A importância do uso de impressão e codificação RFID baseadas em padrões

Introdução

A impressão e codificação de tags RFID (etiquetas com inlays RFID inseridos abaixo da superfície da etiqueta) podem parecer desafiadoras, devido à variedade de padrões e abordagens existentes, além do histórico de sistemas proprietários e fechados. No entanto, ao seguir os padrões atuais durante o projeto e a impressão de etiquetas, especialmente utilizando as versões mais recentes dos softwares de design e gerenciamento de etiquetas com suporte a RFID, é possível obter excelentes resultados. Este artigo apresenta os principais conceitos relacionados à codificação e impressão de tags RFID:

• Os tipos de tags RFID
• Os padrões envolvidos e os conceitos básicos para compreendê-los
• Como projetar uma etiqueta adequada para obter a máxima qualidade de impressão e desempenho de codificação
• Como evitar que terceiros adulterem as informações codificadas
• Como validar se a codificação foi realizada corretamente
• Exemplos de técnicas de codificação amplamente utilizadas

Tipos de tags RFID

Existem três tipos principais de tags RFID, e a escolha dependerá do caso de uso. Vamos analisar cada um deles.

Tags de papel

Como o nome sugere, são inlays RFID — compostos por um chip conectado a uma antena, fixados sobre um substrato plástico flexível e transparente — que ficam embutidos entre o material frontal da etiqueta de papel e o seu liner (papel de suporte).

Tags semirrígidas

São tags mais espessas, geralmente feitas de um material de etiqueta com um suporte de espuma espesso, para elevar a própria etiqueta acima do item ao qual está fixada. Nesse caso, o inlay RFID é aplicado diretamente abaixo do material da etiqueta, sobre o suporte de espuma. As tags semirrígidas são frequentemente utilizadas em superfícies metálicas — conhecidas como tags on-metal — ou em recipientes que contêm líquidos. Metais e líquidos podem bloquear o sinal de retorno da tag; elevá-la até mesmo um milímetro da superfície é suficiente para permitir sua leitura. A espessura do revestimento torna-as difíceis de dobrar e dá origem ao seu nome, “semirrígidas”.

Algumas tags também são fabricadas em substratos plásticos espessos, como cartões ou estacas para plantas. Essas também pertencem à categoria de tags semirrígidas.

Este artigo abordará principalmente os dois tipos de tags mencionados acima, pois são os que podem ser codificados por impressoras de etiquetas com código de barras equipadas com um codificador RFID integrado.

No entanto, existe outro tipo de tag que merece ser mencionado.

Tags rígidas

As tags rígidas, também conhecidas como hard tags, são inlays RFID incorporados em uma carcaça rígida, geralmente protegida contra água e impactos, e fixados ao ativo por meio de rebites ou adesivos. Elas são utilizadas em ferramentas, motores, caixas retornáveis (returnable totes) e outros itens projetados para longa vida útil, que podem ser lavados com frequência e/ou submetidos a vibrações e impactos.

Outros tipos de tags

Os tipos mencionados acima são apenas os mais comuns. De acordo com as necessidades do cliente, as etiquetas RFID podem ser projetadas diretamente nos produtos ou integradas de outras maneiras.

Design de Etiquetas RFID

Antes de abordarmos a codificação de tags RFID, precisamos analisar dois fatores importantes no projeto dos elementos impressos das etiquetas de código de barras com inlays RFID integrados. São eles: a saliência do chip e o relevo da antena.

Saliência do chip

Os chips RFID atuais são extremamente pequenos e finos, com apenas frações de milímetro de espessura. No entanto, eles não são infinitamente finos e, por isso, produzem uma saliência na face legível de uma etiqueta RFID. Certifique-se de conhecer a localização dessa saliência ao projetar sua etiqueta, pois ela pode afetar a qualidade das áreas impressas em preto (ou na cor de ribbon que você utilizar). O ideal é projetar as etiquetas de forma que a saliência fique localizada em uma área sem impressão.

Relevo da antena

Uma etiqueta RFID não é composta apenas por um pequeno chip. Ao redor desse chip, e eletricamente conectada a ele, está a antena que responde aos sinais de radiofrequência. Normalmente, a antena não cobre toda a superfície inferior do material da etiqueta e, além disso, possui certa espessura, formando um relevo ao longo do seu perímetro. Embora esse relevo seja menos acentuado do que a saliência do chip, a antena também pode afetar negativamente a qualidade de impressão da etiqueta. Por isso, é importante projetar as áreas impressas levando sua localização em consideração.

Se você utilizar um cabeçote de impressão de alta resolução para imprimir elementos gráficos complexos em tags RFID, o ideal é posicionar esses elementos longe da saliência do chip ou do relevo da antena.

