XXVI ENEGEP - Fortaleza, CE, Brasil, 9 a 11 de Outubro de 2006
Dificuldades para a adoção de RFID nas operações de uma cadeia de
suprimentos
Neli R. da Silveira Almeida Prado (UNIP – Ribeirão Preto) [email protected]
Néocles Alves Pereira (UFSCAR) [email protected]
Paulo Rogério Politano (UFSCAR) [email protected]
Resumo
O desenvolvimento de aplicações que utilizem a tecnologia de identificação por
radiofreqüência (RFID), associada a um código eletrônico de produto (EPC), promete
proporcionar ganhos operacionais às empresas. A integração destas aplicações ao longo de
uma cadeia de suprimentos, proporciona ganhos globais. Entretanto a adoção desta
tecnologia em larga escala, esbarra em dificuldades associadas à falta de padrões que
cubram todos os aspectos da tecnologia de RFID, padrões estes, que estão sendo estudados e
estabelecidos por centros de pesquisas e órgãos regulamentadores, além de dificuldades
tecnológicos que devem ser tratadas pelos fabricantes da tecnologia de RFID. Este artigo faz
uma breve apresentação dos componentes de um sistema de RFID, apresenta potenciais
ganhos operacionais proporcionados pelos sistemas de RFID/EPC na cadeia de suprimentos
e discorre a respeito de importantes dificuldades na adoção desta tecnologia.
Palavras-chave: Identificação por radiofreqüência; RFID; EPC; Cadeia de suprimentos.
1. Introdução
A tecnologia de identificação por radiofreqüência (RFID – Radio Frequency Identification)
tem despertado interesse em grandes fabricantes de itens de consumo e grandes varejistas,
devido ao potencial que apresenta para simplificar e tornar mais eficiente a identificação
automática de produtos. O uso de etiquetas em produtos e ativos permite que cada item, caixa
ou palete seja rastreado, possibilitando o monitoramento em tempo real dos níveis de estoque
nas gôndolas e nos armazéns, com informações automaticamente sendo atualizadas a partir de
dados obtidos nos pontos de venda ou pontos de entrada e saída de produtos. De acordo com
Scherer et al. (2005), o tempo gasto com a operação de identificação da carga num centro de
distribuição é anulado, pois a simples passagem do palete pela doca ou por empilhadeiras
equipadas com os leitores, atualiza automaticamente os dados de estoque, além de facilitar a
localização dos produtos. Weis (2003) acrescenta que uma simples etiqueta permite a
identificação de pacotes sem a necessidade de checar o conteúdo de cada um. Essa habilidade
de determinar rapidamente o conteúdo de um pacote diminui custos e tempo de transporte.
A despeito dos potenciais ganhos proporcionados pela tecnologia de RFID/EPC em uma
cadeia de suprimentos, existem dificuldades que ainda precisam ser superadas, para que
adoção da tecnologia de RFID em larga escala efetivamente se torne real. Este artigo tem
como objetivo inicial apresentar os componentes principais dos sistemas de RFID, e então,
discorrer a respeito de algumas importantes dificuldades ainda existentes na adoção desta
tecnologia. Na seção 2 deste artigo são apresentados os componentes principais de uma
aplicação de RFID. Na seção 3, é apresentado o EPC e os padrões já estabelecidos para a
identificação automática de produtos. A seção 4 apresenta o conceito de cadeia de
suprimentos e ganhos operacionais buscados. A seção 5 apresenta as dificuldades ainda
existentes no desenvolvimento e adoção de aplicações de RFID. A última seção apresenta as
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conclusões.
2. Componentes dos sistemas de RFID
Nos diversos sistemas que usam RFID há uma configuração básica, com adoção de três
componentes principais, que são: etiquetas, leitores e um conjunto de software. Esta
configuração pode sofrer variações decorrentes do tipo de etiqueta utilizada e os dados
armazenados nas mesmas (WEIS, 2003). As características de cada um destes componentes
são apresentadas nas seções a seguir.
