metodologia para projeto de sistemas de … · alta (uhf) frequência e microondas; entre outras...

METODOLOGIA PARA PROJETO DE SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO COM TECNOLOGIA RFID

PATRIC J. MARQUES1,

ANDRÉ L. RESENDE2, CARLOS E. PEREIRA

2

1. Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade de Caxias do Sul (UCS).

Alameda João Dal'Sasso, 800 – Bento Gonçalves/RS – Brasil

E-mails: [email protected]

2. Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).

Av. Osvaldo Aranha, 103 – Porto Alegre/RS – Brasil

E-mails: [email protected], [email protected]

Abstract RFID technology has great potential for many practical applications in various areas, such as logistics, supply chain

management, manufacturing and industrial automation systems. However, to select the right RFID system (to define the types of

tags - active or passive-, operating frequency, amount and localization of the RFID readers) for a given application is not trivial

due to the wide variety of possibilities. The paper proposes a methodology to guide the implementation of RFID systems. Based

on the applications' requirements and characteristics, the proposed methodology aims to provide a step-by-step guidance in de-

fining the required RFID infrastructure. The paper includes a case study where the methodology is applied in a tobacco pro-

cessing industry.

Keywords Automation systems, RFID, Guidance method, Mapping applications, RFID applications.

Resumo A tecnologia RFID tem grande potencial para inúmeras aplicações práticas em várias áreas, como na logística, gestão

da cadeia de suprimentos, manufatura e sistemas de automação industrial. Entretanto, a escolha das características do sistema

RFID correta (para definir os tipos de etiquetas - ativa ou passiva -, frequência de operação, quantidade e localização dos leitores

RFID) para determinada aplicação não é trivial, devido a grande variedade de possibilidades. Este trabalho propõe uma metodo-

logia para orientar a implementação de sistemas RFID. Com base nos requisitos e características das aplicações, a metodologia

proposta tem como objetivo fornecer um guia passo-a-passo para a definição da infraestrutura RFID necessária. O artigo inclui

um estudo de caso, onde a metodologia é aplicada em uma indústria de beneficiamento de fumo.

Palavras-chave Automação de Sistemas, RFID, Método orientativo, Mapeamento de aplicações, Aplicações RFID.

1 Introdução

RFID é um acrônimo para Radio-Frequency

IDentification, que recebe a tradução para o portu-

guês como identificação por radiofrequência. O ter-

mo RFID é utilizado para designar uma tecnologia na

qual ondas eletromagnéticas são utilizadas para aces-

sar as informações armazenadas em um microchip

que está ligado a uma pequena antena, possibilitando

a identificação automática de objetos, pessoas, entre

outros, onde se encontram fixados (Wu, 2006).

Essa tecnologia é classificada como Captura Automá-

tica de Dados (ADC), assim como o código de bar-

ras, e é um dos meios mais avançados, rápidos, segu-

ros e confiáveis de alimentar um sistema com infor-

mações (Karmakar, 2010).

O sistema RFID é basicamente composto por etique-

ta(s), leitor(es) e antena(s). A etiqueta traz consigo as

informações referentes ao objeto (pessoa, animal

etc.) em que se encontra fixada; o leitor tem como

objetivo capturar essas informações da etiqueta; e as

antenas são ligadas ao leitor com intuito de transmitir

o sinal de rádio e receber o sinal codificado transmi-

tido ou refletido pela etiqueta. (Finkenzeller, 2003).

A tecnologia RFID tem grande potencial de aplica-

ções em inúmeras áreas, como na logística, gestão da

cadeia de suprimentos (supply chain management) e

sistemas de automação industrial (Zhu, 2012).

A implantação da tecnologia RFID apresenta-se co-

mo complexa devido à diversidade de características

específicas de cada componente do sistema, princi-

palmente no que se diz respeito à etiqueta RFID. A

etiqueta RFID pode ser classificada como ativa, pas-

siva ou semi-passiva; de baixa (LF), alta (HF), ultra-

alta (UHF) frequência e microondas; entre outras

características (Finkenzeller, 2003).

Dessa forma, segundo (Hansen, 2008), a seleção da

etiqueta RFID correta para determinada aplicação

não é uma tarefa simples, pois possui uma grande

variedade de propriedades cujas escolhas são muito

significativas para usos específicos.

Além das questões técnicas, o foco no negócio e a

identificação das aplicações que podem suportar a

tecnologia RFID são extremamente importantes para

uma implantação de sucesso (Quental, 2006).

