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31 October 2024

RFID UHF e IoT ambientale: le differenze sono più piccole di quanto si pensi e le implicazioni più grandi.

Come tutte le tecnologie che alla fine raggiungono lo status di game-changer, il viaggio dell'UHF RFID è stato lungo e arduo. Questa svolta ha richiesto decenni per raggiungere il suo pieno potenziale, man mano che la tecnologia si evolveva, il mercato si istruiva e l'ecosistema si sviluppava. Oggi, l'UHF RFID sta reinventando i settori e supportando solide strategie omnicanale consentendo una visione chiara delle supply chain.

Chi ricorda l'entusiasmo iniziale che circondava l'UHF RFID troverà echi familiari nella reazione all'IoT ambientale, una tecnologia di identificazione automatica in fase di sviluppo che promette di cambiare il modo in cui vengono fatte le cose. L'IoT ambientale si riferisce alla classe di dispositivi IoT connessi che raccolgono fonti di energia disponibili in natura. È un'erba gatta per coloro che credono che il mondo possa essere migliore se sfruttiamo la potenza combinata dell'automazione e di Internet per andare oltre codici a barre, fotocamere e tastiere; per applicare la potenza del cloud alle "cose" che ci circondano.

L'IoT ambientale è relativamente nuovo rispetto all'UHF RFID, la cui ultima versione è stata standardizzata all'inizio del millennio. Mentre la tecnologia amplifica ulteriormente i vantaggi creati dall'RFID attraverso una migliore visibilità della supply chain, in superficie sembrano molto diversi.

Obbligazioni comuni

Ma l'IoT ambientale ha più in comune con l'UHF RFID di quanto si possa sospettare. Ciò è principalmente guidato dalla visione condivisa tra le tecnologie. Per quanto l'IoT ambientale sia nuovo, arriva con lo stesso messaggio condiviso da molti dei player che hanno sostenuto le capacità dell'UHF RFID decenni prima.

Questo perché l'evoluzione dell'IoT ambientale ha portato a sviluppi che si basano su innovazioni precedenti, aprendo nuovi mercati e, in molti modi, abilitando la visione originale per l'UHF RFID. Infatti, coloro che hanno aperto la strada all'UHF RFID sono i più qualificati per fare lo stesso per l'IoT ambientale, essendo entrambe soluzioni passive che non richiedono batterie.

Differenze chiave tra IoT ambientale e RFID UHF

D'ora in poi utilizzeremo RFID come abbreviazione di UHF RFID e di tutte le tecnologie correlate, come la tecnologia RAIN RFID passiva e senza batteria.

RFID e IoT ambientale sono entrambi identificatori di radiofrequenza, con molti degli stessi sistemi di produzione utilizzati per assemblare questi due diversi tipi di tag auto-ID. A meno che tu non abbia un occhio esperto, potresti non essere in grado di distinguerli. Tuttavia, le loro differenze hanno implicazioni significative.

Differenza n. 1: valore e requisiti di rilevamento degli elementi tracciati

Per il tracciamento a livello di articolo lungo tutta la supply chain e negli ambienti di magazzino e vendita al dettaglio, l'RFID è in genere l'opzione più conveniente, che in genere fornisce un ritorno sull'investimento entro un anno. Tuttavia, man mano che il valore degli articoli tracciati aumenta, o se le risorse devono essere tracciate in più sedi con capacità di rilevamento aggiuntive, l'IoT ambientale diventa la scelta migliore.

Perché? Come per tutte queste cose, è importante considerare il valore fornito rispetto al costo totale di proprietà.

Attualmente, i tag RFID costano in genere meno della metà dell'ultima generazione di tag IoT ambientali. Ma il prezzo dei tag è solo una parte della storia: i lettori IoT ambientali costano generalmente molto meno dei lettori RFID. In entrambi i casi, il costo totale di proprietà include l'investimento in tag, hardware, software (cloud) e servizi. Nel caso dell'IoT ambientale, il software abilita più flussi di dati e casi d'uso, aumentando ulteriormente il valore potenziale. In alcuni casi, i lettori IoT ambientali potrebbero effettivamente diventare quasi gratuiti, poiché più dispositivi "intelligenti" e mobili esistenti ricevono aggiornamenti del firmware che abilitano la compatibilità con l'IoT ambientale, il che migliora sia i costi hardware che di installazione, abilitando al contempo nuovi flussi di entrate abilitati al cloud. In altre parole, l'IoT ambientale trae vantaggio dai progressi nello stack tecnologico dell'infrastruttura complementare adiacente.

