UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA DE PRODUÇÃO IDENTIFICAÇÃO POR RÁDIO FREQUÊNCIA (RFID) ANILHA RFID Marcos Alexandre Gallaro da Silva Matheus Magela Miranda Rafael Feitoza Maack Thiago Pupo SÃO PAULO 2011
ii Marcos Alexandre Gallaro da Silva Matheus Magela Miranda Rafael Feitoza Maack Thiago Pupo IDENTIFICAÇÃO POR RÁDIO FREQUÊNCIA (RFID) ANILHA RFID Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia de Produção da Universidade Anhembi Morumbi Orientador: Prof. Francisco Carlos Damante SÃO PAULO 2011
iii UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ENGENHARIA DE PRODUÇÃO SÃO PAULO, 2011 Marcos Alexandre Gallaro da Silva Matheus Magela Miranda Rafael Feitoza Maack Thiago Pupo IDENTIFICAÇÃO POR RÁDIO FREQUÊNCIA (RFID) ANILHA RFID APROVADO EM / / BANCA EXAMINADORA
iv Dedicamos este trabalho aos professores que acompanharam esta nossa jornada e que agora chega ao fim. Às nossas esposas mães e família, que nos deram todo apoio e força para concluir esse curso.
v AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus, por ter ficado sempre ao nosso lado para que, finalmente, pudesse concluir mais esta etapa da nossa vida. Depois à nossa família, que sempre esteve presente em todos os momentos de dificuldades.
vi "A mente que se abre á uma nova idéia, jamais retorna ao seu tamanho original". (ALBERT EINSTEIN).
vii RESUMO Os mercados em geral vêm buscando alternativa para otimização dos processos de identificação dos produtos, materiais, indivíduos, animais, dentre outros, com intuito da redução no tempo de leitura, melhor administração dos dados, maior segurança nas informações, automação dos processos e redução de custo. A dificuldade nos identificadores por código de barras é que o leitor deve estar perfeitamente alinhado a etiqueta para que possa fazer a leitura, impossibilitando a leitura de vários identificadores ao mesmo tempo, e tendo a necessidade de movimentação e alinhamento do produto identificado para possibilitar a leitura das etiquetas. O objetivo deste trabalho foi realizar uma profunda análise da tecnologia de identificação por rádio freqüência RFID e suas aplicações, onde foi alcançado com êxito proporcionando um entendimento geral da tecnologia e suas aplicações. A Tecnologia de identificação por rádio freqüência RFID, apesar de ser uma tecnologia vista como do futuro, ela já esta presente no nosso dia a dia, facilitando os processos de controle em cartões de acesso, transporte publico, linha de produção etc. A cada dia mais vai surgindo novas propostas e meios para aplicação desta eficiente tecnologia de identificação. Palavras-chave: Identificação; Tecnologia; Freqüência.
viii ABSTRACT The markets in general have been seeking an alternative to optimization of product identification, materials, people, animals, among others, with the aim of reducing the reading time, better data management, increased security of information of processes and reduction of cost. The difficulty in this system is that the reader must be perfectly aligned so you can make label reading, making it impossible to read several tags at the same time, taking the need for movement and alignment of the product identified to enable the reading of labels. The objective of this study was a deep analysis of technology radio frequency identification RFID and its applications, which was successfully achieved by providing a general understanding of the technology and its applications. The technology of radio frequency identification RFID, despite being seen as a technology of the future, it is already present in our daily lives, making control processes for access cards, public transport etc. production line. Every day more will emerge new proposals and means for applying. Keywords: Identification, Technology, Frequency.
ix LISTA DE FIGURAS Figura 1 Codificação do código de barras... 9 Figura 2 Modelo do código de barras... 9 Figura 3 Smart cards... 12 Figura 4 Desenvolvimento dos sistemas de identificação RFID... 13 Figura 5 James Clerk Maxwell... 14 Figura 6 Evolução dos sistemas de identificações RFID... 16 Figura 7 Evolução da tecnologia RFID no comércio e prestação de 16 serviços... Figura 8 Relação tempo x benefícios para utilização da tecnologia 20 RFID... Figura 9 Aplicações mais comuns da tecnologia RFID... 21 Figura 10 Composição básica de um sistema... 22 Figura 11 Modelos de Tag Passivo... 24 Figura 12 Construção dos tags passivos... 24 Figura 13 Componentes de um tag passivo... 25 Figura 14 Componentes de um tag passivo UHF... 25 Figura 15 Chip ou Die... 26 Figura 16 Chip ou Die encapsulado... 27 Figura 17 Tag VHF... 27 Figura 18 Tipo de antenas UHF... 28 Figura 19 Tag ativo... 28 Figura 20 Distribuição das freqüências para os sistemas RFID... 33 Figura 21 Freqüência definida pela ANATEL... 34 Figura 22 - Histórico Anilhas Capri... 37 Figura 23 Logomarca Anilhas Capri... 37 Figura 24 Anilha de identificação... 38 Figura 25 Anilhas abertas e fechadas... 38 Figura 26 Procedimento para colocar anilha Fechada... 39 Figura 27 PDCA... 41
x Figura 28 Componentes da Anilha RFID... 42 Figura 29 - Processo de fabricação da Anilha RFID... 43 Figura 30 Aplicação da Anilha RFID... 45 Figura 31 Leitura da Anilha RFID... 46 Figura 32 Leitura da Anilha RFID após 1 mês... 46 Figura 33 Leitura da Anilha RFID após 1 ano... 47 Figura 34 Linha do tempo de Anilha RFID... 48
xi LISTA DE TABELAS Tabela 1 Padrões ISO para tecnologia RFID. 31 Tabela 2 Distribuição das freqüências para RFID....... 34 Tabela 3 Padronização da ISO11785..... 44
xii SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO... 1 2 OBJETIVOS... 3 2.1 Objetivo Geral... 3 2.2 Objetivos Específicos...3 3. METODOLOGIA... 5 4. JUSTIFICATIVA... 7 5. REFERENCIAL TEORICO...8 5.1 Evolução das Identificações...8 5.2 Tecnologia da Identificação por Rádio Freguencia (RFID)...12 5.3 História da Rádio Freguencia...13 5.4 Vantagens da Tecnologia RFID... 18 5.5 Aplicações da Tecnologia RFID... 20 5.6 Principio de Funcionamento...22 5.7 TAG (IDENTIFICADOR)...23 5.7.1 Tag Passivo...24 5.7.2 Tag Ativo... 28 5.7.3 Tag Semi-passivo ou Semi-ativo...29 5.8 PADRONIZAÇÃO...30 5.8.1 Faixas de Freqüências Utilizadas pelo Sistema RFID...32 6. ESTUDO DE CASO...35 6.1 Introdução...35 6.2 Apresentação da Empresa... 35 6.3 Anilha de Identificação para pássaros... 37 6.4 A Necessidade do Mercado... 39 6.5 Planejamento do Projeto PDCA... 41
xiii 6.6 Apresentação do Produto...42 6.6.1 Componentes da Anilha RFID... 42 6.6.2 Processo de fabricação da Anilha RFID... 43 6.6.3 Padronização do sinal eletrônico... 44 6.6.4 Acompanhamento da Anilha RFID em Campo...45 6.6.5 Aplicação da Anilha RFID...45 6.6.6 Leitura da Anilha RFID...46 6.6.7 Linha do tempo...48 6.7 RESULTADOS OBTIDOS...48 CONCLUSÃO...50 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 51 ANEXO A...53
1 1. INTRODUÇÃO Os mercados em geral vêm buscando alternativa para otimização dos processos de identificação dos produtos, materiais, indivíduos, animais, dentre outros, com intuito da redução no tempo de leitura, melhor administração dos dados, maior segurança nas informações, automação dos processos e redução de custo. A identificação por código de barras teve origem nos EUA, em 1973, com o código UPC (Universal Product Code) e, em 1977, esse sistema foi expandido para a Europa através do EAN (European Article Numerical Association). Basicamente é um código binário que compreende barras em preto e aberturas em branco organizadas em uma configuração paralela de acordo com um padrão predeterminado e representam os elementos de dados que referenciam a um símbolo associado. Sua leitura é feita pela exploração óptica do laser, isto é, pela reflexão diferente de um feixe de laser das barras do preto e das aberturas brancas. A dificuldade neste sistema é que o leitor deve estar perfeitamente alinhado a etiqueta para que possa fazer a leitura, impossibilitando a leitura de vários identificadores ao mesmo tempo, e tendo a necessidade de movimentação e alinhamento do produto identificado para possibilitar a leitura das etiquetas. RFID significa Rádio Frequency Identification (Identificação por Rádio Freqüência), um termo que descreve qualquer sistema de identificação no qual um dispositivo eletrônico usa freqüência de rádio ou variações de campo magnético para se comunicar com um receptor. Este sistema possibilita a identificação, localizaçã7o, e monitoramento de posições e informações de objetos, animais e pessoas etc. A identificação por rádio freqüência tem o grande beneficio, pois não precisar do contato físico entre o leitor e o tag de identificação, não tem a necessidade de estar alinhado para possibilitar a leitura, de acordo com a configurações dos tags podem ser lido a grandes distâncias.