Este artigo tem como objetivo definir um conjunto de

etapas para orientar o projeto de sistemas RFID a

partir da catalogação de diferentes tipos de aplica-

ções de acordo com as funcionalidades básicas pre-

sentes nas mesmas. Estas funcionalidades estão dire-

tamente relacionadas com a natureza destes sistemas,

ou seja, identificação de produtos, documentos, pes-

soas, animais etc., logo, servem de base para a mode-

lagem de aplicações mais complexas.

Dessa forma, este artigo pretende dar sua contribui-

ção com o desenvolvimento de uma metodologia para

orientar a implementação de sistemas RFID com foco

Anais do XX Congresso Brasileiro de Automática Belo Horizonte, MG, 20 a 24 de Setembro de 2014

3806

no negócio, e não na tecnologia. Quando se inicia um

projeto seguindo as regras do negócio, menos dis-

pendiosa será a infraestrutura instalada, uma vez que

as escolhas técnicas tornam-se mais triviais, pois es-

tarão restritas às necessidades do negócio, ou seja,

voltadas à aplicação desejada.

Este artigo está organizado da seguinte forma: na

Seção 2 são apresentados trabalhos relacionados a

metodologias de implantação, métodos e guias para

seleção de componentes RFID. Na seção 3 realiza-se

uma revisão sobre a tecnologia RFID. A Seção 4

descreve a metodologia proposta pelos autores. A

aplicação da metodologia em um estudo de caso é

apresentada na Seção 5. Por fim, a Seção 6 apresenta

as conclusões.

2 Trabalhos relacionados

RFID é uma tecnologia emergente, com um

enorme potencial de aplicação, podendo ser observa-

da na gestão da cadeia de suprimentos, manufatura e

logística, entre outras (Heinrich, 2005). Uma rápida

pesquisa na literatura permite encontrar diversos arti-

gos sobre a tecnologia, além de vários fornecedores

de componentes RFID (Lutton, 2008; Hansen, 2008;

Zhu, 2012; Dressen, 2004; Motorola, 2011; EBV,

2012).

Segundo (Chao, 2007) e (Ngai, 2008) há uma falta de

publicações relacionadas às metodologias de aplica-

ção RFID e estudos com base empírica. Algumas das

informações relacionadas com metodologia de apli-

cação RFID estão sendo distribuídas por fornecedo-

res de componentes RFID, como no caso em (Dres-

sem, 2004). Dressem tem um foco na questão tecno-

lógica e sugere algumas características importantes

para a seleção correta dos componentes do sistema

para implantação do RFID, como:

1. Tipo de etiqueta;

2. Frequência de operação;

3. Tipo de acoplamento;

4. Taxa de transmissão de dados;

5. Distância de comunicação;

6. Capacidade de memória;

7. Segurança;

8. Maturidade tecnológica;

9. Custo do leitor.

No mesmo contexto tecnológico, a empresa EBV

Elektronik, uma das principais especialistas em dis-

tribuição de semicondutores na Europa, publicou um

guia para a seleção de componentes RFID intitulado

RFID Selection Guide (EBV, 2012). Neste guia são

abordadas as mesmas questões apresentadas em

(Dressen, 2004), além de critérios mais particulares,

como por exemplo:

1. Materiais presentes no ambiente;

2. Quantidade de leitores, antenas e etiquetas;

3. Dimensão dos componentes;

4. Robustez da etiqueta;

5. Requisito de anti-colisão;

6. Material da etiqueta;

7. Temperatura do ambiente de aplicação;

8. Consumo de energia do sistema.

Mudando o rumo do assunto para o contexto de ne-

gócio, as publicações sobre o tema tornam-se ainda

mais limitadas. Além do trabalho em (Quental,

2006), onde o autor dá ênfase às questões gerenciais

do projeto de implantação da tecnologia RFID, e não

nas questões tecnológicas, em (Lutton, 2008) e (Mo-

torola, 2011) são discutidas questões de negócio na

implantação da tecnologia RFID.

O objetivo em (Lutton, 2008) é desenvolver e validar

uma metodologia de implantação RFID usando uma

abordagem de estudo de caso comparativo. A meto-

dologia proposta é dividida em três fases: contexto de

negócios, infraestrutura e implantação. A progressão

através de cada fase é guiada pelo resultado do moti-

vador de transição de fase (PTM). A metodologia

tem como foco o porquê e como as organizações irão

coletar dados da arquitetura RFID, e não tanto sobre

a integração de dados em sistemas de informação

corporativos (SAP, ERP etc.).

