RFID硬體建置停、看、聽 產品選擇要正確 環境布建知識要齊全
- 劉麗惠／台北
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前言：企業建置RFID系統，肯定會對讀取率有一定程度的要求，欲達到最佳讀取率，那又與硬體選擇及硬體佈建脫不了關係。
企業要成功導入RFID專案，讀取率為重要關鍵，而硬體選擇及佈建時的環境建置，則是影響讀取率的2大重點。本文將從這2個部分，深入探討如何做出正確的選擇，以及掌握硬體佈建過程中，所應把握的重點。
採購RFID讀取器與標籤有其程序，必須先掌握企業將導入何種應用，以及所採用的頻率，其次則要注意各國法規針對RFID應用所採行的頻段，最後才能確定應選擇何種規格的讀取器及標籤。
1、確認應用再決定使用何種頻率的RFID
「企業導入RFID系統之際，在決定採用哪一種硬體設備之前，必須先確定要將RFID應用在什麼地方，」台灣NEC解決方案推進部專案協理紀駿德指出，RFID硬體的選擇，取決於企業的RFID應用，因為不同應用所採取的頻率不同，自然衍生出不同規格的讀取器與標籤設備。精聯電子產品管理群經理黃惠香也表示，欲建置RFID系統，一定要先確定應用，才能決定採用何種讀取器及標籤。
就RFID的5種頻率來說，紀駿德分析指出，當前較熱門的2種頻率為高頻(HF)與超高頻(UHF)，其中高頻RFID的特性為讀取距離近、讀取速度較慢，因此，諸如悠遊卡、門禁卡等應用，皆適合採行HF RFID；至於UHF的讀取距離遠、讀取速度快、1次可讀取多筆資料等特色，舉凡物流應用，多採UHF頻率。黃惠香則說，凡是跟供應鏈有關的應用，主要都採取UHF RFID。
正隆RFID應用測試中心主任劉穎昌補充說，UHF RFID最長讀取距離可達3公尺，容量較高頻小，可儲存的資料量較少，再加上UHF標籤價格較便宜，因此，適合用於無法回收重複使用的物流應用；至於HF，則因讀取距離較近，範圍由3公分~1.5公尺，再加上其感應速度較慢，因此，適合悠遊卡、小額扣款等應用；另外，由於HF晶片容量大，因此也經常被使用在資產管理方面。
至於廣泛被企業使用的RFID門禁管理，過去企業多採取低頻(LF)，不過，紀駿德表示，目前有愈來愈多企業開始在門禁管理上採用HF RFID，主要原因在於HF RFID較具安全性、卡片較難被複製，因此愈受企業青睞。
LF RFID除了已被廣泛使用在門禁管理，目前也開始被積極用在動物識別上，動物身分識別之所以採用LF，一來由於LF頻率低，不會影響動物生命體的健康，再者，因為LF不怕水干擾，因此適合使用在可能會經常觸碰到水的動物身上。
除了頻段不同，RFID技術又分為主動式與被動式2種；例如恩主公醫院的RFID新生兒管理解決方案，以及台東晶鑽豬RFID生產履歷，都是採用主動式RFID系統。
2、不得忽視的技術標準
釐清企業目前的RFID應用應該選擇什麼樣的頻率之後，在採購硬體之前，還必須對硬體技術標準有深入了解，才能進一步掌握應該選擇哪些設備。「不管導入什麼樣的系統，選擇硬體設備時，都要儘可能以較多人遵循的標準為主，」劉穎昌說，原因是符合標準的產品相容性較高，而且可挑選的廠商較多，自然有較大的價格談判空間。
紀駿德指出，目前RFID技術以HF與UHF有較廣泛應用的技術標準。在HF方面，主流標準為ISO14443、ISO15693C與ISO18000，其中ISO14443具備讀取距離不能太遠、高安全性等特色，因此，包括悠遊卡、VISA卡、電子簽證、電子護照等，有防偽需求的應用，都以採用ISO14443標準為主；至於ISO15693C，主要被應用在醫院藥品管制方面；而符合ISO18000標準的HF技術，則具備讀取距離比較遠的特性，有時候也取代UHF，被使用在物流方面。
