設計網際網路技術為基礎的跨機構資訊交換平台--以RoHS為例

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設計網際網路技術為基礎的跨機構資訊交換平台

--以 RoHS 為例

吳楨文

a

、吳昱儀

b

、蔡榮隆

ab a

長庚大學資訊管理研究所、

b

長庚大學資訊管理學系

[email protected]、[email protected]、[email protected]

摘要

電子電機產業在台灣工業發展中佔有相當的比重，2005 年出口值佔台灣總出口 48.1%，同時也是全球電子資訊產品的生產重鎮，因此當歐盟於 2003 年通過「電機電子設備限用有害物質指令」

（ Restriction of the use of certain Hazardous

Substances in electrical and electronic equipment, RoHS）之後，所有輸往歐盟的產品要確保不違反 RoHS 的規定，在生產過程中，供應鏈上下游廠商之間必須提供元件的所含有害物質資訊與檢驗報告，將增加生產成本及時程的複雜度，對台灣電子電機產業造成直接的衝擊。本研究整理所面臨的問題，並且提出解決方案，以服務導向架構 (Service-Oriented Architecture)建置台灣綠色供應鏈原料檢驗資訊交換平台－TRIP(Taiwan RoHS Information Platform)，提供廠商間資訊的流通，透過TRIP 所具備系統擴充的彈性與服務的重覆利用性，減少資訊交換時的額外成本，並降低多對多交換時的複雜度。尤其，在未來因應付歐盟各種法令上的變動，如WEEE 及 EUP 等，此跨機構資訊交換平台提供綠色供應鏈資訊交換的設計藍圖參考。關鍵詞：RoHS、服務導向架構、網路服務、商業流程執行語言、RosettaNet

Abstract

Electrical and Electronic industries are in the quite possession of the development in Taiwan. The export value in 2005 has reached 48.1% of the total exports; moreover, this industry is also the main manufacturer in worldwide. Therefore, European Union (EU) set out in Directive Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment (RoHS) in 2003, after that, all the products which will be sent to EU have to ensure that not violate the rules. During the stage of produce, the manufacturers in the supply chain have to provide all the information and laboratory reports of their components. Hence it will be a shock to the Electrical and Electronic industries in Taiwan due to the augmented of the produce cost and complexity of the schedule. This research collates the problems and tries to bring up a solution. We build up a Taiwan RoHS Information Platform (TRIP) based on

Service-Oriented Architecture to accelerate the information exchange between the manufacturers. To make use of the TRIP’s flexibility and reusable of services, so we can reduce the complexity of many-to-many exchange. Furthermore, to adapt to the rapidly shift rules, such as WEEE and EUP, this system provide a blueprint for designing a green supply chain information exchange system.

Keywords: RoHS、SOA、Web Service、BPEL、 RosettaNet

1. 緒論

台灣電子電機產業在全國的工業發展中佔有相當高的比例，2005 年出口值佔台灣總出口 48.1%，同時也是全球電子資訊產業的整合供應者，因此歐盟於2003 年通過「電機電子設備限用

有害物質指令」(Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment, RoHS)[3]，對台灣電子電機產業造成直接的衝擊，所有需要出口至歐盟的產品，必須保證產品所含有害物質低於歐盟各國所制定相對應法律的限制量，導致系統廠在進行每一項產品的組件選料時，皆需要確保該組件已經過檢驗單位的檢測，造成供應鏈上下游廠商之間必須額外提供產品所含有害物質的資訊與檢驗報告，對於以中小企業為主的電子電機產業是相當沈重的負擔。國內經濟部技術處於2006 年將寰淨計劃(G 計劃)列為主要施政重點[2]，以協助國內廠商因應國際環保指令，可見國家及產業對此問題的看重。其中廠商勢需透過資訊系統的協助來減輕以及簡化複雜的處理時，本研究歸納出下列幾點問題： z 系統廠商與各供應商既有資訊系統之間多對多互通如圖 1所示，面對產品 RoHS 資訊與檢驗報告的傳遞交換有很大障礙。 z 電子電機產業的供應商不只一階，實際上往往有許多階的供應商，在RoHS 資訊的傳遞上存在著背負上一皆供應商責任歸屬的問題。 z 歐盟各國將依照 RoHS 指令制定屬於各國的法律，同樣一種產品需銷售至不同國家將面臨不同的法律限制。 z RoHS 的指令只是剛開始，日後限制將會愈來愈嚴苛，系統將面臨的需求不斷變動，甚至流程