Já em (Motorola, 2011) é apresentada uma série de

perguntas com o intuito de proporcionar a melhor

escolha de tecnologia RFID para cada um dos pro-

blemas da aplicação em questão. Posteriormente, é

apresentada uma tabela orientativa com o resumo das

avaliações de distâncias de leitura, características

específicas e aplicações típicas das principais fre-

quências encontradas no mercado.

Uma das perguntas apresentadas serve como base

para o escopo deste artigo, onde se limita a investiga-

ção. A pergunta se refere ao local onde serão lidas as

etiquetas, se elas estarão em movimento ou fixas e se

passarão por áreas específicas. As respostas a essa

pergunta orientam para escolhas tecnológicas muito

importantes, como por exemplo, quantidade de leito-

res e antenas, tipo de antenas (fixas ou móveis), posi-

cionamento, frequência de operação, distância de

comunicação, características anti-colisão, entre ou-

tras.

Dessa forma, este artigo investiga uma lacuna ainda

pouco explorada no estado da arte das metodologias

de aplicação RFID, ou seja, o estudo das funcionali-

dades que podem ser executadas pelos sistemas

RFID, a combinação dessas funcionalidades para

formar aplicações mais complexas e o mapeamento

das aplicações para a implantação do sistema. Além

disso, o detalhamento dos modelos de aplicações

básicas RFID é realizado através de diagrama de

classes UML, onde as estruturas específicas de cada

modelo são definidas. Desta forma, o modelo de

aplicação conseguirá atender as funcionalidades le-

vantadas na primeira etapa da metodologia (Levan-

tamento de Funcionalidades e Requisitos Funcio-

nais).


3807

3 Revisão teórica sobre RFID

Como dito anteriormente, um sistema RFID bá-

sico constitui de um leitor e uma etiqueta, e a troca de

informações entre eles é realizada por meio de ondas

eletromagnéticas.

Segundo (Finkenzeller, 2003), o funcionamento bási-

co do sistema RFID (passivo) ocorre da seguinte

forma:

1. O leitor emite um sinal para interrogar as

etiquetas que estão dentro da sua área de al-

cance (zona de interrogação);

2. As etiquetas que recebem esse sinal utilizam

dessa energia irradiada para energizar seu

circuito interno e responder com um sinal

contento a informação guardada no seu mi-

crochip;

3. O leitor recebe os sinais e processa-os, envi-

ando as informações para o restante do sis-

tema (middlewares e softwares de supervi-

são e gerência).

A Figura 1, adaptada de (Finkenzeller, 2003), exem-

plifica o funcionamento típico de um sistema RFID

(passivo).

Figura 1. Funcionamento típico de um sistema RFID (passivo)

Na Figura 1 pode ser observado o campo magnético

gerado pelo leitor/antena, fazendo com que crie uma

corrente elétrica nos circuitos da etiqueta, alimentan-

do-a eletricamente e permitindo que a mesma res-

ponda com um sinal contento a informação guardada

no seu microchip.

Na Figura 2, adaptada de (Karmakar, 2010), é apre-

sentada uma classificação com as principais caracte-

rísticas de uma etiqueta RFID.

Figura 2. Classificação de etiquetas RFID

Vale ressaltar na Figura 2 que Near field e Far field

significa campo próximo e campo distante, respecti-

vamente, ou seja, a comunicação e a transferência de

energia se dão em uma pequena distância (Near field)

ou grande distância (Far field) entre o leitor e a eti-

queta. Também é importante frisar as Classes 0 a 5

da característica “Funcionalidade”, elas dizem respei-

to à classificação adotada pela EPCglobal . Mais in-

formações sobre a classificação das etiquetas RFID

em (Karmakar, 2010).

4 Metodologia proposta

A diversidade de aplicações com os sistemas de

identificação RF é considerável. Mas em uma obser-

vação mais cuidadosa sobre cada implementação

percebe-se que a forma de utilização da tecnologia

acaba por ter semelhanças em aplicações a priori

distintas. Partindo desta heurística, foi realizada uma

pesquisa extensiva sobre as diferentes aplicações

RFID em várias fontes de pesquisa com Auto-Id Labs

(AUTO ID, 2002a), EPCGlobal Inc (EPCGLOBAL,

2007a), RFID Journal com o objetivo de identificar

estas semelhanças e estabelecer uma relação de re-

quisitos comuns. Este estudo gerou os seguintes pro-

cessos básicos RFID:

1. Identificação de Passagem: Esse modelo de

solução se caracteriza pela identificação du-

rante a passagem do objeto pela área de

identificação, ou seja, o objeto identificado

com a etiqueta RFID está em movimento e o

leitor fixo, normalmente em uma posição

elevada em relação à posição de passagem

do objeto;

