實(shí)際且有效的UHF RFID系統(tǒng)評(píng)估與測試

本文將探討對(duì)于UHF RFID系統(tǒng)應(yīng)有的期望及目標(biāo)。首先將檢視目前讀取率的實(shí)際狀況，并介紹因時(shí)間和經(jīng)費(fèi)限制而造成的各種實(shí)際應(yīng)用落差。接著討論如何選擇正確的標(biāo)簽型態(tài)，以及實(shí)際且有效的系統(tǒng)評(píng)估和測試方法。最后針對(duì)如何設(shè)定符合實(shí)際效能預(yù)期的RFID 系統(tǒng)提供建議。設(shè)定正確的期待和目標(biāo)
許多初次接觸無線射頻辨識(shí)系統(tǒng)（RFID）的使用者，常期待利用此種黏貼于外包裝箱上的低成本被動(dòng)性標(biāo)簽系統(tǒng)，便能讓會(huì)計(jì)盤點(diǎn)作業(yè)有如神助，并以為只要交易伙伴安裝感應(yīng)讀取機(jī)，包裝上的標(biāo)簽在任何地方都能輕易地自動(dòng)讀取。但是，當(dāng)發(fā)現(xiàn)堆滿整個(gè)棧板的一箱箱貨物中，竟然只有少數(shù)幾箱的標(biāo)簽?zāi)軌虼_實(shí)被系統(tǒng)所讀取，這時(shí)，現(xiàn)實(shí)的殘酷如當(dāng)頭棒喝般，狠狠地將他們從虛幻的美夢中敲醒。

在每個(gè)包裝箱上貼上一個(gè)具無線辨識(shí)功能的小標(biāo)簽，然后將調(diào)諧器（亦即讀取器）調(diào)至正確頻率，這個(gè)看似簡單容易的程序，實(shí)際上在智能型標(biāo)簽讀取時(shí)，會(huì)發(fā)生許多問題。

問題形成的因素非常多，但是追根究底，最核心的原因皆是如何以極少的電力來完成大量的工作。與其他所有種類的被動(dòng)性標(biāo)簽一樣，零售業(yè)供應(yīng)鏈中所使用的智能型被動(dòng)性標(biāo)簽，本身不供應(yīng)電源，而是靠讀取器能量來運(yùn)作。許多信號(hào)源可能遭受微弱信號(hào)的干擾，例如：週遭環(huán)境中的射頻干擾、被貼上標(biāo)簽的產(chǎn)品本身的物理特性，以及在搬運(yùn)過程中不小心對(duì)標(biāo)簽產(chǎn)生的損害等等，都很容易造成標(biāo)簽無法讀取。

有幾種產(chǎn)品類別的可讀性幾乎可達(dá)100％。一般來說，這些產(chǎn)品大多是不帶水分、無金屬物質(zhì)，且密度較低。若需辨識(shí)的產(chǎn)品是像衣服或早餐榖片這類東西，標(biāo)簽的讀取就很容易，但絕大多數(shù)產(chǎn)品都不太容易讀取。

堆滿于棧板上的貨物，讀取更不容易，因?yàn)槲恢幂^里面的貨物比較難以讀取。雖然嚴(yán)格來說，射頻并非直視性（line of sight）技術(shù)，但其所使用的微弱信號(hào)很容易被遮蔽，造成位于貨物堆外側(cè)的標(biāo)簽很容易被讀取，但較里面的標(biāo)簽卻無法讀取。 100％標(biāo)簽讀取率不切實(shí)際
許多曾建置過 RFID 系統(tǒng)的使用者都體認(rèn)到，以目前的技術(shù)成熟度，期望所有的讀取點(diǎn)皆達(dá)到100％標(biāo)簽讀取率并不切實(shí)際。然而，若要求標(biāo)簽至少被整個(gè)系統(tǒng)里的某個(gè)讀取點(diǎn)成功讀取，則是較合理的期盼，因?yàn)楣?yīng)鏈里一般會(huì)有數(shù)個(gè)讀取點(diǎn)。下列為一些可能的讀取點(diǎn)位置： 制造廠生產(chǎn)線 制造廠出貨碼頭 經(jīng)銷商進(jìn)貨碼頭及出貨碼頭 零售業(yè)者物流中心（DC；Distribution Center） 零售店進(jìn)貨碼頭 零售店庫房出口點(diǎn) 零售業(yè)者紙箱壓縮機(jī)

