國 立 交 通 大 學
工業工程與管理學系
碩士論文
利用網路服務技術設計台灣瓦斯鋼瓶之追溯系統
Designing a Web Service Based Traceability System
for Liquefied Petroleum Gas Steel Bottles in Taiwan
研究生：王炯棠
指導教授：梁高榮博士
利用網路服務技術設計台灣瓦斯鋼瓶之追溯系統 研究生：王炯棠 指導教授：梁高榮博士 國立交通大學工業工程與管理學系
摘要
在台灣，液化石油氣對於許多家庭、餐廳與工業場所是一種很重要的能量來源。又如何 安全地運送各種液化石油氣鋼瓶已產生了許多公共安全上的議題。其中的一個議題是定期地 檢驗液化石油氣鋼瓶的品質，之後再將一個具有效期限的鋁製標示卡附屬在每一個檢驗合格 的鋼瓶上。另一個重要的議題是建立追溯系統用於監控與確認鋼瓶在逾期之前的流向與所在 地。本論文將提出一個以網路服務為基礎的分散式資訊系統來解決瓦斯鋼瓶的追溯問題。研 究包含了台灣瓦斯鋼瓶供應鏈的分析、設計鋼瓶的追蹤代碼與資訊流的分析。更重要的是本 論文將實作一個以網路服務基礎的追溯系統雛型。此實作成果已顯示出網路服務方法用於解 決追蹤桶裝液化石油氣問題之可行性。 關鍵詞： 液化石油氣、瓦斯鋼瓶、追溯系統、網路服務、供應鏈。Designing a Web Service Based Traceability System for Liquefied Petroleum Gas Steel Bottles in Taiwan
Student: Chiung-Tang Wang Advisor: Dr. Gau-Rong Liang Department of Institute of Industrial Engineering & Management
National Chiao Tung University
Abstract
Liquefied Petroleum Gas (LPG) is an important energy source for many homes, restaurants, and industrial sites in Taiwan. Also, how to transport various kinds of bottled LPG in a secure way have inevitably generated many public safety issues. One of them is to inspect the quality of each LPG steel bottle regularly; thereafter an aluminum-based license plate with a valid period is attached to each qualified steel bottle. Another important one is to build a traceability system for monitoring their movements and locating the positions of LPG steel bottles before the expiration of their licenses. In this thesis, a distributed information system based on web service technology is proposed to solve the steel bottle traceability problem. The research includes the analysis of LPG steel bottle supply chain in Taiwan, the design of tracing codes for steel bottles, and the analysis of information flows. More importantly, a web service based prototype traceability system has been implemented. Also this implementation shows the feasibility of web service approach for solving the tracing bottled LPG problem.
Keywords：
誌謝
本論文能順利完成，首先要感謝梁高榮教授的費心指導，不論是在論文的觀念與架構上 或是寫作的技巧上，梁老師總是不辭辛勞的指導。由於梁老師這樣認真的指導，使我釐清了 許多論文相關的觀念，同時也學習了許多在寫作方面的技巧，使我獲益斐淺。還要特別感謝 唐麗英老師與張永佳老師對所論文所提供的寶貴建議，使本論文的內容更加充實。 本論文的研究過程中，中華民國液化石油氣容器安全協會解答了許多本論文對於瓦斯鋼 瓶供應鏈的問題，同時並安排參觀瓦斯鋼瓶供應鏈的作業流程使本論文可以實際觀察瓦斯鋼 瓶供應鏈的現況，在此對中華民國液化石油氣容器表達感謝之意。 最後要感謝同實驗室的同學，新凱、阿端、阿牛、彥志，以及學弟妹，音帆、潔妤、粗 皮、家宇，在研究所期間的陪伴與幫助，還有家人與朋友對我的支持與鼓勵。 本論文在撰寫期間曾參與研究計畫「建置高雄花卉批發市場資料倉儲與大型冷藏庫庫存 管理系統，計畫編號：95 農科-8.2.1-糧-Z1(4)」的研究與接受支助，特此感謝。目錄
摘要...i Abstract ...ii 誌謝...iii 目錄...iv 圖目錄...vi 表目錄...viii 第一章 緒論...1 1.1 研究動機...1 1.2 問題界定...3 1.3 研究目的...4 1.4 研究方法...5 1.5 論文架構...6 第二章 文獻回顧...7 2.1 台灣地區家用液化石油氣供應鏈...7 2.1.1 瓦斯鋼瓶簡介...7 2.1.2 液化石油氣供應鏈流程...9 2.1.3 現有系統分析... 11 2.2 追溯系統...13 2.3 資訊攜帶技術...17 2.3.1 一維條碼...17 2.3.2 二維條碼...18 2.3.3 無線射頻辨識技術...19 2.4 跨組織的資訊儲存與整合架構...21 2.4.1 完全集中式架構...21 2.4.2 部份集中式架構...22 2.4.3 分散式架構...24 第三章 追溯系統資訊儲存架構設計...26 3.1 研究方法與流程...26 3.2 液化石油氣供應鏈流程分析與標準化...27 3.3 瓦斯鋼瓶追蹤識別...32 3.3.1 定義瓦斯鋼瓶追蹤識別碼...32 3.3.2 追蹤識別碼記載與資料攜帶技術...33 3.4 液化石油氣供應鏈細部流程設計與標準化...35 3.5 資訊系統三階正規化分析與設計...38 3.5.1 設計方法與架構...38 3.5.2 分銷商進銷存系統三階正規化分析...39 3.5.3 新鋼瓶基本資料資訊系統三階正規化分析...45 第四章 追溯系統整合查詢架構設計...474.1 追溯資訊的集中式整合架構設計...47 4.2 追溯資訊的分散式整合架構設計...49 4.2.1 以網路服務為基礎的服務導向架構...49 4.2.2 瓦斯鋼瓶追溯系統的服務導向架構設計...51 4.2.3 瓦斯鋼瓶供應鏈的網路服務設計...53 第五章 追溯系統實作與驗證...56 5.1 追溯系統環境建置...56 5.2 佈署網路服務伺服端...59
5.2.1 利用 Microsoft Visual Studio .NET 2005 與 IIS 佈署網路服務...59
5.2.2 佈署追溯系統之網路服務...60 5.3 實作服務需求端應用程式...63 第六章 結論與未來研究方向...66 6.1 結論...66 6.2 未來研究方向...67 參考文獻...68 附錄一 瓦斯鋼瓶檢驗流程...70
圖目錄