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也相對更需要具備彈性。人力稽核與資料建檔 Excel 供應商A 供應商B 供應商…. C …. 一階供應商中心廠_中心廠A_A 二階供應商人力稽核與資料建檔人力稽核與資料建檔中心廠_中心廠B_B 人力稽核與資料建檔 Excel 中心廠_中心廠C_C Excel Excel Excel Excel Excel Excel Excel Excel Excel Excel 人力稽核與資料建檔 Excel 供應商A 供應商B 供應商…. C …. 一階供應商中心廠_中心廠A_A 二階供應商人力稽核與資料建檔人力稽核與資料建檔中心廠_中心廠B_B 人力稽核與資料建檔 Excel 中心廠_中心廠C_C Excel Excel Excel Excel Excel Excel Excel Excel Excel Excel 圖 1 多對多供應鏈資料傳遞負荷圖因此本研究針對上述的問題提出以服務導向架構(Service-Oriented Architecture)的方式來設計 RoHS 資訊交換的平台，不但以國際訊息交換標準 RosettaNet PIPs 2A13,2A15 提供系統廠、供應商與檢驗單位之間的訊息交換，同時具備隨需應變(On Demand)的彈性以應付未來歐盟指令的變動。

2. 綠色供應鏈原料檢驗資訊平台設計環境

2.1 歐盟的限制

歐盟在 2003 年通過電機電子設備限用有害物

質指令(Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment, RoHS)，其主要的目的在於限制電子電機產品與設備中有害物質的使用，進而保護環境的品質與人類的健康，因此在指令第四條第一款規定，成員國將確保從 2006 年 7 月 1 日起，配銷於市場的新電子和電器設備不含鉛、汞、鎘、六價鉻、聚溴二苯醚 (PBDEs) 及聚溴聯苯 (PBBs) [3]，其中受可能受影響的電子電機產品如表1 所示：表 1 RoHS 指令可能影響之產品組件管制物質受影響材質鉛鉛管、油料添加劑、包裝件、塑膠件、橡膠件、安定劑、染料、顏料、塗料、墨水、CRT 或電視之陰極射線管、電子組件、銲料、玻璃件、電池、燈管…等。鎘包裝件、塑膠件、橡膠件、安定劑、染料、顏料、塗料、墨水、銲料、電子組件、保險絲、玻璃件、表面處理…等。汞電池、包裝件、溫度計、電子組件…等。六價鉻包裝件、染料、顏料、塗料、墨水、電鍍處理、表面處理…等。溴化耐燃劑主要用在印刷電路板、元件（如連接器）、塑膠件與電線的耐燃劑…等。但在本指令中並未對含量限值作出明確之規範。直至 2004 年中歐盟技術委員會 (Technical Adaptation Committee, TAC) ，才對管制物質之濃度進行規範與討論[4]。而成員國在本指令通過前制定的限制或禁止在電子電機設備中使用這些物質的措施可以維持至 2006 年 7 月 1 日。

2.2 平台設計架構

本研究以服務導向架構為平台設計架構，服務導向架構(Service-Oriented Architecture, SOA)是一種架構模型，它可以根據需求通過網路對鬆散耦合的粗粒度應用元件進行分布式部署、組合和使用。服務層是 SOA 的基礎，可以直接被應用調用，從而有效控制系統中與軟體代理交互的人為依賴性。SOA 的幾個關鍵特性：一種粗粒度、鬆散耦合服務架構，服務之間通過簡單、精確定義介面進行通訊，不涉及底層編程介面和通訊模型。在綠色供應鏈原料檢驗資訊平台的架構設計中包含架構基本元件與架構元件流程描述，分述如下： 2.2.1 架構基本元件 此架構基本元件主要由 Web Services 實作， Web Services 是在網路上提供異質系統間以服務形式來動態整合的一種服務規格與溝通協定。其中核心技術標準中[1]，包含了：SOAP--Web Service 資料傳輸協定。WSDL--Web Service 描述語言。

UDDI--Web Service 註冊與搜尋。在 SOA 的實現

上，若能以Web Service 建構一個完整的平台，再加上 SOAP、WSDL 與 UDDI，擴充其功能，將可保持系統的簡單性和普遍性。 2.2.2 架構元件流程描述 平台所提供之功能，主要由設計架構各基本元件所構成，基本元件之間存在流程順序的關係，而流程的描述主要透過 BPEL(Business Process Execution Language)來表示，BPEL 是一種程式語

