一、何謂RFIDRFID是英文"Radio Frequency Identification"的縮寫 中文稱為無綫射頻身份識彆、感應式電子晶片或是近接卡、感應卡、非接觸卡...等等 [資訊] RFID無綫射頻識彆標識係統的探討 - 趣味新聞網

發表日期 2005-02-23T16:08:21+08:00

     一、何謂RFID
RFID是英文"Radio Frequency Identification"的縮寫，中文稱為無綫射頻身份識彆、感應式電子晶片或是近接卡、感應卡、非接觸卡...等等，是非接觸式自動識彆技術的一種。根據英國Pira的研究，很可能在未來幾年會對包裝、印刷和紙張?生的重要影響中，其中一項技術即是RFID射頻識彆標識（http://www.pira.co.uk/）；Forrester Research公司說，資料中心採用Linux係統、離岸外包、RFID（無綫射頻識彆）是2004年四大IT趨勢（http://www.topology.com.tw/）；資策會將RFID列入2003年值得觀察的十大技術（http://taiwan.cnet.com/news/）；「已經很久沒有看到這麼讓人興奮的新科技瞭」是工研院企畫組組長吳柏成對RFID的形容；無綫識彆係統將取代條碼--RFID將使韆萬結帳員失業（93/12/01）；老技術RFID成為新一代殺手級應用，全球零售業一百二十二兆元商品階級革命（833期商業週刊）。這些都是對RFID的描述。事實上RFID技術早在二次世界大戰就已存在，當時英國用以確認進機場的是否為己方的飛機，以免遭誤擊。
最簡單的RFID係統是由標簽（Tag）、讀取器（Reader）和天綫（Antenna）三部分組成：當標簽進入磁場區域後，接收的讀取器發齣信號，憑藉感應電流所獲得的能量發送齣存儲在晶片中的産品資訊（Passive Tag，無電源標簽或稱被動標簽），或者主動發送某一頻率的信號（Active Tag，有電源標簽或稱主動標簽）；讀取器讀取資訊並解碼後，送至中央資訊係統進行有關的處理，但在實際應用中需要其他的軟硬體支援。
根據美國零售連鎖業聯盟的估計，美國幾大零售業者，一年因為貨品管理不良而遭受的損失高達七百億美元。寶堿公司（Procter & Gamble）前任行銷副總Kevin Ashton就有切身之痛，1997年寶堿公司的歐蕾保濕乳液上市，商品大為暢銷，可是太暢銷瞭，許多商店貨架常常空掉，由於商品太多、查補的速度又太慢，「我們眼睜睜的看著錢一分一秒從貨架上流失。」Ashton錶示。他花瞭兩年找到瞭答案，就是將RFID取代現在的商品條碼（Bar Code），它就變成零售商品的絕佳資訊發射器，可以變化齣韆百種應用與管理方式。在寶堿公司（P&G）和吉列公司（Gillette）的贊助下，美國麻省理工學院（MIT）兩名研發RFID應用技術的教授Sanjay Sarma和David Brock，成立瞭自動ID中心（Auto-ID Center），專門研究RFID電子商品條碼，成立的日期1999年10月1日正是條碼問世25周年。除瞭總部在School of Engineering, MIT，另外在英國（Cambridge University）、瑞士（St. Gallen University）、澳洲（University of Adelaide）、日本（應慶大學）、中國（復旦大學）都有設立分部（http://www.autoidlabs.org/）。

二、RFID之特性
(一) 數據的讀寫（Read Write）機能：
隻要通過RFID Reader即可不需接觸，直接讀取訊息至資料庫內，且可一次處理多個標簽，並可以將物流處理的狀態寫
標簽，供下一階段物流處理的讀取判斷之用。
(二) 容易小型化和多樣化的形狀：
RFID在讀取上並不受尺寸大小與形狀之限製，不需為瞭讀取精確度而配閤紙張的固定尺寸和印刷品質。此外，RFID TAG
更可往小型化與多樣型態發展，以應用在不同産品。
(三) 耐環境性：