圖1.1 研究方法與步驟...5 圖1.2 論文架構圖...6 圖2.1 家用液化石油氣產品 BOM 表 ...7 圖2.2 市面流通之瓦斯鋼瓶...8 圖2.3 瓦斯鋼瓶新瓶檢驗合格卡...8 圖2.4 瓦斯鋼瓶定期檢驗標示卡...9 圖2.5 液化石油氣供應鏈架構圖...10 圖2.7 新瓶銷售資料管理流程... 11 圖2.8 瓦斯鋼瓶檢驗資料管理流程...12 圖2.9 瓦斯鋼瓶檢驗歷史網路查詢介面...12 圖2.8 完全集中式架構圖...21 圖2.9 部份集中式架構圖...22 圖2.10 分散式架構圖...24 圖3.1 瓦斯鋼瓶流通與使用流程 IDEF0 表達圖...27 圖3.2 瓦斯鋼瓶流通與使用作業主要流程 IDEF0 圖...28 圖3.3 新鋼瓶檢驗與銷售作業 IDEF0 圖...28 圖3.4 管理空鋼瓶作業 IDEF0 圖...29 圖3.5 空鋼瓶灌氣作業 IDEF0 圖...30 圖3.6 鋼瓶定期檢驗作業 IDEF0 圖...30 圖3.7 LPG 販售與使用作業 IDEF0 圖 ...31 圖3.8 建議瓦斯鋼瓶採用之追蹤識別碼圖解...33 圖3.9 新鋼瓶銷售作業 IDEF0 圖...35 圖3.10 儲存作業 IDEF0 圖...36 圖3.11 送往檢驗廠作業 IDEF0 圖...36 圖3.12 已灌氣鋼瓶管理作業 IDEF0 圖...37 圖3.13 鋼瓶銷售作業 IDEF0 圖...37 圖3.14 設計階層與資料庫設計流程關係對照圖...38 圖3.15 分銷商進銷存系統概念性邏輯模型 IDEF1X 規格...40 圖3.16 分銷商進銷存系統三階正規化的實體模型 IDEF1X 規格...40 圖3.17 新瓶基本資料資訊系統三階正規化實體模型 IDEF1X 規格...45 圖4.1 瓦斯鋼瓶檢驗資料傳送流程圖...47 圖4.2 瓦斯鋼瓶基本資料傳送流程...48 圖4.3 瓦斯鋼瓶流動資料傳送流程...48 圖4.4 網路服務基本架構...50 圖4.5 網路服務描述語言之組成元素架構圖...50 圖4.6 瓦斯鋼瓶追溯系統的資料搜尋流程...52 圖4.7 目錄系統資料傳送流程圖...52 圖4.8 目錄系統 XML 檔案之 XML 綱要文件 ...53圖4.8 檢驗資料查詢網路服務架構圖...53 圖4.9.瓦斯鋼瓶流動斐氏圖...55 圖5.1 實際建置之分銷商進銷存系統資料庫結構...56 圖5.2 實際建置之其他資料庫架構...57 圖5.3 資料庫之預存程序...57 圖5.4 目錄系統的資料傳送系統架構...58
圖5.4 Microsoft Visual Studio .NET 2005 建立網路服務之畫面...59
圖5.5 Microsoft Visual Studio .NET 2005 撰寫網路服務程式碼畫面...59
圖5.6 IIS 部屬網路服務畫面...60 圖5.7 使用 IE 瀏覽分銷商網路服務 WSDL 文件...61 圖5.8 IE 瀏覽分銷商網路服務畫面...61 圖5.9 IE 瀏覽分銷商網路服務結果頁面...62 圖5.10 服務需求端應用程式架構...63 圖5.11 服務需求端應用程式主畫面...64 圖5.12 用戶端應用程式資料處理流程 IDEF0 圖...64 圖5.13 用戶端應用程式查詢結果畫面...65 附錄圖一 瓦斯檢驗流程 IDEF0 概觀圖...70 附錄圖二 瓦斯鋼瓶檢驗流程七大作業 IDEF0 圖...71 附錄圖三 收瓶與堆置作業 IDEF0 圖...71 附錄圖四 未卸閥鋼瓶檢驗流程作業 IDEF0 圖...72 附錄圖五 無閥鋼瓶檢驗流程作業 IDEF0 圖...72 附錄圖六 第二次外觀檢查與內部檢查作業 IDEF0 圖...73 附錄圖七 重量檢查與塗裝作業 IDEF0 圖...73 附錄圖八 裝鋼瓶閥與後續流程作業 IDEF0 圖...74
表目錄
表2.1 瓦斯鋼瓶檢驗週期表...9 表2.2 可追蹤性之定義...14 表2.3 一維條碼比較表...17 表2.4 二維條碼比較表...18 表2.5 一維條碼、二維條碼與 RFID 之比較...20 表3.1 分銷商資料表...41 表3.2 使用者資料表...41 表3.3 送驗鋼瓶資料表...42 表3.4 送驗後進貨鋼瓶資料表...42 表3.5 送驗單資料表...42 表3.6 送灌氣鋼瓶資料表...42 表3.7 已灌氣鋼瓶資料表...43 表3.8 灌氣退回鋼瓶資料表...43 表3.9 灌氣單資料表...43 表3.10 販售運出鋼瓶資料表...43 表3.11 新購鋼瓶進貨資料表...44 表3.12 空瓶回收資料表...44 表3.13 出貨單資料表...44 表3.14 出貨單明細資料表...44 表3.15 新鋼瓶資料表...45 表3.16 廠商資料表...46 表3.17 使用者資料表...46 表3.18 銷售對象資料表...46 表3.19 鋼瓶銷售資料表...46 表4.1 目錄系統 XML 檔案格式表...52 表4.2 瓦斯鋼瓶基本資料查詢網路服務之回傳結果格式表...54 表4.3 瓦斯鋼瓶流動資料查詢網路服務之回傳結果格式表...54 表4.4 瓦斯鋼瓶檢驗資料查詢網路服務之回傳結果格式表...54 表4.5 斐氏圖的暫存點與轉移點說明...55第一章 緒論
本章內容可分為五部份，分別為 1.1 節「研究動機」，1.2 節「問題界定」，1.3 節「研 究目的」，1.4 節「研究方法」，1.5 節「論文架構」。1.1 研究動機
瓦斯燃料為目前國內廣泛性使用的燃料，用戶遍及一般民眾、工業、汽車、船舶等。目 前台灣民生用的瓦斯燃料主要有兩種，一種為天然氣(Natural Gas, NG)，其主要成分為甲 烷，由各城鎮瓦斯公司配管輸送到消費者住宅。另一種為液化石油氣(Liquefied Petroleum Gas, LPG)又稱為桶裝瓦斯，主要成分為丙烷與丁烷，以液態儲存於鋼瓶(Steel Bottle)中，由 瓦斯分銷商販運送至消費者住宅。由於NG 配管成本過高，僅限於都市等人密集地區使用， 而 LPG 具有移動性高與運送方便的特性，使得 LPG 對於無天然氣導管的地區與流動攤販而 言，仍然為主要的瓦斯燃料。目前國內兩種瓦斯使用比例約為 4:5，使用液化石油氣的用戶 約有300 萬戶，其產值超過 1 千億台幣，可見 LPG 對一般民生能源之重要性。 LPG 為十分便捷的能源，其以丙烷與丁烷為主要成分，具有窒息性、易燃與易爆特 性，而且由於 LPG 在填充與搬運上壓縮成高壓氣體，當洩漏時會因氣體膨脹擴散約 270 倍 氣體，進而釀成重大災害，造成民眾的生命與財產之損失。近年來國內頻繁發生民眾不慎引 爆LPG 以及不法人士利用引爆 LPG 進行恐嚇取財等事件，如民國 93 年 12 月台北車站停車 場遭人惡性放置11 瓶瓦斯鋼瓶並引燃，氣爆炸毀附近車輛；民國 95 年 7 月板橋瓦斯鋼瓶氣 體外洩，引發氣爆火災造成附近多間民宅受損；民國 96 年 6 月總統女兒陳幸妤住宅遭人丟 擲瓦斯鋼瓶縱火。這些事件不但造成重大傷亡與引起社會的恐慌也使得 LPG 的管理問題成 為公共安全的一項重要課題。而 LPG 要在市面上流通必須儲存於瓦斯鋼瓶中，因此要管理 LPG 必須針對瓦斯鋼瓶的管理著手。 自內政部消防署主管瓦斯鋼瓶製造場、檢驗場及負責分裝場、分銷商容器安全管理以 來，我國針對瓦斯鋼瓶的安全管理積極推動許多政策與措施。但許多分銷商為了降低成本， 違法使用逾期瓦斯鋼瓶，分裝廠也因為業務壓力對於逾期未檢驗的瓦斯鋼瓶依然進行灌裝充 氣，以致於市面上逾期不檢驗的鋼瓶數量眾多且到處充斥。消防署雖了解此情況，但礙於目 前無法正確掌握瓦斯鋼瓶的流向與使用狀態，對於逾期瓦斯鋼瓶的查緝仍然沒有有效的查核 方法。 中華民國液化石油氣容器安全協會(以下簡稱容器協會)於民國 95 年統計民國 91 年 4 月 至民國 95 年 6 月全國瓦斯鋼瓶檢驗資料，其中瓦斯鋼瓶已使用年限分析結果顯示國內有 57.4%的瓦斯鋼瓶使用超過 20 年，28.8%的瓦斯鋼瓶使用超過 10 年，僅僅 13.8%為 10 年以 下之新瓦斯鋼瓶。根據內政部液化石油氣定期檢驗基準之規定，超過 20 年的瓦斯鋼瓶必須 每年檢查一次，才能確保使用的安全性。