中 華 大 學 碩 士 論 文

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中 華 大 學 碩 士 論 文

題目:RFID 應用於 IC 產業之研究 - 以 IC 設計公司為例

The Study of An Application of RFID in IC Industry – A Case of IC Design House

系 所 別:科 技 管 理 研 究 所 學號姓名:M09403043 吳 學 星 指導教授:李 友 錚 博 士

中華民國九十六年八月

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RFID 應用於 IC 產業之研究 - 以 IC 設計公司為例

學生:吳學星 指導教授:李友錚博士

摘 要

台灣 IC 產業專業垂直分工的經營型態,提供國內外客戶高效率且具成 本優勢的生產暨產品服務,同時亦造就 IC 產業複雜上下游供應鏈網路。IC 設計公司在生產作業上,採取幾近全部委外分工模式有其一定的優點(如:資 本投入較小,營運機動且富彈性),但同時因本身無自有之產能,勢必需要面 對外包管理作業上,較無法掌握的生產變數暨供應鏈產能。

RFID 應用用途非常廣泛,物流管理與供應鏈被認為係 RFID 技術最大的 舞臺;RFID 系統相關文章之應用對象,主要以某一特定企業即『非開放領 域』為對象來說明此一應用技術;本研究以探索性研究 RFID 應用於 IC 產業 之『開放領域』與『非開放領域』,做為未來 RFID 應用於生產之『開放領域』

與『非開放領域』可供參考之建議。

關鍵詞:RFID、供應鏈

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The Study of An Application of RFID in IC Industry – A Case of IC Design House

Student : Hsueh-Hsing Wu Advisor : Dr. Yu-Cheng Lee

Abstract

The business type professionally vertical cooperation in Taiwan IC manufacture, it provides high efficiency and low cost of production and service for customers in the country and overseas. It brings complex supplier chain net in front and back ends of IC manufacture. The production operation in IC design houses take almost whole OEM with certain merits (for example, low capital input and flexible operation). But they have not any capacity in their companies, they must face the product risk and can't control well in the variance and capacities of supplier chain.

The RFID application areas are very wide, material- flow management and supplier chain are the biggest platform of RFID technology. The RFID system provides relative article of application object. We describe the application technology by one defined industrial company with “ non- opening area". The study is research RFID application in IC production domain with opening area and non-opening area. And they will be the referred suggestion for future RFID application for opening area and non-opening area.

Keyword: RFID, Supplier chain

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誌 謝

研究所兩年來,承蒙指導教授李友錚與賀力行博士耐心、悉心的指導,

無論在課業或是生活上均給予最大的支持,其謙沖且嚴謹的待人處事與治學 態度以及豐富且紮實的學識,皆令學生萬分敬佩,亦是學生學習的典範。能 在恩師的帶領下學習與成長是學生莫大的榮幸。

本篇論文的完成,感謝邱紹一博士、葉日豐博士以及林恩詰博士等口試 委員於百忙之中撥空指導,提供諸多寶貴意見,使得本論文得以更加完善,

在此一併致謝。研究期間,亦感謝學長姊、學弟妹以及同窗好友的關懷。

最後要感謝我的家人,感激之情非筆墨能形容。最後僅以本論文獻給曾 經關心、照顧我的師長、朋友以及家人。

吳學星 謹識於中華科管所 中華民國 96 年 6 月 21 日

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目 錄

摘 要……….………….i

Abstract………ii

誌 謝………iii

目 錄……….iv

圖目錄………..v

表目錄……….vi

第一章 緒論... 1

1.1 研究背景與動機... 1

1.2 研究目的... 2

1.3 研究限制與範圍... 2

1.3.1 研究限制... 2

1.3.2 研究範圍... 3

1.4 文獻探討... 4

1.4.1 供應鏈管理... 4

1.4.2 RFID... 5

1.4.2.1 RFID 應用對象及功能... 5

第二章 RFID 技術發展... 7

2.1 RFID 系統... 7

2.1.1 RFID 系統組成... 7

2.1.2 RFID 系統抗訊號碰撞...11

2.1.3 RFID 系統技術標準... 13

2.1.4 導入 RFID 關鏈因素... 16

2.1.5 RFID 技術應用環節... 21

2.1.6 RFID 系統之建置... 22

2.1.7 RFID 系統作業效率... 24

2.1.8 RFID 系統建置暨 Tag 成本... 25

2.2 條碼系統... 25

2.2.1 一維條碼... 25

2.2.2 二維條碼... 28

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2.3 RFID 系統與條碼系統之功能比較... 30

第三章 研究方法... 32

3.1 研究設計... 32

3.2 研究方法... 32

3.3 研究流程... 34

3.4 訪談設計... 35

3.4.1 受訪對象說明... 35

3.4.2 『開放領域』問卷設計... 37

第四章 個案研究... 40

4.1 IC 產業暨個案公司介紹... 40

4.1.1 IC 產業生產流程... 40

4.1.2 IC 產業供應鏈特性... 41

4.1.3 個案公司... 43

4.1.3.1 個案公司說明... 43

4.2 個案公司應用 RFID 於開放領域之供應鏈廠商訪談... 46

4.2.1 開放領域個案公司供應鏈廠商訪談之目的... 46

4.2.2 供應鏈廠商訪談內容... 47

4.3 RFID 應用在個案公司非開放領域之效益評估分析... 50

4.3.1 導入 RFID 評估作業... 50

4.3.2 評估 RFID 導入非開放領域投資成本效益之分析... 54

第五章 結論與建議... 58

5.1 結論... 58

5.2 建議... 59

參考文獻………...……….61

附錄………64

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圖目錄

圖 2.1 RFID 技術 - 電磁感應方式... 10

圖 2.2 RFID 技術 - 微波作業方式... 10

圖 2.3 導入 RFID 系統的五個關鍵因素 ... 16

圖 2.4 RFID System Planning 作業程序圖………..24

圖 2.5 一維條碼 EAN13 ... 26

圖 2.6 二維條碼 PDF417... 29

圖 3.1 研究流程... 35

圖 4.1 MES SYSTEM - 產品在 CP & FT 各階段在製品庫存彙總 ... 45

圖 4.2 MES SYSTEM - 產品在 CP-WLBI 階段在製品庫存明細 ... 46

圖 4.3 導入 RFID 於應用一對作業流程產生前後差異之比較... 52

圖 4.4 導入 RFID 於應用二對作業流程產生前後差異之比較... 53

圖 4.5 導入 RFID 於應用三對作業流程產生前後差異之比較... 54

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表目錄

表 2.1 RFID 電子標籤 EPC 之資料結構... 8

表 2.2 自動辨識系統與人工登錄收貨作業之比較... 25

表 2.3 各頻段 RFID 晶片報價彙總表... 25

表 2.4 RFID TAG 與 1D & 2D 條碼之特性及功能比較表 ... 31

表 3.1 “E"個案公司供應鏈廠商及產值表 ... 36

表 3.2 受訪者公司營運、受訪者職務與職位彙總統計表... 36

表 4.1 RFID 廠商對個案公司導入 RFID 軟硬體建置報價表 ... 55

表 4.2 從業員工概略性年度支出薪資費用一覽表... 56

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第一章 緒論

1.1 研究背景與動機

根據 Isuppli 調查,2006 年全球半導體銷售額可達 2,557.43 億(美元),將 較 2005 年銷售金額成長 7.8%; 2006 年前三季台灣 IC 總體產業產值(含設 計、製造、封裝、測試)為 10,101 億台幣,預估 2006 年全年產值可達 13,770 億台幣;IC 產業特性為高度資本暨技術密集、生產設備高折舊率、產業競爭 激烈以追求高附加價值的產業;台灣在整個 IC 產業鏈中,從上游到下游建 立起非常完善產業鏈,包括 IC 設計公司(消費、手機晶片、類比及記憶體…)、

光罩 (Mask) 製造廠、晶圓代工廠(Foundry)、晶片測試、IC 封裝測試廠 (Wafer / Assembly / Package and Testing Fab) 及 IC 通路商等一應俱全,已發展成完 整垂直分工、水平競合的產業供應鏈。台灣由設計、製造、封測所構成的 IC 產業,專業垂直分工之產業結構,是台灣半導體產業與國外半導體產業最大 之不同點。在製程技術突飛猛進之半導體產業環境,以及日益擴大之資本設 備投資額下,專業垂直分工模式,確實符合了半導體產業長期發展趨勢及需 求。國際半導體大廠大多採設計、製造、封測等上下游垂直整合方式經營,