Conceitos básicos da codificação

História: O velho oeste do RFID

A tecnologia RFID existe como solução comercial há pelo menos quarenta anos. Durante grande parte desse período, não havia padrões que determinassem como os dados deveriam ser gravados em uma tag. Muitas das primeiras empresas a adotar essa tecnologia criaram seus próprios esquemas de codificação, e o resultado foram tags que só podiam ser lidas por meio de software proprietário. Isso funcionava bem nas primeiras aplicações verticalmente integradas, mas, à medida que mais empresas começaram a desenvolver suas próprias soluções de RFID, e principalmente quando grandes organizações passaram a exigir o uso da tecnologia RFID, fornecedores e clientes passaram a necessitar de métodos padronizados para codificar e ler as tags. Imagine tentar desenvolver uma solução capaz de ler o esquema da empresa A e receber um palete de mercadorias codificado com o esquema da empresa B, que você nunca havia utilizado antes. Ficou claro que eram necessários padrões para toda a indústria.

Padrões RFID

Existem dois sistemas de numeração padrão da indústria para codificação RFID: GS1 e ISO/IEC. Felizmente, essas duas organizações trabalharam em conjunto para adotar o mesmo "bit" em uma tag como bit de identificação. Se o "bit T" for 0, a tag é codificada utilizando o sistema GS1. Se for 1, ela é codificada utilizando o sistema ISO/IEC.

No entanto, dentro de cada sistema de numeração existem diversos esquemas de codificação e, infelizmente, as codificações proprietárias ainda existem. Um dos principais motivos é que os chips RFID armazenam uma quantidade muito pequena de dados, normalmente 96, 128 ou 256 bits (12, 16 ou 32 bytes ou caracteres), e diferentes empresas desejam armazenar informações distintas nesse espaço limitado de memória.

É fácil imaginar os problemas que surgem quando várias empresas utilizam seus próprios esquemas proprietários de codificação. Em resumo: faça um favor a si mesmo e utilize codificações baseadas em padrões; resista à tentação de criar esquemas de codificação proprietários.

Exemplos populares de codificação

Felizmente, diversos esquemas de codificação específicos para determinados setores e aplicações tornaram-se tão populares que hoje são considerados padrões de facto. Não faz parte do escopo deste artigo detalhar cada um deles, mas, a seguir, apresentamos alguns exemplos, breves descrições e links para documentos que os descrevem.

Serialização de tags

Geralmente, existem dois números de série associados a uma tag RFID:

• ID da tag – identifica de forma única o chip RFID individual de todos os outros chips do mundo. A codificação do ID da tag é padronizada, codificada diretamente no chip da tag e não pode ser modificada.
• ID do item – para codificações GS1 (bit T definido como 0), esse valor é denominado EPC; para codificações ISO/IEC (bit T definido como 1), esse valor é denominado UII. É o número de série do artigo ao qual a tag está acoplada. O “proprietário dos dados” (ou seja, o fabricante do produto a ser etiquetado) de uma tag RFID tem controle e responsabilidade total sobre esse número de série. Como muitas empresas utilizam esquemas de numeração de série idênticos, como CCYYDDXXXXXX, em que XXXXXX indica cada artigo sucessivo fabricado em uma determinada data, simplesmente ler o ID do item não é suficiente para identificar um número de série como sendo o seu. Outros identificadores, como o ID do fabricante, também devem ser levados em consideração.

Prevenção contra a manipulação de tags

Tão importante quanto ser capaz de identificar itens únicos é garantir que eles não sejam alterados por pessoas mal-intencionadas. Uma estratégia de bloqueio e/ou autenticação de etiquetas deve levar em conta estes elementos:

Senha de acesso

É possível codificar uma senha de acesso em um chip e, em seguida, bloquear um ou mais bancos de memória (veja abaixo). Essa senha é necessária antes que o chip possa ser recodificado.

Bloqueio ou "bloqueio permanente"

Durante a codificação inicial ou a qualquer momento posterior, você pode emitir um comando que bloqueia áreas do chip ("bancos") ou o chip inteiro, tornando-o somente leitura.

O bloqueio é reversível, se um futuro codificador tiver a senha de acesso.

O "bloqueio permanente" não é reversível. Uma vez que uma tag é "permanentemente bloqueada", ela é somente leitura.

Desativação de um chip

Você pode tornar um chip ilegível, ou "desligá-lo", de duas formas.

• Programaticamente. Use um comando “kill” para garantir que o chip não emita sinal de retorno se ativado, de modo que não possa ser lido.
• Mecanicamente. Passar um chip RFID por um ímã forte ou submetê-lo a um campo de RF muito intenso destruirá fisicamente o chip e/ou sua conexão com a antena. Danificar fisicamente a matriz do chip/antena de modo que a antena se desconecte mecanicamente do chip tem o mesmo efeito. Obviamente, isso não é reversível.

