Η χρήση σύγχρονων μέσων ηλεκτρονικής ανίχνευσης RFID (Radio Frequency Identities) στα ξύλινα μέσα συσκευασίας καθώς και σε άλλες χρήσεις επίπλων και ξυλοκατασκευών Προκειμένου να ανιχνευθούν ο προηγούμενος θερμικός χειρισμός και η επεξεργασία στην πριστή ξυλεία αλλά και στα ξύλινα μέσα συσκευασίας, έγινε προσπάθεια να χρησιμοποιηθεί τεχνολογία ηλεκτρονικής ανίχνευσης με χρήση ραδιοσυχνοτήτων. Των Δρ. Γεώργιου Νταλού, Δρ. Μιχάλη Σκαρβέλη και Δρ. Δημήτρη Καραμπατζάκη Για το λόγο αυτό έγινε θερμικός χειρισμός σε κομμάτια ξύλου στα οποία ο θερμικός αισθητήρας ενσωματώθηκε μέσα στα δοκίμια ξύλου και στη συνέχεια έγινε θέρμανση στους 56 ο C. Η θερμική διαδικασία επεξεργασίας και άλλες χρήσιμες πληροφορίες που αποθηκεύτηκαν στο εμφυτευμένο μικροτσίπ ήταν δυνατές να ανακληθούν, χρησιμοποιώ - ντας την τεχνολογία λήψης δεδομένων μέσω ραδιοσυχνοτήτων. Η συγκεκριμένη τεχνολογία που εφαρμόστηκε από τους Έλληνες ερευνητές φαίνεται κατάλληλη να συμβάλει στην επισήμανση της θερμικής επεξεργασίας που έχει εφαρμοστεί στην πριστή ξυλεία, σε ξύλινα μέσα συσκευασίας αλλά και σε άλλες εφαρμογές όπως έπιπλα, κουφώματα κλπ. Ο νηματώδης Bursaplelenchus xylophilus Στη διαδικασία χειρισμού του ξύλου για την επεξεργασία του, η εφαρμογή υψηλών θερμοκρασιών είναι συχνά απαραίτητη. Κατά συνέπεια, σε πολλές διαδικασίες όπως η ξήρανση, η εκτύλιξη, η παραγωγή διακοσμητικών ξυλοφύλλων, η κάμψη, κ.λπ. εφαρμόζονται θερμοκρασίες πολύ υψηλότερες από εκείνες του περιβάλλοντος. Αυτές οι θερμοκρασίες σχετίζονται είτε με τις φυσικές ιδιότητες (π.χ. πτώση της περιεχόμενης 2 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ - ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ
υγρασίας, αύξηση της ελαστικότητας) ή με τις χημικές ιδιότητες (π.χ. πολυμερισμός συγκολλητικών ουσιών). Δεδομένου ότι το ξύλο είναι ένα θερμομονωτικό υλικό, εμφανίζονται καθυστερήσεις στη μετάδοση της θερμότητας με αποτέλεσμα, το κέντρο του ξύλου να εμφανίζει μεγάλη διαφορά από την θερμοκρασία της επιφάνειας. Έτσι, ο κύριος στόχος για τον οποίο το ξύλο θερμαίνεται πιθανά να μην επιτευχθεί. Για τον λόγο αυτό ο έλεγχος της θερμοκρασίας πολλές φορές επιβάλλεται, όχι μόνο για τις εργαστηριακές μετρήσεις αλλά και για τον υπολογισμό των βιομηχανικών διαδικασιών. Η ερώτηση αν τελικά έφτασε η θερμοκρασία πραγματικά σε ορισμένο σημείο, γίνεται ιδιαίτερα κρίσιμη κατά τη διάρκεια της θερμικής επεξεργασίας του ξύλου που προορίζεται να χρησιμοποιηθεί ως υλικό συσκευασίας. Ο λόγος είναι ότι η διάδοση του νηματώδους Βursaphelenchus xylo philus στα δάση κωνοφόρων έχει γίνει σχεδόν ανεξέλεγκτος και επιβάλει τα επείγοντα μέτρα αυτά, για την «αποστείρωση» από τον νηματώδη αυτό από την ξυλεία διεθνώς. Σε αυτήν την περίπτωση οι θερμοκρασίες που απαιτούνται στον πυρήνα των ξύλινων κομματιών με τις μεγαλύτερες διατομές, είναι άνω 56 ο C για μια περίοδο τουλάχιστον 30 λεπτών (FAO, 2002). Στις περισσότερες περιπτώσεις, η ξυλεία της οποίας ο θερμικός χειρισμός γίνεται σε κλίβανο καλύπτει τις απαιτήσεις του διεθνούς προτύπου ISPM 15 του FAO αλλά αυτό εξαρτάται από τη μέθοδο ξήρανσης, δεδομένου ότι υπάρχουν μέθοδοι ξήρανσης όπου εφαρμόζονται χαμηλές θερμοκρασίες (π.