Systemy lokalizacyjne w czasie rzeczywistym ( RTLS ) to rozwiązania technologiczne, które automatycznie identyfikują i śledzą lokalizację obiektów lub osób w czasie rzeczywistym, w większości przypadków w budynku takim jak magazyn, stocznia żeglugowa, szpital lub kampus.
Zdolność do dokładnego sprawdzenia, gdzie znajdują się określone zasoby lub osoby w danym momencie, może stanowić ważną korzyść dla organizacji.
W typowej implementacji, bezprzewodowe tagi RTLS są przymocowane do obiektów lub noszone przez ludzi, a stałe punkty odniesienia otrzymują sygnały bezprzewodowe z tych tagów w celu określenia ich lokalizacji.
Tagi i stałe punkty odniesienia mogą być nadajnikami, odbiornikami lub obydwoma, a ta elastyczność pozwala na wiele możliwych kombinacji. Te rozwiązania umożliwiają organizacjom skuteczniejsze śledzenie, gdzie rzeczy się przyczyniają, co może pomóc w ulepszeniu procesów, z którymi się zmagają, takich jak zarządzanie zapasami.
Systemy RTLS są przeznaczone do zastępowania przestarzałych, mniej wydajnych rozwiązań, takich jak arkusze kalkulacyjne, dzięki automatyzacji zadań, które są w większości ręcznie obsługiwane i podatne na błędy.
Systemy RTLS są również cenne dla firm, ponieważ generują inteligencję: Przydatne informacje na temat przemieszczania produktów i aktywów w obiektach, szybkości wykonywania procesów oraz organizacji, takich jak szpitale, w celu przyspieszenia obsługi.
Dane zgromadzone przez te systemy mogą być przechowywane, analizowane, kontrolowane i oceniane przez strony wewnętrzne lub zewnętrzne organy, takie jak publiczne organizacje ds. Bezpieczeństwa.
Pojęcie „RTLS” pojawiło się po raz pierwszy pod koniec lat dziewięćdziesiątych, w celu opisania i zróżnicowania nowej technologii wykorzystującej mechanizm automatyczny identyfikacji znaczników identyfikujących częstotliwość radiową (RFID), a także umożliwiające wyświetlanie na ekranie komputera lokalizacji obiektu oznaczonego tagiem.
Chociaż podobne możliwości zostały wykorzystane wcześniej przez agencje wojskowe i rządowe, technologia ta była zbyt kosztowna dla celów komercyjnych. Dzisiaj RTLS jest wyraźnie rozwijającym się rynkiem. Według raportu globalnego badania technologii i doradczej firmy Technavio, zatytułowanego „Globalny system lokalizacji w czasie rzeczywistym, 2014-2020” rynek wzrośnie z szacunkową roczną stopą procentową 38%. Jednym z kluczowych czynników przyczyniających się do tego wzrostu na rynku jest rosnące przyjęcie RTLS w sektorze opieki zdrowotnej – czytamy w raporcie.
Różne rozwiązania RTLS
RTLS oferują różne rozwiązania w oparciu o takie czynniki, jak typy znaczników używanych do śledzenia, szkielet sieci, który obsługuje system i wiele innych.
W niektórych systemach wykorzystuje pasywne znaczniki RFID do śledzenia lokalizacji obiektów. Z pasywnym RFID czytnik i antena wysyłają sygnał radiowy do znacznika, który wykorzystuje transmitowany sygnał do zasilania samego siebie. Pasywne systemy RFID mogą działać w pasmach radiowych o małej częstotliwości (LF), wysokoczęstotliwościowych (HF) lub o wysokiej częstotliwości (UHF).
Jak sama nazwa wskazuje, pasywne tagi są wykrywane tylko wtedy, gdy są przesłuchiwane lub wykrywane przez urządzenie odbierające lub czytnik.. Odpowiedź z tagu zawiera po prostu unikatowy identyfikator znacznika. Określenie położenia znacznika jest bardzo prymitywne; lokalizacja znacznika jest wywnioskowana przez jego zdolność do wykrycia przez czytnik, więc jeśli i kiedy czytnik „wyczuwa” znacznik, lokalizacja tagu jest określona jako taka sama, co czytniki w danym momencie.
Pasywne systemy RFID mogą służyć jako opłacalne rozwiązania do śledzenia tańszych przedmiotów, takich jak te, które znajdują się w niektórych środowiskach produkcyjnych i detalicznych. Ponieważ pasywne tagi RFID nie potrzebują źródła zasilania lub nadajnika i wymagają tylko chipa i anteny, zwykle są tańsze i mniejsze niż aktywne znaczniki.