一個(gè)「射頻特性較弱」的產(chǎn)品在單一讀取點(diǎn)或許只有50％左右的讀取率，但是根據(jù)機(jī)率原則，在一個(gè)前后具備5個(gè)讀取點(diǎn)的系統(tǒng)中，產(chǎn)品至少被讀取一次，讀取率就高達(dá)97％（大約每33個(gè)產(chǎn)品中，有一個(gè)產(chǎn)品未被讀?。?BR>
下表為增加標(biāo)簽可讀性或是增加讀取點(diǎn)數(shù)目后所得的結(jié)果，只要將單一讀取點(diǎn)的讀取成功率由50％增至60％，五個(gè)讀取點(diǎn)的讀取成功率可高達(dá)99％（100個(gè)產(chǎn)品中1個(gè)讀不到）。若將讀取成功率增加到90％，那么五個(gè)讀取點(diǎn)就可以達(dá)成理想目標(biāo)，也就是所謂的五個(gè)9的效能等級(jí)— 99.999％（100,000個(gè)產(chǎn)品中，只有1個(gè)讀不到）。
　

讀取點(diǎn)數(shù)目 系統(tǒng)讀取機(jī)率1 40％ 50％ 60％ 70％ 80％ 90％2 64.000％ 75.000％ 84.000％ 91.000％ 96.000％ 99.000％3 78.400％ 87.500％ 93.600％ 97.300％ 99.200％ 99.900％4 87.040％ 93.750％ 97.440％ 99.190％ 99.840％ 99.990％5 92.224％ 96.875％ 98.976％ 99.757％ 99.968％ 99.999％6 95.334％ 98.438％ 99.590％ 99.927％ 99.994％ 100.000％7 97.201％ 99.219％ 99.836％ 99.978％ 99.999％ 100.000％8 98.320％ 99.609％ 99.934％ 99.993％ 100.000％ 100.000％9 98.992％ 99.805％ 99.974％ 99.998％ 100.000％ 100.000％10 99.395％ 99.902％ 99.990％ 99.999％ 100.000％ 100.000％

表：RFID讀取點(diǎn)數(shù)目與系統(tǒng)讀取機(jī)率對(duì)照
　

首先，必須探討的是如何提高系統(tǒng)整體效能。此問題有許多解決方法，包括：使用感應(yīng)度更高的標(biāo)籤，採用更強(qiáng)的天線以升級(jí)偵測區(qū)域，以及增加新的偵測區(qū)域以便在不同讀取點(diǎn)進(jìn)行讀取。事實(shí)上選擇方案不勝枚舉，而決定的關(guān)鍵在于必須適合各組織及既定目標(biāo)。

值得注意的是，出口至其它國家的貨物，在當(dāng)?shù)乜赡軙?huì)由不同頻率的偵測器進(jìn)行讀取。舉例來說，歐洲地區(qū)使用的頻率約在860 MHZ，北美洲是915 MHZ，而日本是960 MHZ，如果可行，應(yīng)在不同頻率范圍下量測標(biāo)簽效能。採用國際型標(biāo)籤，例如德州儀器Gen2裸晶黏接型或卷帶型標(biāo)簽等，就可以解決貨物須跨越國界的問題。

如果希望節(jié)省時(shí)間和金錢，最快的方法可能是採購品質(zhì)較佳的電子標(biāo)簽。如果不在乎開發(fā)時(shí)間長短，而是考量投資成本，可以考慮目前所安裝系統(tǒng)以外的選擇，以提升系統(tǒng)效能，透過天線升級(jí)，或增加企業(yè)軟件智能型功能，來達(dá)到更好的讀取效能。當(dāng)然，最后決定仍取決于何者符合終端使用者的目標(biāo)。

