Что представляют собой решения для определения местонахождения? | Zebra

Что представляют собой решения для определения местонахождения?

Складское помещение с упаковками

Обзор и история

Решения для определения местонахождения — это собирательный термин, относящийся к технологиям, используемым для отслеживания положения целевого объекта (ресурса или лица) в реальном или ближайшем времени, обычно в пределах ограниченного участка. Технологии решений для определения местонахождения используются совместно с системами определения местоположения для сбора данных и предоставления оперативной информации и контекста, что позволяет компаниям совершенствовать бизнес-решения на основе собранных данных о местоположении.

Концепция решения для определения местонахождения существует уже с тех пор, как люди впервые захотели отслеживать положения объектов, людей и товаров, и уходит ко времени появления технологии радиолокации. Решения для определения местонахождения начали развиваться, когда на торговой выставке ID EXPO в 1998 году был введен термин RTLS (система определения местоположения в реальном времени). Данный термин был создан для описания и выделения новой технологии, которая не только обеспечивала возможности автоматической идентификации с помощью активных RFID-меток, но и добавляла возможность просмотра местоположения на экране компьютера. Именно на этой выставке были показаны первые примеры коммерческих систем RTLS на основе радиолокации. Хотя эти возможности ранее использовались военными и правительственными учреждениями, данная технология была слишком дорогостоящей для применения в коммерческих целях. В начале 1990-х годов в США были установлены первые коммерческие системы RTLS, которые работали на основе передающих меток. С тех пор появилось более продвинутое оборудование для определение местоположения, а также развиваются данные и программное обеспечение для определения местоположения. Лидеры отрасли в настоящее время разрабатывают методы прогнозной аналитики и внедряют рабочие алгоритмы, чтобы помочь компаниям еще более повысить производительность.

Интернет вещей (IoT)

Интернет вещей (IoT) представляет собой сеть физических устройств, оснащенных датчиками и возможностями связи, позволяющими объектам устанавливать соединения и обмениваться данными без прямого взаимодействия с человеком. Типовой сценарий использования Интернета вещей включает приложения для смартфона, способные контролировать термостаты в доме. Возможность легко отслеживать местоположение с помощью датчиков стала важной точкой данных для многих устройств IoT. Данные о местоположении можно использовать для управления активами в любом количестве организаций путем подключения к центральной платформе IOT, что обеспечивает новый уровень доступности данных и управляемости, а также способствует более взвешенному принятию решений. В контексте IoT и растущей взаимосвязанности дополнительное использование RTLS создает новое измерение ранее недоступных данных.

Основные понятия

Конечные пользователи выяснят, что не существует универсальных решений для определения местоположения. К примеру, некоторым пользователям требуется точно отслеживать ресурс в реальном времени в пределах крупного склада, тогда как другим, возможно, потребуется только знать примерное местоположение ресурса, например, в каком ряду находится продукт в гипермаркете. Важность определения местоположения в реальном времени может зависеть от ценности ресурса или физического этапа процесса, на котором находится объект. В некоторых ситуациях пользователю требуется знать только последнюю контрольную точку, которую миновал объект. Во многих случаях для достижения результатов выполнения процесса или рабочего цикла требуются несколько технологий.

Для автоматического определения местоположения доступны различные технологии. Тип выбираемой технологии обычно зависит от двух основных факторов.

  • Точность определения местоположения: некоторые технологии могут отслеживать перемещение объектов вплоть до ворот или зоны. Это полезно для тех объектов, перемещение которых требуется отслеживать в простых случаях, например, при поступлении палеты на склад или ее отправки со склада. Другие технологии могут отслеживать местоположение объекта с большой точностью (до метра или даже меньше). Это полезно в тех ситуациях, когда требуется точное определение местоположения.
  • Скорость обновления. Получение информации в режиме реального времени требуется не для всех решений. Например, если палета была просканирована при прохождении через ворота склада и теперь находится стеллаже, постоянное обновление местоположения не требуется. Однако другие решения могут предоставлять обновленные данные о местоположении каждый час или в режиме реального времени, например, в пределах минут, секунд или меньше. Примером может быть решение, требующее постоянного обновления при отслеживании местоположения транспортного средства по мере того, как оно перемещается по объекту.