2. Monitoramento de Área: A maioria dos

equipamentos fixos de leitura permite a co-

nexão de antenas. Dessa forma, a cobertura

destas antenas define a área a ser monitora-

da. Neste tipo de processos básicos RFID os

objetos monitorados tendem a permanecer

dentro da sua área delimitada;

3. Localização: O modelo de aplicação para

Localização trata de cenários onde os obje-

tos transitam e durante seu movimento são

localizados pelos leitores/antenas posiciona-

dos em locais de interesse. O local pode es-

tar associado ao próprio leitor, quando este

é fixo, ou então etiquetas são destinadas pa-

ra identificar os locais, onde leitores móveis

são localizados pela leitura das etiquetas lo-

cais. A combinação de diversos pontos de

localização define rotas de deslocamento;

4. Área de Validação: Em determinadas situa-

ções, a identificação de uma etiqueta neces-

sariamente está vinculada à leitura de outra

etiqueta (associação entre etiquetas) ou por

um leitor específico (associação entre eti-

queta e leitor). A leitura somente se efetiva

após a regra de validação ser atendida, nor-

malmente inserida no escopo do leitor;

5. Manipulação de dados: O modelo de aplica-

ções básicas de Manipulação de dados, além

do número de identificação extraído da eti-


3808

queta, dados auxiliares são lidos ou escritos

na etiqueta. Dados contidos na etiqueta ge-

ralmente são de difícil acesso via consulta a

banco de dados, ou então, são informações

referentes a sensores com os quais o RFID

tem interface. As etiquetas funcionam como

meio de armazenamento permitindo o regis-

tro das informações do processo à medida

que a elas são geradas durante o fluxo do

processo em questão.

Inicialmente, a proposta da metodologia consiste em

identificar as funcionalidades que podem ser execu-

tadas pelos sistemas RFID através de uma série de

perguntas relacionadas a processos onde a tecnologia

RFID pode ser empregada. Nesta etapa gera-se uma

lista de funções e requisitos que serão utilizados nas

etapas seguintes da metodologia. A metodologia

identifica requisitos que foram previamente mapea-

das nos processos básicos RFID. A metodologia pre-

vê o acréscimo de novos requisitos desde que novos

processos básicos sejam criados ou através de atuali-

zação dos processos básicos definidos anteriormente.

Normalmente, as aplicações RFID são compostas de

vários processos básicos. Eles são empregados de

forma combinada para atender determinado requisito,

ou então, são dispostos de forma sequencial em cada

etapa da aplicação final. Por exemplo, considerando

uma aplicação de depósito de logística, onde o obje-

tivo é controlar a movimentação de mercadorias (ob-

jetos) entre a área de recepção e a área de armazena-

mento, sendo que as mercadorias são movimentadas

via empilhadeiras. Pode-se utilizar o modelo de Iden-

tificação de Passagem para o controle de passagem

nas docas, o modelo de Localização para monitorar o

tráfego de empilhadeiras, e combinar os modelos de

Monitoramento de Área e Área de Validação na eta-

pa de armazenagem das mercadorias.

Como dito anteriormente, o detalhamento dos mode-

los de aplicações básicas RFID é realizado através de

diagrama de classes UML. Como exemplo, a Figura

3 apresenta o diagrama de classes para o modelo de

Identificação de Passagem.

Figura 3. Diagrama para o modelo de Identificação de Passagem

4.1 Metodologia de mapeamento para aplicações

RFID

Após contextualizar a questão dos modelos de

aplicações básicas RFID, a metodologia propriamen-

te dita é apresentada.

A metodologia proposta é divida em 4 etapas, sendo

elas:

1. Etapa 1: Levantamento de Funcionalidades

e Requisitos Funcionais;

2. Etapa 2: Mapeamento para os Modelos de

Aplicações Básicas;

3. Etapa 3: Otimização da Solução;

4. Etapa 4: Projeto de Implementação.

4.1.1 Levantamento de Funcionalidades e Requisitos

Funcionais

A primeira etapa da metodologia identifica as

funcionalidades que podem ser executadas pelos sis-

temas RFID, extraindo informações do problema

alvo para, posteriormente, orientar o desenho da so-

lução. Para tanto, esta metodologia apresenta um

questionário relacionado às características e funcio-

nalidades dos processos onde a tecnologia RFID po-

de ser empregada. As respostas são de múltipla esco-

lha, sendo que para algumas alternativas é necessário

relacionar os elementos solicitados. O objetivo dessa

etapa é realizar a decomposição do problema (aplica-

ção) em problemas menores, ou seja, segmentar em

problemas com escopos menores. Essa etapa de le-

vantamento gera uma lista de funções e requisitos que

serão utilizados nas etapas seguintes.

