应用灵活有助提升产能 RFID扮工业4.0关键推手

近来，制造业经历剧烈转变。 巨量数据、进阶分析、虚实整合系统(CPS)、智能联机能力、物联网(IoT)等多项颠覆趋势交汇融合，对生产制程和供应链造成巨大影响，分析师也纷纷指出，我们正在见证第四次工业革命，即工业4.0。

工业4.0延续前三次工业革命的脚步，最初起始于机械化和蒸气动力，接着是大量生产和组装的起飞，然后出现了计算机自动化流程；而工业4.0的核心概念，也着重于全新技术的运用。 具体而言，工业4.0聚焦于信息科技，试图实现更精良、便捷的自动化工业应用。

工业4.0的影响深远，因为涉及信息科技的数字化和数据分析技术，几乎可应用于每一项营运作业。 运用工业4.0的策略和技术，企业可在整条价值链创造竞争优势，包括原料与资产利用、质量监控、库存管理、需求匹配，乃至于检修服务、退货、保固支持等售后作业。

数据管理/保护为实践工业4.0成败关键

虽然工业4.0前景看好，但挑战在于如何管理和保护数据，如今这已成为营运成败的关键。 智能工厂的所有实体组件及其操作人员，若全部纳入整合式的通讯网络，组织将面临可观的风险。 在工业4.0网络中传播的信息，不仅敏感且极具价值，必须采用先进技术，确保最佳的安全性和灵活度(图1)。


图1 工业 4.0 运用虚实系统创造出更聪明、更有效率的工作流程。
结合了进阶溯源追踪功能和IoT联机能力的RAIN RFID就是一例。 RAIN RFID可赋予对象独特识别卷标，并透过电场感应提供无线电源，进而提升精确度和效率，同时改善每项对象的识别、定位、验证和操作质量，范围包括最初的生产到最后的销售，甚至涵盖各项售后服务。

本文介绍RAIN RFID的技术功能，并检视RAIN RFID支持工业4.0策略的多元方式。 文章中的第一部分将先说明RAIN RFID技术的运作原理。

提升效益/降低成本 RAIN RFID妙用多

无线射频辨识(RFID)技术投入供应链应用已将近50年。 在商品从工厂移动到仓储、商店的过程中，RFID读取器和卷标是一项经济实惠的物品追踪识别系统，对于超高频段(UHF)类型尤其有效。

RAIN RFID可提高物品追踪的精准度、速度、批次读取和安全防护能力。 RAIN RFID标准已问世超过10年，经历数代改良，采用电子产品代码(EPC)数据格式协议，赋予每个RFID卷标拥有专属标识符。

RAIN RFID亦允许透过因特网储存、管理、分享数据，具有卷标的物品即可纳入物联网(loT)。 RAIN的全称为RAdio-frequency IdentifciatioN，形容这项技术使数据从高度集中的云端下放普及，如同雨滴落进大海。

RAIN RFID于860和960MHz频段运作，能在产品的整个生命周期带来诸多效益，可降低成本、改善效率，让产品融入整体工作流程(图2)，并提高安全防护水平。


图2 RAIN RFID促使卷标物品融入工作流程。
RAIN RFID是一种被动式无线技术(卷标可从读取器汲取电力，不用装配电池)，读取范围可达数公尺。 此外，读取器和卷标之间不需直视判读(Line of sight)环境，可一次辨识多个卷标，如此便可将许多物品一并编入库存列表，即使存放箱内或成群堆栈也不受影响。

RAIN RFID已将数十亿件日常用品连接到因特网，广获零售商采用，品牌业主会透过RAIN RFID来辨识、定位、验证并操作每项物品，不但能简化供应链并改善库存管理，还可以降低仿冒品和流入黑市的影响， 因为整个产品生命周期中皆可简易便利地读取卷标，使卷标物品成为营运流程中的主动环节。

总而言之，作为工业4.0的一环，RAIN RFID在整个产品生命周期中都具有作用，从最初生产阶段到成品配送，甚至延伸到客户手上。

提升组件供应安全和效率

采购原料和次组件时，RAIN RFID可轻易辨识物品、检验真伪，并以最有效率的方式来存放和使用；还可轻易对照交货单检查进货，并在验收入库前确认交货顺序正确。 物品验收入库或使用前，可查核真实性，以利符合各项标准，如汽车安全准则等。

同时，设置频繁的自动扫描检查点，可加速物品列入存货和定位作业。 在整条供应链的过程中加注信息，可让每项物品「知道」自己的流向、使用时机和储存时限。

提高制造领域智能和灵活度

在厂房中，RAIN RFID可以加强自动化功能，让物品引导机器人或是人员遵循程序，并且在操作前辅助辨别适当工具；而RAIN RFID来料辨识精确度极高，并能于进厂时迅速触发动作或负载设定。

物品可对机器下达特定指示，说明任务和作业流程。 处理特定零件之前，还能协助用户查询使用手册，或朗读说明书，以利作业人员解决疑难或检查设定。

藉由提高自动化程度，RAIN RFID省去人工步骤，进而避免相关错误。 RAIN RFID可实时识别所有处理中原料并监控制程，有效支持数据分析，从而做出更妥善决策，加速制程优化，并强化品管。 若库存量减少至默认的数量时，可自动订购更换用零件；或是按照默认间隔时间将重要资产编入库存，尽可能降低对工作流程的干扰。