Z drugiej strony mają one również krótszy zakres niż aktywne znaczniki, co oznacza, że nie można ich odczytać z tak daleka, jak aktywne tagi. Inne systemy RTLS używają aktywnych tagów RFID. Aktywne tagi zawierają nadajnik i własne źródło energii, zazwyczaj baterię, która jest używana do uruchamiania obwodów mikroczipa i do przesyłania sygnałów do czytnika podobnego do sposobu, w jaki telefon komórkowy wysyła sygnał do stacji bazowej.
Aktywne tagi RFID
Aktywne tagi RFID mają dłuższy zakres odczytu niż znaczniki pasywne, dzięki czemu są bardziej użyteczne w aplikacjach, takich jak śledzenie towarów lub zasobów, które muszą być skanowane w dłuższych przedziałach. Zazwyczaj aktywne tagi RFID są zasilane bateriami o długiej żywotności, które trwają kilka lat, ale w końcu muszą być wymienione.
Niektóre systemy RTLS używają aktywnej technologii RFID, która wykorzystuje istniejące sieci Wi-Fi w celu zapewnienia widoczności w czasie rzeczywistym. System zawiera znaczniki Wi-Fi, które śledzą i raportują ruchy osób i osób oraz stan alarmów bezpieczeństwa pracowników i czujników temperatury.
Zaawansowane rozwiązania Wi-Fi RTLS wykorzystują sieć i jej odczyty mocy, aby obliczyć liczbę prawdopodobnych miejsc na mapie wirtualnej, porównując znaczniki z przeszukiwaną bazą danych odczytów Wi-Fi lub otrzymanymi wskaźnikami siły sygnału (RSSI).
Innym systemem może być wykorzystanie technologii optycznych, takich jak promieniowanie podczerwone (IR) – promieniowanie elektromagnetyczne o dłuższych długościach fal, niż widoczne światło i RFID w celu zapewnienia śledzenia lokalizacji.
W przypadku RTLS w podczerwieni znaczniki emitują sygnały podczerwone i RFID zawierające unikatowe kody identyfikacyjne, które są zbiorowo odbierane przez czujniki w celu określenia lokalizacji.
Jeszcze inne oferty RTLS korzystają z technologii globalnego pozycjonowania (GPS) w celu zlokalizowania tagów. GPS powszechnie używany przez konsumentów w pojazdach lub za pośrednictwem smartfonów w celu znalezienia konkretnych lokalizacji to satelitarny system nawigacyjny, w którym satelity GPS ciągle przekazują cyfrowe sygnały radiowe, które zawierają dane o położeniu satelitów i dokładny czas na ziemię związaną odbiorniki.
Wszystkie satelity zawierają zegary atomowe, które są dokładne w ciągu miliarda sekundy, a na podstawie tych danych odbiorniki wiedzą, jak długo trwa sygnał do odbiornika na ziemi.
Dzięki użyciu trzech satelitów GPS może obliczyć długość i szerokość odbiornika w oparciu o miejsce, w którym przecina się trzy sfery.
Systemy lokalizowania w czasie rzeczywistym w systemie GPS są w znacznym stopniu degradowane, gdy są stosowane w pomieszczeniach z powodu oporu powstałego, gdy struktury fizyczne blokują sygnały satelitarne. Zużywają również znaczne ilości energii, co czyni je niepraktycznymi do użycia w ustawieniach, w których znaczniki nie są zasilane ciągle lub nie są pobierane codziennie.
Praktyczne zastosowanie RLTS i kluczowe korzyści
Firmy z różnych branż mogą wykorzystywać możliwości RTLS do szeregu celów biznesowych.
Aplikacje RTLS zazwyczaj mają na celu poprawę procesów operacyjnych i przepływów pracy; bezpieczeństwo i ochronę; zarządzania zapasami lub kombinacji wszystkich tych elementów.
Implementacja rozwiązań RTLS może pomóc organizacjom w rozwiązywaniu konkretnych wyzwań, z którymi się zmagają, związanych z różnymi przyczynami, w tym niewydajnością zasobów, a nawet zagrożeniem dla pracowników. Robotnicy mogą używać RTLS w celu znalezienia i dostarczenia potrzebnych materiałów, aby sprawnie działały procesy produkcyjne, zwiększając wydajność przez znaczną oszczędność czasu.
Systemy lokalizowania w czasie rzeczywistym mogą również zautomatyzować monitorowanie materiałów i produktów na poziomie parzystym. Mogą nawet wysyłać alerty, gdy poziomy WIP (Praca w toku) spadają poniżej lub przekraczają ustalone progi lub całkowicie się wyczerpują.
Zarządzanie zapasami za pomocą technologii RTLS pozwala producentom na utrzymywanie wydajniejszych fabryk i magazynów. Alerty w czasie rzeczywistym mogą pomóc firmom zapewnić prawidłowe utrzymanie sprzętu, co zmniejsza całkowity koszt posiadania tych produktów.
