KYMENLAAKSON AMMATTIKORKEAKOULU Liiketalous / Liiketoiminnan logistiikka Timo Aatola LOGISTIIKAN TEHOSTAMINEN RFID-TEKNOLOGIAN AVULLA Opinnäytetyö 2006
TIIVISTELMÄ KYMENLAAKSON AMMATTIKORKEAKOULU Liiketalous / Kotka AATOLA, TIMO Työn ohjaaja Opinnäytetyö Toukokuu 2006 Avainsanat Logistiikan tehostaminen RFID-teknologian avulla lehtori Maiju Hankia 47 sivua automaatio, etätunnistus, kustannukset Kymenlaakson ammattikorkeakoululla on käynnissä Lobistech-hanke, jonka tavoitteena on nostaa Kaakkois-Suomen logistiikka-alan yritysten teknologisen ja liiketoimintaosaamisen tasoa uusien tietoteknisten ratkaisujen, kuten RFID:n avulla sekä vahvistaa yritysten välistä yhteistyötä ja edistää uuden yritystoiminnan syntymistä. Opinnäytetyön tutkimusosa toteutettiin osana Lobistechin RFID-case hanketta. Lobistechin puolelta ohjaajana toimi tutkimusjohtaja Juhani Talvela. Opinnäytetyön teoriaosassa perehdytään automaatioon sekä automaattiseen tunnistamiseen, joista tarkempaan tarkasteluun otetaan viivakoodit sekä RFID-teknologia. Lisäksi käydään läpi logistiikkakustannuksia, joihin RFID voi oleellisesti tuoda helpotusta, sekä investointeja, sillä RFID-teknologiaan panostaminen on suuri investointi. Tutkimuksen tarkoituksena oli tutustua muutaman eri yrityksen prosesseihin ja selvittää ne kohteet, joissa RFID:n käytöstä olisi hyötyä sekä tehdä suuntaaantava kustannuslaskenta mahdollisista kustannussäästöistä. Näitä asioita tarkasteltiin kahdessa logistiikka-alan yrityksessä sekä rakennusalan yrityksessä. Tutkimusta varten sovittiin haastattelut yritysten edustajien kanssa vuoden 2006 helmi-maaliskuussa. Haastattelutyyppinä oli avoin haastattelu. RFID-teknologialle soveltuvia käyttökohteita ovat erityisesti varastosaldojen seuranta, tavaran keräily sekä lähetys, sillä niissä syntyy helposti inhimillisiä virheitä. Merkittävimpiä hyötyjä ovat toiminnan tehostuminen ja virheiden väheneminen. Rahalliset hyödyt kohdistuvat pääasiassa palkkakustannuksiin sekä reklamaatiokustannuksiin, joissa saadut säästöt voivat olla hyvinkin merkittäviä. Kustannussäästöjen todenmukainen laskeminen on kuitenkin mahdotonta ennen kuin RFID-tunnisteita on testattu käytännössä ja myös investointisekä prosessinmuuntokustannukset on otettu huomioon. RFID ei myöskään automaattisesti poista kaikkia ongelmia, joten tutkimukseen on suhtauduttava varauksella.
ABSTRACT KYMENLAAKSON AMMATTIKORKEAKOULU University of Applied Sciences Business Administration / Kotka AATOLA, TIMO Supervisor Bachelor s Thesis May 2006 Keywords Enhancing Logistics by RFID-technology Maiju Hankia, Senior Lecturer 47 pages automation, radio frequency identification, costs Kymenlaakso University of Applied Sciences is operating an information technology project called Lobistech, aimed for the logistics companies in southeast Finland. The purpose of the project is to improve the standard of technological know-how of these companies by introducing new solutions, e.g. RFID technology. Other objectives include strengthening the cooperation between the companies in this area and promoting the growth of new entrepreneurship. Research conducted for this report was part of the Lobistech RFID case project, supervised by Juhani Talvela, Research Director. The theoretical section of this report discusses automation and automatic identification and elaborates further into barcodes and RFID-technology. Costs in logistics are also a part of the theory, since RFID may reduce these costs essentially as well as investments, as launching an RFID-project is a considerable investment. The purpose of the study was to examine the business processes in a variety of companies and find potential applications for the RFID technology. Indicative calculation of possible cost savings was also conducted. These issues were examined in two logistics companies and a construction company through open interviews Potential applications for RFID technology are especially processes where the risk of a human error is great, such as picking and shipping of products. The most notable benefits of RFID are more efficient operations and a reduction in errors made. Financial benefits are primarily affecting the costs of labour and complaints. Realistic calculation of cost savings is, however, limited before RFID tags have been tested in practice, so the study has to be treated with certain reservations.
