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电子封条国际标准的发展与应用现况
作者：李明堂 温嘉瑜
来源：台湾“经济部”RFID应用推动办公室
日期：2009-07-03 10:53:11
摘要：由于美国遭受恐怖攻击(911)事件以及CSI（Container Security Initiative）规范的提出，对于货柜运输的安全性更为要求严格，因此促进RFID导入应用更为蓬勃。目前因应这个国际趋势，封条的设计已经从传统机械式封条演进至电子封条（e-Seal），电子封条简单分成被动式（Passive）及主动式（Active）两类，本文将针对目前国际采行的标准进行探讨。
由于美国遭受恐怖攻击(911)事件以及CSI（Container Security Initiative）规范的提出，对于货柜运输的安全性更为要求严格，因此促进RFID导入应用更为蓬勃。目前因应这个国际趋势，封条的设计已经从传统机械式封条演进至电子封条（e-Seal），电子封条简单分成被动式（Passive）及主动式（Active）两类，本文将针对目前国际采行的标准进行探讨。
物品运送时，为防止被盗取以及偷视，因此“封条”因应而生。传统封条锁，也就是俗称的机械式封条，在货柜运送前加装机械式封条，不管供应链中不同的角色经手以及多个地点的停留，货柜卸货时，都可立即性的判别货柜的完整性，承运方即可办理交运手续完成业务。
多年来传统机械式封条贵为市场主流，而“电子封条”的构想则源自于在机械式封条的设计里增加RFID的标签，两者合而为一即成为所谓的e-Seal（电子封条）。而e-Seal标签内，不管是何种类型的标签，在机械式封条的部份皆是遵循ISO 17712机械锁的标准；简言之，e-Seal整合了机械锁以及兼具定位性能和无线警报RFID装置。
现今国际上所使用的电子封条结合机械式封条与RFID标签而成，用于货柜运输时，得以记录供应链点与点间的货柜开启资讯，查验是否为非法破坏或是被窜改资讯。假设货柜运送的起点至目的地，其e-Seal原封不动则代表运送途中货柜安全抵达。因此，货柜能够被监控、定位、确认状况，甚至可以进行分析全球供应链中的运输状况。这些资料透过RFID的网路进行搜集、储存并分享。另外，e-Seal也有助于供应链中验证程序自动化发展的趋势，其中在绿色通道（Green Lane）清关时，e-Seal即发挥其效用，简化检查程序。
e-Seal国际标准的发展及应用现况
以国际标准而论，e-Seal目前仅有ISO18185公布，而国际间众多厂商也都各自推出e-Seal相关产品。虽说现有产品不全然都以ISO18185为标准主轴，但在目前仍旧以传统封条为主的国际市场中，事实上众多厂商都还在揣测到底市场上最需要的产品为何；因此不同的主张，自然而然产生各种e-Seal产品。
举例来说，有人主张使用可重复使用以及一次性使用之主动式e-Seal。主动式e-Seal不管是否能够重复使用，实质上的问题考量也是众说纷纭，包括电池带电时间、航运途中的e-Seal闲置时间是种浪费、e-Seal的回收机制以及由谁回收等。
同时，国际市场也出现主张被动式e-Seal，主要为超高频（UHF）频段操作。目前在众家品牌中，多数是采用EPCglobal C1 Gen2当成是e-Seal内的RFID规格，该组合强调单次使用、低成本的特点，目前也有其市场上的需求。我国高雄港押运即是采用被动式的e-Seal（如图1、图2），现在已经正式开始启用，预计将延伸至台湾其他各主要港口使用。
以下仅针对目前国际间采行的ISO18185、ISO17712机械锁封条等相关标准，进行说明：
一、ISO18185标准
ISO18185出自于ISO/TC 104技术委员会之次委员会SC4，属于主动式标准，为美国国土安全部所支持。在封条方面，符合ISO17712机械锁封条的标准外，在RFID方面SC4制定了ISO18185的规格标准：
适用频率：UHF（433 MHz）和微波（2.45 GHz）频率；
空中协定：仅能读取。
再者，ISO18185标准主要分为五个部分，已公布在ISO官方网站，五大部分重要内容包括：
1. Part 1：Communication Protocol（通讯协定）
该部分为定义读取器通讯范围和接收标签资讯时，进行有效率的运作以及标签资料的收集。本通讯协定所拟定的e-Seal规格，是可以分别在UHF和微波这两种频率环境下操作。
2. Part 2：Application Requirements（应用需求）
Part2定义e-Seal标准的应用需求，包括唯一辨识定义、制造者ID和时间戳记（Time Stamping）的资料需求等、符合ISO17712标准的机械特征、手持式读取规格以及地方化且核对确认情境。同时，Part 2也建立高读取可靠度和准确需求，在操作环境下的读取可靠度和准确率要求分别不能低于99.99%和99. 98%。
3. Part 3：Environmental Characteristics（环境特征）
针对e-Seal所定的环境特征，于Part3中详尽叙述，所定义的包括：
■高温与低温的机械冲击；
■随机震动；
■湿度；
■雨天以及下雪；
