Здоровая доза RFID

Проект MIT-SAP использует фармацевтическую индустрию для проверки предложений по массовому применению RFID-технологий

Вообразим себе мир, где каждое произведенное изделие метится крошечным RFID-чипом, содержащим полезную информацию об этом предмете. А процесс продвижения выпущенного продукта по цепи поставок — будь то лекарства, аэрокосмические аппараты, потребительские товары или автомобили — отслеживает целый комплекс территориально распределенных систем, собирающих и сохраняющих нужные данные. Причем тот же метод можно использовать и для идентификации сельскохозяйственных животных и даже людей.

Все это делается, чтобы знать, где находится любой из помеченных объектов на каждый конкретный момент времени. Сложность, однако, в том, как воплотить этот сценарий в жизнь: какова должна быть реальная сеть считывающих устройств, чтобы компании, находящиеся на верхних и нижних уровнях цепи поставок, могли начать совместный ввод данных и обмен информацией с коммерческими партнерами и партнерами этих партнеров?

Массачусетский технологический институт (MIT) и компания SAP осуществляют совместный проект по проверке предложенных сетевых архитектур, чтобы узнать степень их фактической способности поддерживать кооперативное использование RFID-тегов на различных звеньях цепи поставок и отслеживать перемещение продуктов от производителя к потребителю.

Организация по формированию RFID-стандартов EPCglobal занимается задачей создания электронного кода Electronic Product Code, которым будут нумероваться товары, производимые во всем мире. Она уже выработала стандарты для обмена RFID-данными и предложила сетевую архитектуру под названием EPC Network, обеспечивающую связь между всеми объектами через Интернет. Другие группы, в частности академические учреждения и софтверные компании, параллельно предложили свои потенциально возможные сетевые архитектуры, также способные поддерживать глобальный обмен RFID-данными.

“Все это, конечно, надо проектировать с прицелом на распределенные (децентрализованные) системы — очень близко к тому, как сегодня работает Интернет. На верхнем уровне каждая страна (группа стран типа Евросоюза) имеет главный сервер, и эти серверы верхнего уровня друг с другом взаимодействуют. На это и надо ориентировать нашу работу. Нельзя просто так взять данные и запустить их в сеть; в реальности проблема куда сложнее”.

Но прежде чем договариваться о сетевой архитектуре, нужно ответить на ряд базовых вопросов: какие объемы сетевого трафика возникнут, если каждый физический объект будет передавать данные? Какой тип архитектуры потребуется для поддержки масштабируемости сети? Какая система безопасности необходима для удостоверения запросов? Наконец, какие виды ресурсов понадобятся для обработки всей массы передаваемой информации?

Это только часть вопросов, над которыми работают две лаборатории — Auto-ID Labs из MIT (преемница Auto-ID Center, разделившегося в 2003 г. на Auto-ID Labs и EPCglobal) и SAP Labs, осуществляющие совместный проект под названием Utilizing Distributed EPC Data with Enterprise Applications (использование распределенных EPC-данных в корпоративных приложениях). Задачей этого еще очень молодого проекта является моделирование цепочки поставок, которая охватит производителей, дистрибьюторов, оптовиков и розничную торговлю и будет ежесуточно транспортировать миллионы товарных единиц. Конечная цель исследователей — выяснить, смогут ли предлагаемые архитектуры справиться с большими объемами сетевого трафика и при необходимости повлиять на ход разработки самих стандартов.

Со стороны MIT проект по EPC-данным возглавляет директор Auto-ID Labs Джон Уильямс, специалист по моделированию и имитации крупномасштабной обработки данных, выполнявший заказы министерства национальной безопасности по созданию моделей Интернета, телефонных сетей, систем водоснабжения и других коммуникаций, где возможны эпизодические перебои.

Уильямс имеет ряд четких идей об использовании данных RFID для упрощения взаимодействия между компаниями и о том, какие проблемы встретятся при решении этой задачи.

“Суть состоит в том, чтобы знать, где находится каждый объект в каждый конкретный момент времени. Одной из сложностей, а точнее, главной проблемой является объем, ведь ежегодно производятся триллионы различных продуктов, и чтобы за всем этим следить, нужны и системы соответствующего масштаба, которых у нас пока нет, — рассказывает он. — Самой крупной сетью является Интернет, затем идет комплекс телефонных сетей мобильного и фиксированного доступа, но сеть для RFID предъявляет еще больше требований. Меня, в частности, интересует, как построить систему, позволяющую делать запросы по поводу конкретных единиц продукта. Такая инфраструктура ставит целый ряд вопросов, и систему надо сделать безопасной и масштабируемой”.

