RFID在建筑業(yè)應(yīng)用先導(dǎo)計(jì)畫相關(guān)專利研析
研發(fā)產(chǎn)品或技術(shù)需要投入大量的人力、物力、金錢與時間,為確保該產(chǎn)品或技術(shù)之發(fā)明創(chuàng)作者或?qū)@麢?quán)人擁有其正當(dāng)權(quán)益,故須向?qū)@嚓P(guān)單位(例如美國專利局-USPTO、歐洲專利局-EPO、或中華民國智慧財產(chǎn)局等)提出專利權(quán)之申請。專利初稿經(jīng)審查后認(rèn)為符合專利法之規(guī)定,專利相關(guān)單位將給予申請人一定期間專有及排除他人未經(jīng)其同意而制造、販賣、使用或?yàn)樯鲜瞿康亩M(jìn)口該物品之權(quán)力,該排他權(quán)利即所謂的專利權(quán)。
專利申請為屬地主義,但因全球化之趨勢已經(jīng)成形,故本報告除了以我國相關(guān)專利作為研析之標(biāo)的外,亦針對技術(shù)先進(jìn)且市場需求高的美國及歐洲相關(guān)專利進(jìn)行分析,以提供作為營建業(yè)者之參考。以下分就「臺灣智慧財產(chǎn)局」、「美國專利局」與「歐洲專利局」之專利申請概況進(jìn)行簡單的剖析。
本報告將相關(guān)專利之研析方法分為「專利文件檢索」、「專利文件初判」與「專利應(yīng)用分析」三部份說明。
專利文件檢索
茲就「中華民國智慧財產(chǎn)局」、「美國專利局」與「歐洲專利局」之專利文件檢索說明如下:
臺灣智慧財產(chǎn)局
分別以「RFID」與「無線射頻」等關(guān)鍵字于「智慧財產(chǎn)局」專利資料庫中進(jìn)行專利資料查詢,相關(guān)查詢資訊如下表所示,查詢?nèi)掌?006/10/31,查詢結(jié)果匯整如表2。
表 1、臺灣智慧財產(chǎn)局專利檢索背景設(shè)定
表 2、臺灣智慧財產(chǎn)局相關(guān)專利文件匯整
美國專利局
以「RFID」與「Radio Frequency Identification」關(guān)鍵字為主,分別以數(shù)個與營建業(yè)相關(guān)之關(guān)鍵字于「USPTO」公告及核準(zhǔn)之專利資料庫中查詢專利資料,其相關(guān)查詢資訊如下表所示;查詢結(jié)果則匯整于表4。
表 3、美國專利局之專利檢索背景設(shè)定
表 4、美國專利局之核準(zhǔn)專利文件匯整
表5、美國專利局之公告專利文件匯整
歐洲專利局
以「RFID」關(guān)鍵字為主,并分別以數(shù)個與營建業(yè)相關(guān)之關(guān)鍵字于EPO之核準(zhǔn)專利資料庫中查詢專利資料,相關(guān)查詢資訊如下表所示,查詢結(jié)果則匯整于表7。
表6、歐洲專利局之專利檢索背景設(shè)定
表7、歐洲專利局之公告專利文件匯整
相關(guān)專利初判
由上可知,RFID于營建業(yè)之相關(guān)專利,于臺灣智慧財產(chǎn)局之資料庫中僅有2篇相關(guān)專利、于美國專利局之核準(zhǔn)與公告資料庫中分別計(jì)有11與1篇相關(guān)專利,而于歐洲專利局之公告資料庫中則有6篇,其中一篇專利于美國與歐洲皆通過核準(zhǔn)。茲將結(jié)果整理如下表:
相關(guān)專利分析
因營建工程所需之資源(如人力、物力與機(jī)臺)有限,故于完工時間之限制下,如何將此有限資源即時且有效地加以運(yùn)用,已成為目前營建業(yè)專案管理之重要課題。為達(dá)成此目標(biāo),Broughton(2003)提出一套利用RFID系統(tǒng)進(jìn)行「作業(yè)人員指派」、「建筑材料控管」、「現(xiàn)場資訊收集」、「專案進(jìn)度監(jiān)控」與「工作機(jī)臺調(diào)配」之整合性營建專案管理系統(tǒng)。