PRIMA GIORNATA SULLE TECNOLOGIE RFID IN SARDEGNA

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PRIMA GIORNATA SULLE TECNOLOGIE RFID IN SARDEGNA Cagliari 27 Novembre 2008 Ing. F. Musiari AIM Italia 1/41

PRIMA GIORNATA SULLE TECNOLOGIE RFID IN SARDEGNA

RFID

Un’introduzione alle tecnologie a radiofrequenza

Seminario di Studio

Ing. Franco Musiari Segretario Generale AIM

Chi è AIM ?

• AIM = Association for Automatic Identification & Mobility

• Gli Associati AIM sono fornitori di componenti, reti, sistemi e servizi che gestiscono la raccolta automatica dei dati e la loro integrazione nei sistemi ICT.

• AIM si dedica alla diffusione della conoscenza ed alla promozione dell’uso delle tecnologie per l’identificazione automatica e la raccolta dati (AIDC). Per mezzo di:

– convegni, – documentazione, – corsi di formazione,

– collaborazioni con enti ed Università – ………

• AIM Italia è il capitolo italiano di AIM Global

www.aimglobal.org www.aim.tecnoimprese.it

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Per esempio le Dispense di AIM Italia

Un piccolo dibattito fonetico-linguistico

aref’aidi

oppure

errefid

?

? ?

?

(3)

Ma torniamo all’RFID La struttura fisica

e-Tag Un Sistema RFID si compone di

• Tag

¹

costituito da un chip contenente i dati,un’antenna ed un supporto;

Chip Antenna

1altro termine comunemente usato è “transponder” - apparato che riceve e ritrasmette un segnale radio.

Antenna

• Un’Antenna per comunicare con il Tag;

Sistema di Lettura

• un Sistema di Lettura (o Controller) che gestisce la comunicazione con l’e-Tag e con il mondo esterno

LAN

LF 125 kHz HF 13,56 MHz UHF ~900* MHz µW 2,4 GHz Frequenza

Attivi

SemiAttivi e BAP Passivi

Energia

RFID: una tecnologia … tridimensionale

R/W = Read/Write

WORM = Write Once Read Many R/O = Read Only

BAP = Battery Assisted Power

* 868 MHz in Europa; 915 MHZ in USA La dimensione della sfera è solo una vaga indicazione dell’importanza relativa

UHF; R/W; Att.

R/O WORM

R/W

Riscrivibilità

HF; R/O; Pass.

UHF; R/O; Pass.

HF; R/O; Pass.

UHF; R/O; Pass.

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RFID … le Frequenze

400 KHz 125 KHz

LF

Low Freq.

EAS Radio

Toys

LF 120-400 KHz

2.45 GHz 5.4 GHz

µWave.

Microwaves 2.4-5.8 GHz

WAN

100 MHz 1000 MHz

UHF

AM Garage

Door TV

UHF 860-950 MHz

Cell Phone

13.56 MHz 1 MHz

HF

Mid. Freq.

EAS

AM CB

HF 13.56 MHz

UHF - un problema: la potenza in antenna!

Final mente anch e in It alia

NON PIU’

UHF ..

.. libe

ri tut ti!

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• ETSI EN302-208

100 mW 500 mW 2 W

865,0

865,6 867,6

868,0 Potenza in Antenna

Freq. MHz

UHF - un problema: la potenza in antenna!

NON PIU’

• Prima di questo la max potenza consentita era di 25 mW erp

⁽¹⁾

• ma con tag passivi 25 mW non consentivano alcuna operatività!

(1)Per il Decreto Ministeriale 8 luglio 2002 - Nuovo Piano Nazionale delle Frequenze Pubblicato sulla G.U. n. 169 -Supplemento Ordinario 146- del 20 luglio 2002)

Perché si sposano UHF e Logistica?

Frequenza: LF 125 KHz HF 13.56 MHz UHF 868 - 915 MHz µwave

2.45 GHz & 5.8 GHz Massima Distanza

Operativa (Tag Passivi)

< 0.5 m ~ 1 m (2/3m) ~ 3 m (6/8m) ~ 1 m (2/3m)

Accoppiamento Induttivo Induttivo Elettromagnetico Elettromagnetico

Caratteristiche Generali

Relativamente costose anche in alti volume

(come antenna richiedono un avvolgimento in rame)

Meno costose delle LF. Ideali per applicazioni che non

richiedano distanze superiori al metro.