Стечение обстоятельств

Чтобы ограничить проект разумными рамками, Уильямс и SAP Labs сфокусировались на фармацевтической индустрии США, которую усиленно контролируют законы страны и штатов, требующие создания электронной истории товаров (ePedigree) для каждого препарата, выпущенного из производства и полученного аптеками через оптовиков и дистрибьюторов. Через фармацевтическую цепь поставок в масштабе всей страны ежедневно проходит около 1,5 млн. лекарственных изделий. Идеей ePedigree является защита пациентов от поддельных лекарств путем слежения за транспортировкой между исходными и конечными точками.

Программа ePedigree уже официально принята на вооружение рядом штатов в США, и сегодня к ней присматривается общегосударственное управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов. Хотя федеральное правительство пока не утвердило, что механизмом отслеживания является именно RFID, один из крупнейших в мире фармацевтических производителей — Cardinal Health Systems, входящая в первую тройку поставщиков лекарств, — использует метки RFID как стандартный метод маркировки для своего центра оптового распределения в Калифорнии. Это сигнал для отрасли, что скорее всего именно RFID станет единственной стандартной технологией ePedigree.

Таким образом, по стечению обстоятельств фармацевтическая отрасль стала идеальным полем для апробации совместного проекта по EPC-данным.

“Пример с ePedigree интересен тем, что затрагивает сразу много звеньев цепи поставок: и производителей, и розничную торговлю, и оптовиков. Тут в решении проблемы нуждаются все стороны, не в пример ситуациям, когда затрагивается какой-то отдельный аспект, — говорит Криш Мантрипрагада, директор SAP Labs по вопросам RFID, SCM (управление цепями поставок) и управления решениями. — Хотя в целом проект ориентирован на гораздо более крупную проблему, ePedigree привязывает его к реальной почве”.

ПРОЕКТ:

Использование распределенных EPC-данных в корпоративных приложениях

• Описание.Целевой исследовательский проект для определения правильной архитектуры управления большими объемами распределенных данных, поступающих с товарных RFID-тегов.
• Конечные цели. Ответить на следующие вопросы: сколько трафика будет генерироваться? какова требуемая пропускная способность? сколько потребуется аппаратных систем? сколько потребуется памяти? как обеспечить безопасность? каково время отклика при пиковых нагрузках? какая задержка при запросах? где будут “узкие” места системы?
• Продолжительность проекта.Один год; возможно продление.
• Дата начала.Март 2007 г.; на текущей стадии создается тестовый имитатор.
• Основные технологии. Библиотека Microsoft Concurrency and Coordination Runtime — обеспечивает массово-параллельную поточную обработку в модельной среде; ERP-приложения SAP.
• Дальнейшие планы. Примерно в сентябре сообщить о первых результатах; передать окончательные результаты сообществам разработчиков EPCglobal и RFID.

Источник: материалы eWeek.

Помимо выработки практических рекомендаций по реализации RFID-технологий, включая их внедрение в фармацевтику, SAP Labs занимается ERP-системой (система планирования ресурсов предприятия) для Auto-ID Labs. Действуя в MIT, это ПО вместе с тем охватывает данные и бизнес-процессы SAP. Оно полноценно заработает на более поздних стадиях проекта.

“По существу наш вопрос состоит в том, чтобы соединить ERP-систему с концепцией EPCglobal, — пояснил Пауль Хоффман, директор SAP Labs по внешним связям. — RFID-метки различных групп товаров составят гигантский объем данных, и надо понять, как их правильно идентифицировать, объединить их в одну БД и какая система позволит получать все необходимые отчеты. Полноценных решений такого уровня, выходящих за рамки одной конкретной компании, сегодня не существует”.

Чтобы смоделировать новые задачи, исследователи взяли на вооружение двусторонний подход, ставящий как конкретные вопросы, имеющие отношение к профилю деятельности SAP, т. е. к RFID и приложениям для обслуживания цепей поставок, так и более обобщенные, относящиеся к “Интернету вещей” — этим термином Auto-ID Labs именует будущую электронную эру. Конкретные вопросы затрагивают основы автоматизации цепей поставок. Вопросы общие, исследовательские, имеют более философский характер и состоят в том, чтобы оптимально связать компании и идентифицировать людей в цепи поставок на базе RFID, принимая во внимание, что действующих EPC-сетей в настоящее время нет.

Имитатор Auto-ID Labs может смоделировать до 100 тыс. взаимодействующих площадок (склады, перевалочные пункты, конечные аптеки и т. д.), между которыми ежедневно может циркулировать до 10 млн. ед. изделий.

