کاربردهای تکنولوژیRFID  در صنعت ساخت و ساز

صادق سلیمانی، عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد واحد دماوند، Sulaimany@gmail.com

مهدی روانشادنیا،‌ Ravanshadnia@yahoo.com

حسین رجایی، عضو هیأت علمی‌ دانشگاه امیرکبیر، rajaieh@aut.ac.ir

چکیده

عمق تأثیرات فناوری اطلاعات در جنبه‌های مختلف زندگی بشر، موفقیت کاربرد ابزارهای مختلف این فناوری در مدیریت پروژه‌ را نوید می‌دهد. RFID که سرنام Radio Frequency IDentification است و به برچسب هوشمند معروف است، بیانگر سیستم‌هایی است که از امواج رادیویی برای انتقال اطلاعات مربوط به هویت یک شیء استفاده می‌کنند. پیشرفت‌های جدید‌ RFID بسیار به‌ ارزش‌ و‌ هوشمندی‌ آن افزوده‌ است‌ و این امر سبب فراگیر شدن آن در زمینه‌های مختلف علمی و عملی شده است.

این مقاله جنبه‌های مختلف کاربرد این فناوری در مدیریت پروژه‌های عمرانی را مطرح نموده و به پتانسیل‌ها و موانع بالقوه‌ی آن را مورد بررسی و تحلیل قرار داده است. در این بررسی کاربردهایی مانند ردگیری و مکان‌یابی، مدیریت زنجیره‌ی تأمین و لجستیک، ثبت تردد قطعات، کنترل کیفیت، کنترل عملیات اجرایی، مدیریت نگهداری، ردگیری و ایمنی کارگاه مورد توجه قرار گرفته است.

نویسندگان این مقاله، برای اولین بار در ایران، توسعه و طراحی زیرساخت‌های کاربرد فناوری RFID در صنعت ساخت و ساز کشور را آغاز کرده‌اند.

 

1- مقدمه

 RFID که سرنام Radio Frequency IDentification است و به برچسب هوشمند معروف است، بیانگر سیستم‌هایی است که از امواج رادیویی برای انتقال اطلاعات مربوط به هویت یک شیء استفاده می‌کنند.

در سیستم برچسب هوشمند تعدادی برچسب با اندازه‌ها و خصوصیت‌های متنوع داریم که بر اشیا یا موجودات مختلفی قرار می‌گیرند و اطلاعاتی راجع به آن‌ها برای ما فراهم می‌کنند. این برچسب‌ها محتوی ریز تراشه‌های الکترونیکی و آنتن‌های بسیار کوچکی هستند که انتقال اطلاعات ریزتراشه توسط آنتن مذکور انجام می‌شود. این برچسب‌ها علاوه بر گزارش وضعیت کنونی جاندار یا شیء می‌توانند اطلاعات مختلفی در رابطه با آن را نگهداری کنند. این برچسب‌ها را بر حسب نوع کاربرد و فن‌آوری مورد استفاده در ساخت، می‌توان در فرکانس‌های مختلفی مورد استفاده قرار داد. جدول زیر اشاره‌ای مختصر بر این موضوع دارد.

جدول 1- کاربردها و محدوده‌های فرکانسی برچسب‌های RFID ] 7 [

گزارش‌گیری از این برچسب‌ها با دستگاه‌هایی به نام Reader یا برچسب‌خوان انجام می‌گیرد،‌ که این مورد نیز جزیی از هر سیستم RFID به شمار می‌آید. برچسب‌خوان‌ها نیز برحسب مشخصه‌های فنی‌شان می‌توانند در فواصل، دقت‌ها، محیط‌ها و شکل‌های مختلف کار کنند.

اطلاعات مربوط به برچسب‌ها که توسط برچسب‌خوان کسب می‌شود، نیاز به جمع‌آوری در قالب مناسب دارد که این امر توسط یک برنامه‌ی مستقیماً مرتبط با برچسب‌خوان به نام میان‌افزار[1] قابل انجام است. اکنون که اطلاعات فراهم شده و قالب مشخصی دارد می‌توان از آن در سیستم‌ها و برنامه‌های متعدد سازمان استفاده نمود که در اشاره به کاربردهای RFID به آن‌ها پرداخته خواهد شد.  در شکل 1 نمایی از اجزای مختلف مرتبط با سیستم‌ RFID نشان داده شده است.