■盐雾；
■土与灰尘；
■电磁场与静电释出。
由于e-Seal使用中将可能经历不同的运输环境，除了海运外，也可能经由铁路以及公路运输，标签必须保持其效能，其资料也必须保有完整性，因此确保标签在险恶环境下也能运作顺利是很重要的关键。
4. Part 4: Data Protection（资料保护）
在Part 4中，分为三个层面，资料保护（ Data Protection）、装置认证（Device Authentication）以及一致性（Conformance）。资料保护旨在强调资讯传输时的完整性和机密性。封条资讯也被宣称为公开资讯，以明确的文字状态传输。资料机密性和完整性的需求设定为固定资料以及变动资料。装置认证目的为辨识封条。一致性层面是要求e-Seal符合ISO18185规格，以及机械锁的部份符合ISO17712标准。
5. Part 5: Physical Layer（实体层）
Part5明确指出e-Seal标签与读取器间的空中介面，本标准支援两个不同的频率433 MHz和2.45 GHz，因此各自的实体层有不同的资料连结协定，同时读取器装置可支援其中一个或是两者的实体层。
ISO17712封条标准是由ISO TC104所制定，标准化并定义机械式封条的类型和测试方法。目前全球所有的货柜运送时，都加装封条，该封条必须是符合ISO17712标准所规定，加强在程序上的控制，并保证封条操作过程的安全性。
在ISO17712标准中，依照安全性的高低将封条归类为三级，安全封条（Security Seal）、高安全性封条（High Security Seal）以及最容易解除的象征性封条（Indicative Seal）。而依封条的形式和材质，ISO17712标准定义了10种，包括Wire Seal、Padlock Seal、Strap Seal、Cable Seal、Bolt Seal、Cinch or Pull-up Seal、Twist Seal、Scored Seal、Label Seal以及Barrier Seal等规范。
同时，ISO17712就封条制造商定义了六大步骤：设计程序、制造、配销、使用者知识和规范、在途管理以及售后管理等。制造商在生产封条时，可依照六大步骤依序进行，以促进封条制造的安全品质，并协助教育其配销商和经销商有关封条的重要性、彼此的益处以及推广有效率的封条安全计画。
结语
目前国际间仍趋向使用传统封条，电子封条在标准的部份尚无最终定论；而成本也是重要的考量。一般来说，传统封条成本仅在1至4美元，而电子封条的成本却高达7至10美元；所以相对来说增加了营运开支，因此较不易被航商所采用。
不过，也有论点主张电子封条的使用可简化通关手续以及减少复杂的检查程序，很适合贸易出口公司的采用；不但可以省去全世界各主要港口海关通关长久以来效率不彰的问题，而且可以降低交易时的损失。
未来在e-Seal国际标准更完备时，可望进而降低e-Seal的价格，让运送供应链更为通透、安全且有效率。
（文/中科院空用电子组 李明堂组长、GS1 Taiwan专业服务部 温嘉瑜研究员）
物品运送时，为防止被盗取以及偷视，因此“封条”因应而生。传统封条锁，也就是俗称的机械式封条，在货柜运送前加装机械式封条，不管供应链中不同的角色经手以及多个地点的停留，货柜卸货时，都可立即性的判别货柜的完整性，承运方即可办理交运手续完成业务。
多年来传统机械式封条贵为市场主流，而“电子封条”的构想则源自于在机械式封条的设计里增加RFID的标签，两者合而为一即成为所谓的e-Seal（电子封条）。而e-Seal标签内，不管是何种类型的标签，在机械式封条的部份皆是遵循ISO 17712机械锁的标准；简言之，e-Seal整合了机械锁以及兼具定位性能和无线警报RFID装置。
现今国际上所使用的电子封条结合机械式封条与RFID标签而成，用于货柜运输时，得以记录供应链点与点间的货柜开启资讯，查验是否为非法破坏或是被窜改资讯。假设货柜运送的起点至目的地，其e-Seal原封不动则代表运送途中货柜安全抵达。因此，货柜能够被监控、定位、确认状况，甚至可以进行分析全球供应链中的运输状况。这些资料透过RFID的网路进行搜集、储存并分享。另外，e-Seal也有助于供应链中验证程序自动化发展的趋势，其中在绿色通道（Green Lane）清关时，e-Seal即发挥其效用，简化检查程序。
e-Seal国际标准的发展及应用现况
以国际标准而论，e-Seal目前仅有ISO18185公布，而国际间众多厂商也都各自推出e-Seal相关产品。虽说现有产品不全然都以ISO18185为标准主轴，但在目前仍旧以传统封条为主的国际市场中，事实上众多厂商都还在揣测到底市场上最需要的产品为何；因此不同的主张，自然而然产生各种e-Seal产品。
举例来说，有人主张使用可重复使用以及一次性使用之主动式e-Seal。主动式e-Seal不管是否能够重复使用，实质上的问题考量也是众说纷纭，包括电池带电时间、航运途中的e-Seal闲置时间是种浪费、e-Seal的回收机制以及由谁回收等。
