無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究

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(1)無線射頻辨識. 於建築產業應用之研究 (RFID). 內政部建築研究所研究報告. 年度. 94.

(2) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 內政部建築研究所研究報告中華民國 94 年 12 月.

(3) （國科會 GRB 編號）. （本部計畫編號）０９４３０１０７００００Ｇ３０１５. 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 研究主持人：葉世文協同主持人：鄭明淵研究員：吳榮元、陳威年. 內政部建築研究所研究報告中華民國 94 年 12 月.

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(5) 目次. 目次表次 ..........................................................................................III 圖次 ........................................................................................... V 摘. 要 ...................................................................................XIII. 第一章緒論 ............................................................................ 1 1-1 研究動機.................................................................... 1 1-2 研究目的及內容 ........................................................ 3 第二章文獻回顧 .................................................................... 5 2-1 無線射頻辨識(RFID)技術之簡介............................ 5 2-2 國內預鑄工法之發展情況與施工特性 .................. 25 第三章. 無線射頻辨識(RFID)技術應用於營建產業之策略架構.......................................................................... 29. 3-1 前言.......................................................................... 29 3-2 國內產業科技策略之現況 ...................................... 31 3-3 營建產業導入 RFID 技術之策略架構 .................. 33 3-4 目前面臨之問題 ...................................................... 45 3-5 小結.......................................................................... 45 第四章. 無線射頻辨識(RFID)技術應用於建築工程之可行性分析 ..................................................................... 47. 4-1 RFID 應用於建築工程可行性分析之實驗計畫.... 47 第五章構件資訊整合系統規劃 .......................................... 73 5-1 系統發展概念 .......................................................... 73. I.

(6) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 5-2 確立晶片於建築生命週期各階段作業中所需儲存之工程資料項目..................................................... 79 5-3 系統架構與功能 .................................................... 101 第六章結論與建議 ............................................................ 125 6-1 結論........................................................................ 125 6-2 建議........................................................................ 127 附錄一、實驗統計數據.................................................... 131 附錄二、會議紀錄及建議事項........................................ 159 參考書目 ................................................................................ 167. II.

(7) 表次. 表次表 2-1 自動辨識系統的比較 .................................................... 6 表 2-2 RFID 系統發展史.......................................................... 6 表 2-3 RFID 依記憶體讀寫功能區分型式 ............................ 11 表 2-4 RFID 依使用頻率不同區分型式 ................................ 11 表 2-5 RFID 系統之優缺點.................................................... 13 表 2-6 傳統條碼 VS. RFID ..................................................... 15 表 2-7 預鑄工法施工特性 ...................................................... 27 表 3-1 先導計畫里程碑 .......................................................... 32 表 3-2 RFID 於營建產業之可能應用 .................................... 36 表 3-3 RFID 推動之 ROADMAP ............................................. 43 表 4-1 建築材料之可行性分析預期實驗總表 ...................... 48 表 4-2 建築構件之可行性分析實驗建議總表 ...................... 69 表 5-1 預鑄工法於生命週期各階段各部門中所需儲存之工程資料項目....................................................................... 86 表 5-2 鋼構工程於生命週期各階段各部門中所需儲存之工程資料項目....................................................................... 97 表 5-3 大綱進度表（樓層別進度表）欄位 ........................ 105 表 5-4 細部進度表（構件吊裝進度表）欄位 .................... 105 表 5-5 構件管理狀態分類表 ................................................ 110 表 6-1 預定研究時程進度表(第一年度).............................. 129. III.

(8) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. IV.

(9) 圖次. 圖次圖 1-1 本計畫整體研究流程圖 ................................................ 4 圖 2-1 RFID 操作方式.............................................................. 5 圖 2-2 無線射頻辨識 RFID 系統基本架構圖......................... 8 圖 2-3 鈕扣式 RFID TAG.......................................................... 9 圖 2-4 鑰匙式 RFID TAG.......................................................... 9 圖 2-5 卡片式 RFID TAG........................................................ 10 圖 2-6 內建式天線佈線圖 ...................................................... 12 圖 2-7 傳統條碼 ...................................................................... 14 圖 2-8 構件基本資料顯示 ...................................................... 16 圖 2-9 PDA 即時訂料 ............................................................. 16 圖 2-10 構件入庫管理 ............................................................ 17 圖 2-11 構件出庫管理............................................................. 17 圖 2-12 RFID TAG 置於預鑄牆 .............................................. 17 圖 2-13 RFID TAG 置於預鑄 SC 構件 ................................... 17 圖 2-14 工程師即時回饋資訊 ................................................ 17 圖 2-15 工程師依圖說進行自主檢查 .................................... 17 圖 3-1 公領域應用整合型先導計劃架構圖 .......................... 31 圖 3-2 RFID 應於營建產業之發展策略架構圖 .................... 33 圖 3-3 營建產業分類架構 ...................................................... 34 圖 3-4 營建公領域應用魚骨圖 .............................................. 35 圖 3-5 RFID 發展及產業應用架構圖 .................................... 38 圖 3-6 營建產業導入 RFID 技術之策略架構牛眼圖........... 41 V.

(10) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 圖 3-7 RFID 之整體策略推動藍圖 ........................................ 42 圖 4-1 RFID 可行性分析實驗流程圖 .................................... 49 圖 4-2 建築工程之可行性分析實驗流程圖 .......................... 51 圖 4-3 20CM 板型試體立體圖 ................................................ 52 圖 4-4 20CM 板型試體透視圖(立體)...................................... 52 圖 4-5 20CM 板型試體俯視圖 ................................................ 52 圖 4-6 20CM 板型試體透視圖(俯視)...................................... 52 圖 4-7 20CM 板型試體側視圖 ................................................ 52 圖 4-8 20CM 板型試體透視圖(側視)...................................... 52 圖 4-9 型鋼試體(RFID TAG 置於腹端) ................................. 53 圖 4-10 型鋼試體(RFID TAG 置於翼端) ............................... 53 圖 4-11 10CM 板型試體立體圖............................................... 54 圖 4-12 10CM 板型試體透視圖 .............................................. 54 圖 4-13 10CM 板型試體俯視圖 .............................................. 54 圖 4-14 10CM 板型試體透視圖 .............................................. 54 圖 4-15 10CM 板型試體側視圖 .............................................. 54 圖 4-16 10CM 板型試體透視圖 .............................................. 54 圖 4-17 RFID 需求定義(設備選用)流程圖 ........................... 56 圖 4-18 A 組設備 (NB+READER + ANTENNA) ...................... 57 圖 4-19 A 組設備(RFID TAG)................................................. 57 圖 4-20 B 組設備(READER CF 介面) ..................................... 58 圖 4-21 B 組設備(PDA) .......................................................... 58 圖 4-22 B 組設備(PDA+CF READER).................................... 58 VI.

(11) 圖次. 圖 4-23 B 組設備(RFID TAG)................................................. 58 圖 4-24 (A 組)RFID TAG 讀取距離及辨識率關係(板型混凝土試體) ........................................................................... 59 圖 4-25 (A 組)RFID TAG 讀取距離及辨識率關係(型鋼試體：腹部) ........................................................................... 60 圖 4-26 (A 組)RFID TAG 讀取距離及辨識率關係(型鋼試體：翼部) ........................................................................... 60 圖 4-27 (B 組)RFID TAG 讀取距離及辨識率關係(板型混凝土試體) ........................................................................... 61 圖 4-28 (B 組)RFID TAG 讀取距離及辨識率關係(型鋼試體：翼部) ........................................................................... 62 圖 4-29 (B 組)RFID TAG 讀取距離及辨識率關係(型鋼試體：腹部) ........................................................................... 62 圖 4-30 (B 組)RFID TAG 讀取距離及辨識率關係(其它建築構件：表面) ................................................................... 63 圖 4-31 (B 組)RFID TAG 讀取距離及辨識率關係(其它建築構件：背面) ................................................................... 63 圖 4-32 (B 組)RFID TAG 讀取距離及辨識率關係(混凝土試體埋入) ........................................................................... 64 圖 4-33 板型混凝土試體 ........................................................ 64 圖 4-34 型鋼試體(側視).......................................................... 64 圖 4-35 塑膠墊片與 RFID TAG.............................................. 65 圖 4-36 型鋼試體(前視).......................................................... 65 圖 4-37 A 組 RFID READER 進行辨識 RFID TAG(板型混凝土試體) ........................................................................... 65 VII.

