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印刷科技的新契機(jī)——RFID

時(shí)間:2006-09-08 16:13:00來(lái)源:wangsl

導(dǎo)語(yǔ):?RFID技術(shù)最早使用于國(guó)防軍事作戰(zhàn)方面,發(fā)展至今,可常見(jiàn)于門(mén)禁管制、防偽、偷竊、動(dòng)物芯片
RFID技術(shù)最早使用于國(guó)防軍事作戰(zhàn)方面,發(fā)展至今,可常見(jiàn)于門(mén)禁管制、防偽、偷竊、動(dòng)物芯片、以及運(yùn)輸、自動(dòng)控制倉(cāng)儲(chǔ)等各種領(lǐng)域之中,而應(yīng)用的范圍更遍及制造、物流、醫(yī)療、運(yùn)輸、零售等行業(yè)。知名廠商沃爾瑪、寶堿以及金吉列公司首先導(dǎo)入使用,而美國(guó)國(guó)防部也宣稱(chēng)軍品管理將全面采用RFID、食物與藥物管制局亦宣布將采用RFID來(lái)監(jiān)控非法藥物與產(chǎn)品、臺(tái)灣EAN在三年前便開(kāi)始推廣RFID應(yīng)用,結(jié)合產(chǎn)、官、學(xué)、研業(yè)界專(zhuān)家組織「RFID服務(wù)團(tuán)」,擴(kuò)大推動(dòng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用,目前已有多家企業(yè)參加服務(wù)團(tuán),陸續(xù)還有業(yè)界相繼加入,希望及早掌握標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展趨勢(shì)及商機(jī)。   RFID的應(yīng)用上,1999年MITAuto ID Center成立后,流通業(yè)方面便考慮全面導(dǎo)入整體供應(yīng)鏈的應(yīng)用。2003年,EAN與UCC合資成立EPC global,推動(dòng)RFID/EPC全球共通標(biāo)準(zhǔn),RFID的商業(yè)應(yīng)用可說(shuō)是正式起飛了,然而RFID技術(shù)是否能真正成功的關(guān)鍵除了天線(xiàn)之設(shè)計(jì)、波段之標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備之認(rèn)證之外,最重要的是卷標(biāo)(Tag)的價(jià)格,而以印刷的方式印制RFID天線(xiàn)不但快速更是一個(gè)降低成本的好方法,將印刷應(yīng)用于RFID勢(shì)必將成為印刷產(chǎn)業(yè)未來(lái)的趨勢(shì)。 本文即就RFID相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及印刷業(yè)與RFID的關(guān)聯(lián)上做簡(jiǎn)要的探討。 一、RFID相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)   為了要達(dá)到全球普及化的效應(yīng),RFID必須要有統(tǒng)一的規(guī)格與標(biāo)準(zhǔn),EPC global在2003年即正式宣布了RFID之標(biāo)準(zhǔn)EPC,其中包括RFID數(shù)據(jù)編碼標(biāo)準(zhǔn)與EPC Network機(jī)制的設(shè)計(jì),目標(biāo)是設(shè)立一個(gè)全球網(wǎng)絡(luò),把計(jì)算機(jī)與數(shù)以萬(wàn)億計(jì)的日常電子產(chǎn)品連接起來(lái)。麻省理工學(xué)院(MIT)的Auto-ID中心,在芝加哥舉行的電子產(chǎn)品程序代碼(EPC)研討會(huì)的開(kāi)幕式上公開(kāi)了這一計(jì)劃,表示將在研討會(huì)上為射頻識(shí)別(RFID)產(chǎn)品供貨商提供有關(guān)各種無(wú)線(xiàn)頻率的硬件和軟件接口的詳盡規(guī)格和文件。