L'ingegnosa strategia alla base dell'IoT ambientale è quella di sfruttare i lettori che ci circondano: le radio economiche di largo consumo che sono integrate in numerosi dispositivi aziendali e di consumo, dai punti di accesso Wi-Fi e dagli elettrodomestici intelligenti ai campanelli e ai telefoni. Queste radio sono state progettate per la comunicazione, non per l'identificazione automatica.

Quindi, per far funzionare l'energy harvesting al centro dell'IoT ambientale, sfruttiamo la nuova tecnologia dei semiconduttori che ci consente di spostare l'intelligenza richiesta per questa comunicazione a bassa potenza nel tag stesso. RFID utilizza una radiofrequenza dedicata con lettori e antenne personalizzati, consentendo prestazioni elevate e lettura ad alta densità, con convalida della lettura.

Differenza n. 2: potenza di calcolo e vita senza batteria

Questa "migrazione dell'intelligenza" in quelle che un tempo erano "cose ??stupide" è dovuta all'architettura dei tag IoT ambientali, che hanno una potenza di calcolo maggiore rispetto ai tag RFID. Oltre ad abilitare funzioni aggiuntive di gestione dell'alimentazione, questa spinta abilita funzionalità di tag come temperatura, umidità, luce e altri rilevamenti, nonché crittografia end-to-end.

E nonostante non abbiano batterie, gli attuali tag IoT ambientali includono radio attive, il che significa che sono certificati FCC. Al contrario, i tag RFID passivi funzionano riflettendo e rimodulando un forte segnale radio da un lettore sofisticato, che si dissipa in potenza. Ciò può essere correlato a una riduzione della portata, che potrebbe limitare alcuni casi d'uso in base alla distanza di lettura richiesta.

Tutta questa capacità in un tag IoT ambientale aumenta il costo di pochi centesimi. Mentre ciò può essere significativo a volumi molto elevati, il costo dell'infrastruttura IoT ambientale è inferiore, poiché più dispositivi e posizioni sono attrezzati per energizzare e leggere i tag IoT ambientali.

Differenze nella raccolta di energia, integrazione cloud

È importante comprendere altre differenze che incidono sulle decisioni di distribuzione.

Innanzitutto, l'IoT ambientale raccoglie l'energia radio di cui ha bisogno nel tempo. Ciò significa che può ottenere la sua energia da segnali più deboli e alla fine trasmettere un segnale più forte di qualsiasi altro ricevuto. Immagina un secchio in un parco acquatico che si riempie gradualmente e, una volta pieno, si capovolge e trasmette il suo contenuto all'ambiente circostante. Nel caso dell'IoT ambientale, il secchio è un piccolo condensatore che può caricarsi in meno di un secondo o in un periodo di minuti, a seconda dell'energia radio disponibile.

Poi c'è l'argomento delle velocità di lettura. L'RFID ha aperto nuove strade quando è stato introdotto. I suoi pionieri hanno dovuto affrontare le richieste dei CIO per velocità di lettura più elevate con una perdita di pacchetti inferiore. Le loro richieste avevano senso. Per passare a questa nuova tecnologia di identificazione automatica, i primi utilizzatori volevano vedere velocità di lettura superiori al 99 percento dall'RFID, soprattutto se quelle letture potevano essere eseguite solo in un istante, come in un punto di strozzatura, o tramite un lettore portatile.

La filosofia del tasso di lettura dell'IoT ambientale è diversa. Per citare un VP della supply chain di una delle principali catene di supermercati, "Non mi interessano i tassi di lettura, mi interessa la visibilità".

Si scopre che per molti casi d'uso, se hai lettori low-cost ovunque, puoi sacrificare qualche punto nella velocità di lettura di un singolo lettore. Questo perché anche se un tag non viene letto all'istante, verrà letto in seguito, dalla stessa radio o da un'altra radio in una costellazione ambientale pervasiva di dispositivi Bluetooth.

