FOLIA OECONOMICA 251, 2011
II. I
NNOWACJE W PROCESACH
LOGISTYCZNYCH
Jarosław Sosnowski*, Paweł Olczak**
SYSTEMY BEZPRZEWODOWYCH TRANSMISJI DANYCH W LOGISTYCE
WPROWADZENIE
Trudno sobie wyobraziü współczesną organizacjĊ bez sprawnie działającej logistyki. Kluczowym zagadnieniem staje siĊ wykorzystanie Ğrodków technolo-gicznych zapewniających sprawnoĞci procesów logistycznych. Wysokie wy-magania technologiczne oraz zmienne warunki w tworzeniu wartoĞci w łaĔcu-chach logistycznych stanowią coraz wiĊksze wyzwania w zakresie sprawnoĞci i racjonalizacji procesów logistycznych. Informacja jako najwiĊksza wartoĞü w szybko zmieniającym siĊ otoczeniu stała siĊ jednym z najwaĪniejszych elementów procesu logistycznego1. Zapewnienie aktualnych danych pozwalają-cych na efektywną realizacjĊ działaĔ logistycznych stało siĊ wyzwaniem dla współczesnych systemów informatycznych. Integracja najnowszych technologii informatycznych z istniejącą infrastrukturą sprzĊtową oraz oprogramowaniem stanowi duĪe wyzwanie zarówno dla kadry zarządzającej, jak i pracowników niĪszego szczebla bĊdących uĪytkownikami wdroĪonej technologii.
Obecnie jedną z najszybciej rozwijających siĊ technik automatycznej iden-tyfikacji jest technologia RFID (Radio Frequency Identification). Jej wykorzy-stanie nabrało znacznego przyspieszenia w ostatnich latach, dziĊki ustanowieniu globalnych standardów, poprawieniu efektywnoĞci samej technologii oraz obniĪeniu kosztów jej wdraĪania. Identyfikacja przy pomocy fal radiowych pozwala na zdalny, jednoczesny odczyt danych z wielu identyfikatorów (inaczej
* Prof. nadzw. dr hab., Zakład Logistyki, Wydział Zarządzania, Uniwersytet Łódzki. ** Mgr inĪ., doktorant, DHL.
1 E. G o ł e m b s k a, M. S z y m c z a k, Logistyka miĊdzynarodowa, Wyd. AE, PoznaĔ
2002, s. 99.
tagów, transponderów) jak równieĪ zapis danych do tych identyfikatorów, bez koniecznoĞci kontaktu optycznego pomiĊdzy urządzeniem odczytującym a owym identyfikatorem2.
Celem autorów artykułu jest przedstawienie uwarunkowaĔ wdroĪenia i eks-ploatacji systemów bezprzewodowej transmisji danych dla potrzeb logistyki na terenie Polski w aspekcie rozwiązaĔ prawnych oraz dostĊpnych technologii informatycznych (IT).
1. BEZPRZEWODOWA TRANSMISJA DANYCH
Logistyka ma jasno sprecyzowane oczekiwania w stosunku do systemów IT. W tej dziedzinie liczy siĊ szczególnie mobilnoĞü rozwiązania, a co za tym idzie jego elastycznoĞü. Tradycyjne rozwiązania telekomunikacyjne bazujące na połączeniach przy uĪyciu kabli miedzianych nie są w stanie zapewniü odpo-wiedniego wsparcia dla procesów logistycznych. Bezprzewodowa transmisja danych w połączeniu ze zintegrowanymi systemami informatycznymi (ZSI) dostarcza wsparcie organizacji bez wzglĊdu na jej rozmiary i skalĊ procesu logistycznego3. NaleĪy oczywiĞcie pamiĊtaü, iĪ skala wdroĪenia oraz wymaga-nia stawiane systemowi mogą byü róĪne w zaleĪnoĞci od rodzaju oraz wielkoĞci organizacji. Kluczowym czynnikiem dla rozwoju bezprzewodowych systemów transmisji danych stała siĊ takĪe wartoĞü, jaką stanowi czas dostĊpu do informa-cji. Współczesny klient oczekuje informacji dostĊpnej praktycznie w czasie rzeczywistym. Powszechny dostĊp do sieci Internetu spowodował, iĪ wiĊkszoĞü organizacji oferuje swoim klientom Ğledzenie losu swojej przesyłki online4. Taka funkcjonalnoĞü wymusiła zastosowanie technologii transmisji danych bazujących na rozwiązaniach mobilnych uwolnionych od okablowania i siecio-wego Ĩródła zasilania.
