Системи за проследяване в реално време (RTLS)

Начало > Автоматизация > Статии > Сп. Инженеринг ревю - брой 9/2022 > 04.01.2023

  • Редица ключови приложения в производството, складовата дейност и логистиката изискват прецизно динамично проследяване в реално време на персонала и материалните активи

  • За целта все повече предприятия залагат на съвременни дигитални RTLS (Real-Time Location Systems) платформи

  • Трите основни задачи на проследяването в реално време са: цифровизиране и автоматизиране на процеса, постигане на оптимална прозрачност и икономия на време, усилия и средства

 

Редица ключови приложения в производството, складовата, дистрибуционната дейност и логистиката изискват прецизно динамично проследяване в реално време на различни типове ръчни и преносими инструменти, високоповдигачи, превозни и товарни средства, мобилно тестово и измервателно оборудване, машини, роботи и др.

Тези изисквания непрекъснато нарастват в контекста на дигиталната трансформация по пътя към Industry 4.0 във функциониращите на базата на IIoT интелигентни фабрики, складови стопанства и фулфилмънт центрове. За целта все повече предприятия залагат на съвременни дигитални RTLS (Real-Time Location Systems) платформи за идентифициране на локацията на търсената техника и следене на придвижването й в обекта, базирани на GPS, RFID, Bluetooth, WLAN комуникация или други релевантни технологии.

 

Как работят RTLS платформите?

Трите основни задачи на проследяването в реално време са: цифровизиране и автоматизиране на процеса с цел по-лесното му централизирано и отдалечено управление и електронно документиране, постигане на оптимална прозрачност, както и икономия на времето и усилията, които стандартно се влагат във физическото търсене на даден подвижен обект в цеха или склада. И макар някои от традиционните решения за локализация, като глобалната сателитна система за позициониране (GPS), да срещат сериозни ограничения при работа на закрито (например във вътрешността на обекти за промишлени цели), се разработват нови технологии, които позволяват прецизно автоматично проследяване в затворени пространства на локацията на желания служител, инструмент, транспортно средство или пък мобилен робот – с точност до сантиметъра. Такава е например ултрашироколентовата (Ultra Wide Band, UWB) комуникация, която гарантира устойчива връзка без смущения.

Други популярни технологии, които се използват в сегмента и осигуряват достатъчно висока надеждност на закрито, са радиочестотната идентификация, Bluetooth системите с ниско потребление на енергия (Bluetooth Low Energy, BLE), както и безжичните локални мрежи (WLAN). И ако GPS навигацията може да проследи даден обект до това в коя сграда се намира, гореизброените решения позволяват прецизно да се посочи неговото местоположение (включително етаж, помещение, зона и др.).

Възможността да се осъществява мониторинг на движението не само на служителите и основното оборудване, но и на всички подвижни елементи на работния поток – суровини, материали, заготовки, готови изделия, складови и товарни единици, контейнери, палети, колички, превозни средства, мобилни подемно-транспортни системи и др., прави процесите прозрачни и проследими. Заедно с това RTLS платформите генерират допълнителна бизнес стойност, тъй като позволяват и проверка на статуса на съответния обект – дали е наличен (свободен) или пък зает, има ли необходимост от почистване, обслужване или зареждане, след като е бил използван и т. н. Това гарантира надеждна информационна база за мащабно планиране и автоматизиране на редица ключови дейности като поддръжка, инвентаризация и дигитализация на управлението на материалните активи.

Геолокацията осигурява най-отчетливи ползи при проследяване на материалните потоци, където рядко процесите са напълно автоматизирани или цифровизирани и не протича активен обмен на данни с други звена на производствената дейност и/или веригата на доставките. RFID технологията пък толкова масово се прилага за идентифициране на обекти и тяхното местоположение в индустрията, че често се използва като синоним на RTLS системите за проследяване в реално време.

Предимства на радиочестотната идентификация в промишлени приложения са нейната висока скорост и възможностите за напълно автоматично и безконтактно (без необходимост от визуален контакт и служител на място с преносим скенер) регистриране на обекта, дори в пренаселени и претъпкани пространства като цехове, складове и дистрибуционни центрове.
Системите за проследяване в реално време използват три основни метода за локализиране на обектите – според разликата във времето на пристигане (Time-Difference of Arrival, TDoA); според продължителността на движение (Time of Flight, ToF) и според “ъгъла на пристигане” (Angle-of-Arrival, AoA). TDoA техниката е подходяща за дефиниране на позицията при голям брой едрогабараритни обекти. Транспондерът (чипът) предава сигнала, който се получава от различни крайни точки (възли) в пространството. Разглеждат се времената, необходими на радиоимпулсите да пропътуват разстоянието между транспондера и отделните възли. Така се измерва разликата в продължителностите, но не и абсолютното времетраене.

ToF методът е подходящ за локализиране на инструменти, подвижно оборудване, мобилни роботи, автоматично насочващи се превозни средства или пък служители. За да е възможно надеждно и прецизно проследяване на местоположението в реално време, се използва т. нар. двупосочен TWR (Two-Way Ranging) режим. За разлика от TDoA техниката, тук се изчисляват индивидуалните времена на придвижване на сигнала от обекта между приемо-предавателя и крайния възел. За по-голяма точност се прилага проследяване и в двете посоки, което обаче удължава обработката.