Capacità di trasmissione continua

Anche ora, il cloud computing può essere utilizzato con l'IoT ambientale come parte di un processo di monitoraggio continuo per tracciare il movimento delle cose nello spazio. Ciò sposta i dati di identificazione automatica da una singola istantanea (una scansione o una lettura) a un flusso continuo, tracciando il movimento dell'inventario nel tempo. Utilizzando il cloud e l'intelligenza artificiale, l'IoT ambientale è in grado di mitigare un problema fastidioso che tutti gli architetti RFID hanno dovuto affrontare in passato: le leggi della fisica che impediscono alle onde radio di passare attraverso liquidi o metallo. I recenti progressi nella tecnologia RFID hanno portato a migliori velocità di lettura su alimenti e liquidi, nonché a un'etichettatura sicura per microonde, aprendo ulteriori possibilità.

Storicamente, i tag presenti su una cassa di detersivo liquido, circondati da altre casse di detersivo liquido, non potevano essere letti. I liquidi tra il tag e il lettore assorbono le onde radio e rendono impossibile tracciare le casse interne centrali.

Ma se monitori ogni cassa di detersivo con IoT ambientale mentre viene caricata su un pallet e se utilizzi un algoritmo AI sui dati conservati nel cloud, puoi capire cosa sta succedendo. Sai che un pallet viene caricato con un certo numero di casse di detersivo liquido.

Anche se i tag al centro del pallet non possono essere letti, finché quelli che lo circondano sono ancora al loro posto, la piattaforma di analisi cloud sa che ci sono. E tracciando i tag leggibili, l'IoT ambientale capisce che si stanno muovendo insieme ai loro vicini, fino al momento in cui il cloud "vede" il pallet che si rompe e i middle case "riappaiono" in una nuova posizione.

Sebbene ciò sia possibile con la tecnologia RFID, l'IoT ambientale si presta meglio a questo scopo grazie alle sue trasmissioni continue e alla logica dei punti di lettura multipli.

IoT ambientale e RFID UHF come complementari

In che modo le differenze tra IoT ambientale e RFID UHF si completano a vicenda?

L'infrastruttura fisica è un'area in cui IoT ambientale e RFID offrono supporto reciproco. Ad esempio, un piccolo numero di lettori portatili, anziché implementare una copertura totale in un magazzino o negozio, può ridurre i costi RFID integrandosi con IoT ambientale. Ecco un esempio concreto: un rivenditore di generi alimentari su larga scala sta implementando RFID a livello di articolo, utilizzando anche tag IoT ambientale per tracciare pallet e casse di inventario. L'RFID relativamente più economico si adatta all'intera gamma di inventario, poiché i tag vengono generalmente letti tramite lettori portatili. Sebbene i lettori RFID ad alte prestazioni costino di più, non ne servono molti.

Allo stesso tempo, i tag IoT ambientali su casse e pallet possono essere letti in modo continuo e automatico tramite Bluetooth a basso costo, senza il coinvolgimento del personale e in una gamma più ampia di posizioni nella catena di fornitura. Utilizzando entrambe le tecnologie di identificazione automatica, il droghiere gode del meglio di entrambi i mondi, consentendo un'esperienza omni-canale più solida, con meno inventario, meno sprechi e una migliore disponibilità sugli scaffali.

Altri settori potrebbero avere altri modelli di utilizzo basati sugli stessi principi. Per esempio, nell'abbigliamento, i tag RFID sui vestiti, che devono essere scansionati solo periodicamente con un numero limitato di lettori RFID portatili, sono una buona soluzione.

Utilizzo nell'assistenza sanitaria 

Nel frattempo, in un altro esempio reale, un grande corriere postale ha applicato tag IoT ambientali a centinaia di migliaia di gabbie mobili. Queste gabbie mobili hanno una durata di molti anni, quindi il costo ammortizzato dei tag è relativamente insignificante.

Le gabbie sono come i globuli bianchi che trasportano l'ossigeno nel corpo della loro rete logistica. Se non ce ne sono abbastanza nel posto giusto al momento giusto, il sistema muore, quindi il valore di comprendere la loro posizione e ottimizzare l'uso dei veicoli di consegna che li trasportano tra i centri di smistamento è molto alto.

Per il postino, poiché l'infrastruttura Bluetooth è così conveniente, è stato in grado di installare lettori in ciascuna delle migliaia di veicoli che compongono la sua flotta. Ciò consente di moltiplicare i vantaggi: poiché i veicoli spostano articoli di trasporto (gabbie) etichettati e riutilizzabili tra strutture di smistamento, il postino può tracciare l'utilizzo di veicoli e percorsi in tempo reale senza scansione manuale, migliorando così la conformità operativa, l'efficienza e la visibilità.

