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Bien choisir un tag RFID pour des applications industrielles n’est pas chose simple : technologie, prix, performance, résistance aux contraintes (température, poussière, etc.), compatibilité avec l’objet à tracer, etc. Nexess présente dans ce billet de blog un guide pratique pour choisir le bon tag RFID pour une application industrielle.
Rappel: qu’est-ce qu’un tag RFID?
Un tag RFID (Radio Frequency Identification) est un dispositif électronique qui permet d’identifier un objet de manière automatique grâce à la radiofréquence. Il se compose généralement d’une puce et d’une antenne, et fonctionne sans contact avec un lecteur RFID qui émet des ondes radio. Ce système est utilisé pour le suivi et la gestion d’inventaires, la traçabilité des biens, ainsi que dans des applications de sécurité ou d’automatisation, offrant une alternative plus rapide et efficace aux codes-barres traditionnels. Les informations contenues dans le tag peuvent être lues à distance, sans nécessiter de ligne de vue directe.
Passif, Actif, Semi-Passif : quelle technologie RFID pour mon application ?
Pour faire le choix de la bonne technologie RFID pour le tag que vous allez employer pour votre application, il convient de faire un résumé des technologies disponibles sur le marché :
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Le tag RFID passif
Comme son nom l’indique, ce tag RFID est purement passif, c’est à dire qu’il n’intègre pas d’émetteur radiofréquence. Le tag passif utilise l’onde (magnétique ou électromagnétique) issue de l’interrogateur (lecteur RFID + antenne) pour alimenter le circuit électronique embarqué. Il peut contenir des informations dans sa mémoire. C’est le type de tag le plus répandu sur le marché.
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Le tag RFID semi-passif ou assisté par batterie (BAP Battery Assisted Passive)
Ce tag embarque une alimentation (batteries). L’alimentation n’est pas utilisée pour apporter de l’énergie à un émetteur puisque le principe de communication reste équivalent au tag RFID passif. Cette énergie est utilisée en général pour alimenter le circuit électronique du tag ou un capteur connecté au circuit de base par exemple (température, intensité, accélération, gyroscope, etc.). Ce type de tag propose théoriquement des performances plus élevées en comparaison au tag RFID passif. Ce type de tag est utilisé généralement pour des applications particulières: relevé de température, flux de personnes, etc. Ces tags nécessitent de la maintenance liée au changement de batteries. Ils représentent moins de 15% des ventes de tags RFID en 2012.
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Le tag RFID actif
Ce tag RFID embarque un émetteur radiofréquence et par conséquent une alimentation (batteries, piles). Tout comme le tag semi-actif, il peut être équipé de capteurs (température, gyroscope, GPS, etc.) et embarquer de l’intelligence sous format d’un micro-contrôleur par exemple. Ce tag peut interagir de manière autonome et en temps réel avec son environnement grâce à sa batterie: envoi de sa position, prise de température, etc. Ces tags nécessitent la mise en place d’une structure de communication (nœuds, antennes, lecteurs) afin de “quadriller” une zone, un bâtiment, etc. Ils nécessitent également de la maintenance liée au remplacement des batteries, plus fréquent qu’un tag semi-actif. Ils représentent moins de 15% des ventes de tags RFID en 2012.
Ces 3 descriptions permettent d’orienter la réflexion pour choisir quelle technologie RFID employer en fonction des avantages et contraintes techniques énoncées ci-dessus.
En découle bien évidemment une analyse de l’application visée par cette technologie et une réflexion concernant les besoins de traçabilité :
- L’objet à tracer doit-il être géolocalisé à tout instant ? Dans le bâtiment ou en dehors ?
- L’objet à tracer doit-il être identifiable via un lecteur avec interrogation au contact (<1m), à distance moyenne (<10m) ou à longue portée (>10m) ?
- Combien d’objets à tracer ?
- Quelle est la taille de l’objet à identifier ?
- Quelle est la valeur de l’objet à identifier ?
- Le tag doit-il suivre la vie complète de l’objet ?
