最近「ICタグ」「RFID」といった言葉をよく聞くようになりました。ICタグやRFIDの基礎となる技術は以前から存在していましたが、ICタグそのものは比較的新しく、いろいろな技術を複合的に集約した技術です。ここでは、ICタグとは何か、ICタグの歴史、動作原理、種類、規格、導入上の注意、さらに活用事例まで、幅広く紹介します。
目次：
ICタグとは何でしょうか。新しい技術なだけにさまざまな定義がありますが、一般的には超小型のコンピュータと検波回路（電波を電力に変換する回路）が一体にされて組み込まれたタグのことです。ICタグは商品に取り付けられて、物流管理や商品管理などに用いられます。電源（バッテリー）を自分で持たないタグのことを区別して、特に「ICタグ」という場合もあります。
もうひとつ押さえておきたいキーワードがRFIDです。超小型のコンピュータと、読み取り（リーダ）・書き込み（ライタ）装置で構成された、近距離通信を行うシステム全体のことをRFIDと呼ぶ場合が多いです。つまり、ICタグはRFID（システム）の構成要素のひとつとして考えるとわかりやすいでしょう。
また、ICタグは、これから普及が見込まれる無人店舗に欠かせない技術といえます。その理由は後半で説明します。
ICタグは、半導体の高集積技術によって超小型のコンピュータが可能になったことで実現したものです。ただし、冒頭にも述べたように、個々の技術は意外と古くからありました。1960年代に自動車の盗難防止装置（今でいうイモビライザーのような技術）として開発されたものが、ICタグやRFIDの発祥といわれています。
現在のようなICタグの技術は1980年代に研究が進められましたが、当時の半導体技術では、あまり実用的なものとはいえませんでした。しかし、その後の半導体技術の驚異的な発達や、通信技術の進歩により、実用化に明るい展望が見えるようになったのです。
ICタグは電波を使って情報のやりとりをしますが、技術的に面白い点があります。それは、電源を持たないICタグ（パッシブ型）の場合、電波を電源としても使うということです。ICタグのふた通りの使い方について、以下で見てみましょう。
この使い方は、携帯電話やスマートフォン、あるいは地上波デジタル放送などと同じです。情報を電波に乗せることを専門的には変調（Modulation）といいます。一般的に、電波の利用というとこの形態をイメージするでしょう。
電波は電気をアンテナから放出したときに発生します。逆に考えると、受信した電波からエネルギーを取り出し、電気に変換することも可能ということです。身近にある例では、電子レンジがこの技術を使っています。電波を食品にあてると食品自体がアンテナの役割をして、自分自身を発熱させます。食品には水分が含まれているので、水の分子がアンテナとなる周波数の電波を食品にあてることで、加熱を実現しているのです。
ICタグには、コンピュータシステムのほかに検波回路が組み込まれています。検波回路は、アンテナで受信した電波を電気に変換する機能を持っています。これにより、多くの場合、ICタグ自体にはバッテリーのような電源が搭載されていません。電波を電源として使っているのです。
ICタグ自体が電源を持たなくてすむ理由は、電力が必要な時間が短いためでもあります。ICタグの電源を入れるのは、リーダやライタを通過するときだけでよいからです。駆動に大きな電力が求められると電波のエネルギーのみでは動かせないので、ICタグの消費電力は低く抑えられています。半導体の低消費電力化や高速化の技術によって、こうしたことが可能になりました。
電源を持たないICタグが立ち上がって機能するまでの手順は以下のとおりです。
まず、リーダから通信が開始されるとICタグに電波が送られます。ICタグはこれを電力に変換し、内部に設けられたコンデンサ（電気を蓄える部品）にため込みます。コンデンサに十分な電力がたまると、それを電源としてタグ内部のシステムが立ち上がり、機器との通信が開始されるという仕組みです。
ここからは各種ICタグの違いについて見ていきましょう。
ICタグとして大別できるのは、電源の有無です。電源を持たないICタグはパッシブ型、電源を持ったICタグはアクティブ型といいます。また、ICタグの起動には電磁的なエネルギーを使い、それ以外では内蔵された電源を使用するセミアクティブ型という種類もあります。アクティブ型やセミアクティブ型のICタグは定期的にバッテリー交換が必要なため、近年ではあまり使われておらず、パッシブ型のICタグが主流です。