而台灣半導體產業上下游專業垂直分工的經營型態,迴異於國外半導體經營 模式,且確實獲得非常好的成效。然而,台灣 IC 產業專業垂直分工的經營 型態,雖提供國內外客戶高效率且具成本優勢的生產暨產品服務,同時亦造 就 IC 產業複雜上下游供應鏈網路,促使公司經營在整合產品、服務與資訊 等物流管理的困難度提高。其中 IC 設計業位於產業鏈的最上游且大多為無 自有工廠 (Fabless) ,其營運重心主要係放在新產品研發上面,將光罩、晶 圓製造、Wafer 封裝測試及 IC 成品包裝等部分均交由專業代工廠或加工廠 或委外廠負責。IC 設計公司雖然在生產上採取專業分工模式有其一定的優勢 (如:資本投入較小,營運機動彈性大),但相對需面對較嚴苛且無法高度掌握 的外包生產變數暨供應鏈產能。所以,在 IC 產業之供應鏈運作模式中強化 外包生產管理有關之作業,對 IC 設計公司營運上是有其必要性。

如上述 IC 產業背景說明,IC 設計公司為因應產業供應鏈特性,故需投 入許多人力、物力及時間,以便掌握生產訊息暨從事物流管理;早期 IC 設 計公司生產管理者係利用電話暸解各個外包廠商生產進度,及要求外包廠商

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以傳真方式事前告知回廠內容,以便預先安排下一站外包廠商取貨內容暨前 來取貨時間;近期,因 IT 發展迅速,已可利用現場控制(Shop-floor control) 加以改善作業模式,此一系統係接收經由自動化或人工方式產生之相關生產 資料,但仍會有生產鏈上資訊流與物流不一致現象,如資訊流已到下一站而 物流仍停留在上一站(在製品已完成此站生產並自動將生產訊息轉至下一 站,但在製品尚等待搬運至下一站生產),或資訊流仍停留在上一站而物已搬 運至下一站(已完成此站在製品生產待人工將結果輸入電腦,在製品因完成 此站生產而被移往下一站等待生產)。面對這樣的狀況,找尋可能建立及減少 資訊流與物流之間差異的方法,進而提高生產供應鏈作業效能,便是本研究 之動機所在。

1.2 研究目的

無線射頻辨識技術(Radio Frequency Identification, RFID)早在 1960 年代 末期即被開發,在二次世界大戰被應用於識別敵我戰機,是一項非接觸式自 動識別技術,此技術直至 2000 年代末期才漸次找到重要的可行性,並嘗試 導入及應用於各種產業;如追蹤貨物運輸工具(車輛)或承載單位(貨櫃或 棧板)、生產製造之物料管理、生產製造之製程管理(汽車業 WIP 管理)、

組織內部門禁系統(公司職員、學校教職學生、醫院醫護人員暨病患等門禁 卡應用)、商品管理(百貨或量販業商品、圖書館藏書)、存貨盤點等作業 層面。

RFID 系統相關文章之應用對象,主要以某一特定企業為對象即『非開 放領域』來說明此一應用技術;本研究藉由搜集與暸解 RFID 技術現況發展,

進而探索性研究 RFID 應用於 IC 產業之『開放領域』與『非開放領域』,探 討 IC 產業鏈「開放領域」及「非開放領域」對 RFID 技術導入於作業面時 所可能遇及問題點 ,找出 IC 產業鏈未來導入 RFID 技術於『開放領域』與

『非開放領域』可供參考之建議,進而提高未來 RFID 技術導入 IC 產業成 功機會,及最終得以提昇 IC 產業供應鏈營運作業管理。

1.3 研究限制與範圍 1.3.1 研究限制

台灣 IC 產業專業垂直分工、水平競合的經營型態,雖提供了客戶高效

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率且具成本優勢的生產暨產品服務,但也同時造就 IC 產業複雜上下游供應 鍵網路; 而供應鏈管理(Supply Chain Management)則係藉由資訊管理系統,以 協同整合物流、產品流和金流,以期達到縮短產品交期、降低存貨庫存、降 低生產成本、提高客戶滿意度等多重目的;另以往有關 RFID 應用探討以技 術上較為成熟且單純之『非開放領域』為主,或是有限度探討或報導 RFID 應 用於最終消費產品之供應鏈管理,鮮少有關生產製造暨『開放領域』應用之 探討文獻。

本研究考量 Wal-mart 於 2005 年方嘗試要求百大供應商需應用 RFID 技術 於商品上(最終消費商品且非全面應用此技術,另 Wal-mart 世畀量販店霸主 角色可以讓其對供應商有非常好的議價能力),及台灣 IC 產業鏈之特性(晶 圓代工暨 IC 製程生產端廠商均以追求製造上之經濟規模,及 IC 產業複雜之 產業供應鏈,而 IC 設計科技公司則以小而美、無自有生產工廠暨營運上機動 富彈性等見長),及現行 RFID 技術應用上仍以『非開放領域』為主,至於『開 放領域』之應用技術則仍待推廣,及進一步觀察;且電子標籤國際標準也尚 未有最終一致之規範。綜合上述,本研究擬由二方面來進行,一是經由個案 對象 IC 產業鏈最上游”E” IC 設計科技公司,以觀察 IC 產業鏈上下游廠商 對未來導入 RFID 技術之應用意願,及對現行 RFID 技術與應用之暸解情 況,另一方面則嘗試從個案公司-“E” IC 設計科技之『非開放領域』找出 RFID 技術可能可以改善或應用之作業面,並經由向 RFID 廠商請教:徵詢 RFID 應 用於作業面之技術可行性、現場實地進行勘察、RFID 廠商預估導入 RFID 技 術於虛擬作業情境投資成本,及導入 RFID 技術可能提昇效能等做為研究重 點法,藉以暸解 IC 產業導入 RFID 技術於『非開放領域』可能投資效益影 響程度。

1.3.2 研究範圍

本研究以個案公司–“E”IC 設計科技公司現行營運作業為例,嘗試在其營 運作業中以建置 RFID 技術之虛擬情境進行相關探討,因未實際導入 RFID 技術,所以不進行應用 RFID 前後之比較分析;所以,本研究之研究範圍為:

一、本研究探索範圍僅侷限於“E”IC 設計科技公司及其上下游廠商,其他產 業導入則不列入本此研究探索範圍內。

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二、本研究探討對象為“E”科技公司,“E”科技公司使用自動倉儲系統及 2D Bar Code 標籤產品識別系統,並不與倉儲人工上架或其他儲存作業方式 進行比較。

三、本研究係以個案公司之虛擬作業情境導入 RFID 技術向 RFID 廠商進行諮 詢,不進行實際導入 RFID 技術前後之比較,及不涉及相關導入細節。

1.4 文獻探討 1.4.1 供應鏈管理

供應鏈管理(Supply Chain Management)經由及時的資訊系統,以整合物 流、產品流和資金流,以期達到縮短產品交期、降低存貨庫存、降低生產成 本、提高客戶滿意度等多重目的。張有恆認為,一般通常把「供應鏈」(Supply Chain)與「物流」(Logistics)視為同義流,但是其中仍有些許差異。物流往 往是從一個企業的角度,探討企業之運輸、存貨、倉儲及資訊等相關活動;

而供應鏈管理則是以顧客的角度,探討商品如何由原物料,經過生產配送等 附加價值活動(Value added activities),傳遞至最終使用者(End User)或消 費者【14】。

Battaglia【30】對供應鏈管理之定義為:「整合了倉庫、運送、生產規劃、

存貨以及所有其他物流之分割作業,使原料從取得至傳送,及最終產品之消費 過程之間,資訊流與產品流均能夠達成最佳化的過程。」Harrington【36】則 強調整個供應鏈上所有組成份子之間之合作關係,「供應鏈包括了產品流與資 訊流這二部分,係屬於雙向流程。從供應商以至消費者之間的所有成員,即 形成一個如虛擬的企業組合體,將採購、製造、產品配送與服務提供給消費 者等的活動之間連接在一起。」Sunil & Peter【12】則以為供應鏈應包含滿足 客戶要求過程中涉及的所有成員,無論是直接或間接部分。供應鏈不只包括 製造商和供應商,同時也包括配送商、批發商、零售商和客戶本身。供應鏈 具有動態性,不同階段內包含持續的資訊流、產品流和資金流。Bowersox and Closs【33】提及跨國公司因面臨物流的挑戰,若要克服物流上的挑戰,在執 行物流管理時就必須同時評估來自全球供應鏈的複雜度,及留意國內外在物 流運作上的不同,物流挑戰上之主要差異有:績效週期長度(Performace-cycle Length)、作業面、系統整合及聯盟。蘇雄義【26】提出企業物流可稱為完全 物流供應鏈 (Total Logistics Chain) 或完全供應鏈 (Total Supply Chain)之看

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法,作業活動過程中包括了物流需求預測、消費者服務、訂單處理、運輸倉 儲、流通資訊及通訊、裝卸、存貨控制、採購、包裝以及物料搬運等。李友 錚【5】對供應鏈管理(Supply Chain Management)的定義為「以一系列有效率 的方法來整合供應商、製造商、倉庫和店舖,使得產品適質、適量與適時的 配送到正確的地點,以獲致顧客滿意最大與成本最小的成效」

1.4.2 RFID

RFID(Radio Frequency Identification,RFID)是一種非接觸式的射頻識 別系統技術。日本自動辨識系統協會對其定義為:RFID 為一無線通訊技術,

