工業4.0延續前三次工業革命的腳步, 最初起始於機械化和蒸氣動力, 接著是大量生產和組裝的起飛, 然後出現了計算機自動化流程; 而工業4.0的核心概念, 也著重於全新技術的運用. 具體而言, 工業4.0聚焦於資訊科技, 試圖實現更精良, 便捷的自動化工業應用.
工業4.0的影響深遠, 因為涉及資訊科技的數字化和數據分析技術, 幾乎可應用於每一項營運作業. 運用工業4.0的策略和技術, 企業可在整條價值鏈創造競爭優勢, 包括原料與資產利用, 質量監控, 庫存管理, 需求匹配, 乃至於檢修服務, 退貨, 保固支援等售後作業.
數據管理/保護為實踐工業4.0成敗關鍵
雖然工業4.0前景看好, 但挑戰在於如何管理和保護數據, 如今這已成為營運成敗的關鍵. 智能工廠的所有實體組件及其操作人員, 若全部納入整合式的通訊網路, 組織將面臨可觀的風險. 在工業4.0網路中傳播的資訊, 不僅敏感且極具價值, 必須採用先進技術, 確保最佳的安全性和靈活度(圖1).
圖1 工業 4.0 運用虛實系統創造出更聰明, 更有效率的工作流程.
結合了進階溯源追蹤功能和IoT聯機能力的RAIN RFID就是一例. RAIN RFID可賦予對象獨特識別卷標, 並透過電場感應提供無線電源, 進而提升精確度和效率, 同時改善每項對象的識別, 定位, 驗證和操作質量, 範圍包括最初的生產到最後的銷售, 甚至涵蓋各項售後服務.
本文介紹RAIN RFID的技術功能, 並檢視RAIN RFID支援工業4.0策略的多元方式. 文章中的第一部分將先說明RAIN RFID技術的運作原理.
提升效益/降低成本 RAIN RFID妙用多
無線射頻辨識(RFID)技術投入供應鏈應用已將近50年. 在商品從工廠移動到倉儲, 商店的過程中, RFID讀取器和卷標是一項經濟實惠的物品追蹤識別系統, 對於超高頻段(UHF)類型尤其有效.
RAIN RFID可提高物品追蹤的精準度, 速度, 批次讀取和安全防護能力. RAIN RFID標準已問世超過10年, 經曆數代改良, 採用電子產品代碼(EPC)數據格式協議, 賦予每個RFID卷標擁有專屬標識符.
RAIN RFID亦允許透過網際網路儲存, 管理, 分享數據, 具有卷標的物品即可納入物聯網(loT). RAIN的全稱為RAdio-frequency IdentifciatioN, 形容這項技術使數據從高度集中的雲端下放普及, 如同雨滴落進大海.
RAIN RFID於860和960MHz頻段運作, 能在產品的整個生命周期帶來諸多效益, 可降低成本, 改善效率, 讓產品融入整體工作流程(圖2), 並提高安全防護水平.
圖2 RAIN RFID促使卷標物品融入工作流程.
RAIN RFID是一種被動式無線技術(卷標可從讀取器汲取電力, 不用裝配電池), 讀取範圍可達數公尺. 此外, 讀取器和卷標之間不需直視判讀(Line of sight)環境, 可一次辨識多個卷標, 如此便可將許多物品一併編入庫存列表, 即使存放箱內或成群堆棧也不受影響.
RAIN RFID已將數十億件日常用品連接到網際網路, 廣獲零售商採用, 品牌業主會透過RAIN RFID來辨識, 定位, 驗證並操作每項物品, 不但能簡化供應鏈並改善庫存管理, 還可以降低仿冒品和流入黑市的影響, 因為整個產品生命周期中皆可簡易便利地讀取卷標, 使卷標物品成為營運流程中的主動環節.
總而言之, 作為工業4.0的一環, RAIN RFID在整個產品生命周期中都具有作用, 從最初生產階段到成品配送, 甚至延伸到客戶手上.
提升組件供應安全和效率
採購原料和次組件時, RAIN RFID可輕易辨識物品, 檢驗真偽, 並以最有效率的方式來存放和使用; 還可輕易對照交貨單檢查進貨, 並在驗收入庫前確認交貨順序正確. 物品驗收入庫或使用前, 可查核真實性, 以利符合各項標準, 如汽車安全準則等.
同時, 設置頻繁的自動掃描檢查點, 可加速物品列入存貨和定位作業. 在整條供應鏈的過程中加註資訊, 可讓每項物品「知道」自己的流向, 使用時機和儲存時限.
提高製造領域智能和靈活度
在廠房中, RAIN RFID可以加強自動化功能, 讓物品引導機器人或是人員遵循程序, 並且在操作前輔助辨別適當工具; 而RAIN RFID來料辨識精確度極高, 並能於進廠時迅速觸發動作或負載設定.
物品可對機器下達特定指示, 說明任務和作業流程. 處理特定零件之前, 還能協助用戶查詢使用手冊, 或朗讀說明書, 以利作業人員解決疑難或檢查設定.
藉由提高自動化程度, RAIN RFID省去人工步驟, 進而避免相關錯誤. RAIN RFID可即時識別所有處理中原料並監控製程, 有效支援數據分析, 從而做出更妥善決策, 加速製程優化, 並強化品管. 若庫存量減少至預設的數量時, 可自動訂購更換用零件; 或是按照預設間隔時間將重要資產編入庫存, 儘可能降低對工作流程的幹擾.
另外, RAIN RFID具彈性, 可支援精細的變異管理, 最小能以單件批量規模進行客制, 達到理想的適時和順序供應成效, 並以較佳方式結合靈敏度和個人化設計. 安全驗證功能可確保成品採用原廠零件, 且能更新物品卷標, 反映多項組件構成單一產品的各個製程階段.