言，它明確的定義了Web Service 的流程，BPEL 在

支援商業伙伴間的資料交換方面更為完整。BPEL 將成為 Web Services 的流程敘述最廣泛採用的標準，此趨勢在標準正式發佈前，各軟體大廠的動作就已經非常明顯。本研究主要會透過BPEL 來管理整個RoHS 資訊平台中流程順序，並且定義流程之中需要交換的資料內容及相關處理。 2.3 平台溝通的協定 綠色供應鏈原料檢驗資訊平台中所傳遞的檢驗資訊，主要提供國際標準RosettaNet PIPs 中所定義的訊息格式標準的支援，RosettaNet 是利用開放性的 XML 與 Internet 為基礎而發展出新的電子資

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料交換標準[7]，其成立宗旨在於推動協力發展的網際網路商務標準，並建立共通的語言和開放式的電子商務程序以提供可見的利益，更進一步提昇全球高科技企業交易網路的進化。PIP 是 RosettaNet 中最為人所知的部分，是將一系列產業間所共同使用的企業流程標準化，而用來標準化的基礎為XML，

其中本文所採用的是 RosettaNet PIPs Cluseter2

(Product Information)之中 Segment2A (Preparation for Distribution)裡所定義之 2A13 物質組成資訊宣

告(Distribute Material Composition Information)與

2A15 物質組成資訊要求 (Request Material Composition Information)訊息格式標準。 2.4 平台所提供的調查表介面 綠色供應鏈原料檢驗資訊平台中所傳遞的物質組成資訊，將由各階層的供應商所提供，雖然本平台已提供RosettaNet PIPs 所定義的格式標準，但是有鑑於各供應商的電腦化程度，並不一定能使用 B2Bi 的方式與平台進行資料交換，故此平台運作機制中將支援國際印刷電路板協會(Association

Connecting Electronics Industries, IPC)所制定的物質

內容宣告表格IPC-1752，作為平台產品組成資訊調

查表(Survey Form)，提供給平台中使用者作為物質組成資訊要求與宣告的調查表介面。

由於 IPC-1752 是依據 XML 之 Schema 來設

計，並以UML 之 data model 來表達，同時此表格

使用Acrobat PDF 7.0 版本格式，能達到互動式表單的設計，並且在表單填寫過程中，將依照 XML Schema 對於資料格式限制即時驗證，所以資料一經輸入，就會強迫遵守 Schema 所設定之需求，藉以確保高品質的資料。經由此IPC-1752 表格輸入之資料，可將結果依照RosettaNet 2A13、2A15 之標準 XML 訊息匯出，以此銜接上綠色供應鏈原料檢驗資訊平台。

3. 系統運作與架構設計

3.1 資訊平台運作模式 本研究提出台灣綠色供應鏈原料檢驗資訊交

換平台TRIP(Taiwan RoHS Information Platform)，

圖 2為 TRIP 的系統運作圖，主要有以下四種資訊提供者：(1)元件廠(2)系統廠(3)檢驗中心(4)認証中心，資訊提供者將所提供的服務註冊至 TRIP 上， TRIP 擁有一個註冊索引庫，存放所有相關提供者服務的索引，當需求者向 TRIP 找尋相關的資訊時， TRIP 可從註冊庫得知是何處提供此服務，並連上該服務以取得資訊，資訊的傳遞將以國際標準訊息格

式RosettaNet PIPs 2A15 表示要求物質組成成份、

RosettaNet PIPs 2A13 為宣告物質組成成份。系統架構的規劃中同時考量到電子電機產業

頻繁的與國際間廠商互通，因此架構中針對台灣 RoHS 資訊平台(Taiwan RoHS Information Platform, TRIP)同時能與全球 RoHS 資訊平台(Global RoHS Information Platform, GRIP)銜接進行規劃。

圖 2 TRIP 運作關係圖 3.2 系統架構設計 TRIP 主要系統架構採用流程整合且具備鬆散耦合的服務導向架構(Service-Oriented Architecture) 進行設計與規劃，分為五個層次如圖 3所示。圖 3 系統架構圖系統架構層次分別介紹如下： 1. 使用介面：使用介面包含平台所提供給予供應商、系統廠商、檢驗中心、採購商及平台管理者的操作入口網頁、IPC-1752 調查表上傳所需

