Intermec. tarde à le reconnaître

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1 IDENTIFICATION L étiquette RFID est devenue mature mais le marché Intermec tarde à le reconnaître Sur diverses bandes de fréquence,les étiquettes RFID sont désormais capables de répondre à un très grand nombre de situations rencontrées sur le terrain. Développer une application d identification automatique, c est diminuer les coûts et les erreurs de saisie, c est pouvoir suivre un produit dans l espace et le temps, c est pouvoir réaliser du tri automatique les bénéfices de la technologie sont bien connus. C est généralement avec les codes à barres que cette identification est réalisée. Avec l arrivée à maturité des étiquettes RFID, de nouvelles perspectives s ouvrent à cette discipline : travail dans des environnements à visibilité nulle, intégration étroite du produit avec son étiquette, possibilité de modifier à la volée les informations de l étiquette Ce n est qu un début. Un gros marché est en train de naître. Etiquette : petit morceau de papier, de carton, fixé à un objet pour en indiquer la nature, le contenu, le prix, la destination, le possesseur. C est la définition officielle du dictionnaire. Mais dans peu de temps, il faudra bien la mettre au goût du jour. Car aujourd hui de plus en plus d étiquettes ne sont plus sur un support papier ou carton, mais sont constituées de l assemblage d une puce électronique associée à une antenne. Ce n est plus l œil humain ou un dispositif de lecture optique quelconque qui décode les informations portées par l étiquette; c est par la voie des airs, grâce à une transmission radio, que l on peut lire les données stockées dans ces étiquettes. On entre dans le domaine de l identification RFID acronyme du mot anglais Radio Frequency IDentification. Bien sûr dans l industrie, lorsque l on parle identification automatique, on pense d abord et immanquablement au célèbre code à barres (qu il s agisse de code linéaire, de code 2D ou de code matriciel). Cette technologie apparue à la fin des années 50 est aujourd hui incontournable, et elle est massivement utilisée dans de très nombreux domaines d activités. La technologie RFID, apparue sous sa forme industrielle un peu plus tardivement, n a pas eu le même retentissement. Bien que pendant ces années de nombreuses applications industrielles aient été réalisées, aucune ne représentait des volumes suffisants pour faire décoller ce marché. Seul le secteur automobile, qui représentait encore en % du marché des étiquettes électroniques (notamment les dispositifs d antidémarrage des véhicules, mais aussi les solutions de suivi des voitures sur les chaînes de production) s est engagé résolument en faveur de cette technologie. Une technologie mature, des avantages nombreux Mais aujourd hui le secteur est en pleine ébullition, à l aube d une très forte accélération : selon la société d étude de marché Frost et Sullivan, les estimations portent en effet sur une progression annuelle d environ 30 % pour les cinq années qui viennent. Pour comprendre cette situation, il faut revenir au principe même du fonctionnement d une étiquette RFID. Celle-ci est constituée d une puce électronique connectée à une antenne. Les progrès spectaculaires réalisés par l électronique ces vingt dernières années font que ces puces sont aujourd hui de très petite taille, d une fiabilité extrême et capables de stocker facilement les quantités d informations souhaitées par les utilisateurs. Mais surtout, la technologie actuelle des circuits imprimés permet de fonctionner avec de très faibles consommations électriques, ce qui à ouvert la porte à la généralisation du principe de la téléalimentation : l énergie de l onde radio utilisée pour interroger l étiquette est mise à profit par cette dernière, via l apparition d un courant induit dans son antenne, pour alimenter la puce le temps qu elle délivre ses informations. C est le principe des étiquettes dites passives, apparues au début des années 90, et qui représentent le cœur du marché actuel.a côté de cela, il y a les étiquettes dites actives alimentées par une batterie ou une pile. Pen- A retenir La technologie RFID est désormais mature Le coût des étiquettes et des lecteurs devrait baisser ces prochaines années Les normes ne sont pas encore stabilisées La fréquence 13,56 MHz constitue le cœur du marché des étiquettes passives (sans piles) 53