In alti volume hanno il potenziale del costo

più basso in assoluto. Buon bilanciamento tra prestazioni e distanza (sopratutto per letture

multiple)

Simili alle UHF ma con maggiore velocità dati.

La propagazione delle µonde è molto suscettibile a metalli e

liquidi. Offrono la migliore discrezionalità

(a volte un benefit).

Sorgente energetica del tag

generalmente solo

“passive”.

generalmente solo

“passive”. sia attive che passive. sia attive che passive.

Applicazioni tipiche

controllo accessi, tracciabilità animale, car acces control, …

"Smart Card", librerie, tracciabilità bagagli,

…….

Asset tracking (SCM), baggage handling (US), telepass, ……

SCM, telepass …

Note Ancora una delle basi installate più ampie.

Ancora le più disponi- bili per la diffusione delle smart card.

Frequenze operative diverse USA, Europa,

Asia.

Tipicamente per applicazioni speciali.

Velocità Tx dati Bassa Elevata

Efficienza in presenza di metalli

& liquidi

Ottima Pessima

Dimensioni Tag Ingombrante Molto piccola

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Che cos’è uno standard

" Gli standard sono accordi documentali che

contengono specifiche tecniche od altri criteri precisi da utilizzare in modo consistente come regole, linee guida o definizioni di caratteristiche al fine di garantire che materiali, prodotti, processi e servizi siano idonei allo scopo .“

definizione ISO Uno standard non è una normativa, l’adesione è una libera scelta

Viviamo in mezzo agli standard

Ma “spesso” non ce ne rendiamo conto!

– quando inseriamo la spina del rasoio nella presa;

– quando ascoltiamo un MP3 Player;

– quando sostituiamo una lampadina bruciata;

– quando facciamo la spesa al supermercato;

– quando paghiamo con la carta di credito;

– ………..

E ci incavoliamo quando:

– proviamo ad infilare la spina del rasoio nel “bad & breakfast” in Irlanda,

– quando apriamo lo stupendo gadget elettronico appena comprato a Tokyo, .. ma prima dobbiamo cambiare la spina.

– …….

Abbas so l’

omolog azione

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Viviamo in mezzo agli standard

ISO 7010, Graphical symbols - Safety colours and safety signs - used in workplaces and public areas.

Il perché degli Standard

• INTEROPERABILITA’

ovvero la capacità di prodotti realizzati da entità diverse tra loro di operare in modo consistente (p.e. la cinepresa Xyzzt genera un formato video leggibile da qualsiasi altro apparato multi-mediale prodotto da altri).

• Sistemi aperti (contro sistemi proprietari),

• Protezione dei consumatori,

• Protezione degli investimenti,

• Allargamento dei mercati (copertura mondiale),

• Competizione Æ prezzi aggressivi Æ più facile penetrazione delle tecnologie,

• …….

• INTEROPERABILITA’

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Diverse ‘categorie’

• Standard Tecnologici regolano le caratteristiche fisiche,

come l’interfaccia a radio frequenza (air interface): frequenza, tipo di modulazione, protocollo per lo scambio dei dati, …….

• Standard dei Dati

definiscono la modalità con cui i dati sono strutturati sempre per soddisfare i requisiti di compatibilità ed interoperabilità,

• Standard Applicativi

si riferiscono al modo in cui la tecnologia viene utilizzata in applicazioni particolari per assicurarne un uso consistente.

• Standard di Conformità

fanno riferimento al modo in cui il sistema deve operare per essere accettabile nei confronti di criteri operativi particolari o criteri di salvaguardia per la salute pubblica (che spesso sono Normative).

Note

9 Molti dispositivi richiedono solamente gli standard tecnologici.

9 Nelle applicazioni aperte (open system) gli standard applicativi che utilizzano ‘trasporto di dati’ devono assicurare che dati creati da un originatore siano comprensibili in modo univoco da ogni entità ricevente (anche sconosciuta).

9 Gli standard applicativi spesso definiscono insiemi di parametri e valori associati che possono imporre vincoli alla tecnologia sottostante.