Sviluppi all'incrocio tra IoT ambientale e RFID UHF

Altri sviluppi, che cambiano nel tempo, avranno un impatto sulla decisione di quali strumenti di identificazione automatica utilizzare. Ad esempio, RFID ha un vantaggio di due decenni nell'accumulo di diverse conversioni di tag e design di antenne che funzionano su materiali diversi. Attualmente, i tag IoT ambientali funzionano su meno materiali; non abbiamo ancora una versione che sia sicura da usare nei microonde.

Tuttavia, il settore IoT ambientale ha la capacità di ampliare il suo catalogo. I chip multiprocessore/ARM IoT ambientale al centro dei tag hanno funzionalità extra che alla fine estenderanno l'utilità disponibile per gli architetti di soluzioni oltre l'UHF RFID. Ogni tag IoT ambientale include il rilevamento della temperatura. Ed esiste già una roadmap per i tag IoT ambientali che possono scalare per includere il rilevamento di luce e umidità a costi molto bassi.

Anche l'ubiquità e la visibilità end-to-end abilitate dall'IoT ambientale si stanno evolvendo. Oggi, le radio Bluetooth non sono solo nei telefoni, ma anche nei punti di accesso Wi-Fi (AP), negli smart speaker, nei campanelli, nelle telecamere di sicurezza e negli elettrodomestici. La maggior parte degli AP Wi-Fi e tutti i telefoni possono già ricevere le trasmissioni dai tag IoT ambientali.

Gli aggiornamenti del firmware, le app e le modifiche hardware necessarie per attivare altri dispositivi dotati di radio Bluetooth, come gli elettrodomestici, sono ancora in fase di evoluzione e ci vorrà del tempo prima che possano integrarsi nell'Internet delle cose.

Espansione in Wi-Fi

In effetti, la prossima scarpa da far cadere nell'evoluzione dell'IoT ambientale è l'integrazione delle più ampie industrie Wi-Fi e cellulari in questo mondo connesso di cose. Grazie alla prossima versione del 5G, 5G Advanced, l'IoT ambientale godrà presto di un supporto nativo tramite le potenti radio cellulari che ci circondano ovunque ci troviamo. È anche integrato nel Wi-Fi dall'IEEE come parte di 802.11bp o Wi-Fi 8. Ciò porterà nel settore dell'IoT ambientale giganti della tecnologia che, fino ad ora, sono rimasti ampiamente ai margini dello sviluppo dell'IoT.

Quando i gestori di telefonia mobile e gli operatori Wi-Fi aziendali punteranno tutto sull'IoT ambientale, ci saranno più dollari di marketing e più innovazione. Ci vorrà fino alla fine del decennio perché tutto questo si realizzi, ma mentre ciò avviene, le opportunità esistenti per le aziende che vendono e utilizzano tecnologie di identificazione automatica che possono utilizzare l'IoT ambientale Bluetooth ora non faranno che crescere.

Infine, si noti che l'attenzione iniziale dell'IoT ambientale è rivolta ai casi d'uso aziendali. Ma la strada per collegare i prodotti dei consumatori nelle loro case direttamente ai produttori tramite l'IoT ambientale è chiara. Ciò consentirà nuovi modelli di vendita al dettaglio, come gli abbonamenti product-as-a-service, ai beni di consumo quotidiani.

Ci vorrà del tempo per sviluppare un IoT ambientale rivolto al consumatore. E il settore dovrà utilizzare standard come GS1 EPCIS per arrivarci. Ma la visibilità a valle dal produttore al consumatore sarà possibile, in parte grazie all'IoT ambientale.

In sintesi

RFID UHF e IoT ambientale condividono somiglianze e sono entrambi mezzi di etichettatura intelligente. Sono anche entrambi esempi di come la precocità possa sembrare sbagliata, finché non si dimostra giusta nel lungo termine.

Abbiamo parlato delle loro capacità uniche e delle sfide che affrontano e ora, come un artigiano esperto che sceglie lo strumento giusto dalla sua cassetta degli attrezzi, gli architetti di soluzioni possono scegliere la tecnologia di identificazione automatica perfetta per ogni fase del loro percorso verso un mondo più connesso e sostenibile.

Che si tratti di garantire la freschezza della spesa, di tracciare forniture mediche salvavita o semplicemente di trovare le chiavi nella fretta del mattino, la combinazione di RFID e IoT ambientale può essere utilizzata in modo indipendente e insieme per rendere la vita un po' più semplice, un po' più efficiente e molto più emozionante.

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