紙張一受到髒汙就會看不到，但RFID對水、油和藥品等物質卻有強力的抗汙性。RFID在黑暗或髒汙的環境之中，也可
以 讀取資料。
(四) 可重復使用：
由於RFID為電子資料，可以反復被覆寫，因此可以迴收標簽重復使用。如被動式RFID，不需要電池就可以使用，沒有維
護保養的需要。
(五) 穿透性：
RFID若被紙張、木材和塑膠等非金屬或非透明的材質包覆的話，也可以進行穿透性通訊。不過如果是鐵質金屬的話，就
無法進行通訊。
(六) 資料的記憶容量大：
資料容量會隨著記憶規格的發展而擴大，未來物品所需攜帶的資料量愈來愈大，對標簽所能擴充容量的需求也增加，對
此RFID不會受到限製。
三、RF之使用頻率現況
為避免各國無綫電頻率使用標準不一，造成使用上的混亂與睏擾，國際上大多遵守國際電信聯閤會（ITU）的規範。目
前RFID使用的頻率有6種，分彆為135KHz以下、13.56MHz、433.92MHz、860M~930MHz（即UHF）、2.45GHz以及5.8GHz，其各有特色和缺陷。135KHz以下傳輸距離短約10公分左右，通訊速度慢。此頻段在絕大多數的國傢屬於開放，不涉及法規開放和執照申請的問題，因此使用最廣，主要使用在寵物、門禁管製和防盜追蹤。13.56MHz薄化的效果最佳傳輸距離為1公尺以下，代錶性應用為會員卡、識彆證、飛機機票和建築物齣入管理，通訊距離10公分左右的近距離非接觸式IC卡發展快速。UHF頻段的RFID標簽最遠可達近5公尺的傳輸距離，可大幅提升現階段的應用層次，通訊品質佳，適閤供應鏈品項管理，但有各國頻率法規不一的問題，現有的使用者頻率騰挪問題必不可免，否則跨區應用必然會齣現管理的盲點。
四、RFID與條碼之差異性比較
目前全球以韆億計的大小商品，都靠著産品上一條條粗細不一的綫條（條碼）來辨彆身分。但是條碼隻能記載著産品簡單的背景，例如生産商和品項名稱，而且還得透過紅外綫接觸掃瞄纔能讀取資料。更重要的是目前全世界每年生産超過五億種商品，而全球通用的商品條碼，由十二位排列齣來的條碼號碼已經快要用光瞭。條碼是唯讀的、需要對準標的、一次隻能讀一個、且容易破損；而RFID是可讀寫的、使用時不需對準標的、同時可讀取多個、堅固全天候使用，可不需人力介入操作。所以Bar Code是有可能被RFID標簽替代的

五、RFID應用範圍
RFID之應用相當廣泛，最常見的應用為：
* 門禁管製：人員齣入門禁監控、管製及上下班人事管理
* 迴收資産：棧闆、貨櫃、台車、籠車等可迴收容器管理
* 貨物管理：航空運輸的行李識彆，存貨、物流運輸管理
* 物料處理：工廠的物料清點、物料控製係統
* 廢物處理：垃圾迴收處理、廢棄物管控係統
* 醫療應用：醫院的病曆係統、危險或管製之生化物品管理
* 交通運輸：高速公路的收費係統
* 防盜應用：超市的防盜、圖書館或書店的防盜管理
* 動物監控：畜牧動物管理、寵物識彆、野生動物生態的追蹤
* 自動控製：汽車、傢電、電子業之組裝生産
* 聯閤票證：聯閤多種用途的智慧型儲值卡、紅利積點卡
美國的德州儀器公司（Texas Instruments Incorporated），已生産的RFID産品就包括：門禁控製、航空包裹識彆、汽車防盜器、文檔追蹤管理、包裹追蹤識彆、畜牧業、後勤管理、移動商務、産品防僞、運動計時、票證管理等等（http://www.ti.com）。

六、發展RFID之可能瓶頸
(一) 隱私權問題：
RFID Journal和市場研究機構ABI，共同進行的一項名為「RFID Journal Live」的調查顯示「採用RFID技術最大的好處是可以對企業的供應鏈進行透明管理，有效降低成本，但最近RFID的安全性也非常令人關注，很多公司推齣瞭增強安全性能的RFID 産品。」（http://www.rfidjournal.com/）因為沒有人會因為它使用起來方便而自願讓個人隱私權曝光。
(二) 失業問題：
企業採用射頻識彆係統後，將接手原來由人工完成的工作並進一步取代人工作業，其衍生而來的的問題，將是許多的勞工麵臨失去工作的危機。
(三) 技術的突破：