2 Podendo ainda ter ações pré programadas sem a necessidade de comandos diretos, como por exemplo, ser programado para cada vez que encontrar outro tag marcar a data, hora e local através de latitude e longitude, assim quando fizermos a leitura deste tag teremos diversas informações de outros tags também, isso é conhecido como internet das coisas. A tecnologia RFID começa a ter forte influência na indústria, e a ter um papel prepotente no comércio mundial.
3 2. OBJETIVOS Expor teoricamente e na pratica a tecnologia de identificação por ondas de rádio freqüência mais conhecida como RFID 1.1 Objetivo Geral Mostrar a criação de um novo produto com tecnologia de identificação por rádio freqüência que atende a necessidade do segmento de identificação de animais silvestres, para que seja fabricado e comercializado pela empresa Anilhas Capri Indústria e Comércio LTDA EPP, localizada em São Paulo. Pretende-se agregar mais valor aos produtos comercializados, criar dificuldades para entrada de novos concorrentes, dificultar a clonagem, falsificação e adulteração dos produtos e compreender melhor a tecnologia de identificação por rádio freqüência. Uma tecnologia descoberta em 1830 porem com aplicações comerciais viáveis apenas nos últimos anos. 1.2 Objetivo Especifico Desenvolver a Anilha RFID, um produto inovador com tecnologia de rádio freqüência, para identificação de pássaros silvestres nascidos em cativeiro. Este novo produto trará maior segurança, ao segmento de criação e comercialização de pássaros silvestres criados em cativeiro, sobre controle e fiscalização do IBAMA (Instituto Brasileiro do Meio Ambiente). Reduzindo significativamente o trafico e comércio ilegal de pássaros silvestre, que são taxados de legais pelos traficantes e comerciantes. Implantar maior tecnologia para o sistema de identificação animal, que irá permitir maior facilidade e automação na leitura dos códigos das anilhas dos pássaros, resultando em menor estresse para o animal e maior precisão e velocidade na leitura.
4 Buscar a adequação do preço para o mercado internacional com volume de produção atendendo a demanda do mercado brasileiro. Nos próximos 20 anos substituir 80% das anilhas de identificação visual do mercado brasileiro, pela Anilha RFID.
5 3. METODOLOGIA A metodologia de pesquisa, segundo Minayo (2003, p. 16-18) é o caminho do pensamento a ser seguido. Ocupa um lugar central na teoria e trata-se basicamente do conjunto de técnicas a ser adotada para construir uma realidade. A pesquisa é assim, a atividade básica da ciência na sua construção da realidade. Esta pesquisa foi desenvolvida com base nos conhecimentos adquiridos durante o curso de Engenharia de Produção da Universidade Anhembi Morumbi, onde estes conteúdos foram aplicados no estudo de caso. O estudo se dividiu em duas etapas, a primeira etapa foi realizada uma pesquisa bibliográfica de caráter exploratório em livros, artigos, trabalhos científicos, sítios da internet etc. para embalsamento teórico sobre a tecnologia RFID. Na segunda etapa de caráter descritivo, foi feito um estudo de caso sobre uma aplicação prática da tecnologia de identificação por RFID no segmento animal, mais especificamente em pássaros silvestres nascidos em cativeiro sobre gestão e fiscalização do IBAMA. O referencial teórico conceitua a tecnologia RFID, descrevendo os tipos de identificadores conhecidos como tag, a variação da tecnologia para cada tipo de aplicação etc.. Para apoiar a teoria foram utilizados os conhecimentos adquiridos pelos membros deste trabalho de graduação, no decorrer da suas atividades profissionais. Segundo Chizzotti (1995, p. 102), estudo de caso é a pesquisa para coleta e registrar dados de um ou vários casos, para organizar um relatório ordenado e crítico ou avaliar analiticamente a experiência com o objetivo de tomar decisões ou propor ação transformadora. A forma de comprovação dos conhecimentos adquiridos foi um estudo de caso na empresa Anilhas Capri, no segmento de identificação animal mais especificamente em pássaros silvestres nascidos em cativeiro. Foi possível ter acesso as informações através da análise de materiais da empresa como: arquivos, catálogos, formulários, consulta as pessoas envolvidas no departamento
6 e acompanhamento das atividades da empresa com os produtos que utilizam a tecnologia de Rádio Freqüência. O anexo A, possui documentos extraídos da Organização internacional de normas ISO e da Associação Brasileira de Norma Técnica (ABNT), onde abordam as características e padrões para a rádio freqüência no segmento animal, desta forma todo proposto no estudo de caso poderá ser aplicado internacionalmente, não se restringindo apenas ao mercado Brasileiro.
7 4. JUSTIFICATIVA A tecnologia de identificação de Rádio Freqüência é dita como a solução para o futuro da automação dos processos de logística, manejo, transporte, rastreabilidade etc.. Hoje ela já está presente em alguns processos, porem na maioria dos segmentos a tecnologia ainda não é explorado como deveria. A tecnologia de rádio freqüência vem evoluindo rapidamente nos últimos anos, reduzindo cada vez mais os tamanhos dos tags, custos e aumentando sua eficiência. Com essa evolução esta propiciando a aplicação da tecnologia em segmentos ainda não explorados. O IBAMA apóia a criação legal de pássaros silvestres em cativeiro como forma de combate ao tráfico. O comércio ilegal de animais silvestres é a terceira atividade clandestina que mais movimenta dinheiro sujo, ficando atrás apenas para o tráfico de drogas e armas. Onde 80% destes animais traficado são pássaros. Todos os anos mais de 38 milhões de animais selvagens são retirados ilegalmente de seu habitat no país, sendo 40% exportados, segundo relatório da Polícia Federal. O mercado ilegal de animais movimenta ilicitamente aproximadamente US$ 10 bilhões por ano e o Brasil participa desse mercado com cerca de US$ 1 bilhão ao ano. Um pássaro legalizado custa cerca de 950% a mais, que o pássaro comercializando de forma ilegal. Devido a isto os traficantes estão sempre buscando um processo para simular que o pássaro está legalizado para obter um melhor valor na comercialização. Para se obter a falsa legalização do pássaro os traficantes estão clonando e falsificando as anilhas de identificação fornecidas aos criadores com autorização do IBAMA. O emprego da tecnologia RFID possibilita dentre outras, a automação do processo de criação de animais como maior velocidade e precisão na leitura dos códigos e histórico do animal, para o manejo correto visando o aumento e aprimoramento da genética da criação.