其首先把專案時程所預(yù)定作業(yè)資訊分別寫入對應(yīng)之RFID標(biāo)簽內(nèi),并將此對應(yīng)之RFID標(biāo)簽附著于相關(guān)作業(yè)人員及建筑物料,接著透過架設(shè)于作業(yè)現(xiàn)場之RFID讀取器擷取作業(yè)人員進(jìn)出與建筑物料之移動狀況后,即將此作業(yè)現(xiàn)場之基本作業(yè)資料傳至專案管理系統(tǒng)內(nèi),藉此使得該專案管理系統(tǒng)得以掌握實(shí)際施工進(jìn)度。除此之外,也更進(jìn)一步與預(yù)定施工之專案時程進(jìn)行比較,以分析施工進(jìn)度是否提早或延遲,該專案管理系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際施工進(jìn)度,并搭配施工藍(lán)圖與專案時程進(jìn)行資源使用最佳化之運(yùn)算。最后,該專案管理系統(tǒng)會將最佳化運(yùn)算結(jié)果提供給專案管理人以利其進(jìn)行后續(xù)修正與調(diào)整施工進(jìn)度等工作(如人員指派、機(jī)臺調(diào)度與物料存?。?nbsp;
上述專利范圍包含整個營建工程之相關(guān)議題,以下分就營建工程之「建物營造作業(yè)」、「建物附加價值」與「建物維修工作」三項(xiàng)議題進(jìn)行專利應(yīng)用之分析。
建物營造作業(yè)
于建物營造作業(yè)方面,大致可分為「建?!埂ⅰ嘎窆堋古c「灌漿」,以下即針對此三項(xiàng)子議題之相關(guān)專利進(jìn)行分析。
建模作業(yè)
此部分尚無專利。
埋管作業(yè)
為改善傳統(tǒng)埋設(shè)地下管線之作法,Yonezawa(2003)將RFID標(biāo)簽附貼于管線(如鋼管或塑膠管),以取代于管線標(biāo)示各項(xiàng)施工資訊(如管徑大小與長短、安裝順序)之作法;此處所指之RFID標(biāo)簽內(nèi)部構(gòu)造乃指由磁核(Magnetic core)與被電容器(Capacitor)連接之天線所形成的共振回路(Resonance circuit)。于埋設(shè)地下管線時,施工人員可由手持式之RFID讀取器擷取施工所需之資訊,進(jìn)而逐一安排與配接地下管線。之后,亦可將此地下管線資訊與施工設(shè)計(jì)圖逐一對照,以藉此檢驗(yàn)其是否配接正確。另外,于地下管線裝配完工后進(jìn)行維修工作時,亦可由RFID讀取器擷取地下管線上RFID標(biāo)簽所發(fā)出之「共振頻率(Resonant frequency)」與天線線圈之「Q值(Q value)」是否與施工設(shè)計(jì)圖所標(biāo)示之資料一致,進(jìn)而判斷欲維修之地下管線所在位置。
灌漿作業(yè)
(1) Johnson(2004)將RFID晶片(Chip)、天線(Antenna)與偵察設(shè)備(Detecting device)所組合而成之感應(yīng)器(Sensor)封入混擬土中,藉此測量數(shù)個與此混擬土相關(guān)之環(huán)境參數(shù)(Environmental parameter);其中,此感應(yīng)器所包含之天線為L-R-C電路之一部分,其共振頻率范圍可由外部無線電波段決定之。
(2) Ogawa等人(2006)提出一套偵測混凝土凝固強(qiáng)度之管理機(jī)制,其作法乃先將RFID標(biāo)簽與溫度感應(yīng)器置于混凝土內(nèi)。其次,監(jiān)控人員每隔一段規(guī)定之時間即以RFID讀取器擷取由溫度感應(yīng)器傳至標(biāo)簽之溫度,藉此溫度判斷混凝土強(qiáng)度。此外,亦可將該混凝土之相關(guān)資訊(如生產(chǎn)地與制造日期)寫入RFID標(biāo)簽中,以利后續(xù)進(jìn)行維護(hù)混凝土工作之資料判讀。
(3) Carlson(2004)等人乃提出一套將RFID系統(tǒng)應(yīng)用于追蹤或掌握物體注入設(shè)備之狀態(tài),該系統(tǒng)主要包含兩樣元件;第一項(xiàng)元件即為接受物體狀態(tài)訊息之設(shè)備,而第二項(xiàng)元件即為感應(yīng)器,此處所指之感應(yīng)器除具備感應(yīng)線圈外,亦包含具有發(fā)射辨識碼之設(shè)備。