若未來仍然無法有效管制逾期未檢驗的問題，瓦斯 鋼瓶的已使用年限勢必不斷增加，進而造成更大的災害。因此利用一套有效率方法來嚇阻目 前的違法行為，已經是刻不容緩。 但是對於瓦斯鋼瓶管理而言，國內外的相關文獻相當的少。根據 2007 年西班牙的學者 的解釋[16]，其原因是很多國家的液化石油氣產業都是寡占的，故營運單位不希望說出太多 的商業機密以引來競爭者。因此針對瓦斯鋼瓶的管理，本論文將尋求其他供應鏈中的產品品質管理方法，並將該方法導入瓦斯鋼瓶產業。 觀察目前許多供應鏈，如食品供應鏈、汽車供應鏈、藥品供應鏈、航電產品供應鏈等， 可以發現在這些供應鏈中管理者為了有效管理產品的品質，紛紛導入各種資訊科技建立供應 鏈的追溯系統(Traceability System)使供應鏈具有追蹤(Tracing)與追溯(Tracking)的功能。藉由 追蹤與追溯的功能，供應鏈的成員可以追蹤目前產品位於供應鏈的哪一個位置，所以當產品 發生問題時便可以快速追查並回收；除此之外，供應鏈的成員也可以了解手上的產品的製造 過程與使用的相關原料。由這些供應鏈的成效顯示，如果可以讓 LPG 供應鏈具有追蹤與追 溯的能力，則消防署便可以追蹤逾期瓦斯鋼瓶的所在地以防止非法使用預期鋼瓶，也可以藉 由追溯功能了解每一個瓦斯鋼瓶在供應鏈流通的各種資訊，進而避免瓦斯鋼瓶被利用於犯罪 之行為。而消費者也可以追溯家中瓦斯鋼瓶的檢驗歷史資料，而達到全民督導，有效控管預 期鋼瓶。 基於上述角度的分析，本研究擬設計與評估在 LPG 供應鏈上發展追蹤與追溯的功能的 方法，希望能藉由本研究提供一套有效率的架構以發展 LPG 供應鏈的追溯系統，並利用此 制度來管理瓦斯鋼瓶。除此之外，發展 LPG 供應鏈的追溯系統不只讓主管機關的管理有效 率，更可以藉由發展的過程協助 LPG 供應鏈中的各個成員進行流程的改善並加強資訊化能 力，使LPG 供應鏈的運作更有效率也更好管理。
1.2 問題界定
我國政府於 1997 年五月二日擇定內政部為液化石油氣安全管理法定機關並對家用瓦斯 鋼瓶之安全管理於「公共危險物品及可燃性高壓氣體設置標準暨安全管理辦法」明確規範 之。其後由相關主管機關執行查核、取締，以嚇阻違規。但實施以來發現只靠法令規定來查 緝逾期瓦斯鋼瓶效果不佳、且耗費人力資源。目前瓦斯鋼瓶的使用仍存在四大主要問題如 下： 一、分銷商未依規定送檢逾期容器 不肖分銷商於商業考量的經營理念下，為節省容器檢驗費用，抱著投機的心態違規使用 逾期容器或是將逾期容器替換偽裝成檢驗合格的容器。這種行為不但枉顧消費者安全更導致 低價競爭而擾亂市場。 二、守法分裝場判別逾期容器作業耗時，不肖分裝場則直接違規灌氣 分裝場人員只能以目視驗驗卡個別判斷容器是否逾期，作業耗時，並可能因操作人員年 齡、視力以及工作場所的光線等因素，誤判合格標示所載之下次檢驗期限。部分分裝場為爭 取客戶與營利，或礙於客戶人情壓力，常常無法拒絕少數的逾期容器，因而違規灌裝逾期瓦 斯鋼瓶，導致逾期瓦斯鋼瓶依然可以在市面上流通販售。 三、一般消費者對液化石油氣之安全性無概念 雖然政府已經進行宣導，但消費者普遍的安全觀念不高，對於瓦斯鋼瓶之品質大多不加 重視。也因為大多數的消費者在購買 LPG 時並不會檢查容器檢驗卡而使得分銷商投機使用 逾期瓦斯鋼瓶並藉此壓低成本。此外目前消費者對於不肖廠商變造之檢驗卡並無專業能力可 以辨識，不易要求消費者共同監督分銷商。 四、產業資訊化程度低，資訊互通不易 目前資訊流向僅單向由檢驗廠來，並受限於每一只容器的檢驗年限，相對應於每天於分 銷商買賣出入的數量，所能反應的真實狀況有很大的差異。檢驗廠所提供的是已經檢驗的合 格容器資料，對於逾期容器不進入檢驗流程，完全沒有幫助。且分銷商普遍 E 化程度低， 對於瓦斯鋼瓶進出貨並無資訊化管理導致分銷商本身也不清楚所擁有的瓦斯鋼瓶數量，消防 署更無法加以管理。 造成上述問題之主要原因在於目前供應鏈中的瓦斯鋼瓶之相關資訊無法被確實儲存與利 用，因此需要一套LPG 供應鏈的追溯系統來管理瓦斯鋼瓶的相關資訊。1.3 研究目的
本研究的目的在針對 LPG 供應鏈系統中釐清瓦斯鋼瓶的資訊流並評估如何利用各種技 術追蹤與追溯瓦斯鋼瓶，進而提出一套最適當之追溯系統架構。所提出之追溯系統架構將以 達到以下兩點目的為基礎進行設計： 一、提供瓦斯鋼瓶產業之相關作業的資訊來源 目前瓦斯鋼瓶的相關產業彼此間的並無資訊流的互相溝通，造成瓦斯鋼瓶的檢驗資料無 法被分裝廠利用、瓦斯鋼瓶的基本資料無法被檢驗廠利用。許多與瓦斯鋼瓶相關的作業在無 明確資訊來源得情況下，無法進行流程自動化而必需仰賴人力作業，進而導致許多違例行 為。本論文所提出追溯系統架構，將提供適當的資料來源，提昇產業自動化程度。 二、提供相關資料使管理單位掌握瓦斯鋼瓶之流向 現行的瓦斯鋼瓶流向雜亂，瓦斯鋼瓶之相關的資訊無法串聯。本問題所提出的追溯系統 架構將規劃出瓦斯鋼瓶的流向紀錄架構，使得相關的管理單位可以藉由流向的分析辦別出違 例行為，並釐清相關的法律責任。 追溯系統主要重點在於供應鏈資訊流之設計，本論文將資訊流之設計細分為資料的儲存 與資料的利用，並以此兩部分來探討追溯系統資訊流的設計方式。 資料的儲存設計是針對產品在供應鏈產生的追溯資訊要如何儲存，為此供應鏈從上游到 下游必須先進行垂直整合。供應鏈垂直整合的作用在於確保產品在流通時所產生追溯資訊能 夠被妥善的保存，且被保存的產品追溯資訊能符合一定的標準化規定且能顯示出產品在供應 鏈的識別資訊。在此部份將提出架構說明了追溯系統之相關資料要如何被儲存，以供未來使 用。 資料的利用設計是針對上一部份所儲存的資料要如何有效的查詢、彙總與使用。前一部 份將產品在供應鏈流通時所產生之大量的資料加以儲存。本部份之目的是將這些資料轉換成 有助於流程管理與決策的資訊，並做有效率的分析與呈現。在此本研究將設計一套整合查詢 架構用以收集與收尋資料外，並設計一套方法有效的方法分析 LPG 供應鏈所收集到的資 料。1.4 研究方法
本研究的研究方法架構，如圖1.1 所示，共分為以下五個步驟進行分析探討。 1. 確認研究目的與範疇 本論文的首要步驟是了解目前 LPG 供應鏈上存在的問題，並了解目前的系統架構是否 有改善的空間，進而衡量個人力量及實際需求，規劃未來的研究目的。 2. 基本技術與知識研究 確認研究目的之後，即針對所有可能需要的知識與技術做了解，一方面各種可利用的工 具與技術，另一方面也能再次確認系統建構的可行性。 3. 專家訪談與流程分析 為了能夠使理論研究的成果能夠真正的應用，必須事前很詳細與專家訪談，以避免完成 之後的結果與現實差異過大，同時經由事前訪談過程更加確認 LPG 產業的相關知識與供應 鏈的情況。所以在研究過程中，曾多次實地訪查液化石油氣容器安全協會。利用專家所提供 的資料與規格，以 IDEF0 規格繪製供應鏈的作業流程，明確分析 LPG 供應鏈中物流與資訊 流的傳遞情況。 4. 技術評估與系統設計 根據目前 LPG 供應鏈的情況對於各種可能進行的方案評估最適合的做為基礎，並根據 所選擇的方案與供應鏈的作業流程，設計瓦斯鋼瓶的追蹤與追溯模式。設計過程將分別針對 資料的儲存與資料的利用兩方面進行分析，並詳細說明設計的內容，以供未來政府推動計畫 時做參考。 5. 系統實作驗證 為了證明本研究所設計的系統可以達成且能解決目前所遭遇的問題，將根據之前的設計 與所學習的技術，利用.NET 平台進行系統的測試實作。 圖1.1 研究方法與步驟1.5 論文架構
本研究的內容編排如下，而圖1.2 為本論文之架構圖。 第一章：緒論－說明本論文研究動機、問題界定、研究目的及研究方法。 第二章：文獻回顧－說明台灣地區液化石油氣供應鏈、追溯系統、資料攜帶技術及跨組織的 資訊儲存與整合架構相關理論。 第三章：追溯系統資訊儲存架構設計－針對供應鏈的資料儲存方式進行設計，作為追溯系統 的基礎，內容包含液化石油氣供應鏈物料流程標準化、定義與記載瓦斯鋼瓶追蹤識 別、液化石油氣供應鏈資訊流程標準化及資訊系統三階正規化分析。 第四章：追溯系統整合查詢架構設計－針對第三章所儲存的資料進行整合查詢架構之設計， 以發揮追溯系統之效能，包含包含檢驗資訊與鋼瓶資訊之整合查詢架構、鋼瓶流向 之整合查詢架構、目錄系統設計與資料仲介者設計。 第五章：系統實作與驗證－將之前所設計之架構進行實作驗證，內容包含分銷商進銷存系 統、新瓶基本資料資訊系統及網路整合查詢系統。 第六章：結論與未來研究方向。 圖1.2 論文架構圖第二章 文獻回顧