另外，RAIN RFID具弹性、可支持精细的变异管理，最小能以单件批量规模进行客制，达到理想的适时和顺序供应成效，并以较佳方式结合灵敏度和个人化设计。 安全验证功能可确保成品采用原厂零件，且能更新物品卷标，反映多项组件构成单一产品的各个制程阶段。

RFID使成品配送更简单/智能

在成品配送方面，RAIN RFID提供物品层级追踪、实时更新功能，可随时掌握定位，以及精确验证并实时追踪物品，加速并改善货物进出厂区的流程。

无论是在库存或往返于仓储和零售地点之间，物品均可轻易查找，并在整条供应链上加以追踪，能够确保较旧物品先出货，避免「先进后出」的不良存货管理模式。

同时，RAIN RFID可监控仓储、配送中心及门市库存列表，存量减少时自动补货，确保零售商和经销商货源充足，随时供应最热门产品。 物品会自行记录每一阶段进度，提供各种详细信息，例如后续的流向和时程，无论是当前的仓储货架，或是前往其他国家的配送中心。 透过RAIN RFID，供应链也不再脆弱，因为安全验证有助于打击盗版，减轻海关人员和贸易机关的查核工作，更容易辨识赃品或灰市水货。

售后服务更方便/灵敏

RAIN RFID可用于设定后期组态，产品即使已包装仍可客制化处理，进而简化售后服务，因为卷标有助于技术人员排除疑难，并存取特定物品信息。

制造时为产品装设RAIN RFID卷标，可提升售后服务的效率。 卷标可让物品自行追踪历程，能够完全回溯至源头，详尽记录所有步骤。 由于能够取得个别产品的历程记录，因此更容易检查保固状态或处理退货事宜，也有助于解答产品来源或物品制程等相关问题。

另外，将维护和维修数据直接储存于产品上，可减少文书作业需求，支持可预测的维护功能，依照实际使用状态决定维修时间，而非依据固有的排程。 正品检验能力则可避免退货鱼目混珠，确保仅有合格产品获得服务合约保障。 为了保护消费者的隐私，RAIN RFID也具有「防追踪」功能，除非经由授权读取器查询，否则无法读取数据。 举例而言，产品遭退回而要求退款或换货时，销售人员可使用具有防追踪权限的读取器来扫描售出的产品。

工业 4.0连网格式多 RFID居要角

RAIN RFID是现今制造环境中，许多无线联机格式的一种。 工业4.0的领域也包含各种消费者端所熟悉的无线技术，例如近场通讯(NFC)和蓝牙低能源(BLE)技术。

每种无线格式各有其特点、功能和专长。 以RAIN RFID为例，其远距读取范围和低成本卷标等特点都胜过NFC或BLE，但必须使用特殊读取器来读取卷标。 NFC和BLE的读取范围较小，但目前各大厂牌的智能型手机和平板计算机大多支持，因此较毋须投资开发特殊设备。 如需一次读取大量物品，RAIN RFID即具有显著优势，其可在数秒内大量辨识数百件物品(图3)。


图3 RAIN RFID 可提供最广的读取距离，且能一次读取多个物品。
取代光学格式 RFID应用更灵活

RAIN RFID的效能和互动程度，是光学格式(例如条形码)所无法企及。 如表1所示，相较于光学格式，RAIN RFID可减少(甚至免去)人工扫描的需要，可加速读取更多物品，且能在更多场合进行扫描，甚至可读取隐蔽或已包装物品。

RAIN RFID配有内存，可进行更新或重新写入，创造出更为动态而灵活的库存流程。 此外，RAIN RFID具有各种安全防护功能，例如物品层级的验证功能，这些都是光学格式难以提供的优势(表1)。



RAIN RFID在外型尺寸上也较光学解决方案更加灵活。 举例而言，用于识别物品的卷标可以整合至用量有限的纸制卷标，或可重复使用的实体卷标，也能内建于电子装置的印刷电路板(PCB)上(图4)。 读取器机制则可内建于行动装置、无线联机装置或手持读取器，或装设在固定门户，以读取通过的物品(图5)。 具RAIN RFID功能的软件则可作为应用程序储存于读取器装置，或整合至后端系统供组织使用，亦可纳入云端分析算法(图6)。


图4 RAIN RFID可整合至纸制卷标、实体卷标，或印刷电路板上。

图5 RAIN RFID读取器机制可内建于行动装置、无线联机装置或手持读取器等。

图6 具RAIN RFID功能的软件能作为应用程序储存于读取器装置，亦可加入云端分析算法。
综上所述，RAIN RFID可应用于工业4.0环境中，提升产线生产效能、速度、精确度等，而半导体业者也致力发展RFID相关解决方案，以便推动工业4.0发展。

以恩智浦为例，该公司旗下RAIN RFID品牌名为UCODE，可因应现今应用环境，并藉由更高的防碰撞率来提升准确度，透过更强的灵敏度来扩大读取范围，再以更广的频段、更佳的EPCglobal合规度，来满足用户需求。

且恩智浦目前亦担任RAIN RFID联盟主席，并着眼于安全防护上，因此成为率先支持UHF Gen2V2和ISO/IEC 29167的公司，范围涵盖自动识别与验证的加密安全防护。 恩智浦也以UCODE DNA的形式，率先在市面上推出RAIN RFID的 AES128加密。

(本文作者任职于恩智浦)