شکل 1- اجزای اصلی یک سیستم RFID

RFID در دنیای کنونی فناوری جدیدی به حساب نمی‌آید اما در سال‌های اخیر کاربردهای بسیار زیادی برای آن عرضه شده است که سبب شده است اکنون به عنوان یکی از پرکاربردترین زمینه‌ها در فناوری اطلاعات به شمار آید.

برچسب هوشمند استفاده‌های مختلفی دارد و به خاطر ماهیت آن است که روز به روز بر استفاده‌هایش افزوده می‌شود. برخی موارد استفاده‌ی آن عبارتند از ] 8 [ :

• انبارداری
• ردگیری کالا
• کنترل تردد
• حمل و نقل عمومی
• مدیریت خط تولید
• مدیریت زنجیره‌ی تأمین
• ردگیری اسناد
• کتابخانه‌ها
• فروشگاه‌ها
• پرداخت عوارض جاده‌ای
• ·       …

البته استفاده از سخت‌افزار برچسب‌های هوشمند به تنهایی راهگشای همه‌ی نیازهای مشتری نیست، بلکه بایستی کارشناسان متخصصی جهت استفاده از امکانات بالقوه‌ی برچسب هوشمند برای موارد مختلف به کمک گرفته شوند. بدین ترتیب که ضمن انتخاب تجهیزات لازم (نوع، تعداد و …) و نحوه‌‌ی استفاده‌ی عملی از آن‌ها در محیط (قرارگیری، چیدمان و …)، ایجاد نرم‌افزار مناسب برای بهره‌گیری از اطلاعات فراهم شده را نیز به انجام رسانند.

2- کاربردهای RFID

پیشرفت‌های جدید‌ RFID بسیار به‌ ارزش‌ و‌ هوشمندی‌ آن افزوده‌ است‌ و این امر سبب فراگیر شدن آن در زمینه‌های مختلف علمی و عملی شده است. نمونه‌هایی از کاربرد آن عبارتند از: حمل و نقل عمومی، ردگیری دارایی‌ها، مدیریت زنجیره‌ی تأمین، ردگیری اسناد، پرداخت خودکار عوارض جاده‌ای، مدیریت انبارها، کنترل تردد و استفاده‌های متعدد در زمینه‌های دولتی از قبیل پشتیبانی لجستیکی، پست، مواد دارویی، پاسپورت الکترونیکی و …..

کاربردهای رایج و عمده‌ی RFID در زندگی روزمره بیشتر در مواردی مانند فروشگاه‌های بزرگ، کتابخانه‌ها و کارت‌های کنترل تردد و حضور و غیاب محل کار به چشم می‌خورد اما غیر از آن، صنایع متعدد دیگری نیز از مزایای RFID بهره می‌برند، که برای آشنایی با کاربردهای RFID و همچنین برای ایده گرفتن از استفاده‌های آن در عمران و کارگاه‌های عمرانی در ادامه به کاربردهای RFID در سایر صنایع خواهیم پرداخت.

البته برخی ناگزیری‌ها نیز در بازار وجود دارند که برای دستیابی به آن‌ها راهی بهتر از استفاده از RFID نیست، به خصوص که فشارهای وارده از سازمان‌های بزرگ دنیا مسیر را به استفاده از این فن‌آوری سوق می‌دهند. البته این امر به واسطه‌ی سود‌آور بودن RFID در مقیاس بزرگ است. با وجود اینکه هم‌اکنون RFID برای شرکت‌های کوچک نیز از بسیاری جهات سودمند و به‌صرفه است اما پیش‌بینی‌ها سود آور بودن آن در بسیاری از زمینه‌های دیگر در آینده‌ی‌ نزدیک را بسیار محتمل می‌دانند.