9 Gli standard applicativi possono incorporare o fare riferimento a standard di dati esterni.

Uno Standard Tecnologico

¾ Per esempio: il Code-128

ogni carattere del codice deve essere costituito da 3 Barre e 3 Spazi con spessore da 1 a 3 volte una unità di base qualsiasi:

il numero “0”

la formazione di una sequenza deve rispondere a delle regole:

- Quiet zone: 10 x UB - Start: carattere fisso - Data: sequenza di dati - Check: carattere di controllo - Stop: carattere fisso - Quiet zone: 10 x UB

Code 128 Barcode Table Valore Code

Set A Code Set B

Code Set C

Sequenza Barre/Spazi B S B S B S

0 SP SP 00 2 1 2 2 2 2

1 ! ! 01 2 2 2 1 2 2

2 " " 02 2 2 2 2 2 1

3 …. …. …. ………

unità di

base [UB]

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Lo Standard dei Dati

¾ Per esempio: l’ EAN-13

– Ogni simbolo è composto da 13 caratteri,

– Sistema di numerazione: individua il paese [Italia codici da 80 a 83]

• assegnato da EAN international

– Codice produttore: individua univocamente il produttore [p.e. “BARILLA]

• in Italia viene assegnato da Indicod-ECR

– Codice prodotto: individua il tipo di prodotto [p.e. “Spaghetti n°8, confez. da 1Kg]

• viene assegnato dal produttore Sistema di

numerazione

Codice Produttore

Codice Prodotto

Carattere di controllo

Tag Lettore

… la struttura logica

Dispositivo Fisico Memory Logic Map

AFE MEM

RF Driver

&

Mapping rules

AIR AIR Interface Interface

COMMAND REPLY Mgmnt

Unit

Logic Memory Encoder

Decoder

Nota: la mappa logica di memoria nel tag fisico dipende dalla struttura del tag e dalle regole di mappatura.

per esempio

ISO 15962 per esempio ISO 18000

APPLICAZIONE

Livello Fisico Livello

Logico

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Cosa coprono gli standard

• Le frequenze

– LF (low frequency: 125-135 kHz) – HF (High Frequency: 13,56 MHz)

– UHF (Ultra High Frequency: 868-930 MHz) – µOnde (2,4 e 5,8 GHz)

• Le modalità di trasmissione

– tipo di modulazione (le modalità di trasporto dei dati), – il protocollo di anticollisione,

– i parametri fisici in generale

• La struttura dei dati, e

• La loro interpretazione logica,

• …..

standard tecn o logic i standard d ei d ati

Gli Enti Standardizzatori

Esistono più di 50 enti internazionali di standardizzazione, Quelli di riferimento per la tecnologia RFID:

• ISO - International Organization for Standardization [www.iso.org]

• IEC - International Electrotechnical Commission

• EPC Global – Electronic Product Code [www.epcglobal.com]

• ETSI - European Telecommunications Standards Institute [www.etsi.org]

Ma anche altri organismi operano/influenzano gli standard RFID:

• a livello internazionale: ITU (The International Telecommunication Union), ..

• a livello regionale: ANSI, ETSI, ...

• a livello industriale: EIA, AIAG, TCIF, ATA, ICAO, ...

(11)

EPC Global

September 16, 2003 - EAN International and the Uniform Code Council, Inc.

(UCC), …..., today announced the launch of a joint venture to be named EPCglobal, Inc……. to drive adoption of EPC technology……..

EPC = Electronics Product Code

www.epcglobalinc.org

Gli Standard (Tecnologici) di riferimento

Le informazioni riportate nella documentazione che segue sono state ricavate dal sito di

AIM Global

http://www.aimglobal.org/standards/rfidstds/RFIDStandard.asp

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Antenna

Nel JTC 1 il SC 17 - www.sc17.com - è dedicato a “Card e Identificazione personale. A sua volta composto da 10 “Working Group” di cui i seguenti sono correlati con la tecnologia RFID:

– WG3 - Machine Readable Travel Documents (MRTD) – WG7 - Financial Transaction Cards

– WG8 - Contactless Integrated Circuit(s) Cards, Related Devices And Interfaces

Contactless è sinonimo di RFID

Il seguente documento, anche se datato, è una sintesi ancora valida della tecnologia e degli standard relativi alle (smart) card.