其可利用卡片或標籤等媒介,進行電波讀取或記錄資料,並經由收發器通訊 來進行辨識的一種技術;簡單來說即是利用無線電波來傳送識別資料,以達 到身份識別的目的。RFID 系統主要有三項特色:(1)能夠寫入與置換大量資 料;(2)即使有遮蔽物阻擋也能進行辨識;(3)能夠同時讀取多項資料【10】。

1.4.2.1 RFID 應用對象及功能

RFID 應用市場可區分為以某一特定企業為應用對象的『非開放領域』, 和由數個企業組合而成為應用對象的『開放領域』等兩大類,日本在 RFID 之應用現行市場需求仍係以非開放式之應用對象為主,如家電賣場、汽車製 造業、服飾製造等供應鏈體系內之應用為主;至於 RFID 技術在開放式應用 領域方面之對象,除了眾所周知之 Wal-mart 在 2005 宣示百大供應商需應用 此技術而帶動對 RFID 應用探索之風潮,在日本國內則是由該國數一數二之 電器流通量販店—Yodobashi Camera 在 2006/05 亦宣示投入此一實驗,RFID 在『開放領域』方面因美日 Yodobashi Camera 及 Wal-mart 大廠所俱備之對供 應商之關鍵的議價能力,供應商大多僅能配合其作業,但各產業實際有類似 之議價能力者並不多,如果未來 RDID 開放式領域應用對象需求要快速成 長,則需要同時考量上下游業者各自的投資報酬率(ROI),方才可以建立一 個雙贏體制【11】。

Dewitt【35】針對 RFID 未來之發展,提出電子標籤晶片之製作已朝向 國際標準電子產品碼與嵌入技術來設計建構,加上讀取機功能亦在強化讀取 成效中,在二者同時精進下,RFID 之應用已日漸轉趨成熟;RFID 應用於零 售業被視為管理上新的里程碑,主因消費產品供應鏈上會有很多產品品項暨 數量在通路流通,藉由 RFID 技術上的晶片電子標籤電子產品碼(EPC)暨讀

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取器之應用,便可有效對所有流通產品進行追蹤暨辨識,如辨識產品所處溫 度環境、保存期限之監控等;較長遠會影響到 RFID 在市場應用普及度之主 要因素,在於電子產品碼國際標準,因晶片碼標準規範會左右所配合使用硬 體設備之選擇,因此晶片尚未制定全球一致共同標準之規範前,仍需要去克 服未來很長一段統一規範晶片電子產品碼標準化的路要走。

Davies【34】針對 RFID 特性提出說明,RFID 電子標籤可以負載資料 量為 2 千個位元組以上,可與讀取器結合下記錄多種情況以進一步提供檢索 功能。電子標籤能允許重覆寫入資料,貼有電子標籤產品在進行自動辨識時 無須人為介入,而且可從已規範之資料中以執行更有用或具有創造力的工 作,主要是基於頻率、標籤類型以及可作用之範圍與無線訊號的穿透力。

RFID 技術之用途,歐宗殷【24】認為供應鏈與物流管理是 RFID 技術未 來發展最大舞台,企業推展供應鏈或物流管理業務的關鏈在於資訊是否俱備 及時性與準確性,而 RFID 技術則可提供在此方面之優勢。

Fennell【18】,指出 RFID 可以簡化商品進貨作業,尤其是直接送貨至店 面之商品(DSD),可以清楚顯示 RFID 導入所產生之效果;以前店面在處理 DSD 進貨時,都是以人工輸入進貨相關資料,如訂單、商品名稱、數量及日 期管理(進貨日期及有效期限)等資訊,同樣現象亦會發生在退貨作業管理,

上述二項作業均需花費許多人力。若使用 RFID,原本之人工輸入程序就可以 予以簡化,資料準確度及資訊即時性也相對的會提高。就因為資料準確度及 資訊即時性等效果,有必要對導入 RFID 成本予以正當性。

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第二章 RFID 技術發展

RFID(Radio Frequency Identification,RFID)是一種非接觸式的射頻識 別系統技術,其與現今應用於物流管理存貨與商品上所熟悉之條碼,如一維 條碼、二條條碼之間到底有何差異性或利基點,唯有在暸解兩者之間不同,

方能在未來考量導入 RFID 系統於 IC 產業供應鏈時,可以更加理性加以評 估其間在應用上有何不同優劣之處,便可在 RFID 系統導入於實務應用面 時,可盡量取其優點而使新系統導入可收事半功倍之效,本研究擬在本章節 對 RFID 系統及條碼系統進行相關功能之對照比較。

2.1 RFID 系統

本研究,在 RFID 系統此章節,將一一介紹有關 RFID 系統組成、RFID 系統抗訊號碰撞、RFID 系統技術標準、導入 RFID 關鍵因素、RFID 技術應 用環節、RFID 系統之建置,及 RFID 晶片成本暨應用效率等部份。

2.1.1 RFID 系統組成

RFID 系統主要是由電子標籤(Tag)、讀取器(Reader) 、天線和相關應用 軟體系統(Application System)所組成【20、38】:

一、電子標籤(Tag):

係無線射頻識別系統的核心,其主要功能是用來保存被識別的產品 或商品之編號、屬性及狀態,經由被識別物所使用之電子標籤(Tag)唯一 的電子產品識別編號碼(Electronic Product Code, EPC 為 RFID 電子標籤 的標準規範,其所訂之標準涉及電子標籤資料內容,及開放式無線通訊 協定等規範要件),方得以讓 RFID 系統讀取器對其加以識別;通常電子 標籤(Tag)是由一顆擁有一組唯一識別碼(Unique Identifying Number, UID) 的晶片及天線(Antenna)所組合而成,晶片俱備一個 SOC(system on chip)

的功能,亦即有類比(Analog)、數位(Digital)與記憶體(Memory)等功能的 晶片,以及依不同頻率、應用環境而設計之天線二者組合而成。

電子標籤的功能與作業領域之發展將會比現有之一維、二維條碼更

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為廣泛,未來甚至有可能會進而取代現行之 Barcode,於是制定 RFID 電 子標籤的「工業標準」規範是使之可通行於國際舞台最首要之任務。

EPC(Electronic Product Code) Global 規範了三個 RFID 電子標籤之工業 標準,計有: EPC-64、EPC-96 及 EPC-256 等三種標準,此標準規範係 用來存放電子標籤之產品編碼資料。本研究,以較為業界所通用之 EPC-96 為例, 它的資料結構(表 2.1)含括有 EPC 編碼(96 位元)、CRC16

(16 位元,用於供檢查用之碼)以及 Destroy(24 位元,提供判定刪除 資料用之密碼)等資料內容【28】。EPC 編碼主要包含有首欄位、廠商、

產品及產品序號等資料,其餘產品相關資訊則被儲存暨記錄在 EPC IS 主機內;CRC16 功能設定是用來讓電子標籤可加以確認及判斷資料是否 被正確讀取; Destroy24 被設定為可記錄一組 24 位元的密碼,當進行 電子標籤資料內容摧毀動作時,可用於驗證目前所發出之「刪除」指令,

是否具備執行刪除該電子標籤資料之權限。

表 2.1 RFID 電子標籤 EPC 之資料結構

資料來源:AUTI-ID CENTER【28】

RFID 系統在電子標籤之電子產品碼(Electronic Product Code, EPC) Gen2 標準中特別設計了所謂的密集讀取器模式(Dense Reader Mode), 來防止在同一空間中因許多讀取器同一時段發射訊號,所造成電子標籤 在執行接收無線電磁時訊號碰撞問題。由於讀取器天線所發射出的無線 電波,可較電子標籤回傳的無線電波可達數百萬倍之強度,因此若讀取 器與電子標籤兩者間所使用的無線電波頻率過於接近,則電子標籤所回 傳的無線電波很容易被讀取器所發射無線電波所遮蓋到,為此密集讀取 模式所構思出來的作業原理是在有限的無線射頻寬度中,將讀取器所發 射的無線頻寬與電子標籤回傳的無線頻寬加以區分開來,並嚴格限制讀 取器所發射的無線射頻寬度,以避免同一空間存在多個讀取器且同一時 段均向電子標籤發出訊號之溢波,而造成電子標籤在接收訊號作業上的

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干擾【40】。

二、讀取器(Reader):

讀取器主要係由數位控制(Digital Control) 、類比控制(Analog Control)、中央處理單元以及讀取天線模組等功能元件所組合而成,讀取 器經由相關搜尋技術或 RF 通訊協定處理,可以有能力每秒對數百個不 同的電子標籤進行辨識作業。RFID 系統作業環境所使用之無線射頻區 域通常是屬於免授權的頻段,RFID 系列在此一開放無線電頻段作業會 受到其他用途無線電磁波(如工業、科學及醫療等用途之無線電射頻)

所干擾;RFID 系統讀取機因係在此種頻段中運作,故非常易於接受到 不同之外部干擾來源對其作業進行影響。

三、中介軟體(Middleware):