Пространственные характеристики, которые стоит учитывать

  1.    Диапазон. Каков диапазон отслеживаемых объектов? Они разбросаны по всему миру / находятся на объекте / в помещении?
  2.    Точность. Зависит от наличия помех, а также времени/угла/сигнала
  3.    Точность. Как точно вам требуется определить местоположение объекта (7 м или 25 см)
  4.    Частота обновления информации. Как часто требуется обновлять информацию о местоположении (каждую секунду, каждые 5 минут или в ручном режиме)?
  5.    Инфраструктура. Существующая (Wi-Fi), внешняя (сотовая/спутниковая), простая или сложная
  6.    Способ внедрения. Традиционная прокладка кабелей установка приёмников или антенн либо использованием меток и приложения
  7.    Время работы от батареи. Ежедневная подзарядка, ежегодная замена батарей, замена меток каждые 5–10 лет
  8.    Функциональная совместимость. Для меток, считывателя/приёмника, для механизма определения местоположения
  9.    Стоимость. Стоимость меток, инфраструктуры, внедрения и обслуживания

Подходы к определению местоположения

Существуют различные способы генерации информации о местоположении.

  • Вычисление. Включает в себя трёхстороннее измерение на основе временной разницы приёма сигнала (TDOA), угла приёма, значений мощности сигнала. Обычно достигается за счет окружающей области, где объекты должны быть расположены вместе с инфраструктурой.
  • Присутствие. Использование порталов и радиомаяков для отслеживания прихода и ухода, определения местоположения на основе ближайшего маяка или экстраполяции между двумя маяками.
  • Движение персонала. Использование перемещающихся анализаторов пакетов, например устройств, которые сотрудники могут носить для определения местоположения ресурса с меткой.

Технологии определения местоположения

RFID — RFID расшифровывается как «радиочастотная идентификация». Это автоматическая технология идентификации, при которой цифровые данные, закодированные в RFID-метке или "смарт-этикетке", захватываются устройством считывания с помощью радиоволн. Проще говоря, технология RFID напоминает технологию считывания штрихкодов, однако для считывания данных с меток используются радиоволны, а не оптическое сканирование штрихкодов на этикетке. Для RFID не требуется прямой видимости метки или этикетки для считывания хранимых данных. Это одна из ключевых особенностей системы RFID. Система RFID является динамической, то есть существует возможность обновлять данные на схеме. В отличие от RFID-метки, штрихкод является статическим и не может быть изменён.

Подключив RFID-считыватель к Интернету, объекты с RFID-метками или этикетками можно идентифицировать и отслеживать автоматически.

Пассивные RFID-метки — не имеют источника питания и используют антенну и интегральную схему (ИС). Считыватель посылает радиоволны, которые обеспечивают питание ИС, когда она находится в зоне действия считывателя. Такие метки обычно содержат только основную идентификационную информацию, однако имеют малый размер, длительный срок службы (более 20 лет) и низкую стоимость.

Активные RFID-метки — требуют наличия в метках собственного источника питания (обычно это батарея) и передатчика для трансляции сигнала на RFID-считыватель. Они могут хранить больше данных, имеют увеличенную дальность считывания и являются отличным выбором для высокоточных решений, требующих отслеживания в реальном времени. Они имеют большие размеры из-за встроенной батареи и обычно являются более дорогостоящими. Приёмники считывают односторонние передачи от активных меток.