建立效能基準(zhǔn)線
如果某家公司決定升級(jí)至Gen2或轉(zhuǎn)換不同的標(biāo)簽，不妨假設(shè)該公司已有一套運(yùn)作中的系統(tǒng)。清楚了解既有系統(tǒng)效能非常重要，因此，第一步是建立一個(gè)比較用的基準(zhǔn)線。

首先，找出一些現(xiàn)行流程中幾個(gè)重要的參數(shù)，例如完成某項(xiàng)任務(wù)所需的時(shí)間、讀取率、偵測區(qū)域效率，或者所需要的人力介入等等。接著，在一段時(shí)間內(nèi)量測這些因素，以充分瞭解流程。建立正確量測值后，就可以用此新的基準(zhǔn)線對(duì)已升級(jí)流程進(jìn)行比較，或是展示改良后的流程，或針對(duì)可能出現(xiàn)種種問題提出變通的解決方法。 新標(biāo)簽的效能分析
建立比較基準(zhǔn)線后，便可以開始量測新系統(tǒng)的效能，分析它究竟有沒有超越由原系統(tǒng)所設(shè)下的效能比較基準(zhǔn)，以及是否符合使用者的期望和目標(biāo)。

一個(gè)較好的方法是以新系統(tǒng)效能來建立可量測的現(xiàn)行測量標(biāo)準(zhǔn)，如此可將這些新的測量標(biāo)準(zhǔn)與舊系統(tǒng)進(jìn)行比較，以確定改變是否對(duì)效能產(chǎn)生明顯影響。如果是安裝全新的系統(tǒng)，應(yīng)該盡快依上述步驟建立一個(gè)比較基準(zhǔn)線。

要成功量測改變的最好方式，就是瞭解新引入的各種變動(dòng)因子（即新的標(biāo)簽、新的天線及新的系統(tǒng)） 如何影響系統(tǒng)整體效能。 根據(jù)需要選擇最合適工具（標(biāo)簽）
零售供應(yīng)商必須確保其標(biāo)簽的可讀取性。單靠在自由空氣中及無反射實(shí)驗(yàn)室（anechoic chamber） 內(nèi)比較標(biāo)簽效能的一般性測試，不足以應(yīng)付射頻特性較弱之產(chǎn)品的一致性讀取需求。事實(shí)上，真正應(yīng)該進(jìn)行的是現(xiàn)行特定應(yīng)用的測試實(shí)驗(yàn)。每個(gè)供應(yīng)商的標(biāo)簽需求都不同，須視其產(chǎn)品種類和流程而定。以下只是少數(shù)的幾種變項(xiàng)： 產(chǎn)品材質(zhì)及密度 主要包裝材料 次要包裝材料 標(biāo)簽粘貼位置可能受自動(dòng)化設(shè)備所限制 棧板大小以及箱子數(shù)量

顯然，大部分的使用者一定不愿意針對(duì)其產(chǎn)品所提供的各種智能型標(biāo)簽進(jìn)行測試，這太花時(shí)間，也不合乎經(jīng)濟(jì)效益。有一些自然因素可幫助測試者直接縮小測試范圍：

優(yōu)選的供應(yīng)商 可用的標(biāo)簽大小或外觀限制 效能量測標(biāo)準(zhǔn)的確認(rèn)—標(biāo)簽
什么樣的效能才稱得上是「夠好的」呢? 此問題在能夠收集更多實(shí)驗(yàn)資料，及主要零售商完成更縝密的商業(yè)分析之前，并無法回答?，F(xiàn)階段來說，應(yīng)該思考的問題是，「如何去量測效能，而哪些效能參數(shù)才是最重要的?」一旦定義量測標(biāo)準(zhǔn)，就可以使用統(tǒng)計(jì)及可行之理論確定最低的效能標(biāo)準(zhǔn)。

