Firmy produkcyjne w coraz większym stopniu wdrażają rozwiązania technologiczne z zakresu Przemysłu 4.0. Ideałem jest inteligentna fabryka, czyli zdigitalizowany i zautomatyzowany zakład produkcyjny, który umożliwia osiągnięcie imponujących korzyści w obszarach związanych z terminowością dostaw, jakością produktów, zarządzaniem zapasami, kosztami pracy oraz ogólną produktywnością. Nie przypadkiem mówi się o czwartej rewolucji przemysłowej.Widać to wyraźnie na poniższym wykresie, który porównuje roczne rzeczywiste poprawy wskaźników produktywności w zakładach produkcyjnych notowane od 1990 roku w stosunku do oczekiwanej poprawy tych samych wskaźników w perspektywie kolejnych pięciu lat.

Jak widać, potencjalne korzyści są znaczące. Trudno zatem się dziwić, że właściciele zakładów produkcyjnych na całym świecie inwestują w inteligentną produkcję. Przewiduje się, że między 2017 a 2026 rokiem globalny rynek inteligentnych fabryk będzie rósł o prawie 12 procent rocznie, osiągając wartość 378 miliardów dolarów.

Zdigitalizowane fabryki gromadzą coraz większe ilości danych, które pochodzą głównie ze zautomatyzowanych procesów oraz maszyn. Na ich podstawie można lepiej zarządzać zasobami oraz planować produkcję. Im więcej jednak danych dostarczanych ze zautomatyzowanych procesów, tym bardziej przeszkadza brak danych z procesów manualnych, czyli tych angażujących pracowników i niewykorzystujących maszyn. Mimo szybko postępującej automatyzacji, w wielu branżach wciąż większość zadań jest wykonywana manualnie, a część procesów zawsze będzie wymagała zaangażowania pracowników.

Procesy produkcji nieodzownie wiążą się z ruchem — pracowników, półproduktów, wózków widłowych — i to bez względu na poziom automatyzacji. Do ich monitorowania wykorzystuje się systemy lokalizacji w czasie rzeczywistym (RTLS). Najpopularniejsze z nich są obecnie oparte na RFID lub Wi-Fi, ale niestety obie te technologie mają poważne wady, które znacznie ograniczają ich przydatność. RFID ma bardzo niewielki zasięg i nie pozwala na pomiary ruchu, Wi-Fi natomiast ma niewystarczającą dokładność i dużą zawodność pomiarów. Dużo lepsze rezultaty oferują systemy oparte na technologii Ultra-Wideband (UWB), która dostępna jest na rynku już od kilkunastu lat, ale dopiero od niedawna znajduje zastosowanie w przemyśle. UWB jest technologią radiokomunikacji o bardzo niskim poborze mocy pozwalającą na wysyłanie dużej ilości danych w szerokim widmie radiowym. Początkowo była wykorzystywana głównie przez wojsko (radary) oraz w szpitalach, ale jej możliwości sprawiają, że w coraz większym stopniu jest wykorzystywana do monitorowania zasobów w czasie rzeczywistym. Poniżej przedstawiamy szerzej dlaczego Indoorway, po dokładnym przebadaniu innych dostępnych alternatyw, wybrał właśnie tę technologię, do stworzenia swojego rozwiązania RTLS.

Powód 1: Niezawodność pomiarów

Sygnał UWB może przechodzić przez wiele różnych przeszkód, na przykład regały wysokiego składowania. Jest też mało podatny na zakłócenia związane z metalowymi elementami, a także innymi sieciami, ponieważ nadaje na szerokim paśmie oraz innych częstotliwościach niż Wi-Fi, czy też Bluetooth. Ta cecha jest bardzo istotna w przemyśle, ponieważ w związku z coraz większą penetracją rozwiązań z obszaru Internetu Rzeczy (IoT), pasmo Wi-Fi w zakładach przemysłowych coraz częściej po prostu, mówiąc kolokwialnie, się zapycha.

Niezawodność pomiarów jest najważniejszym kryterium w zastosowaniach związanych z monitorowaniem procesów produkcji oraz logistyki wewnętrznej, ponieważ oznacza, że na zebranych danych i opartych o nie analizach, lub alertach można po prostu polegać. Jest to szczególnie ważne jeśli system informuje o zdarzeniu mającym wpływ na utrzymanie ciągłości produkcji lub bezpieczeństwo pracy.