Najpopularniejsze rozwiązania stosowane w logistyce to systemy bazujące na technologii WLAN5 oraz GPRS/EDGE/3G6. Prowadzenie działalnoĞci w obszarze TSL jest w bardzo duĪym stopniu uzaleĪnione od przepływu infor-macji. Analizując rynek usług logistycznych moĪna dostrzec bezpoĞredni zwią-zek pomiĊdzy stosowanymi rozwiązaniami technologicznymi i jakoĞcią
2
A. S z y m o n i k, Technologie informatyczne w logistyce, Placet, Warszawa 2010, s. 140;
Nowoczesne rozwiązania w logistyce, R. K o z ł o w s k i, A. S i k o r s k i (red.), Oficyna Wolters Kluwer, Kraków 2009, s. 104.
3
J. M a j e w s k i, Informatyka dla logistyki, Instytut Logistyki i Magazynowania, PoznaĔ 2008, s. 265.
4 Online – z ang., dosłownie na linii, dostĊpny w czasie rzeczywistym. 5
WLAN (Wireless Local Area Network) – Bezprzewodowa sieü lokalna.
6 GPRS (General Packet Radio System)/EDGE (Enhanced GPRS)/3G (3rd Generation) –
wanych usług. W otoczeniu społeczeĔstwa informacyjnego organizacja Ğwiad-cząca usługi logistyczne musi w pełni sprostaü oczekiwaniom klienta koĔcowe-go dostarczając wiarykoĔcowe-godnej, a co najwaĪniejsze zawsze aktualnej informacji. W obliczu takich wyzwaĔ konieczne staje siĊ zastosowanie najnowszych dostĊpnych technologii łączących w sobie elementy techniki i informatyki.
2. ISTOTA TECHNOLOGII WLAN
Wireless Local Area Network – WLAN to bezprzewodowa sieü transmisji danych przy uĪyciu medium, jakim są fale radiowe. Charakterystyczne informa-cje dotyczące sieci WLAN:
– do transmisji wykorzystują pasmo 2,4–2,5 GHz; – pasmo podzielone jest na 14 kanałów;
– prĊdkoĞü transmisji od 1Mbps do 600 Mbps.
PoniĪej przedstawiono przykładowe urządzenia zapewniające funkcjono-wanie bezprzewodowych systemów transmisji danych. Wygląd zewnĊtrzny moĪe róĪniü siĊ w zaleĪnoĞci od producenta. Niektóre wyglądają jak urządzenia przemysłowe, przeznaczone do instalacji na podłodze lub w nierzucających siĊ w oczy miejscach na Ğcianie, inne mają aerodynamiczne kształty i są zaprojek-towane tak, aby moĪna je było postawiü na widocznym miejscu na stoliku.
