工廠自動化系統(tǒng)發(fā)展多年以來，都屬於封閉式架構(gòu)，直到工業(yè)4.0概念興起，強(qiáng)調(diào)OT與IT技術(shù)整合，IT技術(shù)被應(yīng)用進(jìn)來，才逐漸打破藩籬，開始引進(jìn)其他相關(guān)IT技術(shù)，然而由於工廠系統(tǒng)涉及製程，穩(wěn)定向來是系統(tǒng)設(shè)計的第一要件，因此相關(guān)的IT技術(shù)導(dǎo)入腳步並不如消費(fèi)性產(chǎn)品快速，但在所有技術(shù)中，RFID卻是特例，目前已被大量應(yīng)用於工廠製程。
| 圖1 : RFID是利用其自動辨識的特色，配合軟體功能，來讓系統(tǒng)具有一定程度的智慧化，並藉此提升生產(chǎn)效率，並為製造業(yè)帶來一定的助力。（source：Factory Automation） |
|
在自動化系統(tǒng)的架構(gòu)中，RFID主要是利用其身分自動辨識的特色，配合軟體功能來讓系統(tǒng)具有一定程度的智慧化，並藉此提升生產(chǎn)效率，以汽車產(chǎn)業(yè)為例，根據(jù)已導(dǎo)入相關(guān)建置的汽車製造業(yè)內(nèi)部調(diào)查，其建置後生產(chǎn)效率提升30％，這足以證明RFID的智慧化自動辨識特色將可為製造業(yè)帶來一定的助力。
RFID強(qiáng)化產(chǎn)線效一
從臺灣汽車製造業(yè)者的案例來看，RFID導(dǎo)入製造系統(tǒng)後，不但製造成本降低，生產(chǎn)效率也提升了30％，另外更將應(yīng)用觸角延伸到汽車保修領(lǐng)域，透過RFID將上下游的價值鏈體系做全面的應(yīng)用與整合，提升管理精度與客戶使用滿意度。
該車廠在導(dǎo)入RFID系統(tǒng)的第一步，是將RFID應(yīng)用在油漆槽，用來控制上漆時間，以免厚薄不均，不過由於烤漆作業(yè)溫度相當(dāng)高，為了讓RFID能夠順利運(yùn)作，其標(biāo)籤規(guī)格必須要特製，再加上當(dāng)時RFID技術(shù)未臻成熟，因此標(biāo)籤成本相當(dāng)高昂。
高昂的成本讓車廠略有遲疑，不過之後仍決定將RFID的應(yīng)用擴(kuò)及於其他生產(chǎn)層面，首先是庫存管理方面，汽車車體的零組件之多，居於所有製造業(yè)之冠，要將這些零組件妥善管理，準(zhǔn)確送達(dá)作業(yè)線上，必須仰賴RFID來進(jìn)行管理，由於其電波發(fā)送會受金屬干擾，因此除非特殊零件，否則一般都不會將RFID標(biāo)籤直接建在零組件上，而是貼在紙箱上作為識別。
當(dāng)零組件來到作業(yè)線上時，由於並沒有RFID標(biāo)籤，因此生產(chǎn)線必須在其他地方建置標(biāo)籤以茲識別，這時產(chǎn)線是將標(biāo)籤貼在半成品的運(yùn)送載具上，當(dāng)該載具來到作業(yè)地點(diǎn)，讀取器接受到訊息後，就會通知PLC控制自動化設(shè)備，進(jìn)行車體的組裝，車體組裝完畢之後，會將車輛送往成車管理中心，該中心再依據(jù)派車地點(diǎn)進(jìn)行派送，並經(jīng)由RFID系統(tǒng)來管控車輛。
該車廠將RFID與生產(chǎn)製程管制結(jié)合，大幅降低製造成本，除了汽車製造層面外，也整合了銷售系統(tǒng)，從經(jīng)銷端客戶的訂單到生產(chǎn)過程均可監(jiān)控，為接單生產(chǎn)模式奠定基礎(chǔ)。
克服環(huán)境考驗 建構(gòu)穩(wěn)定系統(tǒng)
RFID在汽車製造產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用特性與其他製造業(yè)略有不同，首先就是上面提到的零組件數(shù)量異常龐大問題，再來則是製造程序的多樣化，範(fàn)圍之廣足以使其他製造業(yè)者得以於其中找到可模仿之應(yīng)用，因此汽車產(chǎn)業(yè)的RFID應(yīng)用，毫無意外的吸引了多數(shù)有意導(dǎo)入相關(guān)系統(tǒng)的製造業(yè)者之目光。
| 圖2 : RFID導(dǎo)入製造系統(tǒng)後，不但製造成本降低，生產(chǎn)效率也可大幅提升。（source：Rubber & Plastics News） |
|
汽車的零組件眾多，其使用材質(zhì)也包羅萬象，包括鋼鐵、非鐵金屬、玻璃、橡膠、石綿、陶瓷、纖維等，但在汽車車體的零組件中，應(yīng)用比例最大者要算是金屬，現(xiàn)在RFID廠商已有針對金屬使用的RFID標(biāo)籤，不過這類型標(biāo)籤的售價還是偏高。