(12) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 圖 4-38 A 組 RFID READER 進行辨識 RFID TAG(型鋼試體：腹部) ........................................................................... 65 圖 4-39 A 組 RFID READER 進行辨識 RFID TAG(型鋼試體：翼部) ........................................................................... 65 圖 4-40 B 組 RFID READER 進行辨識 RFID TAG(板型混凝土試體) ........................................................................... 66 圖 4-41 B 組 RFID READER 進行辨識 RFID TAG(型鋼試體：翼部) ........................................................................... 66 圖 4-42 B 組 RFID READER 進行辨識 RFID TAG(型鋼試體：腹部) ........................................................................... 66 圖 4-43 B 組 RFID READER 進行辨識 RFID TAG(岩面磚試體表面) ........................................................................... 66 圖 4-44 B 組 RFID READER 進行辨識 RFID TAG(PVC 天花板試體表面) ................................................................... 66 圖 4-45 B 組 RFID READER 進行辨識 RFID TAG(玻璃試體表面) ............................................................................... 66 圖 4-46 B 組 RFID READER 進行辨識 RFID TAG(一般木材試體表面) ....................................................................... 66 圖 4-47 B 組 RFID READER 進行辨識 RFID TAG(鏡面板試體表面) ........................................................................... 67 圖 4-48 B 組 RFID READER 進行辨識 RFID TAG(塑鋁板試體表面) ........................................................................... 67 圖 4-49 B 組 RFID READER 進行辨識 RFID TAG(混凝土試體 -埋入-4CM) ................................................................. 67 圖 4-50 B 組 RFID READER 進行辨識 RFID TAG(混凝土試體 -埋入-6CM) ................................................................. 67 VIII.

(13) 圖次. 圖 4-51 現場工地吊裝工程 .................................................... 71 圖 4-52 RFID TAG 設置於鋼骨構件表面 .............................. 71 圖 4-53 RFID TAG 設置於鋼骨構件表面(續)........................ 72 圖 4-54 RFID TAG 設置於鋼骨構件表面(續)........................ 72 圖 4-55 RFID TAG 設置於鋼骨構件表面(續)........................ 72 圖 4-56 目前現場工地吊裝現況 ............................................ 72 圖 5-1 RFID 構件資訊整合監控系統作業環境 .................... 76 圖 5-2 預鑄工法規劃階段 E-EPC 圖..................................... 80 圖 5-3 預鑄工法設計階段 E-EPC 圖..................................... 81 圖 5-3 預鑄工法設計階段 E-EPC 圖(續) .............................. 82 圖 5-3 預鑄工法設計階段 E-EPC 圖(續) .............................. 83 圖 5-4 預鑄工法施工階段 E-EPC 圖..................................... 84 圖 5-4 預鑄工法施工階段 E-EPC 圖(續) .............................. 85 圖 5-5 鋼構工程規劃階段 E-EPC 圖..................................... 91 圖 5-6 鋼構工程設計階段 E-EPC 圖..................................... 92 圖 5-6 鋼構工程設計階段 E-EPC 圖(續) .............................. 93 圖 5-6 鋼構工程設計階段 E-EPC 圖(續) .............................. 94 圖 5-7 鋼構工程施工階段 E-EPC 圖..................................... 95 圖 5-7 鋼構工程施工階段 E-EPC 圖(續) .............................. 96 圖 5-8 系統模組架構圖 ........................................................ 101 圖 5-9 構件吊裝資訊系統功能架構圖 ................................ 103 圖 5-10 構件吊裝進度網圖規劃架構 .................................. 104 圖 5-11 時程網圖與構件吊裝時程資料庫之關連............... 106 IX.

(14) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 圖 5-12 排程與進度模組功能架構圖 .................................. 107 圖 5-13 屬性資料表與時程資料庫之連結 .......................... 109 圖 5-14 圖形資料庫顯示查詢模組功能 ...............................111 圖 5-15 系統雛型介面、資料交換架構圖 .......................... 113 圖 5-16 系統登入畫面 .......................................................... 114 圖 5-17 系統功能主畫面 ...................................................... 115 圖 5-18 構件資訊輸入表單 .................................................. 115 圖 5-19 構件進出廠管理 ...................................................... 115 圖 5-20 構件吊裝管理 .......................................................... 115 圖 5-21 RFID 構件資訊整合監控系統作業流程 ................ 116 圖 5-22 使用者帳號密碼登入畫面 ...................................... 117 圖 5-23 系統歡迎及畫面 ...................................................... 117 圖 5-24 專案圖層資訊匯入 .................................................. 118 圖 5-25 專案進度資訊匯入 .................................................. 118 圖 5-26 鋼骨工程吊裝時程監控子系統畫面 ...................... 119 圖 5-27 構件儲存管理下拉選單 .......................................... 120 圖 5-28 構件進場登錄 .......................................................... 120 圖 5-29 構件儲存位置查詢 .................................................. 121 圖 5-30 構件吊裝監控下拉選單 .......................................... 121 圖 5-31 單構件吊裝資訊 ...................................................... 122 圖 5-32 構件吊裝查詢下拉選單 .......................................... 122 圖 5-33 特定日期吊裝查詢 .................................................. 123 圖 5-34 構件時程推估下拉選單 .......................................... 123 X.

(15) 圖次. 圖 5-35 構件時程推估 .......................................................... 124 圖 5-36 系統說明畫面 .......................................................... 124. XI.

(16) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. XII.

(17) 摘要. 摘. 要. 關鍵詞：開放式建築、無線射頻辨識、預鑄工法、鋼骨工程. 一、研究緣起無線射頻自動感應識別系統 RFID(Radio Frequency IDentification) 技術已行之有年，廣泛應用於各式商業活動及物流管理等相關領域。近年來歐、美、日、韓等國之營建產學機構亦針對 RFID 在施工物料管理、營建進度控管之應用進行深入研究及實驗，由此可知 RFID 技術乃當前及未來營建產業之重要探討議題。. 二、研究方法及過程在研究方法上，除了以文獻研究法閱讀分析國內外現有 RFID 技術及國內學者的相關研究，瞭解我國現行 RFID 技術於各產業應用之現況、問題、以及理論基礎等外，並進一步閱讀分析外國相關的學術期刊等資料。另外，探討國內營建工程使用 RFID 技術之可行性，並加強理論基礎之研究。. 三、重要發現由於營建工程建材、施作環境具獨特性，因此在 RFID 設備之使用上也須滿足建築工程施工之種種需求。經由文獻蒐集、回顧，以及「無線射頻辨識(RFID)技術應用於建築工程之可行性分析」實驗，本研究對於 RFID 技術於建築工程之使用上得到以下幾點重要發現茲列如下： 1. 在儀器選用上，因應工地現場人員之需求，可利用攜帶方便、行動性高之 CF 介面 RFID 讀取器配合 PDA 進行現場鋼骨吊裝之管控。 XIII.

(18) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 2. 由於營建材料自身特性以及施工環境易受天候影響，RFID 儀器選擇也須考慮對環境敏感度較低之產品。 3. 利用 RFID 技術有助於建築工程生命週期各階段工程資訊之整合，並改善舊有資料保存方式因人為因素而造成資料遺失之問題。. 四、主要建議事項根據研究發現以及學者、專家之意見，本研究針對無線射頻辨識 (RFID)技術應用於建築產業，提出數點具體建議。以下分別從「立即可行建議」與「中長期性建議」加以列舉。立即可行建議 ¾ 主辦機關：內政部建築研究所 ¾ 協辦機關：台灣科技大學／其他學術單位、大專院校 1. 為迅速達到無線射頻技術於建築產業之先導示範效果，營建相關產業之 RFID 應用模式研究應提前進行，可及早發現可行性方面應修正之資訊，俾供後續研究調整之需。 2. 關於無線射頻技術在建築產業生命週期各階段資訊串聯整合方面，研究方向宜逐階段探討 RFID 對業主、建築師(技師)、承商、使用者等所需投入之人力、物力、時間、成本等各項，並探討 RFID 讀取技術在建物生命週期之長期應用性，綜合整理後提出說服業界配合研究，積極採用之誘因或可行性分析結果。 3. 建物使用維修維護亦為 RFID 技術可應用之重點，未來可結合 Sensor 提供更多維修資訊(例如偵測水管堵塞)；又我國人口老齡化日益嚴重，善用 RFID 及 Sensor 於建築中，可強化高齡人口之居家照護，塑造安全無慮之生活空間。 XIV.

(19) 摘要. 中長期建議 ¾ 主辦機關：內政部建築研究所 ¾ 協辦機關：台灣科技大學／其他學術單位、大專院校 1. 針對日後無線射頻辨識技術於建築產業廣泛應用之推動，除新技術之可行性探討及技術研發之外，相關法規、制度面、相關優惠辦法等配套措施亦應納入考慮，中、長期之研究規劃宜研究何種法規需修訂以配合或加速營運業有效導入 RFID，至於落實度則建議建管單位及工程主辦單位，研修法條納入配合執行。 2. 建議未來採用開放式 RFID 標準(如 EPC)，並考量促進如預鑄材料構件等產業與國際接軌機會，以帶動國內各相關產業之發展，並獲得產業產值增加之正面效益。. XV.

(20) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. XVI.