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使用通訊協定的銜接端口、以及提供廠商資訊

系統進行B2Bi 所需使用到 Web Services 所部署

AP Server 的開放介面。 2. 平台流程：在平台所提供的各項商業服務中，包含許多將各系統服務所串連的商業流程，由於此商業流程往往需要靈活的彈性，以應付現實上流程變動、甚至流程擴充的需求，因此在平台架構的規劃中，將此流程層劃分出來並且以BPEL 為流程描述的語言。 3. 平台服務：此服務層提供由 Web Services 所實作的系統服務，將元件層所提供的元件有做整合包裝，成為以服務為單位，並且能作為流程層流程描述的基本單位。 4. 系統元件：透過系統分析以 UML 所規劃出來之平台系統元件或是在B2Bi 中供應商、系統廠商、檢驗中心、採購商既有系統中的元件，同時是系統進行程式開發時的基本單元。 5. 組件資料：包含平台註冊庫的索引資料、物質組成資料庫、各廠商所存在既有系統資料庫中的物質組成資料、檢驗中心所提供的檢驗報告，透過資料層的整合，能串連起平台中各種來源的資料，以提供元件層的使用。

4. 系統建置與實作

4.1 系統建置方式 依據系統架構的設計規劃，系統在實作上主要分為Top-Down 與 Bottom-Up 2 個階段進行： (1) Top-Down： 由於TRIP 平台主要以服務為基礎，所發展延伸的創新服務模式與功能，因此必須以 Top-Down 的方式，透過整體性觀點來考量 TRIP 所要提供給使用者的功能，並分析出實現該功能所需要的執行流程，再進一步分析出流程執行時所需要的各種服務單元，在這個階段本研究採用模型驅動架構 (Model Driven Architecture, MDA)的方式[6]，讓架構的塑模和服務單元程式碼的產生可自動保持同步，並讓整體系統具備原生的可移植性。 z 介面層至流層程主要設計出一個以 BPEL 描述且具備快速變動能力的流程模型(Process Model)，以迅速反應因為外部環境變動，所需要的服務流程變更。 z 流程層至服務層定義一個服務模型(Service Model)，並依據此一服務模型，包裝所需元件

以產生相對應的Web Services，部份 TRIP 功能

模組則以此服務模型為基準，配合MDA Tool 自動產生全新的Web Services。 (2) Bottom-Up： 除此之外還會同時採用Bottom-Up 的方式，定義出各廠商原系統的功能、與 TRIP 的互動以及各功能間所存在的協同關係，以便繼續延用各廠商既有的資訊系統功能，並重新包裝原有的系統功能成為具備公開標準的服務介面，定義出足以因應TRIP 各種應用於流程運作時所需的服務單元。 z 資料層表示以一個共通的資料層以承接或轉換不同資料提供者的異質資料，包含RosettaNet PIPs 的訊息資料的格式管理。 z 元件層至服務層則利用物件導向方式將整體系統的功能，塑模出可重複使用的元件，提供系統對外界服務所需要的功能，每個元件會各司其職負責特定的任務。 z 服務層主要產生多個由既有元件包裝而成的服務界面，並根據需求定義全新應用的服務界面，且這個服務的功能實作由元件層所提供。在此定義出元件包裝成服務時的WSDL 描述規格，以提供各資訊提供者將現有系統功能包裝成服務，進而與TRIP 達到流程運作時的互通。 4.2 系統開發工具 本研究在系統開發階段，對於 IPC-1752 動態

表單的處理過程使用Adobe Acrobat 7.0 Prefessional

進行操作，對於IPC-1752 所制定的 XML Schema、

RosettaNet 2A13、2A15 格式的 Schema 則是使用 Altova XMLSpy 做處理，而 IPC-1752 與 RosettaNet 2A13 的 XSLT 對應是使用 Altova MapForce 進行開發。

