無線電射頻辨識標籤之辨識原理

為便於說明 RFID Tag 辨識之工作原理，參照圖 1.4。無線電射頻辨識系統的 核心為尺吋小到 3.7mm 直徑之 RFID Tag（如圖 2.2 之 RFID Tag），根據不同的用 途可製成各種不同形狀並賦予符合其用途之名稱。為了感應 RFID Tag，Reader

（讀寫器，如圖 2.3 之 Reader）會送出一電磁場，經由天線傳至辨識卡而激勵內

部已程式化的晶片。程式化晶片借助激勵磁場電能約數十毫秒的時間後，發出射 頻電波，將卡內記載的一組獨一無二的識別碼傳回。唯讀型的 RFID Tag 通常只 載有少量資料，且於工廠設定完後即無法改變，故重複使用或相同而造成混淆之 機率幾乎為零。基本上 Reader 提供著兩組天線，一組用作激磁線圈，另一組則 作為回返訊號接收線圈（return-signal receive coil）。由於 Reader 接收的是類比型 態之訊號，故可經由放大電路加以放大後再傳輸到解碼器（decoder）。

圖2.4 RF辨識系統架構圖 解碼器則利用 A/D（Analog/Digital）轉換器轉換成數位式訊號，此訊號經碼 解開後便可透過無線或有線網路（有線網路之標準如 RS-232、RS-422 或 RS-485）

等界面採序列資料傳輸方式與主電腦、列表機、控制用主機通訊連結；或是將擷 取資料直接存在可移式讀取機內，等到回辦公室後再輸入電腦進行相關之資料處 理。

基本上由於 RFID Tag 與 Reader 間並不需要直接看得見的佈置方式，因而它 能克服其他辨識方法的限制，也就是在能見度極差、濕度高、灰塵重的場合仍可 發揮其功效，若能以愈低的頻率感應(目前商用系統介於 37KHz~1800MHz)，則 穿透力更強，限制也就更少。

RFID 系統操作時動作如下所述：首先是 Reader 依其設定之工作頻率送出一 電力脈衝到天線，持續一段時間(數十毫秒)，所產生的電磁場由天線集合且 RFID Tag 亦處於相同的工作頻率，所以 RFID Tag 可以接收交流電能並儲存；一 旦脈衝終止，RFID Tag 立即傳回內儲資料，此時所利用的能量為先前儲存部分。

就時序而言傳送內儲資料所需時間取決於資料長短，舉例而言 128 位元需費時 20ms。一旦所有資料傳完，儲存能量之電容器會完全放電，供 RFID Tag 重新設 定，待下次擷取循環使用。

除了上述的 RFID Tag 外，尚有二大類的感應器可供應用，如下表 2.2 所示：

表 2.2 其他種類之感應器 感應式（inductive） 平面音感波（surface acoustic wave）

說明

類似於 RFID Tag，不同的是無論 唯讀型或讀／寫型均不必用電池

操作原則是貼附著鋰元素晶片的辨識卡 通過微波收發器時會受到發射出來的無 線電波激發而將辨識卡內的辦識碼以電 波訊號反謝回微波接收器，接著微波收發 器 將 收 到 的 反 射 電 波 傳 輸 到 監 控 解 碼 器。監控解碼器可將反射的音感波轉換為 數位訊號，再傳輸到電腦作資料處理。基 本上。

特性

另一不同處為讀取有效距離僅數 公厘到數公分，雖然讀寫之傳輸 速率較電子感應器慢，但受鄰近 RF 雜訊干擾之程度卻較小

由於複雜的天線與編碼器使其應用範圍 較受限，因而適用於停車場管理系統，但 應用於裝配自動化卻未必十分可靠

資料來源：本研究整理 有關調變之方法

使用於天線標籤間資料傳送的調變技術有 AM（調幅）、FM（調頻）與 PM

（調相）三種。這三種技術最大的不同點在於天線與標籤間，無線電波信號的「1

／0」的識別法[32]，上述三種調變技術可見表 2.3。

表 2.3 無線電波信號的「1／0」的識別法

表 2.4 傳統條碼與 RFID Tag 之比較

傳統條碼 RFID Tag

讀寫特性 只可以讀 可重複讀寫

Visible 一定要在視野內才可以讀 只要在無限電波的範圍內即可 對應項目 一次只可對應單一項目 一次可對應多個項目

資料倉庫 查完條碼，必須回溯到資料庫的資

料 無線電射頻辨識標籤本身就夾帶資訊

生命週期 生命週期約為兩週 生命週期約為 10 年 環境因素 受限於環境的因素，例如：濕度、

灰塵..等等

除了會受電波干擾的環境，較不受限於 其他環境的因素

資料來源：本研究整理 在外國方面，使用 RFID Tag 的生產管理系統已經非常普遍，主要是基於下 面的三個理由：

1、截至目前為止，幾乎所有的工廠都使用自家規格的棧板；由於棧板本身的成 本很高，比較之下，RFID Tag 的成本就顯得低多了。

2、RFID Tag 裝在棧板之後的數年內，視所使用的情報量，使得棧板壽命幾乎等 於 RFID Tag 壽命，加以除了耐環境性優之外，更有不須維修的優點。

3、採用讀寫型的 RFID Tag，可以使棧板挾帶本身與該棧板上所必需的情報(生 產批次編號、檢查項目、檢查結果等)，也就是棧板一元化，轉變成智慧型的 棧板。

在瞭解 RFID Tag 之基本特性及原理後，後續單元將繼續就 RFID Tag、無線 通訊網路、及物流中心之關係作探討。

2.2.4 無線通訊網路架構

雖然 RFID Tag 可以應用無線或有線之網路，但對於物流中心而言，無線網 路較有線網路要方便，而且就應用現況而言也是無線網路應用較廣，因此在瞭解 RFID Tag、無線通訊網路、及物流中心三者之關係時，必須先了解無線網路之架 構。

