行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
WM2M 與 RFID 科技應用於供應鏈管理(I)
研究成果報告(精簡版)
計 畫 類 別 ： 個別型 計 畫 編 號 ： NSC 95-2221-E-151-041- 執 行 期 間 ： 95 年 08 月 01 日至 96 年 07 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立高雄應用科技大學工業工程管理系 計 畫 主 持 人 ： 鄭文魁 計畫參與人員： 碩士班研究生-兼任助理：黃威勳、嚴立琦、黃長勝、蔡清 發、吳昭德 公 開 資 訊 ： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，2 年後可公開查詢中 華 民 國 96 年 09 月 29 日
行政院國科學委員會專題研究計畫成果報告
WM2M 與 RFID 科技應用於供應鏈管理
WM2M and RFID Technologies Applied in Supply Chain Management 計畫編號：NSC95-2221-E-151-041 執行期限：95 年 8 月 1 日至 96 年 7 月 31 日 主持人：鄭文魁 國立高雄應用科技大學工業工程與管理系 中文摘要： 無線射頻辨識標籤(RFID tag)是 一項新奇的科技發明，集合多種資訊 科技的複雜產物，它經由標籤感應或 自激而發射的電磁波，可被快速讀取 或寫入其所要傳遞的資訊或數碼，這 種電磁波可以穿透拒擋的器壁，甚至 無遠弗屆的播送。這項功能的應用可 以提升物流運籌及產品供應鏈管控的 功能。至於無線傳播科技能使人對機 器、機器對機器、 行動電話 對機器 (WM2M)經由網路的傳遞進行長短距離 的溝通及控制。這項技術可以開發出 系列設施，使長期須 技術監 控的機 器，在生產製程遇到問題時可以發出 及接受相關診治的訊息，進行遠距診 斷維護。這類的技術也能幫助吾人收 集資訊，遠距遙控監視生產的動作， 例如 CNC 加工問題診斷維護、運送車 隊、船隊管理及遠距感測醫療。 整合這兩種近代新奇傑出的科技 WM2M 與 RFID，能產生令人驚異的利 益，例如應用於產業的供應鏈管理、 物流運籌管理、庫存控制及其他多種 的應用。 本研究建置一個系統，硬體包含 有被動的 RFID 標籤、讀取器、通訊伺 服電腦、自動物料傳輸系統、GPS、 GPRS、CNC 機器及相關通訊連接設備。 系統功能可以讀取 RFID tag 發射的資 料進行物料入庫控管、生產製程控管 及成品輸送控管，一直到產品送達銷 售點的管控。本計劃期間已有一篇碩 士論文完成，發表以 WLAN/GPRS 技術 應用於遠端 NC 加工問題的診斷及維 護，未來將致力於建構系統化的資料 庫來結合、追蹤、控管生產物品的供 應鏈管理，並參照 ISO 編碼的規範， 進行標準化的資訊系統建置，以增強 已建置系統的功能。 關鍵字：無線射頻標籤、無線 M2M、全 球衛星定位系統、一般性封包 無線轉送服務、供應鏈管理、 運籌管理 Abstract
RFID (radio frequency identi-fication) tag is a miraculous in-novation and a reasonably complex set of radio technologies. It in-herits technological complexity and enables the delivery of a broad spectrums of functions that in turn
enables to promote the effective-ness of the supply chain management. WM2M, on the other hand, wireless communication technologies enable to transfer information and data between man to machine, machine to machine and mobile to machine (M2M) t h r o u g h n e t w o r k i n a r e m o t e distance. WM2M could enable a set of devices that let technician -monitored machine receive infor-m a t i o n a b o u t p r o b l e infor-m s w i t h manufacturing equipment. The tech-nology could also help with data collection, remote control and monitoring activities, NC machin-ing trouble diagnostics, vehicle fleet management and telemedicine etc..
By integrating the two dis-tinguished and miraculous tech-nologies, it can offer tantalizing benefits for manufacturing busi-ness on supply chain management, logistic management, inventory control, and many other appli-cations. In the project, a system with passive RFID tag, reader, communication server computer, GPS,
GPRS, and connecters has been
constructed. A WM2M system through RFID tag emitting information and the network communication, we can
track products throughout the
supply chain from supplier
delivery to stock, machining in processing and point of sale. A master thesis on the management
platform of NC knowledge using WLAN/GPRS techniques has completed and issued. The thesis has main
contribution on the remote NC
machining trouble diagnostics and remote technical support on time. Furthermore, we will devote to construct a data base to combine, tract and control the information emitted from RFID tag, and follow
the international standard
organization (ISO) code standards to build and enhance the existent system.
