sick：通過實時定位解決方案提高效率白皮書（14頁）.pdf

《sick：通過實時定位解決方案提高效率白皮書（14頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《sick：通過實時定位解決方案提高效率白皮書（14頁）.pdf（14頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、SICK AG白皮書通過實時定位解決方案提高效率作 者Roland Avar定位系統產品管理部主管SICK 系統工程公司，瑞士總 結倉庫和生產區域的物流流程必須是高效的。其目的是降低成本并提高順序流程的質量。按照工業 4.0 的方法，在這一領域收集的數據構成了企業決策的基礎，并體現出可能的優化潛力。最重要的是，運輸貨物的定位給公司帶來了新的挑戰。只有知道哪個時間點哪個物品在哪里，才能分析物流鏈、優化運輸流程以及提高交貨質量。SICK 的這本白皮書展示了為什么物流流程的可靠性和透明度是生產物流和內部物流的決定性因素，以及如何在定位解決方案的幫助下實現這些目標。它解釋了基于標簽的定位概念，描述了這

2、種實時定位系統的應用可能性，以及為生產公司和物流公司的物品完全可追溯性帶來的優勢。白皮書|SICK通 過 實時定位 解決 方案 提高效率 8026731/2021-01-27如有更改，恕不另行通知2通過實時定位解決方案提高效率目錄什么是實時定位解決方案？.3超寬帶技術.3基于 UWB 標簽的半自動化及非自動化領域實時定位解決方案.4流程鏈和價值鏈中的透明度和數據獲取.4基于 UWB 標簽的實時定位系統的優點.5基于 UWB 標簽的實時定位系統的結構.5SICK 的 Asset Analytics 可視化平臺和分析平臺.7基于標簽的定位解決方案的應用實例.9應用實例 1：定位資產的絕對位置.9應

3、用實例 2：間接定位資產.10應用實例 3：在預訂流程或自動預訂中使用定位數據進行完整性檢查.11通過使用基于標簽的定位解決方案實現節約成本的潛力.12SICK 定位系統：一整套的解決方案.13白皮書|SICK通 過 實時定位 解決 方案 提高效率 8026731/2021-01-27如有更改，恕不另行通知3通過實時定位解決方案提高效率什么是實時定位解決方案？實時定位系統（英文：Real-Time Locating Systems RTLS）提供了在當前時間點要跟蹤的物品的準確位置信息。它們提供了關于特定物品確切位置的寶貴信息。為此，它必須配備一個可以被相應的系統基礎設施檢測到的發射器或標簽。

4、不同的定位場景通常需要不同的定位技術。特別是在全自動區域，提供例如通過掃描系統進行物品識別和定位。此外，也經常會使用 RFID（無線射頻識別）、GPS（全球定位系統）、LiDAR 和藍牙低功耗（BLE）等技術。超寬帶技術超寬帶技術（英文：ultra-wideband UWB technology）也被用于實時定位解決方案。與目前使用的其他技術相比，它具有決定性的優勢。?圖 1：超寬帶技術的優勢一覽。資料來源：FIRa Consortium,https:/www.firaconsortium.org/。憑借強大而成熟的讀碼器、2D 和 3D 機器視覺、2D 和 3D LiDAR 傳感器、無線射頻

5、識別以及其他識別解決方案的組合，SICK 是自動化領域（如輸送系統）識別和物品跟蹤的成熟合作伙伴。隨著基于 UWB 標簽的實時定位系統的發展以及上述技術與 SICK 數據融合層的使用可能性，這種能力被擴展到半自動化及非自動化領域。白皮書|SICK通 過 實時定位 解決 方案 提高效率 8026731/2021-01-27如有更改，恕不另行通知4通過實時定位解決方案提高效率基于 UWB 標簽的半自動化及非自動化領域實時定位解決方案SICK 的基于 UWB 標簽的實時定位系統由 UWB 標簽和接收天線組成。標簽每隔一段時間就會發射很短的 UWB 信號（“閃爍”），周圍的天線會接收到這些信號。天線則

6、通過以太網基礎設施將接收到的 UWB 信號的時間戳發送到定位平臺。利用這一點，通過精確測量該信號在某些天線上的到達時間差來計算標簽的位置。由于只使用到達時間差來計算標簽位置，所以該功能原理被稱為到達時間差（TDoA）?；?UWB 標簽的實時定位系統可以確保目前哪些貨物在哪里的信息，從而也可以在半自動化及非自動化領域使用。連接的定位軟件（如 SICK 的 Asset Analytics）根據接收到的數據計算出標簽的對應位置。除可視化功能外，定位軟件還提供智能標準功能或用戶專用服務，以便進一步使用所獲得的信息。識別解決方案定位Asset Analytics2708RFID圖 2：一整套完整的物品