2 Comparaison des avantages/inconvénients de plusieurs technologies d identification automatique Codes à barres Code bi-directionnel Etiquette Contact Etiquette Radio Capacité 1 à 40 caractères. 5 à caractères. 20 à caractères. 20 à 200 caractères. en passif Visibilité de Nécessaire, car lecture optique Nécessaire, car lecture optique Nécessaire, car lecture par contact Non nécessaire car étiquette lisible l étiquette à travers le bois, le carton, le plastique Ré-inscription Nécessite ré-impression d une Nécessite ré-impression d une Possible par simple écriture de Possible par simple écriture de des données étiquette avec nouveau CB étiquette avec nouveau code nouvelles données dans la nouvelles données dans la code bi-directionnel bi-directionnel mémoire de l étiquette mémoire de l étiquette Sécurité Codage possible de CRC propre Différents niveaux de sécurité Inscription en mémoire de type Inscription en mémoire de type des données à la symbologie CB utilisée sélectionnables au codage EEProm, avec contrôle CRC EEProm, avec contrôle CRC Confidentialité Codification possible Cryptage possible Protection possbile avec accès aux Inscription en mémoire de type des données pages mémoires par mot de passe. EEProm, avec contrôle CRC Les applications intègrent souvent Les applications intègrent souvent une notion de données publiques une notion de données publiques et de données privées et des données privées Source IER Activité RFID 2002 Tagsys Les étiquettes passives à 13,56 MHz peuvent être adaptées pour travailler dans des environnements sévères : chaleur,poussière, humidité avec des cycles d utilisation très élevés. dant de longues années, on ne trouvait sur le marché pratiquement uniquement que ce type d étiquette. Ses inconvénients (poids, prix, encombrement, moindre fiabilité) ont sans doute freiné l essor du marché de l identification RFID jusqu à une époque récente. Ces étiquettes continuent cependant à être fabriquées pour des besoins précis et bénéficient elles aussi des progrès accomplis sur les batteries et sur les besoins de consommation des puces électroniques. Ce qui est certain, c est qu «aujourd hui la technologie de l identification RFID est mature, souligne Bruno Thuillier, chargé de mission à l Aratem. On maîtrise parfaitement la conception et le dessin des antennes pour s adapter à la fréquence choisie,à la distance de lecture requise, Les fabricants conçoivent des étiquettes de toutes formes, de toutes tailles capables de s adapter à un très grand nombre de situations rencontrées sur le terrain». Quant aux avantages de la technologie, ils ne manquent pas. Une étiquette RFID peut être utilisée en lecture seule (dans ce cas, les informations souhaitées sont chargées une fois pour toutes sur la puce) mais elles peuvent aussi être utilisées en lecture/écriture en poste fixe ou à la volée. C est une différence fondamentale par rapport à toutes les autres technologies d identification automatique, puisque dans ce cas on peut transformer l étiquette en une véritable petite base de données mobile actualisée en permanence. Autre caractéristique, une étiquette RFID est mécaniquement très résistante et surtout elle peut s intégrer de manière intime avec le produit qu elle identifie (moulage dans un bac plastique par exemple). Elle peut aussi survivre dans des environnements difficiles, corrosifs, être trempée dans l eau, puisqu il suffit de concevoir son packaging en fonction de l application. Exemple parmi d autres, au sein de la blanchisserie industrielle Elis, «les étiquettes électroniques sont affectées à chaque vêtement pendant toute sa phase de nettoyage, explique Bernard Jeanne Beylot, directeur marketing et nouvelles technologies chez IER. Ces étiquettes supportent une centaine de cycle de lecture automatique. Les étiquettes codes à barres utilisées précédemment