(21) 摘要. ABSTRACT Keywords: Open Building、Radio Frequency Identification、Precast Building The prime purpose of this study are described as the following phases: 1. Evaluate the feasibility of Radio Frequency Identification. Technique(RFID)applied on Steel and Pre-cast Building Construction. (1)Identify the usage restrictions of RFID tags and the noise influenced by the external environments. Analyze the methods and adequate position to implant tags into construction components to ensure the applicable range of RFID tags used in Pre-cast Building Construction. (2)Integrate the information including drawings, manufacturing, storage, entry, and erection of pre-cast components to determine the engineering data required for different phases of construction. 2. Develop an integrated Information System using RFID tag-attached component. (1)Establish a tag application model for storing information of construction component. (2)According to the scheduling plan, develop a construction schedule during design phase. (3)Based on the information collected in design and construction phases, a Decision Support System (DSS) is developed to establish the standard process of system operation and information transmission. 3. Identify the potential applications of RFID in Open Building for remodeling and maintenance. (1)According to the characteristics of Open Building System, identify the information required to store in the tags for building maintenance and remodeling. (2)Evaluate the accuracy of parameters stored in tags and the information updated after remodeling to ensure the relative law restrictions and structure safety fulfilled. 4. Promote RFID applications in Steel and Pre-cast Building Construction. XVII.

(22) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. (1)Apply the application model in a case study involving design and. construction integration to verify the feasibility of the system. According to the test results, suggestions and modifications of using RFID are raised for future research and industry applications. (2)Hold the training workshop and invite industry participants to share the experience of using RFID.. XVIII.

(23) 第一章緒論. 第一章. 緒論. 1-1 研究動機無線射頻自動感應識別系統 RFID(Radio Frequency IDentification) 技術已行之有年，廣泛應用於各式商業活動及物流管理等相關領域。近年來歐、美、日、韓等國之營建產學機構亦針對 RFID 在施工物料管理、營建進度控管之應用進行深入研究及實驗，由此可知 RFID 技術乃當前及未來營建產業之重要探討議題。建築物生命週期從規劃設計階段開始，歷經招標發包、施工驗收、營運維護，及拆除，各階段皆有其不同之研究課題。其中，由於營運維護階段所耗費之時間最為長久，且由於設計及施工廠商皆已退出，原始之設計與施工圖說容易因人為保存不善而遺失，因而造成建物使用者維護上之困難。同時，隨著社會環境變遷，使用者對既有建物之使用變更需求日益增加，因此建物之原始設計資料即成為新用途設計之重要參考。依據建築法七十三條之規定，建築物應依核定之使用類組使用，當其有變更使用類組或有同法第九條建造行為以外主要構造、防火區劃、防火避難設施、消防設備、停車空間及其他與原核定使用不合之變更者，應申請變更使用執照。此外，建築法第七十四條進一步規定，申請變更使用執照時，應具備申請書並檢附「建築物之原使用執照或謄本」、「變更用途之說明書」及「結構計算書及建築物室內裝修及設備圖說」等資料。由此可知，建物原始結構資料為使用變更時重要且必須提供之圖說。然而，目前由於缺乏有效之資料保存方式，常使得使用者無法即時取得原始設計資料，造成結構分析時之困難。因此如能將這些原始設計資料建立一套有效儲存方法，儲存於建物構件中，除了可永久保存資料於建物中避免遺失外，還可提升資料存取再使用效率。再者，預鑄工法曾為國內廣泛使用過，然而在預鑄工法的本土化 1.

(24) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 過程中，仍遭遇到許多問題，而造成工期延誤與造價偏高等缺點；追究其原因，為預鑄工法在規劃設計及施工階段，缺乏整體性的考量規劃。以「設計─施工」資訊整合為例，由於缺乏一整合性之資訊流通與構件管理系統，因而產生預鑄構件在工廠產製時程與工地現場吊裝作業相出入，無法相互配合，造成施工作業進度延遲。同時在吊裝過程中，由於構件缺乏有系統之施工計畫，因此，在吊裝作業進行中，必須從圖面解說及規範上，查詢構件進場時間及吊裝所在位置等相關資料，而耗去許多時間興建，降低吊裝效率，因而延誤工期及進度。另外，鋼骨工程施工過程，鋼骨構件從規劃、設計到施工吊裝，其過程與預鑄工法類似，然而目前國內鋼結構編碼系統視建築物及各設計單位而有所不同，甚至還需考慮工區的大小而有不一樣的編碼型式，雖編碼互異，但卻有其共同性質。此外，一般鋼構施作常牽涉到諸多工程單位，過多之人為辨識介入，其出錯亦難以避免，而顯得工程組織界面過於複雜、溝通協調不易；工程單位各自之需求導向皆有所不同，而常形成多頭馬車，降低施工效率。營建業近年來提倡工程生命週期供應鏈之整合，然因仍缺乏決定性之自動化技術，使得供應鏈各成員資料難以整合一致，增加整合難度。因此，如何於工程生命週期中，使用 RFID 技術將設計、施工及維護階段等相關資訊做一有效整合，將是未來營建土木相關領域主要研究方向之一。本研究擬利用晶片讀取器接收構件晶片資料、無線網路傳送資料進行讀取、及晶片容量較條碼更為龐大等諸多特性，針對預鑄／鋼骨工程，建立施工階段之供應鏈管理資訊整合技術；同時並以開放式建築為例，研擬建物使用維護階段之晶片應用模式，以提升開放式建築使用效率；最後根據施工及維護階段之研究成果，分析歸納設計階段中可晶片化儲存之資料項目，以期達到設計、施工、維護資訊整合一致之目的。. 2.

(25) 第一章緒論. 1-2 研究目的及內容歸納以上所述，本計劃主要研究目的，即在於發展一套 RFID 於建築產業生命週期資料整合模式，以期營建工程不僅於施工階段能夠提升鋼骨／預鑄工法之構件管控、吊裝作業之效率，並且於建物營運維護階段，令開放式建築之使用變更效率大幅提高。研究分為四年執行，每年主要工作項目不同，分別為：第一年為 RFID 技術應用於建築工程之可行性分析；第二年開發 RFID 構件資訊整合系統；第三年建立 RFID 技術於開放式建築之使用維護模式；第四年進行 RFID 技術應用於建築工程之推動。本報告為第一年度之期末報告，內容以無線射頻辨識技術應用於建築工程之可行性評估為主。包含第一章之緒論，介紹本研究之動機、目的、範圍、與研究內容；第二章為無線射頻辨識系統之文獻回顧：RFID 技術之基本組成、特性、與條碼(Bar-Code)技術之比較，目前於國內外之應用現況；第三章提出無線射頻識別技術應用於營建產業之策略架構：敘述國內產業科技策略之現況，並根據工程生命週期，針對營建產業擬出可能之應用方向；第四章則是以預鑄／鋼骨構件為例，進行無線射頻辨識(RFID)技術應用於建築工程之可行性實驗，包括實驗目的、構想、施作流程及步驟，並整理歸納 RFID 於混凝土、鋼骨兩種材料之使用限制；第五章探討 RFID 構件資訊整合系統之規劃：根據工程各階段所涉及之相關文件，彙整出生命週期可晶片化儲存之工程項目資料之雛形，接著進行使用者需求分析，選擇系統開發工具及執行環境，並定義系統初步架構、各模組之功能。最後第六章說明目前研究進度及後續工作項目。有關本計畫整體之研究流程，如圖 1-1 所示：. 3.

(26) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 圖1-1 本計畫整體研究流程圖. (資料來源：本研究整理). 4.

(27) 第二章文獻回顧. 第二章. 文獻回顧. 2-1 無線射頻辨識(RFID)技術之簡介為了將物件的特徵很快的轉換成電腦系統可以儲存的數位資訊，業界開發出各種自動辨識系統(Automatic Identification，簡稱 Auto-ID)系統之技術，自動辨識系統常與自動資料擷取(Automatic Data Capture)一起使用，因此自動辨識系統又可以簡稱為 AIDC。自動辨識系統是藉由不同輸出入界面之讀取裝置來自動辨識物件，並將所擷取之資訊存回到電腦系統中作處理，如此除了可以降低人工輸入的錯誤以提高效率，甚至因為不需人工輸入而降低成本；此一讀取裝置可以是磁條感應機、光學掃瞄器或 RFID 的讀取器(RFID Reader)。而無線射頻辨識(Radio Frequency Identification，RFID)是一種無線的物品辨識技術，其主要原理是利用 RF 無線電波發送的磁場進行無線資料辨識及擷取的工作。如圖 2-1 所示。. 圖2-1 RFID操作方式. (資料來源：RFID 系統入門–無線射頻辨識系統松崗出版) 由於自動辨識系統應用領域與成本的不同，而有各種不同之系統開發，表 2-1 為各種自動辨識系統之比較。. 5.