Key words: RFID tag, WM2M, GPS, GPRS, Supply chain management, Logistics 一、計畫緣由與目的 1.1 計畫緣由 依據美國著名技術顧問研究機構 Harbor Reserch 的統計與預測，經由 網路連線的M2M 機器設施，於西元 2010 將逾 1.5 億台分布世界各地，投入 M2M 產業的收益也已年年快速成長【1】。 未來的機器不僅可以收集資訊，在某 些特殊的情況也能根據所收集的資訊 採取適當的行動。主要關鍵技術在於 日益精密的感測器日新月異的創新發 明，機械、電機、電子的科技不斷的 研發創新且與無線網路傳輸科技相整 合，將使得未來的機器變得越來越聰 明，且廣泛的被利用。例如未來的精 靈機器人會取代家庭寵物，與人類親 密相處，機器和機器間會彼此支援照 顧，當一台機器故障當機時，另外一
台會照護即時呼叫維修，猶如我們人 類間的情況一般。明日智慧型機器將 如人口一般快速成長，如何因應面對 未來 WM2M 的世界，以增進及創造 WM2M 可能為我們人類帶來的利益，開拓無 限的遠景，是值得深思探討研究的課 題。 至於無線射頻技術(RFID)的應用 方 面 ， 美 國 百 貨 業 龍 頭 沃 爾 瑪 (Wal-Mart)公司戲劇性要求其前 100 大供應商自 2005 元月起供應商品全面 置入 RFID【2】，以利商品的控管，繼 之，美國國防部也要求 2005 年起供應 其軍品物資全面置入 RFID 辨認技術。 歐洲德國大型零售集團，Metro Group 於德國 Rheinberg 開幕其轄屬的大型 賣場時，展現的未來商店，也藉由 RFID 技術標榜電子商店 e 化管理特色。在 日 本 JR 東 日 本 鐵 路 公 司 發 行 的 “Suica”(IC 卡)結合車票、電子錢 包、信用卡的功能也是 RFID 技術的推 廣運用。我國近年來大量發行悠遊卡 置入 RFID 晶片，使搭乘捷運、公車或 停車場繳費也都一卡搞定，RFID 技術 的日益廣泛運用，將給予現代人們生 活帶來諸多方便，也給產業帶來日益 顯著的利益和新衝擊，尤其是物品的 供應鏈管理及物流運籌管理，這將引 發一連串商業型態的大革命，因而促 使 企 業、學術界 和研 究機構 熱 衷於 RFID 多方面應用的系列研究及創新。 本系自動化研究室及製商整合教 學中心，多年來長期在學校、教育部、 經濟部、國科會的資源補助下，具備 有相當規模可以建構 WM2M 及 RFID 之 軟硬體基礎設施，具有相當的研究人 力(碩、博士生)參與，又有業界碩士 在職專班人力投入，研究團隊進行長 期系列相關 WM2M 及 RFID 整合研究發 展深具潛力，本項研究亦為本系研究 重點，引領本系師生積極投入。 1.2 計畫目的 本計劃結合無線通信無線射頻技 術與 RFID 的辨識功能，期使人與機 器、機器與機器，動態運輸工具與機 器間進行多層次資訊的傳輸，以達成 無遠弗屆、資訊暢行無阻的功能，並 且藉由與 RFID 無線通訊技術結合，探 討對加工中機器進行監控、偵測及排 除故障的功能系列研究，期相關技術 能用以提升產品供應鏈營運管理的效 率及提升產業競爭力。 二、研究內容 2.1 實驗設計與實體設備建構 2.1.1 建構供應鏈讀寫 RFID 標籤物流 模擬系統 本研究以艾迪訊科技公司研發之 RFID 被動式 UHF(Ultra High Frequency) 系統標籤，如圖 1 所示，上部 RFID 適 合黏於紙箱，下部 RFID 黏於金屬物 件。本研究實驗建構一個供應鏈物流 系統，分為進貨流線與出貨流線如圖 2、3 所示。 圖 1 RFID tag(紙箱用及金屬用)
圖 2 RFID 控管之供應鏈物流模擬系統 圖 3 RFID 供應鏈物流管理軟體系統 各流線分別各有兩個信號端子置於流 線之前後端，信號端子會發射電波及 回收電波經由讀寫器傳入電腦，如圖 4 所示，系統硬體架構設施如圖 2 所示。
LabView block dia front Panel
圖 4 RFID 和讀寫器之間的通訊 當貼有 RFID 標籤的物件進入到讀寫器 所產生 RF (Radio Frequency)電波作 用區域時，從 RF 電波供給電力給 RFID Tag，RF 信號內含有指令資料，RFID 會接收此項資料，即將 RFID 本身晶片 所持有的 ID 資料(辨識序號)以無線電 波回傳過去，讀寫器會迅速接受該項 資料並將收到的資料傳送到電腦或主 機上，電腦依據該筆資料與供應鏈資 料庫中資料進行比對，在經由讀寫器 對 RFID 發射信號下達命令，類此步 驟，可以重複進行。RFID 與讀寫器之 間資料傳輸作業，並經由電腦或主機 進行讀取及寫入的動作形成雙向資訊 流通【3】，資料傳輸情形如圖 5，有了 這樣的機制，就能建構一個複雜的供 應鏈物流控制系統，如圖 6 所示。 圖 5 RFID 資訊與電腦主機間雙向流通情形【4】