As respostas obtidas no questionário servem como

entrada para um fluxograma de funcionalidades, que

através da seleção de alternativas identifica as funci-

onalidades da aplicação desejada.

Neste fluxograma são consideradas questões relativas

à aplicação, como: área e local de implantação, pon-

tos de leitura e objetos a serem identificados. Poste-

riormente ao fluxograma de funcionalidades, são

modelados os fluxogramas de Separação de área e de

Especificação de funcionalidades, que tem como ob-

jetivo definir áreas com funcionalidades específicas

ou com dimensões físicas reduzidas e identificadas as

funcionalidades, para corresponderem como saídas

desta etapa de levantamento.

4.1.2 Mapeamento para os Modelos de Aplicações

Básicas

Com as funcionalidades identificadas e associa-

das a uma área, a etapa seguinte relaciona estas fun-

cionalidades com os modelos de aplicações básicas

RFID. O processo de mapeamento corresponde basi-

camente a encontrar um ou mais modelos de aplica-

ção que implemente a funcionalidade considerada.

Inicialmente, é estabelecida a correspondência entre a

lista de funcionalidades possíveis que constam no

fluxograma e os modelos de aplicações já descritos.

A Tabela 1 apresenta a correspondência entre funcio-

nalidades e modelos de aplicação.


3809

Tabela 1. Tabela de correspondência entre funcionalidades e modelos.

Funcionalidades Modelos

Controle de Entrada Fixo Monitoramento de Área

Controle de Entrada Móvel Identificação de passagem

Controle de Entrada Fixo com Validação Monitoramento de Área

Controle de Entrada Móvel com Validação Identificação de passagem

Controle de Saída Fixo Monitoramento de Área

Controle de Saída Móvel Identificação de passagem

Controle de Saída Fixo com Validação Monitoramento de Área

Controle de Saída Móvel com Validação Identificaçãode passagem

Controle de PassagemFixo Monitoramento de Área

Controle de Passagem Móvel Identificação de passagem

Controle de Passagem Fixo com Validação Monitoramento de Área

Controle de Passagem Móvel com Validação Identificação de passagem

Validação Fixo Validação

Validação Móvel Validação

Localização Fixo Localização

Localização e Rastreabilidade Fixo Localização

Localização Móvel Localização

Localização e Rastreabilidade Móvel Localização

Dados Adicionais Consulta Fixo Manipulação de Dados

Dados Adicionais Atualização Móvel Manipulação de Dados

Movimentação 1-N Identificação de passagem/Monitoramento de Área

Movimentação N-1 Identificação de passagem/Monitoramento de Área

Movimentação N-N Identificação de passagem/Monitoramento de Área

Conforme a metodologia, na etapa de levantamento

as funcionalidades estão separadas por locais de atu-

ação. Assim, as aplicações básicas RFID geradas

estão associadas a este local específico.

4.1.3 Otimização da Solução

As diversas aplicações básicas geradas anterior-

mente atendem todas as funcionalidades identificadas

de uma forma não otimizada. Em uma situação hipo-

tética, onde os recursos computacionais e financeiros

não são limitados, talvez a solução pudesse ser im-

plementada após a etapa de mapeamento. Todavia,

com o intuito de gerar uma solução onde as funciona-

lidades desejadas sejam implementadas utilizando

plenamente os recursos disponíveis, esta metodologia

propõe um conjunto de ações que permitam atender

as funcionalidades da aplicação com um menor vo-

lume de recursos computacionais e, consequentemen-

te, com um menor custo financeiro.

Dessa forma, uma maneira de otimizar a solução é

combinar aplicações básicas, para que em um mesmo

hardware seja possível executar as funções das apli-

cações básicas combinadas. Para tal, dois requisitos

são primordiais para realizar uma combinação: pro-

ximidade física e semelhança funcional.

A proximidade física pode ser encontrada, inicial-

mente, entre aplicações básicas que atuam em um

mesmo local. Já a semelhança funcional pode ser

obtida a partir da definição de grupos de funcionali-

dades. Estes grupos são formados pelas funcionalida-

des que são mapeadas para uma mesmo modelo, co-

mo visto a seguir:

1. Controle Entrada/Saída/Passagem Móvel –

mapeados para o modelo de Identificação de

Passagem;

2. Controle Entrada/Saída/Passagem Fixo –

mapeados para o modelo de Monitoramento

de Área;

3. Validação Fixo/Móvel – mapeados para o

modelo de Área de Validação;

4. Localização/Rastreabilidade Fixo/Móvel –

mapeados para o modelo de Localização;

5. Consulta/Atualização de Dados Fixo/Móvel

– mapeados para o modelo de Manipulação

de Dados.