Choix du tag RFID passif pour l’industrie: 4 fréquences, 4 caractéristiques
Choisir un tag RFID pour des applications industrielle doit être obligatoirement dicté par sa future utilisation et les performances attendues.
Quelques bonnes questions à se poser afin d’orienter son choix :
- A quelle distance l’objet doit-il être identifié / interrogé : quelques centimètres, plusieurs mètres, plusieurs dizaines de mètres ?
- Mon installation industrielle est-elle soumise à des contraintes CEM ?
- L’objet à tracer est-il métallique ?
- L’objet à tracer contient-il du liquide ?
- Faut-il identifier rapidement un grand nombre d’objets ?
- Etc.
La réponse à ces questions orientera le choix du tag passif et de sa fréquence associée. Il existe en effet 4 fréquences dont les caractéristiques diffèrent.
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Tag RFID LF (Low Frequency)
fréquences comprises entre 125 et 134,2 KHz. La portée maximale de détection d’un tag répondant à cette fréquence est d’environ 50 cms. Les caractéristiques associées à cette plage de fréquence sont les suivantes: prix élevé même avec des volumes importants, faible impact d’un environnement métallique ou liquide sur les performances de lecture.
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Tag RFID HF (High Frequency)
fréquence de 13,56MHz. La portée maximale de détection d’un tag répondant à cette fréquence est d’environ 1 mètre. Les caractéristiques associées à cette fréquence sont les suivantes : prix inférieur aux tags LF, adapté aux applications nécessitant une lecture au contact sans grand volume de tags à lire, fréquence globale (le même dans tous les pays).
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Tag RFID UHF (Ultra High Frequency)
fréquences comprises entre 868 et 915 MHz. La portée maximale de détection d’un tag répondant à cette plage de fréquence est d’environ 3 à 10 mètres. Les caractéristiques associées à cette plage de fréquence sont les suivantes : prix inférieur aux tags LF et HF pour des volumes importants, adapté aux applications nécessitant de la distance de lecture et un grand volume de tags à lire très rapidement, tags dédiées aux environnements contraints (métal, liquide, etc.).
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Tag RFID SHF (Super High Frequency)
Fréquences comprises entre 2,45 et 5,8GHz. La portée maximale de détection d’un tag répondant à cette plage fréquence est d’environ 1 mètre. Les caractéristiques associées à cette plage de fréquence sont les suivantes : performances relativement similaires à l’UHF, forte sensibilité aux environnements métalliques et liquides, directivité de la détection des tags.
Selon l’étude “RFID Forecasts, Players and Opporunities 2023-2033” d’IDTechEx, l’estimation du nombre de tags RFID passifs qui seront vendus sur le marché en 2030, toutes applications et marchés confondus sont présentés ci dessous :
- LF : 1308 millions (646.5 en 2013)
- HF : 5904 millions (2182 en 2013)
- UHF : 30000 millions (3079 en 2013)
Ratio Coût / Performance : le bon compromis à trouver
Choisir un tag RFID pour des applications industrielles nécessite une analyse du ratio coût / performance afin d’optimiser le retour sur investissement (ROI) de la mise en œuvre d’une solution RFID.
Cas du tag RFID passif : les critères qui impactent le coût
Il existe de nombreux fournisseurs de tags RFID passifs sur le marché, proposant des gammes spécialisées dans des secteurs et applications spécifiques : logistique, retail, environnements sévères, aéronautique, etc. Le choix de tags RFID passifs est donc pléthorique et peut parfois se révéler complexe lorsqu’il s’agit de les différencier sur le papier au niveau technique / coût ou en test réel de performances sur le terrain.
Plusieurs critères ont une influence non négligeable sur le prix des tags mais également leurs performances. Quelques éléments sont cités ci dessous :
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L’environnement : exemple avec l’environnement contraint type ATEX (Atmosphère EXplosive)
les tags certifiés ATEX sont sensiblement plus cher car ils disposent d’une conception particulière pour répondre aux exigences de la norme. Le coût de la certification a également un impact sur le prix
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Taille du tag
Plus un tag est petit avec une recherche de performance élevée (distance d’1 mètre de lecture avec lecteur portable), plus sont prix aura tendance à être légèrement plus élevé que les autres. Cette affirmation peut être observée notamment pour les petits tags céramiques compatibles avec le métal qui nécessitent une conception particulière.