SISÄLLYS TIIVISTELMÄ ABSTRACT 1 JOHDANTO 6 2 KUSTANNUKSET JA INVESTOINNIT 7 2.1 Logistiikkakustannukset 8 2.2 Investointi 10 3 AUTOMAATIO 11 4 AUTOMAATTINEN TUNNISTAMINEN 14 4.1 Viivakoodi 14 4.2 RFID 16 4.2.1 RFID-tunnisteiden luokittelu 16 4.2.2 Taajuudet 17 4.2.3 Edut viivakoodeihin verrattuna 18 4.2.4 Ongelmat ja rajoitukset 19 5 RFID:N MAHDOLLISET KÄYTTÖKOHTEET 20 5.1 Tuotteiden seuranta ja jäljittäminen 21 5.2 Varaston valvonta ja kontrollointi 22 5.3 Case-esimerkkejä 22 5.3.1 ABB Oy Drives 23 5.3.2 A. Jalander Oy 24
5.3.3 Prosec Tietoturvapalvelu 25 6 TUTKIMUS 27 6.1 Case 1: Yritys A 28 6.1.1 Käyttökohteet ja hyödyt 29 6.1.2 Kustannussäästöt 31 6.1.3 Johtopäätökset 32 6.2 Case 2: Lumon Oy 33 6.2.1 Käyttökohteet ja hyödyt 33 6.2.2 Kustannussäästöt 34 6.2.3 Johtopäätökset 35 6.3 Case 3: Yritys B 35 6.3.1 Käyttökohteet ja hyödyt 36 6.3.2 Kustannussäästöt 40 6.3.3 Johtopäätökset 41 7 POHDINTA 42 LÄHTEET 44
6 1 JOHDANTO RFID (Radio Frequency Identification) eli radiotaajuinen etätunnistus on ajankohtainen puheenaihe tänä päivänä, kun yritykset kilpailun kiristyessä kehittelevät uusia keinoja kustannussäästöjen saamiseksi. Jo 1920-luvulla kehitetystä tekniikasta on viime vuosina tehdyn kehitystyön, laskeneiden hintojen sekä uusien standardien ansiosta tullut uusi trendi etenkin logistiikassa. Se on tullut viivakoodin rinnalle tuotetunnistuksessa, mutta ei kuitenkaan kilpailemaan sen kanssa, sillä molemmilla on omat vahvuutensa sekä heikkoutensa. Opinnäytetyön teoriaosassa käsitellään RFID-teknologian lisäksi sen mikroympäristöä, eli automaatiota ja automaattista tunnistamista kokonaisuutena, sekä makroympäristöä, eli RFID:n käyttöönottoon vaikuttavia tekijöitä. Kaikki lähtee kustannuksista. Logistiikka on eräs yritystoiminnan kustannustekijä, jota tarkastellaan lähemmin. Järkevä investointi, esimerkiksi automaatiojärjestelmään ja tässä tapauksessa automaattiseen tunnistusjärjestelmään investoiminen, voi pitkällä aikavälillä tehostaa toimintaa oleellisesti ja tuoda merkittäviä kustannussäästöjä. Viivakoodeja ei voida täysin sivuuttaa, sillä se on edelleen varteenotettava etätunnistusmenetelmä RFID:n rinnalla. Kuvassa 1 on havainnollistettu viitekehykseen kuuluvia osa-alueita käsitekarttana. Tämän lisäksi esitellään kolme suomalaista käytännön esimerkkiä RFID-teknologian onnistuneesta käyttöönotosta. Tällaisia yrityksiä ei Suomessa ole vielä paljon, ja tämän opinnäytetyön tavoitteena onkin lisätä tietoisuutta tuomalla esiin RFID:n hyötyjä ja haittoja sekä mahdollisuuksia säästää esimerkiksi palkka- ja reklamaatiokustannuksissa.
7 Kuva 1. Viitekehys käsitekarttana. Opinnäytetyön tutkimusosassa selvitetään RFID-teknologian mahdollisia käyttökohteita kolmessa eri yrityksessä ja pohditaan, voisiko niiden sisäisiä prosesseja tehostaa yksitoikkoisia, mekaanisia työtehtäviä automatisoimalla. Lisäksi tehdään suuntaa antavia laskelmia RFID-teknologian mahdollisesti tuomista kustannussäästöistä. Tarkoituksena on keskittyä säästöihin, ei järjestelmästä syntyviin investointikustannuksiin vaikka ne ovatkin investointipäätöksen toinen tärkeä puoli. Tutkimuksen tiedonkeruutapana oli avoin haastattelu, eli mitään valmiita kyselylomakkeita ei käytetty, vaan aiheesta käytiin vapaamuotoista keskustelua ja jälkiyhteydenpito hoidettiin sähköpostin välityksellä. 2 KUSTANNUKSET JA INVESTOINNIT Kustannus on operatiivisen laskentatoimen käsite, jolla tarkoitetaan yritystoiminnassa tapahtuvaa tuotannontekijän rahassa mitattua käyttöä tai kulutusta. Kirjanpidossa käytetään käsitteitä meno ja kulu. Kustannukset lasketaan kertomalla tuotannontekijöiden määrä tuotteen yksikköhinnalla. Tuotannontekijöi-
8 tä ovat muun muassa materiaali, työ, tieto ja pääoma. Kustannukset jaetaan muuttuviin ja kiinteisiin kustannuksiin sen mukaan, miten käytetty tuotannontekijä suhtautuu syntyvään tuotantoon. (Laine & Sievänen 2006 ; Jyrkkiö & Riistama 1993, 46.) Kustannuksiin kiinnitetään äkkiä huomio jos kannattavuus ei ole odotetun kaltainen. Niiden seuraaminen on helppoa ja niiden muuttumisen vaikutusta lopputulokseen on helppo ennakoida. Kustannuksiin ei kuitenkaan tulisi suhtautua ainoastaan negatiivisesti, sillä ne ovat välttämättömiä resursseja voiton aikaansaamiseksi. Kustannukset voidaan jakaa hyviin ja huonoihin, logistiikan kuuluessa hyvien puolelle. Hyvät kustannukset ovat yrityksen liiketoiminnan tukipilari ja ne edistävät kannattavuutta. (Sakki 2001, 45.) 