文獻回顧的部分將分為四部份討論，分別於2.1 節探討「台灣地區家用液化石油氣供應 練」，2.2 節探討「追溯系統」，2.3 節探討「資料攜帶技術」，2.4 節探討「跨組織的資訊 儲存與整合架構」。2.1 台灣地區家用液化石油氣供應鏈
本節的目的在介紹目前台灣地區家用液化石油氣供應鏈，首先將於2.1.1 介紹目前所使 用的瓦斯鋼瓶，2.1.2 節介紹家用液化石油氣目前的供應鏈流程，2.1.3 節介紹目前有關液化 石油氣的資訊系統。2.1.1 瓦斯鋼瓶簡介
我國目前市面上家用液化石油氣在販售時，由三種主要項目所構成產品[3]，這三種項 目分別為LPG、瓦斯鋼瓶與容器檢驗合格標示，其物料清單(Bill Of Material, BOM)如圖 2.1 所示。LPG 為消費者購買與消耗的主要項目；瓦斯鋼瓶主要的目的在儲存 LPG 以方便搬運 與販售，由鋼瓶與壓力閥所組成，其中鋼瓶又由鋼瓶瓶身、鋼瓶護圈、鋼裙與鋼瓶基口4 個 部份所組成；容器檢驗合格標示則用以代表一個瓦斯鋼瓶的合格情況，可分為容器定期檢驗 合格標示(以下簡稱檢驗卡)與新容器出廠合格標示(以下簡稱合格卡)，兩者的差異在於新瓦 斯鋼瓶第一次檢驗成功後所標示的合格證明為合格卡，之後依規定檢驗成功合格證明則為檢 驗卡。 圖2.1 家用液化石油氣產品 BOM 表 目前市面上流通的瓦斯鋼瓶皆由鋼板鍛造並將其表面漆成灰色，如圖 2.2 所示。市面上 流通的瓦斯鋼瓶主要以依容量大小區分規格，規格可以分為四公斤、十公斤、十六公斤、二 十公斤和五十公斤，其中以二十公斤、十六公斤和四公斤的瓦斯鋼瓶最為普遍且數量也最 多。圖2.2 市面流通之瓦斯鋼瓶 不論是何種瓦斯鋼瓶，在流通前都必須滿足「液化石油氣容器認可基準」之規定，並取 得液化石油氣容器證明書與合格卡。製造商應對檢驗合格的瓦斯鋼瓶打刻鋼印於其瓶身肩部 並固定合格卡於護圈。鋼印之內容包含廠商名稱、填充內容物之名稱、實測盛水容積、實測 淨重、耐壓試驗壓力、耐壓試驗日期、型式認可證書字號與容器編號，其中容器編號依照規 定共有12 碼，前 2 碼為廠商代碼；第 3 至 4 碼為製造年份；第 5 碼至 6 碼為容器規格；第 7 碼至 12 碼為流水編號，例如 AA9420000001。合格卡上會註明合格卡號(附條碼)、下次檢 驗日期、容器規格、容器實重、容器號碼、製造商代號與出場耐壓試驗日期，如圖 2.3 所 示。 圖2.3 瓦斯鋼瓶新瓶檢驗合格卡[1] 瓦斯鋼瓶在檢驗合格後，仍須定期送至檢驗廠檢驗，其檢驗週期與瓦斯鋼瓶的使用年限 與鋼瓶的容積有很密切的關係，詳細的檢驗周期規定如表 2.1 所示。瓦斯鋼瓶的定期檢驗內 容必須依照「液化石油氣容器定期檢驗基準」之規定。檢驗項目包含第一次外觀檢查、耐壓 膨脹試驗、內部檢查及重量檢查等四大項。檢驗不合格的瓦斯鋼瓶將會現場壓毀而檢驗合格
之瓦斯鋼瓶將會附加檢驗卡。檢驗卡上會註明檢驗卡號(附條碼)、容器規格、容器號碼、出 廠耐壓日期、容器實重(含閥)與下次檢驗日期，如圖 2.4 所示。 表2.1 瓦斯鋼瓶檢驗週期表 鋼瓶容積 出廠日期 8 年以內 8 年至 20 年 20 年以上 50~120 公升 4 年 1 次 3 年 1 次 每年1 次 5 年以內 10 至 20 年 20 年以上 25~50 公升 5 年 1 次 3 年 1 次 每年1 次 20 年以內 20 年以上 25 公升以下 6 年 1 次 每年1 次 圖2.4 瓦斯鋼瓶定期檢驗標示卡[1]
2.1.2 液化石油氣供應鏈流程
LPG 供應鏈由分裝場、檢驗場、鋼瓶製造(進口)商、內政部標準檢驗局、瓦斯分銷商、 消防署和消費者等角色所共同組成[7,13]。目前台灣地區家用 LPG 的經銷體系圖如圖 2.5 所 示。本論文將 LPG 經銷體系分為 LPG 來源、瓦斯鋼瓶灌入 LPG 與瓦斯鋼瓶相關事務等三 個部分，由於本論文主要針對瓦斯鋼瓶的流向進行研究，因此僅針對供應鏈中瓦斯鋼瓶的流 通進行介紹。以下分別介紹鋼瓶製造(進口)商與瓦斯分銷商、分裝場與瓦斯分銷商、檢驗場 與瓦斯分銷商、消費者與瓦斯分銷商、消防署與檢驗場之間五種瓦斯鋼瓶流通方式進行說 明。 鋼瓶製造(進口)商在供應鏈中負責販售新瓦斯鋼瓶給瓦斯分銷商。販售新瓦斯鋼瓶必須 通過消防署的形式認證與個別認證。目前國內認可的鋼瓶製造(進口)商僅有十家，包含有國 內製造商六家與進口商四家。 分裝廠負責販售 LPG 給瓦斯分銷商並將 LPG 填充到瓦斯分銷商的空瓦斯鋼瓶中，目國 內共有 116 家分裝場負責供應分銷商 LPG。分銷商除了要將瓦斯鋼瓶送往分裝廠外還要負 責運回。依照消防署之規定，分裝廠在填充 LPG 時，必須先確認瓦斯鋼瓶之檢驗期限是否符合規定；若瓦斯鋼瓶逾期未檢驗，則不可填充該瓦斯鋼瓶。 圖2.5 液化石油氣供應鏈架構圖 檢驗場在供應鏈中負責瓦斯鋼瓶的檢驗，而瓦斯分銷商需依規定之檢驗週期把瓦斯鋼瓶 送往檢驗場檢驗，目前國內共有 31 家檢驗場。在消防署的推動下，目前全國的檢驗場之檢 驗數據已經全面電腦化，並設有線上監視系統可即時連線上網查看檢驗過程，以預防檢驗場 檢驗不實或發生人為紀錄疏失，線上監視系統如圖2.6 所示。 圖2.6 檢驗場線上監視系統
消費者扮演購買和消費瓦斯鋼瓶中 LPG 的角色，分銷商將充氣完的瓦斯鋼瓶販售給消 費者並負責消費者使用完畢之空瓦斯鋼瓶的回收。若消費者無空瓦斯鋼瓶時，則由分銷商提 供。目前分銷商提供鋼瓶時，部份瓦斯分銷商採取由消費買斷的方式；部份採取向消費者收 取押金的方式；部份則無償提供。目前政府擬推動由分銷商向消費者收取租金，同時由分銷 商與消費者雙方訂定供氣定型化契約的方式，藉此將瓦斯鋼瓶的所有權歸屬於分銷商，以方 便管理。 檢驗場必須每月向申請消防署購買檢驗卡，檢驗廠所能購買的檢驗卡數量由消防署核 定，且當檢驗場當月有違規事項時，將會影響次月所能購買的檢驗卡數量。消防署利用檢驗 卡的數量來管理檢驗場，並且避免檢驗場之間惡性競爭的發生。
2.1.3 現有系統分析
目前消防署對於瓦斯鋼瓶進行管理所需的資料主要由新瓦斯鋼瓶販售資料庫與瓦斯鋼瓶 檢驗資料庫兩者得來[8]。雖然目前分裝廠、分銷商和檢驗場的基本資料都已經建立資料 庫，但其資料內容僅能做名冊查詢用，並無法實際用於管理瓦斯鋼瓶。 新瓦斯鋼瓶銷售資料庫主要儲存鋼瓶製造(進口)商銷售鋼瓶的相關資料，資料內容包含 製造(進口)商的相關資料、合格卡的相關資料與新瓶銷售的相關資料，其中鋼瓶製造(進口) 商的相關資料在鋼瓶製造(進口)商申請認可合格後會由消防署傳送給容器協會；合格卡卡號 資料也是在消防署核發合格卡後由消防署傳送給容器協會；新瓶的銷售資料則是由鋼瓶製造 (進口)商在瓦斯鋼瓶售出後傳送給容器協會；最後由容器協會彙整所有資料後，輸入資料庫 中，並由容器協會提供新瓶銷售月報表給消防署，其資料管理流程如圖2.7 所示。 圖2.7 新瓶銷售資料管理流程 雖然藉由新瓶銷售資料庫所提供的資料可以使消防署了解瓦斯鋼瓶銷售的流向，但是銷 售後之後的瓦斯鋼瓶的流通卻不在其資料範圍內。由於瓦斯鋼瓶的使用年限長，且其使用期 間可能因為消費者更換分銷商而導致負責的分銷商與購買鋼瓶的分銷商並不相同，因此新瓶 的銷售資料庫的資料並無法有效管理瓦斯鋼瓶的流向。 瓦斯鋼瓶檢驗資料庫主要儲存瓦斯鋼瓶在檢驗場檢驗的相關資料，資料內容包含分銷商 的相關資料、檢驗場的相關資料、容器的基本資料和容器檢驗資料。除了分銷商與檢驗場資 料為分銷商與檢驗場在審核成功後由容器協會建立外，容器的基本資料與容器的檢驗資料皆由檢驗場按日、按月傳送報表及電子檔案給容器協會。由容器協會彙整所有資料後，輸入資 料庫中，並由容器協會提供統計報表給消防署，其資料管理流程如圖2.8 所示。 圖2.8 瓦斯鋼瓶檢驗資料管理流程 從瓦斯鋼瓶檢驗資料庫中除了可以得知容器的資料與歷史檢驗紀錄外，還可以取得將容 器送檢的分銷商資料，藉由此資料可以得知瓦斯鋼瓶在上次檢驗時所歸屬的分銷商，進而了 解容器在分銷商之間的流向。為了使消費者配合查緝逾期瓦斯鋼瓶，容器協會還提供了瓦斯 鋼瓶的檢驗歷史網路查詢介面，如圖 2.9 所示。雖然瓦斯鋼瓶檢驗資料庫系統對於逾期鋼瓶 的嚇阻有其作用，但是對於瓦斯鋼瓶位置的追蹤而言，利用瓦斯鋼瓶檢驗資料庫並無法正確 追蹤瓦斯鋼瓶的位置。瓦斯鋼瓶的檢驗週期最少為一年，且分銷商在瓦斯鋼瓶足夠時，往往 不會將檢驗期限到期的瓦斯鋼瓶立即送檢，使得瓦斯鋼瓶兩次檢驗的時間差距往往在一年以 上，也代表著從檢驗資料庫取得的容器所屬分銷商資料與實際的所屬分銷商有一年以上的時 間差，導致檢驗資料庫取得的目前容器所屬分銷商資料準確度並不高。此外瓦斯鋼瓶檢驗資 料庫中的資料為按規定檢驗的瓦斯鋼瓶資料，而逾期未檢驗的瓦斯鋼瓶資料並未包含，所以 瓦斯鋼瓶檢驗資料庫對於逾期鋼瓶的查緝並無實質的幫助。 圖2.9 瓦斯鋼瓶檢驗歷史網路查詢介面[1]