2.1. A etiqueta
A etiqueta eletrônica é composta pela antena e um circuito integrado (CI) com memória,
essencialmente um microchip, responsável pelo armazenamento e processamento de dados.
As etiquetas podem ter memória somente para leitura (ready only – RO), ou podem permitir a
leitura e gravação (read-write – RW). As configurações da memória podem variar de 16 bits a
várias centenas de Kbits de armazenamento e são definidas pelas exigências das aplicações.
Quando uma etiqueta é interrogada por um leitor, os dados de sua memória são recuperados e
transmitidos. Para que o microchip da etiqueta execute qualquer tipo de processamento,
mesmo que seja apenas responder ao leitor, é necessária uma fonte de energia que alimente
seus circuitos. Weis (2003) usa a fonte de energia como chave para classificação das etiquetas
eletrônicas em três tipos: (1) ativas, que têm fonte de energia própria e apresentam habilidade
para iniciar suas comunicações; (2) semi-passivas, que também contém fonte de energia
própria, mas apenas respondem as mensagens que chegam; (3) passivas, que se alimentam a
partir do campo magnético criado pelo leitor e também apenas respondem as mensagens que
chegam.
Considerando combinações das diferentes características apresentadas pelas etiquetas como o
tipo de memória, a fonte de energia e capacidade de processamento, o AutoID labs, classifica
as etiqueta em uma hierarquia com cinco classes. Etiquetas das Classes 0 e 1, permitem
apenas a leitura de seus dados. Etiquetas da Classe II apresentam funcionalidades adicionais.
Etiquetas da Classe III possuem fonte de energia própria e suportam leituras a grandes
distâncias. Etiquetas da Classe IV apresentam autonomia para iniciar suas comunicações. E as
etiquetas da Classe V apresentam todas as funcionalidades das classes anteriores.
Além de apresentarem funcionalidades diversas, as etiquetas eletrônicas são encontradas
também em formatos e tamanhos variados como cartões, pastilhas, argolas, e podem ser
fabricadas a partir de diferentes materiais como plástico, vidro, epóxi etc. Outro importante
aspecto a ser considerado na escolha do tipo de etiqueta para uma aplicação de RFID, é a vida
útil das etiquetas. As etiquetas ativas têm vida útil limitada de no máximo 10 anos e as
passivas têm, teoricamente, uma vida útil ilimitada.
2.2. O leitor
A função do leitor é obter informações das etiquetas que estão associadas a objetos físicos e,
fazer a interface com bancos de dados ou outras aplicações que usam as informações obtidas.
A maioria dos leitores possui capacidades como armazenamento interno e processamento.
Segundo Weis (2003), processamentos, tais como cálculo de criptografia, também podem ser
suportados pelos leitores. Os leitores podem ser dispositivos de mão ou fixos e, podem
também ser incorporados a dispositivos móveis como celulares ou PDAs (Personal Digital
Assistant).
Os leitores devem estar estrategicamente localizados para interrogar as etiquetas quando seus
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dados forem necessários. Os sinais radiofreqüência continuamente emitidos pelo leitor,
chamados sinais de interrogação, formam uma zona de interrogação na qual as etiquetas
podem ser lidas, sem necessariamente haver um campo de visão livre. Sarma et al. (2002),
ressaltam que o alcance da zona de interrogação é estabelecido em função das características
dos leitores e etiquetas e, também da faixa de freqüência adotada. Um dos aspectos mais
importantes da conexão entre uma etiqueta e um leitor é a freqüência em que a etiqueta opera.
Há várias faixas de freqüência disponíveis para o desenvolvimento de sistemas RFID e, estes
podem operar em diferentes faixas de freqüência. A escolha da freqüência em que o sistema
irá operar afetará a distância de leitura, interferência de outros sistemas de rádio, velocidade
de transmissão de dados, e o tamanho da antena a ser usada (ACCENTURE, 2001), além do
tipo de etiqueta a ser adotada. Quanto menor a faixa de freqüência, mais lenta é a taxa de
transferência. A baixa freqüência é usada para uma distância curta de leitura e, geralmente,
para leitura de etiquetas passivas. As freqüências mais altas servem para a leitura em média e
longa distância e em alta velocidade, suportadas pelas etiquetas ativas.