8 5. REFERENCIAL TEÓRICO 5.1 EVOLUÇÃO DAS IDENTIFICAÇÕES A partir do momento que nascemos já recebemos um código de identificação iniciando pelo numero da certidão de nascimento partindo para o RG e posteriormente para o CPF. Esses códigos de identificação são necessários para podermos ser identificados em processos que ocorrem no nosso dia a dia como na área da saúde em hospitais, financeira em bancos etc. Com a revolução industrial, o crescimento do volume de fabricação de produtos aumentou significativamente, juntamente com este crescimento surgiu a necessidade de identificá-los para poder controlá-los de forma mais efetivas, muitas vezes apenas para saber o preço de cada produto ou origem. A produção animal passou pelo mesmo processo de crescimento, devido ao grande crescimento da população que resultou com o maior consumo de carne animal sendo necessário um maior controle do processo de criação, manejo e abate. Foram adotados vários tipos de identificações como etiquetas com nome de fabricante, preços etc. marcação a quente (hot stamp) nas embalagens, todas sempre visuais tendo a necessidade do operador ou usuário manipular estes dados podendo ocorrer falhas no processo, e tendo um alto tempo de processamento. Para sanar estes problemas no século passado muitas empresas investiram em pesquisa no intuito de automatizar os processos de identificação. Surgiu o sistema de identificação de produtos conhecido por código de barras teve origem nos EUA, em 1973, com o código UPC (Universal Product Code) e, em 1977, esse sistema foi expandido para a Europa através do EAN (European Article Numerical Association). é um código binário que compreende barras em preto e aberturas em branco arranjadas em uma configuração paralela de acordo com um padrão predeterminado e representam os elementos de dados
9 que referenciam a um símbolo associado. A seqüência, composta de barras largas e estreitas e de aberturas, pode ser interpretada alfanumérica e numericamente. Sua leitura é feita pela exploração óptica do laser, isto é, pela reflexão diferente de um feixe de laser das barras do preto e das aberturas brancas. Entretanto, apesar de seu princípio físico permanecer o mesmo até hoje, há algumas diferenças consideráveis entre as disposições do código nos aproximadamente dez tipos diferentes de códigos de barra atualmente em uso. O código de barras mais popular é o EAN, que foi projetado especificamente para cumprir as exigências da indústria de mantimentos. O código EAN, que representa um desenvolvimento do UPC dos EUA, é composto por 13 dígitos: o identificador do país, o identificador da companhia, o número do artigo do fabricante e um dígito de verificação. Figura 1 Codificação do código de barras Figura 2 Modelo do código de barras O código de barras EAN8 consiste em uma seqüência de barras pretas e brancas que representam o código do produto. Cada dígito é representado por 7 barras pretas ou brancas que são decodificadas. Cada barra branca representa o bit 0 e cada barra preta o bit 1. As três barras iniciais (lado esquerdo), cinco barras do centro e as três barras do final representam barras de guarda (GS1, 2001).
10 Um dos problemas com o código de barras, é que apenas se pode fazer a leitura de apenas um objeto por vez. Além disso, uma quantidade limitada de dados é armazenada no código deixando de lado informações importantes como número de série original, data de expiração ou validade, ou outra informação pertinente. A leitora de código de barras tem necessariamente que estar em contato visual com o código para efetuar sua leitura, logo, ocorre erros de leitura caso o artigo codificado esteja empoeirado, sujo ou com algum defeito em sua etiqueta de identificação. Uma grande vantagem é o baixo custo de implementação e manutenção, bastando à impressão das etiquetas codificadas e um dispositivo de leitura. Também surgiu à leitura óptica, o OCR (Optical Character Recognition) que foi usado primeiramente, nos anos 60, com o objetivo de criar ou reconhecer caracteres de modo que pudessem ser lidos de maneira normal por uma pessoa ou de modo automático por uma máquina. Como exemplo de aplicação do OCR, tem-se a ferramenta disponibilizada nos scanners que reconhecem os caracteres de texto e os enviam para um editor de texto. Uma importante vantagem do OCR é sua elevada densidade de informação e possibilidade de leitura dos dados de modo visual em regime de emergência, no caso de problemas com a leitura óptica. Hoje, o OCR é usado na produção, em atividades administrativas, GED e também nos bancos para o registro dos cheques (os dados pessoais, como número do cheque e nome do cliente, são impressos na linha inferior de um cheque do tipo OCR). Entretanto, os sistemas de OCR não se tornaram universalmente aplicáveis devido ao elevado custo e complexidade dos dispositivos de leitura. Posteriormente foram criados os cartões de memória (Memory Cards), geralmente usa se uma memória eletrônica, que é acessada usando uma lógica seqüencial. É também possível incorporar algoritmos simples de segurança. A funcionalidade da memória pode ser otimizada para uma aplicação específica e a flexibilidade da aplicação é altamente limitada, mas, por outro lado, os cartões de memória possuem uma boa relação custo beneficio.
11 Os cartões micro processados são muito usados em aplicações que necessitam de uma maior segurança, como os smart cards para telefones móveis GSM e os cartões de crédito com chip. A opção de programar os cartões micro processados facilita a adaptação rápida à novas aplicações que vão surgindo a cada dia, o que representa uma grande vantagem devido a sua flexibilização mesmo com um custo relativamente alto, pois seu tempo de vida é longo. A tecnologia smart card consiste em um cartão de plástico com um chip que contém uma memória ROM e, em alguns modelos, possui, além da memória, um microprocessador. Na memória ROM, encontra se o sistema operacional próprio de cada fabricante. A capacidade dos cartões varia de alguns bytes até alguns kbytes, dependendo do chip, do fabricante e do tipo de aplicação. Assemelhasse em forma e tamanho a um cartão de crédito convencional de plástico com tarja magnética. Além de ser usado em cartões bancários e de identificação pessoal, é encontrado também nos celulares GSM. Os smart cards não utilizam fonte de alimentação própria, pois a energia necessária para o seu funcionamento, bem como o relógio de sincronismo para a transmissão de dados, é proveniente do dispositivo de leitura. Os smart cards oferecem diversas vantagens se comparados aos cartões de tarja magnética. Por exemplo, a capacidade de armazenamento de um smart card é maior que a de um cartão de tarja magnética. Chips com mais de 256 kb de memória está atualmente disponíveis. Também é possível construir uma variedade de mecanismos de segurança, conforme as exigências específicas de determinada aplicação. Porem os cartões precisa de contato direto com o leitor para transmissão dos seus dados desta forma exige que o cartão seja inserido no dispositivo. Atualmente, seu uso está direcionado a cartões de fidelidade, cartões de crédito e bancos.
12 Figura 3 Smart cards (GOMES, 2007) 5.2 TECNOLOGIA DE IDENTIFICAÇÃO POR RÁDIO FREQUÊNCIA (RFID) Gomes (2007) ressalta que: RFID Significa Rádio Frequency Identification (Identificação por rádio freqüência), um termo que descreve qualquer sistema de identificação no qual um dispositivo eletrônico usa freqüência de rádio ou variações de campo magnético para se comunicar com um receptor. Este sistema possibilita a identificação, localização, e monitoramento de posições e informações de objetos animais e pessoas etc. Com a sua grande capacidade de identificação em tempo real e localização a grandes distâncias, a tecnologia RFID começa a ter forte influência na indústria, e a ter um papel prepotente no comércio mundial. Esta tecnologia parece ser algo para o futuro porem já está presente no dia a dia das nossas vidas. Em forma de cartões de acessos, passagens em pedágios sem ter a necessidade de parar para pagamento imediato, etiquetas de controle de livros nas bibliotecas, etiquetas de identificação de objetos dentro de armazéns e lojas, etiquetas para controle de entrada e saída de mercadorias dentro de lojas para que não ocorram furtos, brincos de identificação para rebanho bovino, suíno, identificadores implantáveis para animais de estimação como cães, gatos etc. São grandes os benefícios da tecnologia, comparado com os sistemas de identificações tradicionais, como a não necessidade de um exato posicionamento para leitura dos dados, como é o caso do código de barras, a grande capacidade de armazenamento de informações na sua memória, todo o sistema de leitura e controle dos dados é eletrônico evitando o erro humano de visualização, leitura e digitação maior segurança das informações etc.
