• Pamela

如何利用RAIN RFID技術進行工具管理_RAIN RFID in Tool Management

現今RAIN RFID(Passive UHF RFID,被動式超高頻無線射頻識別)技術、市場和全球法規的發展,使得RAIN RFID變得越來越有趣,我相信,借助RAIN RFID技術,工具製造等傳統產業將會進入一場數位革命。在本篇文章中,我將解釋為何現在正是工具產業開始採用RAIN RFID的好時機,以及該如何在工具產業導入RAIN RFID技術。



RAIN已經準備好了

2006年,IR DSRC擊敗了RFID技術,被應用在台灣高速公路的電子收費系統(ETC),六年後,即2012年,台灣的ETC系統又從IR DSRC技術轉換成UHF RFID技術,因為RFID技術的使用,高速公路收費系統從固定費率&人工收費變成多車道自由流的計程電子收費服務。台灣ETC應用案例就是市場如何隨著時間的演進,修正並選擇合適應用技術的最佳示例,如今,工具產業所面臨的選擇正與2006年ETC應用案例相似,我們希望工具產業一開始就可以選擇最合適的技術進行產業轉型。


2010年時,我已看到一些公司開始使用UHF RFID技術提供工具管理解決方案,坦白來說,那時候的我並不覺得市場會關注這個解決方案。因為要在每個工具上添加RFID標籤的成本不低,而且,將標籤隨意的黏貼在工具上似乎不合適也不專業,突出在工具表面上的標籤可能會影響到工具的使用並給工具使用者帶來潛在的危險,更重要的是,從技術的成熟度來看,我並不覺得UHF RFID技術在當時已經準備好可以應用在工具管理領域。


Stanley Black&Decker在2015年左右推出了工具管理解決方案,目的是要盡量減少FOD(Foreign Object Damage,外物損傷)的發生,並確保使用者可以在正確的時間將正確的工具放在正確的位置,這種工具管理解決方案在航太工業、運輸、醫療保健、製造業和建築業等行業中頗有吸引力。儘管條碼是現在市場上使用最廣泛的工具追蹤方法之一,但RAIN技術比條碼具有更多優勢,舉個例子,帶有RAIN標籤的工具可以在不被直視(direct line of sight)的狀況下被讀取到,即使工具上沾滿了灰塵或油脂。此外,當多個帶有RAIN標籤的工具同時放在一個工具櫃或工具袋時,裡面所有的工具都可以馬上被讀取到,RFID檢測袋正是一個很好的應用案例。


更重要的是,越來越多的標籤供應商開始為工業產品或醫療外科器具等金屬製品應用提供RAIN標籤,例如Confidex、Omni-ID、Murata、Xerafy和Etagsys,這些標籤供應商也可以為市場提供客製化的RAIN標籤,這也代表RAIN標籤產業已準備好為工具產業提供相對應的產品和服務。


讓RAIN RFID標籤成為商品的一部分

我們應該思考如何利用工具的金屬材質當作標籤天線的延伸以提升RAIN RFID的讀取距離,市場上大部分的工具都是由金屬材料製成,但金屬材料通常都會對RAIN RFID的性能產生負面影響。


下圖顯示了一個RAIN RFID標籤(6mmx2mmx2mm)在沒有附著於金屬材料上和附著於金屬材料上時所測量出的讀取距離。這個標籤的運作頻段包含歐洲ETSI舊頻段和美國FCC頻段(865MHz-930MHz),在920MHz左右的頻段下,該標籤的讀取距離為0.8公尺,如果我們將相同的標籤放在15公分的金屬尺上時(模仿工具的金屬表面),該標籤的讀取距離增加近100%,讀取距離達到1.6公尺左右。



因此,標籤天線工程師應該嘗試將標籤天線整合到工具當中,並將原本會對標籤天線造成負面影響的金屬材料轉化成提升標籤讀取距離的助力。此外,在設計和生產工具時,就應該要將RAIN RFID標籤植入到工具中,而不是在工具生產完畢之後,由使用者修補貼上標籤,這樣,不僅可以確保標籤在工具上的性能,在工具生產時,也可以用來管理和追蹤工具的去向,同時也能防止消費者輕易摘除RAIN標籤。


全球RAIN RFID頻段規範

我們都知道,不同國家對RAIN RFID頻段有不同的規範,好消息是,日本在2012年已將他們的RAIN RFID頻段往下調整到917MHz-924MHz,而歐洲委員會也在2018年增加了一個新頻段,也就是ETSI 新頻段915MHz-921MHz。如今,歐洲已有約20個國家確定採用ETSI新頻段,這意味著我們將擁有一個全球的RAIN RFID頻段,而這個頻段將落在920MHz左右。一旦全球頻段被廣泛使用,這會對工具和RAIN RFID產業造成什麼影響呢?