パッシブ型のICタグには大きく分けて電磁誘導方式と電波方式の2タイプがあります。
電磁誘導方式は昔からある方式で、アンテナから電波が放出される前、すなわちアンテナに近い部分の電磁的なエネルギーを電力に変えるもの。周波数の低い電波を使用するICタグに多い方式です。
もう一方の電波方式は近年のICタグの主流となっているもので、電波の電磁エネルギーを電力にする方式です。電磁誘導方式に比べると伝達できる電力は小さいですが、ICタグの受信性能が良くなっているので、電磁誘導方式に比べて、遠くまで電力を送ることができます。非接触電力伝送技術の進歩によって可能となりました。
近年、ICタグは急速に小型化されており、用途に応じてさまざまな大きさのICタグが存在します。
理論上、タグのサイズを決定するアンテナの大きさは、光速を周波数で割った大きさに比例します（光速は1秒間に約30万キロメートル。電波の周波数が変わっても光速の値は変わりません）。この値を波長といいます（単位はメートル）。つまり、電波を電力に変換する効率が同じ場合、一般的に使用する電波の波長が短いほど、周波数が高いほど小型化ができるのです。
こうした仕組みでタグのサイズが決定されますが、現在では用途に応じてゴマ粒大から名刺の大きさまで、実にさまざまなサイズが存在します。高い周波数の電波を利用できるようになったのは、高周波通信技術の進歩によるところが大きいといえるでしょう。
用途による分類も重要です。
技術を組み込んで、電子マネーのように使えるようにした技術もあります。
物流の分野では、パレットやコンテナ、あるいはカートンなどに内蔵されて使われます。このような用途では、パレットやコンテナの「くり返し使う」という特徴に合わせて、内蔵されるIC読み込み・書き込みがくり返し使用可能なことや耐久性が求められます。
流通の分野で活躍するICタグの用途は商品管理です。ここでは多くの場合、商品の美観を損ねないようにパッケージや洋服のタグに埋め込まれて使われます。このため、ICタグはできるだけ小型であることが重要です。また、商品に貼り付けるシールタイプもあり、現在ではバーコードのようにすべての商品にICタグが取り付けられた「無人店舗」がさまざまな企業によって試みられています。
ICタグは人の管理のためにも使われています。面白い例はマラソン大会です。ランナーの身体にICタグを装着すると、スタート時に時刻が書き込みされます。ゴールゲートをくぐった時刻も計測されるので、スタートとゴールの時間差を計算すればランナーの記録がわかるというわけです。
ICタグには、主な国際的な規格がふたつあります。
ひとつは、ISO（国際標準化機構）の国際規格（ISO/IEC 18092）です。一般的にはNFC（Near Field Communication、近距離通信方式）と呼ばれています。NFCでは以下2種類のICタグ規格が定められています。
もともとは国内規格（JIS X 6319-4）だったのですが、ICタグの普及が見込まれるようになって、国際規格を定めるときに採用され、ISOの国際規格（ISO/IEC 18092、NFC）となりました。
海外で圧倒的なシェアを持ちます。FeliCaよりも機能や通信速度が劣りますが、価格が安いことが普及した要因です。
あえて比較するならば、機能や通信速度を求める場合にはFeliCaを、コスト面を重視するならMifareを選択することが考えられるでしょう。また、流通が国際的な場合にはMifareが使えることは重要です。一方、大量のICタグを高速で処理しなければならない場合には、通信速度の速いFeliCaの仕様が有利です。リーダやライタがNFCに準拠していれば、両方のタイプのICタグを使うことができます。
もうひとつの国際規格としては、EPCglobalという規格があります。近年ではICタグが使用する周波数が高くなっており、さらに小型化が進んでいます。このような高い周波数（UHF帯）を用いたICタグの規格として、日本を含む国際共通規格として登場しました。EPCglobalの特徴は、ハードウェアや通信プロトコルの定義だけではなく、データのフォーマットも定義されていることです。これにより普及の促進と、システム開発のコストを下げることが期待されています。現在では、高い周波数を使用するICタグのほとんどがこの規格に準拠しています
