Внедрение RFID систем для розничной торговли

 

Цель данной статьи – провести обзор среды розничной торговли и определить в ней место RFID систем. Мы постарались охватить как можно больше аспектов, касающихся применения RFID систем, чтобы обеспечить эффективный анализ предложений, доступных на рынке RFID в настоящее время. Безусловно, помимо технической стороны, ряд вопросов касается окупаемости инвестиций, цен RFID меток и оборудования, что мы также учли в данной статье, проведя исследование розничного рынка RFID приложений США.

Решение проблем, связанных с окупаемостью инвестиций от внедрение RFID систем

Очевидно, что розничная торговля имеет смысл, если вложенные в нее инвестиции окупаются. Сегодня RFID привлекает внимание многих ритейлеров, что, впрочем, неудивительно, т.к. все возрастающая конкуренция вынуждает успешных ритейлеров постоянно искать возможности для максимизации прибыли, снижения издержек и обеспечения высокого качества обслуживания клиентов.

Согласно статистике показатель OOS – отсутствие товаров на полке – на 70% является результатом существующих внутри магазина проблем.

Ежегодно ритейлеры США теряют порядка 50 миллиардов долларов из-за высоких показателей OOS (помимо негативного влияния на показатели чистой прибыли предприятия, OOS также занимает лидирующее место среди причин плохого обслуживания покупателей, что ведет к потере клиентов).

Также американские ритейлеры ежегодно теряют 31 миллиардов долларов из-за потери товаров.

Посредством данной статьи мы хотим познакомить ритейлеров с некоторыми инструментами, позволяющими решать бизнес проблемы, через продвижение технологии RFID, что позволяет получить больший контроль над чистой прибылью. Мы предлагаем экономически выгодное, основанное на последних технологиях решение на уровне отдельного товара для розничных продаж, которое позволяет сделать управление запасами более рациональным. Мы хотим, чтобы ритейлеры могли точно идентифицировать место нахождения товаров, т.к. считаем что это благоприятным образом сказывается на снижении показателя OOS, сокращает потерю товаров, затраты на персонал, что в конечном итоге позволяет существенно повысить качество обслуживания покупателей. Согласно проведенным исследованиям, применение технологии RFID на уровне отдельных товаров, способствует успешному решению бизнес проблем:

  • Повышает точность инвентаризации до 20%
  • Снижает показатели OOS до 50%
  • Способствует увеличению объема продаж до 10%
  • Уменьшает время циклической инвентаризации до 90%
  • Сокращает потерю товаров до 50%
  • Уменьшает время на пополнение запасов на 65%
  • Снижает издержки на набор персонала до 15-20%

Система слежения на основе RFID

В рамках использования RFID систем слежения, каждый товар оснащается меткой с индивидуальным номером, и RF антенны встраиваются в систему полок торгового зала и склада. Стоимость меток невысока, сами метки похожи на почтовые марки. Уровни запасов и размещение помеченных метками товаров постоянно отслеживаются через централизованную систему. С помощью системы интерактивного слежения ритейлеры могут точно отследить, какие продукты и насколько быстро покупают, истощен ли запас и нужно ли делать заказ на какую-либо группу товаров. Также можно легко отследить местоположение товаров, которые были переставлены, типы продуктов, которые легче всего утерять или украсть и какие рекламные предложения срабатывают.

RFID BASED ITEM TRACKING SYSTEM-FUNCTIONAL LAYOUT

Функциональный план системы слежения на базе RFID

Кроме того, данные, собранные по каждому товару могут быть помещены в унаследованные системы (такие, как например, Point of Sale), позволяя ритейлерам, используя технологические процессы, использовать преимущества RFID по всем видам товаров. Это также способствует минимизации затрат, требуемых для установки предлагаемой системы.

Преимущества RFID системы

Преимущества технологии RFID, предлагаемой ритейлерам, можно разделить на 3 основные категории:

  • Высокий доход
  • Низкие затраты
  • Высокое качество обслуживания покупателей

Технология RFID

Основные проблемы RFID связаны со сложностью и новизной технологии. Радиочастотная идентификация – сравнительно молодая технология, которая появилась в 50-х годах прошлого века и начала широко использоваться в 90-х. В настоящее время ведутся активные работы по усовершенствованию технологии.