大多數(shù)的效能量測資料及比較性測試都著重標(biāo)簽讀取。但是，除非這些標(biāo)簽在還未購買之前就已經(jīng)預(yù)先被設(shè)定好了，否則，標(biāo)簽也需要被寫入。對(duì)于自動(dòng)化且高速的生產(chǎn)線來說，寫入速度也是非常重要。如果Gen2的標(biāo)準(zhǔn)寫入模式（每次寫入1個(gè)區(qū)塊，也就是16個(gè)位元） 無法滿足速度上的要求，可能需要采用支援一次寫入，或刪除多個(gè)區(qū)塊的進(jìn)階模式標(biāo)簽。這種方式比標(biāo)準(zhǔn)模式來得更有效率。

所測試的標(biāo)簽數(shù)量必須要夠多，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)才具有統(tǒng)計(jì)意義，這個(gè)觀念非常重要。如果只測試少數(shù)幾個(gè)樣本，所得的數(shù)據(jù)資料可能不足以用來判斷生產(chǎn)效能。雖然究竟多少樣本數(shù)量才具「統(tǒng)計(jì)顯著性」仍有爭論，但是原則上可以從20到30個(gè)標(biāo)簽來著手。如果時(shí)間和資源皆允許，測試數(shù)百個(gè)樣本所得的實(shí)驗(yàn)度量數(shù)據(jù)，將能提供更精準(zhǔn)的一致性及效能范圍，此外，對(duì)于不同的生產(chǎn)批別進(jìn)行標(biāo)簽測試，有助于取得一致性的測量值。復(fù)雜的測試還包含實(shí)驗(yàn)方法論設(shè)計(jì)，不在本文的討論范疇內(nèi)。

測試實(shí)驗(yàn)的另一項(xiàng)實(shí)務(wù)考量，是在一般真實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行測試實(shí)驗(yàn)。雖然協(xié)力廠商的比較實(shí)驗(yàn)具有一定的參考價(jià)值，也可當(dāng)做第一道效能估計(jì)的依據(jù)，但是畢竟，真正的智能型標(biāo)簽是用在真實(shí)世界的復(fù)雜環(huán)境里，而非各種隔離和控制的單純實(shí)驗(yàn)室。真實(shí)的倉庫和零售店面存在多個(gè)射頻干擾源，多種金屬材質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及其他更多無法預(yù)測的獨(dú)特建筑配置。如果實(shí)在無法在實(shí)際的使用環(huán)境里進(jìn)行測試，建議可嘗試尋找一個(gè)現(xiàn)實(shí)倉庫中設(shè)置實(shí)驗(yàn)室。靜態(tài)測試
靜態(tài)測試是所有測試方法中，最簡單，最容易復(fù)制，且最好比較的測試方法。簡單地說，標(biāo)簽是靜止于自由空氣中時(shí)，以一讀取器和一個(gè)單一天線來測試，其可能在中性射頻材料之上，或于實(shí)際的產(chǎn)品上。一般說來，實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是企圖判定產(chǎn)品上的最佳位置，或者求出特定標(biāo)簽/產(chǎn)品組合中之可讀取范圍及靈敏性。

某些制造商及獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室聲稱其所做的實(shí)驗(yàn)顯示X型標(biāo)簽在30英尺遠(yuǎn)的地方就可以讀取得到。這聽來雖然極具吸引力，但是其可靠性仍需要進(jìn)一步的驗(yàn)證。一般的出入口區(qū)域在4 MPH的狀況下可讀取區(qū)域?qū)挾葹?0英尺（與讀取點(diǎn)相距5英尺），至600 FPM的情況下可讀取區(qū)域?qū)挾葹?英尺（距讀取點(diǎn)1.5英尺），而這兩個(gè)極端之間的任何值都有可能出現(xiàn)。如果這些可讀取區(qū)域緊緊相鄰，一個(gè)強(qiáng)度高的標(biāo)簽可能會(huì)形成不正確的讀取，而造成系統(tǒng)混亂。因此，標(biāo)簽的選擇顯得格外重要，必須選擇符合可讀取區(qū)域特性的標(biāo)簽。