2.1 Logistiikkakustannukset Logistiikka nähdään usein virheellisesti pelkkänä kustannustekijänä. Kärjistäen voitaisiin myös väittää, että esimerkiksi markkinointi on vain turha kustannuserä, sillä voisivathan asiakkaat itse etsiä ja hakea tuotteet suoraan tuottajalta. Logistiikka voi kuitenkin olla yksi parhaista keinoista kehittää toiminnan kannattavuutta. (Karrus 2001, 193.) Hyvät kustannukset, kuten oikein toteutettu logistiikka kuvastavat sitä osaamista, josta asiakkaat ovat valmiita maksamaan ostaessaan yrityksen tuotteen tai palvelun (Sakki 2001, 45). Logistiikkakustannukset voidaan luokitella monella eri tavalla. Tavallisesti käytetään jakoa kuljetus-, varasto- sekä varastoihin sitoutuneen pääoman korkoja hallintokustannuksiin. Muita kustannustekijöitä ovat näiden lisäksi pakkauskustannukset, logistiikan tietojärjestelmistä ja tietojenkäsittelystä aiheutuneet kustannukset sekä tilausten vastaanotto- ja käsittelykustannukset. (Liikenneministeriö 1997, 25.) Kustannukset voivat olla erilaisia eri yrityksillä ja ne tulee tuntea tarkkaan, jotta toiminnan kannattavuus ja taloudellisuus voitaisiin selvittää (Neilimo & Uusi-Rauva 1999, 46). Tuottavuuden parantamisessa on tärkeää karsia sellaiset toimenpiteet pois, jotka eivät lisää tuotteen arvoa, mutta aiheuttavat kustannuksia. Tavaran toimitusketjussa on paljon arvoa lisäämättömiä työvaiheita, kuten varastoiminen, vastaanottotarkastus ja varastohyllyyn siirto, inventoiminen, kirjallisten ostoti-
9 lausten tekeminen, myyntitilausten vastaanottotyö ja siirtäminen tietojärjestelmään, toimitusvalvonta, laskujen tarkastaminen sekä virheiden korjaaminen ja virheistä reklamoiminen. (Sakki 2001, 47.) Nämä kaikki aiheuttavat kustannuksia, mutta eivät lisää tuotteen arvoa asiakkaalle. Moniin edellä mainittuihin kohtiin käytettyä aikaa voitaisiin vähentää automaatiojärjestelmien, kuten RFID-teknologian avulla. Kaikki tuotteen käsittelyvaiheet tilaus-toimitusketjussa aiheuttavat kustannuksia. Siksi tulisi miettiä keinoja, ettei samaa työvaihetta tarvitsisi enää toistaa tai tarkistaa. Kun esimerkiksi kerääjä on kerännyt tilauksen, ei pakkaajan tulisi enää tuhlata aikaa tavaroiden tarkistamiseen ja uudelleen laskemiseen. Tilaus-toimitusketjussa on myös paljon turhia, piileviä lisäkustannuksia jotka tulisi karsia kokonaan pois tai ainakin pyrkiä vähentämään. Ostohinta on usein vain jäävuoren huippu, kuten kuvasta 2 käy ilmi. (Mts. 49.) Kuva 2. Ostamisen jäävuorimalli (Sakki 2001, 49)
10 2.2 Investointi Investoinnilla tarkoitetaan sitä, että yritys hankkii voimavaroja, joita käytetään hyödyksi useamman vuoden ajan. Investointeja ovat muun muassa kalusteet, koneet, rakennukset sekä tietojärjestelmät. Henkilöstön koulutusta, tutkimustyötä sekä uusien teknologioiden käyttöönottoa voidaan myös pitää investointeina, jos niistä tullaan saamaan hyötyä tulevaisuudessa. Investointia ei pidetä kustannuksena sinä vuonna jona se tehdään, vaan menot jaksotetaan useamman vuoden ajalle. (Andersson, Ekström & Gabrielsson 1989, 132.) Lyhyesti määriteltynä investointi on pitkällä aikavälillä yrityksen toimintaan vaikuttava suuri sijoitus, jonka oletetaan maksavan tulevaisuudessa itsensä takaisin (Laine & Sievänen 2006). Investoinnin tavoitteena on useimmiten tuotannon aloittaminen tai lisääminen. Muita syitä ovat esimerkiksi tuotannon tehostaminen, työnteon helpottaminen, ympäristökuormituksen vähentäminen tai viranomaisen säännöksen noudattaminen. (Wikipedia. Investointi 23.2.2006.) On havaittu, että uuteen teknologiaan ensimmäisinä investoivat yritykset ovat myös suurimpia hyötyjiä ja voivat saada varsin merkittävää pitkän tähtäimen kilpailuetua (Karrus 2001, 388). Investoinnit voidaan jakaa tyypeittäin pakollisiin, välttämättömyys-, strategisiin, tuottavuus- sekä laajennusinvestointeihin. Strategiset investoinnit ovat luonteeltaan pitkän tähtäimen investointeja, kuten esimerkiksi tuotekehittely, markkinointiorganisaatio tai jakelujärjestelmät. Tuottavuusinvestoinnit ovat sijoituksia, joilla pyritään lisäämään tuottoja ja alentamaan kustannuksia, kuten esimerkiksi tehokkaamman järjestelmän hankkiminen. (Uusi-Rauva, Haverila & Kouri 1999, 182-183.) RFID-järjestelmään investoimista voidaan pitää sekä strategisena että tuottavuusinvestointina. Strategisen investoinnin siitä tekee teknisen edelläkävijän imagon tavoitteleminen sekä dynaamisen tehokkuuden etsiminen. Tuottavuusinvestoinnilla tarkoitetaan ensimmäisenä markkinoille tulevan tai uuden teknologian käyttöönottavan yrityksen saamaa etua, jolloin investointia voidaan pitää myös tuottavuusinvestointina. RFID-järjestelmään investoimista harkittaessa tärkeimpiä kannattavuuteen vaikuttavista tekijöistä ovat yleensä