Диапазоны частот

В RFID системах используются несколько рабочих частот. Каждая из них занимает определенную нишу на рынке и предназначена для решения конкретных проблем.

Низкочастотные системы RFID обычно используют диапазон частот от 125 кГц. Подобные системы считывают информацию с более коротких расстояний и с меньшей скоростью, чем системы, использующие более высокие рабочие частоты. В то же время низкочастотные системы имеют высокую способность считывания в условиях высокой влажности и наличия металла. Обычно подобные системы используются для контроля доступа, чипирования животных, в здравоохранении, при идентификации продукта, а ткаже в различных приложениях для платежных систем.

Высокочастотные RFID системы (13,56 МГц)работают на больших расстояниях и с большей скоростью, чем низкочастотные системы. Одни из самых дешевых среди всех RFID систем. Обычные приложения включают в себя смарт-карты, смарт-полки для отслеживания каждого товара, идентификацию продукта, багажа самолета и регистрации данных.

Ультрачастотные системы RFID используют диапазоны частот, равные 860 – 930 МГц, в зависимости от региона применения (США или Европа). Стоимость меток диапазона UHF практически равна стоимости меток диапазона HF, но при этом метки ультрачастотных систем обладают наибольшей дальностью считывания (до 3 метров) и обеспечивают более высокую скорость считывания. Недостаток заключается в проблемах считывания в условиях высокой влажности, наличия металла. Данные системы применяются в приложениях для дистрибуции и логистики и являются основой стандарта Electronic Product Code (HRI). Эти RFID метки стали стандартом для такой всемирно компании, как Wal-Mart и Министерства Обороны в США.

Микроволновые системы RFID(2.45 ГГц или 5.8 ГГц) обеспечивают наибольшую скорость считывания, однако, при этом достаточно дорогие и имеют ограничения по дальности считывания (до 1 метра).

UHF RFID-метки

RFID-метки могут быть разделены на две группы:

Активные метки оснащены собственными источниками питания для передачи информации. Метки этого типа в значительной степени независимы от условий окружающей среды и обеспечивают высокую точность считывания на максимальном расстоянии. Однако, такие метки считаются дорогими, а у батарей ограничено время работы. Более того, активные метки имеют больший размер, чем пассивные.

Пассивные метки не имеют встроенного источника энергии, поэтому работают с помощью энергии, передаваемой переносчиками радиоволн. Радиоволны также передают запросы считывателя к метке. После передачи запроса метка декодирования посылает ответный сигнал считывателю. Это делается с помощью модуляции параметров антенны, в результате чего частота итоговой радиоволны меняется.

Пассивные метки компактны и удобны. Однако главное их достоинство заключается в низкой стоимости, которая составляет в среднем 0.22 доллара за набор в 1000 меток. Предполагается, что цена на них будет снижаться вместе с дальнейшим развитием данной технологии.
Существуют несколько стандартов для UHF-меток и протоколов. Признанные во всем мире стандарты опубликованы компанией Hypothetical Retailer Inc, являющейся одной из ведущих RFID вендоров. Стандарты описывают несколько классов меток. В таблице 1 представлено краткое сравнение классов HRI-меток.

Таблица 1. Классы HRI-меток

1 Легко адаптируемый к уровню помех
2 Метки класса 0 читаются только по стандарту. Некоторые вендоры предлагают также так называемые метки Класса 0+, которые позволяют проводить модификации хранимых HRI.

Ниже представлены краткие характеристики каждого класса меток.

Метки класса 0 быстрые и дешевые. Они обеспечивают сравнительно высокую скорость считывания за счет надежности и гибкости. Использование меток только для считывания класса 0 влияет на увеличение административных и логистических издержек, а также требует дополнительных усилий на добавление меток для корректировки товаров.

Некоторые вендоры меток предлагают так называемые метки класса 0+, которые позволяют перезаписывать HRI в метки. Это частично решает проблему. Также тэги класса 0 работают только в ультрачастотном диапазоне, принятом в США, поэтому стандартные метки класса 0 не могут быть использованы в Европе.