中介軟體主要是透過有線或無線的方式經由讀取器擷取或接收電子 標籤之內部數位資訊,並利用這些資訊配合不同的應用需求做進一步的 加值處理,也可以結合網路功能應用於生產、物流、倉儲、保全…等。

RFID 電子標籤與讀取機之間作業方式可分為電磁感應與微波二 種。電磁感應(圖 2.1)是經由產生磁場來引起電流,電流經過讀取器的線 圈時便會產生磁場,藉由這個磁場便可使電子標籤內的天線產生電流,

由電流來啟動電子標籤內的 IC 晶片;微波作業方式(圖 2.2)是利用無線 電波來交換訊號(,電子標籤內天線收到讀取器天線所傳送無線電波,使 電子標籤內天線形成共振而產生電流【4】。

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圖 2.1 RFID 技術 - 電磁感應方式 資料來源:【4】

圖 2.2 RFID 技術 - 微波作業方式 資料來源:【4】

RFID 系統讀取器與電子標籤之間如何產生互動作業,可將其二者作業 關係加以概分為三個步驟,詳如下【20】:

一、RFID 系統讀取器利用天線將無線電磁能量傳送給電子標籤(Tag),電子 標籤藉由本身所俱備之天線,將接收自 RFID 讀取器所傳送之無線電磁

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能量,予以轉換成內部晶片作業所需之能量。

二、電子標籤(Tag)將內部的產品識別碼(EPC)在經過適當處理後即傳送給 RFID 讀取器,RFID 讀取器在接收到電子標籤所送達之資料後,方可進 行產品識別碼資料之辨識作業。

三、電子標籤(Tag)所使用之產品識別碼晶片如俱備可寫入之記憶體,RFID 讀 取器便會將其之數據資料傳送給電子標籤,電子標籤在收到讀取器傳出 之資料即可進行登錄作業。

2.1.2 RFID 系統抗訊號碰撞

RFID 系統最為人稱許的一項特性,是 RFID 系統讀取器可以同時對數個 RFID Tag 進行讀取,其過程中 RFID Tag 也有可能對數個讀取器同時傳送訊 息或資料,如何才可以讓這二者在作業過程間可以順利完成交流或資料傳 遞,而又不會在兩者之間發生資料重覆讀取或遺漏等問題;RFID 系統讀取器 與 RFID Tag 之間作業效能是否呈現出 100%,係 RFID 系統是否可以真正應 用於產業實務面主要關鏈因素之一,故有必要對 RFID 系統如何在讀取器與 電子標籤二者之間進行讀取過程中,避免重複讀取及遺漏讀取進行暸解;電 子標籤在多個讀取器對其進行讀取時,電子產品碼(Electronic Product Code, EPC) Gen2 標準中已針對此部份設計了所謂的密集讀取器模式(Dense Reader Mode),以防止在同一作業空間中因使用了許多讀取器而所造成的對電子標 籤之訊號碰撞,在 2.2.1 節 RFID 組成之電子標籤亦有所說明;至於在同一作 業空間中有許多讀取器時,Tag 如何對其傳送訊號方不會產生重複問題,在 本節將會有進一步說明及陳述。

RFID 的技術,是利用無線射頻電波在大氣之間進行訊號之傳遞,讀取器 的天線先行發射無線電波以便將訊號與電能傳遞給電子標籤,電子標籤在接 收到電能再藉由無線射頻電波將資料回傳給讀取器,在人的眼晴中所看不到 的空氣之間隨時充斥著各式各樣的電子訊息在進行交流,就好比為我們所熟 悉之機場大廳一般隨時有準備搭機離境、送機及準備入境等各式各樣的人來 來人往好不熱鬧。有時候,無線電訊號太過微弱(就像人在交談過程中有時 說話之一方聲音過小),讓準備接收訊號的一方無法進行接收或有效予以辨 識;有時候,則是空間之間所充斥無線電訊號太過於接近(好比在同一會議

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室或辦公室同時有多人向接收者發出聲音時),此時會造成接受端在進行訊號 接收過程的混亂,這些通常所稱的訊號碰撞問題。一般而言,RFID 的讀取器 接收傳遞作業一次只能與一個電子標籤進行訊號交流,因而便會產生有所謂 訊號碰撞的現象。

RFID 的訊號碰撞(Collision)可分為讀取器訊號碰撞以及標籤訊號碰撞兩 大類別,前者則是同一個電子標籤同時收到由多個讀取器所發出的指令,以 致於造成電子標籤接收訊號衝突;後者是指同一個讀取器同時收到由多個電 子標籤所回傳的訊號,所造成讀取器無法準確判讀或誤判等現象。訊號碰撞 現象在早期是無線電射頻作業過程中很棘手的問題,因為它會造成無線電訊 號傳遞結果發生流失、無法接收、失敗等現象,甚至發生接收訊號錯誤解讀 進而形成錯誤的資料,造成接收訊號在執行辨識作業上的阻礙。最近幾年來,

已針對上述問題而研究出許多可行的方法以用來解決訊號碰撞現象,一般通 稱為抗訊號碰撞(Anti-Collision)。讀取器抗訊號衝突的方式一般又可分為分址 多工(SDMA)、分頻多工(FDMA)以及分時多工(TDMA),如下說明

【40】:

一、分址多工(SDMA:Space Division Multiple Access)

分址多工的邏輯,是利用空間區隔的方式來避免訊號的衝突,多用 以處理讀取器的訊號碰撞。簡單的說,就是依據讀取器與天線的有效距 離將空間進行劃分,避免標籤被重複讀取的可能性,例如將部署被動式 天線時將天線依據不同的方向錯開,或使用主動式的系統時,依據讀取 器的接收範圍將空間劃分為不同的區域。

二、分頻多工(FDMA:Frequency Division Multiple Access)

分頻多工則是利用訊號傳輸所使用的頻道進行區分來避免訊號碰撞 的一種方法。舉例而言,讀取器可使用相同的頻率(如 13.56MHz)發送 訊號與命令至標籤,但有多個標籤需同時回覆時,可採用不同的副載波 頻率,將一定的頻率範圍(如 13.57MHz-13.59MHz)切分為更細的頻道

(Channel)以分配給不同的標籤進行資料傳輸。

三、分時多工(TDMA:Time Division Multiple Access)

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13

分時多工是防訊號碰撞中最常使用,也最成熟的一項技術,其原理 是利用時間的差異,將可使用的通訊時序分配給不同的標籤進行資料傳 輸,排定先後順序後依序與讀取器進行溝通,其排定順序的方式一般常 見的有(Slotted) ALOHA 以及 Binary Search 兩種,前者是利用預設的時 間區間,當標籤先後返回訊號的時間若有某標籤沒有與其他標籤衝突 時,則將優先讀取;後者則是利用標籤所返回 UID 配合演算法進行二 元搜尋,直至選取到唯一的標籤後優先讀取。

目前在讀取器的硬體層,多半都已經提供基本的防訊號碰撞功能,確保 讀取器在讀取多標籤的時候可以準確無誤的讀取,而讀取器防訊號碰撞功能 的好壞,也間接關係其讀取率(訊號接收的準確性)以及讀取速度(訊號處 理所需的時間)。

2.1.3 RFID系統技術標準

目前,RFID 所存在之技術標準來源主要有二,一是歐美的 EPC 標準、

另一是日本所訂定的 UID 標準。二大標準均有不同廠商予以支持,因此未來 採用何種國際標準,均會影響廠商對 RFID 市場之佔有率。在上述二大主要 標準組織外,大陸亦於 2004 年 2 月成立「電子標籤國家標準工作組」,負責 制定中國大陸電子標籤之標準。除此之外,ISO 組織亦針對 RFID 之應用領 域而訂定 RFID 電子標籤相關標準,以下將分別概略性的說明:

一、EPC Global

EPC 於 2003 年 9 月成立,為一非營利之團體,總部設立於美國麻 省理工學院的「Auto-ID Center」是 EPC Global 的前身,Auto-ID Center 現更名為 Auto-ID Labs,並納入 EPC Global 之下,以從事研發相關工 作。EPC Global 協會之下尚有零售量販企業(如 Wal-Mart、Tesco)、資訊 科技公司(如 Auto-ID Lab、Microsoft 、Philips 及 IBM),及知名學術研 究大學等共同參與提供技術上之研究支援。其主要之研究為全球各種產 品的 UID(Unique Identifying Number,唯一識別號碼)提出通用之 EPC 標 準(Electronic Product Code,電子商品編碼) 以應用於庫存管理及物流管 理等方面【32】。該組織於 2004/06 完成 EPC Gen1(第一代)的 Class 0 與 Class 1 標籤之定義,Class 0 晶片規格之電子標籤 EPC 係由 RFID 標籤工