針對(duì)RFID標(biāo)準(zhǔn),以下將RFID規(guī)格書(shū)、EPC網(wǎng)絡(luò)區(qū)塊與構(gòu)件、無(wú)線(xiàn)電波等介紹分述如下: (一) RFID規(guī)格書(shū)   為了建構(gòu)EPC網(wǎng)絡(luò)機(jī)制,EPC global發(fā)布了RFID相關(guān)的規(guī)格書(shū),該規(guī)格書(shū)提供所有的系統(tǒng)定義,并說(shuō)明各個(gè)子系統(tǒng)必要的功能要求;依不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)塊,公布的規(guī)格書(shū)版本1.0有七項(xiàng),另外卷標(biāo)數(shù)據(jù)規(guī)格已進(jìn)行到1.1版,摘要說(shuō)明如下: (二) EPC網(wǎng)絡(luò)區(qū)塊與構(gòu)件   EPC網(wǎng)絡(luò)要建構(gòu)的區(qū)塊主要包括RFID的標(biāo)簽牌、掃讀器、EPC數(shù)據(jù)、Savant、對(duì)象命名服務(wù)系統(tǒng)與EPC信息系統(tǒng),分別解釋于下: (三)無(wú)線(xiàn)電波   在無(wú)線(xiàn)電波方面,為避免各國(guó)無(wú)線(xiàn)電頻率使用標(biāo)準(zhǔn)不一,造成使用上的混亂與困擾,國(guó)際上大多遵守國(guó)際電信聯(lián)合會(huì)(ITU)的規(guī)范。目前RFID使用的頻率有6種,分別為135KHz以下、13.56MHz、433.92MHz、860M~930MHz(即UHF)、2.45GHz以及5.8GHz。對(duì)此Auto ID Center發(fā)布了以下頻率標(biāo)準(zhǔn):超高頻方面0級(jí) (Class 0) 采用900MHz,1級(jí)(Class 1)采用860-930MHz,高頻方面1級(jí)采用13.56MHz 。    為了實(shí)現(xiàn)EPC網(wǎng)絡(luò),更進(jìn)一步的建立一個(gè)稱(chēng)之為「因特網(wǎng)對(duì)象」的平臺(tái)。為此,研究人員開(kāi)發(fā)了硬件和網(wǎng)絡(luò)軟件協(xié)議——此網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)叫做Savant的專(zhuān)用軟件包,擔(dān)任神經(jīng)系統(tǒng)的運(yùn)作,負(fù)責(zé)收集、儲(chǔ)存RF讀卡器發(fā)射的信息并采取相應(yīng)行動(dòng)。Savant軟件隨后與物品名稱(chēng)服務(wù)系統(tǒng)(ONS)一同工作,該系統(tǒng)可以將本地計(jì)算機(jī)自動(dòng)引導(dǎo)至包含待查詢(xún)產(chǎn)品信息的因特網(wǎng)位置,而卷標(biāo)信息用實(shí)體標(biāo)記語(yǔ)言(PML)寫(xiě)成,它是MIT開(kāi)發(fā)的一種程序代碼形式,基于廣為人知的可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言(XML),放在專(zhuān)用實(shí)體標(biāo)記語(yǔ)言服務(wù)器中的實(shí)體標(biāo)記語(yǔ)言程序代碼可作為描述所有實(shí)物、過(guò)程和環(huán)境的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。 二、印刷產(chǎn)業(yè)新契機(jī) (一)RFID深具發(fā)展?jié)摿?   根據(jù)ABI research市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)的分析,全球RFID市場(chǎng)在2002至2008年中,RFID-Tag(電子卷標(biāo))市場(chǎng)規(guī)模將從每年200億元提高至750億元;解讀機(jī)市場(chǎng)規(guī)模則從每年91億元提高至330億元,軟件應(yīng)用系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模從每年121億元提高至每年300億元,總計(jì)RFID的總產(chǎn)值從每年410億元提高至每年1,368億元,年復(fù)合成長(zhǎng)率(CAAG)高達(dá)22%,其發(fā)展?jié)摿ο喈?dāng)驚人。但另一市場(chǎng)研究公司VDC(Venture Development Corporation)專(zhuān)研RFID技術(shù)的資深分析師Michael Liard表示:「阻礙Wal-Mart RFID進(jìn)程的障礙之一是高昂的成本。RFID技術(shù)帶來(lái)的最大效益是提高供應(yīng)鏈效率。