χ. dehumidification). Εξαρτάται επίσης από την αρχική περιεκτικότητα σε υγρασία του ξύλου, διότι το ξύλο σε υγρασίες μεγαλύτερες από το σημείο ινοκόρου συμπεριφέρεται ό πως ένα υγρό θερμόμετρο (συστοιχία ξηρού και υγρού θερμομέτρου), και οδηγεί σε ενδείξεις θερμοκρασιών που δεν αντιστοιχούν στην πραγματικότητα. Σαν ακριβέστερη μέθοδο θε ωρούμε αυτή που μετράτε η θερμοκρασία στον πυρήνα του ξύλου (Wel ling και Lambertz, 2009). Στη συνέχεια η όλη διαδικασία πρέπει να καταγραφεί και τα στοιχεία πρέπει να αποθηκευτούν, έτσι σε περίπτωση αμφιβολίας να μπορεί να ερευνηθεί εάν η συγκεκριμένη παρτίδα έχει χειριστεί με τον κατάλληλο τρόπο, σύμφωνα με το ISPM 15. Αυτό αποτελεί νόμο του κράτους σε πολλές χώρες ανάμεσα τους και η Ελλάδα και έτσι υπάρχει μια ιχνηλασιμότητα, προκειμένου να εξετάζεται εάν η διαδικασία έχει πραγματοποιηθεί σωστά σε κάθε μια παρτίδα. Εντούτοις, μερικές ερωτήσεις μπορούν ακόμα να εμφανιστούν: Τι συμβαίνει αν δεν υπάρχουν αποθηκευμένα στοι - χεία; Τι συμβαίνει αν δεν αναφέρεται (δίπλα στο σήμα FAO) ο αριθμός παρτίδας ή η ημερομηνία που έγινε ο χειρισμός της παρτίδας; Πώς θα μπορούσε να είναι βέβαιος κανείς ότι το ξύλινο υλικό συσκευασίας που εξετάζεται και φαίνεται σημασμένο είναι πραγματικά αυτό που έγινε ο χειρισμός; Πώς μπορεί να εξασφαλίσει κανείς ότι οι αισθητήρες θερμοκρασίας του θαλάμου λειτουργούν κατάλληλα; Σε πολλές περιπτώσεις, πολλά από τα προηγούμενα ερωτήματα δεν είναι εύκολο να απαντηθούν, είτε επειδή μερικά «ίχνη» έχουν χαθεί είτε γιατί η αλυσίδα της ιχνηλασιμότητας είναι σπασμένη. Σε αυτό το σημείο φαίνεται ότι η τεχνολογία με την χρήση των RFID μπορεί να δώσει λύση. Τα τελευταία χρόνια μπορεί να ακούσετε τη λέξη «RFID» όλο και πιό συχνά και οι περισσότεροι από μας να πιστεύουν ότι είναι πραγματικά μια νέα τεχνολογία. Η αλήθεια είναι ότι τα συστήματα RFID χαμηλής συχνότητας υπάρχουν από τη δεκαετία του `70. Ο λόγος που αυτή η τεχνολογία δεν κατόρθωσε να επεκταθεί όλα αυτά τα έτη ήταν το υψηλό κόστος της κατασκευής των μικροεπεξεργαστών και το κόστος του εξοπλισμού ανάγνωσης. Ένας άλλος λόγος ήταν η έλλειψη κοινού λογισμικού, ώστε όλες οι συσκευές ανάγνωσης να είναι σε θέση να αναγνωρίζουν όλους τους μικροεπεξεργαστές. Η τεχνολογία RFID αναπτύχθηκε κατά τη διάρκεια αρκετών δεκαετιών, όπως εμφανίζεται στις εργασίες Landt (2001), Lahiri (2005). Ο Ngai και άλλοι. (2008a, β) παρουσίασε μια βιβλιογραφική ανασκόπηση 85 ακαδημαϊκών περιοδικών που δημοσιεύθηκαν σχετικά με τα RFID μεταξύ 1995 και 2005, οργανωμένες σε τέσσερις κύριες κατηγορίες: τεχνολογικά ζητήματα, τομείς εφαρμογών, πολιτική και ζητήματα ασφάλειας, και διάφορα. Από τότε, διάφορες άλλες ακαδημαϊκές μελέτες έχουν γραφτεί για τα κέρδη (και τις δαπάνες) της υιοθέτησης των συστημάτων RFID. Στο σχήμα 1, μπορούμε να δούμε ένα βασικό σύστημα RFID 3