至於UHF方面，則以EPC Global Gen 2 Class 1標準為主，該標準同時符合ISO/IEC 18000-6C，由於沃爾瑪(Walmart)在推動RFID系統的過程中，就是採用EPC Global Gen 2 Class 1標準，至今，這個標準已成為UHF技術主流，許多讀取器及標籤提供商，在生產UHF產品時，都強調符合EPC Global Gen 2 Class 1標準。
3、掌握各國法規規定的使用頻段
另外，由於RFID的使用可能牽涉整個供應鏈，因此，企業在導入過程中，也要對各國採用的頻段有所掌握，否則，可能會出現自己的系統讀得到，但是下游供應鏈環節應用者的RFID系統卻讀不到的問題。
舉例來說，某製造商貼附RFID標籤的產品出貨到德國，如果不清楚德國針對RFID使用頻段的規定，很可能會出現系統不符的問題。目前全球許多國家使用的頻段各異，以UHF為例，德國使用頻段為865.6~867.6MHz、日本使用頻段為952~954MHz，詳細對照資訊請參考下表所示。
邁向硬體選擇階段
在釐清企業RFID應用所採用的頻段，並掌握各國法規及技術標準之後，接下來，就可以進入硬體(讀取器與標籤)挑選階段。
‧讀取器的選擇
1、手持式或固定式
在讀取器的選擇上，首先，企業要先釐清所導入的應用，應該採用手持式讀取器或固定式讀取器。紀駿德指出，需要近距離讀取的應用，當然以手持式讀取器為主，例如零售業結帳；至於讀取範圍較廣的應用，則傾向以固定式讀取器為主，例如倉庫管理、貨物進出閘門等應用。
不過，在倉庫管理方面，往往必須同時搭配採用固定式與手持式讀取器設備，舉例來說，當進出閘門的貨物堆疊方式為3×3×3，極有可能造成擺設在中間的貨物無法被讀取的狀況，此時，除了固定式讀取器，可能還要搭配使用手持式讀取器，當系統發現某些貨物沒有被讀到時，可藉由手持式讀取器輔助讀取。
黃惠香建議，凡是在製造生產作業線上的RFID應用，大致應選擇固定式讀取器，藉由省去作業人員的掃描動作，來提高作業效率；至於倉庫管理，盤點庫存時應採用手持式讀取器，而量大的棧板進出貨作業，則採用固定式，又或者可以手持式與固定式並用。
2、可配置幾條天線
選擇讀取器時，還必須考量要採用可配置多少天線的設備。基本上，每1個讀取器最少必須配置1個天線、最多可配置4個天線，目前市面上有些讀取器直接內建天線，有些則採取天線外接。究竟，企業應該選擇搭配多少天線的讀取器呢？大致來說，選擇可配置1個天線的讀取器，價格較便宜，但是相對之下，擴充性也較差，劉穎昌建議，由於1Port讀取器與4 Port讀取器價格相差不遠，因此建議企業採購時可直接選擇4 Port讀取器，未來增加天線配置時，只要稍微改變程式即可。
3、內部軔體與搭配
另外1個考量重點則是讀取器內部的韌體搭配，目前讀取器平台有採用Win CE、Linux、Real-timeOS等不同種類，其中，Win CE具備較好開發的機制，而Real-time OS效能較佳。此外，市面上的RFID讀取器，有的使用RS232連線、有的直接內建乙太網路，劉穎昌建議，最好採用整合乙太網路的設備，如此一來，在與後端PC連接時，就不必另外轉接。
4、有必要使用支援多種頻段的讀取器嗎？