(4) Dillenbeck等人(2004與2006)將上述RFID技術(shù)應(yīng)用于石油或天然氣探勘之鑿井前置作業(yè)。其作法乃將感應(yīng)器以環(huán)形纏繞方式置于套管下方而將RFID讀取器置于套管內(nèi)壁。其次,將置于保護(hù)裝置內(nèi)RFID標(biāo)簽伴隨尚未凝固之水泥注入套管,藉由RFID讀取器擷取RFID標(biāo)簽所發(fā)出之訊息(即擷取標(biāo)簽所發(fā)射之辨識碼),進(jìn)而判斷灌漿狀態(tài)。最后,可藉由環(huán)形感應(yīng)器感應(yīng)水泥凝固狀態(tài),并將此資訊回傳至施工人員,以供其判斷是否可進(jìn)行后續(xù)施工。
(5) 為解決RFID標(biāo)簽于混凝土試體內(nèi)之固定問題,Endo等人(2004)之作法乃首先將混凝土注入模具中,并預(yù)留部分頂端空間,以供后續(xù)置放RFID標(biāo)簽之作業(yè)使用。之后,利用蝕刻術(shù)(Etching)將RFID標(biāo)簽之天線以螺旋方式盤繞于圓環(huán)銅片上,再將此元件放置于附有圓孔之塑膠盤上;其次,再將此裝有RFID標(biāo)簽天線之塑膠盤放置于尚未凝結(jié)之混凝土試體頂端。最后再繼續(xù)將混凝土注入模具中,以完成此灌漿工作。
(6) 承上所述,Tsuchida等人(2005)更進(jìn)一步將此結(jié)構(gòu)之RFID標(biāo)簽(包含天線、圓環(huán)銅片及附有圓孔之塑膠盤)以類似方式固定于混凝土試體頂端、側(cè)邊或底端,唯一不同處乃在于此固定方式無須進(jìn)行后續(xù)封裝之灌漿工作,意即透過塑膠盤上之圓孔即可將RFID標(biāo)簽固定于混凝土試體表面。此外,該專利更指出此結(jié)構(gòu)與作法除可將RFID標(biāo)簽固定于混凝土試體表面外,尚可降低混凝土試體對無線電波之影響,進(jìn)而增加RFID 讀取器可讀取無線電波之距離。
(7) 楊東華等人(2006)應(yīng)用RFID標(biāo)簽于混凝土抗壓試體之防偽,而此處所指混凝土抗壓試體乃由混凝土漿制成。其防偽作法乃將具有辨識碼之RFID標(biāo)簽置入混凝土抗壓試體底端,透過RFID讀取器將該標(biāo)簽所記錄之辨識碼傳至與電腦連結(jié)之辨識器,藉此辨別混凝土抗壓試體之真?zhèn)巍?nbsp;
(8) 沈成鑫 (2006) 應(yīng)用RFID于人孔蓋之維護(hù)巡檢管理方法,用于控管人(手)孔施工作業(yè)及維修進(jìn)度的掌握,主要運(yùn)用衛(wèi)星定位技術(shù)來設(shè)定人(手)孔蓋施工位置,并經(jīng)由電腦系統(tǒng)資料庫的建檔與管理,以準(zhǔn)確的管理每個人(手)孔的施作進(jìn)度與資料的控管。
建物附加價值
于建物附加價值方面,大致可分為「導(dǎo)覽簡介」、「門禁管制」與「物體追蹤」,以下即針對此三項(xiàng)子議題之相關(guān)專利進(jìn)行分析。
導(dǎo)覽簡介
eates等人(2003)提出一套以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)之大樓自我簡介方法之與系統(tǒng),其作法乃先將大樓各項(xiàng)資訊儲存于主動式或被動式之RFID標(biāo)簽中;而此相關(guān)資訊乃包含此大樓所提供之各項(xiàng)資源/服務(wù)所在位置以及其所對應(yīng)之細(xì)節(jié)說明。之后,當(dāng)訪客接近時,系統(tǒng)即可根據(jù)訪客身份或其需求之差異,分別提供對應(yīng)之介紹資訊供訪客參考。
門禁管制