但單個(gè)RFID標(biāo)簽的成本在25至30美分左右,對(duì)大多數(shù)企業(yè)來(lái)說(shuō),單位成本需要降至5美分或更少,RFID帶來(lái)的物流成本節(jié)約才能和裝置費(fèi)用相抵。工研院系統(tǒng)中心徐明主任指出,臺(tái)灣具備成熟的半導(dǎo)體生產(chǎn)制造封裝體系以及電子生產(chǎn)組裝產(chǎn)業(yè),并已具有建立自動(dòng)化設(shè)備開(kāi)發(fā)能力,這樣的整體環(huán)境有利于RFID降低成本與提高產(chǎn)能,也說(shuō)明臺(tái)灣是一個(gè)非常適合RFID開(kāi)發(fā)的國(guó)家。 (二)RFID與印刷的關(guān)系   在有了標(biāo)準(zhǔn)的訂定之后,下一步便是RFID如何將普及化,因成本問(wèn)題一直是阻礙RFID普及的主要原因之一,而印刷比起傳統(tǒng)銅皮腐蝕法的方式更快速且成本更低,所以利用印刷的方式將天線(xiàn)印刷到RFID上是既經(jīng)濟(jì)又有效率的方式,已有某些RFID的市場(chǎng)供應(yīng)者期望網(wǎng)版印刷能使RFID天線(xiàn)的印刷速度每小時(shí)超過(guò)50,000-80,000個(gè),以符合隨之而來(lái)的龐大需求。網(wǎng)版印刷最大的優(yōu)勢(shì)在于——只要利用網(wǎng)目與模板的不同,即可以使用不同的油墨材料來(lái)印制所需的產(chǎn)品,也就是說(shuō)使用的油墨可以是非常多樣的,而其中對(duì)于RFID最有助益的便是所謂的導(dǎo)電油墨。就被印材料而言,若是利用印刷的方式,天線(xiàn)便可以被印制到多種的標(biāo)簽材料上,其中包含聚酯(polyester)、PVC甚至是紙上。在印制天線(xiàn)的過(guò)程中,只要根據(jù)需要將所需的天線(xiàn)形狀印于被印物上即可,不必像傳統(tǒng)的蝕刻方式破壞被印物的本身,不但可以省下許多成本,并且可以減少化學(xué)的浪費(fèi)與污染,更進(jìn)一步的說(shuō)明,印刷可以使制造天線(xiàn)的本身變的更自動(dòng)化,利用結(jié)合其它印刷單位,加強(qiáng)卷標(biāo)與microchip的自動(dòng)裝置,如此一來(lái),就能使RFID的制造過(guò)程更加快速。   導(dǎo)電油墨在印刷RFID天線(xiàn)時(shí)扮演著非常重要的角色,通常這類(lèi)的油墨會(huì)包括銀或是碳。在近幾年來(lái)已有多家RFID卷標(biāo)的制造廠商正在測(cè)試導(dǎo)電聚合物應(yīng)用在印刷上的可行性。一般的導(dǎo)電油墨是利用銀與碳形成PTF pastes 的型態(tài),而PTF最常見(jiàn)于印刷電路板上。由于Silver PTF有較低的電阻率,對(duì)于RFID標(biāo)簽而言是最佳的印墨系統(tǒng),另外有利用銅所形成的PTF,但是由于銅氧化的非??焖?,因此并不適合運(yùn)用在RFID上。   由于印刷有上述幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì),再加上RFID的快速發(fā)展,印制RFID天線(xiàn)將為印刷產(chǎn)業(yè)帶來(lái)另一波新的商機(jī),最明顯的例子便是RFID將取代原有的條形碼。條形碼標(biāo)簽原本就是包裝印刷業(yè)的一大業(yè)務(wù)分支,采用RFID卷標(biāo)后,印刷有了另一項(xiàng)新任務(wù)——以導(dǎo)電油墨來(lái)印刷其天線(xiàn)。成本一直是RFID標(biāo)簽推廣中的一大阻力,目前RFID標(biāo)簽的成本大約在每枚3角~6角美元之間,對(duì)于貴重商品來(lái)說(shuō)當(dāng)然毫無(wú)問(wèn)題,可是對(duì)低價(jià)商品來(lái)說(shuō)就行不通了,利用導(dǎo)電油墨印RFID卷標(biāo)的天線(xiàn)或線(xiàn)路,不僅工效高,更是降低成本的一種有效方法,還減省大量銅質(zhì)既腐蝕液的污染。 (三)從Drupa 2004印刷展透視RFID技術(shù)   在本次的2004 Drupa大展中,結(jié)合各種制程的印刷機(jī)在今年大放異彩,從這里可看出印刷機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)持續(xù)進(jìn)步當(dāng)中,其中RFID也成為本次大展重點(diǎn)之一,如美國(guó)的Flint油墨公司,已專(zhuān)門(mén)為此項(xiàng)業(yè)務(wù)設(shè)立了開(kāi)發(fā)部門(mén),并已與麻省理工學(xué)院的自動(dòng)識(shí)別中心(auto-ID center)合作,旨在研發(fā)全球性的RFID數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò),建立起聯(lián)系。