AoA методът е предназначен за използване на открито. Тъй като обикновено са налице насочени радиовръзки, работещи в същия честотен диапазон, може да има смущения в постоянно инсталираните възли. Следователно само чипът, чийто сигнал се приема от две антени в RTLS възела, предава на открито. Ъгълът на обекта спрямо приемо-предавателя може да се определи от фазовите разлики между двата получени сигнала. В практиката като най-ефективни се доказват транспондерите, които могат да работят и с трите типа методи за локализиране в открити и закрити пространства.

 

Водещи приложения и предимства

RTLS системите позволяват своеобразно дигитално картографиране на процесите и материалните активи в промишленото съоръжение в реално време – етаж по етаж и зона по зона. Отделните обекти, инструменти, машини, роботи и превозни средства могат да бъдат идентифицирани по персонален номер и тип, като се визуализира и информация за статуса, историята на обслужване, използване и т. н.

В индустрията и интралогистиката загубите вследствие на недостиг или свръхналичности (на суровини, палети, контейнери, стелажи, инструменти и др.) могат да достигнат до 20% от общите вследствие на неправилно или непълно проследяване на наличните и необходимите активи. Локализирането в реално време позволява абсолютно елиминиране на разходите и пропуснатите ползи в това направление, както и прецизно синхронизиране на процесите, материалните и работните потоци. Това осигурява изключително висока гъвкавост при изпълнението на поръчки с точен и цялостен контрол върху оперативните ресурси.

В складовите стопанства RTLS платформите гарантират, че обектите за съхранение и оборудването са точно там, където са необходими, товарните и подемно-транспортни средства се поддържат в оптимално състояние, а инвентаризацията е прозрачна, улеснена и напълно автоматизирана. При управлението на мобилни роботи и автономни превозни средства RTLS проследяването също осигурява особено значими ползи. Тъй като оборудването от този тип е почти в постоянно движение, управлението на поддръжката, зареждането и паркирането би могло да отнеме много време и усилия без платформа за дигитална оркестрация на процеса. Системите за проследяване в реално време гарантират, че целият наличен ресурс се използва по предназначение, без да се пропускат задачи или да се подсигурява повече капацитет за обработка, отколкото реално е необходим.

Полезно и все по-популярно приложение на RTLS платформите е локализирането на ръчни и преносими инструменти в цеховете и складовете. Те често се оставят на мястото на използване след употреба, но в редица случаи друг служител има необходимост да ги използва и се налага да отдели време и усилия да ги открие. Съхранението им в общ склад по време на работната смяна невинаги е рентабилно с оглед отдалечаването им от точката на използване. Решение е инсталирането на

BLE устройства или RFID тагове във всеки инструмент, които позволяват прецизното им проследяване в пространството в реално време. Така работниците автоматично могат да бъдат известявани чрез приложение за смартфон, таблет или пък смарт часовник къде в най-голяма близост до тях има свободно преносимо оборудване от необходимия тип, без да губят време и усилия да го търсят “на сляпо”. Ценна за мениджмънта е и информацията колко и как се оползотворява капацитетът на всеки инструмент, за да се знае с точност обема на необходимия ресурс, без да се допуска недостиг или пък презапасяване със скъпи нови инструменти.
Ключова функция на платформите за проследяване в реално време е управлението на безопасността на служителите в индустрията. В случай на трудова злополука или инцидент (включително взрив, пожар, изтичане на опасни вещества в атмосферата и др.) екипите по безопасността разполагат с точна информация за местоположението на всеки работник, броя на хората в рисковата зона и т. н.

С помощта на RTLS система може да бъде организиран и йерархичен достъп на отделните служители до различни зони. Средствата за локализация и разпознаване (персонални тагове, чипове, токени или устройства за идентификация) позволяват незабавно известяване на екипа по сигурността при опит за неоторизирано проникване в дадено помещение или обект.

Интегрирането на RTLS платформата с глобалната система за ресурсно планиране (ERP) или оперативен мениджмънт на производството (MES/MOM) на предприятието прави възможно холистичното, прозрачно и автоматизирано управление на целия информационен и материален ресурс на компанията с цел постигане на оптимална ефективност и производителност и минимизиране на загубите на време, усилия и средства.


Вижте още от Автоматизация


Ключови думи: RTLS, проследяване в реално време, геолокация, радиочестотна идентификация, автоматизация, GPS, RFID, Bluetooth, WLAN, UWB



Редактор на статията:

Пепа Петрунова

Пепа Петрунова

Редактор

  • Завършва специалност "Журналистикa" в СУ "Св. Климент Охридски";
  • Заема длъжността редактор "Списания" от 2013 г.;
  • Разполага с над 15 години опит в разработването на оперативни материали и технически статии в широк кръг от области (индустриална автоматизация, роботика, машини, механични системи и др.).

Пепа Петрунова в LinkedIn

Top