Метки класса 1 поколения 1 (C1G1) оснащены памятью WORM – однократно записываемой памятью, что облегчает процесс отслеживания товаров. Метки класса 1 используют более надежный протокол, чем тэги класса 0 и могут работать также и в европейском ультрачастотном диапазоне.

С другой стороны, метки C1G1 работают намного медленнее, чем их конкуренты.

Метки класса 1 поколения 2 (C1G2) считаются наиболее передовыми и современными. Они используют новый протокол, сортирующий метки, который существенно повышает производительность. Кроме того, метки класса C1G2 более надежны. RFID HRI метки никогда не передавались по воздуху, как одна запись. Протокол использует случайную информацию, когда метки в диапазоне считывания обмениваются 16-ти битным рандомным числом. Кроме того, канал между считывателем и меткой зашифрован.

Метки C1G2 способны предотвратить взлом пароля, прекращая считывание в случае многочисленных неудачных попыток идентификации. Также метки G2 оснащены неограниченной WORM памятью.

С точки зрения безопасности и на долгосрочную перспективу метки второго поколения более предпочтительны, чем их предшественники. При этом обычно G2 метки более дорогие. Кроме того, на рынке готовых к использованию меток G2 предлагается существенно меньше, чем прочих. Метки класса 0 обеспечивают лучшее соотношение цены и качества, но при этом они не могут применяться в Европе.

Ни один из классов меток не имеет существенных преимуществ перед другими, поэтому конечное решение целесообразно принимать, оценив среду, в которой эти метки будут применяться. RFID является достаточно новой технологией. В промышленности происходит много изменений. Одни компании входят на рынок, другие покидают его. Стандарты аппаратного обеспечения и протоколов меняются и развиваются. При этом бизнес процессы компании также изменяются. Нужно помнить о том, что используя лишь один тип аппаратного обеспечения и негибкое программное обеспечение, компания может понести существенные потери в будущем из-за неспособности приспособиться к изменениям.

RFID программное обеспечение должно быть очень гибким, позволяющим вносить изменения по ходу процесса во всей системе. ПО также должно быть приспосабливаемым к разным типам аппаратного обеспечения, используемого организацией, изменяя конфигурацию развертывания и т.д.

После нескольких лет после первоначального развертывания RFID системы стоимость технической поддержки для адаптации появляющихся стандартов к технологии RFID может составить до четверти первоначальной стоимости развертывания. На протяжении этого переходного периода сотрудникам компании необходимо изучать технологию и приобретать навыки по технической поддержке. После этого затраты на поддержку снова упадут. Бизнес стратегия должна заключаться в том, чтобы совокупная стоимость собственности была настолько низкой, насколько это возможно. Исходя из этого, система должна предусматривать удобные для пользователя инструменты для контроля, совершенствования гибкости ПО и технической поддержки, облегчая процесс эксплуатации.

Обычно системы RFID развертывают в средах с уже существующей инфраструктурой. Для максимальной эффективности и окупаемости инвестиций они должны полностью интегрироваться в существующее программное и аппаратное обеспечение. Это уменьшит стоимость собственности и снизит риски, связанные с масштабностью проекта и любым переносом ПО в будущем.

Сетевое окружение

Прежде чем мы начнем наш обзор аппаратного обеспечения, необходимо рассмотреть сетевое окружение. Все аппаратное обеспечение должно быть связано с вычислительным комплексом посредством определенного типа соединения. Современные RFID-устройства могут быть связаны одним из следующих способов:

  • RS-232 последовательное соединение
  • RS-422/485 последовательное соединение
  • 10/100MBit сетевое соединение через Ethernet
  • USB соединение

Некоторые устройства могут поддерживать несколько типов соединений.

С точки зрения простоты использования весьма привлекательны последовательные порты и USB. Многие компьютеры имеют свободные последовательные порты, поэтому при необходимости ими можно легко воспользоваться. Преимуществом RS-485-соединений является длина (до нескольких километров). С другой стороны, эти соединения недешевы. Дополнительные последовательные порты стоят около 30-40 долларов за штуку. Поэтому для больших RFID систем они не очень выгодны.