11 perushankintakustannukset sekä juoksevasti syntyvät tuotot ja kustannukset. Palkkakustannusten sekä virheistä aiheutuvien kustannusten mahdollinen väheneminen pienentää kokonaiskustannuksia, ja toiminnan nopeutuminen lisää tuottoja. (Viitanen 2005, 10-11.) 3 AUTOMAATIO Automaatiolla tarkoitetaan tietokoneiden tai muiden hallintalaitteiden käyttöä teollisten laitteiden ja prosessien hallinnassa korvaamassa ihmistyövoiman. Automaatiojärjestelmät kuitenkin suunnitellaan aina ihmistä varten, helpottamaan työtä sekä lisäämään turvallisuutta. Automaatiota voidaan pitää mekanisaation kehittyneempänä asteena. Mekanisaatiolla tarkoitetaan koneiden käyttämistä ihmisen apuna käsin tehtävässä työssä. Automaation hyötyjä ovat muun muassa toistettavuus, tiukempi laadunhallinta, jätteen väheneminen, lisääntynyt tuottavuus sekä työvoiman vähentäminen. Sen haittoja puolestaan ovat korkeat aloituskustannukset sekä lisääntynyt riippuvuus laitteiden ylläpidosta. (Wikipedia. Automation 26.12.2005 ; Wahlström 2004a.) Jotta automatisointi olisi mahdollista, on pystyttävä mittaamaan, säätämään ja toteuttamaan haluttu toimenpide ennalta määriteltyjen vaatimusten mukaisesti. Se voi olla esimerkiksi oven aukeaminen näyttämällä elektronista avainkorttia lukijalaitteelle tai tuotetietojen siirtyminen kassapäätteeseen lukemalla viivakoodi lukijalaitteella. (Tuomi 2004.) Automaatio tuo esille myös yhteiskunnallisia ongelmia. Monet ovat huolissaan esimerkiksi sen vaikutuksesta työttömyyteen. Myös mekanisaation pelättiin vähentävän työpaikkoja muutama vuosisata aikaisemmin, mutta todellisuudessa sen vaikutus osoittautui päinvastaiseksi. Automaation kohdalla on kuitenkin toisin. Työpaikkoja menetetään automatisoinnin seurauksena, mutta monesti ne korvautuvat uusilla tietoyhteiskunnan työpaikoilla, jotka ovat myös yleensä paremmin palkattuja. Useissa teollistuneissa länsimaissa on myös havaittu matalasti koulutettujen alojen palkan nousu, koska tällaisiin töihin on vaikeampi löytää työntekijöitä, jolloin palkkaus nousee kysynnän ja tarjonnan mukaisesti. Maissa, joissa automaatiota on hyödynnetty eniten, on myös elin-
12 tason kehittyminen ollut muita alueita nopeampaa. Nykyään tehtäviä, jotka pystytään automatisoimaan järkevällä tavalla, ei enää edes pidetä ihmiselle kuuluvina. (Tuomi 2004 ; Wahlström 2004a.) Työttömyyden voidaankin katsoa johtuvan pikemminkin sosiaalisesta ja taloudellisesta järjestelmästä sekä sen sopeutumis- ja kehittymiskyvyn puutteellisuudesta kuin teknisestä kehityksestä (Koskinen 2004). Automaation merkitys tuotantolaitoksille on ollut perinteisesti tuotannonlisäys sekä kustannusten vähentäminen, mutta nykyään sitä käytetään pääasiassa laadun parantamiseen sekä tuotantoprosessin joustavuuden lisäämiseen. Tämä johtuu siitä, että yritysten on ollut vaikeaa löytää asiantuntevaa työvoimaa laitteiden hallintaan ja korjaamiseen. (Wikipedia. Automation 26.12.2005.) Automaatio nostaa esille myös tärkeän turvallisuusseikan. Vaikka automaation tarkoitus onkin poistaa ihmisen tekemät virheet prosessista, lisääntynyt automaatio myös kasvattaa virheiden seurauksia. Yksittäisen ihmisen tekemä virhe on yleensä verrattain pieni, mutta virhe automatisoidussa tuotantolaitoksessa voi tuhota koko tehtaan ja vaatia useita ihmishenkiä. (Mt.) Automaatiojärjestelmä voidaan kuitenkin rakentaa suojaamaan koneiden käyttäjiä mahdollisilta vaaratilanteilta. Järjestelmien suunnittelussa onkin tärkeää luoda eheä työkokonaisuus ihmisille, jotka niiden parissa työskentelevät. Suunnitteluvaiheessa on siis pidettävä mielessä ihmiskeskeisyys eli huomioitava ne tarpeet, joita laitteiden käyttäjillä on. (Wahlström 2004a.) Automaation kehittyessä tehtaat ovat kasvaneet suuriksi tuotantojärjestelmiksi, millä pyritään siihen, että tuotantoerillä olisi tilaajansa valmiina eikä varastoon tuoteta. Tämä mahdollistaa raaka-aineiden sekä tuotantoprosessin kapasiteetin tehokkaan käytön. Tästä on syntynyt automaation tärkeä osa-alue, logistiikka, jolla pyritään varmistamaan, että tuotannon ja kuljetusten eri vaiheet toteutuvat tehokkaasti. (Wahlström 2004b.) Logistiikka-automaatio tarkoittaa tietokoneohjelmien ja/tai automatisoitujen koneiden käyttöä parantamaan logististen toimintojen tehokkuutta. Tyypillisesti sillä viitataan operaatioihin varaston tai jakelukeskuksen sisällä ja se on osa ti-