2.3. Conjunto de software
Os softwares que compõem a estrutura de um sistema de RFID são executados na etiqueta, no
leitor e em computadores centrais. Bhuptani e Moradpour (2005) apresentam algumas funções
que os softwares em aplicações de RFID devem desempenhar, entre estas estão: Interação
básica entre o leitor e a etiqueta; Leitura e gravação de dados na etiqueta; Função anti-colisão,
usada para minimizar o risco de muitas etiquetas respondendo às solicitações do leitor ao
mesmo tempo; Detecção e correção de erros de transmissão; Garantir a segurança, com
recursos de criptografia, autorização e autenticação; Interface entre os componentes de RFID
e outras aplicações espalhadas pela empresa..
3. O EPC (Eletronic Product Code)
O EPC é um número que permite identificar de forma exclusiva um item. Inicialmente foram
propostos EPCs de 64, 96 e 128 bits. O EPC 96-bit, talvez o mais usado, é composto por um
cabeçalho e três conjuntos de dados. O cabeçalho, para o qual estão alocados 8 bits, identifica
a versão do EPC. A segunda parte, com 28 bits, identifica o administrador do EPC, o qual é o
fabricante do produto ao qual o EPC está associado. A terceira parte, com 24 bits, é chamada
de classe do objeto, a qual se refere ao exato tipo de produto ou categoria deste. A quarta
parte, com 36 bits, é o número serial, o qual é o identificador único de um item específico
(EPCGLOBAL, 2005). O EPC 128-bit, usa o EPC 96-bit mais outros 32 bits para executar
correções de erro e um comando para matar a etiqueta. O comando para anular (ou matar) a
etiqueta, de acordo com Morgenroth (2003), reduz a preocupação sobre privacidade.
O EPC pode ser usado em etiquetas com diferentes tipos e configuração de memória. Uma
nomenclatura específica ajuda a identificar em que tipo de etiqueta o EPC está sendo usado
em uma determinada aplicação de RFID. “EPC Classe 0” é a denominação adotada para o uso
do EPC em etiquetas com memória somente para leitura. O “EPC Classe 1” é a denominação
para o uso em etiquetas onde é possível gravar os dados uma vez e ler várias, é o tipo, mais
comumente, usado na cadeia de suprimentos. E o “EPC Classe 2” é o uso do EPC em
etiquetas que além de permitir várias leituras são regraváveis.
O “EPC Classe 1 Gen 2” é uma nova especificação para etiquetas que apresentam melhorias
sobre a geração de etiquetas anteriores. Estas melhorias estão relacionadas ao protocolo de
comunicação, ao uso de algoritmos anti-colisão, a formatação dos dados, além do maior
espaço de memória. O “EPC Gen 2” estabelece requisitos para atender a regulamentações em
relação às bandas UHF alocadas para o RFID, que são diferentes para cada região.
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4. Cadeia de suprimentos
Cadeia de suprimentos pode ser vista como a integração de processos de negócio de várias
empresas ou unidades de uma empresa, denominados elos da cadeia, desde quem fornece
material inicialmente até o cliente final. Gestão da Cadeia de Suprimentos é definida como
uma coordenação estratégica sistêmica das funções de negócios dentro de um elo e através
dos elos dentro de uma cadeia de suprimentos. Com isto, a Gestão da Cadeia de Suprimentos
alinha todas as atividades de produção de forma sincronizada, reduzindo custos, minimizando
ciclos e maximizando o valor percebido pelo usuário final (GASPARETTO, 2003). Nesta
perspectiva, existem diversas operações, nas quais o uso de RFID pode trazer melhores
resultados.