13 As aplicações da tecnologia RFID são muitas, hoje existem muitas pesquisas para novas aplicações comerciais, e é uma grande aposta da indústria com volumes de negócios a rondando em torno de muitos milhares de milhões de dólares atualmente. De acordo com Finkeczeller (2003) Estima que a aplicação da tecnologia dependendo da área de negócio pode aumentar entre 10% a 30% os ganhos das empresas, por causa da diminuição dos custos com estoque e as vantagens em nível de eficiência e segurança. 5.3 HISTÓRIA DA RÁDIO FREQÜÊNCIA Figura 4 Desenvolvimento dos sistemas de identificação RFID (SHAHRAM, 2005) O trabalho mais ilustre e célebre desenvolvido no estudo do Eletromagnetismo foi realizado em meados do século XIX pelo renomado físico escocês James Clerk Maxwell (1831-1879).
14 Figura 5 James Clerk Maxwell (OLIVEIRA; PEREIRA, 2006) Apoiando-se nas leis experimentais desenvolvidas pelo grande físico francês Charles Augustin Coulomb (1736-1806), pelo ilustre físico também francês André-Marie Ampère (1775-1836) e pelo grande físico experimental inglês Michael Faraday (1791-1867), e acrescentando a essas leis experimentais uma nova concepção criada por ele próprio, este cientista estruturou um conjunto de equações, atualmente denominadas equações de Maxwell, que unificam todos os conhecimentos sobre o Eletromagnetismo adquiridos até aquela época. A conseqüência mais marcante para a Física, obtida por meio de tais equações, foi a previsão da existência das chamadas ondas eletromagnéticas. Maxwell, para confirmar a existência das ondas eletromagnéticas, fez uma descoberta incrível sobre a oscilação de um campo magnético e campo elétrico, apresentado abaixo: Campo Elétrico Induzido: Maxwell percebeu, por meio de experiências, que, se um campo magnético existente em certa região do espaço, sofrer uma oscilação no decorrer do tempo, esta oscilação faz aparecer, nesta região um campo elétrico induzido. Este fato constitui um dos princípios básicos do Eletromagnetismo e fica claro, então, que um campo elétrico pode ser produzido não só por cargas elétricas em repouso, mas também por um campo magnético oscilável. Campo Magnético Induzido: Quando Maxwell constatou a existência do campo elétrico induzido, ele teve a idéia de que, talvez, o fenômeno inverso fosse verdadeiro. Em outras palavras, Maxwell lançou a hipótese de que um campo
15 elétrico oscilável pudesse dar origem a um campo magnético. Portanto, a hipótese de Maxwell nos diz que, se um campo elétrico, existente em certa região do espaço, sofrer uma oscilação no decorrer do tempo, esta oscilação dará origem, nesta região, a um campo magnético induzido. A Existência das Ondas Eletromagnéticas: A propagação através do espaço constituída por oscilações de campos magnéticos e elétricos é a chamada onda eletromagnética. Ao calcular a velocidade de propagação de uma onda eletromagnética, no vácuo, Maxwell encontrou um resultado igual à velocidade da luz. Este fato levou-o a suspeitar que a luz fosse uma onda eletromagnética. As experiências do grande físico alemão Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894), e outras posteriores, mostraram que as idéias de Maxwell eram corretas. (OLIVEIRA, 2011) Em 1937, Robert Alexander Watson Watt, físico escocês foi responsável por um grande aprimoramento do dos sistemas de detecção e telemetria por rádio, mais conhecido como RADAR ( Radio Detection And Ranging). Este sistema se baseia na reflexão de onda eletromagnética de objetos distantes, que permite a sua localização. O primeiro radar apesar de não ter tido utilidade pratica para a época foi construído na Alemanha por C. Hulsmeyer, em 1904. Este equipamento foi considerado de difícil construção, baixa precisão e ineficiente localização de objetos. O sistema de radar foi utilizado pelos britânicos durante a segunda guerra mundial, pois previam com antecedência os ataques alemães e possuía a capacidade de saber com precisão, importante dados como a distância e velocidade dos bombardeiros inimigos. Este fato diminuiu muito o numero de baixas civis, já que dava tempo para alarmar a população a fim que se protegesse. (SANTINI, 2008) A história da RFID começa realmente em 1970 quando Mario W. Cardullo requisitou a primeira patente americana para um sistema ativo de RFID com memória regravável. No mesmo ano um empreendedor da Califórnia recebeu a patente de um sistema, o qual era usado para destravar porta sem ajuda de chaves. O governo americano também trabalhava no desenvolvimento de sistemas de RFID e construiu um sistema de rastreamento de material radioativo para o
16 Energy Department e outros de rastreamento de gado para o Agricultural Departament. Figura 6 Evolução dos sistemas de identificações RFID (SHAHRAM, 2005) Até o dado momento os tags utilizados eram de baixa freqüência (LF), 125 khz, até que as empresas que comercializavam estes sistemas mudaram para os de alta freqüência (HF), 13,56 MHz. Hoje estes sistemas são utilizados em diversas aplicações, como nos controles de acesso e sistemas de pagamento. No começo dos anos 80, a IBM patenteou os sistemas de Freqüência ultra alta (UHF), Hultra High Frequency, possibilitando que o RFID fizesse leituras a distâncias superiores a 10 metros, Hoje em conseqüência dos problemas financeiros da década de 1990, a IBM não é mais detentora da patente, que foi vendida para a INTERMEC, uma empresa provedora de código de barras. (SANTINI, 2008) Figura 7 Evolução da tecnologia RFID no comércio e prestação de serviços (SHAHRAM, 2005)
17 O grande crescimento do RFID UHF foi em 1999, quando o Uniform Code Council, EAN international, Procter & Gamble e Gillette fundaram o ID Center, no MIT, Massachusetts Institute of Technology, berço de vários outros avanços tecnológicos. A pesquisa do Auto-ID Center era mudar a essência do RFID de um pequeno banco de dados móvel para um numero de série o que baixaria drasticamente os custos e transformaria o RFID em uma tecnologia de rede, ligando os objetos a Internet através dos tags. Entre 1999 e 2003, o Auto ID Center cresceu e ganhou apoio de mais de 100 companhias, além do departamento de Defesa dos Estados Unidos. Nesta mesma época foram abertos laboratórios em vários outros países, desenvolvendo dois protocolos de interferência de área (Classe 1 e Classe 0), o EPC (eletronic Product Code ou Código eletrônico de Produto), o qual designa o esquema e arquitetura da rede para associação de RFID na internet. Em 2003, o auto-id Center fechou e suas responsabilidades foram passadas para os Auto-LD Labs. Em 2004 a EPC ratificou uma segunda geração de padrões, melhorando o caminho pra amplas adoções (SANTINI, 2008). O RFID cada vez mais vem ganhando força e espaço no mercado, o fato se deve, principalmente, pela redução de custos de implantação da tecnologia e do tempo de controle da produção (controle de estoques, linha de montagem, entre outros). A filosofia Just In Time tem grande parcela de influência sobre a decisão de usar a tecnologia. (SHAHRAM, 2005) Glover (2007) afirma ainda que: Parte do que tornou o crescimento da tecnologia RFID foi possível, devido às reduções no custo e tamanho dos componentes semicondutores. Alguns dos primeiros identificadores RFID eram do tamanho de fornos de microondas e os primeiros leitores eram prédios com antenas grandes. Em 2000 se iniciou a aplicação da tecnologia no mercado de varejo. A rede Wal-Mart exigiu que todos os seus fornecedores identificassem seus produtos com etiquetas de RFID, no intuito de aperfeiçoar o controle sobre os produtos das lojas e depósitos.