13 laus-toimitusketjua. Logistiikka-automaatiojärjestelmä koostuu monenlaisista laitteista ja ohjelmistoista, kuten kiinteistä laitteista, langattomasta teknologiasta sekä tietokoneohjelmistoista. (Wikipedia. Logistics Automation 27.12.2005.) Kiinteät laitteet, kuten automaattiset nosturit, kuljettimet ja lajittelusysteemit tunnistavat kontit ja laatikot viivakoodien tai RFID-tunnisteiden avulla sekä varastoivat ja pinoavat ne automaattisesti. Radiodatalaitteet ovat kannettavia tai trukkiin asennettuja tiedonkeruulaitteita, jotka ovat langattomasti yhteydessä tietokoneohjelmistoon. Trukeissa voi myös olla asennettuna viivakoodinlukijalaite lavojen tunnistamista varten. Tietokoneohjelmien ja radiodatalaitteiden muodostamat integroidut tietojärjestelmät mahdollistavat vaivattoman ja virheettömän tiedonsiirron organisaation sisällä. (Mt.) Logistiikka-automaatioteknologian yhdistämisestä organisaation tilaustoimitusketjuun on selkeä hyöty sen toimintakyvylle. Automaatio mahdollistaa paremman palvelun tarjoamisen asiakkaille sekä vähentää kustannuksia tilaus-toimitusketjussa. Edellä mainituista hyödyistä huolimatta ongelmana on saada kaikki osapuolet vakuuttuneeksi sen hyödyllisyydestä. Logistiikkaautomaatioteknologian ostoprosessi on monimutkainen, ja siinä on mukana monia henkilöitä, joilla on todennäköisesti hyvinkin erilaiset päätöskriteerit. Tämä saattaa johtaa konflikteihin tai jopa investoinnin hylkäämiseen. (Dadzie, Johnston, Dadzie & Yoo 1999, 433-444.) RFID-teknologia on tässä opinnäytetyössä tarkemmin käsiteltävä logistiikkaautomaation osa-alue. Sen avulla voidaan automatisoida aiemmin manuaalisesti hoidettuja tehtäviä, jolloin säästetään palkkakustannuksissa eikä työntekijöiden tarvitse tehdä yksitoikkoisia työtehtäviä. Automatisoinnin mahdollistama toiminnan nopeutuminen parantaa palvelutasoa ja lyhentää toimitusaikoja, mistä monet asiakkaat ovat valmiita maksamaan. (Viitanen 2005, 10.) Manuaalisten työvaiheiden jäädessä pois RFID:n avulla voidaan saada nopeasti aikaan noin 15 %:n säästö logistiikkakustannuksissa (Stockway 2006.) RFIDteknologiaa käsitellään tarkemmin luvussa 4.
14 4 AUTOMAATTINEN TUNNISTAMINEN Automaattisella tunnistamisella tarkoitetaan laitteiden itsenäisesti tapahtuvaa kommunikointia ilman ihmisen puuttumista tapahtumaan. Tuotteiden automaattisia tunnistamistekniikoita ovat muun muassa viivakoodi, RFID, magneettiraita, sirukortti, konenäkö, saattomuisti, optinen merkki tai CD-levy sekä kaupan hävikinestotunniste eli EAS. Automaattisia biometrian tunnistamistekniikoita ovat muun muassa sormenjälki, silmän iiris, kasvojen tai käden muoto sekä puhetunnistus. (ToP Tunniste 2004a.) Edellä mainituista automaattisista tunnistusmenetelmistä käsitellään tässä luvussa lähemmin sekä viivakoodeja että RFID-teknologiaa. 4.1 Viivakoodi Viivakoodi on järjestelmä, jossa numerot ja kirjaimet esitetään optisesti luettavassa muodossa. Se on automaattisista tunnistusmenetelmistä yleisin. Tyypillisesti viivakoodi koostuu useista mustista ja valkoisista vertikaalisista viivoista. Viivakoodeja käytetään muun muassa tuotepakkauksissa, jolloin tuote voidaan helposti tunnistaa esimerkiksi kaupan kassalla. (Lahiri 2006, 114.) Erilaisia viivakoodin koodaustyyppejä on noin 270 ympäri maailmaa, joista noin 50 on laajemmassa käytössä (mts. 114). Näistä EAN (European Article Numbering) on yleisin koodaustyyppi Suomessa. Se muodostuu kahdesta osasta, tuotteen yksilöivästä numerosarjasta sekä useista vierekkäisistä lineaarisista mustista ja valkeista viivoista, joiden vahvuus ja järjestys koodaa tiettyä kirjainta tai numeroa. Se sisältää alku- ja lopputunnisteet, joiden avulla koodi voidaan lukea myös takaperin. Koodi koostuu maatunnuksesta, yritystunnuksesta sekä kolminumeroisesta, vapaasti valittavasta tuotekoodista. Viimeinen numero on tarkistusnumero, joka varmistaa, että koodi on luettu oikein. (GS1 Finland 2006.) EAN-koodin sekä muiden lineaaristen viivakoodien rinnalle on kehitetty myös kaksiulotteisia viivakoodeja, kuten PDF417, Aztec sekä DataMatrix. Ne voivat olla joko pinottuja viivakoodeja tai matriiseja. Niiden avulla pienelle alueelle saadaan mahtumaan huomattavasti enemmän tietoa ja niiden virheensietosekä virheenkorjauskyky ovat kehittyneempiä. (Lahiri 2006, 122.)