  • Сверхширокополосные технологии (СШП) — такие метки могут обеспечить высокий уровень точности определения местоположения на среднем расстоянии за счет большого количества передач для определения точного местоположения в режиме реального времени. Они обеспечивают базовую идентификацию, а также предоставляют данные о местоположении и другие данные датчиков. Приёмники считывают односторонние передачи с меток, добавляют к ним отметку времени и перенаправляют на концентратор. Концентратор обеспечивает питание, синхронизацию и проводное сетевое соединение приёмников на больших расстояниях. Примеры использования включают управление оборудованием (обеспечение использования правильного инструмента на нужном этапе операции), отслеживание движения людей и ориентацию для обеспечения безопасности, где необходим высокий уровень точности определения местоположения.
  • Bluetooth с низким энергопотреблением — такие радиомаяки построены на универсальном стандарте Bluetooth и хорошо подходят для систем с низким энергопотреблением, а также доступны для чтения устройствами с поддержкой Bluetooth или смартфонами. Радиомаяки передают данные о местоположении на мобильные устройства или выделенные шлюзы, а затем перенаправляют их через сеть Wi-Fi или мобильную сеть на платформу (промежуточное ПО), которая преобразует их в сведения о местоположении. Примеры включают ситуации, когда систему необходимо установить без прерывания бизнес-процессов (например, в учреждении здравоохранения), поэтому используется существующее оборудование сотрудников (сотовые телефоны, мобильные компьютеры), чтобы совместно определять местоположение ваших активов. Еще один вариант использования радиомаяков Bluetooth с низким энергопотреблением: размещение простых в установке точек оплаты, которые могут использоваться установленными на смартфонах клиентов приложениями от продавцов для повышения уровня взаимодействия с покупателями.
  • Wi-Fi — смартфоны являются одним из наиболее распространенных способов применения решений для определения местоположения с использованием Wi-Fi. Если у вас есть смартфон и вы входите в здание, сеть Wi-Fi в этом здании может использоваться для отслеживания вашего местоположения. В мобильных операционных системах присутствуют функции, которые могут ограничить такое отслеживание и защитить вашу конфиденциальность. Однако, если вы даете своё согласие на отслеживание (например, как покупатели) или используете корпоративные устройства (как работники), определение местоположения через сеть Wi-Fi может стать недорогим и простым в реализации вариантом. Поскольку на предприятиях уже существуют сети Wi-Fi, организации могут воспользоваться преимуществами существующей сети для внедрения решения для определения местоположения. Некоторое оборудование, возможно, потребуется добавить или переместить для повышения эффективности работы такого решения. Кроме того, такой вариант имеет низкую точность работы, поэтому он может не подойти для всех сценариев работы. Хорошим примером применения является отслеживание посетителей или сотрудников, когда требуется точность только на уровне зон.
  • ISO 24730 — стандартизированный беспроводной протокол 2,4 ГГц существует совместно со стандартом Wi-Fi/802.11. Обычно он работает лучше, чем Wi-Fi, в промышленных условиях, сложных для передачи РЧ-сигналов ввиду присутствуя большого количества металла, оборудования и других препятствий, которые блокируют или отражают сигнал, вызывая помехи. В условиях прямой видимости устройства, работающие под управлением этого протокола, могут обмениваться информацией на расстоянии до 1 км. Этот вариант наилучшим образом подходит для отслеживания активов в отличие от других корпоративных ресурсов, таких как люди или материалы. Он хорошо работает при относительно медленной скорости обновления c активами, информацию о местоположении которых требуется обновлять ежеминутно, а не ежесекундно. Эта технология идеально подходит для стоянок или объектов наружной установки, где необходима точность вплоть до парковочного места.

GPS — глобальная система определения местоположения, использующая комплекс синхронизированных по времени спутников, каждый из которых транслирует сигнал на землю. GPS-приёмник или метка принимает множество сигналов от нескольких спутников, после чего сравнивает разницу во времени приёма сигналов для определения своего местоположения. Наилучшим образом подходит для открытых пространств с прямой видимостью неба. Такой вариант работает лучше всего для внешнего определения местоположения, крупных объектов, таких как аэропорты, а также мест, где внедрение инфраструктуры представляет сложность. На таких больших площадях устройства GPS могут использовать функцию самостоятельного определения местоположения, обеспечивая хорошую точность при выборочной или минимальной установке элементов инфраструктуры.