ne supportaient que 25 cycles de lavage et ne pouvaient être lues que manuellement». Ensuite, une étiquette électronique n a pas besoin d être vue pour être lue, puisque les ondes radio peuvent traverser un grand nombre de matériaux sans encombre (attention toutefois aux environnements métalliques qui posent parfois des difficultés d interférences). Ainsi, dans des ambiances opaques (brouillard, poussières, ), les étiquettes passives s adaptent parfaitement. Enfin, la technologie RFID permet de lire et de différencier plusieurs étiquettes à la fois lorsqu elles se présentent simultanément dans le champ d une antenne : c est le principe de l anticollision, caractéristique là encore inconnue des autres techniques d identification (à noter toutefois que ce principe d anticollision fonctionne uniquement si la puce de l étiquette a été programmée pour cette fonction). L absence de normes : un frein réel Malgré ce tableau idyllique, malgré les promesses annoncées sur le décollage du marché, on sent cependant de très fortes réticences chez les utilisateurs pour s engager franchement vers cette technologie. «Il existe beaucoup de pilotes en cours d évaluation, note Laurent Gonzalez, consultant chez Gencod France mais les applications d envergure capables de consommer plusieurs millions d étiquettes manquent encore à l appel». Une des raisons invoquées par les utilisateurs est qu il n est pas tou- De quoi se compose une étiquette RFID? 54

3 Les différents types d étiquettes Technologie Etiquette active Etiquette passive Fréquence UHF & Hyper Basse fréquence(125 KHz) Haute Fréquence (13,56 MHz) Hyper Fréquence (2,48 GHz) Application Etiquettes industrielles Etiquettes industrielles Etiquettes industrielles Etiquettes souples Etiquettes souples Source Pile ou batterie intégrées Courant induit Courant induit Courant induit Onde radio d énergie dans l étiquette Capacité quelques octets à 64 bits à 4 ko 64 bits à 8 ko 256 à 512 bits bits mémoire plusieurs kilos Distance 1 à 10 m 1 cm à 50 cm 1 cm à 50 cm 1 cm à 1 m 10 cm à 1 m de lecture (dérogation ART) Format boîte d allumettes tout type de timbre poste à carte de visite timbre poste à de l étiquette packaging boîte d allumettes carte de visite Coût* quelques 100 F > 5 F > 5 F > 1 F > 50 F Source ESEO 2002 *Coût à l unité,pour une série de pièces. jours facile de se repérer dans le découpage en différentes bandes de fréquence existantes, sans compter les querelles de chapelle entre constructeurs ou entre secteurs d activité, qui ne facilitent pas la lisibilité de ce marché. On compte en effet quatre bandes principales de fréquences mises à profit pour les applications de la technologie RFID : les basses fréquences, aux alentours de 125 khz, les hautes fréquences à 13,56 MHz, la bande UHF, entre 800 et 900 MHz et enfin les hyperfréquences avec des fréquences à 2,45 GHz et 5,8 GHz. Chaque bande a bien évidemment des avantages et des inconvénients techniques en fonction de l application, mais le véritable problème se situe ailleurs : la normalisation des étiquettes RFID est très en retard, une situation inverse à celle du domaine des codes à barre où les normes sont stabilisées depuis longtemps. Il existe bien des normes concernant les étiquettes électroniques, mais elles sont souvent centrées sur un secteur d activité bien précis, comme par exemple l identification des animaux. Mais dans ce cas, c est une communauté d utilisateurs qui a défini ses propres règles, «qui ne sont pas forcément réutilisables pour rédiger des normes généralistes,susceptibles de rassembler tout le monde»,précise M. Gonzales. L absence de documents techniques de référence est donc un handicap certain au développement de ce marché car «il n existe pas pour l instant de normes explicites qui indiquent de manière précise ce qui se passe entre une étiquette et un lecteur pour une fréquence donnée, explique M. Gonzales. Rappelons que les Iso 18000, fréquemment citées, ne sont que des documents de travail et ne sont en aucun cas des normes dûment adoptées par l Iso» (voir le n de Mesures d avril 2001, p. 33 qui récapitule l état d avancement