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所謂ID系統

「透過包含無人化、硬體、軟體等之裝置,自動讀取如:條碼、二維條碼、RFID系統、虹膜辨識、指紋、聲紋等資訊媒介並辨識其資訊內容」之技術,稱之為自動識別與資料收集技術(AIDC:Automatic Identification & Data Capture)。透過上述方式讀取並辨識「人或物體的資訊」的系統,則稱之為ID系統(Identification System)。

 

  • 條碼/二維條碼之應用

 

  • RFID系統之應用
    RFID系統之全稱係為Radio Frequency IDentification System,常見的譯名則為「無線射頻識別系統」。
    這是一種透過裝設於物體上或手持使用的「RF標籤(或稱資料載體)」與「天線(或稱讀寫器)」之間彼此通訊並交換必要資料的無線通訊系統。
    
運用在日常生活中,「車站驗票口所設置的電子票卷感應系統」或「遊樂場所中設置的非接觸式閘門感應系統」等皆為使用實例。
上述各項範例都是在車票或遊樂票券上裝設「RF標籤」,再於驗票設備或閘門裝設感應的「天線」。
此外,也可應用於餐廳的無人自動結帳系統。透過在餐具上安裝RF標籤,並將感應天線裝設於結帳時放置餐盤的櫃檯運作。
如此一來,不僅可以自動算出、顯示餐點熱量,也可以依照自動計算出的餐費付款。
在最近,因為成為無所不在社會(Ubiquitous Society)的重要引導工具而備受矚目。

 

所謂RFID系統

RFID系統可利用電波或電磁波,以非接觸方式讀取(Read)或寫入(Write)資料。可不受目標物的材質或表面狀態影響讀取資料。實現廣域、可高度信賴的通訊。藉由導入RFID系統,不但可使「物品與資訊單一化」,更可建構具有高度靈活性、高度可靠性的系統。

 

  • RFID系統的主要特色
  • 可透過非接觸的方式讀取(Read)或寫入(Write)資料。
    RF標籤最多可儲存生產管理所需,高達8000位元容量的豐富資訊。能以自由且非接觸方式更新各工程需要的資訊(製程履歷、檢查資訊等)。實現作業現場無紙化,並可用於排除製程中產出比率下降的成因。

  • 透過「物品與資訊單一化」,建構具高度靈活性與高度可靠性的系統。
    藉由將資訊分散化的技術,減輕上位系統的負擔。如此一來,不但可降低系統開發的成本並大幅縮短系統安裝的時間,也可以在變更系統時變的更有彈性。此外,在各種製程、作業現場達成「物品與資訊單一化」之目的,可實現無失誤之精確生產、工程管理、品質管理等目標。藉由RF標籤儲存最新資訊,可於緊急時進行離線作業,並可大幅縮短還原時間。

  • 採用先進的空間傳輸技術與通訊協定,建構具高度可靠性的通訊方式。
    與判斷1/0的條碼不同,在空間傳輸上採用先進的空間傳輸技術與專用協定。空間傳輸資訊附加16位元CRC。18位元以上的叢發錯誤檢測率可達99.9985%以上,實現高可靠性通訊。此外,由於沒有如光柵掃描法的條碼機構,可大幅避免故障或發生問題的疑慮。

  • 藉由電波或電磁波通訊,可於粗略定位和不可視位置進行讀寫作業。
    使用電波、電磁波進行通訊,可避免條碼會因為汙漬、水、油造成的誤判或判讀不良。天線與RF標籤之間即使受到樹脂或水分等非金屬物品阻隔,通訊也不會受到影響。此外,由於通訊區域非常寬廣,定位不受限,可大幅減少設計機構的時間與成本。

RFID系統功能方塊圖

 

各種傳送方式

 

所謂條碼

如同ANSI(美國標準規範)所定義之:由寬窄不一的條碼(黑色部分)及空白區(條碼之間的白色部分)所組成之可顯示資訊的物件。
條碼誕生於1970年代,在這之後由通路/物流產業為首,被採用、應用於各個產業。
條碼種類各有所不同,舉凡管理POS的產品代碼用JAN/EAN代碼及CODE128,到運用於各種產業的CODE39、以及應對物流需求的NW-7等,這些條碼皆符合ISO/IEC等國際標準,使其規格得以國際化。
不過,當條碼的印刷品質不佳時,可能會導致資訊誤判等情況,因此請務必留意標籤上的印刷是否完整。