Системы определения местоположения— пакет корпоративного программного обеспечения, предоставляющий инструменты для проектирования, конфигурирования, эксплуатации и устранения неполадок RTLS-решений. Эта система служит в качестве центрального хранилища всех данных реального времени о местоположении и связи, полученных инфраструктурой определения местоположения RTLS. Корпоративное программное обеспечение может обеспечивать работу тысячи объектов, пользователей и сотен тысяч отслеживаемых ресурсов, а также имеет возможность отслеживать положение мобильных устройств. Предоставляет данные другим корпоративным приложениям, партнерам или клиентам, а также содержит пользовательский интерфейс и консоль с отчетами, событиями, оповещениями и действиями на уровне ресурсов корпорации, а также с возможностью управления системой. С этим программным обеспечением вам не требуется знать источник данных; оно применяет эффективные алгоритмы сглаживания, и его можно встраивать в различные приложения. Это позволяет пользователям объединить отдельные приложения в одну центральную базу данных.

Сравнение технологий:

Пассивные RFID-метки

Недорогие метки

  • Дальность действия 1–8 м
  • Средняя точность
  • Высокая сложность внедрения
  • Время работы от батареи (Н/Д)
  • Средняя стоимость
UWB

Высокая точность

  • Дальность действия 200 м
  • Высокая точность
  • Высокая сложность внедрения
  • Длительное время работы от батареи
  • Высокая стоимость
GPS

Точность вне помещений

  • Работает по всему миру
  • Низкая точность
  • Простота внедрения
  • Непродолжительное время работы от батареи
  • Высокая стоимость
Wi-Fi

Имеется повсюду

  • Дальность действия 30 м
  • Низкая точность
  • Средняя сложность внедрения
  • Непродолжительное время работы от батареи
  • Средняя стоимость
ISO 24730

Высокая дальность и пригодность для использования в сложных РЧ-средах

  • Дальность действия 400 м
  • Средняя точность
  • Средняя сложность внедрения
  • Длительное время работы от батареи
  • Средняя стоимость
Bluetooth с низким энергопотреблением

Простота внедрения

  • Дальность действия 10 м
  • Низкая точность
  • Простота внедрения
  • Продолжительное время работы от батареи
  • Низкая стоимость

Приложения решений для определения местоположения

Приложения решений для определения местоположения содержат интерфейс для данных о местоположении, чтобы иметь возможность применения решения в бизнесе. Приложения обычно строятся на основе различных способов использования данных о местоположении.

Межотраслевые приложения

Управление ресурсами — отслеживание, использование и контроль любых материальных объектов, которые принадлежат компании или отдельному лицу и используются в коммерческих целях.

Управление логистическими цепочками — управление взаимосвязанными организациями и процессами, связанными с производством, дистрибуцией и реализацией продукции и услуг. Включает управление запасами и складами.

Анализ и мониторинг — интеграция датчиков (т.е. регистраторов данных), которые используются для мониторинга физической среды объекта. К стандартным датчикам относятся датчики температуры и влажности.

Техническое обслуживание, ремонт и капитальный ремонт (MRO) — MRO соответствует видам деятельности, техническим и административным, которые проводятся для того, чтобы объект (инструменты, оборудование, транспортные средства) мог выполнять свои необходимые функции.

Соблюдение требований — соблюдение требований является актом или процессом выполнения требований или режима, установленных правительством, отраслью или клиентом.

Безопасность/защита — управление, предоставление гарантий и соблюдение мер безопасности и защиты для предприятия, его сотрудников, активов, продуктов и процессов. Типовые ситуации применения: безопасность работников, эвакуация и сбор в случае аварии.

Оптимизация рабочих процессов — процедура достижения максимальной эффективности рабочего процесса бизнеса. Одним из примеров является автомобильный завод. Целью является сведение к минимуму числа шагов, которые позволят попасть из точки A в точку B в процессе производства, или обеспечение того, что работнику будет доступны XYZ для правильного выполнения работы, когда он будет находиться в точке B.