靜態(tài)測試方法如下表：
　 測試類型 簡單說明 量測標(biāo)準(zhǔn) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)可讀取距離 標(biāo)簽放置于一個(gè)大型房間里的自由空氣中，或者室外，并漸漸地向讀取天線移進(jìn)，以找出可讀取的最遠(yuǎn)距離。 最大寫入/讀取范圍和距離（英尺或公尺）
　 非專業(yè)人士容易理解量測標(biāo)準(zhǔn)

無須任何特制的實(shí)驗(yàn)儀器或特別的環(huán)境架設(shè)

　

高度依賴環(huán)境及儀器

不同情境之實(shí)驗(yàn)結(jié)果無法直接進(jìn)行比較

標(biāo)簽靈敏性 通常在無反射波實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，以阻隔外界射頻干擾。漸漸地將讀取器的功率降低，以找出標(biāo)簽可被讀取/寫入的最低功率值。 最低功率（dBm 或 瓦） 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)控制，而不同的實(shí)驗(yàn)可以相互做比較

能建立可讀取距離之關(guān)聯(lián)性

需要特別之儀器以及專業(yè)的知識(shí)和技能甜蜜點(diǎn)（sweet spot）

　 測試 將產(chǎn)品靜止地放置，然后將標(biāo)簽于產(chǎn)品各處不同位置移動(dòng)，以找出產(chǎn)品上最佳的標(biāo)簽粘貼位置。 數(shù)種方法 可對(duì)于射頻特性較弱之產(chǎn)品提供寶貴的分析資料

可以手動(dòng)或自動(dòng)化操作

如果要對(duì)眾多的產(chǎn)品及智能標(biāo)簽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，會(huì)非常耗時(shí)動(dòng)態(tài)測試
動(dòng)態(tài)測試必須讓貼有標(biāo)簽的產(chǎn)品移動(dòng)，增加了實(shí)驗(yàn)的困難度。但這是一項(xiàng)很有效的實(shí)驗(yàn)方式，因?yàn)槭褂谜呖烧页鲆惶纵^符合于真實(shí)世界產(chǎn)品標(biāo)簽使用效能的量測標(biāo)準(zhǔn)，亦是評(píng)估何種標(biāo)簽最適合本身使用的準(zhǔn)確方式。

動(dòng)態(tài)測試方法如下表：
　 測試類型 簡單說明 量測標(biāo)準(zhǔn) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)傳送帶測試 貼上標(biāo)簽之產(chǎn)品放置在速度快至 650 英尺/分鐘（3.3 公尺/秒） 的傳送帶上（通常為一傳送環(huán)鏈），并通過具備3 至 4 條天線的讀取器出入口 每次通過能讀取幾次

成功率*

實(shí)驗(yàn)結(jié)果可直接運(yùn)用在實(shí)際的系統(tǒng)應(yīng)用

可以同時(shí)對(duì)數(shù)個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行測試

不同狀況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果無法直接比較出入口棧板測試
　 一個(gè)堆滿產(chǎn)品的棧板通過具備 2 至 8 條天線的出入口 每次通過能讀取幾次

成功率*

實(shí)驗(yàn)結(jié)果可直接運(yùn)用在實(shí)際的系統(tǒng)應(yīng)用 不同狀況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果無法直接比較

需要許多產(chǎn)品及標(biāo)簽

熱縮式包膜塔或轉(zhuǎn)盤測試 一個(gè)堆滿產(chǎn)品的棧板被放置在一個(gè)轉(zhuǎn)盤上旋轉(zhuǎn)，并施以包膜熱縮處理準(zhǔn)備進(jìn)行貨運(yùn)。這是產(chǎn)品運(yùn)送過程中相當(dāng)常見的步驟，也是點(diǎn)算產(chǎn)品的好時(shí)機(jī)。 成功率* 實(shí)驗(yàn)結(jié)果可直接運(yùn)用在實(shí)際的系統(tǒng)應(yīng)用 不同狀況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果無法直接比較