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廠直接寫入 EPC 資料,經寫入後便無法修改其 EPC 內容;Class 1 晶片 規格之電子標籤於出廠時為空白資料標籤,可由廠商自行寫入 EPC 資料 於電子標籤晶片內;EPC global 組織於 2004/12 正式批准 RFID UHF Tag Gen2(第二代)的空氣中介面協定(air interface protocol),Gen2 是一個全新 的介面協定,此一協定類似 ISO18000 Part6a&6b,但並不完全相同,為 促使 Gen2 與 ISO 的進一步整合,ISO 組織於 2005/06 將 Gen2 加入 ISO 成為 ISO18000 Partc,以促使 ISO、EPC 等標準協定可以一致性,讓所 有 Tag、Reader 皆可在同一介面協定(protocol)下運作,及在於不同環 境下呈現出最佳效能;Gen2 Tag 與 Reader 的產品特性規範上均較 Gen1 呈現出更多的優點,在 Gen2Tag 的 Class2&3 在讀寫時可搭配更大的記 憶體容量,並可提升電池效能下進行讀寫作業,而 Gen2 Reader 則可進 行單一讀取、多重讀取、與密集讀取(多台讀取機同時進行 Tag 讀取作 業時,彼此間不會相互干擾),支援 Gen2 Tag 與 Reader 間的 640k/bs 最 大傳輸率,亦分別較 Gen1 Class0 的 80k/bs 與 Class1 的 140k/bs 表現優 異【25】。

二、Ubiquitous ID Center

「Ubiquitous ID Center」是以日本東京大學 TRON 專案為中心所成 立之組織,該組織成員包含日本資訊大廠、電子廠商(半導體、PCB)及印 刷公司等, 該組織將 RFID 電子標籤(有電源及無電源)依其應用範圍之 不同而加以分類成九個類別,其主要應用範圍係於資訊發送與接收、庫 存管理及量販物流通路商品與售後服務零件之追蹤管理等。

三、電子標籤國家標準

中國大陸於 2004/02,由中國國家標準化管理委員會在北京成立「電 子標籤國家標準工作組」,由該工作組組織來負責推動與著手制定有關中 國大陸 RFID 電子標籤的標準規範。

四、ISO 標準

國際標準化組織針對 RFID 技術應用於各領域之標準、無線通訊介 面協定及傳輸資訊之資料格式等分別加以規範,其主要如下:

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(一) ISO18000 系列

ISO18000 系列主要是在訂定應用於物流和供應鏈管理之作業 現場時,RFID 讀取機與電子標籤之間的無線通訊協定。該標準包含 了正向物流、逆向物流及工廠製程管理,其中以 ISO 18000-6 之規 範相對此系列其他部份來的重要,因其所規範之無線電頻段是從 860 至 960MHZ,此頻率是從事物流作業管理之最佳運用範圍,此 規範對於從事國際供應鏈管理者在應用 RFID 技術時重要參照標準 準則所在,ISO18000-6 規範之電子標籤規格除了已符合 EPC 的電 子標籤之編碼結構外,ISO 18000-6 之電子標籤應用範圍亦較 EPC 系統多。ISO 18000-6 僅規範通信介面協定(Air Interface protocol), 而不針對 RFID 電子標籤資料內容及結構作規定,亦不考量 RFID 電子標籤及讀取機之實際應用。簡而言之,ISO 18000-6 所要規範 之電子標籤僅是定義傳輸資料的方式,故可儲存 EPC 資料並可達 到 Auto ID Center 的需求及規定【23】。

(二) ISO15000 系列

ISO15000 系列主要是 ISO15691、ISO15692 及 ISO15693 三者 規範標準,ISO15691 規定電腦主機和 RFID 讀取機之間的資料交換 用指令體系;ISO15693 規定規定 RFID 讀取機和電子標籤之間資訊 傳輸時的資料格式,以及讀取機在執行資料處理時之作業方式等;

ISO15693 此標準之無線電波頻率為 13.56MHz,主要規範智慧卡在 約當 1 公尺距離範圍所進行之讀取功能及運作標準(此類之產品如 門禁卡)【23】。

(三)其他 ISO 系列

ISO10374 此標準係針對貨櫃所裝設的 RFID 設備進行定義,並 規範貨櫃所使用之 RFID 電子標籤需可儲存以下資料:(1)貨主編 碼、序列號及檢核碼;(2)貨櫃長度、高度及寬度;(3)貨櫃類型;(4) 總重量及空箱重量【16】。ISO14443 此標準為鄰近耦合式之智慧卡,

較為眾人所熟悉且使用為大眾運輸票價卡,智慧卡讀取距離約當在 7~15cm,操作頻率為 13.56MHz【29】。

(24)

16

2.1.4 導入RFID關鏈因素

導入 RFID 系統的五個關鍵因素,包括標籤特性、系統特性、環境特性、

供應商特性及國際標準。五個關鍵因素會相互影響,故不能單獨來看,其相 互關係如下圖 2.3【3】:

圖 2.3 導入 RFID 系統的五個關鍵因素 資料來源:工研院 IEK-IT IS 計劃【3】

針對企業在導入 RFID 系統時必須加以關注之五個關鍵因素:標籤特性、

系統特性、環境特性、供應商特性及國際標準,此五個關鍵因素分別說明如 下:

一、標籤特性:

電子標籤依使用的需求或對象之不同,可以將電子標籤加以區分為 三種類別,而每種類別又可依各自功能之不同再做進一步加以細分,故 在選擇電子標籤時,有必要依企業本身營運上的特性選用確實符合作業 需要之電子標籤,現針對電子標籤特性一一說明如下:

(一)依電子標籤頻率範圍分類電子標籤依其工作所在之頻率的不同,而

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可加以區分為四個主要頻段範圍,四個主要頻段範圍、使用對象及 讀取距離詳如下:

1. 低頻

低頻之頻段範圍係規範在 10KHz~1MHz 區間,其較常被使 用之頻率係 125KHz 及 135KHz,低頻主要使用對象如資產追蹤 及保全等方面之應用,讀取器對電子標籤最適讀取距離約當 0.4 公尺。

2. 高頻

高頻之頻段範圍係規範在 1MHz~400MHz 區間,其較常被 使用之頻率係 13.56MHz,主要使用對象如門禁管理方面之應 用,讀取器對電子標籤最適讀取距離約當 3.5 公尺。

3. 超高頻

超高頻之頻段範圍係規範在 400MHz~1GHz 區間,其較常 被使用之頻率係 433MHz & 868~950MHz,主要使用對象如貨 櫃、車輛及自動化工具等方面追蹤與安全上之應用,讀取器對 電子標籤最適讀取距離約當 10 公尺。

4. 微波

微波之頻段範圍係規範在 1GHz 以上均屬於微波,其較 常 被使用之頻率係 2.45GHz & 5.8GHz,主要使用對象如高速公路 對高速行駛之車輛進行自動感應收費方面之應用,讀取器對電 子標籤最適讀取距離約當 100 公尺。

(二)依電子標籤記憶體可否寫入分類

電子標籤係由一顆包含類比(Analog)、數位(Digital)與記憶體 (Memory)等功能的晶片,及依不同頻率、應用環境而設計之天線二 者組合而成,電子標籤可依其晶片之記憶體是否俱備可寫入之功能 而可對其加以再分類,電子標籤晶片記憶體依可否寫入之分類及說

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明如下:

1. 晶片記憶體可重覆寫入(RW)

晶片記憶體可重覆寫入係指使用者可將其商品資料除了在 一開始即寫入電子標籤晶片記憶體內,日後如貼有電子標籤之 商品或產品之資料有所變動時,仍可對貼於商品或產品之電子 標籤晶片記憶體進行重覆寫入或修改資料等作業。

2. 晶片記憶體可一次寫入 (WORM)

晶片記憶體可一次寫入係指使用者可將其商品資料於一開 始即寫入電子標籤晶片記憶體內,一旦電子標籤晶片記憶體被 寫入資料後,就不得再進行任何電子標籤晶片記憶體寫入或修 改資料等作業。

3. 晶片記憶體唯讀(RO)

晶片記憶體唯讀係指使用者所購入之電子標籤晶片記憶體 一開始即已存在唯一序號於電子標籤晶片記憶體內,亦即電子 標籤晶片記憶體一開始已被寫入資料,故無法再進行任何電子 標籤晶片記憶體寫入或修改資料等作業,而僅能將商品或產品 所貼之電子標籤晶片內序號資料予以讀出。

(三)依電子標籤是否俱備電源分類

電子標籤可針對使用對象之需求,加以設計成是否俱備供應晶 片運作所需之電源功能,電子標籤依其有無電源功能而可以再進一 步加以分類及說明如下:

1. 電子標籤內俱備電流能量

電子標籤內俱備可供應晶片運用之電流能量,則此一電子 標籤被歸納為主動式作業,電子標籤會因有電流能量而在與讀 取器進行識別作業時距離可以較長(約 10 公尺),但電子標籤 內電流能量使用壽命會有其限制約 3 至 10 年,電子標籤會因俱