讀寫器
Tag
通訊主機資訊交換
製造工廠
總公司
配送業者
原料
原料
包裝
製造
工廠
製造
工廠
顧客資訊
中心
配送
中心
配送
中心
配送中心
配送中心
配送中心
零售店 零售店 零售店 零售店 零售店 零售店 零售店 零售店 零售店 原料 供給業者 製造工廠 零售業者集中 配送中心 補充必要性 (每日更新) RFID 的資訊 確認裝貨 完成 從零售店得 到的下單狀況 補充的必要性 將來配送的必要性 臨時急須補充的必要性 圖 6 供應鏈 RFID 資訊傳送流程圖 供應鏈物流代表產品由原料、製造到 銷售依連串的流程，各個不同的據點 都存在著各式資訊，供應鏈系統需將 這些資訊與產品賦予連結性，傳統條 碼方式，已漸有被 RFID 取代的趨勢， RFID 會更有效率、正確、快速的傳送 資訊，增進供應鏈整體營運效率。 2.1.2 建構 RFID 數碼無線傳輸系統 為使供應鏈系統由原物料開始，至製 造、包裝至消費者一連串流程中，其 資訊高速傳遞，RFID tag 的應用是最 適宜的工具，但其資訊無線傳遞仍有 一些困難要克服，本研究建構一系統 用於解決，茲撰述如下： (1) 通訊伺服器－本實驗建置一台主 控 電 腦 應 用 奈 申 公 司 提 供 介 面 NProbe，透過奈申 GT-511 收發器，藉 由 SIM 卡(Subscriber Identity Model) 和無線通信基地作連線進行資料傳遞 與收取，建立區域與無線區域網路連 線，傳遞資料至遠處控制中心。 (2) 無線資料收發器 GT-511，其各端 子間接線情形如圖 7 所示，GT-511 可 單獨進行 GPRS 無線封包收發，經由簡 單的 I/O 介面與特定的序列通信協 定，即經由 GSM/GPRS 與 Internet 收 發 信 號 ，相 互 通 訊 ， 不 僅 是 GPRS modem，也是 GPRS 閘道軟體(Gateway Software)，使無線通訊兩端建立一個 資訊傳遞的通道，GT-511 有一個可以 任意轉換的 RS-232/485 序列埠，三組 Digital Input 及一組 Relay Output， 適合大量 RFID 資訊遠端傳送。圖 7 GT-511 收發器與其接線【5】 圖 8 RFID 數據無線傳輸系統設備 (3) RFID 遠端資料傳輸系統架設 首先將 SIM 卡安裝入 GT-511，SIM 卡 需先向無線電信公司申請 GPRS 服務 (以封包傳遞量計費)，SIM 卡缺口向 外，朝無缺口端插入，推動奈申提供 介面軟體(Console Utility)，進行韌 體相關參數基本設定，建構虛擬通訊 埠(Virtual COM)使與電腦主機建立連 線，使主機增加一個可延伸著序列埠 口 COMport，安裝好 Virtual COM 虛 擬 的 通 訊 埠 口 的 驅 動 程 式 ， 透 過 Internet 與 GGS (GPRS Gateway server) 伺服主機進行連線，並提供給執行傳
輸應用軟體的電腦主機來增加一個延 伸的 COM Port 通訊埠口，如圖 9 所示 Virtual Com Over GPRS 架構。這表示 執 行 GGS 的 IP 伺 服 主 機 與 使 用 Virtual COM 虛擬通訊埠口的電腦主機 是可分開安裝執行，並不需要安裝在 同一部電腦主機。進行傳輸用的電腦 主機只要能連上網際網路即可與行動 裝置(Mobile Devices)的無線通訊通 道(Tunnel)開通並建立連線。Virtual COM與安裝在伺服連線主機的 GGS 是架 構在 Internet 網際網路上的作業型 態，可由系統伺服主機與遠端主機或 手機進行資訊傳送【6】。 重置按鈕 LED 顯示器 GPRS 天線連接器 繼電器輸出 數位輸入 記數器 電力
圖 9 RFID 數據遠端傳輸系統設備【5】 2.1.3 WM2M 無線通訊閘道硬體建構 M2M通訊資料例如 CNC 加工程式均十分 龐大，非前節方法所能達成，為使資 料傳輸完整，本研究建構如下硬體及 韌體： (1) 通信伺服連線主機─主控制電腦 是應用軟體及無線通訊傳輸的技術平 台介面（API）：包含資訊與通訊共構 平台的 NC-Base/DNC-Max 軟體及區域 網路連線與無線區域網路連線 TCP/IP 通訊協定的控制中心。
