バンク 0 RESERVERD 領域バンク 1 EPC 領域バンク 2 TID 領域バンク 3 ユーザーメモリー領域パスワード等個体識別番号タグ種類固有情報オプション図 1.UHF 帯パッシブ RFID タグの論理メモリー構造 2.UHF 帯パッシブ RFID の仕組みと大容量メモリ

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ゆりかみやのじょう
5 years ago
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1 IC タグメモリ大容量化と航空機部品管理への適用三菱電機株式会社太田一史 UHF 帯パッシブ RFID の主流となっている EPCglobal C1G2/ISO C 規格準拠の IC タグは一般的に 96bit の ID およびほぼ同程度の制御データを持ちユーザーが自由にデータを格納できるユーザーメモリー領域はオプションとなっている近年技術の進歩とともにユーザーメモリーを搭載したタグが出現しており従来はバーコード同様の ID 管理のみの役割を果たしてきた UHF 帯パッシブ RFID に媒体としての利用可能性が広がってきた三菱電機の大容量メモリータグは約 64kbit のメモリーを持ちうち 60kbit がユーザーメモリー領域に割り当てられている本稿ではこのようなタグを航空機部品管理等に応用する場合の要件や応用例について紹介する 1.UHF 帯パッシブ RFID の標準規格とユーザーメモリー領域 (1) 標準規格 EPCglobal C1G2/ISO C 自らは電池を搭載せずにリーダーライターからの電磁波の作用により通信に必要な起電力を得る IC タグをパッシブタグと呼ぶ LF 帯 (125/135kHz) HF 帯 (13.56MHz) 2.45GHz 帯等幾つかの周波数帯とそれに応じた通信方式がある中 UHF 帯 (860MHz~960MHz) の RFID はパッシブでもタグリーダー間の距離が数メートルあっても通信できる特徴があり数 cm~1m 級が典型的な通信距離である他の方式と一線を画す UHF 帯パッシブ RFID 用に制定されている通信規格 EPCglobal C1G2/ISO C( 1) の一括読み取りプロトコルと相まってゲート通過時の荷物の一括読み取りが可能となり欧米を皮切りに物流管理に利用されるようになった ( 1)EPCglobal は流通バーコードを管理する国際機関 GS1 等が発足させた EPC 技術普及を目的とした標準化機関 C1G2 とは Class 1 Generation 2 の略で物流の効率化を目的に制定した UHF 帯パッシブ RFID のデータフォーマットや通信プロトコルの国際標準規格後に ISO でも ISO C として標準化された (2) メモリー構成 EPCglobal C1G2/ISO C では IC タグのメモリーは図 1に示す通りバンク0からバンク3までの4つのメモリーバンクから構成されるバンク1の EPC(Electronic Product Code) 領域はこのタグが貼られている商品の個体番号を入れるフィールドであり個別のタグを指す場合便宜上この固体番号をタグの ID としてみなすことが多い ID 以外のユーザデータの格納のための領域はバンク3のユーザーメモリー領域の役割だが実装は必須ではない物流利用のタグの場合はこの領域の実装が 0bit の製品が多いが技術の進歩とともに 512bit 1.5~2kbit 更にはキロバイト級のユーザーメモリー領域を搭載したタグが出始めている