根據機構Auto-ID Center所做的一項調查顯示，即使貼上雙重標簽，RFID標簽牌仍有3％無法判讀；隻貼一個標簽的吊牌則隻有78％正確判讀。此外，射頻識彆標簽與讀取機具有方嚮性及射頻識彆訊號容易被物體所阻斷，亦為射頻辨識技術未來發展的一大挑戰。
(四)成本的降低：
RFID係統不論是標簽、讀取器和天綫可望隨著各大業者應用而使製造成本大幅降低，另外著名顧問公司麥肯錫分析指齣，廠商不能隻著眼於RFID未來價格下跌就垂涎不已，因為這項技術還需進行企業資源規劃（ERP）軟體升級，而這部份可能所費不貲。
(五)國際標準的製定與推行：
標準化是推動産品廣泛獲得市場接受的必要措施，但射頻識彆讀取機與標簽的技術仍未見統一，因此無法一體適用。而不同製造商所開發的標簽通訊協定，適用於不同的頻率，且封包格式不一。就目前看來，現在普遍使用的134KHz和13.56MHz因傳輸距離不夠長而限製瞭閱讀器和RFID標簽間的傳輸距離，使得若乾標簽不能有效地被讀取，而跨越UHF頻段的最大問題是既有之絕大多數的RFID係統和標簽供應商，以及設備無法支援UHF頻段。也因此，各公司、自動識彆中心與國際標準組織都正緻力於訂定射頻識彆標簽的標準，以求所有的標簽能與任何讀取機相容。

七、國內外RFID發展之現況
由於RFID被列為本世紀十大重要技術專案之一，所以世界各國無不全力發展，由一些統計數字來說明，在過去十年中，即有六韆多種的關於RFID技術的專利申請。
(一) 國外發展現況
國外發展最著名的例子即是年營業額占全球零售業兩成，美國零售業的六成，被美國「商業週刊」稱為全球企業新獨裁者的Wal-Mart百貨公司。在2003年11月5日，全球一百傢Wal-Mart百貨最大的供應商全數聚集於Wal-Mart百貨位於美國阿肯色州羅傑市的總部，現場還有來自世界各地的零售相關業者、重要的科技公司像是甲骨文、SAP、IBM等都有代錶參加，國內永豐餘公司董事長也派瞭其公子何奕達與會。在這一天是被Wal-Mart百貨視為充滿煙硝味的D day（一次大戰聯軍登陸法國諾曼第半島，啓動勝利反攻的日子）。Wal-Mart百貨正式宣佈，到2005年底截止，所有供應Wal-Mart百貨的商品裝箱上，都要有應用RFID技術的電子商品條碼。Wal-Mart百貨預期能從新技術進一步降低成本，尤其是與庫存流程相關的物流失誤與降低人力成本。一位分析師估計，Wal-Mart百貨完成建製後，節省成本預估每年可達84億美元。
1990年波灣戰爭時，美國軍方運送到前綫的補給物資與藥品，有七成都必須經由人力開封確認裏頭的物品是什麼，因此耽誤瞭許多寶貴時間。去年對伊拉剋的戰事，美國國防部就在軍用物資箱上裝置RFID標簽，掃描一秒鍾就知道裏頭裝瞭什麼。許多歐美國傢高速公路有電子收費站，隻要憑著黏在車上的RFID辨識卡片，就可直接通過收費道、自動扣款，不須停車。美國太空總署想用這種技術追蹤發射到太空中的東西。DHL在試用RFID來管理每年大約一億六十萬個包裹運送。澳洲政府想用來管理比澳洲人口多許多的袋鼠。
另外，如英國航空公司正進行RFID的試驗計畫，並允許某些特定的智慧型RFID在掃瞄的同時改變該RFID的記錄內容，毋需重新換貼另一個新的RFID。如此將使航空公司利用RFID上之重量資料的加重而很容易偵測到旅客利用轉機夾帶非法物品的可能性。此外，旅客報到時不再需要使用掃瞄條碼器，亦可達到簡化手續流程的好處。而日本的國土交通省和新東京國際機場在2001年10月起，亦開始試驗RFID加附在行李箱的試驗，新加坡樟宜國際機場、香港國際機場、三藩市和溫哥華國際機場亦將陸續導入。國際航空運輸協會(IATA)在數年前即已進行RFID標準的製定工作。還有各國碼頭貨櫃的運輸管製作業，將檢查過的貨櫃加上RFID標簽進行密封，有效防止貨櫃內物品不被調包，並追蹤整個貨櫃行進的路綫。中國大陸國傢標準化管理委員會最近宣佈，正式成立「電子標簽」國傢標準工作小組，負責起草、製定中國大陸相關「電子標簽」國傢標準，使其既具有中國大陸的自主知識産權，同時和目前國際的相關標準互通相容。香港行之多年的八通達卡是由RFID晶片及讀取機製造，全世界最成功的非接觸式多功能智慧卡，其應用範圍囊括停車場、便利商店、速食店、電影院、自動販賣機、遊泳池、住宅、保全係統及校園通係統等，真正做到「一卡在手，四通八達」。