(28) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 表 2-1 自動辨識系統的比較條碼系統. OCR 系統. 生物辨識系統. 智慧卡系統. RFID 系統. 1~100. 1~100. -. 16~64k. 16~64k. 低. 低. 高. 非常高. 非常高. 好. 好. 貴. 好. 好. 極高. 極高. -. 低. 不受影響. 高. 高. 可能. 低. 低. -. 老化或磨損. 有限制. 有限制. -. 成本盜拷仿製. 極低可能慢 ~4 秒. 中等可能慢 ~3 秒 <1cm 掃瞄器. 很高不可能非常慢 >5 秒. 項目資料量 (Bytes) 資料密度機器讀取能力受塵污影響受封套影響方向及位置的影響. 讀取速度讀取距離. 0~50cm. 接觸. 不受影響不受影響有或無方不受影響向性接觸式有不受影響限制低中等不可能不可能慢快 ~4 秒 ~0.5 秒接觸式或 0~5m 非接觸式無線電波. (資料來源：RFID 系統入門–無線射頻辨識系統松崗出版) RFID 的技術早於 1984 年就被利用在追蹤系統上，直到近年來應用層面不斷擴張，而 RFID 系統的發展過程，也整理如表 2-2 所示：. 表 2-2 RFID 系統發展史年代. 發展過程英國軍方首先發展非接觸技術與系統，以識別從歐第二次洲大陸返回英國本島的飛機是友機還是敵機，此一世界大戰期間系統稱為 IFF 敵我辨識系統。美國的洛薩拉摩斯國家實驗室發展非接觸技術，並 1977 年應用於各公立部門裡，亦著手嘗試於牛隻身上植入 RFID Tag，以進行追蹤牛隻之實驗。 6.

(29) 第二章文獻回顧. 年代. 發展過程一些公司著力於減少射頻技術的尺寸大小和成本， 1980 年代早期以便能將 RFID 技術嵌入員工卡之內，以取代傳統鑰匙的使用，並進行資料儲存與實際的門禁管制應用。 Atmel 公司生產 RFID 魚標籤，以追蹤鮭魚的回迴游 1986 年路徑。隨著矽晶片技術的發展與一些大廠如德州儀器(TI) 的 TIRIS RFID 系統組件之開發，RFID Tag 與 Reader 1989 年的成本已大幅滑落，也使得 RFID 系統的應用領域越來越廣。如：悠游卡、門禁管制、盤點管理。智慧卡晶片的最大供應商 Infineon 發表全系列的 RFID 產品，稱為 my-d，包括 Tag 晶粒和 Reader 專 2001 年用晶片，同一時期一些大廠也投入 RFID 的開發，如：TI、Motorola、Microship、Philips、Intermec 等。 RFID 已被列入 21 世紀十大重要技術之一，不僅是 2003 年人類科技發展上的重大進展，也將成為改變人類消費公式的新興科技。美國零售業龍頭 Wal-Mart 宣布自 2005 年起， Wal-Mart 的前一百大供貨商必須在供貨的紙箱上使 2004 年初用 RFID Tag，並自 2006 年 12 月起，Wal-Mart 全部的供貨商都必須全面使用 RFID 做為產品供貨認證之用。 (資料來源：本研究整理). 2-1-1 無線射頻辨識(RFID)技術之基本組成及類型 RFID 是一種以 RF 無線電波辨識物件的自動辨識技術，也是目前正熱門的一項新興產業技術。 RFID 的主要操作原理是利用讀取機(Reader)發送無線電波給植入或貼在物件上的電子標籤(Tag)，以進行無線資料辨識及擷取的工作；如圖 2-2 所示。在圖 2-2 中，當應用系統欲進行物件辨識工作時，主電腦可透過有線(如：RS-232)或無線(如：Bluetooth)方式控制 Reader 7.

(30) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 發送無線電波能量；當 Tag 感應到此一能量時，其內的詢答機 (Transponder)機制會將此能量轉成電源，並以內建之無線電波傳回一系列的識別資料給 Reader，最後傳回主電腦內，以進行物件之辨識及管理工作。圖2-2 無線射頻辨識RFID系統基本架構圖. (資料來源：RFID 系統入門–無線射頻辨識系統松崗出版) RFID 系統的組成元件主要包括 Reader、tag、主電腦應用系統，以及內含於 Reader、Tag 或外加於 Reader 的天線(Antenna)，分別說明如下： (1) 讀取器(Reader) 針對不同的應用，Reader 此字被翻譯為讀取器、讀卡機、閱讀器... 不等。Reader 本身包括以下兩個部份： a.與主電腦相連結的界面這是 Reader 與主電腦相溝通的界面，可以是有線方式的 RS232、RS485 界面或是無線方式的 Bluetooth、GPS 界面；當主電腦之應用系統欲進行物件辨識工作時，可經由此一界面控制 Reader 發送無線電波能量，以寫入或讀取 Tag 內的資訊。 8.

(31) 第二章文獻回顧. b.控制電路、收發模組與收發天線控制電路包括微控制器(微晶片)等電路，用來執行主電腦的命令，以控制收發模組與收發天線(RF 發射機模組)發射 RF 無線電波能量，來進行對 Tag 的讀取或寫入資料動作。 (2) 電子標籤(Tag) RFID 的 Tag，中文翻譯為電子標籤，簡稱標籤；Tag 若以技術層面視之時，又可稱為 Transponder，中文譯為詢答機、轉發器或變頻器，其功能是接收 RF 能量與信號後，以另一頻率將內存之資料傳送出；此一傳送的數位信號必須使用不同的頻率，以免干擾所接收到的微弱信號。 Tag 內建 RF 發射機模組與控制電路，當 Tag 感應到 Reader 所發射之 RF 無線電波時，Tag 內的控制電路會將此一無線電波能量轉換成電源，並以內建之 RF 無線電波傳回此 Tag 之電子產品碼(Electronic Product Code，EPC)等一系列數位識別資料，如產品名稱、型號、有效日期……等等。若以造型進行分類，Tag 產品於市場上，依不同客戶需求，有許多不同造型，如卡片式、螺栓式、貼紙式、釘子式……等等，如圖 2-3、圖 2-4、圖 2-5 所示。. 圖2-3 鈕扣式RFID Tag. 圖2-4 鑰匙式RFID Tag. 9.

(32) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 圖2-5 卡片式RFID Tag. (資料來源：TI-RFID). 若以功能或有無內裝電池進行分類，可分為： a.被動式(Passive)：被動式電子標籤其能源是由讀取器提供，所以標籤上不需附加電池，所以體積小、使用期限較長，但是讀取的距離較短。 b.主動式(Active)：與被動式不同的部份是其標籤是附加電池的，系統另外增加所謂的喚醒裝置，平時標籤是處於休眠的狀態，當標籤進入喚醒裝置的範圍時，喚醒裝置利用無線電波或磁場來觸發或喚醒標籤，標籤這時才進入正常工作模式，開始傳送相關資訊，由於本身具備工作所需之電源所以傳輸距離較長，但是相對具有體積較大、需更換電池及成本較高等缺點。若以記憶體讀寫功能進行分類，可分為： a.唯讀(Read Only，R/O) b.僅能寫入一次可讀取多次(Write-Once Read-Many, WORM) c.可重複讀寫(Read-Write, R/W)；如表 2-3 所示。. 10.

(33) 第二章文獻回顧. 表 2-3 RFID 依記憶體讀寫功能區分型式型式. 內容標籤晶片內的資訊出廠時已固定，使用者僅能讀取標籤晶片內的資訊而無法進行寫入或修改的程序。成本較低。. 唯讀 (Read Only，R/O) 僅能寫入一次可讀取多次 (Write-Once Read-Many, WORM). 和唯讀不同的是使用者可以寫入或修改標籤晶片內資料一次，和唯讀標籤相同也可進行多次讀取。成本較高。. 可重複讀寫 (Read-Write, R/W). 使用者可以透過讀取器進行標籤內晶片資訊之讀取與寫入，資料可以視需要附加或重新寫入。成本最高。. 應用範例 1.門禁管理 2.車輛管理 3.物流管理 4.動物管理 1.資產管理 2.生物管理 3.藥品管理 4.危險品管理 5.軍品管理 1.航空貨運及行李管理 2.客運及捷運票證 3.信用卡服務. (資料來源：RFID 系統入門–無線射頻辨識系統松崗出版) 若以使用頻率不同進行分類，可分為： a.低頻(Low Frequency) b.高頻(High Frequency) c.超高頻(Ultra High Frequency) d.微波(Microwave) 如表 2-4 所示。表 2-4 RFID 依使用頻率不同區分型式型式. 使用頻段範圍. 常見主要規格. 低頻. 10KHz~ 1MHz. 125KHz 135KHz. 高頻. 1MHz~ 400MHz. 13.56MHz. 讀取距離. 金屬影響. 應用範例. 門禁系統、動能夠有效發物晶片、汽車 5cm 以下防盜器和玩射訊號具圖書館管約 5~ 理、產品管影響較小 20cm 理、 Smart Card 11.