Πολλοί ερευνητές μελέτησαν τη χρήση των RFID για να βελτιώσουν τις διαδικασίες αλυσίδων και καταλόγων ανεφοδιασμού που όλο και περισσότερο μπορούν να αλλάξουν από την χρήση της τεχνολογίας RFID. Όλοι οι παραγωγοί κοιτάζουν σε μια υπόσχεση, αξιόπιστη και με μεγαλύτερη διάρκεια από το σύστημα γραμμωτών κωδίκων (bar code) που πολύ συχνά έχουν προβλήματα όταν δεν περνούν μπροστά από τον ανιχνευτή ώστε να διαβαστούν ή όταν εμφανίζονται γρατζουνιές, κ.λπ. Οι ετικέτες RFID φέρνουν ένα μεγαλύτερο σύνολο IDs (ταυτοτήτων) και περισσότερων πληροφοριών από τους γραμμωτούς κώδικες. Οι αναγνώστες RFID μπορούν να προσδιορίσουν τις ετικέτες RFID από μια απόσταση χωρίς απαίτηση μιας οπτικής επαφής. Επιπλέον, τα συστήματα εφαρμογής RFID μπορούν να διακρίνουν μεταξύ πολλών διαφορετικών ετικετών RFID στην ίδια περιοχή, χωρίς ανθρώπινη βοήθεια. Το κόστος είναι ο αρχικός λόγος για την αύξηση της δημοτικότητας αυτής της τεχνολογίας που εμφανίζεται πρόσφατα. Για να ανταγωνιστεί με τη φτηνότερη τεχνολογία γραμμωτών κωδίκων, η ηλεκτρονική τεχνολογία προσδιορισμού πρέπει να είναι εξίσου ανέξοδη, ή να προσθέσει την επαρκή προστιθέμενη αξία, για να βελτιώσει τις αιτήσεις της. Περιγραφή των RFID Το βασικό σύστημα ενός RFID είναι βασισμένο σε τρία μέρη: Μια ή περισσότερες κεραίες (κεραίες RFID). Ένας ή περισσότεροι αναγνώστες (αναγνώστες RFID) Μια ή περισσότερες ετικέττες (LF - HF - UHF ετικέτες RFID) Η κεραία μεταδίδει τα ραδιοσήματα προκειμένου να ενεργοποιηθεί η ετικέτα και μπορεί επίσης να διαβάσει ή να γράψει τα στοιχεία που επιθυμούμε. Οι κεραίες διαβιβάζουν τα σήματα για την επικοινωνία μεταξύ της ετικέτας και της συσκευής αποστολής σημάτων - δέκτης, ο οποίος ελέγχει την επικοινωνία των στοιχείων επίσης. Συνήθως η κεραία συσκευάζεται μαζί με τη συσκευή αποστολής σημάτων και το δέκτη προκειμένου να γίνει αναγνώστης. Το όλο σύστημα μπορεί να είναι φορητό ή όχι. Ο αναγνώστης μεταδίδει τα ραδιο κύματα σε μια απόσταση μεταξύ 2.5 εκατ. μέχρι 30 μ ή περισσότερων, ανάλογα με τη δύναμη παραγωγής και τη ραδιοσυχνότητα. Οι ετικέτες Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά τους μπορούν να χωριστούν στις πιο κάτω κατηγορίες: Ενεργές ετικέτες: Οι ενεργές ετικέτες έχουν μια συσκευή αποστολής σημάτων και την πηγή ενέργειάς τους (συνήθως μια μπαταρία), η οποία χρησιμοποιείται για το μικροεπεξεργαστή και για τη μετάδοση του σήματος στον αναγνώστη. Παθητικές ετικέτες: Οι παθητικές ετικέτες δεν έχουν καμία