轮胎内置式RFID的研发秘闻

村田制作所与法国轮胎制造商米其林公司一起，共同开发了可内置于轮胎之中的、坚固耐用的小型RFID（radio frequency identification）模块。其尺寸仅有6mm×1mm×1mm，元件极其微小，却是一款将推动轮胎商务创新的产品。

背景：轮胎商务从出售产品向提供服务转型

汽车行业各公司正在应对CASE潮流掀起的百年一遇的巨大变革。CASE是指这股让车辆和汽车商务沿着四大进化轴进化的潮流，具体包括互联（C)、自动化（A)、共享和服务（S), 电动化（E)。

我们经常只会注意到自动化和电动化之类身边汽车本身的变化。然而在商务方面，反而是以互联、共享和服务为主轴发生着巨变。汽车的使用方式由“持有”变为“使用”，汽车商务的获益模式由“售物”转向“服务”，我们正在开启一个全新的、活用移动性的时代。

不单是汽车制造商，同样的潮流也影响了轮胎等汽车零部件制造商。轮胎制造公司力求通过轮胎商务的服务化提供全新价值，而米其林公司正是其中的一者。

米其林公司公司提出了明确的计划，将于2024年之前在其公司生产的所有轮胎内植入会即时把握轮胎使用情况及管理情况数据的RFID芯片。通过运用RFID构建IoT系统，以此对已安装在汽车上的轮胎的使用情况及管理情况数据进行即时把握。

村田制作所希望在提供预测性维护服务以及车辆使用管理、废弃轮胎再利用率的提高、经销商的库存管理等方面发挥作用。

开创全新轮胎商务的重要元件——RFID

RFID是指使用IC标签等通过无线通信自动识别物品并进行管理的技术。

与条码等其他识别技术相比，其优点是可以将多个标签作为对象，很容易地对更多数据进行同时读取。还可以置换改写数据。因此，作为对多个物品的状态、动作同时进行识别和管理的一种手段，被活用于制造、物流、销售等方方面面。

在轮胎内植入RFID，并以此来提高各种管理效率、开创全新商务模式，越来越多的轮胎制造商开始了行动。在米其林公司的设想中，将通过在轮胎中植入RFID标签实现轮胎的IoT化，从轮胎的生产开始到安装于汽车，再到投入市场后的使用、废弃为止，对整个生命周期的使用履历进行管理。

比如卡车或巴士等商务用车、会使用被称为翻新轮胎、即对有磨损的胎胶进行贴换后再次使用的轮胎。通过在轮胎中植入RFID，只要使用便携式读取器读取RFID标签中记录的ID，就可以简单、准确、高效地对轮胎在车辆上的安装位置、日期、修理次数等进行管理。此外，还计划使用同一标签来确保实施跟踪、提高运用效率。

而且，通过开发和生产满足个性化需求的产品，可以将制造业的商业模式从销售商品转变为提供服务。消费者将不再是从推荐的商品中选择购买接近理想的产品，而是能够切实获得理想的产品。因此，它是一项客户满意度非常高的高附加值业务。

挑战：轮胎的严酷使用环境和轮胎制造商的严格要求

与办公器械、家电产品的IoT化相比，可以说轮胎的IoT化对技术的要求水平高。这是因为其使用环境极为严酷，而且需要很高的可靠性和安全性。

村田的技术“MAGICSTRAP®”成为解决米其林公司问题的突破口

大部分现有的RFID标签会被贴在装有商品的板纸箱上使用，商品被送到消费者手中后，RFID标签就会被废弃。因此，不需要RFID标签本身有多么耐久。与此相对，米其林公司设想的使用场景是将RFID标签内置于在各种天气、路面、行驶情况中使用的轮胎，而且一直到轮胎被废弃为止，需要长时间维持工作。

而传统的RFID标签却不能满足要求。IC和用于传送信息、无线供电的天线是焊接在一起的，如果用于轮胎植入，那么行驶时的振动会让天线发生伸缩，由此给接合部位造成过大的负担，可能发生断裂、无法通信的情况。为了解决这个问题，需要实现可以进行非接触供电的结构，米其林公司对解决对策进行了寻找和摸索。

带着这样的课题，米其林公司注意到了村田的RFID技术“MAGICSTRAP®”。

MAGICSTRAP®是一项为了对IC和通信、供电性能进行优化而将特殊整合电路及天线等内置于1个模块内的技术，以此实现小型化并提高坚固性。

在海外以RFID为主题的展览会上，村田将MAGICSTRAP®作为实现小型化并提高坚固性的RFID技术进行了展示。虽然并不是以轮胎为对象进行的展示，针对各种扩展用途也做了宣传，因此米其林公司联系了我们。其后米其林公司和村田决定联合开发可以内置于轮胎内的拥有高耐久性的RFID技术。

