La importancia de utilizar la impresión y codificación RFID basadas en estándares

Introducción

La impresión y codificación de tags RFID (etiquetas con incrustaciones RFID colocadas debajo de la superficie de la etiqueta) puede parecer intimidante, dados todos los estándares y enfoques involucrados, así como el historial de sistemas independientes y cerrados. Sin embargo, si sigues los estándares actuales al diseñar e imprimir etiquetas, y especialmente si utilizas las versiones más recientes de los programas de software populares de diseño y administración de etiquetas con tecnología RFID, podrás obtener excelentes resultados. Este artículo presenta los principales conceptos de la codificación e impresión de tags (etiquetas) RFID:

• Los tipos de tags RFID
• Los estándares involucrados y los conceptos básicos para comprenderlos
• Cómo diseñar una etiqueta adecuada para lograr la máxima calidad de impresión y rendimiento de codificación
• Cómo evitar que terceros manipulen la información codificada
• Cómo validar que la codificación se haya realizado correctamente
• Ejemplos de técnicas de codificación populares

Tipos de tags RFID

Existen tres tipos principales de tags RFID, y la elección dependerá del caso de uso. Veamos cada uno de ellos.

Tags de papel

Como su nombre lo indica, se trata de inlays RFID: un chip rodeado por una antena y colocado sobre un sustrato de plástico transparente, que se incrusta entre la parte inferior de la etiqueta y su papel de respaldo.

Tags semirrígidos

Estos son tags de mayor grosor, generalmente fabricados con un material de etiqueta combinado con un respaldo de espuma grueso, que permite separar la propia etiqueta del objeto al que está adherida. En este caso, el inlay RFID se coloca directamente debajo del material de la etiqueta y sobre el respaldo de espuma. Los tags semirrígidos se utilizan con frecuencia en superficies metálicas —conocidos como tags para metal (on-metal tags)— o en recipientes que contienen líquidos. Los metales y los líquidos pueden bloquear la señal de retorno del tag; elevarlos incluso un milímetro de la superficie es suficiente para permitir su lectura. El grosor del respaldo hace que estos tags sean difíciles de doblar, lo que da origen al nombre "semirrígidos".

Algunos tags también se fabrican sobre sustratos plásticos gruesos, como tarjetas o estacas para plantas. Estos también pertenecen a la categoría de tags semirrígidos.

Este artículo se enfocará principalmente en los dos tipos de tags mencionados anteriormente, ya que son los que pueden ser codificados mediante impresoras de etiquetas con código de barras que cuentan con un codificador RFID integrado.

Sin embargo, existe otro tipo de tag que vale la pena mencionar:

Tags rígidos

Los tags rígidos, también conocidos como tags duros, son incrustaciones RFID fabricadas en una carcasa rígida, a menudo protegida contra agua y golpes, y se remachan o pegan sobre un objeto. Estos se utilizan en herramientas, motores, bolsas retornables y otros objetos diseñados para durar mucho tiempo y que pueden ser lavados con frecuencia y/o sujetos a vibraciones e impactos.

Otros tipos de tags

Los anteriores son solo los tipos de tags más comunes. Según las necesidades del cliente, los tags RFID pueden diseñarse directamente en los productos o integrarse de otras maneras.

Diseño de etiquetas RFID

Antes de entrar en el tema de la codificación de tags RFID, debemos analizar dos factores importantes en el diseño de los elementos impresos de las etiquetas de código de barras con inlays RFID integrados. Estos son la protuberancia del chip y el relieve de la antena.

Protuberancia del Chip

Los chips RFID actuales son extraordinariamente pequeños y delgados: tienen solo fracciones de un milímetro de grosor. Sin embargo, no son infinitamente delgados, por lo que producen un relieve en el lado legible de una etiqueta RFID. Asegúrate de conocer la ubicación de la protuberancia al diseñar tu etiqueta, ya que puede afectar la calidad de las áreas negras (o del color de cinta que utilices) de tu etiqueta. Es mejor diseñar las etiquetas de manera que la protuberancia quede dentro de un área sin impresión.

Relieve de la antena

Una etiqueta RFID no es solo un chip diminuto. Alrededor de ese chip y conectada eléctricamente se encuentra la antena que reacciona a las señales de radiofrecuencia. Normalmente, la antena no cubre toda la superficie inferior del material de la etiqueta y, además, tiene cierto grosor, por lo que genera un relieve alrededor de su perímetro. Aunque este relieve es menos pronunciado que la protuberancia del chip, la antena también puede afectar negativamente la calidad de impresión de la etiqueta. Por ello, es importante diseñar las áreas impresas teniendo en cuenta su ubicación.

Si utilizas un cabezal de impresión de alta resolución para imprimir elementos gráficos complejos en tags RFID, es mejor ubicar estos gráficos lejos de la protuberancia del chip o del relieve de la antena.