18 5.4 VANTAGENS DA TECNOLOGIA RFID Há muitas formas de identificar objetos animais e pessoas. Porque usar a RFID? As pessoas têm contado estoque e registrado remessas desde que os sumérios inventaram o pacote perdido. Até alguns dos primeiros usos da escrita, nasceram da necessidade de identificar remessa e definir contratos de bens enviados entre duas pessoas que poderia nunca se encontrar. Identificadores e símbolos escritos funcionam bem para identificar alguns itens ou algumas pessoas, mas para identificar e direcionar centenas de pacotes por hora, alguma automação era necessária. Como mostrado anteriormente o identificador por código de barras é o legível por computador mais familiar, mas o laser utilizado para varrer o código de barras impõe certa limitação. Pois ela requer uma linha de visão direta de forma que o item tem que estar bem de frente e na direção correta, sem algo bloqueando o feixe entre o laser e a barra de códigos. A maior parte das outras formas de identificação, como tarjas magnéticas em cartões de crédito, também deve se alinhar corretamente com o leitor de cartão ou ser inserida de alguma forma especifica. Se for registras caixas em uma esteira ou crianças em um passeio, alinha as coisas demanda muito tempo. A biometria pode ajudar a identificar pessoas porem o reconhecimento ótico e de impressões digitais requer alinhamento cuidadoso, semelhante as das tarjas magnéticas. Exames de capilaridade facial exigem que você esteja pelo menos de frente para a câmera e até mesmo reconhecimento de voz funciona melhor se você não estiver falando sua senha de costas. Identificadores RFID fornecem um mecanismo para identificar um item à distância, com muito menos sensibilidade do item a orientação de um leitor. Um leitor pode até enxergar o identificado até mesmo tendo barreiras e estando em diversas posições. RFID possui qualidades extras que a tornam mais apropriada do que outras tecnologias para criação da prevista internet de coisas. Não se pode, por exemplo, adicionar informações com facilidade a um código de barras após ele ter sido impresso, enquanto que alguns tipos de identificadores RFID podem ser
19 gravados e regravados muitas vezes. Alem disso devido a RFID elimina a necessidade de alinhar objetos para registro, portanto ela é mais discreta. Ela simplesmente trabalha em segundo plano permitindo que dados sobre os relacionamentos entre objetos, localizações e tempo sejam agregados de forma discreta sem a intervenção aberta do usuário ou do operador. (GLOVER, 2007) Resumindo alguns dos benefícios da RFID: - Não necessita de alinhamento: Uma varredura não requer uma linha de visão. Isto economiza tempo no processamento que de outra forma seria gasto alinhando os itens. - Altas velocidades de estoque: Múltiplos itens podem ser lidos ao mesmo tempo. Como conseqüência o tempo gasto para contar itens diminui substancialmente. - Variedade de formas: Identificadores RFID variam do tamanho de livros até menores que um grão de arroz. Estas formas variadas permitem ás tecnologias RFID serem usadas em uma ampla variedade de ambientes. - Registro em níveis de itens: Identificadores com apenas 96 Bits fornecem a capacidade de identificar de forma única bilhões de itens. - Possibilidade de regravação: Alguns tipos de identificadores podem ser gravados e regravados muitas vezes. No caso de um contêiner reusável, isto pode ser de grande vantagem. Para um item em uma prateleira de uma loja, contudo, este tipo de identificador poderia ser uma obrigação de segurança, de modo que identificadores que só possam ser gravados uma única vez também estão disponíveis. (GLOVER, 2007) Os benefícios da tecnologia RFID podem ser categorizados quanto ao tempo (curto prazo x longo prazo) ou quanto a tangibilidade (direta x indireta). Em alguns casos, como identificar o gado ou identificar uma cadeia de suprimentos deve-se considerar o efeito de rede, ou seja, o custo da implantação de um sistema RFID pode ser mínimo quando considera um sistema fechado (criadores de gado ou distribuidores de suprimento desenvolvem seu próprio sistema RFID). Entretanto, o custo aumenta significa mente quando considera um sistema aberto, ou seja, vários criadores ou distribuidores de suprimentos fazem uso de um
20 sistema comum. Na figura 2.1, verificam-se as vantagens diretas e indiretas relacionadas no período de tempo. Essa comparação é muito importante na tomada de decisão de implantar o uso da tecnologia RFID no mercado ou indústria. (GOMES, 2007) Figura 8 Relação tempo x benefícios para utilização da tecnologia RFID (OLIVEIRA; PEREIRA, 2006) 5.5 APLICAÇÕES DA TECNOLOGIA RFID A identificação por radio freqüência é uma tecnologia já presente no mercado e pode ser encontrada em diversas áreas como controle de acesso, transporte coletivo, controle de tráfego de veículos, lavanderia indústria, controle de contêiner, monitoração de pacientes, monitoração de bagagens e passageiros em
21 aeroportos, aplicação em ambientes hostis como processo de pintura e lubrificação de partes ou produtos identificados com RFID. (OLIVEIRA; PEREIRA, 2006) Figura 9 Aplicações mais comuns da tecnologia RFID (OLIVEIRA; PEREIRA, 2006)
22 5.6 PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO O sistema de rádio freqüência é composto basicamente pelos seguintes componentes: - Tag: também conhecido como transponder, é o identificador onde são gravados os códigos de identificação, possui diversos formatos específicos de acordo com a aplicação, podendo ser uma etiqueta de identificação um brinco bovino, o sem parar para o pedágio etc.; - Antena: transmite os códigos do tag para o leitor, podendo estar embutida dentro do próprio leitor; - Leitor: recebe os dados da antena e os descodifica; - Servidor (computador): com software para gerenciamento dos dados de acordo com a aplicação. Figura 10 Composição básica de um sistema (OLIVEIRA; PEREIRA, 2006) O tag serve de identificador do produto ou objeto, a qual quando solicitado pelo leitor devolve a informação contida dentro da sua memória, que esta seja apenas um simples bit ou uma pequena base de dados de identificação do histórico do produto. Sendo este o método mais comum, mas também existem
23 tags que transmitem as suas informações constantemente sem a necessidade da presença do leitor. O leitor é a parte central do sistema RFID, pois ele é responsável pela ligação entre os Tags e os sistemas externos de processamento de dados (computador/ Servidor). A grande razão para a maioria dos processamentos estarem no leitor é devido ao TAG ser um dispositivo de tamanho reduzido, baixa complexidade e baixo custo, portanto todos os mecanismos de segurança, gestão e controle do sistema deverão se colocados no leitor. Por isso os leitores são naturalmente de maior dimensão e custo. Num sistema básico de RFID existe centenas ou milhares de Tags para um leitor. (OLIVEIRA; PEREIRA, 2006) As antenas possuem características especificas para cada tipo de Tag, para que seja capaz de fazer a interface de comunicação do Tag com o leitor. Atualmente se fala bastante no meio de RFID sobre o termo Internet das coisas que é a extensão da Internet ao mundo físico em que se torna possível a interação com objetos e a própria comunicação autônoma entre objetos. Para que isso seja possível é necessário que os objetos sejam identificados por meio de RFID, onde poderá monitorar variáveis ambientais como temperatura, pressão, umidade, aceleração, PH etc. e até mesmo gravar a localização exata data e hora do encontro com outro identificador. Nessas condições é possível desenvolver aplicações em que o ambiente passe a estar a serviço das pessoas. Abre-se um leque enorme de possibilidades para as áreas: vida assistida, manufatura controlada pelo próprio objeto, trace e tracking de produtos agrícolas e pecuários e a integração com redes sociais. 5.7 TAG (IDENTIFICADOR) Existem três grupos de tags, sendo eles: passivo, ativos e semi-ativos ou semi-passivos. A diferença entre eles está na necessidade do tag ter ou não uma bateria interna para a transmissão dos dados da sua memória.