  • 條碼的特色
  • 由於廣泛普及於國際社會,通用性佳
    更是國際物流、POS等不可或缺,在物品識別方面的一大助力。

  • 可高速處理
    對於高速輸送產線的分類作業等是非常有效的工具。

  • 豐富的機型種類
    具有筆型、輕巧型、定置型等各種形式,而讀取方式亦有CCD式、雷射式、攝影機式等各種不同的讀取種類。

  • 資訊可視化
    可透過同時印刷文字達到資訊可視化,達到輔佐條碼的用途。

 

  • 條碼的主要種類與用途

 

  •  條碼標籤之構造(範例)
 

 

所謂二維條碼

由於條碼在顯示多項資訊時需要較寬廣的空間,因此對於小型零組件或產品管理相當不便。舉例而言,以行動電話為代表的小型產品等的印刷電路板皆為高密度組裝,因此無法黏貼條碼標籤。此外,由於條碼一旦汙損便無法讀取,甚至需要考量到如何保持印刷品質。
因此,為解決上述問題,透過使用長寬兩個方向所交織而成的二維狹窄空間顯示高密度資訊,並且在遭受汙損或較低的印刷品成也不影響讀取的二維條碼便應運而生。透過雷射雕刻機將二維條碼直接標記於零組件與產品進行資訊管理,可建立個別完善的產品可追溯性。
此外,隨著推動與二維條碼相關的ISO/IEC國際規範,運用於國際市場已成為可能。

  • 二維條碼的特色
  • 資訊密度比條碼高出許多
    與條碼相比,能以相同位數進行1/10~1/100高密度顯示。
    可對條碼無法應對的極小空間進行標記。

  • 豐富的資訊量
    最大資訊量約為7k位元組。轉換為數字,則可對應約7,000字數。
    由於可對應漢字,因此能作為可攜式資料檔使用。

  • 透過修正錯誤的功能,可防止髒汙、損傷的影響
    若是代碼已髒汙、損壞,雖可以已讀取的資料為基礎進行復原,但
    若是其狀態超越可復原的程度,將無法進行讀取。因此,與條碼不同,不會有誤判的情況產生。
    錯誤的修正程度可於編碼時設定,若將錯誤修正程度設定為最大,則代碼超過1/2以上損毀亦可復原。

  • 針對讀取方向及角度的靈活度非常高
    使用二次元CCD掃描機,可進行360度全方位讀取。
    搭載二維條碼的目標物,其搭載方向不受限制,可有效提升作業效率。

  • 可將資訊直接標記於物品上
    透過雷射雕刻機,可透過直接標記於目標物的方式,實現「物品與資訊一體化」。

  • 二維條碼的主要種類

 

  • 二維條碼之構造(範例)

 

導入Auto-ID裝置之目的與成效

導入AUTO-ID設備的目的在於,透過「物品與資訊單一化」及「物品與資訊一體化」來提升生產能力。而生產能力的提升則包含從提升產出比率、縮短讀取時間、靈活的生產管理為始,到提升品質等眾多課題。此外,環境問題與相關法規也是不可避免的課題之一。RFID系統則是透過將資訊寫入RF標籤之中,將「物品與資訊單一化」。再以條碼/二維條碼系統,直接標記到零組件與產品以實現「物品與資訊一體化」。如此一來,便可解決顧客在提升生產能力方面的眾多課題。

提升品質/可追溯性
  • 可以避免製造過程中的人為疏失。
  • 透過寫入製程結束/檢查資訊的RF標籤,得以管控製程履歷。
  • 藉由連結產品各別的製造條件或批號以及檢查資料,可追溯最佳生產或不良品的去向。
  • 透過看板讀取器及看板標籤,可為看板進行e化作業。
  • 零組件、產品的履歷資訊可透過直接標記,完善個別管理。