因此，在金屬干擾未解決之前，標(biāo)籤的貼放位置就是一大考驗，尤其是車體內(nèi)同一空間的金屬零件太多，要找出特殊位置來放置標(biāo)籤往往要經(jīng)過不斷的測試，這個標(biāo)籤的貼放位置問題，不僅在汽車製造會出現(xiàn)，其他製造業(yè)者也會遇到，該問題會因各廠商的產(chǎn)品而有所不同，一般來說，產(chǎn)品內(nèi)部材質(zhì)、結(jié)構(gòu)越複雜者，其RFID標(biāo)籤貼放位置難度越高，例如洗髮精與數(shù)位相機(jī)，其難度差異就甚大，而所有的民生消費(fèi)用品中，又以汽車製造最高。
汽車製造另一個特性則是製造的繁複，一輛汽車從零到完成，製程從車體焊接、塗裝、部分零組件組裝、到最後的整車裝配，所面臨的製造環(huán)境多樣，標(biāo)籤的穩(wěn)定、強(qiáng)固性也大受考驗，例如在塗裝製程，標(biāo)籤必須要能承受噴烤漆的高溫、染料的酸鹼侵蝕，通過後才能繼續(xù)使用。
除了標(biāo)籤外，讀取器也是重點(diǎn)之一，汽車生產(chǎn)與其他製造業(yè)不同，一般製造業(yè)的生產(chǎn)線多為單線生產(chǎn)，每條生產(chǎn)線上的產(chǎn)品均為固定品項，不過在汽車產(chǎn)業(yè)則為混線生產(chǎn)，一條生產(chǎn)線要同時製造不同的車種，生產(chǎn)線上每一部半成品前後緊鄰的車種都不一樣，在車種不同標(biāo)籤貼放位置相異的情況下，讀取器還是能準(zhǔn)確、穩(wěn)定的讀到資料，這也是汽車製造必須特殊考量之處。
就現(xiàn)場應(yīng)用面來看，RFID應(yīng)用於自動化系統(tǒng)時，主要的技術(shù)困擾來自讀取率，與其他的產(chǎn)品不同，車子處於移動狀態(tài)的時間相當(dāng)長，在汽車製造過程還可準(zhǔn)確讀取標(biāo)籤資料，如果完成上路，在馬路上行駛，讀取器是否還能有效而穩(wěn)定的感應(yīng)？這個問題在汽車製造階段並不會產(chǎn)生，不過如果將整個汽車價值鏈延伸到後續(xù)的保修端，問題就會被突顯出來。
| 圖3 : RFID應(yīng)用於油漆槽，可控制上漆時間，以免厚薄不均。（source：Siemens） |
|
至於非技術(shù)性的困難則是選擇廠商，過去RFID廠商稀少難覓，這使得在廠商建置系統(tǒng)時，遭遇不少困擾，不過現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)環(huán)境已逐漸成熟，RFID廠商日多，類似困擾已然不再，取而代之的則是如何在眾多廠商中做出正確選擇之考量。
充分整合 彰顯系統(tǒng)效益
至於系統(tǒng)導(dǎo)入後的效益，由於其目標(biāo)在於提升客戶的滿意度與經(jīng)銷商在場內(nèi)有效管理車輛動態(tài)，皆屬於無形效益，目前難以衡量投資報酬率。RFID屬於長期投資，整體效益要經(jīng)過一段時間才會產(chǎn)生，此外使用範(fàn)圍也會決定效益的浮現(xiàn)速度，如果標(biāo)籤的使用數(shù)量越多，效益產(chǎn)生就會越快；換言之，如果只有小規(guī)模導(dǎo)入，建置初期恐難準(zhǔn)確預(yù)估投資報酬率，而必須要有長期計畫，並整合其他製造管理軟體才會看見整體效益。
要在自動化系統(tǒng)中整合RFID，在系統(tǒng)設(shè)計時就還要注意幾個重點(diǎn)，這可從分為軟硬體兩端來看，在軟體端，RFID只是讓訊息產(chǎn)生更為簡便的技術(shù)，因此所產(chǎn)生訊息被應(yīng)用的越多，其邊際效益就越大，現(xiàn)在智慧化開始普及，製造現(xiàn)場都已有多種IT系統(tǒng)如ERP、MES、SCM、PLM等，RFID必須與這些系統(tǒng)充分整合，效益才會浮現(xiàn)，而在這些系統(tǒng)中，MES將會是目前的主要整合架構(gòu)。
MES是工廠最重要的IT系統(tǒng)，最主要的功能是透過位於生產(chǎn)線各站的讀取器來控制生產(chǎn)排程、紀(jì)錄生產(chǎn)時間，讓製造現(xiàn)場資訊透明化，現(xiàn)在的MES多以條碼為讀取技術(shù)，不過就如前言，條碼的人工讀取會延滯作業(yè)時間，因此採用RFID可以加快作業(yè)速度節(jié)省時間。
在硬體方面，由於工廠內(nèi)環(huán)境不佳且自動化系統(tǒng)須長時運(yùn)作，標(biāo)籤與讀取器的穩(wěn)定性與強(qiáng)固性必須多所要求，標(biāo)籤的主要考量來自於封裝材質(zhì)，現(xiàn)在工廠內(nèi)的標(biāo)籤規(guī)格多為可重複讀寫使用以降低成本，標(biāo)籤貼附位置為生產(chǎn)線的載具上，再將讀取器設(shè)置於生產(chǎn)線旁進(jìn)行資料蒐集，當(dāng)換線生產(chǎn)時，廠管人員將載具上的標(biāo)籤卸下，重新編寫新資料。
工廠中所有的硬體設(shè)備都會被要求以工業(yè)等級設(shè)計，RFID也不例外，尤其是與生產(chǎn)設(shè)備距離極近的標(biāo)籤與讀取器，必須面臨高低溫差、震動、碰撞等惡劣挑戰(zhàn)，因此在外觀材質(zhì)挑選必須格外重視，如此一來，才不會因部分因素讓自動化系統(tǒng)停擺。