Стандарт Ethernet широко применяется во всем мире. Практически любая компания, имеющая хотя бы несколько компьютеров, применяет сеть Ethernet. Данный факт определяет преимущества использования IP сетей для коммуникации с RFID-устройствами:

  • На рынке достаточно квалифицированных специалистов, способных запустить и управлять инфраструктурой Ethernet
  • Аппаратное обеспечение для Ethernet очень дешево. Современные свитчи стоят менее 5 долларов за порт.
  • Производительность при использовании сетей LAN выше, чем при последовательном соединении.

В то же время сетевые технологии достаточно сложны. Существует большая вероятность допустить ошибку. К примеру, некорректно сконфигурированное устройство может стать недоступным по сети.

Вообще, лучше использовать аппаратное обеспечение, поддерживающее и сеть Ethernet, и последовательные интерфейсы. Основная инфраструктура должна быть основана на сети Ethernet и RS портах и может быть использована для конфигурации и мониторинга.

Рекомендации

Существует два варианта выбора вендора для считывателя. Компания Alien Technologies предлагает несколько типов считывателей по разным ценам. Компания является лидером на рынке RFID и предлагает очень хорошую техническую поддержку и обслуживание.

Второй вариант – это компания ThingMagic, продукты которой отличаются хорошей функциональностью и гибкостью, а также приемлемой ценой. Их модель считывателя Mercury 4 лицензирована несколькими крупнейшими мировыми компаниями.

Таким образом, выбор во многом зависит от ваших бизнес целей. Для небольшого или среднего развертывания применение аппаратного обеспечения Alien будет более эффективно. Для больших установок и долгосрочного использования считыватель от ThingMagic’s будет более экономически обоснован.

RFID-метки

На рынке UHF RFID существует несколько вендоров RFID этикеток. Крупные компании производят готовые RFID метки и этикетки, которые интегрируются в RFID смарт этикетки или товары, в то время как многие компании производят RFID метки, в основе которых лежат RFID этикетки и микросхемы других компаний. В нашем обзоре мы будем вести речь только о лидерах рынка RFID меток.

Рекомендуется выбирать необходимый тип RFID метки, основываясь на полученных опытным путем результатах. Выбирать метки лучше исходя из используемых материалов стеллажей и конкретных реализуемых товаров.

Рекомендации

Как уже говорилось выше, RFID-метки должны быть протестированы на реальном окружении, а также предлагаемых типах продуктов. Однако в общем случае мы рекомендуем использовать метки HRI Generation 2 ввиду их высокой производительности и надежности.

Компания Avery Dennison предлагает большой выбор меток Gen2 нескольких форм и размеров, включая метки для товаров. Независимые эксперты указывают на высокую производительность этих продуктов. Компания Alien Technologies предлагает высококачественные Class 1 Generation 1 метки и несколько видов меток Generation 2. К сожалению, данная компания еще не начала выпуск меток для товара Gen 2.

RFID принтеры

Производители предлагают принтеры этикеток штрих кодов, RFID-ready принтеры и RFID принтеры. В приложениях RFID стандартный принтер этикеток штрих кодов, оборудованный модулями для чтения/письма, используется для печати считываемых человеком меток, данные при этом хранятся в чипе RFID. Для того чтобы передать данные чипу, принтер оснащается UHF модулем для чтения/письма и антенной. Принтеры выпускаются в двух формах: как настольные принтеры и как аппликаторы RFID этикеток, что удобно для покупателя, т.к. он может выбрать вариант, наиболее ему подходящий. Т.к. спецификации принтеров этикеток штрих кодов не менялись в течение продолжительного периода времени, мы можем сравнить их основные характеристики: скорость, разрешение, медиа-поддержка, сервисы и техническая поддержка.
Очень важным фактором является разнообразие поддерживаемых меток. Существует много типов меток, работающих в рамках ультрачастотного диапазона. Между собой они различаются по скорости считывания, возможностях использования товаров в картонной упаковке и протоколов. Метки доступны из многочисленных конвертеров, использующих RFID этикетки, основанные на различных комбинациях чипов RFID и моделях антенны. Принтеры, поддерживающие все это разнообразие, обеспечивают наибольшую гибкость. Мультирегиональная поддержка также иногда важна.
Скорость печати – это второй важный параметр. Компании с большим товарооборотом используют принтеры для того, чтобы быстро производить готовые для использования этикетки. Также требуется, чтобы принтер подтверждал результат печати и разделял напечатанные без изъянов этикетки. К другим параметрам отбора принтеров относятся затраты на техническую поддержку и стоимость интеграции. Принтеры должны иметь легкий и удобный API и программное обеспечение для управления.
Некоторые производители принтеров RFID предлагают модели, отличающихся только размером поддерживаемых медиа и ценой. В таком случае будут предоставлены описания всего семейства принтеров.