des normes Iso 18000). Cependant, la situation devrait évoluer puisque la norme Iso qui s intéresse à la fréquence 13,56 MHz devrait aboutir à la fin de l année. Mais pour les autres bandes de fréquences, l horizon semble plus lointain. En France c est la commission CN31 de l Afnor qui est le De quoi se compose un système RFID? miroir des travaux européens gérés par le groupe de travail SC31/WG4 de l Iso. A ce problème de normes purement dédiées à la technologie RFID, se greffe les problèmes de compatibilité avec d autres normes comme celles se référant aux autorisations d émission avec les puissances autorisées pour chaque bande de fréquence, ou celles se référant à la protection des personnes dans des champs rayonnés (surtout pour les hautes fréquences). n est pas simple Il faut cependant relativiser ces problèmes de normes. Ain- Bref ce si, comme le souligne M. Beylot, «pour des applications en boucle fermée, d identification ou de traçabilité sur un même site ou bien au sein d une même entreprise, l existence d une norme n a pas beaucoup d importance. En revanche, pour des applications en boucle ouverte ou plusieurs industriels participent au suivi d un produit, la norme devient essentielle». Le problème c est que c est justement sur ce secteur de marché que l on attend la plus forte expansion! Quel prix pour une étiquette? pour une application RFID? Autre frein à l avancée de la technologie RFID, le problème récurrent du prix. «Il est évident que pour l instant, la technologie RFID est plus chère que le code à barres, explique M.Thuillier (Aratem). Mais, d une part, le prix des lecteurs va décroître fortement dans les années qui viennent, et d autre part le prix des étiquettes, même s il restera toujours plus élevé que celui d un morceau de papier imprimé, devrait lui aussi baisser face à l explosion du marché». Par rapport aux solutions traditionnelles à base de codes à barres, il n y Dans les environnements difficiles,les étiquettes RFID peuvent être protégées dans des boîtiers étanches et résistants.ici,ce boîtier doté de l indice de protection IP 67 intègre une étiquette RFID qui peut être lue à la fréquence de 2,45 GHz à la volée (passages à plus de 100 km/h) et/ou à la fréquence 13,56 MHz à l arrêt.(doc. Balogh) 55

4 Les différentes fréquences d étiquettes radio Fréquences 125 khz à 150 khz 13,56 MHz 800/900 MHz 2,45 GHz Type fréquence Basse Haute Bandes UHF Hyper Technologie d antenne Bobine aérienne ou Boucle imprimée Boucle imprimée Antenne imprimée (impact ± sur coût) boucle ferrite Perforée Perforée Gravée Gravée Gravée Distance de lecture > 1 m Europe/France : 1 m Europe/France : France < 0,5 m et écriture pour le moment pas utilisable (> 1 m avec dérogation) fréquence GSM, télécom... (Etats-Unis > 0,8 m) (Etats-Unis> 1 m à 10 m) (Etats-Unis> 1 m) Vitesse théorique < 10 Kbit/s > 100 Kbit/s > 100 Kbit/s > 200 Kbit/s de transfert des données Influence métal (*) Perturbation Perturbation Atténuation Atténuation (Espace > 50 mm = 90 % Perf.) (Espace > 50 mm = 90 % Perf.) (Espace 10 mm = 100 % Perf.) (Espace 5 à 7 mm = 100 % Perf.) Influence de l eau Aucune Atténuation Atténuation Perturbation Influence du corps humain Aucune Atténuation Atténuation Perturbation Médiocres Bonnes Excellentes - (* Mesures indicatives réalisées par ID System) - Source IER Activité RFID 2002 a donc pas photo au niveau prix. Aujourd hui, «on arrive à un prix unitaire moyen d environ 50 centimes d euros pour des lots de plusieurs milliers d étiquettes passives dans la fréquence 13,56 MHz, estime Pierre Matignon, directeur marketing de Tagsys. Un prix qui bien évidemment varie selon la taille de l étiquette (plus la distance de lecture est grande plus l étiquette est chère) et qui varie aussi si l on souhaite une puce qui fonctionne en lecture/écriture. Dans ces cas il faut plutôt tabler sur des prix avoisinant les 1,50 euros par étiquette pour des volumes importants». Mais pour M. Thuillier, «il ne faut pas raisonner comme si la technologie RFID était un super code à barre. Si par exemple elle vient résoudre un problème où d autres technologies d