目前已有許多廠商推出可同時感應UHF與HF的讀取器，究竟企業在導入時，有沒有必要使用這樣的設備？劉穎昌認為，這個部分要視企業應用加以判斷，以零售店應用為例，確實可挑選同時支援UHF與HF的讀取器，當店員進行收貨時，棧板掃描可使用UHF頻率，到了結帳時，用於感應單一品項(item)，則可改用HF。又或者，地下停車場的RFID系統也可做此選擇，針對月租型用戶的車輛，採用UHF，讓車輛可直接開過，至於非月租型的車輛，則使用HF，車主必須停車拿出卡片近距離感應。
不過，黃惠香則認為，原則上沒有必要採用可同時感應UHF與HF的讀取器，她分析，如果1家企業的RFID應用，真的同時使用UHF與HF 2種頻段，其感應範圍與品項絕對不同，硬體建置一定也有其各自的考量，所以，就算同時採用2種頻段，她議應該分別採購2種規格的讀取器。
‧標籤的選擇
在挑選讀取器的過程中，企業同時要挑選正確的標籤，由於RFID導入的成本高低，標籤價格影響甚鉅，因此，標籤的選擇以價格為首要考量。基本上，市場上愈多人使用的標籤，由於可大量生產，價格相對比較便宜；依照頻率來區分，目前UHF標籤價格較其他類型頻率的RFID標籤便宜許多。
另外，標籤的良率高低也是考量重點之一，劉穎昌表示，現階段標籤廠商與導入企業對於標籤良率的界定，在想法上其實有一段落差，廠商只以讀得到、讀不到來界定標籤是否為良品，但是就UHF而言，台灣法規的規定為，在3公尺以內讀得到的標籤才算良品，因此，企業在導入時，必須對廠商提出這樣的要求，否則將喪失自己的權利。
‧讀取器與標籤搭配如何達到完美
不管企業選擇什麼樣的標籤，都必須要能與讀取器有完美的搭配效果，有時候，企業選擇的讀取器與標籤為不同廠牌，這時可能出現A廠牌讀取器感應A廠牌標籤較佳，但是感應B廠牌標籤狀況不好的現象，企業或許認為只要選擇同一廠牌的標籤即可，但是，如果同時採用同一廠牌的讀取器與標籤，又怕被廠商綁住，導致支出成本偏高，對此，劉穎昌建議企業選擇產品時，不一定要侷限於同一廠牌，只要經過再三測試，然後再做決定，仍然可以獲得良好的讀取率。
硬體佈建的6大重點
即使企業已確定應用與使用頻率、掌握技術標準與法規，並經過再三測試，挑選出認為可行的讀取器與標籤，仍不保證未來RFID系統的讀取率，可以達到企業想要的標準，因為在建置過程中，仍有許多因素可能導致RFID系統讀取狀況不佳。
在測試RFID系統時，會出現很多問題，包括：RFID系統會隨標籤貼附的背景材質屬性不同，而產生不同的接收距離；包裝物體的堆疊方式，會影響RFID辨識速度及讀取率；應用場合環境存在的手機訊號、堆高機高壓線圈、馬達雜訊，都有可能對RFID系統造成干擾。因此，企業在建置過程中，必須注意5大重點，才能讓最終的系統達到最完善的境界。
1、掌握需求 完善讀取器建置與天線配置
首先，企業必須對準備應用RFID系統的整體環境，進行全面了解。如果要在倉庫管理上使用RFID，包括RFID閘門感應器的距離要多大、總共有哪些閘門要配置RFID讀取器，以及每1個閘門讀取器要配備幾個天線，都必須經過嚴密的計算，找出最終答案。
舉例來說，德國零售業巨頭麥德龍集團(METRO Group)在賣場倉庫建置RFID系統時，現場環境的倉庫閘門間隔距離不大，因此，RFID讀取器的設置，必須正確拿捏距離，才能避免A閘門讀取器的天線，與B閘門讀取器的天線相互干擾，而降低讀取率。