Antena typu panelowego Ĩ r ó d ł o: www.dipol.com.pl
Access Point sieci WLAN Cisco Aironet 1240AG Ĩ r ó d ł o: www.cisco.com
Kontrolery sieci WLAN Cisco Aironet 5500, 4400, 2100 Ĩ r ó d ł o: www.cisco.com Rys. 1. Infrastruktura zapewniająca działanie systemu WLAN
W skład systemu wchodzi zwykle jeden lub wiĊcej punktów dostĊpu, które prawie zawsze są połączone z siecią przewodową. KaĪda stacja bezprzewodowa wymienia komunikaty i inne dane z punktem dostĊpu, które nastĊpnie przesyła
do innych wĊzłów sieci bezprzewodowej lub przewodowej. KaĪda sieü wymaga połączenia przewodowego do drukarki, serwera plików lub bramy internetowej. W sieciach składających siĊ z kilku punktów dostĊpu pojawiają siĊ pewne komplikacje. Sieü musi byü tak skonfigurowana, aby tylko jedna stacja bazowa obsługiwała dane z wybranego wĊzła sieci nawet jeĞli znajduje siĊ on w zasiĊgu kilku stacji bazowych. JeĪeli stacja uĪytkownika znajduje siĊ w ruchu lub jeĪeli wystĊpują jakieĞ zakłócenia, sieü musi mieü moĪliwoĞü przekazania połączenia z jednego punktu dostĊpu do innego. Gdy sygnał pochodzący z jednego punktu dostĊpu zanika, a silniejszy sygnał dociera do innego punktu dostĊpu lub gdy natĊĪenie ruchu w sieci zmusza sieü do równowaĪenia obciąĪenia stacji bazowych moĪe nastąpiü przyporządkowanie stacji do nowego punktu dostĊpu, który jest w stanie zapewniü usługi na akceptowanym poziomie.
Rys. 2. Schemat działania systemu WLAN ħ r ó d ł o: www.dlink.pl
Sieci bezprzewodowe działają w architekturze połączenia klient Access Po-int. UĪytkownik łączy siĊ za pomocą karty sieciowej w którą jest wyposaĪony terminal z punktem dostĊpu. Autoryzacja odbywa siĊ zaleĪnie od stopnia zabezpieczenia sieci. DostĊp moĪe byü chroniony na kilka sposobów poprzez
filtrowanie adresów MAC7, zabezpieczenie sieci poprzez szyfrowanie np. WPA, WPA2, 802,1X8.
Parametrem mającym znaczący wpływ na decyzjĊ biznesu dotyczącą zasto-sowania technologii jest wydajnoĞü rozwiązania, co w przełoĪeniu na sieci bezprzewodowe w znacznym uproszczeniu moĪna zobrazowaü jako parametr przepustowoĞci.
Aktualnie standardy sieci WLAN to: – 802.11b – prĊdkoĞü do – 11Mbps; – 802.11g – prĊdkoĞü do – 54Mbps;
– 802.11n – prĊdkoĞü 100Mbps, 300Mbps 600Mbps.
Warty podkreĞlenia jest fakt, iĪ na przestrzeni ostatnich 10 lat nastąpił wzrost dostĊpnej prĊdkoĞci transmisji około piĊüdziesiąt razy.
3. TRANSMISJA DANYCH POZA ZASIĉGIEM SIECI WLAN
Korzystanie z sieci WLAN jest ograniczone zasiĊgiem Access Point za-instalowanych na terenie obiektów logistycznych. Pojawia siĊ zatem problem transmisji danych poza dostĊpnoĞcią WLAN. Z pomocą przychodzi tutaj technologia transmisji oparta o sieü telefonii komórkowej. Poprzez wypo-saĪenie urządzeĔ przenoĞnych w modem słuĪący do transmisji danych w technologii GRPS/EDGE/3G zyskujemy moĪliwoĞü mobilnej pracy na terenie całego kraju lub nawet poprzez uĪycie technologii roamingowych na obszarze całego Ğwiata. Mimo istnienia sieci telefonii komórkowej budowa-nie sieci WLAN w oddziałach firm jest nadal wysoce zasadne. Związane jest to z opłatami, jakie naleĪy wnosiü w ramach taryfy telemetrycznej (opłaty uzaleĪnione od iloĞci przesłanych danych liczone np. w kilobajtach). W przy-padku posiadania sieci WLAN koszty powstają jedynie w chwili zaku- pu niezbĊdnego sprzĊtu, zaĞ samo przesyłanie danych nie jest związane z dodatkowymi opłatami.
7
Adres MAC – „To 48-bitowa liczba nadawana kartom sieciowym Ethernet przez ich produ-centów. Adres ten posiadają wszystkie urządzenia w sieci. UmoĪliwia on prowadzenie transmisji danych w warstwie fizycznej. Jest on unikalnym identyfikatorem komputerów, drukarek oraz innych urządzeĔ podłączonych do sieci Ethernet”. www.digipedia.pl
8
Metody zabezpieczenia sieci bezprzewodowych WPA – Wifi Protected Access polega na szyfrowaniu transmisji radiowej, w standardzie 802.1X dodatkowo zabezpieczone serwerem certyfikatów RADIUS.