2.2 追溯系統
近年來供應鏈的興起，企業開始注重製造、物流、倉儲成本的問題，漸漸將本身非核心 的技術委外給專業的製造商，並直接出貨給客戶、零售商或下游廠商，以求降低成本並贏得 競爭優勢。因為全球經濟專案分工的的盛行，產品在販售給消費者之前，將會透過許多廠商 所提供原料、經由許多廠商加工製造最後由許多廠商轉手販售。這樣的情況導致產品的品質 與管理成為供應鏈管理中一個重要的問題。 產品的品質會受到許多因素的影響，如原料、加工過程、搬運過程、儲存過程等。為了 使消費者能夠信任產品的品質，產品上除了須標示有關於產品各項品質檢驗資料外，產品生 產資訊的透明化程度也成為消費者對於品質衡量的重要因素。產品生產的各項資訊不僅止於 讓消費者了解產品的生產過程與原料來源，更重要的是產品安全回收機制的建立。當產品發 生問題時，完整的製程資訊將有助於分辨問題的來源並追蹤可能發生同樣問題產品的所在位 置以方便回收。由於產品在生產過程中並非由單一個廠商所獨立運作，使得產品的生產資訊 分佈於數個參與產品生產的廠商之中。為了能夠有效的收集、儲存、利用分佈於各個廠商的 產品資訊，建立產品的追溯系統是唯一的解決方法。 追溯系統為實踐可追蹤性之實體。歷史文獻中對於可追蹤性並沒有一致性的定義，多普 (KJ van Dorp)[28]在 2002 年整理了可追蹤性的相關定義，如表 2.2 所示，並提出對於可追蹤 性不同的定義主要來自於定義者所屬的組織背景與所描述的生產活動。瓦斯鋼瓶的可追蹤性 來自其管理單位欲掌握其流向與處理過程而加以控管，其管理的重點在於產品流通資訊而非 產品的生產資訊與原料資訊，故本研究對瓦斯鋼瓶管理的可追蹤性由下列三點定義之：(1) 可確認產品在供應鏈中的流向與所在位置之能力、(2)可查詢產品在供應鏈中所產生有關產 品品質資訊之能力、(3)可瞭解產品在供應鏈中是否被不合理流通之能力。 產品的安全是供應鏈導入追溯系統最主要的理由，但是追溯系統導入對於供應鏈中的產 業的價值中，產品安全只是其中的一項。追溯系統對於產業的價值可列舉如下[9][19]： 1.確認產品的安全：可追溯性制度的建立有助於問題產品的追蹤與回收，當食品安全產 生問題而造成事故時，較易迅速追查原因，掌握產品行蹤，因此較易迅速及正確的回收產 品，並明確是業者責任範圍。 2.不良品的察覺與預防：追溯系統會在供應鏈中建立產品檢驗的機制，配合產品的生產 資料，可以快速查覺不良的原料與製程的缺失，進而減少不良品的發生。 3. 降低風險及消除法律責任：追溯系統可以提供完整生產的資料與原料資料。倘若產 品具可追蹤性，則可釐清是否為其所生產之產品造成消費者的損害，如果沒有建立可追蹤的 基礎，一個問題可能會基於預防的理由而迫使產業整體受害，能適當地建立可追蹤的基礎， 則問題將能有效地隔離和處理，達成降低風險及消除法律責任。 4.產品商譽建立與品質保證：商標為產品一項重要的品質指標，追溯系統可讓消費者能 獲得食品及生產者的正確情報資訊。由此可讓消費者或是下游廠商意識到由某廠商的加工過 程或是某廠商的原料品質較優良，進而建立優良的商標。 5.預防假貨：仿冒的商品無法提供明確完整的生產資訊或是商品標示，不完整的生產資 訊或是有問題的生產資訊在追溯系統的執行下，都將暴露在消費者前，與正牌商品比較之 下，假貨將容易被消費者辨識。 6.提昇供應練整體效益：要導入追溯系統，供應鏈中的各個廠商將進行流程的電子化與商品資訊的統一，藉此可提昇製品的在庫及品質管理，降低管理成本及提昇品質。 表2.2 可追蹤性之定義[28] 作者 定義 美國資源管理協會 APICS (1992) 對可追蹤性有兩部分的看法：(1)提供所定義之貨物的行進所在位置之屬性；(2)在一 批次的生產中，零件、製程和原料的登記與追蹤。 Beulens 等 (1999) 可追蹤性是為證明運送貨物或服務的履歷符合規格之能力。然而，如果著眼於追蹤與 追溯時，可追蹤性指在特定商業交易後，顧客與供應商仍之約束關係。 國際標準組織ISO (1994) 可追蹤性是藉由記載的識別証明進行追溯歷史、應用或是實體位置的能力。ISO 敘述 可追蹤性關係到產品與零件的來源、產品的製造歷史和交貨後產品的分佈與位置。且 根據ISO 的記載可追蹤性包含了轉換輸入到輸出之資源與活動的部分。 Jansen (1998) 產品追蹤與產品追溯之間有所區別。產品追蹤來自於產品價值或任務，用於能找出產 品的所在位置；產品的追溯來自於例外的處理，用於確定不良品質的來源。 Kim 等 (1995) 可追蹤性稱為產品的血統的証明，其包含了(1)追溯的本質、(2)定義單一識別、(3)血 統的圖形化標記所註釋的可追蹤關係。 國際製造執行系統協 會MESA (1997) 可追蹤性提供了產品所在地與相關處理之狀態資訊能見性。狀態資訊包含了誰對它作 業、組成、原料、投料量、供應商、批次、序號、流通產品的條件、警告、產品的修 正或例外。除了能見性以外，線上追蹤功能創造了允許追蹤元件與處理最終產品之重 要歷史的記載 Moe 等 (1998) 可追蹤性是可以追蹤產品批量與每個產品批量的歷史資料之能力，歷史資料來自其產 品在收成、運送、儲存、加工、配銷和販售各步驟間的流動或是各步驟的內部程序。 Rijn 等 (1993) 可追蹤性涉及(1)製作過程、(2)定義原料批量之識別、(3)追蹤所在位置與品質的資 訊、(4)追溯原料來源與利用的資訊。 Van Twillert (1999) 追蹤與追溯可以被細分為追蹤部分與向前及向後可追蹤性部分。追蹤部份由當物品在 供應鏈生產流通之所在位置的確認所構成。向前可追蹤性是關於一起生產的物品在供 應鏈中所在位置之確認。向後可追蹤性是用於不良品問題來源的確定。 Weigand (1997) 追蹤與追溯被認為是一個現代化的工具，它可以洞察產品的來源與供應鏈中個別作業 所使用的物品。
Wilson and Clarke (1998) 食品可追蹤性可以被定義為(1)描述產品收成歷史的資訊必需性質 (2)描述從收成之後 一直到顧客手中任何處理資訊與加工資訊之必需性質。 可追蹤制度的導入方式會受到各個產業的產業類別、導入目的、產品 BOM 之複雜度、 產品生命週期等因素所影響，所以各個產業對於可追蹤制度的導入並無固定的模式。但一般 而言，追溯系統的執行方式有目標物攜帶資訊與目標物攜帶識別碼兩種主要分法[23,26]。這 裡目標物可能是產品、零件或容器等物。 對目標物攜帶資訊而言，這是在要追蹤與追溯的目標物上加裝資訊攜帶設備。當目標物 經過供應鏈的製造、加工、搬運和銷售等作業點時，相關的作業資訊就可儲存於資訊設備 中。資訊攜帶設備的相關技術被稱為資料攜帶技術(Data Carrier Technologies)，其詳細內容 將於 2.3 節說明。此方式常使用的資訊攜帶設備對資訊儲存量的要求較高，常見的有二維條