Как сказал Уильямс, моделирующий потоки товаров и заказов в разных направлениях поставочной цепи: “Каждая площадка является некой "машиной состояний", в которой протекают собственные многопоточные процессы. Конкретная цель состоит в имитации цепи фармацевтических поставок. Решение этой частной задачи, вероятно, даст достаточно информации для моделирования других вертикалей, таких, например, как автомобильная или аэрокосмическая отрасль”.

В целях имитации Уильямс построил модель типовой площадки (производителя, дистрибьютора, оптовика или розничной фирмы), а затем многократно ее размножил для моделирования системы из 100 тыс. площадок. Каждая площадка имеет два входных канала: торговые заказы и физические товары. Заказы продвигаются в направлении от розничной торговли к производителю, а физические товары — обратным курсом, тогда как дистрибьюторы и оптовики включаются в игру в различных промежуточных точках этого процесса. Для анализа возможностей сети число заказов и физических товаров, циркулирующих между площадками в заданный интервал времени, варьируется. “Скажем, я могу скомбинировать все заказы на виагру по всем торговым точкам CVS Corporation, чтобы оптовик мог просчитать, что сегодня ему надо в общей сложности 5 тыс. коробок этого препарата, и затем переслать заказ дистрибьютору. Таким образом мы имеет дело с машиной состояний. Системы могут находиться во вполне определенном состоянии и менять его в зависимости от того, что приходит к ним на вход, заказы или товары. Как раз это мы и моделируем”, — говорит Уильямс.

SAP Labs и Auto-ID Labs стремятся осмыслить архитектурные модели, действительно способные упростить глобальные коммуникации с участием помеченных товаров, а также понять, как эти выводы могут повлиять не только на продуктовую стратегию SAP, но и на всю RFID-индустрию.

“Мы сделали первые шаги на поле этой новой технологии и сможем лучше понять, как создавать новаторские продукты для наших пользователей, — вступает в разговор Хофманн. — Мы разберемся в потребностях рынка, в реальных проблемах и особенностях технологий, которые нам нужно разработать или купить для реализации такого решения”. В то же время, добавляет он, сам факт, что SAP и MIT совместно представят углубленную концепцию сотрудничества и обмена данными через Интернет, окажет весомое воздействие на RFID-индустрию в целом.

Конкурирующие архитектуры

По линии ePedigree в проекте EPCglobal имитируется ряд архитектурных моделей как для одиночных, так и для распределенных сетей. Однако на более широком поле параллельно предлагается несколько конкурирующих сетевых архитектур. Из них подробнее всего описана архитектура EPC Network, разработанная с прицелом на глобальную совместимость содержимого памяти тегов в процессе продвижения продуктов по цепи поставок.

EPC Network состоит из трех главных компонентов: EPC Discovery Services — по существу это цепочка электронного надзора за EPC-тегами; EPC Information Services — интерпретатор, обеспечивающий взаимодействие между базой данных и приложениями; Object Name Service — сервис по определению местоположения сервера, где находится информация, запрашиваемая приложением.

EPC Network, предложенная по проекту EPCglobal, фактически использует централизованный репозиторий. Существует и гибридная модель, предполагающая, что все данные остаются в локальном ведении различных предприятий, а для поиска нужной информации используются интеллектуальные механизмы обнаружения.

Далее предстоит рассмотреть документные, реестровые модели и модели обслуживания по требованию. “Совместный проект Auto-ID Labs и SAP Labs является первой попыткой научного анализа с оценкой двух разных архитектур, одна предложена в рамках самого проекта, а другая имеет определенную поддержку в академических и отраслевых кругах”, — продолжает Мантрипрагада из SAP.

Учитывая ранний этап разработки проекта (в целом он рассчитан на год), исследователи Auto-ID Labs и SAP Labs пока не склонны говорить о результатах оценки архитектурных моделей. Однако Тоа Лин, старший научный сотрудник и менеджер проекта EPCglobal от SAP Labs, считает, что некоторые предварительные выводы сделать уже можно.

“Начальные допущения ряда архитектур, предложенных не только EPC, но и компаниями, оказались не вполне правильными. Например, присутствие всех данных в одном источнике, скажем, у производителя, не очень эффективное решение”, — поясняет он. По его словам, заключения по проекту повлияют и на продуктовую стратегию SAP.