無線網路之架構可從有線之區域網路瞭解，一般而言，區域網路（LANs；

Local Area Network），即在一特定地理區域內，服務使用者的通訊網路。在同一 網路中，可一起分享檔案、遊覽網際網路和使用列表機或是儲存設備等，同時亦 可結合手持式或車載式無線傳輸終端等。無線區域網路(Wireless LANs；WLANs) 就是在家或是在辦公室時，利用無線通訊可以連接所有的電腦設備而不需要再一 堆額外的電線。

無線通訊應用於物流中心並非是一項新的技術。LANs，也就是區域網路早 就應用於物流中心之管理。由於有了 IEEE ( Institute of Electrical and Electronic Engineers)制定 802.11 或是 802.11b，甚至是後來的 802.11a 之後，凡是符合這項

「Wi-Fi」標準的設備，不論製造商是否相同，則皆可相互溝通。同時，符合 802.11b 標準的區域網路，最高速度可達 11Mbps，比起傳統區域網路幾乎快上 100 倍。

而新的 802.11a 又較 802.11b 快了五倍，傳輸速率最高可達 54Mbps。物流中心管 理系統利用無線通訊技術，使得管理人員可利用 PDA 或手機連上系統進行管 理。再利用 RFID Tag 設備所讀取到的資料，將透過區域網路分享給全公司使用，

達到管理的目的。

2.3 物流中心效率改進之相關文獻

在物流中心的管理方面，國內已有許多文獻針對該方面之相關問題進行定量 方式的研究，可以分為數學規劃與系統模擬兩類，以下先介紹前述兩類之文獻。

I、利用數學規劃的方法改善物流中心效率

Jarvis 與 McDowell（1991）[33]探討穿越走道策略（Traversal Strategy）的 環境下，假設走道的寬度可以忽略，研究其最佳的儲位指派方法為何。該研究 利用過去的歷史資料，建構出貨品的出現機率，並以此機率建構揀貨距離的期 望值模式。此模式可達到揀貨距離最小化。該研究在平均揀貨時間最小的目標 下，提出倉庫裡的最佳貨品安排方式，並提出明確的行走距離數學式，進而發 展出七個步驟的啟發法則來指派儲位。另外，該研究也指出若將所有揀貨頻率 較高的品項集中在某些特定區域內，容易造成擁塞的問題，可以利用分區的概 念解決該種問題之發生。

Rosenwein, et al.（1994）[37]利用叢集分析（cluster analysis）之統計技術 歸類經常被同時訂購的品項，屬於同一叢集的品項表示彼此間有著高度的相關 性，所以被放置在同一區域，將品項叢集化後，再以 0-1 整數規劃建構叢集問 題的模式，求解最佳揀貨路徑。此外，該研究也提出利用叢集分析的方法規劃 與指派儲位給商品，突破以往文獻不考慮貨品間相依性的限制。

黃承傳、張啟鑌（2001）[18]針對揀貨之方法進行改善，將「因批量揀取 所衍生之分類作業」納入考慮，使「批量揀取」之分割方法可以反應各個時點 所產生的影響；研究中利用非線性整數規劃之方法，搭配由 LED 構成電子標 籤之看板構建揀取與分類的批次分割模式，進而發展出求解方法，最後選擇一 物流中心做為案例，蒐集實際資料進行個案研究與敏感度分析。

何應欽、翁振凱（2002）[16]為改善揀貨區域規劃與貨品分佈之問題，參 考現行捷盟行銷物流之倉儲環境，對於貨品揀貨區域的規劃與貨品位置分佈等

問題作一有系統之研究，並發展揀貨區域之啟發式法則，以搭配不同之倉儲環 境與貨品分佈方法，針對其個別揀貨作業之績效，求取最佳效果之組合。

利用數學規劃解決物流中心之相關問題已累積相當數量之文獻，以上三篇 為其中之一部分，接著在下一個部分將繼續介紹利用模擬的方法解決物流中心 問題之文獻。

II、利用系統模擬的方法改善物流中心效率

Sabah U. Randhawa and Raj Shroff（1995）[36]以改善物流中心之倉儲排程 運作為目的，採取幾種不同的佈局：Dock arrangement、Item distribution、Rack configuration、Rack dimensions，並將之交互變換，導出不同之倉儲排程，利 用 Siman 軟體作模擬上述之簡單倉儲中心，採用統計之多變量分析，比較何種 儲位排列與揀貨策略的搭配最佳。

Lee, et al.（1996）[34]利用模擬實驗來測試整個系統的操作邏輯，決定能 夠產生最佳軌道式搬運車（RGV）數量的作業部署策略，以及使系統產出率 最大化。幾位學者利用模擬來評估在各種不同運輸車產能以及環境設定下的績 效值，發現當貨品之品項數目為 430 時，將四部負載量為二的軌道式搬運車放 置在二個區域會得到最佳效果；當揀取佔的使用率較低時，其揀取佔數目和等 候線也可以由二減為一。

劉復華、李亭昱（2003）[14]為解決無人搬運車系統設計之問題，應用機

劉復華、李亭昱（2003）[14]為解決無人搬運車系統設計之問題，應用機