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備電流能量呈現較高之價格。

2. 電子標籤內不俱備電流能量

電子標籤內不俱備可供應晶片運用之電流能量,則此一電 子標籤被歸納為被動式作業,故電子標籤必須依賴一開始接收 自讀取器發出之訊號後,藉由讀取器發射之無線電磁能量做為 電子標籤晶片運作能量,因電子標籤內無電流能量故免電流能 流量維護,另電子標籤不俱備電流能源將較俱備電流能源之電 子標籤呈現出重量輕、體積小、價格便宜及使用年限長等特性,

電子標籤因本身不俱備電流能量故與讀取器進行識別作業時讀 取距離會受限制,且需發射功率較大之讀取器對電子標籤進行 無線訊號及電磁能量傳送作業。

二、系統特性:

RFID 系統依電子標籤晶片記憶體所可以儲存資料之多寡,進而對中 央伺服器所提供之資料產生不同的需求程度,因此 RFID 系統所需之伺 服器作業環境會因電子標籤晶片記憶體可儲存資料之多寡做不同之規劃 及設置,現將 RFID 系統伺服器之作業環境加以分類如下:

(一)分散式系統(Decentralized System)

此系統,電子標籤所用之晶片記憶體必須能夠儲存或容納所要 使用到之資料容量,如電子標籤所用之晶片記憶體為可重覆寫入者 (RW);中央伺服器之所以會選擇分散式系統之作業環境,係因分散式 系統之作業環境較不需要依賴中央伺服器處理量大之資料,故此一 系統特性係因 RFID 系統對中央伺服器較少之資料處理需求,而不 會因伺服器之維修或當機,而影響到 RFID 系統之正常運作。

(二)集中式系統(Centralized System)

此系統,電子標籤所用之晶片記憶體功能一般僅規範儲存 ID 編號資料,如電子標籤所用之晶片記憶體為唯讀者(R0),因系統所 使用之電子標籤晶片記憶體容量非常有限,所以中央伺服器需選擇

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集中式系統之作業環境,亦即透過集中式系統之作業環境將 RFID 系統所需要處理之大量資料均交由中央伺服器作業之,即此一系統 之特性為中央伺服器可以處理量大之資料,相對的電子標籤晶片記 憶體容量僅需足以儲存 ID 編號基本資料即可。

三、環境特性

RFID 系統讀取作業會受到作業環境中存在水或金屬等因素之影 響,如貼有電子標籤之商品或產品以金屬為主(如汽車製造廠待製造之 汽車),則需選擇低頻之電子標籤,以解決被讀取之產品本身金屬材質會 干擾到 RFID 系統讀取作業問題,但是使用低頻則 RFID 系統讀取器與 Tag 之間作業距離就需要非常近,以廠房面積非常大之汽車製造廠而 言,相對的應使用高頻或超高頻之電子標籤方才可以滿足大的作業區 域,如此一來 RFID 系統可讀取作業之距離問題便會成為實際作業應用 RFID 系統之障礙,曾有一汽車製造廠為解決此一難題,便思考將紙質 電子標籤加以轉換成塑膠材質電子標籤,使電子標籤得以適應其作業環 境上之特性。

四、供應商特性:

RFID 系統考量之供應商特性,係指企業在導入 RFID 系統時,需同 時考量現行企業應用之資訊管理系統、未來貼電子標籤之產品及營運作 業環境特性,與 RFID 系統供應商所能提供之中介軟體、電子標籤及讀 取器等軟硬體暨耗材之功能,二者是否可以相互融合在一起以發揮投資 之加分效果。

五、國際標準:

現行,RFID 系統電子標籤及讀取器之標準及規格主要仍以應用於

『非開放領域』,即應用在封閉式的廠房或營運環境,電子標籤大都屬於 一次性投入且可以重覆回收加以使用(如晶圓代工晶片製程、圖書館藏 書管理及汽車廠汽車噴漆暨組裝等);未來,隨著 RFID 系統應用領域逐 漸普及化、成本下降至普遍可以為多數使用者所接受及不斷朝向『開放 領域』發展後,RFID 電子標籤電子產品碼(EPC)或會同條碼系統發展一 樣,漸次最終得出現國際統一之規格或規範,使『開放領域』之產業供

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應鏈得以共享電子標籤傳送資訊所帶來之好處及便利性,是故廠商在導 入 RFID 系統有其必要暸解未來國際電子標籤 EPC 標準發展現況及趨 勢,這亦是一項應用 RFID 系統非常重要關鍵因素之一。

2.1.5 RFID 技術應用環節

歐宗殷【24】認為 RFID 技術在供應鏈上諸多環節上可以發揮重大的作 用。應用環節有主要有幾個方面:

一、生産製造環節:

可以完全自動化生產線運作,準確找到規格紛繁複雜的零部件,及 時將其運送到生產線上,實現在整個生產線上對原材料、零部件、半成 品和成品的識別與跟蹤,減少人工識別成本和出錯率,提高效率和效益。

二、倉儲保管環節:

使商品的登記自動化,盤點時不需要人工的檢查或掃描條碼,更加 快速準確,並減少損耗。

三、配銷環節:

在供應鏈中,跟蹤産品和更新標籤的資訊被用於監控配銷網路並自 動記錄發出及儲存的産品數量,確保及時供貨,並降低成本。

四、運輸環節:

主要應用有高速公路的自動收費及交通管理、火車和貨運貨櫃的識 別、防僞等。

五、零售環節:

可改進零售商營運的多個環節,對商品有效期限進行監控,還能在 付款台實現自動掃描和計費,取代人工收款方式。

六、售後服務環節:

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在車輛上植入永久性標籤,不僅記錄製造過程中的資料,而且記錄 顧客和車輛保修的有關資訊。

由於 RFID 技術的顯著優點,只要是用到識別和資料獲取的地方,都有 它的用武之地。它真正的應用潛力,完全可以滲透於供應鏈的各個環節以及 各行各業之中,而如何將 RFID 的技術有效地發揮,有待於各個領域對它的 開發與大力應用。

製造產業鏈暨運籌管理採全球網絡分工模式有愈加明顯趨勢(如台海二 岸三地產業鏈分工模式),使 CPFR(Collaborative Planning, Forecasting, and Replenishment) 被關注日後有無可能以電子商務模式來進行作業。CPFR 係指 產業供應鏈之間的協同規劃、預測暨補貨機制。CPFR 架構之設計是以消費 者利益為核心,再加以區隔成消費者、零售者與製造者等三個層面,這三個 層面藉由資訊共享方式,以減少需求端至供應端之間的不確定性。消費者可 以減少買不到貨品的現象,亦即消費者對貨品需求均得以適時的被滿足;零 售者對製造者之產品生產與出貨進度可以適度予以掌握,避免建立過多庫存 或無貨可售現象;製造者則可依據零售商存貨庫存暨銷售情形,及時修正銷 售需求預測及安排生產規劃,避免生產過多產品導致跌價損失或生產不足無 法滿足市場需求,使補貨機制功能得以有效能的運作。RFID 技術使產業鏈即 時資料收集的可能性大為提高,未來可以提供作為 CPFR 的資料來源【8】。

2.1.6 RFID 系統之建置

企業在暸解 RFID 系統之特性後,或許會有意願嘗試將 RFID 技術導入實 際產業供應鏈,以改善或提昇產業鏈作業效能,但企業同時亦會考量到現行 各行各業有真正將 RFID 之技術,予以導入於企業實際作業面者又是微乎其 微(國內產業有真正導入 RFID 技術於實際作業面者,據 RFID 專業廠商告之,

應用 RFID 技術之廠家仍屬於非常的少數,如台積僅將之用於非開放空間,

亦非全面性導入此技術),猶豫不決就會油然而生,深怕成為 RFID 技術導入 白老鼠。經濟部商業司司長杜紫軍對此之看法,企業在從事 RFID 系統的建 置過程中,可以考量採取四個階段方式循序漸進予以導入【7】:

一、學習階段:

暸解與探索 RFID 技術發展現況,發掘出 RFID 技術對公司營運上之

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23

價值、可能產生何種應用面之效益,及投入人力對 RFID 技術進行應用 上之測試以暸解與現況作業面有何差異性。

二、試驗階段:

測試 RFID 相關技術應用於作業面是否可行,及 RFID 系統中介軟體 與企業現行使用之資訊系統是否可以相互融合作業等。

三、評估階段:

如欲將 RFID 技術應用於產業供應鏈時,則需與公司營運上之相關 夥伴合作以進行導入前之先期測試,以評估 RFID 技術對於產業供應鏈 所產生之效益是否如先期之預估、RFID 系統與產業供應鏈之整體環境應 如何予以相互整合在一起,及導入 RFID 技術是否會對產業鏈產生不同 以往之商業流程或作業模式等。

四、採用階段:

企業在針對 RFID 先期計劃進行評估所得的結果如果是良好的,則 企業可以考量在不影響企業正常營運之情況下,在產業鏈作業流程中採 取分階段導入 RFID 技術於實際應用面。

另一方面,企業如係因應客戶之要求而必須導入 RFID 系統於作業面時 (如類似於 Wal-Mart 要求百大供應商導入 RFID 系統於作業面且商品必須俱 備有電子標籤),此時則應跳脫僅是被動配合客戶需求之單純想法,改以較積 極進取之思考模式,可考量採取如下思慮:

一、如何利用 RFID 技術,改善現行企業內部及外部作業流程所遇及之問題,

並營造出作業上對 RFID 技術之需求

二、如何將 RFID 技術與營運作業流程改善進行結合

考量藉由上述所提供之建議,將原本客戶所提出之需求會增加公司 額外營運成本,予以轉化為因導入 RFID 技術,衍生出公司營運管理作 業流程之改善、存貨管理效能提昇及相關作業成本降低,亦即使之成為 公司營運管理上一大利基。

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RFID 專業廠商精技電腦則建議企業導入 RFID 技術於應用面時,可以考 慮採用 RFID System Planning 作業模式,此一規劃作業模式亦將企業導入 RFID 系統區分為四個階段,分別為:需求評估、RFID 系統規劃、先導測試 及效率評估等四個階段,RFID 系統規劃作業程序圖如下圖 2.4 所示【40】:

圖 2.4 RFID System Planning 作業程序圖 資料來源:【40】

2.1.7 RFID 系統作業效率

為便於暸解 RFID 系統與人工登錄作業或自動辨識系統(一維條碼)在執 行作業時,在作業效率上有何差異,現以一個棧板的貨品到達倉儲需進行收 料作業為例,分別以 RFID、人工登錄及條碼自動辨識系統進行收料收業,則 預期會產生如表 2.2 所示:

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表 2.2 自動辨識系統與人工登錄收貨作業之比較

資料來源:資策會電子商務研究所【27】

2.1.8 RFID 系統建置暨Tag 成本

現行,RFID 系統建置成本來看,可概略區分為系統建置(含中介軟體)約 佔 80~85%,讀取器約佔 15~20%兩大部份,至於電子標籤部份因屬消耗品且 與記憶容量、功能、用量多寡等有關,成本估算不易。飛利浦半導體黃詩彥 指出,Gen2 晶片的價格主要視其所使用記憶體大小而有所不同,若以基本的 記憶體容量並以百萬顆訂單量為基準,Gen2 晶片可達到最低 7 美元的報價(如 表 2.3 所示),至於電子標籤的價格,則大約為晶片的 2~3 倍以上【19】。

表 2.3 各頻段 RFID 晶片報價彙總表

資料來源:飛利浦/新電子科技雜誌整理【19】

2.2 條碼系統 2.2.1 一維條碼

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一般泛稱之條碼(Bar Code)是指一維條碼,如日常生活上所見之販賣 商品即是以一維條碼來呈現商品代號,一維條碼係藉由粗細不同、黑白相間 之長方形線條所組合而成,在條碼正下方均會有與條碼相對應之數字組合。

在條碼組成字元之前後,均需保留適當之空白距離(Quiet Zone/Margin),以 便掃瞄器在讀取條碼過程時,可加以判定所要讀取之條碼區間,藉由如此的 組合方式,方得以構成一個條碼符號(Bar Code Symbol)。條碼是用來方便 人們輸入資料的一種方法,這種方法是將要輸入電腦內的所有字元,以寬度 不一的線條(Bar)及空白(Space)組合來表示每一字元相對應的碼(Code)。其中 空白亦可視為一種白色線條,不同的一維條碼規格有不同的線條組合方式。

在一個條碼的起頭及結束的地方,都會放入起始碼及結束碼,用以辨識條碼 的起始及結束,不過不同條碼規格的起始碼及結束碼的圖樣並不完全相同

【22】。一維條碼,其原理是利用條碼的粗細及黑白線條來代表資料,當拿掃 瞄器來掃瞄一維條碼,即使將條碼上下遮住一部分,其所掃瞄出來的資料都 是一樣,所以一維條碼上下沒有意義,只有左右(寬度)的粗細及黑白線條有 意義,故稱一維條碼,一維條碼上下(高度),只是為使用者掃瞄方便而已

【39】。經濟部商業部對條碼的定義,「商品條碼」是商品身份證統一編號,

其將商品的號碼數字,改以平行線條的符號代替,以便能讓裝有掃描閱讀器 的機器閱讀,經過電腦解碼,將「線條符號的號碼」轉變為「數字號碼」而 由電腦去運算。條碼主要是作為商品從製造、批發到銷售,這一連串作業過 程的自動化管理符號【22】。圖 2.5 所示為一維條碼 EAN-13,其主要用於零 售包裝:

圖 2.5 一維條碼 EAN13 資料來源:【22】

具體而言,每一種條碼規格明定了下列七個要項【40】:

(35)

27

一、字元組合(Character Set) :

每一種條碼規格所能表示的字元組合,有不同的範圍及數目,有些 條碼規格只能表示數字,如 UPC 碼、EAN 碼;有些則能表示大寫英文 字及數字,甚至能表示出全部 ASCII 字元表上的 128 字元,如 39 碼、

128 碼。

二、符號種類(Symbology Type):

依據條碼被解讀時的特性可將條碼規格分成兩大類:

(一)分散式:

每一個字元可以獨自地解碼,列印時每個字元與旁邊的字元 間,是由字間距分開的,而且每個字元固定是以線條做為結束,例 如 39 碼與 128 碼。

(二)連續式:

字元之間沒有字間距,每個字元都是線條開始,空白結束。且 在每一個字的結尾後,馬上就緊跟下一個字元的起頭。由於無字間 距的存在,所以在同樣的空間內,可列印出較多的字元數,但相對 地,因為連續式條碼的密度比較高,其對條碼機的列印精密度的要 求也較高,例如 UPC 和 EAN 碼。

三、粗細線條的數目:

條碼的編碼方式,是藉由許多粗細不一的線條及空白的組合方式來 表示不同的字元碼。大多數的條碼規格都是只有粗和細兩種線條,但也 有些條碼規格使用到二種以上不同粗細的線條。

四、固定或可變長度

指在條碼中包含的資料長度是固定或可變的,有些條碼規格因限於 本身結構的關係,只能使用固定長度的資料,如 UPC 碼、EAN 碼。

(36)

28

五、細線條的寬度( X dimension):

指條碼中細線條及空白的寬度,通常是某個條碼中所有細的線條及 空白的平均值,而且它使用的單位通常是 mil (千分之一英吋,即 0.001 inch)。

六、密度:

指在一固定長度內可表示字元數目,例如條碼規格 A 的密度高於條 碼規格 B 的密度,則表示當兩者密度值相同時,在同一長度內,條碼 A 可容納得下較多的字元。

七、自我檢查

指某個條碼規格是否有自我檢測錯誤的能力,會不會因一個列印上 的小缺陷,而可能使得一個字元被誤判成為另外一個字元。有「自我檢 查」能力的條碼規格,大多沒有硬性規定要使用「檢查碼」,例如 39 碼。

沒有「自我檢查」能力的條碼規格,在使用上大多有「檢查碼」的設定,

如 EAN 碼、UPC 碼等。

一維條碼是經由條碼機( Bar Code printer)所列印產生之條碼符號,條碼系 統在應用上需搭配之硬體:光學式讀取裝置之條碼讀取機、掌上型資料數據 收集器(PDA)、電腦、網路等硬體設備,及用於產生暨識別條碼內容之應用 軟體,即可構成完整之條碼資訊識別系統。一維條碼系統可與「銷售點情報 管理系統」(Point of Sale,簡稱 POS)相互結合,以用於商品管理如收貨、

結帳、商品識別及存貨盤點等商品存貨管理作業。POS 系統主要是由:收銀 機、掃瞄器、綱路系統等硬體,及用於管理商品存貨之應用軟體系統,兩者 所組合而成。李梅貞認為,所謂 POS 系統指經由光學自動讀取式的收銀機,

將每種單品所收集到的銷售情報,配合進貨、配送等階段所發生的各種情報,

傳送到電腦,透過電腦處理及加工,將結果傳送至各部門【6】。

2.2.2 二維條碼

二維條碼(2D Bar Code)係在二十世紀未,自美國導入國內用於作業自 動化上的另一種資料儲存型式,它不同於以往所熟悉之一維條碼有限儲存 28

(37)

29

個字元(一維條碼因受可儲存之資訊容量的限制,故一維條碼在使用上需依 賴後臺的資料庫支援方得以運作。故在不便連網作業或沒有一維條碼資料庫 的地方,一維條碼在使用上便會受到侷限及影響),二維條碼在資料儲存上可 以儲存約 1100 個字元,亦即可以儲存約 500 個中文字;二維條碼不僅在字元 儲存容量優於一維條碼,功能上更甚於一維條碼,其可以儲存表單、文字及 影像等型式資料,二維條碼相對於日常電腦使用之磁片或磁碟等儲存工具,