(2) 無線網卡 Wireless USB Adapter ─本實驗使用 D-Lin 公司所生產的， DWL-G132 的 Wireless USB Adapter， 在 此 實驗 系統 中，傳 送無線 網 路訊 號，支援直序展頻(Direct Sequence Spread Spectrum)技術，可使用的頻 段有三個，分別是 2.4GHz 的 ISM 頻 段、歐洲的 868MHz 頻段，以及美國的 915MHz 頻段，而不同頻段可使用的通 道分別是 16、10、1 。其傳輸速度最 高為 250kbps，雖然傳輸速度不高，但 所幸其切入的應用領域（CNC 資料傳 送）並不如資訊通訊產品需要較高的 傳輸度，而是在產品的耗電量、可靠 度 上 有 所 要 求 。 應 用 CCK(Complementary Code Keying) 在 802.11 b 無線聯網的 2.4GHz 頻帶裡 的 11Mbps 數據傳輸速度，即可達成。 (3) WM2M 無線機器對機器的行動裝置 (Mobile Devices) ─ 是 TCP/IP 對 RS232 轉換器分為 WLAN 無線串列伺服 器 Nport-W2150 及 GPRS 行動通訊網路 提供的行動裝置 GT331 兩種，本實驗 採用 GT331，所建構基礎設備如圖 10 圖 10 伺服連線主機、Wireless USB GT331 Nport-W2 無線網卡 AP 基地台 伺服連線主機
Adapter 與行動裝置 GT331 所示為伺服連線主機、Wireless USB Adapter 與行動裝置 GT331 等硬體。 2.1.4 WM2M 通訊閘道的建立與設定 WM2M通訊閘道的建立與設定依 WLAN 與 GPRS 這兩種異質的無線通道來進行規 劃包括:行動裝置的軔體規劃與相關 設定，伺服連線主機如何與行動裝置 進行 TCP/IP 連線設定及如何將行動裝 置增加成為伺服連線主機的虛擬通訊 埠口。在圖 11 所示是 WLAN 與 GPRS 數 據聯網架構以構成伺服連線主機與行 動 裝 置 之 間 建 立 通 訊 閘 道 的 方 式 【2】。 圖 11 WLAN 與 GPRS 數據聯網架 通訊閘道建置成功與否，將關係 整個通訊傳輸是否能正常運作，也直 接影響 M2M 技術平台與 CNC 加工設備 之間的(NC Program)資料傳遞與訊息 的交換效率。本研究實驗設法將伺服 連線主機與無線行動裝置建立點對點 (Point-to-Point)的網路聯結程式進 行 連 接，使能形 成端 對端的 通 訊控 制。不論 CNC 加工設備的分佈地點是 在同一廠區裡、乃至不同的樓層或者 是有各自的分廠，甚至是分佈在海外 地 區 。 只 要 將 WM2M (Wireless Machine–to-Machine)無線機器對機 器的行動裝置接上 CNC 設備的 RS232 介面，即能立即與伺服連線主機進行 NC 程式(NC Program)雙向傳遞，由於 本 實 驗 設 計 是 使 用 端 對 端 (End-to-End)的控制方式，係直接由 伺服 主 機資料 庫連結 通訊應 用軟體 (DNC-Max)來控管 NC 程式是否要輸出 (output) 至近端或是遠端的機台設 備上，以建立 NC 程式的授控管理模式。 2.1.5 WLAN 通訊閘道建立與其系統架 構： WLAN 通信閘道系統建立是將無線 串列設備伺服器 W2150 的存取模式設 為 Real COM Mode 與 COM Mapping Settings 建置虛擬的通訊埠。電腦本 身有內建串列通訊埠，通常會有一組 到兩組串列通訊埠 ，分別為 COM1、 COM2，無論使用任何作業系統，包含
DOS、Windows、OS2、Linux，都可以 容易的控制這些串列埠。若想要使用 第三組以上的串列埠時，可以使用無 線串列伺服器 W2150，而無線串列伺服 器可以產生 COM3、 COM4、 COM n 的 串列通訊埠，這些都是屬於虛擬的通 訊埠。新增加出來的串列通訊埠就等 同實體的串列埠，使用的方式和原始 的串列埠 COM1 和 COM2 是相同的，感 覺不出是內建或外接的。 當使用無線串列設備伺服器，並 設定為 Real COM Mode 時，不需了解 電腦是如何和串列設備伺服器溝通， 因為現有的 Real COM 應用程式會自動 解決串列埠和 TCP/IP 之間的問題，只 要將 Real COM 驅動程式 Driver 設定 連結到無線串列設備伺服器，則無線 串列設備伺服器就可以視同為所延伸 出來的串列通訊埠了，因此只要再將 伺 服 連 線 主 機 安 裝 Nport-W2150 Windows Drivers Manager 驅 動 程 式，增加“NPort”的裝置名稱及相關 的通訊參數設定並定義虛擬通訊埠口 的埠號即可完成無線區域網路通訊閘 道的設定。 無線串列設備連網伺服器，適用 於較難佈線及線路容易磨損的環境， 並且使設備擴充時避免重新佈線、施 工的最佳解決方案。 2.1.6 WLAN 無線通訊閘道所需硬體 與設定方式： WLAN 無線通訊閘道所需硬體如下： 1. DWL-G132 Wireless Card 無線網卡 2. AP (Access Point) AWK1110 無線