15 Viivakoodien vahvuuksia ovat nopea ja tarkka tiedonkeruu, lisääntynyt toimintatehokkuus tietokonejärjestelmien avulla sekä vähentyneet toimintakustannukset tiedonkeruuvirheiden vähentymisen ja työvoimakustannusten alenemisen ansiosta. Heikkouksia ovat niiden vahingoittumisalttius, hidas lukuvauhti, mahdolliset näköesteet lukijan ja koodin välillä sekä kosteuden vaikutus lukijan lukutarkkuuteen. (Lahiri 2006, 119.) Viivakoodien edut RFID-teknologiaan verrattuna: matalammat kustannukset korkea lukutarkkuus tuotteen materiaalityypillä ei vaikutusta lukuun ei kansainvälisiä rajoituksia eikä huolta yksityisyyden menettämisestä yksi laajimmin käytetyistä teknologioista maailmassa. (Mts. 128.) RFID-teknologiaa mainostetaan mediassa usein virheellisesti viivakoodin korvaajana. Vaikka RFID toimiikin tietyissä olosuhteissa viivakoodia paremmin, on viivakoodilla kuitenkin omat selkeät vahvuutensa. RFID-tunnisteen liittäminen jokaiseen lakritsipatukkaan ja pyyhekumiin ei tulisi pelkästään kalliiksi, vaan olisi myös täysin turhaa. (Lahiri 2006, 113.) Viivakoodi ei ole vähentänyt suosiotaan RFID:n markkinoille tulon myötä, vaan pikemminkin päinvastoin. Teknisen kaupan liiton teettämän tutkimuksen mukaan viivakoodilaitteiden myynti kasvoi vuoden 2005 ensimmäisellä puoliskolla yli 18 %. Tuotteiden tunnistamisen automatisointi jatkaa siis tasaista kasvuaan myös vanhemmalla tekniikalla. Kasvun selittää viivakoodilaitteiden hintojen lasku, joka tarjoaa myös pienemmille yrityksille mahdollisuuden hyödyntää tietotekniikkaa. (Katara 2005.)
16 4.2 RFID RFID on lyhenne sanoista Radio Frequency Identification. Se on automaattinen tunnistusmenetelmä, jossa tallennetaan sekä luetaan informaatiota langattomasti radioaaltojen avulla. RFID-tunniste on pieni objekti, joka voidaan kiinnittää tai sisällyttää tavaroihin, eläimiin tai ihmisiin. RFID-tunniste sisältää antennin, joka mahdollistaa radiotaajuisten kyselyiden lähettämisen ja vastaanottamisen RFID-lähetin-vastaanottimelta. (RFID Centre 2005.) RFID-teknologia on verrattavissa viivakoodiin. Kohteeseen kiinnitetään tunniste, joka sisältää esimerkiksi tuotetiedot tai muuta oleellista informaatiota. RFID eroaa viivakoodista siten, että tunnistus ei vaadi suoraa katsekontaktia tunnisteeseen. (RFID Lab 2005a.) RFID mahdollistaa jokaisen yksittäisen valmiskappaleen tunnistamisen, kun tähän asti viivakoodeilla on yksilöity vain tuote, esimerkiksi mustat sukat kokoa 43. RFID mahdollistaa myös tuotteiden seurannan valmistajalta kuluttajalle asti, olettaen että jokaiseen käsittelypisteeseen on asennettu RFID-lukijat. Tuotteiden reaaliaikainen paikantaminen toimitusketjussa mahdollistaa kiertoaikojen sekä pullonkaulojen tehokkaamman tarkastelun. (Hämäläinen 2004, 47 ; Hämäläinen 2005, 56.) Tuotteiden yksilöinti tapahtuu EPC-koodin (Electronic Product Code) eli elektronisen tuotekoodin avulla, joka on 96- tai 64-bittinen RFID-tunnisteille tallennettava koodi. 96-bittinen EPC-koodi mahdollistaa jopa 268 miljoonan yrityksen yksilöinnin oman tunnistenumeron avulla. Jokaisella yrityksellä voi olla 16 miljoonaa tuoteryhmää, ja jokainen tuoteryhmä voi sisältää 68 miljardia sarjanumeroa. (Bhuptani & Moradpour 2005, 55.) 4.2.1 RFID-tunnisteiden luokittelu RFID-tunnisteet voidaan jaotella aktiivisiin, passiivisiin sekä puoli-passiivisiin. Aktiivisissa tunnisteissa on mukana oma paristo tai akku, jonka antamalla virralla lähetys tapahtuu. Ne ovat huomattavasti kalliimpia, ja niitä käytetään arvokuljetuksissa sekä ajoneuvojen ja konttien tunnistuksessa. Aktiivisten tunnisteiden hyviä puolia ovat mahdollisten lisätietojen tallennusmahdollisuus, useiden vuosien pariston kesto sekä jopa kymmenien metrien lukuetäisyys.