(1) Stilp(2003)利用至少一個RFID讀取器與一定數(shù)量之RFID標(biāo)簽建立一套保安系統(tǒng),藉此達(dá)到大樓安管之目的。其作法乃將RFID標(biāo)簽結(jié)合入侵偵測感應(yīng)器(Sensor),藉此將人員入侵大樓訊息傳至RFID讀取器,進(jìn)而觸發(fā)控制器(Controller)進(jìn)行后續(xù)之保全工作。而RFID標(biāo)簽與RFID讀取器間之訊息傳遞乃使用無線通訊技術(shù),而控制器與RFID讀取器間乃使用有線通訊技術(shù)進(jìn)行訊息傳遞;其中,RFID標(biāo)簽?zāi)擞呻姵仳?qū)動之(即主動式標(biāo)簽),或由RFID讀取器提供所需之能量(即被動式標(biāo)簽)。而此保安系統(tǒng)尚可包含數(shù)個控制器,且其彼此間可藉由RFID讀取器聯(lián)系之。承上所述,為解決數(shù)個RFID讀取器間訊息傳遞之問題,Stilp(2003)又進(jìn)一步提出閘道技術(shù)(Gateway)應(yīng)用于大樓保全網(wǎng)路之構(gòu)想,此處所指之閘道技術(shù)乃提供一套溝通大樓保全網(wǎng)路(即為RFID系統(tǒng))與外部網(wǎng)路之介面。而其對應(yīng)之控制功能除可分別或一起標(biāo)示RFID讀取器與閘道所在位置外,亦可與數(shù)個RFID讀取器進(jìn)行訊息交換,并藉此將訊息傳至對應(yīng)之控制器,以進(jìn)行后續(xù)之保安工作。
(2) Gazdzinski(1999,2003)提出一套結(jié)合RFID系統(tǒng)之智慧型電梯資訊與控制構(gòu)想。其作法乃首先建立伺服器(Server端),用于儲存該建筑物所屬人員(意即指該人員具有進(jìn)出該棟大樓之權(quán)限)之相關(guān)資料,而后于該建筑物之電梯(Client端)裝置擷取乘客資訊之輸入設(shè)備,包含觸控式面版/螢?zāi)?、聲音接收器及RFID讀取器。待乘客進(jìn)入電梯后,即可透過上述數(shù)種輸入設(shè)備擷取乘客所代表之識別碼,而后系統(tǒng)則透過LAN、WAN、Intranet或Internet等連線方式將此識別碼傳至Server端進(jìn)行身份比對與后續(xù)推論步驟,如透過裝置于電梯內(nèi)之RFID讀取器讀取附著于電梯乘客身上之RFID標(biāo)簽,藉此判斷該乘客是否有足夠之權(quán)限至其所選擇之樓層。除此之外,若該乘客被允許進(jìn)入某樓層,系統(tǒng)則自行將該樓層之水電開關(guān)開啟。此外,亦可透過RFID讀取器擷取電梯內(nèi)之標(biāo)簽資訊,以自動計(jì)算電梯乘客是否滿載或尚可容納其他乘客,藉此判斷是否需將電梯停留于已被按下升鍵或下降鍵之樓層。換言之,若電梯內(nèi)之乘客滿載,則可直接略過所有具有下升或下降要求之樓層,以節(jié)省電梯開關(guān)門之時間。
物體追蹤
Ghazarian(2001)提出一套于固定地點(diǎn)(如大樓、火車站、機(jī)場)內(nèi)查詢交通工具運(yùn)輸狀況、載具承載貨物種類與個人移動行為之RFID追蹤系統(tǒng)。其主要作法乃于此固定地點(diǎn)之各出入口裝設(shè)RFID讀取器,藉此讀取附著于交通工具、載具與個人之RFID標(biāo)簽;其中附著于交通工具、載具與個人之RFID標(biāo)簽?zāi)税珿PS/GSM數(shù)據(jù)機(jī),藉此將交通工具、載具與個人所在位置之資訊回傳至RFID追蹤系統(tǒng)。而此RFID追蹤系統(tǒng)主要目的乃用于記錄各時間點(diǎn)交通工具、載具與個人之所在位置,進(jìn)而將此資料提供查詢該交通工具與個人是否經(jīng)過某特定地點(diǎn)之用。同時也可以根據(jù)貨物種類與個人屬性將其指引至指定或適當(dāng)之交通工具。
建物維修工作
為解決需挖掘地面方能得知地下管線所在位置之問題,Moritaka(2005)提出于埋設(shè)地下管線前,預(yù)先將RFID標(biāo)簽置于管線末端,而該標(biāo)簽包含各項(xiàng)管線資訊(如管線標(biāo)號)。爾后,若因維護(hù)地下管線工作而需了解管線埋設(shè)位置時,即可由施工人員手持移動式之RFID讀取器于地面來回感應(yīng)附著于各管線末端之RFID標(biāo)簽所在位置,進(jìn)而了解地下管線分布狀況。