Contactless Technology for Secure Physical Access: Technology and Standards Choices

A Smart Card Alliance Report Publication Date: October 2002 www.smartcardalliance.org

ISO - Card e Identificazione Personale – HF

Chip

ISO - Card e Identificazione Personale – HF

Standard di Base per tutte la Card

• ISO/IEC 7810 - Identification Cards – Physical Characteristics

Descrive le caratteristiche principali per le diverse dimensioni di card (ID-1, ID-2, ID-3). La ID-1 (54 mm x 85.6 mm x 0.76 mm) è la dimensione standard per card a contatto o contactless.

• ISO/IEC 10373 – Identification Cards – Test Methods

• ISO/IEC 7816 - Identification cards Composto da 11 Parti di cui le più attinenti

– Part 4: Organization, security and commands for interchange – Part 5: Registration of application providers

– Part 6: Interindustry data elements for interchange

– Part 7: Interindustry commands for Structured Card Query Language (SCQL) – Part 8: Commands for security operations

– Part 9: Commands for card management

– Part 11: Personal verification through biometric methods

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ISO - Card e Identificazione Personale – HF

Standards per Card Contactless

• ISO/IEC 10536 – Close coupling contactless cards (distanza operativa minore di 2 millimetri)

• Part 1: Physical characteristics

• Part 2: Dimension and location of coupling areas

• Part 3: Electronic signals and reset procedures

• ISO/IEC 14443 – Proximity contactless cards (distanza operativa minore 10 centimetri)

• Part 1 – Physical characteristics

• Part 2 – Radio frequency power and signal interface (13.56 MHz +/- 7 kHz).

• Part 3 – Initialization and anticollision

• Part 4 – Transmission protocol

• ISO/IEC 15693 – Vicinity contactless cards (distanza operativa minore di 1 metro)

• Part 1 - Physical characteristics

• Part 2 – Air interface and initialization (13.56 MHz +/- 7 kHz).

• Part 3 – Anticollision and transmission protocol

• ISO/IEC 7501 – è un endorsement del Doc 9303 dell’ ICAO (International Civil Aviation Organization) sui Machine Readable Travel Documents.

ab ba nd on ato di fat to

ISO - Card e Identificazione Personale – HF

ISO/IEC 14443 e 15693 hanno in comune:

– Frequenza: 13,56 MHz. Standard mondiale!

– Capacità di Lettura/Scrittura (R/W).

Questo consente di memorizzare e di aggiornare le informazioni sulla card (per esempio un PIN o un identificativo biometrico) ed elimina la necessità di accedere ad un database per la ricerca di informazioni.

– Lascia la possibilità di implementare meccanismi di sicurezza. (algoritmi crittografici AES, DES e Triple DES sono comunemente utilizzati).

– Supportano l’autenticazione Card-to-Reader.

E sono diversi per:

ISO 14443 ISO 15693

Distanza operativa 10 cm ∼1m

Velocità trasm. dati fino a 106

⁽¹⁾

kbps fino a 26,6 kbps

(1)

Sotto ISO/IEC 18000-3 è prevista una modalità ad alta velocità (∼400kbps)

(14)

ISO - Generali

• ISO18000 Part 1 – Generic Parameters for the Air Interface

• ISO18000 Part 2 – Air Interface Communications <135 kHz

Tipo A (FDX) @ 125 kHz e Tipo B (HDX) @ 134.2kHz

• ISO18000 Part 3 – Air Interface Communications at 13.56 MHz – Modo 1 basato su 15693 con aggiunte/variazioni per migliorare la

gestione di oggetti singoli.

– Modo 2 è un’interfaccia ad alta velocità.

• ISO18000 Part 4 – Air Interface Communications at 2.45 GHz

• ISO18000 Part 6 – Air Interface Communications at 860 to 930 MHz (UHF)

– Tipi A, B e C

⁽¹⁾

che differiscono per tipo di codifica, modulazione ed anticollisione

• ISO18000 Part 7 –Air Interface Communications at 433 MHz

(1)

in previsione del recepimento dell’ EPC Class1/Gen2

ISO – Mid Range - LF

Da non trascurare gli standard espressamente sviluppati per la tracciabilità animale:

– ISO 14223/1:2003 - Radio frequency identification of Animals, advanced transponders - Air interface

– ISO 11785:1996 - Radio-frequency identification of animals - Technical concept

– ISO 11784:1996 - Radio-frequency identification of animals - Code structure.

