Les briques de base d’un système RFID

Un système RFID, quelle que soit sa fréquence, est composé de briques de base obligatoires telles que : des tags, des lecteurs et une interface logicielle appelée « Middleware ». Les tags et lecteurs sont eux-mêmes composés d’éléments comme les puces RFID et des antennes. Certains acteurs de la chaine de valeur RFID sont spécialisés sur certaines briques technologiques, d’autres comme les intégrateurs proposent des solutions complètes basées sur ces briques de base.

Les puces RFID

La puce électronique RFID (RFID chip) est l’élément constituant de base d’un système RFID. C’est cette puce qui contient les informations d’identification. Elle est généralement dotée d’autres espaces mémoire permettant de gérer les communications et de sécuriser les données. Certaines puces contiennent également un espace mémoire dédié à l’utilisateur final.

Parmi les acteurs impliqués dans la brique « RFID Chip », on peut distinguer ceux qui conçoivent et fabriquent les composants et ceux qui conçoivent mais font fabriquer les composants par des acteurs particuliers appelés « fondeurs ».

Les Inlays et étiquettes RFID

On appelle inlay une antenne réalisée sur un support isolant et sur lequel est connectée une puce RFID. Une étape de transformation supplémentaire (impression, lamination) permet d’aboutir à l’étiquette RFID. Très souvent ces deux produits « inlay » et « étiquette » sont confondus. L’association entre la puce et l’antenne peut se faire soit par soudure (wire bonding) soit par collage (flip chip). La première solution est généralement réservée aux modules ou puces RFID HF utilisées dans des applications nécessitant une bonne résistance mécanique ou thermique. La seconde solution, moins onéreuse est réservée aux étiquettes « bas coût ». On fait souvent la distinction entre les « dry inlays » et les « wet inlays », les derniers étant autocollants au contraire des premiers.

Les tags RFID

Les Inlays RFID sont parfois inadaptés aux conditions d’utilisation de la RFID. Ils sont en effet sensibles à différentes « agressions » extérieures :
– électricité statique
– température (haute ou basse)
– mécanique (étirement, torsion, cisaillement)
– chimique

Ils sont également déconseillés pour les environnements ATEX et inutilisables sur des supports métalliques. Il est donc parfois utile de « convertir » ces inlays en tags afin que le packaging réponde aux conditions d’utilisation (environnement métallique notamment)

Les lecteurs (interrogateurs) RFID

Le lecteur RFID est l’élément indispensable au fonctionnement des tags et inlays. Non seulement, le lecteur est le maître dans le protocole de communication mais il est également responsable de l’alimentation des puces RFID (pour les technologies RFID passives sans batterie). Les lecteurs sont, de base, constitués d’un circuit électronique et d’une (ou plusieurs) antenne(s). Parmi les acteurs impliqués dans cette brique technologique, on peut distinguer :
– Les concepteurs de circuits microélectroniques
– Les fournisseurs de lecteurs OEM
– Les fournisseurs de lecteurs complets

Bien que l’on puisse réaliser un lecteur à partir de composants tels que des FPGA ou des kits de développement de type Arduino, la majeure partie des lecteurs RFID sur le marché sont réalisés à base de composants ASIC fournis par les concepteurs de circuits microélectroniques. A partir de ces ASIC, certaines sociétés proposent des modules OEM qui intègrent les fonctions d’alimentation, de communication avec un système hôte (USB, Ethernet, Bluetooth, etc.) et des connectiques pour les antennes. Enfin, une dernière catégorie d’acteurs intègre des lecteurs complets, packagés et directement utilisables par l’utilisateur final. Pour cette dernière catégorie, on peut encore distinguer les lecteurs suivant leur packaging et leur condition d’utilisation :
– Lecteurs fixes (pour les tunnels, portiques, etc.)
– Lecteurs portables (avec ou sans IHM)
– Lecteurs encodeurs et imprimantes

Le Middleware

De manière générale, un middleware est un ensemble de couches logicielles assurant l’interface entre plusieurs applications, qu’elles soient matérielles ou logicielles. Dans le cas spécifique des projets RFID, le middleware assurera l’interface entre les données collectées sur le terrain (contenues dans la mémoire des tags RFID) et le logiciel de gestion de l’entreprise exploitant ces données. Quel que soit le projet RFID, une couche logicielle est nécessaire pour interfacer les modules de gestion d’entreprise avec les données issues des tags RFID. Elle peut faire l’objet d’un développement spécifique, ou peut être sélectionnée parmi les solutions « clé en main » présentes sur le marché, nécessitant parfois quelques ajustements et personnalisations. La dimension du projet, l’environnement de travail, la quantité de données à traiter, le nombre de lecteurs RFID à déployer, la nécessité de piloter les données de manière centralisée sont autant de critères à prendre en compte dans le choix d’un middleware spécifique ou clé en main. Un développement spécifique, bien que généralement bien plus couteux, peut parfois s’avérer pertinent notamment en cas de projet à petite échelle, ou les solutions du marché peuvent être surdimensionnées.

La fonctionnalité minimum d’un middleware RFID est de communiquer avec les équipements de capture de données (lecteurs RFID), mais les caractéristiques proposées par les produits sur le marché sont de plus en plus étendues. On peut notamment citer :
– Une gestion plus poussée des lecteurs RFID : paramétrage RF, définitions d’alertes…
– Une gestion des tags RFID déployés : lecture, écriture, formatage, fonction kill
– Une gestion des données issues d’autres technologies: codes à barres, codes à barres 2D, réseaux de capteurs…
– Une gestion directe de processus métiers « matures » en RFID : Logistique et chaine d’approvisionnement, production et contrôle qualité, traçabilité des produits et maintenance, contrôle d’accès et suivi des personnes, cartes de fidélités et de paiement…
– Une intégration complète des postes de travail pour les opérateurs et utilisateurs finaux.
Ce positionnement dans la chaine d’information globale n’est pas lié uniquement à la technologie RFID mais également à la structure informatique de l’entreprise (Serveur Application, ERP, GPAO, WMS, Logiciels de Gestion etc..) et aux objectifs du projet RFID.

On peut classer les fonctionnalités principales des middlewares RFID du marché en 5 catégories :
– Catégorie 1 : fonctionnalités natives de la gestion de la technologie RFID,
– Catégorie 2 : fonctionnalités de gestion des tags,
– Catégorie 3 : fonctionnalités de traitements de données contenues dans les tags,
– Catégorie 4 : fonctionnalités de gestion de processus métiers,
– Catégorie 5 : fonctionnalités de gestion de postes de travail pour les opérateurs finaux.