在程式撰寫部份，本研究使用Microsoft Visual

Studio 2005 開發工具進行系統元件、Web Services

與Web UI 的開發，其中 Web UI 的設計過程中，額

外使用 Microsoft 提供的 Atlas Framework 進行

AJAX 的設計，以此建置更為友善的使用者操作介面。

伺服器部署部份，將使用 Microsoft Visual

Studio 2005 所開發的 Web Services 與 Web UI 部署

在Windows Server 2003 IIS 的 Net Framework 2.0 環

境中，而 Web Services 之間的流程串接，是使用

Microsoft BisTalk Server 2004 做為建立 BPEL 的描述工具以及執行平台流程的伺服器。最後，平台資料庫的部份是採用Microsoft SQL Server 2005，搭配其新增之 XML 欄位型態之功能，進行註冊庫之設計。 4.3 系統實作畫面 首先供應商要將物質組成資料宣告註冊至平台的方式，除了以平台所提供 B2Bi 的運作模式直接透過Web Services 傳送至平台之外，供應商也可以使用如圖 4 IPC-1752 調查表當作物質組成資料宣告的輸入介面，或是如圖 5所示使用系統所提供物質組成資料宣告的Web 輸入介面，將欲註冊之資料填寫完畢。

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圖 4 IPC-1752 物質組成宣告調查表

圖 5 平台物質組成宣告資料輸入畫面

接下來若是使用 IPC-1752 填寫，需先將

IPC-1752 所匯出的 XML 格式，上傳至平台，平台

將會透過IPC-1752 與 RosettaNet 2A13 互相對應之

XSLT 如圖 6所示，對文件進行對應的處理，最後

分別將處理完成的RosettaNet 2A13 文件如圖 7，或

是透過 Web 介面輸入後由平台所產生符合

RosettaNet 2A13 的 XML 文件格式，將此份 XML 文件註冊至平台之註冊庫。

圖 6 IPC-1752 與 RosettaNet 2A13 對應之 XSLT

圖 7 RosettaNet 2A13 XML 文件而檢驗中心對於供應商所送驗完成的檢驗報告結果 PDF 檔，同樣的也可以使用 Web Services 的方式或是如圖 8以 Web 介面的方式上傳至平台中。圖 8 檢驗中心上傳至平台之檢驗報告畫面當系統廠商需要在註冊庫中找尋欲使用的零組件材料時，除了透過Web Services 所提供的查詢服務外，也可透過如圖 9系統廠商於平台查詢零組件的網頁查詢介面，在平台中來找尋符合自己需求的零組件相關資訊，並可進一步與有在註冊庫中註

冊Web Services 的供應商進行 B2Bi 的電子商務活

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圖 9 系統廠商於平台查詢零組件之畫面

5. 結論與建議

經由本研究提出以 SOA 建置 TRIP 的架構平台，能使得國內電子電機產業在面臨RoHS 指令即將實施之際能有對應的資訊解決方案，透過此TRIP 不僅使得RoHS 資料交換時減少不必要的重覆，簡化原有系統限制所帶來的複雜流程，能以 TRIP 對於彈性與延伸性的特色，利於日後面對歐盟各國法律不斷翻修或是與國際 RoHS 資訊平台間進行銜接。同時借由TRIP 將散佈在供應鏈中的產品物質資訊加以整合，對於未來歐盟在 EuP 指令的施實時，提供了產品能源耗損的計算上，不可或缺的必要資訊，對於台灣電子電機產業在未來的面對歐盟環保相關指令時，有很大的幫助。最後本研究建議未來國內若能由政府單位扮演 TRIP 的管理組織，對於國內電子電機產業在面臨如此強大的國際衝擊時能有效的輔導及協助，也期望能以此平台與國際RoHS 資訊接軌，充份展現出我國電子電機產業在國際的競爭力。

參考文獻

[1] 黃登揚。2004。「以IHE 為基礎設計跨醫院醫療資訊交換平台」。2004 年國際醫學資訊研討會論文集，頁156-161。 [2] 經濟部技術處。2006。「95 年度施政重點」 http://doit.moea.gov.tw/02admin/impo95.asp [3] Europa, 2003, ”Directive 2002/95/EC of the

European parliament and of the council of 27 January 2003 on the restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment”,http://europa.eu.int/eur-lex /pri/en/oj/dat/2003/l_037/l_03720030213en00190 023.pdf

[4] Europa, 2004, ”Minutes of the 2004 Technical Adaptation Committee (TAC) Meetings”,

http://europa.eu.int/comm/environment/waste/pdf/

era_technology_study_12_2004.pdf

[5] IPC Association Connecting Electronics Industries, 2005,“IPC-1752, Material Declaration Management”, http://www.ipc.org/ipc-175x [6] OMG, ”Model Driven Architecture (MDA)”,

OMG Document number ormsc/2001-07-01 http://www.omg.org