Chappell et al (2002) apresentam algumas melhorias operacionais proporcionadas pelo uso de
RFID na cadeia de suprimentos: a) o aumento nas vendas devido a maior disponibilidade de
produtos e redução do nível de rupturas; b) o aumento na margem por melhorias nas
condições para negociação; c) o aumento na eficiência da força de trabalho; d) a redução dos
custos de armazenamento, movimentação e transporte; d) a redução das perdas de inventário;
e) a redução nos níveis de estoque; f) a redução nos custos de manutenção de estoques; g) a
redução nos custos de recall e assistência técnica mais eficiente; h) o aumento da
produtividade e utilização de ativos e; i) o aumento da produtividade na utilização das
instalações.
5. Dificuldades para a adoção de RFID
Apesar das promissoras aplicações de RFID/EPC na cadeia de suprimentos, muitas
dificuldades impedem a adoção desta tecnologia em larga escala. As maiores dificuldades
estão relacionadas à tecnologia em si, a padrões, a custos e a integração.
5.1. Dificuldades tecnológicas
As dificuldades tecnológicas a serem superadas estão relacionadas à recepção de dados pela
antena e a colisão causada pela transmissão simultânea de informação por diversas etiquetas.
Seguem abaixo as principais dificuldades tecnológicas.
a) Interferências nos sinais
As ondas de rádio que permitem a comunicação entre os leitores e as etiquetas podem ser
refletidas em diferentes materiais aos quais as etiquetas estão aderidas, como líquidos e
metais. De acordo com Wu et al. (2005), há uma degradação na potência do sinal e
interferência na qualidade da recepção da antena da etiqueta de produtos com alto percentual
de água, como sucos e refrigerantes e, produtos enlatados. Chappell et al (2002), acrescentam
que os sinais eletromagnéticos de altas freqüências também sofrem atenuações quando as
etiquetas são encobertas com gelo ou água.
Devido às interferências que alguns tipos de materiais ou determinadas condições ambientais
podem causar nas ondas de rádio, técnicas especiais de construção devem ser desenvolvidas,
para uso de etiquetas eletrônicas em produtos metálicos, enlatados, produtos com alta
concentração de líquidos e, ainda para aqueles que precisem ler seus dados lidos através de
uma de gelo. Nestes casos específicos, o custo da etiqueta aumentaria significativamente
devido a complexidade de construção.
b) A posição da antena afeta a recepção do sinal
A capacidade de leitura também pode ser afetada pelas posição e orientação da antena da
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etiqueta e da antena do leitor. Se a antena da etiqueta estiver perpendicular à antena do leitor,
a primeira não poderá receber os sinais da segunda. Somando-se a isso, se houverem
obstáculos entre duas antenas, o sinal de rádio será atenuado e então o alcance de leitura
poderá ser reduzido (CHAPPELL et al 2002).
c) A colisão causada por transmissões simultâneas
Quando múltiplas etiquetas respondem simultaneamente ao sinal do leitor, os sinais de
comunicação das etiquetas podem interferir uns nos outros. Esta interferência é chamada de
colisão e, tipicamente resulta em uma falha de comunicação. Para que um leitor se comunique
então com múltiplas etiquetas, algumas protocolos de anti-colisão devem ser empregados.
De acordo com Sarma et al. (2002), um outro tipo de interferência que é causada pelos
próprios leitores. Este tipo de problema pode ser comum em aplicações onde o número de
leitores de RFID no mesmo local é grande. Os leitores podem simultaneamente tentar obter
dados das mesmas etiquetas e, como as etiquetas são incapazes de discriminar entre dois
leitores se comunicando com elas simultaneamente, respondem a apenas uma solicitação ou
mesmo, os sinais emitidos pelos vários leitores interferem uns nos outros.
5.2. Dificuldades relacionadas à segurança dos dados
Os sistemas de RFID apresentam algumas falhas ou riscos relacionados à segurança dos
dados, que são comuns às tecnologias de transmissão de dados sem fio. O uso de um conjunto
de mecanismos de segurança que inclui protocolos e criptografia, é a solução adota nos
sistemas de comunicação. Entretanto, a maioria das primitivas de segurança disponíveis, tem
custo alto para ser implementada em um microchip de RFID.
