MES整合RFID力量 打造工廠自動化終極目標

目前MES系統用來蒐集生產資訊的技術以一維條碼為主，產業作業員在開始操作機台設備以前，必須先持掃描器讀取工單上的條碼，才能將生產資訊記錄至系統中。(照片來源：康耐視)

前言：

MES與ERP是製造業兩大關鍵資訊系統，尤其MES更是扮演著生產工廠與營運中心溝通橋樑的角色，過往，MES多半透過條碼技術來蒐集生產現場的所有資訊，如今隨著RFID技術成熟發展，使用RFID標籤取代條碼，縮減製造人力成本以及提升效率，成為製造業最新發展趨勢。

本文：

台灣是全球製造重鎮，許多國際品牌商的產品標籤上都能看見「Made in Taiwan」字樣，範圍涵蓋電腦、手機、家電用品、腳踏車、雨傘、成衣…等各種不同商品，數年前，台灣製造業者在成本壓力下，紛紛將生產重心轉移至大陸，原本冀望藉此改善獲利結構，只不過在大陸經濟快速起飛、廉價勞動成本優勢不再的情況下，業者不得不重新思考降低生產成本的方法，過去那種「逐低廉勞動成本而設廠」的方式已不可行，提升工廠自動化程度成為現今最被看好的做法。

換句話說，透過自動化生產設備與資訊系統，降低人工參與的比重，進而提升作業效率與降低成本，已經變成台灣企業強化競爭力的最佳管道，這也讓整合RFID的製造執行系統(Manufacturing Execution System；MES)變得越來越重要。

MES稱職扮演工廠與營運中心間的溝通橋樑

在製造業中，企業資源規劃(Enterprise Resource Planning；ERP)與製造執行系統是最重要的資訊系統，ERP主要用來整合企業營運中所需要的資料，據此做出最佳的資源配置規劃，MES則如同製造工廠與營運中心間的溝通橋樑，負責蒐集從接受訂單到製成最終產品過程中，所有生產活動的狀態與資訊，藉由統一管理工廠資源的方式，達到品質管理、零配件管理、生產調度、物料管理、機台與設備維修管理、製程管理等目標，從而提高製造產業競爭力。

一般來說，MES系統主要有三大任務，第一是接收來自ERP系統的訊息，例如：工單、BOM表、供應商、庫存數量、製造指令…等等；第二則是將這些ERP資訊下達給位於控制層的產線作業人員與生產設備；最後再把生產結果、人員操作訊息、設備操作狀態與結果、庫存狀況、品質檢測結果等即時傳輸回ERP系統。

為了要確切掌握生產現場的所有資訊，MES系統通常會在每一道產線入口設置資料蒐集器，透過蒐集器來擷取各種生產訊息，或是諸如可程式邏輯控制器(PLC)、感測器、I/O、機器手臂等自動化設備的運作狀態，再即時回傳、儲存至後端伺服器。

目前，資料蒐集器使用的技術為一維條碼，工廠管理人員經由MES系統產生工單，工單上則有各個料件或製程的條碼編號，產線作業員在作業以前，必須先持掃描器讀取工單上的條碼，以便將生產資訊記錄至系統中。

這種做法雖然具備成本便宜、操作簡單的優勢，卻無法達到全自動化製程的理想，因為條碼必須由人被動讀取，掃描器本身不具主動讀取的能力，因此只能被歸類為半自動化的生產作業。再者，工單上的條碼也許不只一個，作業員每多掃描一個條碼，就增加1秒的作業時間，將這1秒放大至整個製程時間來看，其影響絕對不會只有短短1秒而已，尤其當產品數量高達上百萬件時，產線也累積了上百萬個1秒，工廠產能可能就因此減少10%。

導入RFID落實工廠自動化終極目標

當然，條碼應用所產生的自動化與生產效率等問題並非無解，就目前來看，RFID技術是最好的替代方案，其具備主動識別、讀取距離長、資料儲存容量大等優點，不僅可以落實工廠自動化的意涵，也同時提升生產效率，只要在產線的出入口或生產機台架設RFID讀取器，當貼附RFID標籤的工單或原物料載具經過時，讀取器會自動讀取、記錄產品從進入工作站到離開的所有資訊，省去以往由人工逐一掃描的過程，大幅縮減人力成本或作業時間。

不過，這種主動識別技術通常都會談到有關讀取率的問題，這也是RFID目前最引人爭議之處，如果RFID系統不能做到100%讀取的話，不如沿用傳統條碼技術，雖然比較耗費時間，但至少不必擔心資料遺失的風險。

對此，市場業者表示，RFID技術在過去幾年有了長足發展，目前工業級RFID讀取器已能做到100%讀取率，至於兩個讀取器距離太近容易發生的干擾與錯讀現象，也可以靠著系統整合商的技術與經驗去克服，換句話說，製造業者只要選擇對的產品與系統整合商，就不必擔心讀取率的問題。

除了整合生產機台提升效率外，RFID設備還可以整合可程式邏輯控制器，確保生產作業的正確性，舉例來說，工業用機械手臂因為造價昂貴的緣故，通常一間廠房只會有1~2台，再匯流不同生產線所製成的產品，統一交由機械手臂來加工，此時的RFID系統就變得很重要，它必需要能清楚辨識產品身分，並將資料傳送給PLC，PLC才能判斷需要進行的加工程序，再下命令給機械手臂，這對經常進行混線生產的工廠而言特別重要，可用來避免錯誤加工程序造成的損失。

若要如上所述，將RFID應用工廠生產的各個環節，現行MES系統在軟硬體方面必須有所變動，先就硬體來看，原有的標籤管理系統必須從條碼輸出改成RFID標籤輸出，生產線出入口的條碼掃描機也要改成RFID讀取器，至於軟體方面，則要整合與RFID系統相關的中介軟體，才能將MES系統與RFID系統的資料串連起來。

綠色法規把關 MES與RFID整合方案前景佳

台灣製造業者早期以代工生產為主，在導入MES系統時，多以工作現場管控、亦即所謂show floor control為主要目標，但是隨著歐盟RoHS、WEEE等綠色環保法規上路，產品回收議題越來越受到重視，這也為整合RFID的MES系統帶來新商機。

製造業者可以應用RFID記錄產品生產資料，做為符合綠色法規的保證書，同時也是進軍歐盟市場的敲門磚，倘若產品真的發生問題，業者也能透過MES系統列出使用同一物料的相關產品ID，或是利用生產日期記錄來推估是哪些產品發生問題，藉以縮短及降低回收產品的時間與數量。

除了生產履歷外，RFID標籤也可兼做產品生命週期管理之用，目前醫療產業已經有使用RFID管理針對、藥水…等易感染物品的應用案例，倘若將此經驗延伸至電子製造業，業者可利用RFID追蹤廢棄電子產品的去處，恰好能符合WEEE規範下，製造商必須負起蒐集、回收並妥善處置廢電子電機產品的要求。

未來，在自動化需求升溫以及綠色環保法規要求下，「RFID版」MES系統將在製造業掀起另一波換機潮。