17 Kooltaan ne ovat noin kolikon kokoisia, mutta ohuempia. (ToP Tunniste 2004b.) Passiivisilla RFID-tunnisteilla ei ole omaa virtalähdettä, vaan se saa virran lukulaitteen lähettämästä radioaallosta. Passiivisten tunnisteiden lukuetäisyys on tavallisesti 3 metriä tai vähemmän. Niiden muistikapasiteetti on pienempi ja ne ovat huomattavasti halvempia kuin aktiiviset tunnisteet, joten ne soveltuvat hyvin käytettäväksi halvempien tuotteiden paikantamiseen. Pienimmät kaupalliset tunnisteet ovat lähes näkymättömän kokoisia, ja niitä voidaan sijoittaa jopa ihon alle. (RFID Centre 2005) Puoli-passiiviset RFID-tunnisteet sisältävät virtalähteen, mutta eivät omaa lähetintä. Oma virtalähde mahdollistaa passiivista tunnistetta suuremman toimintasäteen sekä laajennetun toiminnallisuuden, kuten tietojen säilyttämisen tunnisteen omassa muistissa. (Mt.) 4.2.2 Taajuudet RFID-tunnisteiden käyttämät radiotaajuudet jaetaan yleisesti neljään kategoriaan: LF-taajuus (Low Frequency), HF-taajuus (High Frequency), UHF-taajuus (Ultra High Frequency) sekä mikroaalto (Microwave). Taajuus valitaan käyttökohteen sekä lukuympäristön asettamien vaatimusten mukaan. (Bhuptani & Moraptour 2005, 46.) LF-taajuuden (125/134 khz) tunnisteita käytetään pääasiassa kulunvalvontajärjestelmissä, eläinten tunnistuksessa sekä autojen käynnistyksen- ja varkaudenestojärjestelmissä, joissa lyhyt lukuetäisyys on hyväksyttävää. Metalli ja nesteet eivät aiheuta yhtä paljon ongelmia kuin korkeampia taajuuksia käytettäessä, mutta tiedonsiirtonopeus on hitaampaa ja lukuetäisyys on vain muutamia senttejä. (Mt.) HF-taajuuden tunnisteilla on kansainvälinen standarditaajuus 13,56 MHz. Sitä käytetään kulunvalvonnassa sekä erilaisten esineiden, kuten kirjaston kirjojen, kuormalavojen, matkalaukkujen ja vaatteiden jäljittämisessä. (Mt.) Suurin mahdollinen lukuetäisyys antennin ja sirun välillä optimiolosuhteissa on noin 1,5 m. Käytännössä lukuetäisyydet vaihtelevat 0,05 metrin ja 1 metrin välillä
18 sovelluksen mukaan. 13,56 MHz:n taajuuden etuja verrattuna UHF-taajuuksiin ovat parempi häiriönsietokyky nestettä sisältävien kohteiden lähellä sekä teollisuusympäristöissä, ongelmattomuus heijastusten suhteen sekä helppo lukualueen rajaus. (RFID Lab 2005a.) UHF-taajuudet ovat hieman erilaiset ympäri maailmaa. Euroopassa sallittu taajuusalue on 865-868 MHz ja Yhdysvalloissa 902-928 MHz. UHFtaajuuden suurin sallittu säteilyteho on Yhdysvalloissa 4 W, kun taas Euroopassa maksimi on 2 W. (Rinnemaa 2004.) UHF-tekniikka on herättänyt paljon mielenkiintoa viime aikoina johtuen sen lupaavista tulevaisuudennäkymistä logistiikan sovelluksissa. Sitä hyödynnetään yritysten tilaus-toimitusketjuihin liittyvissä RFID-järjestelmissä, joita muun muassa amerikkalainen Wal-Mart, englantilainen Tesco ja saksalainen Metro Group ovat kehittäneet. (RFID Lab 2005a.) Mikroaaltotunnisteiden taajuus (2,45 GHz) on käytössä kansainvälisesti. Tunnetuimpia sovelluksia on esimerkiksi automaattinen tunnistus tietullissa. Mikroaaltotunnisteiden tiedonsiirtokyky on eri taajuusalueista nopein, mutta niiden toiminta veden ja metallin lähistöllä on erittäin kehnoa. (Mt). 4.2.3 Edut viivakoodeihin verrattuna Kirjoitusmahdollisuuden omaavaan aktiiviseen RFID-tunnisteeseen voidaan kirjoittaa tietoa monta kertaa, ja sen muistikapasiteetti on suurempi kuin passiivisen. Viivakoodien tietoja ei voida muuttaa eikä niihin voida koodata yhtä paljon tietoa. RFID mahdollistaa myös yksilöllisen tuotetunnistuksen EPCkoodin avulla, kun puolestaan viivakoodeissa käytettävät koodit kuten EAN mahdollistavat ainoastaan tietyn tuoteryhmän yksilöinnin. Lisäksi RFIDtunnisteen lukualue on suurempi kuin viivakoodin, se ei tarvitse suoraa näköyhteyttä lukijan ja tunnisteen välillä ja niitä voidaan lukea useita yhdellä kertaa. RFID-tunnisteet ovat myös kestävämpiä kuin viivakoodit, ja niille voidaan asettaa muitakin toimintoja kuin pelkkä tiedon sisältäminen. (Lahiri 2006, 123-124.) Kuvassa 3 on selvennetty viivakoodien ja RFID-tunnisteiden ratkaisevia eroavaisuuksia.