縮短讀取時間/提升產出比率/提高靈活度

  • 讀取RF標籤內的種類資料,透過自動變更處理大幅縮短準備工作所需的時間。
  • 透過模組分割產線的設計,可透過模組為單位增加/替換來擴充或變更功能。
  • 透過將檢查資訊寫入(NG位置的簡易資訊)RF標籤,可加速重工製程的處理。
  • 透過對環境有益的無紙化作業,可排除造成產出比率掉落的成因。

環境

  • 透過對RF標籤的記憶體進行資訊管理,實現無紙化作業。
  • 使用可讀寫之標籤,可以在不產生廢棄物的情況下導入系統。
  • 使用RFID系統,可為當前的系統以功能模組為單位進行增設,幫助客戶有效活用現有資產。
  • 透過雷射雕刻機直接標記,可減少標籤紙與墨水的使用量。

降低成本/減少庫存

  • 降低由人為失誤(紙本內容錯誤讀取、複印錯誤等)所引起的損失、失效成本。
  • 透過將種類資料紀錄於RF標籤,讓應對產品需求變得更多樣化。
  • 應用於零組件供應系統的RF標籤。

減少產線數量/徹底管理設備/降低投資金額

  • 透過品質資訊,可建立切換不同製程的多種類混合產線,大幅提升產線的作業效率。
  • 藉由分散資訊以減輕主機端的負荷,建構產線的預備作業(簡化追蹤處理、錯誤時處理、中斷處理)。
  • 透過剩餘數量之管理及履歷,維護通知便能事先預告。
  • 藉由將設備的導入資訊與維護履歷資訊納入RF標籤中,提升整體設備品質。

法令法規

  • 將品質資訊寫入RF標籤之中,輕鬆個別管理產品的品質狀態。
  • 無須重新導入高價系統,便可達成品質履歷的自動管理。
  • 以RFID系統建構可自動化部分,使符合HACCP及GMP標準所需之人事、物料、資金等負擔減到最少。
  • 透過在產品直接標記,達成履歷資訊的管理。
    *HACCP:Hazard Analysis Critical Control Point(危害分析重要管制點)
    *GMP:Good Manufacturing Practice(優良製造規範)

  • 安裝在設備/系統的用途為
  • 透過單純且獨立的功能模組分割,使設計更加簡易。
  • 以功能模組單元,沿用過去設計。
  • 減少模組之間的配線,便於在工廠進行拆卸/現場組裝。
  • 藉由功能模組標準化/共通化降低成本。
  • 透過簡化處理減少需除錯的項目。
  • 以模組為單位進行部分調整,使組裝與調整同時進行,提高現場調整作業的效率及縮減工時。

 

導入時須知

不可或缺的成功關鍵!
導入RFID系統並非主要目的

  • RFID係為「解決課題用的工具」。目的並不只是「導入RFID」,而是要能「解決課題」。
  • 明確的了解需要以RFID解決何種問題至關重要。若是不了解待解決的課題,即使導入系統也無法發揮效果。因此,徹底掌握現場狀況乃是重要關鍵。

 

與RFID或條碼可良好共存

  • 雖然RFID能夠單獨使用於自動化程序,然而在與人相關的製程中加入「可視條碼」一併使用可達到更好的效果。
  • 由於條碼及二維條碼均提供確認資訊。因此,最適合用於零組件或產品的個別管理。
    然而,以複數為管理單位時,組合搭配每次都會進行更動。
    所以,「採用可重複寫入資訊的RFID」效果最佳。

 

多重存取(反碰撞)功能不完整

  • 做為RFID的魅力之一,「多重存取功能(多個RF標籤置於天線前時同時存取的功能)」,可能會受使用環境或目標物材質等影響造成讀取混亂。
  • 若想妥善使用多重存取功能,除了需事先掌握目標物的數量等條件,設定「是否產生讀取混亂」的判斷標準也至
    關重要。
  1. 將課題數字化
  • 若能將於現場發生的損失數字化並進行掌握,即發揮了此投資的價值。
    接著以此為基礎,繼續擴大檢討及運用,就能得到比預期更為顯著的成果。
  • 首先,非常重要的是,充分掌握現場所發生的問題。