全球RAIN RFID頻段簡化了商品生產管理,日後,同款帶有RAIN RFID標籤的工具就可以銷往全世界,而不需要依不同國家的頻段規範更換不同標籤頻段設計,這將有助於擴大工具產業的生產規模並降低生產成本。此外,全球RAIN RFID頻段(920MHz)強化了窄頻(Narrow frequency band)天線設計的效能,使RAIN RFID標籤性能大幅提升,譬如,標籤可以作得更小或讓標籤讀距變長,如果想要了解更多,可以參閱Voyantic CTO Dr. Jesse Tuominen’s的文章


毫無疑問的,RAIN RFID標籤與條碼相比,RAIN RFID標籤具有更出色的性能和潛在應用功能,但是,採用RAIN RFID標籤初期的投資成本會比條碼來的昂貴。的確,RAIN RFID技術並不會完全取代條碼技術,在某些情況下,RAIN RFID標籤和條碼一起使用可能會是最佳解決方案。我想說的是:經過十年的市場發展、技術進步,且隨著RAIN RFID標籤及配件成本不斷的下降和全球規範的演進,RAIN RFID技術已成為工具產業可行的解決方案。


帶有RAIN標籤工具的好處

最近,我拜訪了一些位於台中的工具製造公司,並詢問一般工具用戶最常面臨的問題,他們的答案包含:丟失、盜竊和放錯地方。老實說,我對這樣的答案感到有些驚訝,但這也說明了工具管理的重要性,而RAIN RFID正是解決這些問題的理想解決方案。從工具使用者的角度來看,RAIN RFID技術和其他物聯網技術一起使用可以提升工具管理,例如:

  • 能夠輕易定位和追蹤工具

  • 提高工具的安全性並避免內部/外部盜竊

  • 提升工具的可見性以提高使用率

  • 將FOD(Foreign Object Damage,外物損傷)的影響降到最低

  • 增強自動示警功能

  • 降低人為錯誤並提高數據管理的準確性

  • 降低工具使用總成本

更完善的工具管理需求越來越重要,工具管理的市場非常大且遍及全球,傳統工具公司需要考慮如何將市場的需求轉化為契機,並通過RAIN RFID技術重整企業經營方向和提高產品附加價值。我認為,如果工具公司可以成功地將RAIN RFID技術整合到現有的工具產品,必定可以從中獲利。

  • 創造產品差異化,這對於台灣中小型工具公司來說,是一個非常好的機會,可以將單純的製造業轉換成IT導向的新事業。

  • 銷售價值更高的商品,例如智慧工具手提箱,智慧抽屜和工具管理軟體。

  • 搭配公司資訊管理系統促進銷售,客戶可以透過智慧型手機進行工具管理和下訂單採購,例如:

>數據顯示,工具XX2和XX5每天使用時間超過7小時,請點選此處購買新的工具XX2和XX5。

>數據顯示,工具XX4已遺失,請點選此處購買新的工具XX4。

  • 每個帶有RAIN標籤的工具都有獨特的識別碼,製造商可利用該識別碼進行防偽和供應鏈管理。

我相信RAIN RFID技術還可以為工具管理應用帶來更多的好處,在這裡,我將留一些空間給讀者去想像。現在我要簡單說明工具公司如何引進RAIN RFID技術,以下有幾個可行的方法:

  • 工具製造公司獨自設計整個解決方案,包括IT系統開發和標籤天線設計。

  • 工具製造公司將RAIN RFID技術部分交給不同專業供應商處理,例如軟體開發、標籤天線設計和其他零配件整合。

  • 或者,工具製造公司和RFID解決方案供應商合作,以完成所有與RAIN RFID技術相關開發的工作。

在此必須特別提醒工具商,帶有RAIN標籤工具的性能和頻率必須符合設計規範,否則,RAIN標籤讀取率將成為一個大問題。一般商用的RAIN讀寫器是無法量測出RAIN標籤的性能,畢竟一般商用讀寫器是用於產業應用,而不是用來進行RAIN標籤設計和標籤生產品質管控。 SAG的故事將說明為甚麼在研發和生產線上,選用正確的測試設備是非常重要的。


GS1 TIPP標準

當我們在實際案例中驗證了帶有RAIN標籤工具的性能之後,工具公司可以考慮使用GS1 TIPP [Tagged-Item Performance Protocol]來簡化帶有RAIN標籤工具的性能規格。GS1 TIPP標準一開始是為了零售業供應鏈管理而開發的RAIN RFID等級規範,但他仍然可以用在零售業以外的應用,以擴大RAIN RFID技術的應用範圍。目前,TIPP共有15個等級,工具公司可以透過將帶有RAIN標籤工具進行分級,以了解他們的最低性能要求,這可讓工具公司、解決方案供應商和標籤供應商能夠方便快速的溝通。如果現有的TIPP等級無法滿足當前應用需求,工具公司可以向GS1提出申請新的TIPP等級,或是創立自有的性能等級標準。



此外, 如果特定的TIPP等級、標籤尺寸和貼標方式都符合要求, 工具公司就可以向多個不同供應商採購RAIN標籤或者帶有RAIN標籤的工具。GS1 TIPP標準也讓RAIN標籤供應商有更多彈性空間來設計標籤,以激發他們的創造力並提高獲利。而且,任何公司都可以根據GS1標準建立TIPP測試實驗室,GS1 TIPP測試既簡單又容易操作,這將有助於擴大RAIN RFID技術在整個工具產業的的發展。


Voyantic是全球唯一一家針對RAIN RFID和NFC標籤提供性能測試的公司(從研發到製造),如果您對RAIN標籤開發有任何疑問,歡迎和我聯繫


Source: RAIN RFID in Tool Management

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