17 de Abril de 2024

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Diseño e innovación para empaque

Etiquetas inteligentes: nuevas expectativas

Carlos Juárez
Etiquetas inteligentes: nuevas expectativas

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El crecimiento de la industria automotriz y la llegada de inversiones aeroespaciales generan nuevas probabilidades para las etiquetas inteligentes.

De acuerdo con Packaging Machinery Manufacturers Institute (PMMI), si bien el 70% de la producción de envases se destina a cubrir la demanda del sector de alimentos y bebidas, la llegada de inversiones aeroespaciales y el crecimiento de la industria automotriz causan nuevas expectativas en el sector de empaque y embalaje en México.

Aunque muchas empresas son conscientes de la necesidad de mejorar los niveles de procesos y eficiencia actuales, algunas no entienden de qué manera pueden resultarles útiles las nuevas tecnologías.

Tal es el caso de la identificación por radiofrecuencia (RFID, por sus siglas en inglés) que mediante el uso de los tags o etiquetas inteligentes, ofrece una serie de ventajas que superan las tendencias de la industria.

Los empaques inteligentes o smart packaging cuentan con sistemas para el control y monitoreo de pequeñas escalas incorporados con propósitos de localización y vigilancia de productos, que pueden ser afectados por variables como: acidez, humedad, radiación, temperatura, presión, tiempo (caducidad) o presencia de químicos  y microorganismos como bacterias.

 

RFID y etiquetas inteligentes

 

Los sistemas RFID constan de etiquetas o tags, lectores y software para procesar los datos. Estos tags suelen aplicarse a los empaques de los artículos, y a menudo, forman parte de una etiqueta adhesiva de código de barras. Además, se pueden incorporar en contenedores más duraderos.

Los lectores pueden ser unidades autónomas (por ejemplo, destinados al control de una puerta de expedición o una banda transportadora), se pueden instalar bajo el suelo y montar sobre techos, estar integrados en un terminal portátil para su uso en un montacargas o con la mano e incluso se pueden incorporar a impresoras de código de barras.

El lector envía una señal de radio que es recibida por todos los tags presentes en el campo de radiofrecuencia sintonizado. Estas etiquetas reciben la señal a través de sus antenas y responden transmitiendo los datos que almacenan.

Un tag puede almacenar muchos tipos de datos como el número de serie, instrucciones de configuración, historial de actividad, la temperatura y otros datos proporcionados por los sensores.

El dispositivo de lectura y escritura recibe la señal del tag a través de su antena, la decodifica y transfiere los datos al sistema informático a través de una conexión de cable o inalámbrica.

Asimismo, los sistemas RFID pueden funcionar simultáneamente con redes inalámbricas y suelen integrarse con redes LAN para intercambiar datos con los sistemas de los servidores centrales, ya que estas redes no causan interferencias con los sistemas RFID.

La ventaja de estos sistemas más “inteligentes” es que, a diferencia de la captura de datos basada en códigos de barras, el sistema RFID puede leer la información de la etiqueta sin que exista ninguna línea de visión ni una orientación determinada. Esto significa que dichos sistemas se pueden automatizar en su mayor parte, reduciendo la necesidad de escanear manualmente la administración de las excepciones.

 

Tipos de tags

 

Actualmente existen diversos tipos de tags RFID para distintas condiciones de trabajo. Por ejemplo, puede ocurrir que las etiquetas inteligentes adecuadas para las cajas de cartón que contengan artículos de plástico no sean las más idóneas para tarimas de madera, contenedores metálicos o vidrio.

Los tipos de tags se distinguen por:

a) Tamaño. Pueden ser tan diminutos como un grano de arroz, tener el tamaño de un ladrillo o ser lo suficientemente delgados y flexibles para caber dentro de una etiqueta adhesiva.

b) Desempeño. Varía enormemente en aspectos como la capacidad de lectura y escritura, la memoria y los requisitos eléctricos.

c) Duración. Varía en función de la aplicación y el entorno. Los tags utilizados para la identificación permanente se pueden revestir de modo que soporten: temperaturas extremas, humedad, ácidos y disolventes, pintura, grasa, y otros elementos que perjudican al texto, a los códigos de barras y a otras tecnologías de identificación óptica

d) Lectura o escritura.  Los tags de sólo lectura se programan en la fábrica con un número de serie y otros datos inalterables.