(34) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 型式. 使用頻段範圍. 常見主要規格. 讀取距離. 超高頻. 400MHz~ 1GHz. 433 MHz、 868~ 950MHz。. 約 3~4m 左右. 微波. 1GHz 以上. 2.45GHz、 5.8GHz. 約為 2m 左右. 金屬影響. 應用範例. 航空旅客與行李管理系統、貨架及棧影響較大板管理、出貨管理、物流管理行李追蹤、物對於環境的品管理、供應敏感性較高鏈管理. (資料來源：RFID 系統入門–無線射頻辨識系統松崗出版) (3) 天線(Antenna) 被動式標籤的內建天線用以感應和產生 RF 無線電波，以收發資料，圖 2-6 所示為一些內建天線的佈線圖。圖2-6 內建式天線佈線圖. (資料來源：TI-RFID) Reader 的天線一般內含於 Reader 機盒內部，當讀取距離較長時，因所需的 RF 能量更大，故天線會單獨存在並與 Reader 相連接。. (4) 主電腦應用系統(Host Computer Application Systems) 主電腦(Host Computer)以有線或無線方式與 Reader 相連接，其內之應用系統用以控制 Reader 的資料收發(通訊)、辨識與管理工作；在資料通訊過程中，可以利用加密解密的方式與防火牆等技術以使資料 12.

(35) 第二章文獻回顧. 具有保密的功效，若再結合資料庫管理系統與其它電腦網路，即可提供更安全的即時監控系統功能與資料自動化整合應用。這些整合應用可以是零售購物管理、醫療管理、倉儲管理、運輸監控、航空管制、生產自動化管控等等，以達到目標物監控管理與資料自動化整合應用；目前國內工研院因應 SARS 防疫而開發出「RFID 醫療物品管理系統」，而為了提升機場服務品質與產業國際競爭力，而發展「RFID 獨立航空旅客與行李確認系統」與「RFID 倉儲出貨監控系統」。. 2-1-2 無線射頻辨識(RFID)技術之特性 RFID 系統是以非接觸方式讀取資料，與條碼系統非常類似的自動辨識技術之一。相對於光學方式來讀取印刷條碼資訊的條碼系統而言。RFID 系統則是利用 RF 無線電波能量，經由藏有 IC 電路的電子標籤內讀取資訊的一種識別系統。由於 RFID 系統的技術日趨成熟，成本大幅下降，發展潛力優厚，商機無限，加上零售業龍頭 Wal-Mart 將率先採用 RFID 技術，因此， RFID 系統的設計已是業界新得產業利基所在，RFID 系統的應用也將日漸普及至各行各業上。RFID 系統有其特性和優缺點，也有使用上之基本限制，以下將一一詳細闡述。本研究整理如表 2-5 所示。表 2-5 RFID 系統之優缺點. RFID 系統優點. 1.無視線限制 2.可辨識距離較長 3.辨識速度快 4.資料讀取正確性高 5.具讀/寫操作功能 6.資料安全性高. 7.壽命高 8.Tag 的使用便利性高 9.電波穿透性高 10.耐環境性佳 11.可縮點作業時間 12.資料記憶量大. 13.

(36) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. RFID 系統缺點 (限制). 1.成本高 2.不適用於金屬或導電環境 3.無法通過磁鐵辨識訊息 4.易受電磁波干擾 5.辨識的適當性 6.通訊標準未統一 7.隱私權問題. (資料來源：本研究整理). 2-1-3 無線射頻辨識(RFID)技術與條碼(Bar-Code)技術之比較 RFID Tag 由於內藏有 IC 電路，因此與條碼系統比較起來，價格較高。不過卻擁有傳統條碼所沒有的優勢。過去 25 年來，條碼是被用來自動識別產品的主流技術，並且被廣泛應用，如圖 2-7 所示。但是，條碼本身有個致命的缺點，條碼是屬於視線內的技術。也就是說，條碼掃瞄必須要「看到」條碼才能執行辨識工作。換句話說，操作人員必須先將條碼朝向掃瞄器才能夠辨識。圖2-7 傳統條碼. (資料來源 : 台灣 AutoID) 相反地，RFID 技術是一種屬於視線外的技術，係藉由無線電波的穿透功能，只須將 RFID Tag 放在讀取器範圍或有效距離內，不需接觸便能自動讀取資料。下表 2-6 便針對條碼與 RFID 進行比較。 14.

(37) 第二章文獻回顧. 表 2-6 傳統條碼 vs. RFID 條碼. RFID Tag. 傳遞媒介. 光. 電磁波. 資料特性. 固定. 可固定，可變動. 可視度. 需在視野內. 只需在無限電波範圍內. 標籤最小尺寸. 1 X 3 cm. 8 X 2.5 mm. 標籤形式. 多樣化. 單一型式. 製碼方式. 事先印製，馬上印製. 工廠編製，使用中編製. 表面毀損. 資料毀損. 不影響資料內容. 環境耐久性. 耐久性差，抗污性差. 耐久性強，抗污性高. 讀取數量. 一次一個. 可同時讀取多個資料. 資料容量. 容量有限. 容量較大. 讀取方便性. 不可更新. 可更新. 資料正確性. 需人工讀取，有人為缺失之無線電波傳遞，人為缺失可可能能性低. 高速讀取. 移動中讀取有限制. 可進行高速移動讀取. 安全性. 不可加密. 可加密. 讀取距離. 最多 12m. 0~100m 或以上. (資料來源：本研究整理). 2-1-4 無線射頻辨識(RFID)技術於國內外之應用現況 a.RFID 於國內營建產業之應用現況 RFID 技術目前已經大量使用於國內外各行各業中，並且獲得顯著之成效。但針對營建產業而言，由於營建工程不同於商業或工業產品，生產製造過程中存在許多不確定因素，外在環境也較為複雜與惡 15.

(38) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 劣，且於工程生命週期過程中，牽涉到之相關文件資料繁雜，供應鏈整合較為困難，因此 RFID 技術之推廣，是目前國內營建產業所關注之重要課題。因此，本計畫僅針對國內應用 RFID 技術之廠商─潤弘精密，進行介紹：潤弘工程成立於 1995 年，由潤泰集團與芬蘭 PARTEK 合資成立，目前員工人數 210 人，工廠設立於楊梅。主要設計與製造預鑄房屋構件、預鑄中空樓版及美特耐乾拌泥作建材。潤弘基本經營目的是結合設計生產施工完整服務，以建築工程自動化之複合化工法提供客戶品質高、工期短及合理成本之預鑄建築。鑑於國內營建業將從勞力密集轉為資本密集，為大量減少施工污染，並為縮短工期，提高獲利率，潤泰集團於 1995 年率先營建業自芬蘭及日本引進整廠預鑄設備及技術，製造預鑄房屋構件、預鑄中空樓版及美特耐乾拌泥作建材，結合設計生產施工之完整服務，以建築工程自動化之複合化預鑄工法提供客戶品質高、工期短及合理成本之預鑄建築。潤弘精密首創營建產業先例，於廠區生產預鑄構件上應用 RFID 晶片技術，如圖 2-8 及圖 2-9 所示。利用 PDA 行動式個人電腦設備及 RFID 讀取器，於廠區無線網路傳輸環境下，配合行動式生產管理系統，即時讀取構件基本資訊、即時訂料等。. 16. 圖2-8 構件基本資料顯示. 圖2-9 PDA即時訂料. (資料來源：潤弘精密). (資料來源：潤弘精密).

(39) 第二章文獻回顧. 此外，也可針對構件進行物料管控，如入出庫管理。系統畫面如下圖 2-10、2-11 所示：圖2-10 構件入庫管理. 圖2-11 構件出庫管理. (資料來源：潤弘精密). (資料來源：潤弘精密). 圖2-12 RFID Tag置於預鑄牆. 圖2-13 RFID Tag置於預鑄SC構件. (資料來源：潤弘精密) 圖2-14 工程師即時回饋資訊. (資料來源：潤弘精密) 圖2-15 工程師依圖說進行自主檢查. (資料來源：潤弘精密). (資料來源：潤弘精密). 17.

(40) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 工程人員於廠區可利用 PDA 及 RFID Reader 即時查詢 RFID Tag 中所儲存之構件資訊，也可即時利用行動生管系統中之構件自主檢查表進行查核的工作，改善查核過程中產出之複雜文件的管理效率，並即時更新構件資訊資料庫，以達成預鑄工程自動化及 E 化之目標。 b.RFID 於國外營建產業之應用現況美國 Iowa 州立大學學者 Jaselskis 與 El-Misalami(Jaselskis and El-Misalami, 1995)提供了 RFID 技術應用在營建產業上的實例，對於承包商及業主宣稱無線射頻技術之應用能夠提昇營運價值，並給予相關資訊：其中敘述 RFID 技術之基本原理，接著考慮其成本、組成元件、經濟效益、應用現況，以及使用上之限制。由於 RFID 之運用，在不同層面所造成的支出具有顯著差異，因此在營建產業環境諸多考量之因素中，無線射頻的成本，勢必成為優先探討的重要課題。以標籤(Tag)為例，被動式標籤中，低成本(1 美元／個)與高成本(約 150 美元／個)即有逾百倍的價格差異；主動式標籤造價，更可介於 200 至 10,000 美元／個之間。再者，應用軟體之開發，其支出也由 100 美元至數千美元不等。因此，無線射頻系統在使用選擇上，將對成本影響甚鉅。 1998 年 11 月，美國營建產業學會(Construction Industry Institute, CII)召開 RFID 研討會，參與討論之 CII 會員共有 31 名，並分成四個群組，分別為：工程／設計(Engineering／Design)、物料管理(Material Management)、維護(Maintenance)及實地操作(Field Operation)。以下將對各群組之會議內容逐項說明。（一）工程／設計(Engineering／Design) 此組別提出 RFID 技術於工業管線追蹤(Pipe Spools Tracking)與機械檢定(Mechanical Machinery Certification)等兩方面之應用。相較於現今技術，應用 RFID 技術在工業管線追蹤上，可減少約 30%的時間於追踨與定位管線之元件。在每一工業廠房專案中，採取每個管線 18.