  1. 檢討管理資訊
  • 由於RF標籤的記憶體容量有限,交由RF標籤儲存的資訊與交由主機端管理的資訊,必須明確的分配。基本來說,用於現場或製程且必須即時處理的資訊寫入RF標籤較具效果。
  • 為了預防RF標籤可能會出現故障,因此可將資訊分批傳送、儲存於上一層的主機端,將資料進行雙重保存。

  1. 選擇最適合的方法與掌握現場環境
  • 妥善分辨應用目標或現場環境後,選擇最適合的方法或機種乃是關鍵。
  • 為能在現場進行最適宜的安裝,預先掌握現場環境中是否會受到金屬影響、雜訊或反射影響、甚或天線之間的干涉或無線電影響顯得十分重要。

  1. RF標籤的可靠度優先於成本
  • 環境抵抗能力將隨著RF標籤的製作方式不同。特別是使用在嚴苛環境的FA,選擇機種時若僅考慮
    RF標籤的成本,則將提高導入失敗的可能性。
  • 因油或熱而損壞、或因讀取失誤造成產線停擺等可靠性低的RFID有很大的可能無法於FA使用,在選擇時請多加留意。

  1. 錯誤處理的重要性
  • 即使是能進行高可靠通訊的RFID,也可能遇到故障或無法判讀的情況。因此,一般的RFID設備會
    將通訊時的處理結果回饋至上一層設備。透過該設備分辨內容及處理,可分析在現場發生的問題
  • RF標籤的寫入次數及電池壽命皆有限制。若將這些管理思考運用於系統,「持續運轉裝置」將可
    能成真。

  1. 了解相關法規或出口規範等
  • 在國內使用RFID時,由於涉及電信法規,因此請務必確認使用設備應適用於何種電信法規,或是
    否需要向相關當局提出無線台開台申請。
  • 出口至國外或於國外使用RFID時,須以符合各國電信法規為前提。此外,由於電信法規並無類似
    「標準」的概念,因此請務必事先向RFID製造商確認該設備的認證狀況。

 

所謂雷射雕刻機

使用雷射的高集束能量,於工件表面直接(Direct)標記文字或2DC等的一種加工機械。
概略分為專為金屬與樹脂使用的YAG法,以及適合用於紙或印刷電路板(PWB)等的CO2法。
除了雷射之外,還有被稱做浮雕機,於工件表面直接以針頭印壓的機器。

  • 直接標記之必要性
    為什麼需要使用直接標記呢?
    這是基於人們對於日常生活中汽車與食品等所需物品的安全意識,以及為了防止地球暖化需要降低汙染物質所孕育而生的環境意識日漸提高。
    此外,還有電控液晶玻璃、半導體晶圓等特殊材質與持續小型化的電子零組件、表面凹凸不平而無法張貼標籤的汽車金屬零組件等,也被要求附加上生產管理時需要的資訊。
    由於雷射雕刻機與浮雕機等刻印設備,可配合生產作業,直接於材料刻上無法消除的文字或符號,因此可將「物品與資訊一體化」。
    此外,由於無須黏貼印刷物或使用油墨,因此兼具環境友好的特性。
    然而,與印於紙張且能以手機讀取的標記不同,讀取利用直接標記而形成的二維條碼時需要特殊技術。
    若是標記條件及讀碼機的燈光條件產生些微變化,可能造成無法讀取,甚至導致生產停滯、無法順利追蹤等問題。

 

  • 標記原理
    標記將於工件表面產生以下作用。
  1. 去除:去除表層並雕刻出孔穴。工件表面呈現出物理性凹陷。
  2. 變質:透過雷射的熱能使表面變質、出現顏色。
  3. 附加:透過轉印標記的方式將其他物質黏著(結合)於工件上。

 

  • 印刷範例

 

重視製程可追溯性

OMRON公司藉由「物品與資訊一體化」,提出執行可追溯性的最佳方式。
重視產品從材料到回收為止,在生命週期中各式各樣的資料管理。
OMRON公司的備有,條碼讀碼機、二維讀碼機、RFID系統等產品,因此可針對各種應用目標提出整體最佳系統。