24 5.7.1 Tag Passivo Os tags passivos não possuem bateria interna para o seu funcionamento. O campo eletromagnético ou pulso de freqüência de rádio emitido pelo leitor energiza o tag, ele aproveita esta energia para alimentar os seus circuitos e transmitir os dados armazenados em sua memória. Figura 11 Modelos de Tag Passivo (GOMES, 2007) Por não possuir bateria o tag passivo possui uma estrutura simples composto basicamente pelo chip e antena. Figura 12 Construção dos tags passivos (GOMES, 2007) Em virtude da ausência de bateria, o tag passivo pode ter uma longa vida de funcionamento sem precisar de qualquer manutenção. Pode suportar condições mais extremas de ambiente, e normalmente é menor que os tags ativos. Sua produção em massa leva-o a ter custos de produção muito baixos (em torno dos 5 centavos de dólar para os mais simples). (GOMES, 2007) Gomes (2007) completa dizendo que:
25 Na comunicação entre o tag e o leitor, o leitor terá sempre a tarefa de comunicar primeiro, pois o tag necessita da potência recebida do leitor para funcionar. Por esta razão, neste sistema, o leitor terá de estar constantemente emitindo ondas de Rádio freqüência em seu campo de ação, de forma a conseguir detectar a presença do tag. A distância de comunicação entre o leitor e os tags passivos é menor do que com os tags ativos. Os principais componentes dos tags passivos são: 1 - Microchip, também conhecido como Die ou Memória; 2 - Antena. Figura 13 Componentes de um tag passivo (SYSTRAN, 2011) Figura 14 Componentes de um tag passivo UHF (GOMES, 2007)
26 O Chip é basicamente a memória do tag, nele que estará armazenado todos os códigos e informações. Estes chips são fabricados pelas empresas: Philiphs (NXP), Texas, Marran, Motorola etc. Em 2011 foi inaugurada a primeira fabrica Brasileira de Chips no Rio Grande do sul, a Ceitec uma empresa 100% controlada pelo governo Ela nasceu com três produtos sendo eles o Chip para boi, chip de modulação para o sistema brasileiro de TV digital (ISDB-T) e uma família de circuitos integrados para identificação eletrônica de bagagens, automóveis e medicamentos. (CEITEC, 2011) Os chips podem ser fornecidos de diversas formas para facilitar o processo de fabricação a mais básica é da forma abaixo onde é composta pelo circuito e dois pequenos pontos para soldagem da antena. Como mostra as imagens abaixo. Figura 15 Chip ou Die Pode ser fornecido já soldado em uma placa com pontos de soldagem maiores e revestido com resina de proteção, denominado encapsulado. Desta forma a soldagem da antena pode ser feita por um processo semi-automático ou manual, pois requer menos precisão. Conforme imagem abaixo:
27 Figura 16 Chip ou Die encapsulado Para além da habitual recepção e envio de dados para o leitor, a antena do tag tem como missão retirar energia do sinal recebido para alimentar o tag. Esta antena está fisicamente conectada ao chip e pode ter infinitas variações de formato, conforme a aplicação, o espaço disponível, as freqüências de trabalho. As dimensões são, em regra, muito maiores que as dimensões do chip, razão pela qual é o tamanho da antena que determina o tamanho do tag. (GOMES, 2007) As antenas podem ser fabricadas de diversas maneiras de acordo com cada aplicação, as em VHF (baixa freqüência) são fabricadas com fio de cobre em formato de bobina Figura 17 Tag VHF (SYSTRAN, 2011) Já as antenas para UHF (alta freqüência) são impressas com tinta condutiva podendo ser diversos formatos e tamanhos.
28 Figura 18 Tipo de antenas UHF (GOMES, 2007) 5.7.2 Tag Ativo Os tags ativos possuem bateria que alimenta o seu circuito integrado e fornece energia para enviar os dados de sua memória para o leitor. Devido ao tag possuir a fonte de energia própria, o permite realizar tarefas mais complexas. Os tags ativos são normalmente maiores, mais complexos e com um alcance muito superior em relação aos tags passivos. Possuem uma maior capacidade de armazenamento de dados e suportam componentes exteriores como sensores ou outros dispositivos semelhantes. Figura 19 Tag ativo (ANILHASCAPRI, 2011) Pelo fato de terem energia interna, os tags ativos podem funcionar mesmo sem a presença do leitor, monitorizando, por exemplo, um determinado parâmetro,
29 fazendo regularmente analise dos valores adquiridos ou qualquer outra forma de quantificação destes (média, variância, etc). Os principais componentes dos tags ativos são: 1. Chip; 2. Antena; 3. Alimentação interna (bateria); 4. Circuito. O chip de um tag ativo é geralmente, de maior tamanho e capacidade que o do tag passivo. Isto porque, tendo alimentação interna, pode fornecer maior energia ao chip, permitindo maiores capacidades de processamento e armazenamento de dados. A antena de um tag ativo não necessita de ter as dimensões das antenas dos tags passivos. Num tag ativo poderá existir eletrônica adicional (sensores, processadores de dados, etc.) que possibilitam o funcionamento do tag como transmissor sem necessitar da presença do leitor. Contudo, este funcionamento exige bastante energia limitando a vida útil da bateria do tag. Normalmente eles permanecem desativados e só se ativam automaticamente com a presença do leitor, onde inicia todo o processamento e envio de informações. Os tags ativos na maioria são mais caros, não suportam condições tão extremas como os passivos, necessitam de uma manutenção (mudança de bateria) regular, mas têm um maior alcance, tornando-os mais apropriados para localização e algumas aplicações especificas. (GOMES, 2007) 5.7.3 Tag semi-passivo ou semi-ativo Os tags semi ativos são semelhantes aos passivos termos de funcionamento. Possuem uma bateria embutida que é utilizada para aumentar a eficiência e a distância de leitura entre o tag e o leitor. São utilizados nas situações onde se requer uma maior distância ou para facilitar a leitura em condições especiais (RFSENSE, 2011).