19 Kuva 3. Viivakoodin ja RFID-tunnisteen ominaisuksien vertailua (mukaillen RFID Centre 2005 ; Lahiri 2006, 123-124) 4.2.4 Ongelmat ja rajoitukset RFID-teknologialla on rajoituksensa. Se on vielä melko epäkypsä teknologia, mutta kehitystyötä tehdään jatkuvasti ongelmien ratkaisemiseksi. Muun muassa radioaaltoja imevät ja heijastavat aineet, kuten vesi ja metalli, tuottavat monesti ongelmia etenkin UHF-taajuuksia ja mikroaaltoja käytettäessä. Tämän vuoksi kaikkia tuotteita ei voida tunnistaa samoilla taajuuksilla. Esimerkiksi metallisen limonaditölkin tunnistaminen on UHF-taajuuksilla käytännössä mahdotonta. Myös useamman tunnisteen samanaikainen tunnistaminen saattaa tuottaa ongelmia, sillä lukija voi tunnistaa vain rajoitetun määrän tunnisteita tietyn aikayksikön sisällä, esimerkiksi muutaman sekunnissa. Lukuongelmia saattaa syntyä myös, jos tuotteita on lavalla paljon ja osa niistä jää piiloon lavan uumeniin. Tällöin ei aina edes auta, vaikka tuotteet olisivatkin radioaaltoja läpäiseviä ja käytetty taajuus olisikin niille juuri oikea. (Lahiri 2006, 60-61, 66.) Passiivisten RFID-tunnisteiden ongelmana on, että ne eivät pysty tallentamaan tietoa, aistimaan ympäristöään eikä tekemään mitään muutakaan itsekseen. Aktiivinen RFID-tunniste, joka pystyy toimimaan sensorin tavoin, vaatii pariston tai muun virtalähteen toimiakseen, ja silloin ei puhuta enää radiotaajuisesta tunnistamisesta, vaan langattoman informaation lähettämisestä ja vastaanottamisesta. Tunnisteen hinta nousee tällöin huomattavasti, ja tätä
20 älykkäämpiäkin sovelluksia olisi mahdollisuus kehittää. Vanhanaikaisiin RFIDtunnisteisiin keskittyminen vie rahoja muiden, älykkäämpien sovellusten tutkimus- ja kehitystyöltä. Pelkät passiiviset tunnisteet voivat olla riittävä ratkaisu tuotteiden tunnistamiseen, mutta esimerkiksi sairaalaympäristössä ihmisen elintoimintojen seurannassa RFID-teknologia ei ole riittävä. (Yager 2005.) Myös Tampereen teknillisen yliopiston tutkijat ennustavat, että RFID jää vain välivaiheeksi ja että tulevaisuudessa hyödynnetään langattomia sensoriverkkoja. Sensoriverkossa tieto liikkuu useiden eri sensoreiden välillä ilman lukutoimenpiteitä. Ne keräävät tietoa ympäristöstään ja voivat tehdä itsenäisiä päätöksiä tarvittavista toimenpiteistä. Sensoriverkkoa voidaan hyödyntää logistiikassa esimerkiksi omaisuuden hallinnassa. Esineet voidaan inventoida milloin vain, kun RFID-teknologia puolestaan vaatii joko lukijalaitteiden asentamista eri puolille varastoa tai esineiden etsimistä kannettavalla lukijalaitteella. (Karkimo 2004.) 5 RFID:N MAHDOLLISET KÄYTTÖKOHTEET RFID toimii parhaiten tehtävissä, joissa tiukka prosessikuri on tärkeää, mutta sen saavuttaminen manuaalisesti on vaikeaa. Viivakoodit eivät ole toimiva ratkaisu joka tilanteeseen, sillä vaikeissa olosuhteissa, kuten pölyisessä varastossa, niiden lukeminen saattaa olla hankalaa ja ne tuhoutuvat helposti. RFID voi helpottaa tehtäviä, jotka vaativat paljon manuaalista työvoimaa, kuten esimerkiksi tuhansien viivakoodien lukeminen päivittäin useamman työntekijän voimin. (Brandel 2003, 39-40.) Tavaroiden seurannassa suuret ja arvokkaat tuotteet ovat hyvä käyttökohde RFID-tunnisteille, sillä niissä sijoitetun pääoman tuottoprosentti on suurempi kuin halvempien tuotteiden, jolloin RFID-tunnisteen hinta ei ole varsinaisesti esteenä. Parempi omaisuudenhallinta auttaa myös ehkäisemään varkauksia ja inventaarion tekeminen nopeutuu merkittävästi. (Mts. 39-40.) Tällä hetkellä lupaavimmat RFID-teknologian käyttökohteet ovat tavaroiden seuranta ja jäljittäminen