このほかにも、ICタグには多種多様な規格が存在しています。それぞれにメリット・デメリットがあるので目的にあわせて選択すべきですが、ICタグは導入後に規格変更するのは難しいため、注意が必要です。
次にICタグが必要とされる理由や、導入のメリット・デメリットについて見ていきましょう。
たくさんの物品や人を管理するのに、いままでは主としてバーコードや2次元コードを使用していました。自動認識と呼ばれるこの技術は、印刷されたバーコードにスキャナ（リーダ）をかざすだけで商品情報を認識できます。導入コストも安いため、現在ではスーパーや物流倉庫に広く普及しています。
この方式では、スキャナをかざす作業は人間が行うため、人手がかかります。人件費削減と、いま日本で深刻化している人手不足への対策という面から、人の介在する作業をロボットやコンピュータに置き換えることが近年の流れとなっているのです。
しかし、現在のロボット技術では、商品にバーコードを一つひとつ貼っていくのは時間がかかり、現実的とはいえないでしょう。また、ロボットがすべてのバーコードに正確にスキャナをかざすことも容易ではありません。加えて、商品種別の多様化を受けて、識別情報の量は増えています。これを解決しようとしているのが2次元コードですが、本質的に印刷情報であるため、やはり識別情報の量には限界があります。
そこで、自動化、物流・商品情報の多様化に対応するために、ICタグが注目されるようになったのです。
ICタグのメリットとデメリットは以下のとおりです。
バーコードや2次元コードは一つひとつスキャナにかざす必要がありますが、ICタグは、リーダライタを通過するだけで一気に読み込み・書き込みが行われます。同時に複数の製品が流れてもそれらを見分ける技術も開発されています。したがって、スーパーやコンビニなどでICタグを導入すると非常に効果的です。ICタグのリーダライタが付いたかごに商品を入れた段階で商品情報の読み込みが行われ、店舗を出る前にキャッシュレス決済を行えば、人の手が介在しません。店員の仕事は品出しや在庫管理だけになるのです。また、品出しや在庫管理もロボットに行わせれば、完全無人化にできる可能性があります。
また、物流分野で導入すると、ピッキングの効率化が可能です。ピッキングの作業は従来、時間も人手もかかるうえに人手が介在することで、ピッキングミスが発生するリスクがたえずありました。ICタグを導入すれば、ICタグに記録された識別情報にもとづいて、仕分けの自動化がスムーズに行えるようになります。加えて、ピッキングミスを減らしながら短時間で作業を完了させることも可能です。
バーコードや2次元コードは光学的に読み取りを行うため、表面が汚れていると読み込みができません。一方、ICタグは、非接触・非光学的に情報のやりとりをするので、表面が汚れていても読み書きが可能です。また、非接触で読み取りが可能なので、コンテナ内の製品をコンテナの外側から一括して読み取るといったことも可能になります。これは、省力化にもつながる大きなメリットです。
バーコードや2次元コードは印刷情報となるので、追加の書き込みができません。一方でICタグは、記憶容量の許す限り、追加の書き込みが可能です。たとえば、物流工程の各段階を通るたびに順次追加して書き込むようにすれば、情報を追いかけることで、どの経路で商品が流れてきたかを知ることができます。これにより、トレーサビリティの確保が大変容易になります。
また、情報をICタグに集約すれば、物流管理システムや商品管理システム側で情報を持たなくてもよくなります。物流管理や商品管理では非常に多くの情報がやりとりされるため、物流管理システムや商品管理システムが複雑になりがちです。ICタグの導入により、システム側の負担を軽減することができます。
メリットの多いICタグですが、デメリットもあります。
現状ではICタグの単価は、もっとも安いもので10円／個程度といわれています。従来のバーコードを活用した仕組みと比較すると、かなり高価といえるでしょう。近年はコストも下がってきているとはいえ、現在導入を考えている場合には、コストをできるだけ下げる工夫が必要になります。
コストを下げる工夫の一例としては、再書き込みの可能なICタグの使用です。1個100円のICタグでも10回再利用すれば、コストは10分の1になります。物流に用いられる再利用可能なパレットに導入例が多いようですが、これによってランニングコストの低減が可能です。また、人件費の割合が高い業務でも、ICタグの導入によってコストが見合う場合もあります。