COUNCIL DIRECTIVE 92/102/EEC 27 November 1992 on the identification and registration of animals

COUNCIL DIRECTIVE 97/12/EC 17 March 1997 amending and updating Directive 64/432/EEC on health problems affecting intra-Community trade in bovine animals and swine.

COUNCIL REGULATION (EC) No820/97 21 April 1997 Establishing a system for the identification and registration of bovine animals and regarding the labelling of beef and beef products.

REGULATION (EC) No 1760/2000 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL 17 July 2000 Establishing a system for the identification and registration of bovine animals and regarding the labelling of beef and beef I

♥

standards

(15)

ISO – Std Applicativi e Dei Dati

Ovviamente l’ISO si è impegnata anche sul fronte logico ed applicativo definendo alcuni standard:

• ISO/IEC 15961:2004 - Radio frequency identification (RFID) for item management - Data protocol: application interface.

• ISO/IEC 15962:2004 - Radio frequency identification (RFID) for item management - Data protocol: data encoding rules and logical memory functions.

• ISO/CD 17363 - Supply chain application for RFID - Freight containers

• ISO/WD 17364 - Supply chain application for RFID - Transport units

• ISO/WD 17365 -Supply chain application for RFID - Returnable transport items

• ISO/WD 17366 - Supply chain application for RFID - Product packaging

• ISO/CD 17367 - Supply chain application for RFID - Product tagging Quasi esclusivamente dedicati alla “Logistica”

Standard EPC

L’ “Internet delle cose” attraverso la EPCglobal Network.

1. l’Electronic Product Code (EPC)

un ‘codice a barre’ elettronico che identifica il produttore, il prodotto, la versione ed il numero di serie di ogni singolo oggetto;

2. un sistema di identificazione o ‘System ID’

composto da un’etichetta elettronica, o tag, e da un lettore (reader).

3. l’EPC MiddleWare

il software che consente lo scambio di informazioni tra il lettore ed il sistema informativo a cui si collega;

4. un ‘Discovery Service’

una rete di nodi di servizio hardware e software in grado di trovare i dati correlati con quello specifico codice EPC;

5. un ‘Servizio Informativo EPC (EPCIS)’

che consente agli utilizzatori di scambiare dati basati sul codice EPC.

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Standard EPC

• EPC Class 0 - 900 MHz RF identification Tag Specification (R/O) .

• EPC Class 0+ - 900 MHz RF identification Tag Specification (WORM).

• EPC Class 1 - 900 MHz Class 1 RF identification Tag Specification (R/W) .

• Class 1 Generation 2 UHF Air Interface Protocol Standard Version 1.0.9 - 860-956 MHz. (riferiti anche come C1/G2 o C1/Gen2)

definisce le caratteristiche tecniche e logiche di un sistema RFID passivo backscatter ITF (Interrogator-talks-first) che opera alle frequenze tra 860 e 960 MHz. Il sistema comprende tag (etichette o label) e lettori (interrogator o reader).

• EPC Tag Data Standard Version 1.1 rev 1.27 Identifica gli schemi di codifica per la versione elettronica di:

– GTIN (Global Trade Item Number), – SSCC (Serial Shipping Container Code), – GLN (Global Location Number), – GRAI (Global Returnable Asset Identifier), – GIAI (Global Individual Asset Identifier), – GID (General Identifier)

http://www.epcglobalinc.org/standards_technology/ratifiedStandards.html

MAI R ATIFIC ATI, O RA OS BOLE TI MAI R ATIFIC ATI, O RA OS BOLE TI

Standard EPC

01 . 0000A89 . 00016F . 00169DC0

Testata . Manager di Dominio . Classe Oggetto . Numero di Serie 8 bit 28 bit 24 bit 36 bit

Electronic Product Code (EPC)

Determina la versione e la struttura delle serie seguenti

Identifica la società o l’ente responsabile del mantenimento delle serie seguenti

Identifica una classe di oggetti (gruppo di prodotti)

Identifica ogni singolo oggetto

Codific a Esade cimale

Assegnati da EAN.UCC

Totale 96 bit

(17)