(41) 第二章文獻回顧. 元件上皆分別貼上標籤之作法，勢必由於龐大的管線數量，致使 RFID 設備費用的支出，遠遠大於所節省的人力成本。因此，若能將標籤回收再利用(Reusable)在於其他專案中，未來對於專案整體成本，將達到大幅降低之功效。另外，由於大型組裝的機械設備需要經過 50 道不同的驗證、檢測步驟，應用 RFID 技術自動進行檢驗作業，每個步驟將可約節省 1 至 2 小時。可取代傳統由工程員或品檢員使用紙本簽章作業，如此結果應用至每個專案，對每個專案而言 RFID 系統的設備費用將是最小的。（二）物料管理(Material Management) 物料管理採購組認為，整個專案生命週期各階段皆可導入 RFID 技術，且可較條碼標籤(Bar Code Labels)提供更高之效益。而在一般物料管理範疇中，無線射頻技術可提昇利益的項目如下： . 材料計算(Material takeoff) 材料需求(Material requisition) 材料供給合約取得(Awarding material contracts) 材料檢驗(Material inspections) 材料裝載與出貨(Material shipment and export) 材料收據(Receipt of materials) 材料儲存(Material storage) 材料儲存間之保養（In-storage maintenance of material）材料組裝(Material installation) 設備機具動員(Equipment startup). 物料管理與採購團體認為下以四類商品使用 RFID 標籤可帶來效益： (1)大宗商品之材料(Bulk Commodities)； (2)廠製材料(Shop-Fabricated Materials)； (3)工程設備(Engineered Equipment)； (4)營建器具與設備(Construction Tools and Equipment)。. 19.

(42) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. （三）維護(Maintenance) 使用維護組列出可 RFID 技術應用之項目，惟此領域著重於比較 RFID 技術與條碼標籤的優缺點。該組認為條碼標籤適用於許多維護作業的應用，但也指出在一些維護與作業的環境使用 RFID 是較有利的，而可應用的範圍包含： (1)器具追踨(Tool Tracking)； (2)協助檢驗程序(Assisting Process Certification)； (3) 記錄每個設備維護的歷史記錄 (Maintaining Repair of Equipment)； (4)維持作業數據(Maintaining Operating Data)； (5)追蹤應答紀錄(Tracking Compliance Records)。 (6)提供設備資訊(Providing Equipment Information)。（四）實地操作(Field Operation) 提出以下數種可能應用 RFID 技術之項目，並針對個別應用的可能性與可能節省的地方作分析。 . 人事管理(Personnel Management)：可將員工的檢定、訓練、經驗等等紀錄存於 RFID 卡中，如此可讓雇主易於管理。唯此應用可能無法達成，因為諸如接觸式卡片等便宜的技術已經存在。. . 計時(Timekeeping)：應用 RFID 技術於計時方面，所能節省之成本會遠大於傳統的量測方式或條碼。相較於條碼系統，RFID 的計時系統於實際需求上是沒有維護上的困擾，且 RFID 也能提供一個快速的處理能力。. . 車隊管理(Fleet Management)：於每個運輸設備上裝置 RFID 標籤，並記錄維護紀錄，將這些記錄存放於資料庫中，則可在工地與辦公室作連接，如此效益將透過預防性檢修系統實現。. . 20. 工作狀況(Job Status)：如果使用 RFID 標籤去尋找物件於工作.

(43) 第二章文獻回顧. 場所的位置(Location)或更新它們安裝後的狀態，則 RFID 技術將相當適用在此範疇。. c.RFID 於國內外各產業應用之發展現況 Wal-Mart：全球最大連鎖零售業美國沃爾瑪(Wal-Mart)已在 2004 年初要求該集團前一百大供應商在 2005 年全面導入 RFID 系統，也就是供應商必須在其產品包裝箱貼上 RFID 電子標籤，2006 年所有供應商必須在所有產品上貼附 Tag。 Wal-Mart 之所以要全面導入 RFID 系統，主要是可節省了大量人工盤點的勞動力成本和降低商品被竊的損失，藉以改善供應鏈上的庫存管理效率，並預估每年可以省下 83 億美元，相對地，Wal-Mart 可節省成本，初期供應商的成本卻會大增。由於 RFID Tag 的成本尚未達到可接受之限度，因此，根據美國資訊諮詢機構 Forrester Re-search 指出，Wal-Mart 要求廠商引入 RFID 的技術，初期將使得每個供應商每年平均增加 910 萬美元的成本；目前只有及早降低 Tag 的成本，供應商配合的意願才會提高，RFID 系統的應用才有可能全面化。 Wal-Mart 集團在 2003 年的營收已達 2445 億美元，此一龐大的供應鏈中，所需要的 Tag 預估要 10 億個，如此將可大大降低 Tag 成本，並使得 RFID 的標準能儘早標準化。. 為了配合 Wal-Mart 的新措施，惠普(HP)公司已要求旗下產品代工廠在供應鏈中導入 RFID 技術，其中印表機和筆記型電腦是最先適用的產品，國內 HP 的代工廠廣達公司也已經配合 HP 導入 RFID 技術於筆記型電腦上。. 21.

(44) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 經濟部：目前國內 RFID 產業發展和推對著重於下列各項： z 硬體元件和生產設備的開發 z 應用系統整合軟體發展 z RFID 標準研究 z 設立 RFID 測試驗證中心 RFID 系統除了 Reader、Tag 和天線等硬體元件外，應用系統的軟體開發也是很重要的部份，此關係到資料的處理與管理，以及系統的應用方式。為了協助廠商面對 Wal-Mart 的 RFID 新措施，並快速掌握商機，以及產業物流可以與國際接軌，經濟部以大力推對「RFID 應用先導測試輔導作業要點」，將輔導廠商在其所生產的商品中，進行 RFID 應用的三階段可行性測試，並提出測試結果報告，以作為評估廠商導入 RFID 所需技術之因應依據，藉以擬訂相關策略。資策會自 2003 年初即已投入 RFID 系統軟體應用的開發工作，並積極輔導國內廠商導入 RFID 的應用和推動系統軟體合作研發等工作。此外，經濟部技術處已核定通過由資策會輔導，「光寶協同科技股份有限公司」主導，「燦坤實業股份有限公司」和「光寶科技股份有限公司」聯合申請之「應用於 3C 產業之中介軟體(Middleware)技術應用研發聯盟先期研究計畫」，用以推動供鏈電子化系統技術整合，以推動台灣 3C 電子製造業及流通業在 RFID 的相關應用，並使台灣取得亞太地區 RFID 技術領先的地位。先期的研究計畫是串聯內建供應鏈電子化之無線電技術晶片之相關廠商，透過分工架構來研究 RFID 的相關技術，並建置一個具有整合性的 RFID 中介軟體平台架構，以推動國內 3C 電子製造業和流 22.

(45) 第二章文獻回顧. 通業之 RFID 應用，並根據此一 RFID 技術來降低供應鏈管理成本和時間，以及加強流通業之產業效益，使項軟體亦可提供給其他軟體公司和系統整合商來開發各項 RFID 的應用。此計畫之目標，主要包括以下幾項： z 研究 RFID 的各種應用領域，以及如何開發 RFID 應用系統來降低企業產品之存貨、盤點、運銷和追蹤等供應鏈管理成本.。 z 研究各種應用的相關技術和成本問題，以解決技術層面的問題。 z 彙整軟硬體規格和應用廠商的需求，以訂定軟硬體架構和介面規格。工研院：工研院系統中心於 2003 年起，在經濟部技術處法人科專利的支持下，已建立 RFID 功能測試和信號模擬實驗室，為了協助國內 RFID 系統產業發展，工研院系統中心在昇陽(SUN)電腦公司的協助下，投資新台幣三千餘萬元已建置好 RFID 系統驗測實驗收室，藉以扶持本土 RFID 產業的加速發展。此一驗測實驗室可提供給國內廠商一個完整的 RFID 系統模擬測試與驗證能量，藉以有效降低國內廠商遠赴國外驗證產品的時間與成本，目前已投入 RFID 應用技術的裕隆、大同、永豐餘等公司，已成為國內首批參與產品驗證之對象。此一驗測實驗室是由昇陽電腦所提供的 RFID/AutoID 相關軟體 JavaEnterprise System 和 Savant 資訊處理平台，結合工研院的 RFID 實驗室，以建構成一個開放式的 RFID 系統整合驗測平台。. 23.