碼、無線射頻辨識(Radio Frequency Identification, RFID)[2]技術及儲存資訊的晶片等，而採 用此技術的前提是作業資訊的讀寫要容易且建置成本低。 但是在瓦斯鋼瓶的定期檢驗中，檢驗場常採用噴砂方式來幫鋼瓶除鏽；從成本角度來考 量，這種破壞性檢驗會排除以目標物攜帶資訊方式來建置瓦斯鋼瓶的追溯系統。此外瓦斯鋼 瓶資訊攜帶設備的選用受到成本與瓦斯鋼瓶的特性之限制，這使得瓦斯鋼瓶的追溯系統只能 採用目標物攜帶索引方式來建置。 對目標物攜帶識別碼而言，這是在要追蹤與追溯的目標物建置唯一識別，而此唯一識別 將儲存於資訊攜帶設備中。當目標物進行製造、加工、搬運和銷售等相關作業時，可由資料 攜帶設備取得識別資訊並將目標物的作業資訊和索引資訊一起儲存於資訊系統中，往後資訊 的需求者便可藉由識別資訊來找出目標的相關作業資訊。目標物攜帶索引的方式需要比較複 雜的架構來建置，以下提出幾個關鍵要素來說明。 1.產品之定義與辨識碼 在產品的生產過程之中將會產生相當大量的資訊儲存在供應鏈的各個階段。為了有效的 關聯產品的各階段資訊，對於產品的辨識碼是十分重要的。產品的辨識碼來自生產者對於產 品的定義，不同產品的定義影響到追溯系統的能力。對於產品定義的太廣義將會影響追蹤與 追溯資料時無法有效區別有問題的資訊；對於產品定義的太狹隘，會導致資料量過於龐大而 無法處理。 早期產品的外形與功能是區別產品的重要依據，但是僅依賴外形與功能並不能有效的區 分出相似產品在製造流程上的差異，如使用不同供應商所提供的原料、使用不同的機台製造 等。對於可追溯性制度而言，應該把一個批次(Batch)的生產單位視為最小的追蹤單位，也就 是不同批量所生產的產品將定義為不同的個體。一個批次的生產單位指一起生產的數量，其 擁有相同的生產條件且擁有相同的生產成本。利用一個生產批次作為產品的定義與識別代表 生產資訊將以批次來區分，產品的資訊也將以一個批次的方式來收集。 將產品定義為一個批量的生產單位後，為了將產品的資訊在供應鏈中流通，並需針對產 品建立其單一識別碼。為了建立追溯系統，單一識別碼的觀念並不只在最終產品上[6]，所 有組成這個最終產品的物料、測試、檢驗、組裝到交運的識別都必須完整，並確保其識別碼 具有獨一性。而對於必須在供應鏈上流通的原料與產品更要注意到供應鏈上的編碼原則。使 用供應鏈共通的編碼原則才能提供供應鏈上各作業節點不同型態的事業體之的唯一識別碼， 作為串連個別作業節點資料紀錄的唯一索引。 2.產品資訊傳遞技術 為了表示產品之間的差異，除了利用一套共通的編碼系統與識別碼外，還需要能夠傳遞 產品識別資訊的技術。供應鏈的各個作業節點之間常常因為各種需求而需要傳遞各種的資 訊。對於目標物攜帶識別碼而言，產品的唯一識別碼必須要能在供應鏈中傳遞，而且為了避 免混淆，產品的唯一識別碼必須隨著產品一起移動，也就是必須使用資料攜帶技術來達成。 目標物攜帶識別碼常見資料攜帶技術為一維條碼。但是有時考慮到追蹤識別碼的資料量較大 或是資料讀取的便利性，也會採用二維條碼與無線射頻技術，各種的資料攜帶技術將於 2.3 節說明。 3.各階段資訊之儲存內容 產品在供應鏈中的生產的各階段，必須將單一識別碼在產品生產過程紀錄伴隨著產品的 生產資料記錄到資料庫中。所在建立可追溯性系統時，供應鏈的各個作業節點必須有一定程
度的電子化與資訊化才能確保資訊能妥善的儲存。此外，個別儲存產品資訊的行為容易導致 資訊格式的不一致而造成將來整合時的資訊的混亂，如兩個廠商對於同一個生產作業所儲存 的作業資訊可能在格式、資料維度方面皆不相同。所以建立可追溯性系統時，必須分析生產 作業的作業流程，之後定義出每個生產作業的參考作業流程與須儲存的最低資料標準以作為 供應鏈各個作業節點儲存資訊的依據。為了滿足所訂定的標準，在建立可追溯性系統常常會 進行供應鏈中企業的企業流程再造(Business Process Reengineering, BPR)或是企業流程改善 (Business Process Improvement, BPI)。
4. 各階段資料之儲存與整合
由於產品資料與流程資料分散於供應鏈各個作業節點之中，而當面對追蹤與追溯的詢問 時，要如何收集與整合於供應鏈各個作業節點資料庫中的資料來回答問題是十分重要的。為 了有效的收集與整合資訊，首先要考慮到作業資訊的儲存架構，不同的作業資訊儲存架構將 影響往後資訊的整合方式。本研究將於2.5 節討論跨組織的資訊儲存與整合架構。
2.3 資訊攜帶技術
追溯系統在各種不同領域已發展許久，隨著技術的進步，發展出不同之資料攜帶工具， 如早期單單利用紙本為資訊傳遞記載工具，至現今發展出條碼、無線射頻辨識系統等等資訊 攜帶工具。常見資料攜帶技術包含條碼、二維條碼與 RFID。每種資料攜帶技術都有其技術 限制，及相關的經濟成本。選擇最適合的資訊攜帶技術對於追溯系統的是必要的，且有時需 要一個以上的資訊攜帶媒介共同進行資料的搜集與管理。以下將於 2.3.1 節介紹條碼技術、 2.3.2 節介紹二維條碼、2.3.3 節介紹 RFID。2.3.1 一維條碼
條碼(BarCode)[10][20]自 1973 年被正式啟用後，很快的便普及並廣泛應用到各行各 業，許多不同的條碼系統也一一的被開發。條碼之所以能夠這麼快速的普及，主要是因為條 碼的準確率與輸入速度比傳統手輸入方法更優良而且條碼的設備需求與成本皆不高。表 2.3 比較目前被廣泛使用的幾項條碼系統。 表2.3 一維條碼比較表 條碼 限制長度 資料內容 檢查碼 使用特性 三九碼 不限 包 含 英 文 字 母 、 數 字 與 7 個特殊符號 無限制 因為使用限制較少，一般常將三九碼用 於內部管理或非正式的場合。 EAN-8 8 碼 ( 含 檢查碼) 數字 有 EAN-13 13 碼(含 檢查碼) 數字 有 大多應用於表示零售商品在世界流通時 的唯一識別。 EAN-128 48 碼 以 內 數字 無限制 用於需要交換除了唯一識別外，商品其 他 的 補 充 資 料 ， 並 有 許 多 標 準 建 立 於 EAN-128 碼上通行。UPC-A 13 碼 數字 有 與 EAN 碼類似，不過 UPC 碼僅適用於
加拿大及北美地區。 UPC-E 8 碼 數字 有 由 UPC-A 以特定規則轉換，但並非所有 的UPC-A 都可以轉換為 UPC-E。 交 錯 式 25 碼 不限，但 必須是偶 數 數字 無 利用交錯式的編碼處理，節省列印條碼 所需的空間。 一二八碼 32 碼 以 內( 含 起 碼與終止 碼) ASCII 中 128 個字元 無限制 能支援字元數多，彈性大。
但是一維條碼最大資料長度受到限制，故多用以存放關鍵識別值，僅可作為一種資料標 識，不能對產品進行較詳細的描述，因此需透過網路到資料庫抓取更多的資料項目，因此在 缺乏網路或資料庫的狀況下，一維條碼之功用降低，此外，一維條碼還有一個明顯的缺點， 即是垂直方向不攜帶資料，故資料密度偏低。
2.3.2 二維條碼
一維條碼雖然提高了資料收集與資料處理的速度，但是由於受到資料容量的限制，一維 條碼僅能標識商品，更多的描述商品的資料只能依賴電腦網路和資料庫。在沒有資料庫或不 便連網路的地方，一維條碼無法有效發揮其功能，使得條碼的應用範圍受到了一定的限制。 基於這個原因，人們迫切希望發明一種新的條碼，除具有普通條碼的優點外，同時具有信息 容量大、可靠性高、保密防偽性強、易於製作、成本低等優點。正是為了滿足人們的這種需 求，美國Symbol 公司經過幾年的努力，於 1991 年正式推出名為 PDF417 的二維條碼，簡稱 為 PDF417 條碼，即「便攜式數據文件」。日本 Denso-Wave 於 1994 年也研發出了一種稱 為QR-Code[25]的二維條碼，QR 所代表的意思是「Quick Response 」(快速反應)，QR-Code 目前是日本應用最普遍的的一種二維條碼。 為了要提高資料密度且在一個固定面積上印出所需資料，二維條碼利用二種方法來解 決：(1)在一維條碼的基礎上向二維條碼方向擴展，發展出堆疊式(Stacked)二維條碼，(2)利 用圖像識別原理，採用新的幾何形體和結構設計出二維條碼，發展成矩陣式(Matrix)二維條 碼。除了前面介紹的 PDF417 與 QR-Code 外，還有其他二維條碼被發展與使用，如 DataMatrix、Maxi Code 等，表 2.4 說明了各種的二維條碼之比較。 表2.4 二維條碼比較表[25]QR-Code PDF417 DataMatrix Maxi Code