Com leitores RFID portáteis, tais como handhelds, é

possível otimizar recursos no projeto de sistemas

RFID. No questionário inicial, identificam-se movi-

mentações entre locais com três tipos distintos:

1. Movimentos do tipo 1 para N;

2. Movimentos do tipo N para 1;

3. Movimentos do tipo N para N.

Em uma abordagem inicial, tem-se um dispositivo de

leitura em cada local, permitindo identificar a origem

e o destino do movimento. Assim, tem-se N+1 ou 2N

dispositivos para implementar esta funcionalidade de

movimentação. A utilização do dispositivo móvel

supriria a necessidade de um dispositivo para cada

local origem (N para 1) ou destino (1 para N). A

condição para realizar esta otimização com o leitor

móvel é a não ocorrência de movimentos simultâneos

entre os locais considerados.


3810

4.1.4 Projeto de Implementação

O projeto de implementação detalha característi-

cas importantes para a codificação da aplicação.

Com a análise das variáveis de implementação, as

características específicas dos sistemas RFID são

instanciadas. Dentre elas estão: Quantidades de eti-

quetas, tempo de leitura, mobilidade de etiquetas,

densidade de leitores/antenas, mobilidade de pontos

de leitura, validade de leitura, entre outras.

As características físicas do cenário são consideradas

nesta etapa. Por exemplo, verifica-se a presença de

metais que podem interferir no alcance e no desem-

penho do sistema RFID. De forma similar, como lí-

quidos podem absorver os sinais de comunicação,

ocasionando problemas maiores que os gerados pelos

metais. Além disso, por se tratar de um sistema de

radiofrequência, fatores ambientais como a tempera-

tura e a umidade podem influenciar no desempenho

do sistema. Estes aspectos devem ser adequadamente

considerados a fim de garantir-se o correto funcio-

namento da solução proposta,

O foco na questão tecnológica abordado por Dressen

(2004) e EBV Elektronik (2012), onde são sugeridas

algumas características importantes para a seleção

correta dos componentes do sistema para implantação

do RFID, e a análise das características físicas do

cenário (Karmakar, 2010) tornam-se relevantes nessa

etapa da metodologia.

Nesta etapa também é realizada a definição dos lo-

cais de instalação, ou seja, as posições físicas (geo-

gráficas) onde os dispositivos RFID serão instalados.

A localização dos Pontos de Leitura, que são basica-

mente as unidades lógicas pelas quais ocorre a leitura

dos objetos (identificados) ou têm seus dados consul-

tados/alterados, é definida nesta etapa.

Na fase de implementação, a metodologia prevê três

modelos de arquitetura de comunicação para a solu-

ção projetada:

1. Centralizada – os Pontos de Leitura são co-

nectados a uma aplicação. O controle é cen-

tralizado, onde a aplicação deve gerenciar

cada leitor individualmente;

2. Distribuída – Pontos de Leitura possuem in-

teligência (podendo ser na forma de um cli-

ente do sistema RFID), podendo trocar men-

sagens com outros leitores do sistema;

3. Híbrido – esse modelo combina o modelo

centralizado com o distribuído. Várias redes

centralizadas ou distribuídas se interconec-

tam através dos servidores de interface.

5 Estudo de caso

A metodologia será demonstrada utilizando um

estudo de caso na indústria de beneficiamento de

fumo. O objetivo dessa empresa é utilizar sistemas

RFID nos processos de recebimento, triagem e arma-

zenamento dos fardos de fumo.

A aplicação da metodologia inicia com a definição

das áreas, e suas dimensões, que se pretende contro-

lar com o sistema RFID. No estudo de caso são iden-

tificadas três áreas: Recebimento, Triagem e Arma-

zenamento.

O segundo passo consiste na verificação da existên-

cia de sub-áreas e/ou locais em cada área levantada.

No caso da área Recebimento são definidos três lo-

cais, sendo eles: Descarga, Classificação externa e

Classificação interna. A Figura 4 apresenta o esque-

ma da área Recebimento e seus três locais: Descarga,

Classificação externa e Classificação interna. Esta

área e locais serão os escopos para o estudo de caso

apresentado.