Standard di Conformità

• I tag RFID ed i sistemi associati, visti come SRD (Short Range Device), condividono lo spettro RF con altri dispositivi e come tali devono conformarsi a:

– leggi che regolano l’uso delle frequenze (assegnazione), – compatibilità elettromagnetiche,

– leggi che tutelano la salute (livello di potenza emessa)

• Questi aspetti normativi differiscono da paese a paese e possono cambiare nel tempo

• Visibilità diretta non necessaria

Driver #1

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PRIMA GIORNATA SULLE TECNOLOGIE RFID IN SARDEGNA Cagliari 27 Novembre 2008 Ing. F. Musiari AIM Italia 35/41 (01)8009456675234

L. 123ABC

• Letture Multiple e Simultanee

(01)8009456675234 L. 123ABC

Scatole con tag RFID Portale RFID con antenne

Lettore RFID

antenne

Driver #2

Driver #3 Oggetti e Informazioni “Sincronizzati”

(01)8009456675234 L. 123ABC

SSC C367202008218653376 Best Food, Better Life Ltd.

Enjoy the taste product 12x100g CO NTENT 4000422619517COUN T36COUN T36LAYERS3LAYERS3 Lo t Co de

NXBZI346 Be st Be fo re

03 2002 Lo t Co de

NXBZI346 Be st Be fo re

03 2002

( 00 ) 3 67 202 00 82 18 653 37 6 ( 02 ) 4 00 04 226 19 51 7( 15 )02 03 00 (3 7)3 6( 10 ) N XB ZI 346

( 00 ) 3 67 202 00 82 18 653 37 6 ( 00 ) 3 67 202 00 82 18 653 37 6 ( 02 ) 4 00 04 226 19 51 7( 15 )02 03 00 (3 7)3 6( 10 ) N XB ZI 346 ( 02 ) 4 00 04 226 19 51 7( 15 )02 03 00 (3 7)3 6( 10 ) N XB ZI 346

• collegamento prodotto ÍÎ tag_id

• aggiornamento database

• DESADV

• INVOIC

• aggiornamento database via EDI to receiving party

Produzione Î Spedizione Î

portale RFID

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PRIMA GIORNATA SULLE TECNOLOGIE RFID IN SARDEGNA Cagliari 27 Novembre 2008 Ing. F. Musiari AIM Italia 37/41 SHOP

CENTER WAREHOUSE

S SCC36720 200821865 3376 Best Food, Better Life Ltd.

Enjoy the ta ste product 1 2x1 00g CONTE NT4 00 04 22 61 95 17COUNT36L AY E RS3COUNT36L AY E RS3

Lo t Cod eNXBZI346B es t B ef ore03 2002 Lo t Cod eNXBZI346B es t B ef ore03 2002

(00) 36 72 020 08 218 65 337 6 (02 ) 4 00 042 26 195 17 (1 5)02 03 00(3 7)36 (10) NXBZ I3 46

(00) 36 72 020 08 218 65 337 6 (00) 36 72 020 08 218 65 337 6 (02 ) 4 00 042 26 195 17 (1 5)02 03 00(3 7)36 (10) NXBZ I3 46 (02 ) 4 00 042 26 195 17 (1 5)02 03 00(3 7)36 (10) NXBZ I3 46

• RECADV

• INVRPT

• agg.d.base via EDI

to sending party

Î SHOP CENTER Î

• DESADV

• INVOIC via EDI from sending party

SHOP FLOOR

(01)800675234 _L.123ABC

Package disposal or

reuse.

sales out

(01)800675234 L.123ABC

Driver #3 Oggetti e Informazioni “Sincronizzati”

Trigger (Tecnologico)

Picco delle aspettative inflazionate

La valle della disillusione

La risalita del chiarimento

La Produttività Í 2003 y Wal-Mart lancia il programma RFID

Tesco, Metro, DoD,

… e 100 altri Seminari, convegni, workshop, media, media, media.

RFID

Visibilità

Lean Manufacturing Self Checkout

Shelf Labeling

Logistic/Warehousing EAS

Asset Track/Mgmnt chiave di lettura:

oggi futuribili

tempo

The Hype Cycle

Gartner/Dataquest^ovvero

Entusiasmo e Disappunto

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