Os principais riscos de segurança apresentados pelos sistemas de RFID, segundo Ranasingle
et al. (2005), estão relacionados a aspectos como a confiabilidade no conteúdo da mensagem,
a integridade do conteúdo da mensagem, a autenticidade de remetentes e receptores.
5.3. Dificuldades relacionadas aos padrões
O desenvolvimento de padrões internacionais para os sistemas de RFID garantiria a
interoperabilidade entre etiquetas e leitores de diferentes fabricantes. Devido à
intereporabilidade e a capacidade de troca entre os sistemas, como afirmam Wu et al. (2005),
a demanda por componentes e equipamentos de RFID poderia crescer, o que levaria a uma
redução dos custos dos mesmos Além do que, o uso de padrões internacionalmente aceitos,
facilitaria a difusão da RFID no mundo.
a) Falta de um padrão unificado
Duas entidades internacionais têm desenvolvido padrões sobre vários aspectos da tecnologia,
o EPCGlobal e a ISO. Um padrão unificado e interoperável globalmente, é ideal para o
alcance de todos os benefícios das aplicações de RFID/EPC. Entretanto segundo Wu et al.
(2005), ambos os padrões, da EPCGlobal e da ISO, ainda não evoluíram e não são
completamente compatíveis entre si.
b) A faixa de freqüência a ser adotada
A faixa de freqüência a ser utilizada nos sistemas de RFID é uma questão muito discutida,
devido as diferentes regulamentações existentes em diversos países. As faixas de freqüências
são estabelecidas por órgãos governamentais que controlam o espectro eletromagnético em
uma região, para cada faixa, as regulamentações especificam a potência máxima da radiação e
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a largura da banda.
Há um grande interesse de uso da faixa de freqüência UHF de 915 MHz, em aplicações de
RFID em uma cadeia de suprimentos, devido ao seu alcance e velocidade de leitura. Mas
assim como para outras faixas de freqüência, as regulamentações com relação as UHF
alocadas para o RFID, são diferentes em cada país, o que dificulta a sua adoção aplicações na
cadeia de suprimentos global, onde freqüentemente, produtos etiquetados com o RFID/EPC
deverão atravessar fronteiras.
Segundo Chappell et al. (2002), isto deverá ser tratado por duas alternativas possíveis. A
primeira é o uso de leitores que operem com multi-freqüência. A segunda é estabelecer uma
freqüência comum de operação para os sistemas de RFID. Esta segunda alternativa,
entretanto, não lida com o fato de que nem todas as freqüências trabalhem bem em todos os
tipos de aplicações. Como apresentado anteriormente, algumas materiais podem interferir nos
sinais de rádio. Em sinais de radiofreqüência acima de 700 MHz, as ondas são absorvidas por
material orgânico, como iogurte, leite e sucos. As ondas de UHF também são refletidas em
líquidos e metais. Uma alternativa seria o uso da freqüência de 13.56 MHz, que é liberada no
mundo todo, mas também não é uma alternativa ideal, pois essa freqüência além de oferecer
uma distância de leitura menor, apresenta limitações em materiais metálicos.
5.4. As dificuldades relativas aos custos
O custo é um fator restritivo para implantações de soluções baseadas em RFID. Além do
custo das etiquetas, há o custo de infra-estrutura tecnológica e customizações.
a) Custos das etiquetas
O custo das etiquetas ainda representa um fator inibidor para a adoção de RFID/EPC em
grande escala. Grande parte do custo da etiqueta está no chip, cuja matéria-prima, o silício, é
cara. Segundo a ECR Brasil (2004) a indústria de semicondutores tem trabalhado em
alternativas tecnológicas que substituam, ou pelo menos, diminuam o uso do material. O
preço final das etiquetas considera ainda uma série de outras variáveis, como o volume de
pedido, o tipo de etiqueta e a forma de encapsulamento.