جدول 2-  برخی کاربردها و مزایای حاصل شده در استفاده از RFID

تشابهات بسیاری در صنایع مختلف وجود دارد که سبب خواهد شد که بتوان یک رویکرد را با کمی تغییر به سایر زمینه‌ها نیز اعمال کرد و این امر سبب صرفه‌جویی زیادی در هزینه‌ها برای شرکت راه‌انداز پس از شروع به کار خواهد شد.

برخی موارد را نیز دولت‌ها به صورت اجباری در می‌آورند و راه‌ را برای استفاده‌ی سایر فن‌آوری‌ها خواهند بست، از آن جمله می‌توان به استفاده در زمینه‌هایی مانند کارت شناسایی ملی، کارت مرتبط با سهمیه‌ی بندی بنزین،‌ انواع کارت‌های حضور و غیاب سازمان‌ها بیان نمود.

با توجه به موارد ذکر شده در جدول پیشین به نظر می‌رسد که مشتریان عمده‌ی محصولات RFID دست‌کم در بازه‌ی زمانی کنونی، بیشتر سازمان‌ها و شرکت‌ها هستند و افراد را کمتر می‌توان در این زمینه به حساب آورد.

همچنین بر اساس عدم درک صحیح بیشتر تمرکز بازار بر استفاده از سخت‌افزار RFID است و ارجاعات کمتری برای راه‌کارهای جامع[2] وجود دارد.

محرزترین مواردی که اکنون در جامعه‌ی ایران از RFID   استفاده می‌شود و در بین آحاد آن صنف نیز جا باز نموده است، عبارتند از کتابخانه‌ها و کنترل تردد افراد.

حجم مورد نیاز بازار در زمینه‌ی RFID به سادگی قابل ارزیابی نیست اما از نکات کلیدی درگیر در آن می‌توان به نیاز سازمان‌ها به خودکار نمودن فعالیت‌ها، پاسخگو نبودن نرم‌افزارهای قدیمی، آگاهی پیدا کردن سازمان از قابلیت‌های جدید و … اشاره نمود، که به طور خلاصه می‌توان به فراگیری شدن فرهنگ استفاده از برچسب‌های هوشمند اشاره کرد، که امری است که به تدریج در حال روی دادن است اما بی‌شک به زمان نیاز خواهد داشت.

3- کاربردهای RFID در صنعت ساخت و ساز

پیشرفت‌های فناوری‌های اطلاعات و ارتباطات، به محصولات هوشمند[3] قادر به ارتباط در مکان‌ها، جهت‌ها و شرایط مختلف، منجر خواهد شد. تراشه‌های RFID ارائه‌ دهنده‌ی نسل اول دستگاه‌های ارتباطی ارزان با قابلیت به کارگیری در هر محصولی هستند. روند نزولی بهای ارتباطات و پردازش داده محیط ساخت و ساز را هوشمندتر و بارورتر خواهد ساخت و بنابراین روبرو شدن با چالش‌ها و انتظارات و تغییر نیازها ساده‌تر خواهد شد ] 1 [ .

برخی الزاماتی که هم‌اکنون در عمران وجود دارند و نیاز به استفاده از RFID را برجسته می‌نمایند، عبارتند از:

• ردگیری و مکان‌یابی: قطعات[4]، وسایل نقلیه، تجهیزات و …
• افزایش کارایی در مدیریت زنجیره‌ی تأمین و لجستیک، به ویژه در مورد مصالح و قطعاتی که‌ خارج از کارگاه تولید می‌شوند.
• شماره شناسایی برای محصولات که سبب استفاده از قطعات و ابزارهای درست خواهد شد
• نگهداری سیستم‌های خدماتی
• ثبت رد قطعات

بر این اساس، برخی کاربردهای کنونی برای RFID در ساخت و ساز و کارگاه‌های عمرانی عبارتند از:

• تولید: ردیابی محصول از زمان تولید تا استفاده در کارگاه در موقعیت‌های مختلف (مثل فرایند تولید تا مصرف بتن که در شکل 2 نمونه‌ای از آن نشان داده شده است.) ] 6 [
• کنترل کیفیت: در خلال تولید، تحویل و فرآیند ساخت ] 4 [
• کنترل عملیات اجرایی: بهینه‌سازی جریان و فرآیندهای ساخت
• کنترل دسترسی: قراردهی تجهیزات RFID در ورودی‌ها و کنترل انبار ] 4 [
• مدیریت نگهداری: تسهیل فرایند بازرسی‌های دوره‌ای ماشین آلات و ابزارهای کنترلی
• ردگیری و سنجش:  در زمینه‌ی کارکرد ماشین‌آلات و تجهیزات اجاره‌ایی و ثبت خدمات تجهیزات کارگاهی ] 5 [
• ایمنی : ایمنی عملیات اجرایی ] 3 [
• امنیت: کنترل اقلام ارزشمند، جلوگیری از سرقت و تشخیص قطعات تقلبی
• مدیریت موجودی‌ها: مکان‌یابی تجهیزات در کارگاه عمرانی یا سایر مکان‌های ساخت و ساز

که از این کاربردها برخی هنوز در حالت آزمایشی هستند،‌ بعضی راه‌کارهای خاص منظوره‌اند و برخی دیگر بهینه شده‌اند و تعدادی اجرایی شده‌اند. همچنین برای یکپارچه‌‌سازی راه‌کارهای مربوطه، همرا با سایر سیستم‌های موجود در کارگاه‌های عمرانی یا در سیستم برنامه‌ریزی منابع سازمان[5]، تلاش بیشتری برای بهره‌گیری از مزایای بیشتر لازم است.

شکل 2- کنترل تردد تراک میکسر و عملیات بتنی

هر یک از موارد فوق مشتمل بر جزییات و زیر کاربردهای فراوانی است،‌ به عنوان مثال مدیریت موجودی انبار شامل مزایایی چون  کاهش سطح موجودی انبار به میزان مطمئن،  جلوگیری از اتمام قطعات موجود، به جریان انداختن سریع تر و دقیق تر قطعات، کاهش قیمت سفارشات فوری و پر هزینه،  جلوگیری از گم شدن قطعات در داخل انبار (قطعات گم شده در داخل انبار فضای انبار را اشغال کرده و تنها در زمان انبار داری می توان متوجه وجود آنها شد و عدم نیاز به انبارداری دستی است.

4- مشکلات فراروی

ماهیت ساختاری پروژه‌های صنایع عمرانی عامل مهمی است که باید در به‌کارگیری و پیاده‌سازی ICT در عمران مد نظر داشت. آموزش، استانداردهای متنوع، تغییرات سریع فناوری و نقش سنتی[6] اعضای تیم پروژه در صنعت، همگی بر انتظارات و توانایی‌های به‌کارگیری راه‌کارهای ICT در حوزه‌ی عمران تأثیر گذارند. برخی موانع استفاده از RFID که توجه به آن‌ها سبب کاهش ریسک و انجام پروژه‌های موفق‌تر خواهد شد، عبارتند از:

• پراکندگی
• نبود عامل غالب برای اجبار به استفاده از RFID
• تبادل اطلاعات بین پروژه‌های عمرانی اصولاً بین سایرین است تا مشتریان و بنابراین از لحاظ قراردادی کنترل نشده است
• همه‌ی عوامل[7] همزمان که با سازمان در ارتباط هستند با با وظایف بیشمار دیگری نیز درگیرند، همچنین در همان زمان در سایت‌های متنوعی نیز می‌باشند
• صنعت بیشتر مبتنی بر پروژه است که این امر بر انگیزه‌ها، حسابداری و … نیز تأثیرگذار خواهد بود، هر راهکار ICT باید قابلیت پیاده‌سازی و تطابق برای یکی از پروژه همه‌ی یا جمع کثیری از شرکا را داشته باشد
• روابط تجاری موقت یا کوتاه مدت، یعنی ممکن است همکاران سازمانی دیگر در هیچ پروژه‌ای با هم همکاری نکنند
• فقدان استاندارد فراگیر در سطح صنعت برای طراحی عناصر
• فقدان استاندارد جامع ICT در زمینه‌ی ساخت و ساز برای مثال در زمینه‌ی تبادل اطلاعات ] 4 [
• انبوه مصالح و تجهیزات فلزی که کاربرد فناوری‌های جدیدتر RFID را ضروری می‌سازد.