2 バンク 0 RESERVERD 領域バンク 1 EPC 領域バンク 2 TID 領域バンク 3 ユーザーメモリー領域パスワード等個体識別番号タグ種類固有情報オプション図 1.UHF 帯パッシブ RFID タグの論理メモリー構造 2.UHF 帯パッシブ RFID の仕組みと大容量メモリータグの技術課題 (1)UHF 帯パッシブ RFID の通信の仕組み一般 PC ユーザー用のメモリーカードは数 GB( ギガバイト ) のメモリーを搭載したものが市販されているにも関らずパッシブ RFID では 512bit(64Byte) や 60kbit( 約 8KB) というオーダーのメモリサイズが議論の対象となるのはパッシブタグは電池を積まないためである UHF 帯パッシブのタグはリーダーライターから照射された電波をタグのアンテナで受けその電波から起電力を得てタグの IC チップが起動しリーダーライターからの電波の反射波上にレスポンスを変調してリーダーライターとの通信を実行するこのようにしてタグは自分の中に電源を持たないにも関わらずリーダーライターと通信シーケンスを行うことができる (2) 大容量メモリータグの通信距離このようにタグが読めるかどうかは IC チップが起電するに十分な電波を受けることができるか否かに依存している一般に IC チップにメモリーを多く積むとその分多くの起電力が必要となりリーダーライターの出力やタグのアンテナサイズ設計などの条件を同じにした場合大容量メモリータグの方が通信距離は短くなる一般に大容量メモリータグは一括読書きするものではなくピンポイントで特定のタグのメモリーを読み書きするため通常の UHF 帯 RFID タグほどの通信距離は必要ないとされているが回線設計上マージンがあることはリーダを小さくしたり少ない電力でもタグの読み書きができるなどシステムデザインに余裕をもたらすので基本性能としては通信可能距離が長い方が好ましい当社の大容量メモリータグ RF-TGM005の読み取り距離は約 1.5m と UHF 帯パッシブタグとして十分な通信距離を確保できている

3 3. 航空機部品に搭載する RFID タグに求められる条件航空機搭載部品に RFID タグを付ける検討は今日までに搭載条件環境条件通信プロトコルデータフォーマットの標準化が進められてきている UHF 帯パッシブ RFID に関数するこれら標準化等の状況について紹介する (1) 航空機への搭載条件航空機への搭載可否については FAA ( Federal Aviation Administration : がガイドラインとして Advisory Circular AC Airworthiness Approval and Operational Allowance of RFID Systems を 2008 年に発行しているここには RFID タグの搭載条件としてタグ動作はパッシブであること ( またパッシブであれば EMC 試験は不要 ) タグの反射波の高調波は 35dBμV/m 以下であること利用する周波数帯は航空機が利用する周波数帯外であること (UHF 帯パッシブ RFID に割り当てられている周波数帯域は各国の電波法により異なるが 860MHz~ 960MHz の中に納まっておりこの条件には適合する ) 第四高調波までも航空機利用周波数外であること地上でのみ運用可能運用する際は航空機が移動中ではなくまた稼働中の滑走路や誘導路 ( タクシーウェイ ) にもないことなお RFID タグが故障したり交換したときも航空機部品自体の部品番号を変える必要はないことが記載されているまた SAE (Society of Automotive Engineers) は航空機に搭載するタグに要求する環境条件として 2006 年に試験規格 SAE AS5678 を制定しているこの規格には温度条件湿度条件衝撃振動液体耐性磁気効果難燃性などが含まれている (2) 対応周波数帯後述する各航空会社での航空機部品整備作業履歴を大容量メモリータグに保存するようなアプリケーションでは世界各国で整備作業が行われるためタグはどの国の利用周波数でも十分な性能を持つワールドワイドタグである必要がある一般に一つの国内で使われることを前提とするタグはその国の周波数帯で最大性能を発揮するように最適チューニングされておりそれ以外の帯域では性能が大きく異なるものである例えば当社金属タグは日本の周波数帯域 952~954MHz で最大の性能を発揮するように最適チューニングされているこれに対しワールドワイド対応のタグは 860MHz から 960MHz の広い帯域で十分な性能を持つように設計される