(二) 國內發展現況
政府方麵：經濟部技術處92年度起即開始透過工研院係統中心推動高頻RFID的研發計畫，研發內容包括IC晶片、天綫、讀取器等重要技術，如完成IC晶片開發，就可使RFID更能多樣化地應用在各方麵。工研院係統中心也接受經濟部商業司與技術處委託，執行RFID應用及研發相關計畫，也舉辦「2003 RFID商業應用發展策略論壇」，由經濟部施顔祥次長主持，與會包括行政院科技顧問組鍾乾癸顧問、永豐餘公司何壽川董事長、工研院李鍾熙院長，以及産業界與學界代錶。討論內容涵蓋RFID技術應用和需求麵與生産供應麵的問題。會議同凝聚齣我國RFID産業之推動方嚮與共識，建立包括研管、應用、標準及法規之整體係統開發管理，以共同推動我國RFID産業價值鏈之發展。同時工研究也計畫在2004年1月中旬籌組RFID研發聯盟，工研院係統中心專案經理吳念祖錶示，RFID在低頻率産品已被廣泛利用，政府所推廣的高頻RFID目前僅有飛利浦電子、永豐餘造紙及新竹貨運三公司引進（92/12/22工商時報），整個成長空間還相當大。此外，商業司目前也正在進行美國因911事件所衍生齣來的SST計畫(Smart & Secure Tradelanes Initiative)，主要即是將RFID與貨櫃結閤來進行貨櫃追蹤與安全管控。
民間方麵：台灣RFID最為代錶性的傑作非悠遊卡莫屬瞭，憑藉內部的RFID晶片與四周的綫圈，凡是搭公車、捷運及停車場停車皆可用一張悠遊卡解決，未來甚至連計程車與路邊停車都以悠遊卡收費。交通大學科管所及電子所的11名研究生，以「Intelligence Inside--RFID無綫辨識係統」專案，榮獲第二屆「台灣工業銀行創業大賽」首奬。他們的創業計畫是利用RFID在數位資訊、無綫通訊傳輸及加密技術上的優點，應用到航空及貨運運輸、物流倉儲、保全係統、人員管理及動物晶片上。該隊齣綫的原因除因計畫周延、分析縝密、錶達技巧熟稔外，更重要的是對新産品價格及市場優勢的掌握，顯示該計畫具有的商機。另外中華、裕隆等台灣汽車業者早在幾年前就已經引入使用來做零件管理，由於汽車業組裝不但零件繁多，且步驟復雜，因此廠商運用RFID晶片標簽，來確認每一零件、步驟是否組裝完成。由於射頻識彆的電波不會乾擾到院內醫療儀器，在SARS期間，工研院與台北醫學大學更是將RFID充分運用醫學上。工研院在新竹東元醫院中裝置感應器，並且讓院內所有人都配有裝有RFID晶片的識彆證，一旦查覺有人發病，二十分鍾內就可以清楚知道發病者和活動路徑；而台北醫學大學也使用配置RFID晶片及體溫感測器的腕帶型標簽來掌握病患與員工的狀況及接觸史，未來，RFID晶片更可以藉由PHS及ADSL傳送訊號以提供獨居老人居傢生活照顧呢！而台灣部分高科技製造業者，如晶圓廠、封裝廠，也有以RFID追蹤晶圓及容易遺失物品的應用方式。
八、RFID與印刷齣版業之關聯
(一)國外方麵：
大日本印刷公司、NTT通訊公司和日本Sun係統公司，聯閤開發成一種麵嚮齣版業的係統，可通過在圖書中嵌入RFID標簽，來把握供應鏈管理（SCM）和書店顧客購買動嚮統計。上述公司通過在"東京國際圖書展覽會2003（展會時間：2003年4月24日～27日，展覽地點：東京Big Sight國際會展中心）介紹多個應用範例，並使用實際嵌入無綫標簽的圖書做瞭演示。
此次實際演示的試製係統大體可分為3類：
第一類是在齣版社、物流業者（經銷商）和書店中構築SCM。通過共用齣版社圖書庫存、流通庫存及書店庫存等相關資訊，縮短流通週期，優化發行數量和交貨數量，以及提高書店中的盤貨效率。目前由於使用條碼，因此工作量大，而且很難對全部圖書進行即時管理。通過使用無綫標簽，可以直接從包裝箱中對圖書進行管理。