افراد و شرکت‌های تیم‌های عمرانی، هر یک مهارت‌های انحصاری، دانش و منابع خود را که مشتمل بر نرم‌افزارهای کاربردی و انحصاری است عرضه خواهند نمود. راه‌کارهای ICT که در صنعت ساخت و ساز استفاده می‌شوند بیشتر تمایل به تثبیت دارند تا باز بمانند، همچنین عدم پشتیبانی به کرات در آن‌ها به چشم می‌خورد. این راه‌کارها معمولاً نسبت به شرکت‌های کوچک یا متوسط دارای قیمت بالایی هستند و محدودیت‌هایی برای ارتقای سخت‌افزاری و نرم‌افزاری به دنبال دارند. همچنین برای راه‌کارهای تطابق یافته‌‌ی تکنولوژیکی نیز به نوعی سازمان‌دهی برای استفاده نیاز است.

5- نتیجه‌گیری

از تهدیدهای بالقوه‌ی کاربرد RFID در صنعت ساخت و ساز، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. بازار پراکنده برای کاربردهای مختلف صنعت ساخت و ساز
2. ریسک‌های منحصر به فرد در کارکرد تجهیزات عمرانی
3. فقدان اجماع در مورد کاربردهای آن
4. فقدان استانداردی بین‌المللی و فراگیر

با این‌حال، پیش‌بینی می‌شود کاربردهای زیر در آینده در صنعت ساخت و ساز به عنوان کاربردهای عمومی‌ در کارگاه‌های عمرانی مطرح گردد:

• افزایش‌ کارایی مدیریت انبار:‌ انبار کالا، کشف سرقت، کنترل موجودی و برنامه‌ریزی سفارشات
• مدیریت زنجیره‌ی تأمین و لجستیک: راه‌کارهای یکپارچه‌‌ی مؤثر بر تمام جنبه‌های مدیریت زنجیره‌ی تأمین
• برنامه‌ریزی و کنترل: دریافت به موقع مصالح، ابزارآلات و تجهیزات
• مدیریت هوشمند کارگاه: اتوماسیون عملیات کنترلی و تصمیم‌سازی، بازرسی‌های هوشمند کارگاهی، کنترل‌ پیمانکاران جزء و مدیریت کارایی و وضعیت تجهیزات کارگاه
• بازیافت: استفاده‌ی مجدد از زباله‌های ساختمانی با تدوین ضوابط و مدیریت جابجایی آن‌ها از روش‌های کارآمد
• ردگیری مصالح توده‌ایی: مصالح توده‌ایی مانند شن و ماسه، سیمان
• سیستم‌های هشدار دهنده

مراجع

[1] E-CORE – Strategy for Construction RTD”, European Construction Research Network – ECCREDI – May 2005

[2] Edward J. Jaselskis, Tarek El-Misalami (2003), Implementing Radio Frequency Identification in the Construction Process, ASCE, Journal of Construction Engineering and Management, Vol. 129, No. 6

[3]  Esin Ergen1; Burcu Akinci2; Bill East3; and Jeff Kirby (2007), Tracking Components and Maintenance History within a

Facility Utilizing Radio Frequency Identification Technology, ASCE,Journal of Computing in Civil Engineering, Vol. 21, No.

[4] Robert Wing (2006),RFID APPLICATIONS IN CONSTRUCTION AND FACILITIES MANAGEMENT,  Journal of IT in construction, Vol. 11, pg. 711

[5] Jongchul Song; Carl T. Haas; Carlos H. Caldas (2006),  Tracking the Location of Materials on Construction Job Sites, ASCE, Journal of Construction Engineering and Management, Vol. 132, No. 9

[6] Jaselskis and et al (1995), Radio-Frequency Identification Applications in Construction Industry, ASCE, Journal of Construction Engineering and Management, Vol. 121, No. 2

[7] RFID Handbook: Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards and

Identification,Second Edition ،Klaus FinkenzellerCopyright 2003 John Wiley & Sons, Ltd.

[8] RFID Technology Overview, Smart Border Alliance RFID Feasibility Study Final Report, Available at:www.dhs.gov/xlibrary/assets/foia/US-VISIT_RFIDattachD.pdf