7、跟蹤解決方案。流程鏈和價值鏈中的透明度和數據獲取在現代化生產企業和物流企業中，通過各種信息技術和通信技術實現機器和流程的智能聯網發揮著重要的作用，并服務于一個核心環節：沿著流程鏈和價值鏈收集數據，以便隨后對數據進行評估并將其轉化為信息。流程和數據的絕對可靠性是不可缺少的，因為通過不同方式獲得的知識是各種企業決策的基礎。因此，目標必須是避免系統中斷，因為這將導致域內和信息技術層面的信息延遲和不一致，并影響透明度。例如在內部物流中，當物品（資產）或材料從源頭離開剛性生產線或裝配線或固定式傳送技術，以便通過移動式運輸輔助工具（如叉車、地面運輸工具、拖曳式列車或移動平臺）將物品或材料運送到終點，便會發

8、生此類系統中斷。與固定式運輸系統相比，在穿過大廳和過道的途中，不進行資產或材料的識別或定位。對控制層而言，這就像一個盲點。資產和材料都是無法追溯的，在最壞的情況下，甚至可能在不經意間丟失。由于透明度不足，流程效率會受到很大影響，因此可能導致損耗、延誤、交付到錯誤地點以及許多其他錯誤?；?UWB 的實時定位解決方案在這里提供了補救措施，因為它們確保物流流程的完全透明。一個借助 UWB 標簽自動追溯資產并深入了解企業狀況的系統，能夠專注于業務決策和優化。當企業花費更少的時間采集數據時，他們可以花費更多的時間減少資本支出、增加收入并改善工作流程。白皮書|SICK通 過 實時定位 解決 方案 提高效

9、率 8026731/2021-01-27如有更改，恕不另行通知5通過實時定位解決方案提高效率基于 UWB 標簽的實時定位系統的優點定位數據能夠靈活規劃生產流程和物流流程，從而確保更好的交貨質量和更高的可靠性。實時了解資產或材料的確切位置為物流流程帶來至關重要的透明度。因此，基于 UWB 標簽的定位系統通過分析設備移動和識別以及消除工作流程瓶頸，有助于節省時間和資金。這樣的定位系統既可以在室內使用，也可以（考慮到各國的具體規定）在室外使用?；?UWB 標簽的實時定位系統的優勢一覽：無“盲點”連續跟蹤所有物理移動提高實時透明度 改進的物流流程的計劃和控制以及降低的搜索時間最大限度地減少閑置時間并

10、提高設備利用率 通過對運輸材料的自動重新改動以及進入或離開某些可調區域時的信息觸發，監控貨物的移動可以實現高度的流程自動化 在大型設備或大面積的系統中，透明度和更好的概覽提高了生產效率，如同無需人工預訂流程的存儲空間的自動化管理 最小化的停機時間、靈活準備或計劃的設置時間以及動態優化調整的路線提高設備的整體效率 可以實時檢查某些生產設備或貨品的可用性 在物流流程和生產流程中可以實現靈活的導航基于 UWB 標簽的實時定位系統的結構在組建基于 UWB 標簽的實時定位系統時，以下組件起著至關重要的作用：物理設備 SICK 提供一整套 UWB 技術的定位系統，由標簽、天線和 Asset Analyti

11、cs 平臺組成 定位區域 需要定位服務的物理空間。必須有一組天線覆蓋 定位單元 定位區域被劃分為定位單元。每一個都由至少四根天線覆蓋，這些天線與一個主站天線處于視線范圍內。因此，定位區域實際上是根據信號質量來劃分區域的。信號強度主要取決于信號路徑的距離和周圍的物理障礙物 主站天線 每個定位單元必須有一個主站天線，以同步設置該單元內的天線。當使用 SICK 的定位系統時，可以將每根天線設置為主站天線模式。相鄰單元的主站天線之間不需要無線電連接 絕對位置 根據到達時間差（英文：Time Difference of Arrival TDoA）計算。至少由 3 根天線計算，精確度在亞米范圍內（30 c

12、m）存在信息 使用天線追溯資產進出相應定位單元。定位基于最近的天線白皮書|SICK通 過 實時定位 解決 方案 提高效率 8026731/2021-01-27如有更改，恕不另行通知6通過實時定位解決方案提高效率SICK 專家從優化的角度為客戶提供定位區域的天線基礎設施設計建議。他們盡量以最少的設備數量滿足客戶對定位的性能要求，實現投資回報率（ROI）最大化。TDoA 功能原理的前提是用于計算標簽位置的天線必須非常精確地同步。相反，對于標簽來說，不太精確的同步就足夠了，這有利于其低功耗運行。天線從選定的主站天線開始定期同步。由于一個主站天線通常不能提供足夠的無線電覆蓋范圍來同步整個定位區域，因此