παροχή ηλεκτρικού ρεύματος και παίρνουν την απαραίτητη ενέργεια από τον αναγνώστη που διαβιβάζει τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Υπάρχουν επίσης ημι -παθητικές ετικέτες, που χρησιμοποιούν μια μπαταρία για το μικροεπεξεργαστή αλλά αυτοί χρειάζονται την ενεργειακή μορφή η συσκευή αποστολής σημάτων για την επικοινωνία. Οι ενεργές και ημιενεργές ετικέτες χρησιμοποιούνται για τα μεγάλης αξίας στοιχεία ενώ οι άλλες για τα προϊόντα χαμηλότερου κόστους. Διάφορα είδη Barcode Σχήμα 2. Ο ηλεκτρονικός κώδικας προϊόντων EPC 4 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ - ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ
Το κόστος είναι ο αρχικός λόγος για την αύξηση της δημοτικότητας αυτής της τεχνολογίας που εμφανίζεται πρόσφατα. Για να ανταγωνιστεί με τη φτηνότερη τεχνολογία γραμμωτών κωδίκων, η ηλεκτρονική τεχνολογία προσδιορισμού πρέπει να είναι εξίσου ανέξοδη, ή να προσθέσει την επαρκή προστιθέμενη αξία, για να βελτιώσει τις αιτήσεις της. Σχήμα 3. Το γράφημα από το θερμικό χειρισμό που έγινε πειραματικά σε ξύλο πεύκης και καταγράφηκε από RFID που βρισκόταν στο κέντρο. Υπάρχουν επίσης κατηγορίες ετικετών μόνο για την ανάγνωση («read only») και για την ανάγνωση αλλά και ικανές για να αποθηκεύουν στοιχεία («read-write»). Στη δεύτερη περίπτωση μπορούμε να προσθέσουμε πληροφορίες ή μπορούμε να γράψουμε στα υπάρχοντα στοιχεία και άλλα όταν είναι η ετικέτα βρίσκεται στην ακτίνα του αναγνώστη. Συνήθως αυτές οι ετικέτες έχουν έναν αύξοντα αριθμό που δεν μπορούμε να αλλάξουμε ή μπορούμε επίσης να κλειδώσουμε μερικά στοιχεία που δεν μπορούν να απομακρυνθούν. Οι «μόνο ανάγνωσης» ετικέτες παρέχουν σε μας τις πληροφορίες που βάζουμε κατά τη διάρκεια της κατασκευής και δεν μπορούμε να τις αλλάξουμε. Οι ζώνες συχνότητας RFID Στην αγορά μπορεί κανείς να βρει διαφορετικούς τύπους ετικετών RFID σε διαφορετικές συχνότητες. Οι διαφορετικές ζώνες των συχνοτήτων είναι οι ακόλουθες: Χαμηλής συχνότητας ζώνη (LF) σε 100-500 KHz, με αργή ταχύτητα ανάγνωσης. Ζώνη υψηλής συχνότητας (HF) σε 13.56 MHz, με τη μέση απόσταση και αργή ταχύτητα ανάγνωσης. Πολύ υψηλής συχνότητας (UHF) από 850 έως 950 MHz και από 2.4 έως 2.5 Ghz, με μεγάλες αποστάσεις και υψηλή ταχύτητα ανάγνωσης. Για το ξύλο οι καταλληλότερες συχνότητες είναι LF και UHF. Κάθε χώρα έχει τις διαφορετικές ζώνες των συχνοτήτων για τις χρήσεις RFID. Ο ηλεκτρονικός κωδικός EPC προϊόντων Ο ηλεκτρονικός κώδικας προϊόντων είναι ένας αριθμός που χρησιμοποιείται μαζί με την τεχνολογία RFID για να βελτιώσει τη διαχείριση της αλυσίδας ανεφοδιασμού και για να έχει τις λιγότερες δαπάνες. Αυτός ο κώδικας παρέχει σε μας τις αναλυτικές πληροφορίες για το προϊόν σε υψηλή ταχύτητα. Αυτός ο κώδικας είναι ένας μοναδικός αριθμός που είναι παρόμοιος με τους αριθμούς για τους γραμμωτούς