同时，国际市场也出现主张被动式e-Seal，主要为超高频（UHF）频段操作。目前在众家品牌中，多数是采用EPCglobal C1 Gen2当成是e-Seal内的RFID规格，该组合强调单次使用、低成本的特点，目前也有其市场上的需求。我国高雄港押运即是采用被动式的e-Seal（如图1、图2），现在已经正式开始启用，预计将延伸至台湾其他各主要港口使用。
以下仅针对目前国际间采行的ISO18185、ISO17712机械锁封条等相关标准，进行说明：
一、ISO18185标准
ISO18185出自于ISO/TC 104技术委员会之次委员会SC4，属于主动式标准，为美国国土安全部所支持。在封条方面，符合ISO17712机械锁封条的标准外，在RFID方面SC4制定了ISO18185的规格标准：
图1、高雄关e-Seal读取点，圈起处为天线和读取器
图2、高雄关现采用被动式的电子封条
适用频率：UHF（433 MHz）和微波（2.45 GHz）频率；
空中协定：仅能读取。
再者，ISO18185标准主要分为五个部分，已公布在ISO官方网站，五大部分重要内容包括：
1. Part 1：Communication Protocol（通讯协定）
该部分为定义读取器通讯范围和接收标签资讯时，进行有效率的运作以及标签资料的收集。本通讯协定所拟定的e-Seal规格，是可以分别在UHF和微波这两种频率环境下操作。
2. Part 2：Application Requirements（应用需求）
Part2定义e-Seal标准的应用需求，包括唯一辨识定义、制造者ID和时间戳记（Time Stamping）的资料需求等、符合ISO17712标准的机械特征、手持式读取规格以及地方化且核对确认情境。同时，Part 2也建立高读取可靠度和准确需求，在操作环境下的读取可靠度和准确率要求分别不能低于99.99%和99. 98%。
3. Part 3：Environmental Characteristics（环境特征）
针对e-Seal所定的环境特征，于Part3中详尽叙述，所定义的包括：
■高温与低温的机械冲击；
■随机震动；
■湿度；
■雨天以及下雪；
■盐雾；
■土与灰尘；
■电磁场与静电释出。
由于e-Seal使用中将可能经历不同的运输环境，除了海运外，也可能经由铁路以及公路运输，标签必须保持其效能，其资料也必须保有完整性，因此确保标签在险恶环境下也能运作顺利是很重要的关键。
4. Part 4: Data Protection（资料保护）
在Part 4中，分为三个层面，资料保护（ Data Protection）、装置认证（Device Authentication）以及一致性（Conformance）。资料保护旨在强调资讯传输时的完整性和机密性。封条资讯也被宣称为公开资讯，以明确的文字状态传输。资料机密性和完整性的需求设定为固定资料以及变动资料。装置认证目的为辨识封条。一致性层面是要求e-Seal符合ISO18185规格，以及机械锁的部份符合ISO17712标准。
5. Part 5: Physical Layer（实体层）
Part5明确指出e-Seal标签与读取器间的空中介面，本标准支援两个不同的频率433 MHz和2.45 GHz，因此各自的实体层有不同的资料连结协定，同时读取器装置可支援其中一个或是两者的实体层。
ISO17712封条标准是由ISO TC104所制定，标准化并定义机械式封条的类型和测试方法。目前全球所有的货柜运送时，都加装封条，该封条必须是符合ISO17712标准所规定，加强在程序上的控制，并保证封条操作过程的安全性。
在ISO17712标准中，依照安全性的高低将封条归类为三级，安全封条（Security Seal）、高安全性封条（High Security Seal）以及最容易解除的象征性封条（Indicative Seal）。而依封条的形式和材质，ISO17712标准定义了10种，包括Wire Seal、Padlock Seal、Strap Seal、Cable Seal、Bolt Seal、Cinch or Pull-up Seal、Twist Seal、Scored Seal、Label Seal以及Barrier Seal等规范。
同时，ISO17712就封条制造商定义了六大步骤：设计程序、制造、配销、使用者知识和规范、在途管理以及售后管理等。制造商在生产封条时，可依照六大步骤依序进行，以促进封条制造的安全品质，并协助教育其配销商和经销商有关封条的重要性、彼此的益处以及推广有效率的封条安全计画。
结语
目前国际间仍趋向使用传统封条，电子封条在标准的部份尚无最终定论；而成本也是重要的考量。一般来说，传统封条成本仅在1至4美元，而电子封条的成本却高达7至10美元；所以相对来说增加了营运开支，因此较不易被航商所采用。
不过，也有论点主张电子封条的使用可简化通关手续以及减少复杂的检查程序，很适合贸易出口公司的采用；不但可以省去全世界各主要港口海关通关长久以来效率不彰的问题，而且可以降低交易时的损失。
未来在e-Seal国际标准更完备时，可望进而降低e-Seal的价格，让运送供应链更为通透、安全且有效率。
（文/中科院空用电子组 李明堂组长、GS1 Taiwan专业服务部 温嘉瑜研究员）
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