13、將該區域劃分為若干個定位單元，每個單元分別由自己的主站天線進行同步。?圖 3：將一個定位區域劃分為定位單元。白皮書|SICK通 過 實時定位 解決 方案 提高效率 8026731/2021-01-27如有更改，恕不另行通知7通過實時定位解決方案提高效率SICK 的 Asset Analytics 可視化平臺和分析平臺Asset Analytics 是一個技術獨立、高度靈活的平臺，用于位置數據和傳感器數據的可視化和評估。大量 Asset Analytics 擴展模塊允許您查看、結合甚至融合來自不同類型傳感器的數據，如 UWB、LiDAR、無線射頻識別或條形碼傳感器。Asset Analytics

14、 不需要在用戶的終端設備上進行任何安裝或特殊配置。通過用戶名和密碼登錄后，可以在任何一臺電腦、平板電腦或移動電話上通過網絡瀏覽器實時查看所有被追溯物品的數據。靈活的基于角色的用戶管理可以分配不同的訪問權限。這使得許多不同的用戶，無論公司的類型和規模，都能透明地了解自己的數據，并最大限度地降低搜索耗時。Asset Analytics 的核心功能 數據可視化 清晰顯示，例如實時顯示當前物品的位置、位置信息和狀態信息以及其他傳感器信息圖 4：Asset Analytics 可以實現定位信息的可視化。數據分析 對記錄的數據進行處理，例如用于分析路線引導、運輸時間和停機時間以及推導出優化的潛力圖 5：A

15、sset Analytics 簡化了對路線的分析。拖曳式列車白皮書|SICK通 過 實時定位 解決 方案 提高效率 8026731/2021-01-27如有更改，恕不另行通知8通過實時定位解決方案提高效率 活動管理 自動觸發用戶定義的行為，如通過短信或電子郵件發送消息，例如當到達或離開預定義的地理區域時圖 6：預定義的地理區域可以是諸如收貨區或發貨通道。集成和 API 可以使用帶 REST、WebSocket 或 MQTT 接口的 API 將 Asset Analytics 集成到您的應用程序中。此外，SICK 還可以為客戶的 ERP 系統、MES 或其他系統創建客戶專用的連接器圖 7：Ass

16、et Analytics 應用集成。防止篡改 Asset Analytics 中的所有操作都會被記錄下來，包括時間、用戶 ID 和操作，這樣就可以識別出意外或故意篡改系統的行為并予以撤銷白皮書|SICK通 過 實時定位 解決 方案 提高效率 8026731/2021-01-27如有更改，恕不另行通知9通過實時定位解決方案提高效率基于標簽的定位解決方案的應用實例在實現基于標簽的定位解決方案時，首先必須明確定義應用目標。除了對收集數據的要求外，要跟蹤的資產的價值和性質以及操作條件也起著決定性的作用。應用實例 1：定位資產的絕對位置絕對位置的定位尤其適用于開放區域中大型高品質資產（例如工具、運輸工具

17、或托盤形式的生產設施）的可追溯性。通過安裝在資產上的 UWB 標簽進行定位。安裝在定位區域墻壁或天花板上的由以太網供電（PoE）的天線接收來自標簽的信號，并將時間戳傳送到定位平臺。它將信息和元數據一起存儲在一個數據庫中?？梢酝ㄟ^定位軟件的 API（例如 SICK 的 Asset Analytics）訪問所有這些數據。它可以導出原始數據和處理過的數據。圖 8：定位帶有 UWB 標簽和 UWB 接收天線（SICK 的 LOCU1xx 和 LOCU2xx）的資產的絕對位置。然后，在 SICK 的 Asset Analytics 平臺上可以可視化、分析和進一步使用采集的數據。白皮書|SICK通 過 實

18、時定位 解決 方案 提高效率 8026731/2021-01-27如有更改，恕不另行通知10通過實時定位解決方案提高效率應用實例 2：間接定位資產間接定位原則對低價值、大批量資產的可追溯性特別有用。其中包括制造業的螺絲箱或汽車行業的工具箱等耗材?；跇撕灥拈g接定位解決方案遵循資產組合和不同技術結合的原則。小型物品依據例如其條形碼來識別，并堆疊在配有低成本 RFID 電子標簽的托盤上。然后將識別出的物品與托盤的數據進行耦合。然后，人工操作的叉車運輸托盤。人工操作的叉車配備了無線射頻識別、UWB 標簽和其他傳感器。如果人工操作的叉車拾取托盤，無線射頻識別讀寫器將自動識別托盤。通過 SICK 的 T