30 Embora possua alimentação interna, esta só serve para alimentar os circuitos internos e não para criar um novo sinal para o leitor. As características da antena e de funcionamento são semelhantes ao tag passivo, pois também dependem sempre de um sinal do leitor para se comunicar. Pode, apesar disso, ter um chip maior e com capacidade superior ao tag passivo, O alcance dos tags semi-ativos, embora maior do que os tags passivos não vão além dos 30 metros, pois convém recordar que não usa a sua energia interna no reenvio do sinal. (GOMES, 2007) 5.8 PADRONIZAÇÃO A finalidade da padronização é definir as características de operação e funcionamento de equipamentos, para que os fabricantes distintos possam produzir dispositivos com características comuns. Ou seja, é por meio da padronização que várias tecnologias podem sobreviver em um mesmo universo. Existem muitas organizações envolvidas nos projetos de tecnologias RFID, trabalhando em conjunto com vários fabricantes e estudiosos da tecnologia a fim de padronizar protocolos e regras de utilização. Entre as principais organizações e padrões da tecnologia RFID, tem-se a International Organization for Standardization (ISO), uma organização internacional que engloba 148 países. A ISO aprova normas internacionais em todos os campos técnicos, exceto na eletricidade e eletrônica, áreas sob a responsabilidade do International Engineering Consortium (IEC) (OLIVEIRA; PEREIRA, 2006). A Tabela 1 apresenta a relação de padrões publicados pela ISO para a tecnologia RFID. Há também o EPC (Electronic Product Code), ou Código Eletrônico de Produtos, que define uma arquitetura que utiliza recursos oferecidos pela tecnologia de identificação por radiofreqüência e serve de referência para o desenvolvimento de novas aplicações. O EPC é uma forma de identificar produtos atribuindo a eles um número único que é inserido desde a linha de manufatura. Por exemplo, cada embalagem de produto ou mesmo o próprio produto tem seu
31 número de identificação EPC. Esta aplicação permitirá que cada companhia rastreie em sua rede logística, incluindo varejistas, os produtos produzidos desde a sua manufatura até a entrega ao respectivo cliente. A EPC global é uma divisão da EAN (European Article Number International) e do UCC (Uniform Code Council). Trata-se de uma organização sem fins lucrativos criada para controlar, desenvolver e promover padrões baseados nas especificações do sistema EPC. Seu objetivo é orientar a adoção deste sistema como o padrão mundial para a identificação imediata, automática e precisa de qualquer item da cadeia de suprimentos de qualquer empresa, de qualquer setor e em qualquer lugar do mundo. (OLIVEIRA; PEREIRA, 2006) Tabela 1 Padrões ISO para tecnologia RFID ISO Standard ISO 11784 ISO 11785 ISO/IEC 14443 Título RFID para animais estrutura de código RFID para animais concepção técnica Identificação de cartões cartões com circuitos integrados sem contato Status Publicado em 1996 Publicado em 1996 Publicado em 2000 cartões de proximidade Identificação de cartões cartões com circuitos integrados sem contato cartões ISO/IEC 15693 de vizinhança ISO/IEC 18001 Tecnologia da Informação Gerenciamento de Itens de RFID Publicado em 2000 Publicado em 2004 Perfil de Requisitos de Aplicação ISO/IEC 18000-1 ISO/IEC Parâmetros Gerais para Comunicação por Interface por Ar para Freqüências Publicado em 2004 Globalmente Aceitas Parâmetros para Comunicação por Interface por Ar abaixo de 135 khz Publicado em 2004 Parâmetros para Comunicação por Interface por Ar em 13,56 MHz Publicado em 2004 Em Revisão Final 18000-4 Parâmetros para Comunicação por Interface por Ar em 2,45 GHz ISO/IEC Parâmetros para Comunicação por Publicado em 2004 18000-2 ISO/IEC 18000-3 ISO/IEC
32 18000-6 Interface por Ar em 860 a 930 MHz ISO/IEC 15961 Gerenciamento de Itens de RFID Protocolo de Dados: Interface de Publicado em 2004 Aplicação ISO/IEC 15962 Gerenciamento de Itens de RFID Protocolo: Regras de Codificação de Publicado em 2004 Dados e Funções de Memória Lógica ISO/IEC 15963 Gerenciamento de Itens de RFID Identificação única do RF Tag Em Revisão Final Fonte: (OLIVEIRA; PEREIRA, 2006) 5.8.1 Faixas de freqüências utilizadas pelo sistema RFID Devido ao fato de sistemas RFID produzirem e radiarem ondas eletromagnéticas, eles são classificados como sistemas de radiofreqüência (RF). Portanto, é necessária a determinação das faixas do espectro de freqüência para que não haja interferências de outros serviços de rádio no sistema RIFD. Da mesma forma, o sistema RFID não pode interferir nos sistemas de rádio, celular ou televisão. Na implantação de um sistema de identificação por radiofreqüência, é necessário considerar os espectros de freqüência dos outros sistemas de rádio, pois estes restringem de forma significativa a operação dos sistemas de RFID disponíveis no mercado. Por esta razão, utilizam-se, em geral, freqüências que foram reservadas especificamente para aplicações industriais, científicas ou médicas. Tais freqüências são conhecidas como faixa de freqüência ISM (Industrial-Scientific-Medical) as quais também podem ser utilizadas para aplicações em RFID.
33 Figura 20 Distribuição das freqüências para os sistemas RFID (OLIVEIRA; PEREIRA, 2006) Além das freqüências ISM, as freqüências abaixo de 135 khz, na América do Norte, e abaixo de 400 khz, no Japão, também são utilizadas, pois possibilitam trabalhar com intensidades elevadas de campo magnético, principalmente em sistemas RFID de acoplamento indutivo. As faixas de freqüência mais importantes para sistemas RFID estão apresentadas na Tabela.
34 Tabela 2 Distribuição das freqüências para RFID Freqüência 9 a 135 khz 6,78 MHz 13,56 MHz 27,125 MHz 433,92 MHz 869 MHz 915 MHz Descrição Low Frequency (LF) ISM Frequency High Frequency (HF) High Frequency (HF) Very High Frequency (VHF) Ultra High Frequency (UHF) Ultra High Frequency (UHF) 2,45 GHz 5,8 GHz 24,125 GHz Microondas Microondas Super High Frequency Fonte: (OLIVEIRA; PEREIRA, 2006) Figura 21 Freqüência definida pela ANATEL (ANATEL, 2011)
35 6. ESTUDO DE CASO Para verificarmos a eficácia e benefícios da tecnologia de identificação por rádio freqüência RFID, foi realizado um estudo de caso de forma a obter fatos reais do dia-dia de um sistema de controle, a fim de observar a tecnologia em seu ambiente real 6.1 INTRODUÇÃO O estudo de caso foi aplicado em uma empresa do segmento de identificações para animais. O acesso as informações e as visitas a fabrica foi autorizado pela diretoria após apresentado o tema do trabalho e suas possíveis contribuições para o projeto. Foram feitas algumas recomendações pela empresa, sendo uma delas que o processo de fabricação do produto não poderia ser fotografado diretamente, sendo assim somente poderia ser exposto imagens e informações de produto e aplicação em campo. 6.2 APRESENTAÇÃO DA EMPRESA A empresa Anilhas Capri localizada na Rua Visconde de Taunay n 731, São Paulo SP é uma empresa de pequeno porte EPP. Brasileira. Atuando no Brasil há mais de 60 anos, fundada em 1947 iniciou suas atividades apenas comercializando anilhas para identificação de pássaros que até sua data de fundação eram todas importadas da Europa. Em certo período o governo brasileiro não autorizou a importação de alguns produtos dentre eles as anilhas para pássaros, visando esta oportunidade surgiu a Anilhas Capri para suprir esta demanda, que inicialmente era muito pequena.
36 Seu primeiro grande cliente foi conquistado na década de 70, Federação Ornitológica do Brasil (FOB). Com o decorrer do tempo o conceito de identificação foi se tornando cada vez mais popular e priorizado no segmento de identificação animal. Pois sem ele não era possível controlar os animais ter melhoramentos genéticos, construir arvore genealógicas detalhadas, controlar doenças etc. Com esta consciência o órgão chamado IBDF (Instituto Brasileiro de Desenvolvimento Florestal) atual IBAMA (Instituto Brasileiro do Meio Ambiente) na década de 80 começou a consumir as anilhas de identificação para pássaros silvestres em cativeiro, no intuito de controlar a captura na natureza e reprodução em cativeiro. Já na década de 90 a o órgão do governo chamado CEMAVE (Centro Nacional de Pesquisa para Conservação das Aves Silvestres) começou a utilizar as anilhas fabricadas pela Anilhas Capri para controle e monitoramento de pássaros livres na natureza, no intuito de prevenir a extinção, controle biológico através da migração das aves etc. Também na década de 90 foram lançados diversos produtos para identificação de animais em geral, como identificadores para pingüim, morcegos, roedores etc. Já na década de 20 foi necessária a adequação das instalações da empresa para atender a atual demanda, e poder dar andamento a futuros projetos de novos produtos como os identificadores por rádio Freqüência (RFID) para cães e gatos, e o lançamento de um produto exclusivo mundialmente, que é a Anilhas RFID que será demonstrado neste estudo de caso. Sua capacidade instalada de produção de identificadores tipo anilha se iniciou com cerca de 10.000 peças ano e estando hoje com cerca de 10.000.000 peças ano.