なお、こうしたICタグのコストは普及に伴って近年急激に下がってきており、将来的には上記のような問題点はかなり解消されることが期待されています。
ここからは実際の導入に際して注意したい点について見ていきます。
導入の流れは、一般的なシステムの導入と同様と考えてよいでしょう。ICタグを選定し、システムの概略がはっきりした時点で、ICタグの読み込みと書き込みを中心としたPoC（概念実証）を行うのがより確実な手法です。
PoCとは、開発における不確実性を排除するために、本格的な開発の前にネックとなる部分を実際に検証してみることです。人工知能システムの開発でも取り入れられていますが、ICタグシステムの場合は、ICタグが取り付けられた物品を実際にリーダライタに流してみることになります。
なぜ、ICタグシステムの開発にPoCが必要なのかというと、現状では流れてくるICタグの読み込みが100％保証されているわけではないからです。これは電波の性質によるところが大きく、携帯電話やスマートフォンなど電波を使用する機器で通話が途中で切れてしまうケースと同様です。
高い周波数の電波は、金属に当たると反射を起こし、さえぎられてしまいます。また、水分にも吸収されてしまい、これもうまく伝搬されません。低い周波数では尖塔状（尖った形状）のものの陰に回り込んで伝搬される場合があり（これを回り込み、又は回折といいます）、うまく伝わらない場合があるのです。
したがって、缶コーヒーのような水分や金属を使用している対象物にICタグを導入するときは、特に慎重になる必要があるのです。ICタグを組み込むコンテナやパレットなどは、プラスチック製のものが確実に動作するでしょう。また、物流倉庫のラインのレイアウトに関しても、配慮が必要になるかもしれません。これらの不確実要素を、本格的なシステム開発の前に把握しておくのがPoCを行う理由です。
また、現状ではICタグとのやりとりが100％保証されないことで、ピッキングミスが発生する可能性があります。人手でやるよりはミスははるかに少ないものの、ピッキングミスが起こることを前提としてシステムを構築する必要があるのです。
最後に、実際の活用例を簡単に見ていきましょう。
物流分野では、パレットやコンテナなどにICタグを埋め込んでおき、工場から出荷したときに最初の情報を書き込みます。その後、物流の各段階で追加情報を書き込むようにしておけば、トレーサビリティの確保がスムーズにできます。
販売分野では、前述のように、究極的な姿は無人店舗が目標となるでしょう。図書館のような場所でも、それぞれの本にICタグをつけておけば、蔵書管理が効率化されます。具体的には本棚においてある書物にリーダをかざすだけで蔵書の管理ができるようになり、重い本の持ち運びを最小限にすることができます
一般的なオフィスでもICタグは活用できます。たとえば、ICタグを埋め込んだ社員証をタイムカードの代わりに使った場合、PC上でログを確認できるため管理の効率化につながります。なりすましができないことで正確な勤怠管理ができるというメリットもあるでしょう。また、社員証に埋め込まれたICタグによって、個人がログインして複合機を使うという運用が可能になります。これは印刷ミスや印刷した紙の放置の削減につながり、情報漏えいリスクの低減に有効です。
ICタグは、最近よく話題にのぼる人工知能との親和性も高いです。たとえば、ICタグに埋め込んだセンサをさまざまな場所に取り付けておき、上位のシステムに送信します。そうして得られた情報をビッグデータとして人工知能で解析することで、より効率的な社会運用が可能となるかもれません。ユビキタス社会やIoTの具体例のひとつといえるでしょう。
ICタグ入門として、さまざまな側面からICタグを見てきました。現状ではコストの面で多少の問題がありますが、量産技術の改善によりICタグの単価は急激に下がっています。本記事でくり返しふれてきたように、ICタグはさまざまな課題を解決する可能性を秘めており、経済産業省も「コンビニ電子タグ1000億枚宣言」といった具体的な普及目標を定めて推進しています。ICタグの今後の可能性に期待しましょう。
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参考：