而Flint油墨公司已以導(dǎo)電油墨印出的線(xiàn)路與銅腐蝕出來(lái)的線(xiàn)路在多種射頻帶進(jìn)行了比對(duì)。如860~950MH的超高頻、2.45GMHz的微波及13.56MHz的高頻等均做過(guò)試驗(yàn)。還對(duì)采用哪種印刷技術(shù)作了試驗(yàn),包括平印、凹印、柔印、網(wǎng)印等。最近已以平印線(xiàn)路術(shù)與R.T.線(xiàn)路板公司簽訂獨(dú)家協(xié)議。,除此之外,與RFID技術(shù)相關(guān)的印刷機(jī)還包括Melzer ST-L400、OCE VarioStream 6100、MANROLAND R700…,其中Melzer與RFID產(chǎn)品結(jié)合的加工機(jī),也有制 RFID 的天線(xiàn)機(jī)、VarioStream 6100 適用于高品質(zhì)的 RFID 條形碼打印,在展場(chǎng)中有秀出 RFID 的應(yīng)用,最主要是采用 LED 雷射呈像,閃光熔合的方式,而MANROLAND則展示新的RFID印刷技術(shù)。 三、結(jié)語(yǔ)   當(dāng)RFID的標(biāo)準(zhǔn)訂定與成本下降之后,RFID即將成為生活中的一部分,而其深入民生的部份將是可以預(yù)期的,舉例來(lái)說(shuō),在2004年7月20日中時(shí)晚報(bào)的國(guó)際新聞中就曾報(bào)導(dǎo):「日本的學(xué)童即將配備一種兼具辨識(shí)身分及追蹤功能的『聰明卡』上學(xué),這種使用『無(wú)線(xiàn)射頻辨識(shí)系統(tǒng)(RFID)』技術(shù)的聰明卡,可在學(xué)生出入學(xué)校時(shí)被閱讀機(jī)器紀(jì)錄,父母即使不在子女身旁亦可掌握孩子的情況?!菇?jīng)由此種「聰明卡」家長(zhǎng)就能利用校門(mén)等位置所安裝的閱讀機(jī),經(jīng)過(guò)機(jī)器讀取記錄學(xué)童的數(shù)據(jù),便可由電子郵件或電話(huà)實(shí)時(shí)了解學(xué)童上學(xué)及下課的情形,如此一來(lái)可大大減少孩童遭綁架的危險(xiǎn)。在臺(tái)灣方面,近日來(lái)常出現(xiàn)黑心電視、黑心床墊、黑心復(fù)印機(jī)…,搞得大家買(mǎi)家電時(shí)都必須小心翼翼,害怕買(mǎi)到假貨或舊貨。資工系教授張瑞雄就曾說(shuō):「如果我們買(mǎi)的物品上都有RFID芯片,那么將舊品回收再以新品出售的可能將會(huì)降低,因其需要移除舊品上的舊RFID芯片,并嵌入新的RFID芯片,如果我們?cè)倏刂芌FID芯片的序號(hào)和其分配的管道和途徑,所有的舊品將無(wú)法隱藏?!谷绻M(jìn)一步的利用在人體方面,加拿大Zarlink Semiconductor公司發(fā)明了一種新的無(wú)線(xiàn)應(yīng)用,為所謂的人體網(wǎng)絡(luò)(body area networks)研究體內(nèi)天線(xiàn)設(shè)計(jì)(in-body antenna design),開(kāi)發(fā)一系列人體植入醫(yī)療組件,以幫助老年人和殘疾人士。從印刷面來(lái)看,在過(guò)去幾年來(lái)「條形碼」一直是包裝印刷最大業(yè)務(wù)之一,如今RFID的出現(xiàn)更為印刷帶來(lái)另一項(xiàng)的變革,不僅是技術(shù)的突破,更是考驗(yàn)著印刷人的勇氣及創(chuàng)意,因?yàn)镽FID的技術(shù)與應(yīng)用比條形碼復(fù)雜,牽涉的標(biāo)準(zhǔn)范圍更廣泛,試想,當(dāng)初不被看好的傳統(tǒng)條形碼也是經(jīng)過(guò)多年的努力才有今日的成就,更為印刷產(chǎn)業(yè)帶來(lái)龐大的商機(jī),如今新科技RFID的出現(xiàn),由于印刷可大大降低RFID標(biāo)簽的成本,因此印刷有極大的機(jī)會(huì)可以進(jìn)入此項(xiàng)科技,并使之普及化,相信在不久的將來(lái),RFID將成為未來(lái)生活的新方式。  

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