4. PRAKTYCZNE ZASTOSOWANIE TRANSMISJI BEZPRZEWODOWEJ Przykładowe urządzenia korzystające z sieci WLAN :
– terminale na wózkach; – skanery bezprzewodowe; – Hand held-y;
– Telefonia mobilna Voice over WLAN.
Bez wzglĊdu na urządzenie bĊdące klientem sieci bezprzewodowej bardzo istotnym jest zapewnienie sygnału radiowego o odpowiednim natĊĪeniu. W zwią-zku z ciągłym przemieszczeniem siĊ terminali problem jakoĞci sygnału staje siĊ kluczowy dla stabilnej pracy systemu transmisji bezprzewodowej9.
NatĊĪenie sygnału zmienia siĊ w zaleĪnoĞci od materiału z jakiego zbudo-wany został budynek, hala. Zgodnie z zasadami fizyki fale elektromagnetyczne są tłumione przez takie elementy jak: konstrukcje stalowe, beton, ciecze oraz inne. W związku z powyĪszymi zaleĪnoĞciami niezwykle istotne dla prawidło-wej pracy sieci bezprzewodoprawidło-wej jest prawidłowe rozmieszczenie punktów dostĊpowych oraz anten. Dla hali produkcyjnych anteny umieszcza siĊ najczĊ-Ğciej moĪliwie wysoko pod dachem celem uzyskania jak najlepszej propagacji wewnątrz budynku. Jako istotny element, szczególnie dotyczący magazynów wysokiego składowania, naleĪy uznaü fakt dogłĊbnej analizy składowanych materiałów oraz ich wpływu na siłĊ sygnału radiowego. Jako przykład moĪe posłuĪyü klasyczny błąd polegający na dokonywaniu pomiarów przed instalacją sieci bezprzewodowej w pustej hali magazynowej. Wszelkie pomiary powinny byü dokonywane w realnych warunkach pracy systemu, czyli przy zapełnionych regałach (utrudnione przenikanie fal radiowych). NaleĪy takĪe wziąü pod uwagĊ materiały, jakie potencjalnie mogą byü składowane (przenikanie bĊdzie znaczą-co inne dla stalowych beczek z olejem lub dla wełny mineralnej).
5. EKSPLOATACJA TRANSMISJI BEZPRZEWODOWEJ NA TERENIE KLASTRÓW LOGISTYCZNYCH
Wykorzystywanie fal radiowych w gospodarce magazynowej nie wymaga koncesji, co oznacza, Īe kaĪdy moĪe uruchomiü stacjĊ bazową. Niektóre z tych stacji bazowych umoĪliwiają dostĊp tylko wybranym uĪytkownikom, ale inne pozwalają na nawiązywanie połączenia przez dowolny komputer znajdujący siĊ w zasiĊgu sygnału radiowego10. Systemy WLAN pracujące na terenie klastrów
9 J. S z p o n, I. D e m b i Ĕ s k a-C y r a n, A. W i k o r o w s k a-J a s i k, Podstawy logistyki,
Stowarzyszenie Naukowe. Instytut Gospodarki i Rynku, Szczecin 2005, s. 235.
10 J. R o s s, Sieci bezprzewodowe. Przewodnik po sieciach Wi-Fi i szerokopasmowych sie-ciach bezprzewodowych, Helion, Gliwice 2009, s. 65.