κώδικες (σχήμα 2). Αυτός ο αριθμός περιέχει: α. Η επιγραφή με 8 bite και δίνει το μήκος του κώδικα β. Ο αριθμός EPC και δίνει τον παραγωγό της κατηγορίας αντικειμένου προϊόντων και δίνει τον ορισμένο τύπο του στοιχείου με τον ίδιο τρόπο με την εκμετάλλευση μετοχών γ. Την κλάση του αντικειμένου δ. Ο αύξων αριθμός και δίνει το μοναδικό αριθμό του ορισμένου στοιχείου. Οι εφαρμογές RFID Οι ετικέτες μπορούν να φέρουν από τις πιο απλές πληροφορίες, όπως οι λεπτομέρειες του ιδιοκτήτη ενός κατοικίδιου ζώου ή των πληροφοριών καθαρισμού ενός υφάσματος ή περισσότερες και πιο περίπλοκες πληροφορίες, όπως το έτος της παραγωγής, τη χώρα και τον τύπο σταφυλιών που χρησιμοποιήθηκαν για μια παραγωγή κρασιού ή ακόμα και τις λεπτομέρειες της συναρμολόγησης ενός αυτοκινήτου (Kim και άλλοι, 2008). Η ποσότητα των πληροφοριών που συνήθως μια ετικέτα μπορεί να φέρει δεν υπερβαίνει τα 2 kbyte. Μπορούμε να πούμε ότι RFID μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη συσκευασία ενός προϊόντος, στις βιβλιοθήκες, στις πιστωτικές κάρτες, σε μια ταυτότητα, στα διαβατήρια ή τις άδειες οδήγησης κ.λπ. Αλλά προ πάντων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για λόγους ιχνηλασιμότητας. 5 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ - ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ
Πιο πάνω παρουσιάζεται το γράφημα που λήφθηκε από ένα από τα πειράματά μας, όταν τοποθετήθηκε κάποιο RFIDs μέσα σε μερικά ξύλινα κομμάτια και τοποθετήθηκαν σε έναν θερμαινόμενο φούρνο στο εργαστήριο (προσομοίωση του θερμικού χειρισμούπου γίνεται στις ξύλινες παλέτες σε μια αίθουσα θέρμανσης ή τις ξύλινες σανίδες σε έναν ξηρό κλίβανο) και έδινε τις πληροφορίες για το χρόνο και την θερμοκρασία στο εσωτερικό του ξύλου (σχήμα 3). Όπως παρουσιάζεται στο Διαδίκτυο, μερικές εμπορικές εφαρμογές είναι ήδη σε λειτουργία (www.confidex.fi, www.iris-rfid.com) στην ξύλινη παλέτα ή σε άλλα ξύλινα προϊόντα όπως στρογύλλη ξυλεία κλπ. Αλλά υπάρχουν ακόμα πολλές εφαρμογές που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σχετικά με τις διαδικασίες κατεργασίας κλπ. Π.χ. Ποιες είναι οι πιο κρύες θέσεις είναι σε έναν κλίβανο ή σε μια αίθουσα θερμικής επεξεργασίας, δεδομένου ότι η φόρτωση της αίθουσας είναι διαφορετική από παρτίδα σε παρτίδα. Η χρήση κάποιου RFID θα μπορούσε να απαντήσει αμέσως σε διάφορες ερωτήσεις, οι πληροφορίες θα μπορούσαν να συγκριθούν με αυτήν που δόθηκε από το λογισμικό και μπορούν επίσης να αποθηκευτούν και να συνοδεύσουν την ξύλινη κατασκευή για ολόκληρη τη ζωή του. Ο εξοπλισμός για τον προγραμματισμό και τη χρήση των RFID υπάρχει στη διάθεση των ερευνητών και αναμένουμε και άλλες προκλήσεις για την εφαρμογή τους. Διάφορα είδη RFID 6 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ - ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