también parte del ecosistema productivo (Modelo Industria 4.0).

Definición

La tecnología RFID (Radio Frequency Identification) no es más que una forma de comunicación inalámbrica que utiliza el acoplamiento electromagnético o electrostático para identificar de forma única un objeto, animal o persona. Este debe estar equipado con una etiqueta (tag) que no es más que una pequeña pegatina adherida al elemento a identificar. En estas pegatinas se encuentran pequeñísimas antenas que permiten recibir y responder a peticiones por radiofrecuencia desde un emisor-receptor RFID así como almacenar información del objeto. Aunque existen variantes, lo habitual es que la etiqueta no necesite ningún tipo de alimentación externa o por pilas lo que la hace especialmente adecuada para su uso en objetos móviles.

La tecnología RFID (Radio Frequency Identification) utiliza el acoplamiento electromagnético o electrostático para identificar de forma única un objeto, animal o persona.

La tecnología RFID ha permitido durante estos años que compañías manufactureras de todo el mundo reduzcan enormemente la variabilidad, los errores, así como el tiempo y los costes de sus modelos operativos. Han ganado al mismo tiempo visibilidad y mejorado la utilización de sus activos, alcanzando niveles de trazabilidad que antes no eran posibles. Y todo esto ha resultado finalmente en grandes mejoras en velocidad de producción, rentabilidad y calidad del producto fabricado.

Independientemente de las ventajas generales, tres son las características claves de la tecnología RFID que han ayudado a impulsar su adopción generalizada en la industria:

  1. Los lectores RFID pueden consultar etiquetas y extraer información de ellas sin necesidad de tener una línea de visión como ocurre en los códigos de barras. La mayoría de las etiquetas permiten también la escritura para actualizar el estado del producto con fines relacionados con la trazabilidad o el histórico.
  2. Las etiquetas pueden proporcionar mucha más información que los conocidos códigos de barra.
  3. Los continuos y rápidos avances en el desarrollo de la tecnología RFID.

La adopción del estándar EPC (Electronic Product Code)

Siendo la RFID ampliamente utilizada desde principios de los 90, en 2003 ocurre un hecho que acelera fuertemente la expansión de esta tecnología. Se presentan un conjunto de estándares globales abiertos que definen identificadores únicos y universalmente aceptados. Se denominan "códigos de productos electrónicos" (EPC) y se diseñan para ser utilizados por sistemas RFID de alta frecuencia (HF) a 13.56 MHz en todo el mundo. Un año después, se introduce el estándar global EPC Clase 1 Gen 2 para RFID utilizando el espectro UHF, 901-928 MHz en USA y 865-868 MHz en Europa. Con el dato EPC se consigue un único idioma común para todo el ámbito de actuación global en este tipo de dispositivos lo que amplia y mejora enormemente las posibilidades de uso de la tecnología RFID.

  RFID Alta frecuencia (HF) RFID Ultra alta frecuencia (UHF)
Espectro de radio 13,56 MHz

902-928 MHz (USA)

    865-868 MHz (Europa)
Distancia de lectura De 10 cm a 1 m Hasta 8m
Velocidad datos De bajo a moderado De moderado a alto
Memoria de la etiqueta Hasta 64 KB Hasta 8 KB
Número de lectura de etiquetas simultánea 100 aproximadamente

1.000 aproximadamente

Tabla de características del RFID de alta frecuencia y de ultra alta frecuencia.

 

El papel de la tecnología RFID en la nueva fábrica inteligente

Los datos son la sangre que circula por la fábrica inteligente. El uso de RFID habilita la conexión de los datos entre productos, sistemas de control, maquinaria y personas de forma autárquica, sencilla y barata. La trasferencia de datos entre el producto y el sistema abre la puerta a multitud de opciones de personalización ya que es el propio producto el que instruye a la máquina en cuanto a lo que necesita en un determinado punto de la cadena de producción. Al final del proceso o de la etapa del proceso, la etiqueta actualiza el estado almacenando toda la información requerida para el siguiente paso en la cadena. La información de la etiqueta puede escalarse para ser analizadas con herramientas de análisis en tiempo real y dispone de mecanismos de seguridad integrados como prueba de autenticidad, calidad y seguridad. El dato de la etiqueta puede ser leído incluso cuando el producto está dentro del embalaje permitiendo por ejemplo operaciones finales de personalización (manuales, idiomas,...).