Рекомендации

В настоящий момент мы не владеем всеми тонкостями внедрения системы, поэтому достаточно тяжело рекомендовать какую-то определенную модель принтера. Выбор зависит от объемов, которые вам нужно будет ежедневно печатать, типа товаров, с которыми вы будете работать и других факторов. В общем случае мы рекомендуем принтеры марки Zebra RFID. Данная компания предлагает широкий выбор моделей, совместимых с RFID. Принтеры данной марки легки в управлении и отличаются хорошей совместимостью с другими устройствами. Таким образом, выбрать модель, удовлетворяющую вашим требованиям и бюджету, реально.

Архитектура программного обеспечения

Мы предлагаем создавать систему, используя стандарты EPCGlobal Inc. Стандарты этой организации считаются ведущими. Практически все лидеры рынка являются участниками данной организации и предлагают товары, соответствующие стандартам и спецификациям EPC. В будущем принятие единых стандартов EPC позволит взаимодействовать с поставщиками RFID без каких-либо дополнительных усилий. Компания EPCGlobal предлагает большой выбор стандартов, касающихся различных аспектов системы RFID. Помимо этого компания предлагает инфраструктуру для EPC обмена данными между партнерами и управления числовым пространством EPC. Так как мы разрабатываем инфраструктуру системы отслеживания товара, в спецификации могут отсутствовать некоторые глобальные услуг EPC. К таким услугам относятся информационные услуги EPC (EPCIS), применение специальной системы ONS и некоторые другие. Эти услуги могут быть добавлены в систему программного обеспечения на более поздней стадии, если возникнет необходимость управлять каналами поставок и назначением функции EPC. Вместо этого может понадобиться подключение клиентов к услугам глобальной сети EPC, таких как, например, ONS распознаватель.
В настоящее время индустрия RFID находится в стадии развития, поэтому многие аспекты дорабатываются и изменяются. Даже компания EPCGlobal Inc подтверждает то, что гибкость – это один из основополагающих принципов при разработке стандартов. Следовательно, в дизайне архитектуры гибкость тоже имеет важное значение. Гибкости можно достичь, используя слабую связность между компонентами, что также позволяет сделать процесс разработки программного обеспечения более быстрым и повысить качество кода. Кроме того, система не должна блокировать отдельных поставщиков программного и аппаратного обеспечения, а, напротив, должна быть совместима с новыми считывателями, принтерами или типами меток, поэтому особое внимание должно быть уделено изоляции интерфейсов аппаратного обеспечения.
По своей сути RFID системы управляемы событиями. Объекты генерируют события, регистрируемые аппаратным обеспечением RFID , после чего эти события должны быть обработаны промежуточным программным обеспечением. Поэтому модель функции низкого уровня должен быть выстраиваться вокруг процессов передачи и обработки данных.
В модулях высокого уровня используются синхронные структурные запросы и техники обработки событий. Исходя из этого для хранения текущего состояния системы и ускорения процесса обработки событий необходимо долговременное хранилище данных.
Т.к. RFID система является важной частью компании, программное обеспечение RFID должно быть очень надежным. Перед вводом в действие система должна быть очень хорошо протестирована. Однако в реальных условиях написать идеальное программное обеспечение невозможно, поэтому система должна минимизировать время вынужденного бездействия.

Отказ от ответственности

Содержащаяся в данной статье информация основана на данных, которые были доступны во время работы над статьей. Данные и спецификации могут меняться, т.к. одни продукты устаревают и им на смену приходят другие, более новые, содержащие опции, не указанные в данной статье. Кроме того, некоторые другие продукты и технологии могли остаться не рассмотренными в данной статье, т.к. мы не располагали информацией о них. Энтерра не несет ответственность за правильность технической информации, содержащейся в статье и за любые последствия использования данной информации.