發展地 日本Denso 美國Symbol 美國RVSI 美國UPS 條碼類型 矩陣式 堆疊式 矩陣式 矩陣式 數字 7089 字元 2710 字元 3116 字元 138 字元 字母與數字 4296 字元 1850 字元 2355 字元 93 字元 2 進位數 2953 位元 1018 位元 1556 位元 資料 容量 漢字 1817 字元 554 字元 778 字元 重要特徵 大容量、面積 小、快速讀取 大容量 體積小 快速讀取 主要用途 各領域 辦公室自動化 工廠自動化 物流 標準 AIM International、 JIS、ISO AIM International、 ISO AIM International、 ISO AIM International、 ISO 雖然二維條碼修正了一維條碼許多的缺點，其具有儲存量大、保密性高、錯誤糾正能力
高等特性，但是因為目前除了日本以外的國家普及度不高和特殊掃描偵測設備價格的問題， 目前二維條碼仍無法完全取代一維條碼。
2.3.3 無線射頻辨識技術
RFID[2]是藉由射頻技術辨識貼附於商品上之微小 IC 晶片（RFID Tag, RFID 標籤）內的 資料，再將資料傳到後端系統，以進行追蹤、統計、結帳、查核及存貨控制等處理，其為一 種非接觸式、短距離的自動識別技術，其最大目的在於取代目前運用廣泛的條碼。RFID 近 年來在產品辨識方面十分熱門，由於有眾多大型跨國零售業以及美國軍方的採用，不論是在 相關的硬體設備、軟體系統以及國際規範均快速的發展中。 RFID 系統具有標籤（Tag）、讀取器（Reader）及後端應用系統三個主要組成元件來探 討，當讀取器接近標籤時，讀取器就會透過天線發送訊號，標籤收到訊號後轉換為運作時所 需的能量，在執行某些運算（若有必要時）後，回傳資料給讀取器，讀取器將收到的訊號解 碼之後，再傳送給後端系統做進一步的處理。系統在工作時無需人力介入，且具有非接觸式 讀取、資料可更新、儲存資料容量大、可重複使用、同時間可讀取多個 Tag、資料安全性佳 等優點。 RFID 標籤基本結構是微型天線和內含簡單邏輯電路之 IC 晶片，主要可分為主動式 （Active）及被動式（Passive）二種。主動式 RFID 標籤內建電池，可主動發射辨識碼，被 動式則未內建電池，靠著讀取器發射的電波，利用磁場來產生電流以提供標籤之運作。 EPC[18]再將 RFID 細分為 6 個等級，第 0 級標籤是被動式唯讀標籤，記憶體有 64 位元；第 1 級標籤是被動式可讀寫標籤，但是只能寫入一次，記憶體 96 位元；第 2 級標籤是被動式 可多次讀寫標籤，記憶體有128 或 256 位元；第 3 級標籤為半主動式標籤，內建電池可供應 電力；第4 級為主動式標籤，標籤內建電池，記憶容量比其他等級的標籤更大；第 5 級為主 動式標籤，規範標籤與標籤之間的自我溝通方式，此等級的標籤可以取代讀寫器的功能。目 前產品最常見的是第1 級標籤。 讀寫器的構成一般由天線．射頻模組．讀寫模組構成。在 EPC 標準中，無線電波由讀 寫器發射，目的為讀取RFID 標籤內的資料，EPC 標準規格的讀寫器可支援低頻與超高頻兩 種頻帶，分別是 13.56MHz 和 860-930MHz 兩頻帶。目前 EPC 規格的讀寫器設計必須搭配 被動式 EPC 規格標籤。讀寫器讀取範圍會隨頻率的高低呈現正向的變化，在低頻時讀寫器 僅能辨識數十公分以內的物品;而超高頻辨識距離可達數公尺。 雖然目前 RFID 已經十分普及但是就現階段而言，RFID 在使用上還有許多困難待克 服，其主要困難點在於價格、干擾性、批量讀取精確性。以價格而言，雖然 RFID 標籤具有 資料記憶量大和能忍受惡劣環境的優點，但消費者與業者無法接受容量大的 RFID 標籤之價 格，這使得RFID 在產品辨識的使用上仍以便宜容量小的 RFID 為主[26]；同樣的 RFID 要忍 受惡劣環境時，RFID 標籤的包裝必須以特殊材料進行封合，這也使得能忍受惡劣環境之 RFID 的售價無法被消費者與業者接受的。以干擾性而言，由於 RFID 採用電波通信，所以 在讀取時，很容易受到金屬或液體的干擾，對於金屬產品與液態產品而言，RFID 無法發揮 其效果。以批量讀取精確性而言，若讀取率無法達到 100%，則對於流程自動化的進行便無 法發揮RFID 自動化讀寫辨識的功能。 總結上述的各種資料攜帶技術，表 2.5 比較了一維條碼、二維條碼與 RFID 的各種特
性。 表2.5 一維條碼、二維條碼與 RFID 之比較 一維條碼 二維條碼 RFID 標籤 價格 低 低 高 儲存資料量 最低 中等 最高 加密性 不可加密 可加密 可加密 同時讀取數量 一次一個 一次一個 可同時讀取多個 讀取方式 人力 人力 自動 方向性 需近距離對準條碼 需近距離對準條碼 遠距離但會受金屬、 水和方向性干擾 設備成本 最低 中等 最高 讀寫性 唯讀 唯讀 可讀可寫 再利用性 不可回收 不可回收 可回收再利用 普及性 高 低 中等 美觀性 低 低 高 堅固性 易因污染破損而無法 讀取 可忍受一定程度的汙 染與破損 對污染與破損的忍耐 力高
2.4 跨組織的資訊儲存與整合架構
跨組織的資訊儲存與整合架構是將儲存於不同組織資料庫的資料加以統整並分享給組織 的利害關係者。由於要整合的各組織的資料庫結構之間一定會存在著許多的差異，面對這種 異質性分散式資料庫(Heterogeneous Distributed Databases)[27]的環境，要建立跨組織整合資 訊分享的有兩個方向：消除要各組織分享資料之間異質性的集中式架構和利用整合查詢來迴 避異質性的分散式架構。本研究將跨組織的資訊儲存與整合架構概分為三種：(1) 將所有的 資料庫合併成一個大型的資料庫以消除資料庫之間的異質性，也就是完全集中式架構，以下 將於 2.4.1 節介紹。(2)將現有資料庫中的資料根據分享機制加以整合，並將整合後的資料儲 存於一個整合性的資料庫中，也就是部分集中式架構，以下將於 2.4.2 節介紹。(3)利用整合 查詢介面的方式擷取各組織異質性資料庫的資料，也就是分散式架構，以下將於 2.4.3 節介 紹。
2.4.1 完全集中式架構
完全集中式架構是指針對組織共同的作業流程重新設計一套新的資訊系統來整合此流程 跨組織的資訊，每一個組織都使用同一個資訊系統且每一個組織所有與作業有關的資料也都 儲存再同一個共用的資料庫中，如圖2.8 所示。在圖 2.8 中，組織 A 在作業時所產生的資訊 和組織B 作業時所產生的資訊都透過一套通用的資訊系統而儲存於通用的資料庫中。 圖2.8 完全集中式架構圖 為了使資訊系統適合每一個組織使用，完全集中式架構必須先統一每一個組織的作業流 程而發展出適合每一個組織流程的資訊系統與資料庫架構。但實際上每一個組織的軟硬體架 構、作業方式和資訊需求皆不相同，要發展出適合每一個組織的資訊系統是十分困難的。因 為每一個組織的作業流程、軟硬體架構和需求難以整合，完全集中式架構的資訊系統在開發 時往往只能以多數組織為考量，而忽略少部份組織。 完全集中式架構中資料庫所儲存的資料除了作業流程所需的相關資料，還包含了維持一 個資訊系統運作的相關資料，以一個共用的進出貨管理資訊系統為例，資料庫中除了會儲存進貨資料、出貨資料等作業流程資訊外，還會儲存系統使用者資料、使用者權限資料、系統 代碼資料等資訊系統運作的相關資料。由於完全集中式架構僅利用一個資料庫來儲存每一個 的資料，為了避免重要的商業資料的被竊取，通常都是由第三方中立者來管理系統與資料 庫，如政府、主管機關、學術單位等。儘管是由第三方中立者來管理，但資料並非儲存於組 織內，仍然有可能會造成商業機密的外洩。除了安全性的問題外，將每一個組織所有資料都 儲存於同一個資料庫之中，將會造成資料量的膨脹，增加主機的負荷而影響作業流程的效 率。 要將已經存在的異質性系統完全整合成一個同質性的資料庫通常是困難或不可能的 [27]，一般此架構常用於資訊化程度低的產業。對於資訊化程度低的產業而言，通常沒有完 整的資訊系統來協助作業，利用集中式架構除了可以分攤軟體開發與資料庫維護的成本，也 可以藉此機會改善作業流程，嘗試以資訊系統提升管理品質，作為企業電子化管理的開端。 因此，完全集中式架構常被產業相關管理單位用來提昇產業資訊化程度而加強管理，如農糧 屬管理農民團體大型冷藏庫之庫存[15]。