需要許多產(chǎn)品及標(biāo)簽

註：讀取成功率－通過出入口時(shí)，至少具備一次成功讀取的次數(shù)。
　

動(dòng)態(tài)的測試需要較昂貴之測試儀器，且儀器一般放置在很大的區(qū)域之中，通常是利用獨(dú)立的測試實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)，提供所需的儀器及專業(yè)技能服務(wù)。

標(biāo)簽危險(xiǎn)注意事項(xiàng)
標(biāo)簽的不當(dāng)使用和操作，可能會(huì)造成系統(tǒng)中的許多問題。標(biāo)簽如同其他的電子元件，應(yīng)小心翼翼地使用。在裝卸過程中，員工如果亂丟擲標(biāo)簽盒，可能會(huì)讓公司損失10％的可用標(biāo)簽庫存，標(biāo)簽在尚未粘貼至產(chǎn)品前最為脆弱，公司員工也是在此時(shí)進(jìn)行使用操作。維持標(biāo)簽完整性最好的方法，就是確保經(jīng)手標(biāo)簽的員工皆受過訓(xùn)練且非常小心。

另外，必須經(jīng)常對(duì)會(huì)接觸到產(chǎn)品及標(biāo)簽的儀器進(jìn)行適當(dāng)維修。許多的紙箱夾鉗及電器夾鉗都有塑膠墊，長期使用后，墊子會(huì)老化，表面出現(xiàn)裂縫而形成產(chǎn)品上的「夾損點(diǎn)」，對(duì)標(biāo)簽產(chǎn)生損害。要確保這些儀器具有足夠壓力以固定產(chǎn)品，但也須配合良好的靈敏性，因?yàn)閷?duì)產(chǎn)品所施加的壓力越大，對(duì)產(chǎn)品或產(chǎn)品上的標(biāo)簽造成傷害的機(jī)會(huì)就越大。

確保貨物運(yùn)送者確實(shí)遵守貨物操作運(yùn)送過程的指示和規(guī)定也很重要。一個(gè)不遵守指示和規(guī)定的貨物運(yùn)送者很有可能會(huì)傷害到標(biāo)簽，無論是碰撞擠壓、刮傷或受潮等等，都會(huì)對(duì)標(biāo)簽造成損害。

對(duì)于可能會(huì)遭到較粗暴處理的產(chǎn)品，使用者在設(shè)計(jì)過程應(yīng)考慮是否使用耐用度較高之標(biāo)簽。目前有專門實(shí)驗(yàn)室在做這類型的測試，企業(yè)本身若具備適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和設(shè)備，部分的測試也可自行進(jìn)行。結(jié)論
雖然有些使用者一開始會(huì)抱著錯(cuò)誤的期待，但是經(jīng)過適當(dāng)?shù)臏y試和驗(yàn)證，所有的企業(yè)都能找到最適合本身使用條件和目標(biāo)的RFID標(biāo)簽。

用以區(qū)分過高的期待和實(shí)際情況的關(guān)鍵方法有： 真實(shí)環(huán)境中之實(shí)務(wù)測試 接近真實(shí)使用狀況的測試方法 與實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的測量
　

系統(tǒng)整體效能，比個(gè)別標(biāo)簽的強(qiáng)度和靈敏性來得更重要，系統(tǒng)能在越多讀取點(diǎn)成功讀取標(biāo)簽中資料越好。資訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)完善，搭配優(yōu)秀的產(chǎn)品標(biāo)簽粘貼技術(shù)，可確保極佳的可讀性，并發(fā)揮RFID系統(tǒng)對(duì)企業(yè)的真正價(jià)值。成功的關(guān)鍵，在于能否找到一個(gè)優(yōu)良的解決方案供應(yīng)商，根據(jù)其經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)技術(shù)知識(shí)，幫助企業(yè)進(jìn)行測試及評(píng)估。在此過程中，如果與整合供應(yīng)商密切合作，可以讓過程更快速、更順利。

每家企業(yè)都是獨(dú)一無二的，應(yīng)根據(jù)本身目標(biāo)及需求，選擇一套最合適的系統(tǒng)，以達(dá)成自身目標(biāo)，發(fā)揮系統(tǒng)最大價(jià)值。