Figura 4. Esquema da área Recebimento e seus locais

Na etapa seguinte são definidas as funcionalidades de

controle de entrada das áreas e locais, relacionando

os objetos envolvidos no processo. No estudo em

questão, fardos (objeto) entram na área determinada

(Recebimento), sendo identificados em movimenta-

ção pela área e registrados no local de Descarga,

Classificação externa e Classificação interna (sem a

necessidade de atender alguma regra de validação).

A Figura 5 apresenta a resolução do fluxograma ba-

seado nas respostas obtidas a partir da aplicação do

questionário para o controle de entrada. A parte gri-

fada representa o percurso obtido. Os quadros ponti-

lhados indicam o estágio e o número da questão con-

siderada pelo fluxograma.

Figura 5. Fluxograma de funcionalidades para controle de entrada

As funcionalidades de controle de saída e controle de

passagem procedem de forma semelhante ao controle

de entrada para o estudo de caso. As funcionalidades

de Validação e Localização não foram elencadas

neste caso devido às características do estudo de caso

abordado.


3811

Figura 6. Mapeamento do Controle de Saída Móvel

Com este roteiro inicial proposto pela metodologia, a

solução tem seu escopo delimitado facilitando o di-

mensionamento de recursos para a execução do pro-

jeto.

No próximo passo é verificada a existência de dados

adicionais nos objetos. Neste caso, dados adicionais

são inseridos nos fardos quando estes se movimentam

pelo local de Classificação interna (não há atualiza-

ção de dados, somente inserção).

Por fim, para a área Recebimento teremos a seguinte

lista de funcionalidades com os respectivos objetos e

locais:

Controle de Entrada Móvel

Objetos: Fardos

Locais: Descarga, Classificação externa e

Classificação interna.

Controle de Saída Móvel

Objetos: Fardos

Locais: Classificação externa e Classifica-

ção interna.

Controle de Passagem Móvel

Objetos: Fardos

Locais: Classificação interna e Classificação

externa.

Dados Adicionais

Objetos: Fardos

Locais: Classificação interna

A etapa seguinte consiste no mapeamento das funci-

onalidades identificadas para os modelos de aplica-

ções básicas RFID, ou seja, identifica-se quais mode-

los já definidos a priori serão utilizados na implemen-

tação deste sistema RFID específico.

Como saída desta etapa, tem-se os diagramas de clas-

se UML dos modelos básicos relacionados aos locais

identificados na etapa anterior (Levantamento de

Funcionalidades e Requisitos Funcionais).

Na Figura 6 é apresentado um exemplo da funciona-

lidade Controle de Saída Móvel mapeada para o mo-

delo correspondente.

O resultado final do mapeamento terá o seguinte gru-

po de modelos básicos instanciados para a aplicação

considerada:

MB.IdentificaçãoPassagem.Recebimento.Descarga.Entrada

MB.IdentificaçãoPassagem.Recebimento.ClassificaçãoInterna.Entrada

MB.IdentificaçãoPassagem.Recebimento.ClassificaçãoInterna.Saída

MB.IdentificaçãoPassagem.Recebimento.ClassificaçãoInterna

MB.DadosAdicionais.Recebimento.ClassificaçãoInterna

MB.IdentificaçãoPassagem.Recebimento.ClassificaçãoExterna.Entrada

MB.IdentificaçãoPassagem.Recebimento.ClassificaçãoExterna.Saída

MB.IdentificaçãoPassagem.Recebimento.ClassificaçãoExterna

Na etapa de otimização da solução, utiliza-se as re-

gras definidas na metodologia para combinar os mo-

delos com a intenção principal de reduzir custos de

implementação. Sendo assim, aplicando as referidas

regras no caso estudado, verifica-se que os modelos

mapeados para o local Classificação Interna podem

ser combinados em um único modelo, agregando suas

funcionalidades. Consequentemente, os modelos que

devem ser implementados após a etapa de otimização

são:


MB.IdentificaçãoPassagem.Recebimento.ClassificaçãoInterna

MB.DadosAdicionais.Recebimento.ClassificaçãoInterna

MB.IdentificaçãoPassagem.Recebimento.ClassificaçãoExterna

Percebe-se uma redução no número de modelos que

precisam ser implementados, que, por consequência,

reduz o custo de implementação. Em projetos maio-

res essa característica é importante.