Более важный вывод из исследований состоит в том, что из-за новизны концепции использования RFID-тегов в масштабе мировой торговли люди еще не успели осмыслить целый ряд серьезных проблем. По словам Лина, академические и отраслевые исследования в основном были посвящены физическому уровню RFID и соответствующему кругу процессов, а управлению RFID-данными уделяли мало внимания.

Проблема управления данными от RFID-тегов связана не только с объемами их генерации — важно еще понять, что они могут находиться в разных системах и БД. “Мы имеем в виду тысячи и даже миллионы систем хранения данных, — говорит Лин, — таких, как решения SAP, Oracle, различные системы малого бизнеса и т. д. Эти данные могут участвовать в запросах. Значит, мы сталкиваемся с доселе не решавшейся проблемой, когда данные могут аккумулироваться в миллионах мест. Вместе с тем данные RFID и EPC внесут огромный вклад в автоматизацию бизнес-процессов”.

По словам Лина, пока никто не знает, сможет ли нынешняя инфраструктура поддерживать хранение RFID-данных. Однако существует компания Google, опыт которой важен для проекта EPC своей концепцией хранения информации не в дисковых БД, а в оперативной памяти компьютеризированных устройств, что позволяет чрезвычайно быстро обрабатывать запросы. Уильямс из MIT, загоревшийся идеей этого подхода, исследует, каким образом можно распространить кэширование больших количеств данных в оперативной памяти на множество систем, чтобы обеспечить очень быстрый доступ к информации. Вместе с коллегами из SAP Labs он намерен разработать очень похожие на Google системы с загрузкой резидентных данных в масштабируемую оперативную память.

“Большие сложности связаны и с потоковым характером данных. Как обрабатывать массу информации, поступающей в реальном времени? Это специфическая проблема RFID. Еще мы занимаемся проблемами безопасности, масштабируемости и расширяемости сети, они связаны с обработкой потоковых данных в реальном времени и их отслеживанием ”, — говорит Уильямс.

FDA ищет помощи от технологий

Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) за последние месяцы трижды пресекало продажу поддельных лекарств через Интернет — с 24 различных Web-сайтов. А в глобальном масштабе, по данным Всемирной организации здравоохранения, подделками является более 10% продаваемых в мире лекарственных препаратов. И эта проблема, существующая уже много лет, похоже, все более усугубляется.

Именно поэтому на федеральном уровне и на уровне штатов в США родилась законодательная концепция ePedigree, нацеленная на противодействие попаданию лекарственных фальшивок в поставочные цепи. Идея проста — потребовать электронного (или бумажного) документирования всего цикла перемещения лекарств по цепи поставок от производителя к потребителю. Другой вопрос, как это реализовать на практике.

В 2004 г. FDA решило, что контроль серийных номеров, т. е. компьютеризация цикла перемещения медикаментов, является в США единственным реальным и мощным средством защиты системы поставок лекарств. FDA же назвало RFID (радиочастотную идентификацию) наиболее перспективной технологией для реализации серийного контроля и определило 2007 г. конечным сроком для широкого внедрения этой технологии в фармацевтическую индустрию. Но 2006 г. федеральный суд постановил заблокировать программу ePedigree. Суд согласился с доводами ряда мелких фармацевтических оптовиков, что решением FDA на них налагается непомерное бремя технологических требований, которое, однако, не затрагивает трех крупнейших дистрибьюторов.

Тем не менее к ноябрю 2006 г. десять штатов приняли законы, касающиеся ePedigree. В июле 2006-го первым вступил в силу закон во Флориде, а в 2009-м аналогичный закон вступит в силу в Калифорнии. Оба акта рекомендуют технологически реализовать ePedigree на базе штрихкодов или RFID.

Несмотря на четкие рекомендации FDA и законодательных органов штатов об использовании RFID как стандарта для ePedigree, ни федеральное правительство, ни администрации штатов пока не приняли никаких мер, обязывающих ко внедрению этой технологии. Это ставит компании, намеренные соблюдать правила ePedigree, в затруднительное положение, так как они не проинструктированы не только в выборе технологии — какой-либо формы штрихкодов или RFID, но и, в случае RFID, в выборе частотного стандарта.

Чтобы помочь выбраться из болота, окружающего ePedigree, организация EPCglobal в январе ратифицировала свой собственный стандарт этой методики. Он ориентирован на то, чтобы предоставить фармацевтической отрасли общий формат, который сможет использоваться для сбора ePedigree-информации и который пригодится софтверным компаниям для построения ePedigree-решений. Стандарт EPCglobal, как и соответствующие директивы властей страны и штатов, не имеет однозначной ориентации на RFID, а включает также вариант штрихкодов и другие технологии.

Рене Буше Фергюсон