Powód 2: Bardzo wysoka dokładność

Przy pomocy UWB można osiągnąć dokładność pomiaru liczoną w centymetrach, a nie w metrach, jak w przypadku systemów opartych o Bluetooth lub Wi-Fi. Taka dokładność ma znaczenie w zastosowaniach przemysłowych, ponieważ jak już zostało wspomniane, pozwala polegać na zebranych danych. Mniej dokładne pomiary mogłyby np. sugerować, że wózek widłowy przejeżdża czasem przez ścianę, a operator wózka widłowego prowadząc pojazd, jednocześnie wokół niego biega.

Wysoką dokładność pomiarów umożliwia sposób liczenia lokalizacji, oparty na pomiarach czasu dotarcia sygnału z lokalizatora do rozmieszczonych na monitorowanej przestrzeni odbiorników sygnału, podobnie jak w przypadku GPS. Natomiast systemy wykorzystujące Bluetooth oraz Wi-Fi obliczają lokalizację na bazie pomiarów siły sygnału, co jest dużo bardziej niedokładną i podatną na zakłócenia metodą. Inną cechą UWB poprawiającą dokładność lokalizacji jest możliwość wysyłania sygnałów z dużą częstotliwością. Dzięki temu system otrzymuje dużo danych pozwalających na wprowadzenie ewentualnych poprawek do obliczeń jeśli pojedyncze sygnały uległy np. zakłóceniom.

Dokładność pomiarów jest szczególnie przydatna w zastosowaniach związanych z automatyczną alokacją kosztów pracy, ponieważ pozwala zdefiniować niewielkie strefy (np. przy maszynie) i polegać na pomiarach pokazujących ile czasu i kiedy pracownicy w tym miejscu spędzili.

Powód 3: Niskie zużycie energii

Lokalizatory wysyłające sygnał UWB mogą działać przez długi czas, na co pozwala wysyłanie przez nie ultrakrótkich sygnałów, których częstotliwość wysyłania można jeszcze dodatkowo regulować. Na przykład, wolno poruszający się pociąg logistyczny może nie wysyłać sygnału tak często jak wózek widłowy, a matryca odłożona na magazyn może rzadziej wysyłać sygnał niż ta sama matryca używana w innym momencie na linii produkcyjnej.

Lokalizatory zaprojektowane i używane przez Indoorway mogą działać na jednej baterii ponad 12 miesięcy, a klienci są na bieżąco informowani o stanie jej zużycia, aby móc wymienić lokalizator lub baterię na nową przed jej zużyciem.

Powód 4: Krótki czas wdrożenia

W porównaniu do większości rozwiązań z zakresu Przemysłu 4.0 system do monitorowania zasobów w czasie rzeczywistym oparty o UWB jest bardzo prosty do wdrożenia i konfiguracji, ponieważ nie wymaga integracji z innymi systemami, ani ingerencji w proces produkcji. Z naszego doświadczenia, instalacja infrastruktury pomiarowej na powierzchni nawet około 5000 m2 oraz konfiguracja systemu powinna zająć nie więcej niż jeden dzień. Co więcej, może być wykonana w większości przez lokalne służby utrzymania ruchu, jedynie pod specjalistycznym nadzorem. Dane z monitoringu są zbierane i od razu wizualizowane w panelu klienta, więc już po kilku dniach od instalacji systemu można dokonać pierwszych obserwacji.

Wniosek

Rozwiązania RTLS oparte o UWB pozwalają firmom produkcyjnym na dużo lepsze zrozumienie ich procesów produkcji i logistyki wewnętrznej niż alternatywne rozwiązania. Niezawodna technologia i wiarygodne dane to jednak tylko podstawa. Prawdziwą korzyścią dla firm produkcyjnych są informacje z systemu, na podstawie których można podejmować decyzje pozwalające na poprawę produktywności, ograniczenie strat i lepszą alokację zasobów.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o konkretnych korzyściach z monitoringu procesów i aktywów, zachęcamy do odwiedzenia naszej strony internetowej lub do bezpośredniego kontaktu na indoorway@aiut.com.

‍