存取點(基地台) 3. 無線串列設備連網伺服器 W2150： Wireless 串列設備連網伺服器，主 要是連接於 CNC 端，將 RS232 介面 轉換成為無線接收端的功能，使傳 輸的距離最高可達 100 公尺 (理想 值達：@11 Mbps, in open areas)。 4. 本研究設計建構之 GPRS 無線通訊 閘道連線流程如圖 13 所示。 圖 12 GPRS 無線通訊系統之構件 DWL-G132 Wireless
Card 無線網卡 AWK1110 WirelessAccess Point (AP)無線 存取點(基地台)
W2150 Wireless 無線串 列設備連網伺服器
圖 13 GPRS 無線通訊系統閘道(Tunnel)連線流程【7】
2.1.7 WM2M 通訊實驗系統測試
行動傳輸（Mobile Transmission） 的 主 要 連 線 方 式 ， 可 藉 由 GPRS (General Packet Radio Service, GPRS 或 稱 2.5G) 和 無 線 區 域 網 路 (Wireless Local Area Networks, WLAN) 兩種方式進行，其個別的傳輸 速率 GPRS (2.5G)是 171.2K bps (理 論 最 高 值)而 目 前 實 際 值 是 20-40K bps，WLAN 屬於 802.11x 是 2M～54M bps 兩者之間的傳輸效能差異很大， 但這並不會影響 NC 程式傳輸至 CNC 加 工設備的傳輸速度，因為 CNC 加工機 台的對外 I/O 通訊是透過 RS232 介面 來進行 NC Program 的傳送與接收。 RS232 的串列傳送是一個位元接著一 個位元的方式，單位是以位元 Bit 計 算。本研究，實驗用的 CNC 機台其傳 輸速率為 876 bytes/sec 字元/秒。因 此，在通訊傳輸的理論上利用電腦連 線主機透過 GPRS 網路或是 WLAN 網 路，進行 NC Program 的傳輸是可行 的。本研究將分別說明使用 WLAN 與 GPRS 無線通道連接無線行動裝置來進 行 NC 程式(NC Program)的傳輸測試。 在系統測試中，所會遭遇的困難 點是電腦連線主機與連線設備之間相 距的位置，因此距離將是造成測試中 最大的障礙。因此將使用 Terminal Emulator 超級終端機的概念，對所建 構 實 驗 設 備 架 構 進 行 測 試 。 使 用 Terminal Emulator 的優點是打破實體 空間 的 籓籬 ，不需實 際至 加工現 場 (Shop Floor)連接 CNC 設備，就能進 行 WM2M 技術平台與行動通訊裝置連接 設備之間資訊與通訊的整合測試。
圖 14 系統自我測試的設計架構 在系統自我測試的設計架構如上 圖 14 所示，將使用 2 部桌上型電腦及 一部筆記型電腦。其中一部桌上型電 腦將設為 HOST 主機 亦稱為 Server 端，HOST 主機將使用 NC-Base/DNC-Max 軟體模組所建立的 NC 知識管理平台亦 稱 M2M 平台。HOST 主機所建置的 M2M 技術平台，將進行 NC 資訊的管理與無 線通訊聯網的整合應用。把另一部桌 上 型 電 腦 模 擬 為 近 端 設 備 (Local Equipment)，將 Nport-W2150 行動裝 置連接上桌上型電腦的 COM 1 通訊埠 口上，兩部電腦之間就透過 WLAN 通訊 閘道來進行 NC 程式(NC Program)的傳 輸與接收測試。另一筆記型電腦因具 有其移動性及可攜帶性，較不受限測 試地點的影響，將筆記型電腦模擬成 遠端的設備 (Remote Equipment) 並 連接上 GT331 行動裝置，GPRS 網路通 道是 由 電信業 者所提 供的加值 服務 (Value Added Services ,VAS)，因此 只要是有提供 GPRS 網路服務的地區與 國家，都能進行 NC 程式(NC Program) 遠距 離 收送 (Transceiver)的實驗 測 試，進行 NC 機器遠端監控及維護。 2.1.8 WM2M 通訊測試結果分析 WLAN 測試的結果與效能分析說明如 下： 以下將使用 0207.nc 檔案進行傳 送與接收，傳輸的參數如下： 傳輸速率 Baud Rate:9600 同位元檢