(46) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 惠普(HP)：惠普科技(HP)早在 2001 年就已經將 RFID 技術導入其產品供應鏈，不僅是 RFID 的最大使用廠商，更擁有豐富的 RFID 應用與導入經驗。HP 看好全球和台灣市場對 RFID 技術的需求，已在 2004 年 4 月 13 日宣布成立亞太地區第一個 RFID 卓越中心(RFID Center of Excellence)；此一研發中心主要針對製造和零售產業提供客製化的 RFID 系統模擬與解決方案，以進一步提升供應鏈管理效能，並快速台灣產業導入 RFID 系統和強化台灣 RFID 產業在全球供應鏈的關鍵地位。初期 HP 將提供台灣資訊科技、零售流通、汽車製造和醫療製藥等四大產業最佳的 RFID 解決方案，包括簡化庫存或物流管理程序、有效降低生產時間與人事成本、提升整體供應鏈管理的安全性與獲利能力，藉以強化台灣產業競爭力。 HP 已宣布與廣達電腦合作，以在資訊產品的供應鏈上導入 RFID 技術，並與工研院共同推動 RFID 國際標準、技術交流與開發等等之解決方案，廣達電腦也將配合 HP 在全球供應鏈的 RFID 導入計畫，以全面建置 RFID 出貨系統，以最有效率與最低成本的管理方式，來控制整個產銷過程。 HP 在台灣的 RFID 推廣計畫中，工研院也參與其中的 RFID 技術研發工作，工研院本身已建置有 RFID 系統驗測實驗室，擁有專業的研發能力，結合 HP 豐富的 RFID 應用與導入經驗，將可協助台灣廠商快速地開發 RFID 產品。. 24.

(47) 第二章文獻回顧. 2-2 國內預鑄工法之發展情況與施工特性預鑄工法於民國六十年左右，由中藤營造首先引進國內，後來陸續有數家營造廠商由國外引進預鑄技術；在當時所完成的案例眾多，大部份為國宅之興建，其規模由低層至十二層不等，所用之工法則多為版式預鑄或柱樑系統預鑄方式。然而，這許多的施工案例，由於當時施工精度技術之不足，及房屋漏水問題，使得完工後建築物之品質未達理想。其後政府鑑於這些以預鑄建造之國宅問題叢生，宣佈以後之國宅、公家建物不得再使用預鑄工法，因而造成房屋工業化之推行受阻，加上當時之營建產業環境並無勞力、工資及環保意識抬頭等外在壓力，致使國內之預鑄工程，沒有再進一步的研究與發展，而許多的預鑄廠商因為沒有新案例可以承包情況下，轉向生產一般混凝土帷幕牆版片或其它混凝土製品之開發。國內房屋工業化的實際案例執行，也就從民國六十年起至七十年左右中斷。直到民國七十八年後，由於國內經濟、社會等環境急速變化，營建業施工環境的劣質化與社會大眾對施工品質要求的提高，加上億承工程公司於八十年，以半預鑄式預鑄工法施工方式完成「黎明清境」工程之施工案例，雙隆營造公司於民國八十一年推出花蓮「山海觀」高層集合住宅，著手進行生尺合理化之研究與實作，而後續的和成阿爾卑斯大廈、太子建設天母高層集合住宅，均分別採用預鑄工法進行施工，使得房屋工業化之推動，再度引起相關產業重視。近年所採用的樑柱預鑄方式施工，如此可改善先前版片接合處漏水，及介面整合不良等缺點，並將預鑄工法推向更完善之境界。以民國八十三年億承公司承造位於新竹十六層高層集合住宅為例，其柱結構為 SRC 構造,大樑為 SRC 半預鑄構件，小樑為 RC 半預鑄構件，外牆為 RC 預鑄構件，樓版採用改良系統模版，隔間牆則採用該公司自行研發的捷力牆施工；整棟建築物採用結構體預鑄加上系統模版施工而非採用標準之預鑄工法施工，本案例作法之考量原則主要在於規劃設計階段加入建築合理化與標準化之概念，分析建築物各 25.

(48) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 部份各項施工成本以及可能的替代方案後，加以評估再付諸實行。以建築師為例，在接到業主委託的企劃案後，進行建築物基本規劃及設計，在規劃時即須與結構技師配合，研討建築物之結構配置，然後再進行各種施工法的評估、選擇及建築平面設計。同時間，預鑄業者開始對建築物結構配置進行檢討，定案後再與建築師討論柱樑位置；檢討完後建築師再會同 PC 業者確認版片設計原則，並進行建築法規之檢討與核算，而在完成以上各階段作業後，即進入建築物平面定案階段，完成建築物平面、立面設計後，同時進行建照申請，建築物細部設計，和預算編列及發包資料的準備。以上所述為建築師在前期及規劃作業階段之主要作業流程。預鑄工法於施工階段之建物標準層構築施工流程，作業流程敘述如下： 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.. 放樣(含基礎) 柱吊裝大樑吊裝結構架構精度校正高拉力螺栓(HTB)鎖斷電銲 RC 小樑吊裝樓梯吊裝陽台版吊裝外牆版吊裝 KT 版吊裝水電管配置、上層筋綁紮門檻版安裝樓版混凝土澆置塔吊爬升. 然而，使用預鑄工法施工時，在前置作業階段需特別考慮現場施工性問題，如此才不會因為吊裝流程的問題，而導致整體工程進度落後，表 2-7 為預鑄工法施工特性。 26.

(49) 第二章文獻回顧. 表 2-7 預鑄工法施工特性施工特性. 優點. 缺點. 縮短現場施工時間簡化作業流程節省外牆裝修技術人員費用. 磁磚在預嵌時黏結材料之效益在預鑄版片時是否能完全控制其品質拆模後，因磁磚掉落、精準度及現場施工所需而造成二次施工版片與版片之間磁磚對縫隙之問題. 結構體一體成型減少漏水機率鋁門窗預嵌簡化施工作業流程與技術人員之需求. 版片在預鑄時鋁材易受污染現場版片搬運及施工時鋁門窗受碰撞而變形損害因需依各版片形狀而專案訂做，故成本相對提高太複雜造型之版片易造成製作困難. 預嵌磁磚. 使用鋼模. 版片吊裝. 滯留材. 確保版片之精準度轉用次數高可減少技術工人之需求量無需水泥砂漿粉刷作業施工作業流程簡單施工時間短，可節省時間可減少現場施工人員. 需要重型之揚重設備在各版片間有介面問題之處理版片吊裝施工之精準度二次施工之程序較複雜需要較大之儲存空間. 使用半預鑄施工法現場只需要少量之滯留材，可節省材料費用減少現場施工人員改善施工環境. (資料來源：本研究整理) 27.

(50) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 28.

(51) 第三章無線射頻辨識(RFID)技術應用於營建產業之策略架構. 第三章. 無線射頻辨識(RFID)技術應用於營建產業之策略架構. 3-1 前言無線射頻自動感應識別 RFID(Radio Frequency Identification)技術已行之有年，廣泛應用於各式商業活動及物流管理等相關領域。近年來歐、美、日、韓等國之營建產學機構亦針對 RFID 在施工物料管理、營建進度控管之應用進行深入研究及實驗，由此可知 RFID 技術乃當前及未來營建產業之重要探討議題。 RFID 具有品項唯一識別性、即時資訊傳遞性及可寫入資訊等功能，使其技術能應用於食衣住行育樂等各種生活層面，創造便利生活應用的 3S(Speed, Safety, Security)新價值。隨著 RFID 技術的發展日趨成熟，加上國外導入 RFID 成功案例不勝枚舉，RFID 使用量的增加，勢必造成 RFID 導入成本之降低。這股力量的推波助瀾，使國內對於 RFID 技術導入各種產業，有其必要性，並且須研擬出一策略架構，以供各類產業日後導入 RFID 技術作為參考之用。也由於台灣是全球重要的高科技產業製造中心，必須不斷應用創新科技，才能確保在全球供應鏈的競爭優勢。. 29.

(52) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 30.

(53) 第三章無線射頻辨識(RFID)技術應用於營建產業之策略架構. 3-2 國內產業科技策略之現況在 RFID 技術的發展上，國內於 2004 年已發展出自有之 UHF-RFID 晶片及讀取器(Reader)；並於 2005 年開放 922 至 928MHz 頻率區段供 RFID 系統使用。就應用面而言，國內於 SARS 侵擾期間，已運用 RFID 在醫療所管理；另外，配合美國 C-TPAT 要求，運用 e-Seal 於高雄港及洛杉磯港務之貨櫃追蹤。九十四年度經濟部商業司依據「科學技術基本法」、「挑戰 2008 重點國家發展工作計畫」、「第七次全國科技會議」、「全國服務業發展會議決議」、「行政院 2005 產業科技策略(SRB)會議」，推動「公領域應用整合型先導計劃」，涵蓋領域以圖 3-1 表示：. 圖3-1 公領域應用整合型先導計劃架構圖居家與公眾安全先導計畫貿易通道安全先導計畫 RFID 公領域應用. 液化石油容器管理車輛和駕駛人管理、車牌識別、車輛查緝、違規取締、巡邏勤務建材建物管理、地理識別、導盲磚校圓安全. 航空旅運應用先導計畫. 運輸工具召回、汽機車檢測公路車輛追蹤基盤建設、輪胎壽命週期追蹤. 食品流通履歷追蹤先導計畫. 武器與彈藥管制追蹤. 健康與醫療應用先導計畫. (資料來源 : 行政院 2005 產業科技策略(SRB)會議) 並且訂定先導計劃里程碑，內容如表 3-1 所描述：. 31.