Na etapa final, projeto de implementação, as ques-

tões relativas a quantidades de etiquetas a ser utiliza-

das, tempo de leitura, densidade de leitores e mobili-

dade de pontos de leitura são respondidas para de-

senvolver a solução para a aplicação RFID. Para o

estudo de caso, algumas informações relacionadas

são apresentadas como exemplo:


3812


Quantidade de etiquetas

QtdTagMax: 10

QtdTagMin: 0

Tempo de Leitura: 3 segundos

Densidade de Leitores

QtdLeitores: 1

QtdAntenas/Leitor: 2

MobilidadePtoLeitura: fixo

Dados Armazenados na Etiqueta

NomedoCampo: Classificação

TipoCampoTag: String

TamCampoTag: 15

O modelo de arquitetura de comunicação adotado foi

o Centralizado, devido às características físicas (pro-

ximidade e volume de etiquetas), interface com a

aplicação de negócio e simplicidade do caso de estu-

do abordado.

6 Conclusão

O trabalho propõe uma metodologia para orien-

tar a implementação de sistemas RFID baseado nas

funcionalidades básicas de diferentes aplicações.

Como estudo de caso deste trabalho, foi aplicada a

metodologia em uma indústria de beneficiamento de

fumo. As etapas foram seguidas conforme a metodo-

logia proposta orientando a implementação do siste-

ma RFID.

Concluindo, a metodologia auxilia no desenvolvi-

mento de sistemas RFID uma vez que identifica os

diferentes tipos de aplicações de acordo com as fun-

cionalidades básicas que podem ser executadas pelos

sistemas RFID. Além disso, a combinação dessas

funcionalidades formam aplicações mais complexas e

o mapeamento das aplicações orientam a implantação

do sistema RFID.

Como projeto futuro pretende-se realizar uma análise

completa de cada etapa, identificando resultados prá-

ticos do uso da metodologia, além dos já menciona-

dos neste artigo. Para tanto será necessário uma ana-

lise comparativa de projetos implantados sem utilizar

a metodologia.

Referências Bibliográficas

AUTO ID Center. Technology Guide, Arquivo Auto-

Id Center, 2002a. Disponível em:

http://www.autoidlabs.org/uploads/media/MIT-

AUTOID-TM-003.pdf. Acesso em: set. 2007.

Chao, C. C., Yang, J. M., and Jen, W. Y (2007).

Determining technology trends and forecasts of

RFID by a historical review and bibliometric

analysis from 1991 to 2005. In Technovation,

vol. 27, (5), pp. 268-279.

Dressen, D (2004). Considerations for RFID technol-

ogy selection. Atmel Applications Journal, no.3,

pp.45-47.

EBV Elektronik (2012). RFID Selection Guide. Dis-

ponível em: http://www.adafruit.com/datasheets

/rfid%20guide.pdf. Acessado em: 06 mai. 2013.

EPCGLOBAL INC. Homepage da Organização.

Disponível em: <http://www.epcglobalinc.org/ >.

Acesso em: jan. 2007a.

Finkenzeller, K (2003). RFID-Handbook,

Fundamentals and Applications in Contactless

Smart Cards and Identification. 2nd Ed. John

Wiley & Sons.

Hansen, W. R., and Gillert, F (2008). RFID for the

Optimization of Business Processes. John Wiley

& Sons.

Heinrich, C. (2005). RFID and Beyond: Growing

Your Business Through Real World Awarness.

Wiley Publishing.

Karmakar, N. C. (2010). Handbook of Smart

Antennas for RFID Systems. John Wiley &

Sons.

Lutton, E., Skinner, G., and Regan, B (2008). RFID

rationale and deployment methodology. In Pro-

ceedings of the 8th Conference on Applied

Computer Science, Venice, Italy. pp. 211-216.

Motorola (2011). Escolher a tecnologia certa para

automatizar o seu negócio. Disponível em:

http://www.sysnetic.pt/docs/Supply%20Chain/S

YSN_COMPREENDER_RFID.pdf. Acessado

em: 02 mai. 2013.

Ngai, E. W. T., Moon, K. K., Riggins, F. J., and Yi,

C. Y (2008). RFID research: An academic

literature review (1995–2005) and future

research directions. International Journal of

Production Economics, vol. 112, no.2, pp.510-

520.

Quental Jr., A. J. J (2006). Adoção e implantação de

RFID, uma visão gerencial da cadeia de supri-

mentos. Monografia do programa de pós-

graduação MBIS. PUC-SP, São Paulo.

Wu, N. C. et al. (2006). Challenges to global RFID

adoption. InTechnovation, 26(12), 1317-1323.

Zhu, X.; Mukhopadhyay, S. K. and Kurata, H (2012).

A review of RFID technology and its managerial

applications in different industries. Journal of

Engineering and Technology Management, vol.

29, Issue 1, pp. 152-167.


3813

http://www.epcglobalinc.org/

metodologia para projeto de sistemas de … · alta (uhf) frequência e microondas; entre outras...

Documents