查 Parity Check :E 資料位元 Data
Bits:7
停止位元 Stop Bits: 2 流量控制
Flow Control :X on /X off(軟體協 定)
表 1 WLAN 系統測試效能分析(Performance Analyzer)
Date time Port name Info text Info filename Info cps Info sec Info bytes 2007/3/25 16:25 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 467 43 18217 2007/3/25 16:40 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 479 43 18217 2007/3/25 16:41 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 492 43 18217 2007/3/25 16:42 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 479 42 18217 2007/3/25 16:43 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 492 42 18217 2007/3/25 16:45 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 479 43 18217 2007/3/25 16:48 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 479 43 18217 2007/3/25 17:00 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 479 44 18217 2007/3/25 17:01 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 479 43 18217 2007/3/25 17:14 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 479 43 18217 2007/3/25 17:16 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 479 43 18217 2007/3/25 17:17 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 479 43 18217 2007/3/25 17:18 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 479 43 18217 2007/3/25 17:24 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 479 43 18217 2007/3/25 17:26 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 479 43 18217 2007/3/25 17:36 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 492 43 18217 2007/3/25 17:24 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 479 43 18217 2007/3/25 17:26 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 479 43 18217 2007/3/25 17:36 FANUC- 0iT 收到檔案(正在等候認證) 0207.nc 492 43 18217 WLAN 測試的結果： (1) WLAN 屬於區域網路 ，接收逾時 (Receive timeout)的時間(秒數) 不 須 延 長。 且 WLAN 資 料 封 包 (packet)解密與復原之反應時間 很快，每一封包的反應時間是 2ms 至 5ms，因此不致造成傳送與接 收的延遲現象。 (2) 根據實驗結果如表 1 所示，使用 無線區域網路(WLAN)進行資料傳 輸通訊時，資料封包的解封裝密 與 復 原 的 回 應 往 返 時 間 (Run-Trip)很快，不致於會發生 延遲現象，因此在通訊協定的接 收逾時(Time-out)參數設定，設 為 2～5 秒即可。 2.1.9 GPRS 測試結果與效能分析 GPRS 傳輸架構如圖 15 所示，其傳輸參 數設定如下:
(1) Baud Rate:9600/ Parity Check :E / Data Bits:7/Stop Bits: 2
圖 15 S2GPRS (Serial-to-GPRS) 架構 由 CNC 終端設備傳送 PARTB.NC 檔案至伺服連線主機進行上傳頻道測 試結果如下： 第 一 次 測 試 時 間 為 2007/3/6 總共傳送 20 次 、成功 13 次、失敗 7 次。 第 二 次 測 試 時 間 為 2007/3/13 總共傳送 11 次 、成功 10 次、失敗 1 次。 第 三 次 測 試 時 間 為 2007/4/6 總共傳送 10 次 、成功 10 次、失敗 0 次。 第三次試驗成功之傳輸封包資料 如表 2 所示 表 2 GPRS 系統測試效能分析(Performance Analyzer) 下傳頻道測試結果
Date time Port name Info text Info filename Info cps Info time /sec Info bytes 2007/4/6 10:38 'NXN GT311 傳送完成 PARTB .NC 240 46 4773 2007/4/6 10:40 'NXN GT311 傳送完成 PARTB .NC 198 48 4773 2007/4/6 10:42 'NXN GT311 傳送完成 PARTB .NC 220 46 4773 2007/4/6 10:45 'NXN GT311 傳送完成 PARTB .NC 220 46 4773 2007/4/6 10:48 'NXN GT311 傳送完成 PARTB .NC 240 45 4773 2007/4/6 10:51 'NXN GT311 傳送完成 PARTB .NC 248 45 4773 2007/4/6 10:54 'NXN GT311 傳送完成 PARTB .NC 198 48 4773 2007/4/6 10:58 'NXN GT311 傳送完成 PARTB .NC 195 48 4773 2007/4/6 11:05 'NXN GT311 傳送完成 PARTB .NC 220 46 4773 2007/4/6 11:07 'NXN GT311 傳送完成 PARTB .NC 240 45 4773 2007/4/6 11:09 'NXN GT311 傳送完成 PARTB .NC 220 46 4773 GPRS 測試的結果分析如下 (1) TCP 使用在無線傳輸時，因為在無 線環境中，其傳輸速率會因空氣 介面的繞送路徑產生訊號衰減及 雜訊干擾等因素，造成傳輸效能 (Performance)會變得較差，同時 在蜂巢式網路架構下，若是行動 台 MS 是採用固定式則並不會受到 基地台 BTS 換手 Handoff 的時間 影響。若是行動台 MS 正處於高速 移動下，則 TCP 通信協定還會受 到換手 Handoff 的時間影響，亦 造成封包遺失率提高。
(2) GPRS 第一次、第二次失敗，發現 傳輸完成的時間產生落差且有封 包資料傳送不完整的現象，係因 GPRS 是採用 FDMA 與 TDMA 通訊存 取技術，當 GSM 系統同時多人使 用相同頻道時，電信業者會依 GSM 用戶，優先使用頻道，且當傳輸 的檔案越大，則造成延遲的現象 越明顯。 (3) 應用GPRS 行動通訊技術以進行 NC 資料的傳送是可行的，但還是有 傳輸不完整的現象產生，導致傳 輸不完整的原因除了訊號繞送路 徑產生訊號衰減及雜訊干擾等因 素外，GT331 軔體在進行大量資料 封包轉換串列訊號(Data Packet Convert into Serial)的解譯功 能，因緩衝(Buffer)能力不足， 造成處理不及而形成資料溢滿現 象(Data Overflow)。經將 DNC-Max 通訊軟體調整傳輸參數，將每單 節的傳送延遲時間延長，經第三 次測試結果如表 2 所示，在此條 件下進行傳頻道測試的結果，資 料封包是完整且無遺失的現象。 