當然，如果無法直接改變現場閘門距離，Reva Systems亞太及日本區總經理司馬聰指出，可以透過增設天線的方式，將不應該被讀取範圍的訊號擋下來，免除天線與天線之間的干擾。劉穎昌則建議，要避免天線互相干擾的另1個辦法，就是在相近的閘門設置不同的頻段，例如A閘門如果使用了903~905MHz，B閘門就設為907~909 MHz；C閘門再設為903~905MHz。
2、如何避免現場環境干擾
除了天線干擾問題，也要對應用現場的環境干擾，有深入的掌握，舉例來說，如果要在冷凍庫內使用RFID系統，勢必得採用抗低溫的RFID標籤；如果是在到處都是金屬的環境，則必須採用抗金屬干擾的標籤。
以日本某家迴轉壽司店為例，該餐廳利用RFID進行扣款，其應用主要是將RFID標籤貼在盤子下面，當客戶用餐完畢，服務人員只要利用手持式讀取器掃描盤子，就可以馬上計算出客戶的消費價格，由於盤子經常被送到洗碗機清洗、烘乾，過程中會經過水與高溫，因此，該餐廳所使用的RFID標籤，必須客製化成可防水、耐熱、抗PH酸鹼值，如此一來，標籤才能再回收使用。
所謂的客製化RFID標籤，是指在封裝過程中，所採用的封裝材質以及封裝膠是否具備防水、防熱或抗金屬等功能。事實上，如果非必要，儘可能不要採用客製化標籤，當然，如果真有需求，也要儘量降低標籤客製化程度。劉穎昌解釋說，以防低溫的標籤為例，所謂降低客製化程度，就是只要在封裝時選擇防低溫的材質即可，包括天線造型以及其他規格，儘可能與一般標籤雷同，未來就算要換其他廠商的標籤，設計上也較容易。
此外，由於客製化RFID標籤價格高出一般標籤許多，因此，在應用上通常採取可回收使用的方式，否則標籤價格肯定居高不下。
3、採取自動貼標或手動貼標
RFID標籤要用自動貼標或手動貼標，通常得視量的大小，以及產品規格是否一致來判定。量大，當然以自動貼標為原則，但是如果產品規格不同，就無法自動貼標，得退而求其次，採取手動貼標。例如某家面板製造廠在生產線上測試導入RFID系統時，由於其生產線屬混線生產，在同1條生產線上可能跑過不同規格的產品，所以只得採取手動貼標方式。
4、標籤貼在哪裡 視狀況而定
此外，RFID標籤應該貼在被感應物的哪個地方，也是導入RFID過程中非常重要的一環，因為貼附的位置，將高度影響讀取率的好壞。以酒瓶為例，當其應用為倉庫管理時，酒瓶的擺放角度可能直立，因此，RFID標籤最好貼在瓶身，不過，一旦到了零售店，如果酒瓶的擺放角度變成平躺，那麼，零售業者當然希望標籤位置貼在酒瓶的頸部，因此，貼標籤之前必須經過評估，找出最恰當的貼標位置。
5、讀取器與標籤的再三測試
為求達到最佳讀取率，企業導入RFID過程，必須針對讀取器與標籤進行多方面測試，紀駿德建議，最好通過3方面測試，首先，在讀取器提供商的測試中心完成測試，確定所有無關的電波都已經被排除；其次，要在一般環境進行測試；最後，則是在企業準備導入的環境測試。
黃惠香建議，除了讀取器與標籤之間的測試，讀取器還要經過設備耐用度、耐摔度，以及使用者是否覺得好用等測試，例如使用者是否覺得設備太重、不好握等，都有必要加以考量。
6、閘門的安全防護
除了讀取器、標籤的安置，企業也要對RFID閘門進行安全防護。目前很多企業將RFID應用在庫存管理，由於堆滿貨物的堆高機，進進出出於閘門，很容易使閘門毀損，所以，除了要注意讀取器、標籤的選擇與建置，閘門防護做的好壞，也會影響企業後續的支出成本。
總而言之，RFID系統的讀取率高低，所牽涉的層面甚廣，不管是產品的選擇，或是建置過程中應該注意的點點滴滴，企業都必須非常審慎的處理，否則，一旦讀取率無法達到要求，專案失敗的機率就會相對提高許多。