专职团队的组成和深厚信赖关系的建立助力成功

开发项目刚开始时，在实现米其林公司所描绘的愿景的过程中，我们预想到将会面对3个课题，即：

· 保障长期的开发时间
· 适于植入轮胎的高可靠性
· 提供大量的样品

对于村田来说，RFID的轮胎植入、而且设想中其使用将贯穿整个生命周期，挑战这样的技术开发主题还是第一次。但我们决定不受以往案例的束缚，灵活地进行应对。最终，我们满足了这几项要求。

首先，为了保障长期的开发时间，以年轻技术人员为中心组建了项目的专职团队，他们不会过度依赖现有技术并且对课题有挑战欲望。借此完善了体制，让熟知从开发初期到量产为止整个项目过程的工作人员可以在扎扎实实积累成果的同时保持了开发的一贯性。

与米其林公司联合进行的轮胎内置式RFID开发项目成员

作为负责设计加入该项目的硬件产品开发课的松本，在进行回顾时认为紧密的沟通理解让项目走向了成功，“与米其林公司进行的联合开发，不单是向对方传达表面技术，设计者亲口将设计的意图及所选技术的适当性等进行直接说明，并进行对话商讨，这样才得以在项目中顺利地达成共识”。

此外，为了满足可用于轮胎植入的高可靠性等高端技术要求，我们还对MAGICSTRAP®进行了进一步的改良。再加上为了将RFID植入对轮胎的影响控制在最小范围内，在保持良好的电气特性的同时，将模块的尺寸缩小到6mm×1mm×1mm。而且为了满足希望延长通信距离的要求，通过引进特制元件进行了优化。

成为主要设计人员的硬件产品开发课的藪原讲述了得以攻克技术难题的原因，“除了直接参加开发的设计者之外，我们还获得了公司内各领域有识之士的合理建议，才得以解决了课题”。

此外，为了能提供大量的样品，我们开发了专用的同时筛选夹具和筛选软件，提高了生产效率。这是因为在决定量产化之前，我们并没有可生产相当数量的产品所需的特性筛选机。而开发后，我们可以及时提供数万个以上的大量样品。

项目组长、业务开发课的福原总结时说道，“让产品既能实现小型化又能拥有电气特性是一项非常难的课题。我们和米其林公司一道，一边讨论参数和量产中的制造偏差，一边反复进行试制，往返奔波于制造现场，检验量产的可实现性。如果不是在设计、生产技术、制造和质量技术方面都处于高水平的村田制作所，只怕项目是不可能成功的”。

目标：成为轮胎用RFID的事实标准

联合开发的RFID模块已经开始大量生产，从商用车开始，已经被内置于米其林生产的超过400万只的轮胎之中。

此次联合开发的RFID模块的目标是作为汽车用轮胎行业的事实标准得到广泛普及。今后计划向米其林公司之外的各轮胎制造商进行推广。在此之前，村田将继续进行RAIN RFID（UHF频带RFID行业团体）的工作小组活动以及遵照ISO制定的方针实施应对。

2022年1月在东京Big Sight（东京国际展览中心）举办的汽车电子技术展览中，村田首次对外发布了用于轮胎内置的RFID标签，并以此为契机，开始对日本国内外的轮胎制造商开展推广普及活动。

业务开发课的山田表示：“用在板纸箱、铲板上贴RFID的思维方式是不可能将RFID内置于轮胎内的。这是因为轮胎内的胎圈钢丝线、轮带等含有金属材料，会妨碍RFID的通信，将RFID内置于橡胶材料内，其通信特性会发生巨大改变。村田拥有丰富的无线知识和评估环境，所以对于轮胎，希望继续在不用牺牲通信特性的理想的内置方式以及顾客方的评估方面也给予助力”。

此外，在本公司的RFID软件“id-Bridge™（RFID中间件）”中也将对轮胎的供应链管理所需的功能进行强化，继续通过综合解决方案对汽车制造商以及包括售后市场在内的整个轮胎行业的RFID安装贡献力量。

从2021年5月开始，村田在其关东最大的研发据点“港未来创新中心”开设了“MURATA未来MOBILITY”作为车载解决方案展示区域，介绍汽车电装化的趋势以及村田的参与方式。

业务开发课的酒井讲述了今后的展示计划，“今后计划在展示区域介绍和米其林公司联合开发的RFID内置轮胎。也将在id-Bridge™软件准备演示环境，期待轮胎制造商和更多客人能到场参观。“

RFID开发项目成员

上排左起 硬件产品开发课（松木、藪原）业务开发课（福原）
下排左起 业务开发课（山田、酒井）