identification automatique étaient inefficaces,la question du prix ne se pose plus dans les mêmes termes». Face aux possibilités offertes par la technologie, il Pour s informer Quelques sites Internet : : site américain de la plus grosse association qui regroupe les principaux fabricants de solutions d identification automatique. Nombreux articles techniques et informations actualisées sur les produits, les normes, : le site officiel de l association Gencod On peut aller aussi sur le site de l association Perifem, qui en association avec Gencod a créé un forum RFID : org : le site de l Agence Rhône Alpes pour la maîtrise des technologies de mesures qui, en association avec l Ecole Supérieure d Ingénieurs en Systèmes Industriels Avancés Rhône Alpes (ESISAR) de Valence, a créé en 2001 un pôle européen de compétence dédié à la traçabilité, et plus spécifiquement à la technologie RFID. Un livre incontournable Il existe très peu d ouvrages généraux sur l identification sans contact. Le livre Identification radiofréquence et cartes à puces sans contact de Dominique Paret comble cette lacune en proposant un panorama technique très complet des technologies RFID. Dunod Collection EEA Série Technologie électronique «faut raisonner en terme d application et calculer le retour sur investissement sur la durée de vie du projet», insiste M. Gonzalez (Gencod). Un argument que ne renie pas M. Beylot (IER) qui estime que dans une application d étiquette RFID «il faut analyser l ensemble des avantages que procure cette technologie et qui vont justifier son surcoût.ainsi le fait de pouvoir réutiliser une étiquette sur plusieurs dizaines de milliers de cycles de lecture, le fait que la maintenance soit très réduite sur le système, etc.» Et le meilleur moyen d y parvenir est de «réaliser un pilote, poursuit M. Beylot. Car une application RFID n est pas aussi banalisée qu une application d identification automatique plus classique. Il faut intégrer la partie packaging (comment conditionner l étiquette), la partie environnement (les obstacles métalliques par exemple) et aussi l interfaçage informatique avec les bases de données de l entreprise. Car l étiquette RFID, si elle fonctionne en lecture/écriture impose un dialogue avec l informatique de l entreprise avec les incidences que cela peut créer sur l organisation des flux de données, mais aussi sur les flux physiques des produits suivis». D où «l importance des intégrateurs, des sociétés d ingénierie dans le développement de cette technologie», rappelle M. Gonzalez. Le 13,56 MHz et la bande UHF : les fréquences d avenir Pour l instant, en terme d applications qui fonctionnent, les solutions qui utilisent les basses fréquences sont très nombreuses. C est une technologie mûre qui se joue de la plupart des obstacles physiques. Elle est par exemple utilisée par la société Global ID qui propose un système de suivi de bouteilles de gaz avec des étiquettes à 125 khz insérées à l intérieur (dans une section métallique de ces bouteilles). Ici, la structure métallique n interfère pas sur les mesures qui restent précises avec une distance de lecture importante. Cependant, les applications à cette bande de fréquence ne bénéficient pas d un fort potentiel de développement. En effet, les débits de transmission des données restent faibles et surtout le coût de fabrication des antennes, constituées de bobines en cuivre, est trop élevé. C est dans la bande de fréquence à 13,56 MHz que se situe clairement le cœur du marché de la technologie RFID. C est à cette fréquence que l on trouve le meilleur compromis entre les distances de lecture, la bonne capacité à traverser de nombreux matériaux et la faible sensibilité aux pertur- 56