4 4. 大容量メモリータグの使われ方一般に大容量メモリータグの利用方法は 1 複数の機関間の情報共有の媒体としての利用 2トップダウンの指示の媒体としての利用 3ボトムアップの情報収集の媒体としての利用の 3 種類があるいずれの場合もオンラインデータベースでの情報集約よりも管理対象物本体に情報をつけて情報流通させる方が便利な場合に効果を発揮する (1) 航空機部品整備履歴管理航空機業界では複数の航空機会社間での整備記録履歴の交換に IC タグのユーザーメモリーを利用する検討を進めている ATA(Air Transport Association) ではこのためのデータフォーマットをその標準 Spec2000 の Chapter9 で規格化しているこの規格ではメーカーが書き込む製造情報レコード (Birth Record) や整備の都度追記される整備履歴レコード (Part History Record) などが指定されているこのように標準化された整備履歴が部品に付属するようになると例えば当該航空機部品が他の航空機会社の所有下に移管されても各社のデータベースが直接連携することなく重要な整備事象の情報を伝達できるメリットがあるこれは複数の機関間の情報共有の例である (2) 工程管理における作業指示大容量メモリータグを部品に付けるもう一つの利用方法として製造工程における作業指示データの格納がある作業が画一化されているラインでは作業指示で混乱することはないが工程順序が入れ替わったりカスタマイズ要件が多かったりあるいは急なラインの組み換えにより予定と異なったパラメータで作業を行うことが起きるようなラインでは作業指示の電子データが本体に付随して動くことで現物と指示との不整合を抑止できオンラインデータを参照する方式に比べてシンプルにすることができる (3) 作業履歴の一時格納前述 Spec2000 には Scratchpad Record という整備士同士が連絡用に使える通信領域が設けられているまた製造工程でのアプリケーション例では製造の過程で発生したデータを一時的に大容量メモリータグに保存して工程の最後にこれらのデータをデータベースにアップロードする運用が考えられるこのように現場のネットワーク環境が整備されていない場合或いは製造現場の制御用ネットワークに載せるにはデータ量が多い場合などに IC タグが情報の一時格納領域として利用される 5. 大容量メモリー UHF 帯 RFID 製品の特徴三菱電機の大容量メモリータグ RF-TGM005 は 60kbit のユーザーメモリー領域を搭載しておりこれを 1kbit 単位のブロックごとにパスワードでリードロックライトロックをかける機能を有しているまた対応するリーダーライター RF-RW004 もこのアプリケーションインターフェースを搭載しておりタグの情報へのアクセスがしやすい他上書きされては困るブロックの保護や特定のユーザーが特定のブロックしか読み書きできないようなアプリケーションが構築可能である

タグ種類固有情報 1Kbit #1 1Kbit #2 1Kbit #3 1Kbit #4 1Kbit #5 1Kbit #6 1Kbit #7 1Kbit #60 60Kbit の大容量ユーザ領域

5 大容量メモリータグ (RF-TGM005) リーダーライター (RF-RW004) 図 3. 大容量メモリー UHF 帯 RFID 製品概観バンク 0 RESERVERD 領域バンク 1 EPC 領域バンク 2 TID 領域バンク 3 ユーザーメモリー領域パスワード等個体識別番号タグ種類固有情報 1Kbit #1 1Kbit #2 1Kbit #3 1Kbit #4 1Kbit #5 1Kbit #6 1Kbit #7 1Kbit #60 60Kbit の大容量ユーザ領域 1Kbit のブロックごとのアクセスコントロールが可能図 4. 大容量メモリータグ論理メモリー構造以上航空機部品管理への適用を中心に UHF 帯パッシブ RFID を利用した部品管理の一つのあり方を紹介した航空機に限らず他の業界でも RFID による管理を検討再検討する際にも参考にされたい以上

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PowerPoint Presentation KRD Corporation IC TAG Technology -IC タグの知識その 1-2011 年 8 月 18 日 KRD コーポレーション株式会社 2009 KRD Corporation Contents 1. RFIDの定義 2. RFIDの歴史 ( バーコードからRFIDへ ) 3. RFID 技術開発の歴史 4. RFIDの基本テクノロジ 5. HF 帯タグの通信方式 (13.56MHz)