19、DC-E 網關系統，定位軟件記錄了存儲在托盤 RFID 電子標簽中的識別數據。然后，定位軟件將此數據與人工操作的叉車相關聯，從而同樣間接地與叉車的位置相關聯，因為該位置是借助 UWB 標簽實時確定的。如果傳感器檢測到人工操作的叉車再次將托盤放下，則將叉車的當前位置作為托盤的最后已知位置進行存儲。由于在間接定位中并不是所有的小型物品和資產都需要價格較高的 UWB 標簽，因此可以大大節省成本。圖 9：通過將識別數據與人工操作的叉車等大型移動物品的位置數據相關聯，對體積較大的小型資產進行間接定位。白皮書|SICK通 過 實時定位 解決 方案 提高效率 8026731/2021-01-27如有更改，恕

20、不另行通知11通過實時定位解決方案提高效率應用實例 3：在預訂流程或自動預訂中使用定位數據進行完整性檢查UWB 定位系統（如 LOCU1xx 和 LOCU2xx）和IIoT 網關系統（如 SICK 的 TDC-E）以及可能的輔助傳感器技術收集的數據并不能創造附加值。然而，可以在一個軟件內進一步處理這些數據，從而產生附加值。為此，必須通過合適的軟件算法和性能強大的中間件融合涉及的所有定位系統的定位與時間數據并解釋為信息。例如，可以通過確定的定位數據使預訂流程自動化，即可以通過中間件在商品管理系統中記入商品，而無需人工干預。圖 10：在不同地理區域內采集到的數據通過 Asset Analytics

21、 定位軟件轉發到上級 ERP 系統和 MES。白皮書|SICK通 過 實時定位 解決 方案 提高效率 8026731/2021-01-27如有更改，恕不另行通知12通過實時定位解決方案提高效率在揀貨流程中，還可以借助獲得的定位數據進行完整性檢查。圖 11：借助 Asset Analytics 檢查定義的地理區域內揀貨的完整性。除專有的可視化功能和分析功能外，Asset Analytics 還提供開放的接口，使原始數據和預處理數據能夠用于企業范圍內的供應鏈、Asset Management 以及云應用。通過該連通性還可以在 ERP 系統或 MES 層面使用定位數據，以更好地了解物流流程。例如，允

22、許評估源頭和終點之間的運行時間和運輸時間，并優化供應鏈的干預。通過使用基于標簽的定位解決方案實現節約成本的潛力可以在物流流程的多個位置看到使用基于 UWB 標簽的定位解決方案所節省的費用。由于較高的數據透明度以及資產的實時定位，每天的搜索工作量和相關步行距離大大減少。通過優化物流流程，還可以減少倉庫和生產車間之間必要的貨車行程。根據所獲得的定位數據（例如生產區中的收貨）自動重新預訂貨物，而無需人工預訂流程。有了這些潛在的成本節約，在短短幾年內就能收回基于 UWB 標簽的實時定位系統的總運行成本（英文：Total Cost of Ownership TCO）。運行成本的構成如下：?圖 12：總運

23、行成本（Total Cost of Ownership,TCO），實現定位系統在幾年內就能收回成本。白皮書|SICK通 過 實時定位 解決 方案 提高效率 8026731/2021-01-27如有更改，恕不另行通知13通過實時定位解決方案提高效率SICK 定位系統：一整套的解決方案資產的定位以及由此獲得的物流流程的透明度為生產企業和物流企業提供了明顯的附加值。通過實時定位系統獲得的定位數據可以對生產流程和物流流程進行靈活的規劃和優化，從而確保更好的交貨質量和更高的可靠性。SICK 提供完整的定位解決方案，包括所有必要的組件，并根據客戶的具體要求進行定制。除高性能的硬件和軟件外，還包括全方位的服

24、務產品，即可以在線也可以在客戶所在地獲得，并提供全方位的支持。?圖 13：SICK 為定位任務提供完整的解決方案，包括咨詢、服務和支持。憑借其完整的解決方案，SICK 可以確保在實現實時定位系統時，滿足室內物品精確溯源的所有可靠性和性能要求。每個系統都符合高質量標準，并提供特定行業的功能。這是基于 SICK 多年來在識別技術和定位技術方面的經驗，從網絡技術到協議和認證的自上而下的專業能力以及在實際企業數字化項目中的豐富經驗。專業的咨詢、最好的支持、培訓和全面而又易于理解的文檔使這些技術解決方案更加完善。SICK 還時刻關注每個數字化項目的價值時間以及所有利益相關者和用戶的接受程度。因為這些經常被忽視但又很重要的方面往往是項目成敗的關鍵。SICK AG|Waldkirch|Germany|參 考FIRa Consortiumhttps:/www.firaconsortium.org/8026731/2021-01-27 SKOM/ITL(2021-05)Pre USmod zh51