(54) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 表 3-1 先導計畫里程碑 FY95. 應用領域. 液化石油氣容器管理居家與公眾車輛管理與查緝安全宣導計畫建材自動辨識管理：Pilot run. FY96 家電災害預防. FY97 家電災害預防. 車輛管理與查緝建材自動辨識管理：嵌入式設計／實證測試. (資料來源：行政院 2005 產業科技策略(SRB)會議). 其中「居家與公眾安全先導計劃」之局部工作項目，由內政部建築研究所負責執行，因此本計劃就營建產業整體發展現況，提出一 RFID 技術應用於營建產業之策略架構，其內容將於下節加以詳述。. 32.

(55) 第三章無線射頻辨識(RFID)技術應用於營建產業之策略架構. 3-3 營建產業導入 RFID 技術之策略架構本研究針對營建產業導入 RFID，擬定一發展策略架構，如圖 3-2 所示，共分為公共領域先導計畫、加值應用旗艦計畫、營建/RFID 技術標準、營建法規環境建立、教育訓練推廣五大策略大綱。以下將針對此五大策略詳細說明。圖3-2 RFID應於營建產業之發展策略架構圖公共領域先導計畫加值應用旗艦計畫. RFID應用於營建產業之發展策略. 營建/RFID技術標準營建/法規環境建立教育訓練推廣. (資料來源：本研究整理). 3-3-1 公共領域先導計畫本計畫構想主要乃遵循「行政院 2005 產業科技策略(SRB)會議」之公共領域先導計畫架構，並在擬定公共領域先導計畫之前，針對公部門所負責之各種營建工程做一分類，藉以區分 RFID 技術之應用範圍，並且按照營建產業分類架構(如圖 3-3 所示)，提出 RFID 技術在各類工程中，可能之應用方向。. 33.

(56) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 圖3-3 營建產業分類架構. (資料來源：本研究整理) 有關 RFID 於營建產業可能之應用舉例，可由下圖 3-4 所示之營建公領域應用魚骨圖，看出公領域可包含之應用方向，本計畫並按照營建生命週期，做一整體考量，評估在每個階段是否適合使用 RFID，將初步構想整理如表 3-2 所示，此總表仍持續探討應用方向之思考。. 34.

(57) 第三章無線射頻辨識(RFID)技術應用於營建產業之策略架構. 圖 3-4 營建公領域應用魚骨圖. (資料來源：本研究整理). 35.

(58) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 表 3-2 RFID 於營建產業之可能應用主類別. 子項目. 規劃階段. 設計階段. 施工階段. 營運維護階段. 土木工程. 軌道工程. 3. 3. 3. 3. 道路工程. 3. 3. 3. 3. 隧道工程. 3. 3. 橋樑工程. 3. 3. 海運及港口工程. 3. 3. 航空工程. 3. 3. 邊坡工程. 36. 3. 可能應用方向 1. 列車追蹤 2. 售票系統 1. 收費站收費系統 2. 國道測速 3. 地下管線位置 4. 人孔位置 1. 火災緊急應變系統 2. 車禍緊急應變系統 3. 應變監測系統 4. 施工機具定位 1. 橋樑監測系統 1. 領航指引 2. 售票系統 3. 潮汐監測系統 1. 行李管制 2. 領航指引 3. 出入境檢驗系統 1. 邊坡安全監測系統.

(59) 第三章無線射頻辨識(RFID)技術應用於營建產業之策略架構. 主類別. 建築工程. 子項目地下管線工程都市及住宅工業建設文教醫療保健. 規劃階段 3. 3. 設計階段 3. 3. 施工階段. 3. 營運維護階段 3. 3. 觀光遊憩. 水利工程. 設施工程. 排水工程水資源工程防洪工程. 3. 社會福利. 3. 能源開發環境保護工程. 3. 可能應用方向 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.. 1. 水電管線監控系統 9. 居家照護室內管線配置 10. 三角測量定位系統門禁管制 11. 物料管理安全檢測系統 12. 施工機具管理火災緊急應變系統 13. 人員管理自動化監測設計使用變更系統導覽系統 14. 建物身份辨識(門牌) 售票系統 15. 古蹟維護管理耐震評估查核系統 1. 水位偵測系統 2. 流量控制系統 3. 緊急防災系統 1. 導盲指引 2. 停車場管理 3. 水電瓦斯讀錶系統 1. 發電廠安全監控 1.. 公害污染檢測裝置. (資料來源：本研究整理). 37.

(60) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 根據上表 3-2 列出之 RFID 於營建產業可應用之方向，本研究提出下列幾項建議，可從 RFID 技術導入門檻較低、較單純之應用領域進行先導示範，經評估後列舉出以下四項： 1. 鋼骨工程 2. 古蹟維護管理 3. 建物身份辨識(門牌) 4. 建材物料管控. 3-3-2 加值應用旗艦計畫. 圖3-5 RFID發展及產業應用架構圖 RFID加值應用旗艦計畫. 營建領域應用先導計畫與公領域對應之 RFID營建業應用 SIG. RFID應用系統／產品發展. (資料來源：本研究整理) 根據上圖 3-5 所示 RFID 發展及產業應用架構圖，本計畫擬訂加值應用旗艦計畫執行流程，如下所述：第一階段： (1) 推廣營建公領域應用先導計畫本項工作重點，將期望營建產業公領域各單位，率先導入 RFID 技術門檻較低之應用實例，如建物身份辨識(門牌應用)、建材物料管 38.

(61) 第三章無線射頻辨識(RFID)技術應用於營建產業之策略架構. 控等，作為後續產業推廣應用之先導示範，利用測試成功之應用實例，作為民間產業導入 RFID 技術之誘因。 (2) 發展營建產業潛在應用領域(Killer Application) 根據營建公領域分類架構，思考可導入 RFID 技術之應用領域，期望尋找出營建產業中之殺手級應用，替營建產業技術應用方面，帶來前所未有之變革。 (3) 建立營建產業加值應用旗艦計畫依據營建公領域之先導應用計畫，配合營建產業可導入 RFID 技術之應用方向，建立營建產業之加值應用旗艦計畫，針對重點旗艦計畫，評估導入 RFID 技術可為產業帶來之實際成效，建構完善之 RFID 技術導入推廣計畫。. 第二階段： (1) 以公領域先導計畫為基礎，利用加值應用旗艦計畫結合 SIG (Special interest Group) 根據第一階段建構之完整先導應用計畫，協助 SIG 發展 RFID 技術應用，形成 SIG 加值應用旗艦計畫。 (2) 發展 RFID 加值應用商業模式本重點項目將根據 SIG 之加值應用旗艦計畫，積極進行 RFID 應用專利佈局，帶動 RFID 創新應用衍生系統/產品之發展，期望孕育國際級 RFID 軟體整合應用廠商。第三階段： (1) 積極推廣與發展旗艦計畫之 RFID 應用系統/產品發展本階段將進行推廣 RFID 旗艦計畫，並積極發展營建產業 RFID 軟體整合應用軟體/系統/產品，提升營建產業整合技術之開發。. 39.

(62) 無線射頻辨識(RFID)於建築產業應用之研究. 3-3-3 營建／RFID 技術標準在 RFID 技術標準策略方面，本研究擬出以下三大重點： (1) 參與國際組織，定訂標準，與國際認證制度接軌 (2) 開發與建置符合國際標準之產品功能驗證設備、方法與程序 (3) 優先支持參與國際標準組織產業應用標準制定之計畫，爭取成為國際標準組織之認證中心. 3-3-4 營建法規環境建立在營建／RFID 法規策略方面，仍是目前 RFID 應用較難以解決的問題之一，法規環境仍不建全，因此本研究針對營建法規擬定以下幾項重點配套措施，協助 RFID 應用環境建立： (1) 擬定獎參條例 (2) 隱私權保護／公開問題──訂定隱私權保護規範 (3) 電信法規進行修正，促進 RFID 推廣 (4) 營建產業相關法規檢討──建築法條文修正. 3-3-5 教育訓練推廣在教育訓練推廣方面，屬於 RFID 中長期階段之策略，本研究擬定以下幾項重點，針對營建產業於 RFID 技術應用層面，培育營建產業之 RFID 應用人才： (1) 培育學校 RFID 基礎技術營建人才構件編碼設計. 營建資訊整合教育. RFID 儀器操作. 供應鏈管理. (2) 建立 RFID 結合營建相關學程，培育跨領域系統整合人才 (3) 規劃在職教育以彌補未來產業人才之不足 (4) 鼓勵營建人員參與 RFID 基礎學術研究，並配合對營建相關法規面、產業面至社會面之變革與衝擊。 40.