第二類應用範例是瞭解書店中顧客的購買行為動嚮。如果事先在書架上安裝無綫標簽讀取裝置（讀取器），就能夠掌握"翻看次數和時間"以及"顧客拿到手中的圖書順序"等資訊。當有人以偷書換錢為目的而一下子拿走大量圖書時，該係統一旦檢測到這一情況後，不僅會立即在監視屏上發齣警告，通知店員，而且還會發齣"謝謝購買！"的聲音，示意係統正在對其進行監視。
第三類應用範例是為購買圖書的顧客所提供的服務。通過使書店的POS（電子收款係統）係統和齣版社資料庫相互閤作，就能夠嚮正規購書者提供電子圖書等服務。
不過，尚不清楚年流通量達60億冊的日本齣版業會不會導入無綫標簽。目前尚有諸多問題期待需要解決。除瞭需要開發齣足以吸引齣版社、經銷商和書店主動導入的應用範例，還存在著「如何由條碼嚮無綫標簽過渡」、「資料庫的開發運行成本由誰負擔」等問題。由齣版社、經銷商和書店三方參加的業界團體「日本齣版業組織（JPO）」2003年3月正式成立瞭「IC標簽研究委員會」。該委員會將探討無綫標簽的技術動嚮和在齣版行導入時所麵臨的課題，然後將於2004年3月以書麵報告的形式對齣版行的整個需求進行整理。「我們還參加瞭由日本經濟産業省和總務省設立的旨在製定相關規格的研究會，希望以此錶達齣版業的要求。」（IC標簽研究委員會的日本講談社銷售規劃室的永井祥一）。
(二)國內方麵：
最早投入研究的永豐餘公司開發RFID紙箱，該公司聲稱已完成RFID訊號發射天綫印刷化的技術，目前正在測試中，預計完成後將可拿下DHL及UPS兩大國際快遞公司亞洲紙箱的所有訂單（93/12/04）。永豐餘公司工紙與紙器事業部總經理鍾弘治認為RFID技術可望在2004年中發錶，永豐餘則將投産時間定在下半年，初期會以高單價産品的包裝為主，永豐餘的率先運用，爭取成為Wal-Mart百貨亞洲産品包材的第一選擇（92/12/22工商時報）。永豐餘公司策略整閤中心協理何奕達說：「未來永豐餘不隻賣紙盒，而是要賣服務，幫助客戶解決包裝上加入電子條碼的問題，會是很重要的服務與機會。」
還有新近成立的數位內容學院圖書室，是台灣第一個啓用全RFID運作環境的圖書館。舊的方式是流通作業用條碼加上處理圖書安全用磁條（EM-STRIPE）處理；半舊的方式是流通作業用RFID處理，圖書安全仍使用磁條處理；而新的方式則是流通作業及圖書安全皆使用RFID（在書上黏貼可讀寫的RFID）。
應用RFID技術對於館藏管理有下列之優點：簡化藉還書作業、加速盤點作業、容易協尋不在架上或歸錯架位的圖書、讀者自助藉還書等等。同時也給瞭圖書館員的新定位，從書籍的監管者轉變為資訊的詮釋者（http://www.library.com.tw/）。
九、結語
整體看來，RFID無綫射頻身份識彆係統在未來的發展在很多的産業都是相當被看好的，雖然目前該技術有一些潛在問題，但科技的發達日新月異，相信要剋服RFID的種種隱憂，所需要的也隻是時間上的問題而已。舉例說隱私權問題，現正研發自毀型標簽或消磁型標簽來解決這問題；配閤奈米技術所研發適用於特殊物品的超小型標簽；還有WhereNet新版物流管理軟體可支援物流業者使用RFID係統。因此我們可以預見RFID將會促使相當多産業産生一場大的變革。
然而RFID對印刷産業有多大的影響呢？是否會為印刷産業帶來重大的商機嗎？從上述文章的內容，相信在可預見的未來，不論是各式産品包裝盒、食物外包裝或是圖書雜誌裏，隻要是目前有條碼標簽的印刷品上，將來就會有RFID的身影，甚至沒有條碼標簽的也可能會有RFID。所以不論是印製包裝外盒的業者（厚紙）或是印製書籍雜誌的業者（薄紙）都應會産生影響，尤其是對目前專門印製條碼標簽或是條碼報錶的業者所産生的影響更大。
目前使用的RFID的天綫部份，都是使用銅片製作，黏貼在一般自黏標簽上，再轉貼到所需的位置上。而日前永豐餘公司發佈的新聞稿和國外專業雜誌上的報導，希望將來RFID的天綫部份以印刷方式印上，就如同目前印製條碼一般。所以印刷業者是否該瞭解這一項新的技術，進而趕上這一波商機，為印刷産業創造一大利基呢。

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