則俱備抗損性高,且不會有損壞、病毒、容量不足、消磁等問題,另相對於 一維條碼則有儲存容量大、抗磨損性、較佳讀取率、安全性高、具可追蹤性、

及高效益比。

二維條碼主要有 PDF417、Maxicode 及 Azteccode 等三類,其中以 PDF417 為國人所熟悉且廣泛使用;PDF417 係美國符號科技(Symbol Technologies,Inc.) 所發明的二維條碼,發明人是一位台灣去的中國人王寅君博士,王博士於 1988 年進入符號科技進行二維條碼的研發工作,PDF417 即是其博士論文的直接應 用;1989 年至 1992 年,王博士在符號科技領導一批工程師開發成功世界第 一部二維條碼雷射讀碼系統。PDF417 的 PDF 是可攜資料檔(Portable Data File) 的縮寫,取其條碼類似一個資料檔,可儲存較多資料,且可隨身攜帶或隨產 品走而得名。417 則是此二維條碼的編碼方式,就是(n,k)編號方式,n 為 17,

k 為 4,n代表 PDF417 的每個字碼(Code word) 包含 17 個模組(Modules);k 代表這 17 個模組是由 4 個線條(Bar)及 4 個空白(Space)組成,每個線條最多 不能超過 6 個模組【39】。如下圖 24 為二維條碼 PDF417【37】:

圖 2.6 二維條碼 PDF417 資料來源:【37】

(38)

30

2.3 RFID 系統與條碼系統之功能比較

本研究在上二節中,已對 RFID 系統與條碼系統均各自加以探討之,並 對二者使用上之功能亦一一說明;本節,擬對 RFID 系統與條碼系統做-彙 整小結比較,以便對二者系統功能可以有更完整輪廓。RFID 系統使用上最 明顯之主要特性:

一、RFID Tag 可以重覆寫入與置換資料;

二、RFID 因是使用非接觸式的射頻識別系統技術,RFID Tag 與閱讀器之間,

即使存在有遮蔽物予以阻擋,RFID 系統閱讀器亦可對貼 RFID Tag 之產 品進行辨識;

三、RFID 系統閱讀器可同時讀取多個貼有 RFID Tag 產品;

四、RFID 系統資料安全性高,因其資料需再經加值處理,故在使用過程可依 使用者而加以設定可讀取、修改及輸入資料範圍與權限;

五、RFID 系統因使用無線射頻識別系統技術,產品貼上 RFID Tag 則較有安 全性且不易受損等優點,同樣也衍伸出消費者在消費後會有隱私曝光之 潛藏隱憂問題;

六、RFID 一開始軟硬體設備之建置困難度會高於傳統一維或二維條碼,亦即 RFID 與原電腦系統整合上的問題會高於傳統條碼,且 RFID 系統之軟硬 體建置成本亦較傳統條碼高

本研究,針對 RFID Tag 與 1D & 2D 條碼之特性及功能之比較,概略性 列於表 2.4:

(39)

31

表 2.4 RFID Tag 與 1D & 2D 條碼之特性及功能比較表

資料來源:本研究整理

(40)

32

第三章 研究方法

3.1 研究設計

本研究目的在探索 RFID 技術導入於 IC 產業,並希望能找出 RFID 導入 IC 產業不同對象時可供參考之看法,所以在經過一連串的文獻探討及 RFID 發展現況後,藉由對個案公司供應鏈廠商深入訪談讓研究議題和現實更接 近,暸解個案公司供應鏈廠商對導入 RFID 想法及未來功能需求,並歸納出 影響廠商導入此技術可能因素。

RFID 導入個案公司則採用作業情境模擬,藉由向 RFID 廠商諮詢及建置 系統報價,以尋找系統導入可資參考之損益兩平點,並針對上述探索過程提 出結論與建議。

3.2 研究方法

本研究採用定性研究,Cooper & Schindler【1】著作中提出探索性研究的 應用時機,以供研究者對其研究主題進行考量是否適合於探索性研究方法,

應用時機包括:

一、研究期間對某些問題缺乏明確觀念時使用,藉此發展更清楚的概念、建 立優先順序,並強化最後的研究設計。

二、對於新的或尚屬模糊的研究領域,由此對問題有基本了解。

三、研究的重要變數可能未知或沒有周全的定義,經此研究以建立假說。

探索性研究可以使用定性方法,定性研究是指對事物的基本特性或本質 進行分析;定性指「事件的本質是什麼」,將影響方向指引出來;定性談事物 的意義、定義、模式或隱喻的特性;有關管理問題的探索性研究有幾種常見 方法【1】:

一、深度訪談 二、參與式觀察

(41)

33

三、影片、照片或錄影帶 四、技術與心理測驗 五、個案研究

六、街頭觀察研究

七、專家或群體領導者訪談 八、文件資料分析

九、人際互動觀察

Robert【9】認為資料來源應適度的加以分類,其將資料來源分為六種型 態:1.文件;2.檔案記錄;3.訪談;4.直接觀察;5.參與觀察;6.實體的人造 物。

Benbasat et al.【31】以為個案研究方法為:(1)在一自然環境中從事現象 的研究;(2)從一個或多個實體 (個人、團體或者組織);(3)利用多種方法做資 料的蒐集;(4)這個現象在研究開始階段其範圍並不明顯,並且研究中並不做 實驗控制與操作;(5)面對迅速變化的研究領域,個案研究法較能洞燭機先。

張紹勳【15】認為,個案研究方法通常較適合用於研究目前較新的、未曾有 許多人研究或無堅強理論的研究問題, 且是自然實驗環境下的研究問題。總 之,個案研究法是一種將研究注意力集中於單一環境中所可能發生之各種變 化的研究策略。

因 RFID 應用對象可分為以某一特定企業為應用對象的『非開放領域』,

和由數個企業組合而成為應用對象的『開放領域』等兩大類,本研究依 RFID 不同之應用對象而採用不同研究方法,依應用對象所使用之方法如下:

一、『開放領域』採用專家訪談方式。

『開放領域』採用定性個案公司供應鏈廠商訪談方式,主要考量 RFID 技術『開放領域』之應用,歐美日先進國家是於 2005 年方漸次投 入有限對象之應用(如美 Wal-mart 要求百大供應商應用電子標籤於消費

(42)

34

商品),或對『開放領域』應用研究採用限定範圍對象之實驗性質方式進 行,本研究考量由個案對象 IC 設計-”E”科技公司所發展出來『開放領 域』之研究相對於歐美日大廠在應用資源上會有相當程度的落差,故在

『開放領域』之研究係僅採用由個案對象現行之供應鏈廠商,對廠商內 部實際執行作業管理方面之管理者進行深度訪談方式,提出應用 RFID 之觀點,從中暸解 RFID 技術未來應用於 IC 產業『開放領域』可能之 問題及提出研究建議。

二、『非開放領域』採用個案研究。

『非開放領域』則採用定性的個案研究方式,因考量 IC 產業界鮮有 廠商將 RFID 之應用導入於營運生產中。採用個案研究方式,主要因其 著重實際問題的分析,提供問題解答及評估。因此,本研究模擬 RFID 技 術應用於個案公司『非開放領域』虛擬現場情境之作業流程,由 RFID 廠 商實際至對個案公司『非開放領域』模擬現場情境現場,勘察驗證作業 流程及進行 RFID 系統導入之投資成本報價,藉以推導出 RFID 應用於 IC 產業『非開放領域』可資參考之結論及建議。

3.3 研究流程

為使本研究之工作得以順利進行,擬建立本研究之流程圖,如下圖 3.1 所示:

(43)

35

圖 3.1 研究流程 資料來源:本研究整理

3.4 訪談設計

本研究,依 RFID 應用對象『開放領域』及『非開放領域』所使用研究 方法不同,而所規劃之受訪對象亦有所不同;『開放領域』受訪對象為”E”科 技公司供應鏈廠商實際負責營運相關工作之管理人員,『非開放領域』受訪對 象則為 RFID 廠商。

3.4.1 受訪對象說明 一、『開放領域』

由數個企業組合而成為應用對象的『開放領域』,在本研究中所要探 索從事 IC 產品設計的“E”科技公司,在其複雜的 IC 產業供應鏈中有無 應用 RFID 技術於該公司供應鏈營運生產管理之空間;本研究第一步先 將與“E”科技公司「開放領域」供應鏈廠商列於表 3.1(“E”科技公司其生 產相關工作如晶圓代工、晶圓測試及 IC 封裝測試等均委外生產);本研 究第二步由表 3.1,從中一一找出實際從事營運相關管理工作者(與營運 生產實際上會產生關聯之單位或部門,如製造生產、生產管理、物料管 理、倉儲管理及資訊管理等,且俱備十年以上工作年資),且願意接受電 話深度訪問者,最終同意接受受訪者包括製造部三位、營運支援部二位、

生管部一位、產銷企劃部一位、物管部(倉儲課或倉儲管理部)四位、資

(44)

36

材處(部)二位及資訊管理部一位等十四位,受訪者相關資料彙總於表 3.2。

表 3.1 “E"個案公司供應鏈廠商及產值表

資料來源:本研究整理

表 3.2 受訪者公司營運、受訪者職務與職位彙總統計表

資料來源:本研究整理

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