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Le volume
Comme pour tout consommable, le prix d’un tag RFID passif diminue fortement avec le volume d’achat envisagé. Les premiers paliers significatifs observés sont atteints pour des volumes de quelques milliers.
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L’application industrielle
si l’application recherchée est très particulière voire quasi unique et nécessitant un design ou packaging particulier, le prix du tag peut s’envoler. Prenons exemple d’un tag nécessitant une résistance à des plages de températures importantes, aux attaques chimiques, etc.
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La mémoire du tag
si le tag doit stocker de l’information dont le volume est plus important que la mémoire classique de 512 bits, il faut faire appel à des tags dits de haute mémoire (2 Kbits à 64 Kbits). On peut observer un prix sensiblement supérieur aux tags dits classiques mais également des performances diminuées notamment sur la distance d’écriture (compter 40% de la distance de lecture).
Exemples d’applications industrielles et du bon choix de tag RFID
Pour illustrer ce guide pratique, nous avons choisi quelques applications industrielles et quelle est le tag idéal pour celles ci.
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Tag RFID UHF métal pour la traçabilité des outillages dans l’industrie (Aéronautique, Energie, Microélectronique, etc.)
Dans des industries d’assemblages, de fabrication ou de maintenance, l’outillage à main est le matériel essentiel au maintien des cadences de production et pour la réalisation du produit fini. Son suivi et sa traçabilité est donc critique notamment pour la productivité, la sécurité (ne pas oublier un outil dans un avion par exemple) ou encore l’optimisation des coûts (inventaires, usage du parc, etc.). Les outils étant principalement en métal par nature, le choix d’un tag RFID compatible avec le métal est essentiel pour garantir un bon fonctionnement du tag et de sa détectabilité. Il est ainsi parfaitement détecté par des armoires intelligentes.
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Tag RFID UHF papier pour l’inventaire et la gestion du mobilier et des équipements
Pour les équipements non métalliques, un tag RFID UHF papier peut être utilisé. Ces tags sont adaptés pour une lecture à moyenne distance, permettant de suivre efficacement les équipements et le mobilier au sein de l’usine ou dans des installations de stockage.
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Tag RFID UHF universel pour l’inventaire de tablettes mobiles en production
Dans les usines où la production se digitalise de plus en plus, l’usage de tablettes est de plus en plus répandu. Un tag RFID UHF universel, fonctionnant sur tous types de surfaces, peut être employé pour offrir une grande portée de lecture tout en garantissant une détection rapide et précise.
Conclusion
Le choix du bon tag RFID pour des applications industrielles repose sur une analyse fine des besoins spécifiques de votre entreprise. Les facteurs tels que la technologie RFID (passif, actif ou semi-passif), la fréquence utilisée, les contraintes environnementales et la performance attendue doivent être pris en compte pour optimiser le retour sur investissement. En posant les bonnes questions et en évaluant les différentes options disponibles, vous serez en mesure de choisir le tag RFID le plus adapté à vos objectifs industriels.
FAQ
Le tag RFID passif est le plus couramment utilisé dans les applications industrielles en raison de son faible coût, de sa simplicité et de sa durabilité. Il est particulièrement adapté pour les applications de suivi d’inventaire et de traçabilité de biens.
Pour les environnements humides ou contenant des objets métalliques, il est recommandé de choisir un tag RFID UHF métal. Ce type de tag est spécialement conçu pour être performant dans ces conditions où les interférences pourraient réduire la portée de lecture.
Non, tous les tags RFID ne sont pas compatibles avec tous les types d’objets. Les tags RFID métalliques sont nécessaires pour les objets métalliques, tandis que d’autres tags sont plus adaptés aux objets non métalliques ou aux applications nécessitant une portée de lecture longue.