RFID使成品配送更簡單/智能
在成品配送方面, RAIN RFID提供物品層級追蹤, 即時更新功能, 可隨時掌握定位, 以及精確驗證並即時追蹤物品, 加速並改善貨物進出廠區的流程.
無論是在庫存或往返於倉儲和零售地點之間, 物品均可輕易查找, 並在整條供應鏈上加以追蹤, 能夠確保較舊物品先出貨, 避免「先進後出」的不良存貨管理模式.
同時, RAIN RFID可監控倉儲, 配送中心及門市庫存列表, 存量減少時自動補貨, 確保零售商和經銷商貨源充足, 隨時供應最熱門產品. 物品會自行記錄每一階段進度, 提供各種詳細資訊, 例如後續的流向和時程, 無論是當前的倉儲貨架, 或是前往其他國家的配送中心. 透過RAIN RFID, 供應鏈也不再脆弱, 因為安全驗證有助於打擊盜版, 減輕海關人員和貿易機關的查核工作, 更容易辨識贓品或灰市水貨.
售後服務更方便/靈敏
RAIN RFID可用於設定後期組態, 產品即使已包裝仍可客制化處理, 進而簡化售後服務, 因為卷標有助於技術人員排除疑難, 並存取特定物品資訊.
製造時為產品裝設RAIN RFID卷標, 可提升售後服務的效率. 卷標可讓物品自行追蹤曆程, 能夠完全回溯至源頭, 詳盡記錄所有步驟. 由於能夠取得個別產品的曆程記錄, 因此更容易檢查保固狀態或處理退貨事宜, 也有助於解答產品來源或物品製程等相關問題.
另外, 將維護和維修數據直接儲存於產品上, 可減少文書作業需求, 支援可預測的維護功能, 依照實際使用狀態決定維修時間, 而非依據固有的排程. 正品檢驗能力則可避免退貨魚目混珠, 確保僅有合格產品獲得服務合約保障. 為了保護消費者的隱私, RAIN RFID也具有「防追蹤」功能, 除非經由授權讀取器查詢, 否則無法讀取數據. 舉例而言, 產品遭退回而要求退款或換貨時, 銷售人員可使用具有防追蹤許可權的讀取器來掃描售出的產品.
工業 4.0連網格式多 RFID居要角
RAIN RFID是現今製造環境中, 許多無線聯機格式的一種. 工業4.0的領域也包含各種消費者端所熟悉的無線技術, 例如近場通訊(NFC)和藍芽低能源(BLE)技術.
每種無線格式各有其特點, 功能和專長. 以RAIN RFID為例, 其遠距讀取範圍和低成本卷標等特點都勝過NFC或BLE, 但必須使用特殊讀取器來讀取卷標. NFC和BLE的讀取範圍較小, 但目前各大廠牌的智能型手機和平板計算機大多支援, 因此較毋須投資開發特殊設備. 如需一次讀取大量物品, RAIN RFID即具有顯著優勢, 其可在數秒內大量辨識數百件物品(圖3).
圖3 RAIN RFID 可提供最廣的讀取距離, 且能一次讀取多個物品.
取代光學格式 RFID應用更靈活
RAIN RFID的效能和互動程度, 是光學格式(例如條形碼)所無法企及. 如表1所示, 相較於光學格式, RAIN RFID可減少(甚至免去)人工掃描的需要, 可加速讀取更多物品, 且能在更多場合進行掃描, 甚至可讀取隱蔽或已包裝物品.
RAIN RFID配有記憶體, 可進行更新或重新寫入, 創造出更為動態而靈活的庫存流程. 此外, RAIN RFID具有各種安全防護功能, 例如物品層級的驗證功能, 這些都是光學格式難以提供的優勢(表1).
RAIN RFID在外型尺寸上也較光學解決方案更加靈活. 舉例而言, 用於識別物品的卷標可以整合至用量有限的紙制卷標, 或可重複使用的實體卷標, 也能內建於電子裝置的印刷電路板(PCB)上(圖4). 讀取器機制則可內建於行動裝置, 無線聯機裝置或手持讀取器, 或裝設在固定門戶, 以讀取通過的物品(圖5). 具RAIN RFID功能的軟體則可作為應用程序儲存於讀取器裝置, 或整合至後端系統供組織使用, 亦可納入雲端分析演算法(圖6).
圖4 RAIN RFID可整合至紙制卷標, 實體卷標, 或印刷電路板上.
圖5 RAIN RFID讀取器機制可內建於行動裝置, 無線聯機裝置或手持讀取器等.
圖6 具RAIN RFID功能的軟體能作為應用程序儲存於讀取器裝置, 亦可加入雲端分析演算法.
綜上所述, RAIN RFID可應用於工業4.0環境中, 提升產線生產效能, 速度, 精確度等, 而半導體業者也致力發展RFID相關解決方案, 以便推動工業4.0發展.
以恩智浦為例, 該公司旗下RAIN RFID品牌名為UCODE, 可因應現今應用環境, 並藉由更高的防碰撞率來提升準確度, 透過更強的靈敏度來擴大讀取範圍, 再以更廣的頻段, 更佳的EPCglobal合規度, 來滿足用戶需求.
且恩智浦目前亦擔任RAIN RFID聯盟主席, 並著眼於安全防護上, 因此成為率先支援UHF Gen2V2和ISO/IEC 29167的公司, 範圍涵蓋自動識別與驗證的加密安全防護. 恩智浦也以UCODE DNA的形式, 率先在市面上推出RAIN RFID的 AES128加密.