Conceptos básicos de la codificación

Historia: El Lejano Oeste de RFID

La tecnología RFID ha existido como oferta comercial desde hace al menos cuarenta años. Durante gran parte de este tiempo, no existían normas que dictaran cómo debían escribirse los datos en un tag. Muchas de las primeras empresas en adoptarla crearon sus propios esquemas de codificación, y el resultado fueron tags que solo podían leerse con software propio. Esto funcionaba bien con las primeras aplicaciones integradas verticalmente, pero a medida que más actores comenzaron a crear sus propias soluciones de RFID, y especialmente cuando las grandes empresas empezaron a exigir el uso de la tecnología RFID, tanto los proveedores como los clientes necesitaron métodos estandarizados para codificar y leer los tags. Imagínate tratar de crear una solución que lea el esquema de la empresa A, pero recibir un palet de mercancías codificado con el de la empresa B —que nunca había utilizado—. Claramente, se necesitaban estándares de la industria.

Estándares de RFID

Existen dos sistemas de numeración estándar en la industria para la codificación RFID: GS1 e ISO/IEC. Afortunadamente, estas dos organizaciones trabajaron juntas para adoptar el mismo "bit" en un tag como bit distintivo. Si el "bit T" es un 0, el tag se codifica usando el sistema GS1. Si es un 1, se codifica usando ISO/IEC.

Sin embargo, dentro de cada sistema de numeración existen múltiples esquemas de codificación y, desafortunadamente, las codificaciones propietarias siguen existiendo. Una razón principal de esto es que los chips RFID solo codifican una cantidad muy pequeña de datos, normalmente 96, 128 o 256 bits (12, 16 o 32 bytes o caracteres), y diferentes empresas quieren almacenar distinta información dentro de ese espacio de memoria.

Te puedes imaginar los problemas que surgen cuando varias empresas utilizan sus propios esquemas de codificación propietarios. En resumen: hazte un favor y usa codificaciones basadas en estándares; resiste la tentación de crear codificaciones propietarias.

Ejemplos populares de codificación

Afortunadamente, varias codificaciones específicas de la industria y de aplicaciones se han vuelto tan populares que ahora son estándares de facto. Queda fuera del alcance de este artículo entrar en detalles sobre cada una de ellas, pero a continuación se presentan algunos ejemplos, breves descripciones y enlaces a documentos que las describen.

Serialización de tags

Generalmente hay dos números de serie asociados a un tag RFID:

• ID del tag: identifica de forma única el chip RFID individual de todos los demás chips del mundo. La codificación del ID del tag está estandarizada, codificada directamente en el chip del tag y no puede modificarse.
• ID del artículo: para codificaciones GS1 (bit T configurado a 0), este valor se denomina EPC; para codificaciones ISO/IEC (bit T configurado a 1), este valor se denomina UII. Es el número de serie del artículo al que está adherido el tag. El "propietario de los datos" (es decir, el fabricante del producto a etiquetar) de un tag RFID tiene control y responsabilidad total sobre este número de serie. Dado que muchas empresas utilizan esquemas de numeración de serie idénticos, como CCYYDDXXXXXX, donde XXXXXX indica cada artículo sucesivo fabricado en una fecha, simplemente leer el ID del artículo no es suficiente para identificar un número de serie como tu número de serie. También deben tenerse en cuenta otros identificadores, como el ID del fabricante.

Prevención de la manipulación de tags

Tan importante como poder identificar elementos únicos es asegurarte de que no sean modificados por personas malintencionadas. Una estrategia de bloqueo y/o autenticación de tags debe tener en cuenta estos elementos:

Contraseña de acceso

Puedes codificar una contraseña de acceso en un chip y luego bloquear uno o más bancos de memoria (véase más abajo). Esta contraseña es necesaria antes de que el chip pueda volver a codificarse.

Bloqueo o "bloqueo permanente"

Durante la codificación inicial o en cualquier momento posterior, puedes emitir un comando que bloquee áreas del chip (“bancos”) o todo el chip, convirtiéndolo en solo lectura.

El bloqueo es reversible, si un codificador futuro cuenta con la contraseña de acceso.

El "bloqueo permanente" no es reversible. Una vez que un tag está "bloqueado permanentemente", es de solo lectura.

Desactivación de un chip

Puedes hacer que un chip sea ilegible, o desactivarlo, de dos maneras.

• Programáticamente. Utiliza un comando de “desactivación” para asegurar que el chip no emita señal de retorno si se activa, por lo que no podrá leerse.
• Mecánicamente. Pasar un chip RFID por un imán potente, o someterlo a un campo de radiofrecuencia muy fuerte, destruirá físicamente el chip y/o su conexión con la antena. Dañar físicamente la matriz del chip y la antena para que esta se desconecte mecánicamente del chip tiene el mismo efecto. Obviamente, esto no es reversible.