Atualmente o preço de etiquetas passivas varia entre quinze centavos de dólar ($0.15) e um
dólar e dez centavos ($1.10), dependendo do volume de etiquetas produzidas – adquiridas – e
a complexidade de suas funções. Segundo Sarma et al. (2002), para alcançar significativa
penetração do seu uso em itens de consumo, as etiquetas necessitam custar bem abaixo de dez
centavos de dólar ($ 0,10), e preferencialmente abaixo de cinco centavos de dólar ($0,05).
Ainda tem-se que considerar que o uso de etiquetas passivas, que são as mais baratas, nem
sempre é possível, uma vez que alguns tipos de produtos, como já apresentado, interferem no
sinal de radiofreqüência. Nesse caso, é necessária a adoção de outras classes de etiquetas, o
que elevaria o custo final da aplicação.
b) Custos da infra-estrutura necessária
Uma complexa infra-estrutura tecnológica é necessária para coletar, inclui-se aí o custo dos
leitores que é determinado por características como conexão sem fio com outros sistemas,
capacidade de processamento e armazenamento; o custo dos sistemas de interface que
permitirão a distribuição dos dados através da empresa e; o custo da estrutura de hardware
necessária para o processamento e armazenamento do vasto volume de dados que podem ser
obtidos em centenas ou milhares de etiqueta simultaneamente.
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c) Custos de customização
Um sistema de RFID deve ser customizado para um ambiente de trabalho específico e de
acordo com os propósitos da aplicação (WU et al., 2005). Considerando a falta de um padrão
em relação a faixa de freqüência adotada pelos sistemas de RFID, existe a necessidade de
customização para que as etiquetas e leitores operem em um espectro de banda licenciado
pelas regulamentações do país. O projeto da antena deve considerar de antemão os tipos de
materiais aos quais as etiquetas serão aderidas, devido às possíveis interferências na recepção
de sinal. As customizações também são necessárias para a instalação de múltiplos leitores em
lugares adequados, considerando a questão da orientação das antenas das etiquetas e dos
leitores e, o ambiente de operação. A missão do cliente e expectativas de performance
também levará a customizações especificas na aplicação de RFID. Segundo Wu et al (2005),
o sucesso da operação de um sistema de RFID deve implicar em considerável projeto de
sistema, customização e custos de configuração.
6. Conclusões
Os benefícios proporcionados pela adoção de RFID em uma cadeia de suprimentos, só serão
alcançados a partir da atualização e integração, tanto dos processos de logística quanto dos
sistemas de gestão das empresas, além da padronização dos dados dos produtos em todas as
empresas envolvidas.
A rastreabilidade dos produtos é um dos benefícios proporcionados pelo uso de sistemas de
RFID na cadeia de suprimentos, mas para garantí-la é necessário que cada operação realizada,
envolvendo o produto a qualquer momento, em qualquer elo da cadeia de suprimentos, seja
registrada (SAKAGUCHI, 2006). Para isto então, é necessário que todos os dados dos
produtos das empresas envolvidas sejam padronizados e haja uma integração onde os elos da
cadeia de suprimentos adaptem os componentes de aplicação de RFID simultaneamente para
garantir os ganhos proporcionados pela integração da cadeia. Entretanto, Yang & Javenpaa
(2005) chamam a atenção para o fato de que ações coletivas são complicadas devido às
atitudes divergentes e percepções diferentes que as companhias têm sobre a tecnologia, assim
como divergências existentes entre as próprias companhias.
Como foi visto, o desenvolvimento de aplicações RFID e a integração destas, com as
aplicações já existentes nas empresas, ao longo da cadeia de suprimentos, encontra fortes
dificuldades. Desenvolvedores reconhecem a necessidade de projetar sistemas integrados que
sejam remotamente configurados, gerenciados e seguros. Entretanto, a busca de padrões que
poderiam contribuir para suportar estas interações complexas entre diferentes sistemas estão
apenas surgindo.
As dificuldades na adoção dos sistemas de RFID existem, mas não são insuperáveis, afirma
Wu et al. (2005). Assim como a maioria das tecnologias emergentes, é uma simples questão
de tempo para que as promessas da tecnologia de RFID se tornem reais.
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