Вертикальные рынки и сферы применения

Производство — отслеживание активов, техническое обслуживание и ремонт (MRO), пополнение материальных запасов, обеспечение безопасности и защита, управление логистическими цепочками, незавершенное производство.

Логистика — кросс-доки, управление запасами и складами, безопасность/защита, управление логистическими цепочками, управление складскими площадями.

Транспортировка — использование активов, автоматизированный учёт и отслеживание, погрузка, длительность циклов обслуживания, упаковка, отслеживание безопасности транспортного средства (без сопровождения).

Розничная торговля — отслеживание активов, запасов, управление логистическими цепочками, управление складом.

Здравоохранение — отслеживание активов, соблюдение требований, управление потоком пациентов, безопасность, оптимизация рабочих процессов.

Соображения по внедрению решений для определения местоположения

Когда компании рассматривают возможность внедрения решений для определения местоположения в своих целях, они должны также учитывать факторы, которые могут быть неочевидны. Например, отслеживание людей может привести к возникновению проблем конфиденциальности. Кроме того, следует учесть затраты на установку таких систем и соответствие системы целям компании. Могут также существовать различные региональные и государственные требования или ограничения союзов на отслеживание людей или определенных товаров.

Комплексное решение для определения местоположения содержит множество элементов: от оборудования, необходимого для отслеживания, до программного обеспечения, услуг и компетенции персонала, необходимых для создания и внедрения правильного решения для удовлетворения ваших потребностей и обеспечения быстрой окупаемости инвестиций. Некоторые поставщики специализируются в одной области или предлагают определенный тип оборудования и технологий вместо того, чтобы предоставлять комплексное решение, которое можно интегрировать в существующие приложения. Сотрудничество с компаниями, предлагающими комплексные решения и способными задействовать несколько технологий, позволит обеспечить масштабируемость решения по мере изменения ваших потребностей с течением времени.

Преимущества решений для определения местоположения

Знание местоположения объектов создает важный бизнес-контекст. Компании тратят уйму времени, энергии и средств на отслеживание ресурсов. Автоматизация этого процесса дает возможность освободить мощности и сосредоточиться на делах компании. Благодаря системе, автоматически отслеживающей ресурсы и обеспечивающей доступность информации о состоянии бизнеса, вы сможете сконцентрироваться на принятии бизнес-решений и улучшениях рабочих процессов. Если вы тратите меньше времени на сбор данных, вы можете потратить больше времени на сокращение капитальных расходов для повышения прибыли и оптимизации рабочих процессов.

Благодаря почти 20-летнему опыту инновационной деятельности в области технологий связи компания Zebra является ведущим поставщиком решений для определения местоположения, которые влияют на бизнес-процессы компаний. Мы предоставляем экспертные знания по созданию комплексных, полностью готовых решений от разработки и внедрения программного и аппаратного обеспечения до предоставления профессиональных услуг, необходимых для поддержки работы этих решений в вашей организации. Международный послужной список Zebra включает несколько компаний из списка Fortune 500. В них используются системы и решения Zebra для определения местоположения в реальном времени и получения оперативной информации, предоставляющие конкурентные преимущества. Узнайте, что Zebra может сделать для вас.

Глоссарий терминов

 

AIT: технология автоматической идентификации

Антенна: усиливает сигнал, чтобы его мог обнаружить приёмник

API: программный интерфейс

BLE: Bluetooth с низким энергопотреблением

BOM: ведомость материалов

EAI: управление активами предприятия

IOT: Интернет вещей

ISO: международная организация по стандартизации

pRFID: пассивный RFID

РЧ: радиочастота

RFID: радиочастотная идентификация

RTLS: система определения местоположения в реальном времени

Датчик: датчик получает сигнал и преобразует его в данные (активный приёмник ISO или UWB)

SLA: соглашение об уровне обслуживания

SOW: описание работы

SRD: документ с требованиями к решению

UAT: пользовательское приёмочное тестирование

UWB: сверхширокополосный

WIP: незавершенное производство