oraz duĪych skupisk przedsiĊbiorstw naraĪone są zatem na problemy w funkcjo-nowaniu związane z wzajemnym zakłócaniem siĊ sieci pracujących na potrzeby róĪnych organizacji11. Punkty dostĊpowe pracują w ramach 14 dostĊpnych kanałów jednak, aby zapewniü pełne pokrycie np. hali magazynowej niezbĊdne jest uĪycie kilku kanałów, co w obliczu duĪego zagĊszczenia sieci bezprzewo-dowych pracujących w bezpoĞrednim sąsiedztwie powoduje utrudnienia lub nawet utratĊ funkcjonalnoĞci. W sytuacji gdy kanały pracują blisko siebie naleĪy dąĪyü do zminimalizowania interferencji poprzez skoordynowanie uĪycia kana-łów z administratorami innych sieci bezprzewodowych znajdujących siĊ w naj-bliĪszym otoczeniu. Polskie prawo pozostawia dowolnoĞü w obszarze transmisji przewidzianej dla WLAN, tj. 14 kanałów w zakresie czĊstotliwoĞci 1,401GHz do 2,495GHz.
Nie ma moĪliwoĞci zarezerwowania dla danej organizacji na obszarze kon-kretnej lokalizacji czĊstotliwoĞci na potrzeby sieci bezprzewodowej. Elementem budzącym obawy oraz niechĊü do systemów bezprzewodowych jest bezpieczeĔ-stwo. Przeciwnicy takich rozwiązaĔ argumentują, iĪ takie rozwiązanie jest wy-jątkowo łatwe do podsłuchania przesyłanych informacji, co w obliczu newral-gicznych danych moĪe skutkowaü dla organizacji powaĪnymi konsekwencjami. Z pomocą przychodzą nowoczesne technologie zabezpieczania sieci bezprzewo-dowych poprzez szyfrowanie przesyłanych danych oraz scentralizowane sys-temy zarządzające. Stworzenie bazy klientów uprawnionych do korzystania z sieci bezprzewodowej oraz zintegrowanie autoryzacji w sieci korporacyjnej z mechanizmem identyfikacji sieci WLAN (802,1x Radius) umoĪliwia zyskanie w pełni bezpiecznej sieci teleinformatycznej. UĪywanie certyfikatów celem we-ryfikacji autentycznoĞci logującego siĊ terminala do sieci bezprzewodowej znacznie podnosi jej bezpieczeĔstwo.
6. PROTESTY PRZECIW RFID
Technologia RFID postrzegana jest jednak przez wiele osób jako technolo-gia zagraĪająca swobodom obywatelskim. Teoretycznie, po nabyciu towaru przez finalnego klienta, etykieta na towarze powinna zostaü dezaktywowana. JeĪeli tak siĊ nie stanie, istnieje wówczas moĪliwoĞü odczytu etykiety bez wiedzy klienta, co stwarza szansĊ na dokładne Ğledzenie jego poczynaĔ12. Na przykład aktywny tag RFID znajdujący siĊ na marynarce, umoĪliwia Ğledzenie, do jakich restauracji i na jakie filmy chodzi osoba w danej marynarce, a wiĊc poznajemy bardzo dokładnie jej zachowania i upodobania.
11
M. Mindur (red.), Logistyka. Infrastruktura na Ğwiecie. Zarys teorii i praktyki, Wydawnic-two Instytutu Technologii Eksploatacji – PiB, Warszawa 2008, s. 532 .
12
MoĪna teĪ wyobraziü sobie przestĊpstwa popełniane za poĞrednictwem tej technologii. Złodziej przejeĪdĪając ulicą za pomocą odpowiedniej anteny kie-runkowej moĪe odczytaü kody ze znaczników RFID, które nie zostały dezakty-wowane, a znajdują siĊ na przedmiotach w naszym domu. W ten sposób moĪe poznaü, jakie przedmioty znajdują siĊ w danym domu.
Jak widaü, technologia RFID, mimo bardzo wielu korzyĞci niesie ze sobą teĪ niebezpieczeĔstwa. Konieczne jest zatem stworzenie równieĪ jasnych przepisów prawnych pozwalających na kontrolĊ wykorzystania technologii RFID – inaczej moĪe zostaü otworzona prawdziwa puszka Pandory.