Los datos de los tags de lectura y escritura se pueden revisar miles de veces y suelen estar divididos en particiones, con un área segura de sólo lectura definida por el usuario que incluye un número de identificación exclusiva, y una parte de memoria que es posible escribir y que los usuarios pueden reprogramar siempre que quieran.

De esta manera, el usuario puede codificar de modo permanente un número de identificación de la tarima en la memoria de sólo lectura y utilizar posteriormente las secciones de lectura y escritura para registrar los artículos cargados en la tarima. Después, una vez descargada, la sección que permite la escritura se puede borrar y reutilizar.

e) Pasivos, semipasivos o activos. Los tags pasivos, sin duda los más comunes, reciben la potencia de transmisión del lector. Todas las etiquetas inteligentes RFID son pasivas. Los tags activos incluyen una batería para alimentar las transmisiones, lo que también proporciona un mayor alcance. Ello hace que los activos sean mayores y más costosos que los pasivos.

Los tags semipasivos se comunican del mismo modo que los tags pasivos, aunque también incorporan una batería. Su alcance se encuentra entre el pasivo y el activo y, aunque sus baterías son de larga duración, su tamaño es comparable al de los tags pasivos.

 

Ventajas de las etiquetas inteligentes RFID

 

La tecnología RFID ofrece una serie de ventajas importantes en comparación con otras formas de captura de datos:

•    Control y captura de datos en entornos inadecuados para los operarios, ya que la lectura de las etiquetas no requiere ningún trabajo.
•    Realizar más de mil lecturas por segundo, ofreciendo una alta velocidad y una gran precisión.
•    Modificar los datos de tag RFID repetidamente.
•    Prescindir de una línea directa de visión entre la etiqueta y el lector, lo que la hace adecuada para muchas aplicaciones en las que no se pueden utilizar códigos de barras.
•    Desarrollar operaciones que controlan procesos, facilitan datos precisos en tiempo real, realizan el seguimiento de bienes e inventarios y reducen los requisitos de mano de obra.
•    Utilizarse conjuntamente con sistemas de códigos de barras y redes inalámbricas.

 

Rendimiento de los tags y  aplicaciones al empaque

 

Los sistemas RFID varían en función del alcance y la frecuencia utilizada, la memoria del chip,  la seguridad,  tipo de datos capturados y  otras características.

En este sentido, entender correctamente estas variables es primordial para conocer el rendimiento de la tecnología RFID y el modo de aplicarla a las operaciones del empaque.

1. Frecuencia. La frecuencia es el factor principal que determina el alcance de la RFID, la resistencia a las interferencias y otros parámetros del rendimiento. La mayor parte de los sistemas RFID del mercado operan en la banda UHF, entre 859 y 960 MHz, o en alta frecuencia (HF), a 13.56 MHz.

Otras frecuencias RFID habituales son la de 125 KHz (una frecuencia de corto alcance que se suele utilizar para la identificación de vehículos) y las de 430 MHz y 2.45 GHz; ambas se utilizan en la identificación de largo alcance, generalmente con tags costosos y alimentados con batería.

La banda UHF se utiliza más en aplicaciones de cadena de suministros y de automatización industrial. El conocido estándar Gen 2 de EPCglobal (del que se hablará más adelante) es una tecnología UHF.

2. Alcance. El alcance de lectura de un sistema RFID (distancia del tag a la  antena del lector para leer los datos almacenados en el chip del mismo) varía de unos cuantos centímetros a decenas de metros, en función de la frecuencia que se utilice, la potencia y  la sensibilidad direccional de la antena.

La tecnología HF se utiliza en las aplicaciones de corto alcance, ya que el alcance máximo de lectura es de unos tres metros.

La tecnología UHF proporciona un alcance de lectura de 20 metros o más. El alcance también depende enormemente del entorno físico inmediato; la presencia de metales y líquidos puede causar interferencias que afecten al desempeño del alcance y de la lectura y escritura. Por lo tanto, es posible que varios sistemas de la misma instalación funcionen con alcances distintos, según el entorno más cercano y la ubicación de la antena. En los tags de lectura y escritura, el alcance de lectura suele superar al alcance de escritura.