37 Figura 22 - Histórico Anilhas Capri (ANILHAS CAPRI, 2011) Figura 23 Logomarca Anilhas Capri (ANILHAS CAPRI, 2011) 6.3 ANILHA DE IDENTIFICAÇÃO PARA PÁSSAROS A anilha de identificação para pássaro se originou como um cilíndrico de metal onde são gravados na superfície externa os códigos numérico ou alfa
38 numérico do pássaro e siglas do órgão de controle como IBAMA, Universidades, Prefeituras CETAS (Centro de Triagem de Animais Silvestres) etc. Figura 24 Anilha de identificação (ANILHAS CAPRI, 2011) As anilhas são fabricadas em 2 tipos de materiais diferentes Alumínio e Aço Inox suas gravações são feitas em baixo relevo e pintada para que garantam a durabilidade por toda vida do pássaro. As anilhas de alumínio podem ser coloridas por um processo de anodização para que promova uma identificação da cor a longas distâncias as em aço inox somente no acabamento polido ou foliado a ouro para pássaros de estimação. As anilhas possuem 2 modelos diferentes as abertas e as fechadas, as abertas são utilizadas em pássaros adultos, é são colocadas no tarso das aves em qualquer período da vida do pássaros. Utilizadas para pesquisa dos pássaros no meio ambiente. As anilhas fechadas são fabricadas com cilindros fechados, seu tamanho é específico para que se acomodem adequadamente no tarso do pássaro adulto, porem só é possível de ser colocada no pássaro até o 8 dia de vida, sendo assim indicada para pássaros filhotes criados em cativeiro. Figura 25 Anilhas Abertas e Fechadas (ANILHAS CAPRI, 2011) Procedimento para colocação da Anilha Fechada: 1ª Fase: Segure os 3 dedos mais compridos do pássaro. 2ª Fase: Coloque a anilha, dobre o quarto dedo (o menor) para cima na direção da articulação da perna e passe cuidadosamente a anilha por cima dele.
39 3ª Fase: Verifique se a anilha está com a folga necessária, para não provocar lesões. Figura 26 Procedimento para colocar Anilha Fechada (ANILHAS CAPRI, 2011) 6.4 A NECESSIDADE DO MERCADO O IBAMA proibiu que qualquer pássaro silvestre fosse retirado da natureza, pois já se tinha pássaros suficientes em cativeiro para as reproduções e aprimoramento genético. Adotou então como obrigatório a utilização da anilha fechada como forma de identificação dos filhotes. Com o decorrer do tempo começou a se encontrar anilhas falsificadas e adulteradas em pássaros que não tinham origem da criação em cativeiro e sim da natureza, estas anilhas falsificadas ou adulteradas era utilizadas para que os pássaros se passassem por legais, aumentando seu valor no mercado. Em 2005 o IBAMA contatou a empresa Anilhas Capri no intuito de que se fosse desenvolvido um produto que trouxesse mais segurança garantindo que os pássaros anilhados não tivessem origem a natureza e que a anilha não pudesse ter seu código reproduzido e seu tamanho alterado. Aproveitando esta solicitação à empresa fez uma pesquisa com 30% dos seus maiores clientes para saber qual eram as dificuldades que eles encontravam com o sistema de identificação atual e qual eram as sugestões para melhoria do produto.
40 Alem dos pontos de adulteração e falsificação que ocorrem no mercado, também foi citado pelos criadores os três fatos abaixo: - Tamanho dos códigos gravados na anilha eram muito pequenos dificultando a leitura; - Com o decorrer do tempo, os intempéries do meio, as da própria fezes do pássaro sujavam a anilha causando uma certa dificuldade para leitura dos código do pássaro; - Nas fiscalizações, muitas vezes os pássaros estavam em um período de reprodução. Como era necessária a captura do pássaro para leitura dos códigos da anilhas, acabava trazendo stress para as fêmeas, ocasionando a não reprodução, causando grandes prejuízos financeiros para o criador. Com estas informações a empresa iniciou a pesquisa de tecnologia e desenvolvimento de produto. Aonde após 3 anos se chegou a definição da tecnologia e novo produto.
41 6.5 PLANEJAMENTO DO PROJETO PDCA Figura 27 PDCA
42 6.6 APRESENTAÇÃO DO PRODUTO Após 3 anos de estudos foi criado a Anilha RFID, uma anilha eletrônica utilizando a tecnologia de identificação por ondas de rádio freqüência RFID. O conceito da anilha foi mantido, pois somente é possível de ser aplicada em pássaros com até 8 dia de vida. Sua forma de gravação mecânica em baixo relevo foi substituída por um sistema eletrônico que envia dados da anilha que estão gravados na memória de um chip para um leitor, sem a necessidade de um contato físico com o pássaro. Por toda volta da anilha possui uma bobina feita de cobre proporcionando desta forma a segurança que se anilha fosse adulterada (aumentada o seu tamanho original) para ser colocada em um pássaro adulto, a bobina se rompe esta parando de transmitir o código da anilha para o leitor. 6.6.1 Componentes da Anilha RFID Figura 28 Componentes da Anilha RFID (Elaborado pelos autores, 2011)
43 6.6.2 Processo de fabricação da Anilha RFID O processo de fabricação foi desenvolvido pela própria empresa, sendo necessária a importação de diversas máquinas de alta tecnologia para incorporarem a este processo. Este nível de complexibilidade do processo de fabricação e tecnologia, junto com os detalhes de projeto, criptografia de gravação do chip etc. proporcionou que o produto não fosse falsificado. Figura 29 - Processo de fabricação da Anilha RFID (ANILHAS CAPRI, 2011)
44 6.6.3 Padronização do sinal eletrônico Foi adotado utilizar um padrão mundial de identificação animal desenvolvido pela ISO para o sinal eletrônico da anilha, desta forma não ocorre de se ter duas anilhas com o mesmo código no mundo Os padrões de códigos da memória do chip seguiram a ISO11784 como mostra a estrutura abaixo e a norma técnica no anexo A: Sendo que para o código de fabricante padronizado internacionalmente foi necessário buscar a certificação junto ao ICAR, que é um órgão de certificação internacional para produtos de identificação animal por rádio freqüência RFID. A transmissão do código da anilha para o leitor seguiu a norma técnica ISO11785 para que os leitores que já estão no mercado para leitura de brinco eletrônico de gado e microchip para cão e gato pudessem também ler a Anilha RFID. Desta forma facilitaria a viabilização do projeto tanto no Brasil como no exterior, onde muitos usuários já possuem estes leitores. Tabela 3 Padronização da ISO11785 Fonte: Norma técnica ISO11785
45 6.6.4 Acompanhamento da Anilha RFID em Campo Em 2008 foram feitas as primeiras aplicações da Anilhas RFID. Foi escolhida a espécie de nome popular Bicudo verdadeiro para um acompanhamento mais detalhado do produto, pois esta espécie dentro da espécie dos passeriformes que será utilizada a Anilha RFID é a que apresenta maior força no bico, e que pode ter a possibilidade de danificar a Anilha RFID. Espécie Anilhada: Bicudo verdadeiro; Nome Científico: Oryzoborus m. maximiliani; Nascimento: 05/10/2008; Data do Anilhamento: 10/10/2008; Código da Anilha RFID: 055 00000002; Criadouro comercial de pássaros silvestres Paulo Fogli ME. 6.6.5 Aplicação da Anilha RFID Figura 30 Aplicação da Anilha RFID (Elaborado pelos autores, 2011)
46 6.6.6 Leitura da Anilha RFID Figura 31 Leitura da Anilha RFID (Elaborado pelos autores, 2011) Segundo acompanhamento e leitura das anilhas após 1 mês: Figura 32 Leitura da Anilha RFID após 1 mês (Elaborado pelos autores, 2011)
47 Terceiro acompanhamento e leitura das anilhas após 1 ano: Figura 33 Leitura da Anilha RFID após 1 ano (Elaborado pelos autores, 2011)