Cifrado y ocultamiento de datos de tags

Puedes cifrar el área de datos de un tag, lo que la hace ilegible para cualquiera que no cuente con la clave de descifrado. Existen muchos esquemas de codificación que admiten el cifrado, así que elige tu favorito. Ten en cuenta, sin embargo, que los esquemas de cifrado suelen reducir la cantidad de datos que puedes almacenar dentro de la capacidad de memoria ya limitada del tag.

Funcionalidad "No rastreable"

Habilitar la función “imposible de rastrear” en el chip de un tag esencialmente oculta el tag o parte de este a los sistemas de lectura (el tag simplemente no responde a los comandos de lectura) a menos que se proporcione una contraseña.

Codificaciones de firma digital

Las codificaciones de los tags también pueden incorporar una firma digital para garantizar la autenticidad de los datos y/o del propietario del tag (la empresa que codificó el tag). Los datos del tag y la fuente de los datos son verificables.

Validación de tags

Crear codificaciones adecuadas para una etiqueta es solo una parte del trabajo para garantizar una buena etiqueta RFID. Es igual de importante verificar dos aspectos críticos:

1. Que la codificación se haya realizado correctamente.
2. Que se haya codificado el tag correcto.

La impresora adecuada puede garantizar ambas cosas. Veamos estos dos pasos uno por uno.

Codificación correcta

Todos los dispositivos de codificación basados en estándares admiten la verificación de codificación integrada. Los chips de los tags deben devolver una señal que indique si la codificación se realizó con éxito o si falló. (Que las empresas que fabrican dispositivos de codificación entiendan esto o no es otra cuestión).

Tras recibir esta señal de respuesta del chip del tag, algunos fabricantes de dispositivos de codificación promocionan que también pueden volver a leer el valor del tag para asegurarse de que sea correcto. Esto se puede hacer, pero por lo general no tiene sentido porque los estándares ya lo exigen.

Si la impresora detecta un problema de codificación, intentará reprogramar el tag un número de veces definible por el usuario. Si el tag no se programa, la etiqueta se retrae y se sobreimprime con un patrón “VOID” para alertar a los empleados de que el tag está defectuoso. Luego, se imprime un nuevo tag con los mismos datos y se valida nuevamente. De este modo, puedes estar seguro de que si una etiqueta RFID que no esté marcada como “VOID” sale de la impresora, se podrá leer.

Se codificó el tag correcto

El verdadero problema es si se ha codificado el tag correcto —y no un tag adyacente—. Solo las impresoras RFID de TSC ofrecen un conjunto completo de funcionalidades y algoritmos para garantizar que se haya codificado el tag correcto con el valor correcto. En conjunto, estas características se conocen como RTV™ (Validación de tags RFID).

Especialmente con tags pequeños y de paso corto asegurarse de que el tag correcto esté codificado es un reto. La suite propietaria RTV™ de TSC proporciona la confianza y validación necesarias incluso con tags tan complejos.

Una vez más, las impresoras TSC ayudan a prevenir y detectar codificaciones incorrectas de varias maneras.

• Aplicación de una verificación de codificación adecuada y basada en estándares.
• El conjunto propietario de funcionalidades y algoritmos RTV™ de TSC para prevenir codificaciones erróneas.
• Algunas impresoras de TSC cuentan con dos antenas: una antes del cabezal de impresión y otra después. El tag se programa mediante la antena situada antes del cabezal, y a medida que el tag sale de la impresora, la antena situada después del cabezal se asegura de que la codificación coincida con los datos enviados a la impresora. Esto reduce prácticamente a cero los riesgos de codificación incorrecta.
• Como socio de TSC, FactorySense ayuda a los clientes a garantizar que los tags RFID, el diseño de las etiquetas, la configuración de la impresora y las estrategias de codificación se adapten a los entornos operativos reales y a los procesos de negocio. Esto incluye seleccionar los tipos de tags adecuados, diseñar etiquetas que tengan en cuenta la ubicación del chip y de la antena, configurar los ajustes de codificación y validación de la impresora, y probar los tags dentro de los flujos de trabajo reales. Al combinar la consultoría práctica en RFID y la experiencia en integración de sistemas con la tecnología de impresoras de TSC, FactorySense ayuda a garantizar que las etiquetas RFID codificadas correctamente permitan un seguimiento confiable y escalable en todas las operaciones de fabricación y de la cadena de suministro.

Conclusión

Las normas son importantes para garantizar que los proyectos de RFID funcionen no solo para una empresa, sino para toda la cadena de suministro. La adopción de un esquema de codificación reconocido por la industria garantiza una amplia compatibilidad. Proteger los tags mediante su bloqueo, encriptación y, una vez que su vida útil haya terminado, su destrucción, ayuda a mantener la integridad de tu marca. Y, por último, el uso de las impresoras adecuadas garantiza que solo se codifique la etiqueta prevista y que esta se codifique correctamente.