Kawamura(2005)認(rèn)為進(jìn)行接管修復(fù)工作時,可將記錄維修資訊(如維修商及維修日期)之RFID標(biāo)簽預(yù)先粘著于原本斷裂管線內(nèi)壁,再分別將兩截斷裂管線套進(jìn)管徑較大之管線套環(huán)內(nèi),即可完成接管之工作。往后若欲追查管線修復(fù)狀態(tài)時,即可透過RFID讀取器擷取該標(biāo)簽所記錄之維修資訊,以供管線維修人員參考。
結(jié)論與建議
我國擁有高素質(zhì)人力與靈活的企業(yè)經(jīng)營體質(zhì),國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)層次不斷提升,不管是在硬體或是軟體上,都有與國際大廠同庭較勁的能力。然而,在投注大量資金與人力從事研發(fā)工作下,權(quán)利金追索與專利權(quán)糾紛,有時會成為廠商的夢魘,也因而決定了辛苦的研發(fā)成果帶來的會是豐碩的商機(jī),抑或是無限權(quán)利金的追索。所以,完善的「智慧財產(chǎn)權(quán)(Intellectual Property Right)管理制度與組織」顯的更加重要。根據(jù)WIPO(世界智慧財產(chǎn)權(quán)組織)的統(tǒng)計(jì),善加利用專利資訊,將可縮短60%的研發(fā)時間及節(jié)省至少40%的研發(fā)經(jīng)費(fèi);相反的,如稍一不注意,高達(dá)數(shù)億美元的巨額賠償,不僅會使過去的努力化為烏有,更可能導(dǎo)致公司經(jīng)營困難甚或造成公司倒閉。因此,智慧財產(chǎn)已從過去的配角一躍成為現(xiàn)代企業(yè)營運(yùn)成功與否的關(guān)鍵角色。
RFID的基本技術(shù)大致上都已成熟,其所相對的創(chuàng)新應(yīng)用也正蓬勃發(fā)展,因而更帶動了不同應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)。由RFID與公領(lǐng)域先導(dǎo)計(jì)畫相關(guān)的專利數(shù)便可窺知,專利研發(fā)正處于成長期,許多研究正在世界各個角落上持續(xù)進(jìn)行,加以全球的市場調(diào)查也揭露RFID未來市場將有上百億的空間。因此,在未來全球競爭的環(huán)境下,我國將會是新技術(shù)的領(lǐng)航者,還是專門代工的世界工廠,持續(xù)觀察專利技術(shù)的發(fā)展,并策略性地在目標(biāo)國家市場中申請?zhí)囟▽@瑢且豁?xiàng)決定我國產(chǎn)業(yè)在國際間究竟該扮演何種角色的關(guān)鍵因素。
公領(lǐng)域先導(dǎo)計(jì)畫雖為局部性的應(yīng)用,但其所涉及的創(chuàng)新應(yīng)用與技術(shù)繁多,實(shí)是需要多方的觀察與關(guān)注。建筑業(yè)本身所涵蓋作業(yè)范圍,相當(dāng)廣泛, 建筑施工牽涉到各種建材之管理與各種作業(yè)之整合; 建物壽命又長,相關(guān)維護(hù)管理之需求相當(dāng)龐大; 建筑營造包括土木、建筑、結(jié)構(gòu)、空調(diào)、機(jī)電、消防、安全、等領(lǐng)域之技術(shù); 其中RFID仍有許多可應(yīng)用之空間。在目前RFID尚在起步階段,若能潛心研究創(chuàng)新專利,必然可在建筑業(yè)中占據(jù)良好策略地位。本報告揭露了相當(dāng)多與建筑業(yè)相關(guān)的專利,除可作為未來技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用的參考,更可以將RFID相同的情境應(yīng)用提出來,作為未來系統(tǒng)導(dǎo)入或應(yīng)用開發(fā)的比較與依據(jù)。