ZAKOēCZENIE
Sieci bezprzewodowe są juĪ standardem w eksploatacji systemów informa-tycznych na potrzeby logistyki. Migracja technologii polegająca na rezygnacji z budowania kosztownej infrastruktury okablowania miedzianego stała siĊ faktem. W Ğrodowisku wymagającym wysokiej mobilnoĞci oraz optymalizacji kosztów infrastruktury informatycznej transmisja bezprzewodowa okazuje siĊ najlepszym rozwiązaniem. Specyfika działalnoĞci operacyjnej, która wymaga dostĊpnoĞci do systemów IT na rozległych terenach wewnątrz magazynów lub hal produkcyjnych powoduje, iĪ sieci WLAN są uzasadnionym ekonomicznie wyborem.
DziĊki modułowej budowie umoĪliwiają bardzo łatwą rozbudowĊ oraz zmiany konfiguracji, zaĞ poprzez moĪliwoĞü zarządzania zdalnego nie powo-dują koniecznoĞci ponoszenia wysokich kosztów obsługi informatycznej. Na niekorzyĞü transmisji danych przy uĪyciu fal radiowych przemawia ciągle istniejąca obawa związana z bezpieczeĔstwem transmisji danych oraz zakłóce-niami powstającymi szczególnie w duĪych skupiskach firm korzystających z tego typu rozwiązania. Istotnym elementem jest takĪe niekorzystny wpływ pola magnetycznego na organizm ludzki (mimo niewielkiej mocy nadawczej max 150 mW).
DuĪa konkurencja na rynku usług transmisji danych operatorów komórko-wych spowodowała znaczący spadek kosztów transmisji za pomocą sieci telefonii GSM/EDGE/3G. DziĊki moĪliwoĞci pracy poprzez sieci komórkowe uzyskujemy praktycznie nieograniczony dostĊp do danych firmowych. Proble-mem, który moĪe zniechĊcaü do stosowania rozwiązaĔ WLAN jest niekompaty-bilnoĞü urządzeĔ pracujących w ramach sieci bezprzewodowej. Skutkiem takiej sytuacji jest koniecznoĞü bazowania na dostawcy konkretnego systemu certyfi-kowanego do uĪytkowania jako integralną całoĞcią.
Systemy transmisji bezprzewodowej doskonale sprawdzają siĊ w logis-tyce i nie ma wątpliwoĞci, iĪ jest to kierunek rozwoju na kolejne lata. Coraz wydajniejsze systemy informatyczne potrzebują równie dobrych połączeĔ sieciowych, które mogą zostaü zapewnione przez bezprzewodowe sieci Wireless LAN.
LITERATURA
D ł u g o s z J. (red.), Nowoczesne technologie w logistyce, PWE, Warszawa 2009.
G o ł e m b s k a E., S z y m c z a k M., Logistyka miĊdzynarodowa, Wyd. AE, PoznaĔ 2002. K o z ł o w s k i R., S i k o r s k i A. (red.), Nowoczesne rozwiązania w logistyce, Oficyna Wolters
Kluwer, Kraków 2009.
M a j e w s k i J., Informatyka dla logistyki, Instytut Logistyki i Magazynowania, PoznaĔ 2008. M i n d u r M. (red.), Logistyka. Infrastruktura na Ğwiecie. Zarys teorii i praktyki, Wydawnictwo
Instytutu Technologii Eksploatacji – PiB, Warszawa 2008.
R o s s J., Sieci bezprzewodowe. Przewodnik po sieciach Wi-Fi i szerokopasmowych sieciach
bezprzewodowych, Helion, Gliwice 2009.
S z p o n J., D e m b i Ĕ s k a-C y r a n I., W i k o r o w s k a-J a s i k A., Podstawy logistyki, Stowarzyszenie Naukowe. Instytut Gospodarki i Rynku, Szczecin 2005.
S z y m o n i k A., Technologie informatyczne w logistyce, Placet, Warszawa 2010.
Jarosław Sosnowski, Paweł Olczak
Wirless data transmission systems in logistic
Article describes Wireless LAN technology customized for Logistics area purpose. In the publication man can find details and reason of creating and using WLAN. There are also listed additional devices and technologies used for logistics. Article presents limitations of WLAN functionality and methods of security access to resources via wireless technologies Additional but also very important part of this article is about specific design of WLAN in Logistics Cluster area.