3. Seguridad. Los chips RFID son extremadamente difíciles de falsificar. Un pirata informático necesitaría conocimientos especializados de ingeniería inalámbrica,  algoritmos de codificación y  técnicas de cifrado. Además, se pueden aplicar distintos niveles de seguridad a los datos del tag, haciendo que los datos sean legibles en algunos puntos de la cadena de suministro pero no en otros.

Algunos estándares RFID incluyen elementos de seguridad adicional. Debido a esto, la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA, por sus siglas en inglés) ha alentado el uso de la tecnología RFID para evitar las falsificaciones farmacéuticas.

4. Normas. En los primeros días de la tecnología RFID, existía la idea errónea de que se trataba de una herramienta propietaria que carecía de normas. Actualmente hay numerosas normas que garantizan la diversidad de frecuencias y aplicaciones. Por ejemplo, existen normas RFID para la administración de artículos, contenedores logísticos, tarjetas tarifarias, identificación de animales, identificación de ruedas y neumáticos y muchos otros usos.

La Organización Internacional de Estándares (ISO, por sus siglas en inglés) y EPCglobal Inc. son dos de las organizaciones de normas más importantes para la cadena de suministro. Muchas normas industriales se basan en normas ISO o EPCglobal, como por ejemplo la  ANSI MH10.8.4 de Estados Unidos para la identificación de contenedores retornables (según una especificación ISO).

Por definición, las normas ISO se pueden utilizar en cualquier lugar del mundo y funcionan como normativa nacional en muchos países. Se ha remitido la norma EPC global UHF Generation 2 (EPC Gen 2) a la organización ISO y se espera que forme parte de la serie de normas ISO-18000.

La norma Gen 2 se creó con el objetivo de facilitar el uso de los números de Electronic Product Code (EPC), que permiten identificar de modo exclusivo objetos como tarimas, cajas o productos individuales.

Las normas EPC proporcionan las especificaciones técnicas de RFID y un sistema de numeración para la identificación única e inequívoca de los artículos. EPC global, una organización subsidiaria de GS1 (la misma organización sin fines de lucro que emite números UPC y administra el sistema EAN.UCC), administra la Gen 2 y otras normas EPC.

Muchos fabricantes, minoristas, empresas, organizaciones del sector público y asociaciones industriales han adoptado o validado los estándares EPC, en especial el Gen 2.

 

Inteligencia ante tendencias del empaque

 

Los tags RFID o etiquetas inteligentes apoyan a industria del smart packaging, ante las tendencias de mercado, ya  que funcionan en entornos en los que factores como la línea de visión indirecta, los requisitos de lectura de alta velocidad, la temperatura extrema y la exposición a gases y elementos químicos impiden el uso de otros métodos de captura de datos, aportando un elemento de comodidad en innumerables tareas habituales, por lo que nuevos mercados como el aeroespacial o automotriz se encuentran ante una valiosa herramienta.

Además, la tecnología RFID tiene un gran potencial aún no explotado, especialmente si se le integra con otras tecnologías y aplicaciones de software. Imagine un sensor de temperatura o de choque integrado en un tag RFID que permita emitir avisos automáticos en situaciones de cambio que puedan dañar o estropear los empaques y sus productos.

La tecnología RFID y los sistemas de redes inalámbricas se pueden integrar y ofrecer opciones de control a tiempo completo y a gran escala. Los movimientos de inventario en las ubicaciones controladas pueden, por ejemplo, activar automáticamente una petición de reposición de artículos o comunicarse con los responsables de seguridad si un artículo es trasladado por personal no autorizado.

Estas aplicaciones ya se están utilizando en las empresas, al igual que otros novedosos sistemas que aumentan la comodidad y la eficiencia en el sector, integrando la tecnología RFID en los procesos ya existentes y permitiendo: eliminar la pérdida de tiempo, mejorar el cumplimiento de normativas, minimizar el riesgo de garantía, optimizar la satisfacción del cliente e incrementar la eficiencia del retiro de productos  en el mercado.

Por Connie Mayer

Carlos Juárez

Licenciado en periodismo y reportero de THE FOOD TECH® y THE LOGISTICS WORLD® con más de 15 años de experiencia. También cubre fuentes mundiales, de economía y negocios, y colabora para UnoTV.

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