En cuanto al suministro y logística del producto, las capacidades del RFID para tareas de seguimiento y rastreo, permiten aumentar la visibilidad y mejorar la eficiencia en toda la cadena. La autentificación digital ayuda a los propietarios de marcas a protegerse contra la falsificación y facilita el paso de los productos por controles fronterizos y aduaneros.

En la comercialización final, el cliente puede comprobar la autenticidad del producto gracias a la información almacenada en las etiquetas RFID. Y después de la compra la etiqueta puede seguir generando interacciones entre el comprador y el fabricante, ofreciendo información sobre piezas de repuesto, garantía y reciclado adecuado. De esta manera, RFID extiende las capacidades de la industria 4.0 hasta el punto de venta y lo prepara para la próxima evolución del comercio electrónico, el denominado Internet of Shopping (IoS).

Ejemplos de aplicación por sectores de aplicación

En el sector automóvil, la tecnología RFID de seguimiento de neumáticos puede ayudar desde la mejora del control de almacenamiento hasta la gestión de la flota optimizando también los procesos de reciclado y evitando robos por falta de control del repuesto. La tecnología RFID garantiza la lectura de la etiqueta en cualquier condición climática o de suciedad informando de la vida útil, la vida esperada y/o el final de la vida del neumático. El RFID se convierte en elemento clave de la llamada servitización del sector, característica también enlazada con el concepto I4.0.

Muchas son también las aplicaciones en el sector médico como por ejemplo la aplicación de etiquetas RFID para la mejora de la experiencia del paciente. Estas etiquetas almacenan la información necesaria comunicando a doctores y enfermeros los datos del tratamiento y progreso al mismo tiempo que almacenan información de temas menos trascendentes pero también importantes cómo los gustos y preferencias en alimentación, horarios...

En el mundo de los deportes, se utilizan dispositivos RFID para la detección de velocidad y tiempos de llegada en carreras de todo tipo. Compañías del espectáculo están usando etiquetas RFID para el seguimiento de trajes para los diferentes espectáculos en parques temáticos, cruceros, musicales, facilitando que el reparto se prendas se realice digitalmente por un proceso de autoservicio, al tiempo que optimiza el recuento de inventario. Se conocen y son de sobra utilizados dispositivos RFID para el marcado de mascotas donde se almacena debajo de la piel del animal la información relativa a sus datos de pertenencia, estados de vacunación, edad,...

En conclusión, aunque hemos visto que el uso de la tecnología RFID no es reciente, sí podemos afirmar que sus características generales lo convierten en un habilitador principal del concepto Industria 4.0. Su aplicación además ha traspasado el ámbito industrial para resolver aplicaciones médicas, deportivas, logísticas y de todo tipo enlazando con los procesos de digitalización progresiva de los negocios en particular y de la sociedad en general. 

Juan Manuel Ferrer
Consultor digital I4.0 / BDM en Grupo ITURCEMI


Este artículo aparece publicado en el nº 520 de Automática e Instrumentación, págs. 58 y 60.

Bibliografía

https://www.clase10.com/el-papel-de-la-tecnologia-rfid-en-la-fabrica-inteligente
https://www.epc-rfid.info/rfid
https://www.epc-rfid.info/rfid_tags
https://assets.new.siemens.com/siemens/assets/public.1560752120.5c454b7b-3bd4-4fc3-98dd-c5e39cf101a7.siemens-rfid-iot-whitepaper-en-2019.pdf

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