5 bations électromagnétiques d un environnement industriel. De plus, la norme devrait prévoir pour cette fréquence deux types de protocoles : un qui privilégie une vitesse de communication élevée (gros débit pour transférer de grosses quantités d informations avec des distances de lecture de l ordre de 10 cm), l autre qui privilégie la vitesse de lecture (identification très rapide d un nombre d informations plus limité pour des distances de lecture de l ordre de 40 cm). Enfin, c est dans la bande de fréquence 13,56 MHz que l on a le plus de souplesse pour réaliser des étiquettes de petite taille, capables d être packagées selon les besoins pour un coût raisonnable. Cependant, «la demande actuelle des utilisateurs est de pouvoir bénéficier d une distance de lecture plus élevée, supérieure à 60 cm, explique M. Gonzalez (Gencod). En utilisant la bande UHF,ce sera possible,mais l utilisation de cette fréquence bute pour l instant sur le problème de la puissance d émission admissible autorisée Europe».En effet, sur cette bande comprise exactement entre 862 et 928 MHz, la puissance d émission admise aux Etats-Unis est de 4 W, alors qu elle n est que de 500 mw en Europe ce qui ne permet pas de travailler au-delà de 10 à 20 cm. De gros efforts de normalisation sont en cours sur cette question, car une puissance admissible de 2W dans cette bande permettrait d atteindre une distance de lecture de 2 mètres (exigence requise notamment dans les applications de transitique et de manutention).de plus, une normalisation pour ces fréquences autoriserait l exportation de produits dotés d étiquettes RFID vers les Etats-Unis qui pourraient les lire dans la bande MHz autorisée sur leur territoire.l association Gencod EAN France participe ainsi au projet international GTAG qui vise à promouvoir cette solution auprès des autorités européennes, incluant des discussions avec l Agence de Régulation des Télécommunications (ART) pour les autorisations d émission. Au-delà, dans la bande des hyperfréquences, notamment à 2,45 GHz, les problèmes sont du même ordre (avec en plus les problèmes liés à la sécurité et à la protection des personnes). Du fait de la limitation des puissances admissibles à ces fréquences, 500 mw sur la porteuse en Europe, la seule solution est d opter pour des étiquettes actives (donc avec piles) ce qui grève considérablement le coût de ces solutions. Pourtant «l utilisation de cette fréquence est très intéressante puisqu elle autorise des distances de lecture élevées, jusqu à 10 mètres,avec une forte directivité, explique Des applications industrielles aux applications de logistique,les fabricants sont aujourd hui capables de réaliser des étiquettes RFID de toutes tailles et de toutes formes adaptées aux contraintes de l application. Xavier Leblanc, responsable d activité Sécurité Transport chez Balogh. C est pourquoi nous avons développé une technologie d étiquettes semi-passives,qui concilie les avantages et inconvénients des étiquettes actives et passives à cette fréquence». Le principe consiste à tirer profit d une modulation du signal de l étiquette au moment de la réflexion de l onde émise. Un disque de 4 cm de diamètre peut ainsi être lu à une dizaine de mètres de distance. Ce type de solution, qui nécessite un investissement de départ élevé est notamment adapté aux applications de télé-péage, mais aussi au contrôle et au suivi de gros systèmes, comme des wagons dans une gare de triage par exemple. Quant à l avenir, on peut tout imaginer, il n y a pas de limite connue comme c est le cas pour les codes à barres. Le mouvement de miniaturisation des circuits électroniques, les développements de nouveaux matériaux font que la taille des étiquettes RFID, à capacité mémoire équivalente, va continuer à diminuer, avec la possibilité de les insérer au cœur des produits qu elles identifient. Au sein de l Aratem on réfléchit par exemple à intégrer des microcapteurs (température, choc, pression, ) au sein de ces étiquettes électroniques pour les rendre capables d historiser de manière sécurisée des données externes. Enfin au sein du MIT (Massachussets Institute of Technology), un projet futuriste (auquel collabore la société française Tagsys, issue de la division RFID de Gemplus) porte sur l étude d étiquettes intelligentes d un coût inférieur à 5 centimes de dollars, capable de communiquer avec d autres étiquettes et vers internet. Une alliance entre le Web et la RFID pour obtenir des objets communicants que l on pourra localiser dans le monde entier! François Gauthier 57