2.3 WLAN/GPRS 實驗討論 應用 WLAN/GPRS 無線與行動通訊技術 進行數據傳輸，使用的 DNC-Max 通訊 軟體在處理 WLAN/GPRS 無線雙網的異 質性時，各項傳輸參數之通訊協定設 定值都是一致的。唯一不同之處是使 用 GPRS 無線行動通訊時的延遲設定 值，接收逾時(Receive Timeout)的時 間(秒數)延長，並且傳送時每行之前 也需稍延遲，可確保資料傳送與接收 的完整性，但相對地傳送速度與效能 Speed/ Efficiency 會下降，會增加傳 遞的時間。 根據 GPRS 資料繞送路徑的原理、 訊務通道(Traffic Channels) 使用多 寡及使用的調變技術(FDMA、TDMA)等 因素，將形成資料封包(Data Packet) 到達的時間形成變數。另外，再加上 每一 GPRS 的資料封包，反應的時間是 (50～3000 ms)才能完成拆解與復原資 料的原始結構，這表示傳遞的檔案資 料越大，延遲的現象越易發生。因此 必須確定 GDT(GPRS Data Transceiver) 行動裝置的軔体設計與傳輸軟體之間 的交握協定能力搭配必須要很穩定才 能進行資料完整的收送。在相同的傳 輸速率 9600 Baud Rate 下測試的傳送 速度與效能 Speed/ Efficiency 分析 結論，如下表 3 所示【8】。 表 3 在相同的傳輸速率下的傳送速度與效能 Speed/ Efficiency 分析
Baud Rate Serial Card (bytes/sec) WLAN Network (5～ 40 ms) (bytes/sec) GPRS Network (50～3000 ms) (bytes/sec) WLAN (Efficiency) GPRS (Efficiency) 9600 876 479 240 50% 25%
三、計劃結果自評 RFID 技術由於半導體奈米科技的 突破，價格日益降低，性能日益提高， 且體積日益縮小，已有廣泛應用於日 常貨物辨識的可能性，悄悄地由明日 產業轉變成今日產業。本研究由應用 面切入，結合無線電 M2M、RFID 技術， 應用於供應鍊管理。 本期獲 鈞會補助，建置 RFID 控 管之供應鏈物流模擬系統，進行系列 RFID 應用性能的研究。例如 RFID 與讀 寫器位置的關係 ，多 少距離 讀 取得 到，多少距離讀取不到。RFID 擺置方 向不一時，是否無法全部讀取。如何 克服，貼在紙箱上的 RFID 標籤與貼在 金屬上的 RFID 標籤何以不能混用，如 何區隔，混合時如何辨識。RFID 如何 重複寫入辨識碼，以使 RFID 能多次重 複使用，以更進一步降低成本。其次 是 RFID 遠端資訊傳送系統建構，藉 RFID 快速反應供應鏈體系的物料、成 品、銷售資訊傳遞，以提升供應鏈物 流流通效率，降低庫存，即時反應備 料以達 JIT 的目標。 為 使 無 線 傳 輸 技 術 應 用 在遠 端 M2M 資訊傳送，本期本研究也投入建置 WM2M 無線通訊系統，應用於 CNC 工具 機線上 trouble 的診斷及維護。有一 篇碩士論文完成，對 CNC 自動化加工 製程，當加工程式被修改，或出錯時 能遠端監控診斷排除，對 CNC 加工業 而言，有極實際的應用價值與貢獻。 本研究期待 鈞會更進一步的補助，持 續推展更深入的研究。 四、參考文獻
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2. Ron Weinstein ,“RFID: A Tech-nical Overview and Its Appli-cation to the Enterprise”, New
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7. Lei Liu, Martin Gaedke and An-dreas Koeppel, “M2M Interface: a Web Services-base Framework for Federated Enterprise
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IEEE International Conference on Web Services, 2005, 0-7695 -2409-5/05 IEEE. 8. 吳昭德，應用 WLAN/GPRS 無線通訊 技術整合 NC 知識管理平台之研究 碩士論文，國立高雄應用科技大 學，工業工程與管理研究所，2007 年 6 月。