2.4.2 部份集中式架構
有別於完全集中式架構將所有的資訊儲存於共通的資料庫，部分集中式架構僅儲存了的 組織之間協定要分享的資訊於共通資料庫中。在部分集中式架構中，每一個組織會自己的資 訊系統與資料庫來儲存組織作業產生的資訊，並將要分享的資訊定時傳遞到組織間共用的資 料庫中，如圖2.9 所示。 圖2.9 部份集中式架構圖對於部分集中式架構而言，各組織的管理者跟相關的管理單位必須先協議要共享的資料 內容以及對於資料能見性的權限問題，最後制定出標準的分享資料內容和格式與各單位的權 限。往後各組織則根據制定的資料內容和格式定期的傳送資料到整合的資料庫中，儲存於整 格式資料庫的資料將根據所制定的權限將資料分享給各單位。因為整合性資料庫中可能會包 含不想分享給同產業組織的資料，所以整合性資料庫的管理通常是由第三方中立者來管理， 如政府、主管機關、學術單位等。但也如同集中式架構，組織還是會擔心商業機密外洩的問 題，儘管部分集中式在整合資料庫中的資料遠少於完全集中式架構，但是資訊安全性的問題 依然存在。 部份集中式架構的技術重點在於如何將資訊傳送到整合性資料庫，常見的傳送方式有兩 種:資料庫直接連線和檔案的傳輸。資料庫直接連線是各組織開放資料庫的權限讓整合性資 料庫藉由應用程式按時進入各組織的資料庫中抓取資料，但跨組織的資料庫存取會影響到資 料庫的安全性，且應用程式必須考慮到每個組織不同的資料庫架構分別針對每個組織進行資 料轉換，而當組織資料庫架構有更改或是新增一個組織時，應用程式必須重新再修改，耗費 許多人力與時間。 檔案傳輸的方式是各組織依照固定時間擷取出資料庫中固定週期的資料，並將資料轉換 成固定規格的檔案，然後將此檔案藉由電子郵件(E-Mail)、檔案傳輸服務(File Transfer Service, FTS)、電子資料交換(Electronic Data Interchange, EDI)等方式傳送給整合性資料庫的 管理單位，最後在將檔案中的資料轉換入整合性資料庫中。常見的檔案形式有純文字文件、 Excel 檔、XML 文件，其中以 XML 文件最適合用於建立共通的資料溝通格式。 檔案傳輸的方式最重要的是要制定所傳送檔案的規格與檔案內資料的格式，若傳送的檔 案都能依照規定的格式，便可以建立自動化轉換的模式；否則當錯誤的格式會照成資料庫或 是程式發生錯誤，而必須以人力修正。如果能訂定所有組織一個統一的檔案的規格與檔案內 資料的格式，那麼便可以使用一個統一伺服端程式來處理傳送的檔案，但是統一個規格面對 傳送資料量大且資訊化程度不高的環境下，容易造成組織的反彈，因為這種環境下的組織無 法自行整合內部資料產生符合規定的檔案；若沒有一個統一的規格，那麼伺服端便要分別針 對每一個組織所傳送的檔案作不同的處理，當所參與的組織量多的時候，伺服端程式的設計 便會十分困難。一般而言，當系統參與組織量大時，會以一個統一規格要求組織先行處理資 料，而當參與組織少而且所要傳送的資料量大時，則由伺服器系統設計專門轉換程式的方法 來處理資料。 與完全集中式架構相比，部分集中式允許各個組織擁有自己的資訊系統，在組織資訊系 統的設計與使用上具有較高的彈性而且整合性的資料庫也容易管理與發展，但是隨著系統的 不斷發展，整合性資料庫的容量也必須不斷的增加，最後可能會影響到資料的處理與查詢 [26]。此外部分集中式的架構，資料是定期傳送到整合性資料庫中，因此在整合性資料庫中 的資料並不及時。 雖然部份集中式架構具有安全性不足、資料量膨脹與不及時的問題，但是整合後的資料 庫十分容易管理與發展且各個組織的資訊系統發展彈性高，在分散式架構還沒發展健全之 前，部分集中式的架構被普遍的使用，特別是對於已經電子化且資訊透明度高的產業，如台 灣花卉業務情報網[13]與台灣瓦斯鋼瓶檢驗資料查詢介面等都是利用部份集中式架構所建 構。
2.4.3 分散式架構
分散式的架構是利用一個整合查詢的伺服端仲介者(Agent)介面來做為跨組織資料庫之 間的溝通，如下圖 2.10 所示。在分散式架構中，所有的作業資訊都僅儲存各個組織的資料 庫中，而使用者利用整合查詢的介面對跨組織的資料詢問時，仲介者會根據使用者的詢問到 各個資料庫中擷取回答詢問所需要的資料，並將即取出來的資料加以整合後加以顯示。對於 一個分散式架構而言，必須要考慮兩個重要因素：怎麼擷取分散於各組織資料庫中的資料和 怎麼找出有需要的資料儲存於哪些資料庫中。 圖2.10 分散式架構圖 要擷取分散於各個組織的資料有兩種方法：(1)由各組織開放資料庫權限帳號，使仲介 者使用該帳號進入資料庫中擷取資料。(2)由各組織建立可以到資料庫查詢的資料庫介面， 仲 介 者 則 與 該 介 面 溝 通 ， 經 由 該 介 面 取 得 所 需 的 資 料 ， 資 料 庫 介 面 可 藉 由 中 介 軟 體 (Middleware)與網路服務(Web Service)[11]來建立。 仲介者藉由資料庫權限的開放直接到組織的資料庫擷取資訊，但是直接擷取資料的方式 除了安全性的問題之外，仲介者的設計還必須考慮到每個組織資料庫架構的問題，仲介者必 須根據不同的資料庫架構而改變擷取資料的 SQL 語法，而且當組織的資料庫改變或是系統 發展而增加組織時，仲介者介面便必須重新改寫。直接擷取資訊的方式並非一個有效率的作 法，特別是對一個參與組織多的系統。 為了修正直接擷取資訊的缺點，可以由各個組織設立資料庫介面。資料庫介面可以依仲 介者的要求到資料庫中擷取所需的資料，再將資料回傳給仲介者。當一個組織資料庫架構有 修改時，僅需要修正該組織的資料庫介面，而不必修改仲介者的程式。仲介者與資料庫介面 的溝通前必須先建立雙方的通訊協定，而為了使仲介者能夠有效率的與每一個組織的中介軟 體溝通，再制定通訊協定時，必須共同協議出能讓與所有組織中介軟體溝通的通訊協定。早 期都是使用中介軟體來建立資料庫介面時，但是中介軟體的開發成本昂貴且維護困難。目前 網路服務的發展解決了中介軟體的缺點且保有了其優點，網路服務技術提提供了簡單而順暢的機制，讓應用程式之間不必經由人力的操作介入，也不會受到雙方環境平台的影響，能自 動透過網際網路互相溝通，針對異質環境的架構下，能夠穩定且迅速的傳遞訊息。利用網路 服務應用來建立資料庫介面[17]，各組織設立的資料庫介面稱為服務提供者，提供資料庫查 詢的服務，伺服端中介者根據使用者的請求則向各個服務提供者要求提供相關資訊，最後所 有的服務提供者傳回資料後將由中介者整合顯示資料。 分散式架構早期發展時仲介者並沒有依照詢問的內容的不同而對不同組織的資料庫進行 資料擷取，而是利用對所有組織資料庫進行資料蒐集的方式，即使某一組織的資料庫中完全 沒有所需的資訊也會對其資料庫搜尋。這種方式對於參與組織多的系統是十分沒有效率的。 若能在使用者提出請求資訊後，便知道哪些組織的資料庫有所需要的資訊，便可以避免資源 與時間的浪費。為了了解使用者請求與資料儲存位置的關係，需要建立一個可以藉由詢問的 資訊來找出和回答詢問的相關資訊所儲存的位置的目錄系統(Directory Systems)，在目錄系 統中將會利用資料庫儲存收集使用者資訊與其關聯的廠商位址資訊，當使用者向仲介者提出 詢問時，仲介者便可以根據使用者所提供的資訊搜尋出相關資訊的廠商位址，而向廠商的資 料庫進行資料擷取，如網路服務技術中的通用描述、發現與整合(Universal Description, Discovery & Integration, UDDI)[11]便是扮演根據所提供資訊尋找服務位址的角色。
對於一個追溯系統而言，其參與的組織會包含供應鏈中所有的成員，若每當消費者要詢 問一個產品的加工資料時，不可能針對供應鏈中所有的加工製造商都加以查詢，因此會藉由 一個關聯了產品識別值與此產品所經歷過的廠商位址資料的資料庫，也就是，找出與產品的 識別值相關的加工廠商資料庫位址，在針對加工廠商的資料庫位址擷取相關資料。 分散式的架構中，由於每一個組織的資料都是儲存在自己資料庫中，可以免除組織管理 者對於商業機密外洩的疑慮。但是分散式的架構也相對的需要比較高的資訊技術來建構，每 一個參與的組織必須能夠提供資料分享的能力，因此分散式架構較適用於電子化程度高的產 業。