Criptografia e ocultação de dados de tags

Você pode criptografar a área de dados de uma tag, tornando-a ilegível para qualquer pessoa que não possua a chave de descriptografia. Existem muitos esquemas de codificação que suportam a criptografia; portanto, escolha o seu favorito. Leve em consideração, no entanto, que os esquemas de criptografia geralmente reduzem a quantidade de dados que você pode armazenar dentro da capacidade de memória já limitada da tag.

Funcionalidade "Não rastreável"

Ativar a função “não rastreável” no chip de uma tag essencialmente oculta a tag ou parte dela dos sistemas de leitura (a tag simplesmente não responde aos comandos de leitura), a menos que seja fornecida uma senha.

Codificações de assinatura digital

As codificações das tags também podem incorporar uma assinatura digital para garantir a autenticidade dos dados e/ou do proprietário da tag (a empresa que codificou a tag). Os dados da tag e a fonte desses dados são verificáveis.

Validação de tags

Criar codificações adequadas para uma tag é apenas uma parte do trabalho para garantir uma boa tag RFID. É igualmente importante verificar dois aspectos críticos:

1. Que a codificação tenha sido realizada corretamente.
2. Que a tag correta tenha sido codificada.

A impressora adequada pode garantir ambas as coisas. Vejamos essas duas etapas, uma por uma.

Codificação correta

Todos os dispositivos de codificação baseados em padrões suportam a verificação de codificação integrada. Os chips das tags devem retornar um sinal indicando se a codificação foi realizada com sucesso ou se falhou. (Se as empresas que fabricam dispositivos de codificação entendem isso ou não, é outra questão.)

Após receber esse sinal de resposta do chip da tag, alguns fabricantes de dispositivos de codificação anunciam que também podem reler o valor da tag para garantir que esteja correto. Isso pode ser feito, mas geralmente não faz sentido, pois os padrões já exigem isso.

Se a impressora detectar um problema de codificação, ela tentará reprogramar a tag um número de vezes definível pelo usuário. Se a tag não for programada, a etiqueta é retraída e sobreimpressa com um padrão “VOID” para alertar os funcionários de que a tag está com defeito. Em seguida, uma nova tag é impressa com os mesmos dados e validada novamente. Dessa forma, você pode ter certeza de que, se uma etiqueta RFID que não esteja marcada como “VOID” sair da impressora, ela poderá ser lida.

A tag correta foi codificada

A verdadeira questão é se a tag correta — e não uma tag adjacente — foi codificada. Somente as impressoras RFID da TSC oferecem um conjunto completo de funcionalidades e algoritmos para garantir que a tag correta tenha sido codificada com o valor correto. Em conjunto, esses recursos são conhecidos como RTV™ — Validação de Tags RFID.

Especialmente no caso das tags pequenas e com “passo” curto, garantir que a tag correta foi codificada é um desafio. O conjunto de recursos RTV™, de propriedade da TSC, oferece a confiança e a validação necessárias, mesmo com tags tão complexas.

Mais uma vez, as impressoras TSC ajudam a prevenir e detectar codificações incorretas de várias maneiras.

• Aplicação de verificação de codificação adequada e baseada em padrões.
• Conjunto de funcionalidades e algoritmos RTV™, de propriedade da TSC, para prevenir codificações errôneas
• Algumas impressoras da TSC possuem duas antenas: uma antes do cabeçote de impressão e outra depois. A tag é programada pela antena localizada antes do cabeçote e, à medida que a tag sai da impressora, a antena localizada depois do cabeçote garante que a codificação corresponda aos dados enviados à impressora. Isso reduz praticamente a zero os riscos de codificação incorreta.
• Como parceira da TSC, a FactorySense ajuda os clientes a garantir que as tags RFID, o design das etiquetas, a configuração da impressora e as estratégias de codificação se adaptem aos ambientes operacionais reais e aos processos de negócios. Isso inclui selecionar os tipos adequados de tags, projetar etiquetas que levem em consideração a localização do chip e da antena, configurar os ajustes de codificação e validação da impressora e testar as tags nos fluxos de trabalho reais. Ao combinar consultoria prática em RFID e experiência em integração de sistemas com a tecnologia de impressoras da TSC, a FactorySense ajuda a garantir que as etiquetas RFID codificadas corretamente permitam um rastreamento confiável e escalável em todas as operações de fabricação e da cadeia de suprimentos.

Conclusão

As normas são importantes para garantir que os projetos de RFID funcionem não apenas para uma empresa, mas para toda a cadeia de suprimentos. A adoção de um esquema de codificação reconhecido pelo setor garante ampla compatibilidade. Proteger as etiquetas por meio de bloqueio, criptografia e, ao final de sua vida útil, destruição, ajuda a manter a integridade da sua marca. E, por fim, o uso de impressoras adequadas garante que apenas a etiqueta pretendida seja codificada e que isso seja feito corretamente.