RTLS nie jest ograniczone tylko do garstki przemysłu; potencjalne zastosowania i zalety technologii są pozornie nieograniczone. W zależności od rodzaju zastosowanego systemu RTLS:
- firmy wydobywcze mogą śledzić miejsca pracy pracowników w celach bezpieczeństwa
- gorzelnie mogą monitorować temperaturę pojemników fermentacyjnych w celu zapewnienia optymalnej jakości
- Obiekty sportowe mogą śledzić graczy i urzędników, dostarczając danych statystycznych w oparciu o lokalizację
- Gminy mogą monitorować wzorce poruszania się pojazdów w celu złagodzenia ruchu
- Wojsko może wdrożyć systemy RTLS w celu śledzenia personelu i sprzętu
- Restauracje i hotele mogą zlokalizować klientów lub pracowników, z którymi należy się skontaktować
- Gospodarstwa mogą śledzić lokalizację zwierząt gospodarskich
Główne komponenty RTLS i ich działanie
Konfiguracje RTLS mogą się znacznie różnić w zależności od rodzaju urządzeń, w jakich technologia jest używana, typu systemu, sposobu jego wykorzystania, rodzajów śledzenia produktów, monitorowania stanów, itp. Jednak wiele implementacji RTLS składa się kilku kluczowych elementów:
Tagi/ identyfikatory
Kluczowym elementem konfiguracji protokołu RTLS jest znacznik lub identyfikator służący do dostarczania informacji o lokalizacji. Znaczniki są dołączane do dowolnego elementu sprzętu, sprzętu lub materiałów, które organizacja chce śledzić, a identyfikatory są noszone przez osoby, które mogą być śledzone lub osoby używające systemu do uruchamiania alertów.
Te niewielkie tagi lub identyfikatory przesyłają regularnie linki częstotliwości radiowych do punktów dostępu, a następnie do oprogramowania RTLS. Pojedyncza implementacja może obsłużyć nawet tysiące znaczników, ale większość wdrożeń zaczyna się od znacznie mniejszych i można je skalibrować w razie potrzeby.
Access Point
Bezprzewodowy punkt dostępowy (AP) to urządzenie umożliwiające urządzeniom bezprzewodowym łączenie się z siecią przewodową przy użyciu Wi-Fi lub związanych z nimi standardów.
Dzięki AP użytkownik może dodać urządzenia, które uzyskują dostęp do sieci za pomocą kilku kabli lub bez. AP zazwyczaj łączy się bezpośrednio z przewodowym połączeniem Ethernetowym, a punkt dostępowy zapewnia połączenia bezprzewodowe za pomocą łączy częstotliwości radiowych dla innych urządzeń, aby korzystać z połączenia przewodowego.
Większość AP obsługuje połączenia wielu urządzeń bezprzewodowych z połączeniami przewodowymi i są one zaprojektowane do obsługi standardów służących do wysyłania i odbierania danych z wykorzystaniem częstotliwości radiowych (określonych standardami IEEE 802.11). W kontekście RTLS znaczniki i identyfikatory komunikują się z standardowych APów Wi-Fi, zazwyczaj zlokalizowanych w całym obiekcie, przy użyciu standardowej komunikacji 802.11
Czujniki temperatury i wilgotności
Te czujniki to lekkie tagi, które mierzą i przekazują informacje o temperaturze i wilgotności względnej pomieszczeń, pojemników, produktów itp. oraz niestandardowych ustawieniach wysokiego / niskiego progu. Czujniki te automatycznie wysyłają alarmy, gdy wilgotność lub temperatura monitorowanego środowiska wychodzą poza określony zakres.
Ponadto system może zautomatyzować monitorowanie i rejestrowanie historii temperatur, co jest często pracochłonnym, ale obowiązkowym zadaniem związanym z spełnianiem wymagań dotyczących zgodności.
Oprogramowanie sterujące systemem
Pomiary sygnału odbierane są z łączności radiowej i dostarczane do kontrolera RTLS wraz z informacjami takimi jak naciśnięcia przycisków, informacje o akumulatorze i pomiary temperatury. Algorytmy obliczają dokładną lokalizację znaczników i identyfikatorów.
Oprogramowanie może być wykorzystywane do sporządzania raportów analitycznych, a w niektórych przypadkach do wiadomości dwukierunkowej.
Beacons
Dokładność umieszczania tagów można zwiększyć dzięki zastosowaniu małych, zasilanych bateryjnie sygnalizatorów położenia, które można zainstalować strategicznie w obrębie takich obiektów, jak korytarze magazynów dystrybucyjnych, pomieszczenia szpitalne, stocznie logistyczne, porty czy inne tereny.
Produkty te są zazwyczaj nadajnikami podczerwieni działającymi bezprzewodowo i są idealne dla obszarów o ograniczonym zasięgu sieci Wi-Fi
Kto angażuje się w projekty RTLS
W zależności od wielkości implementacji RTLS i organizacji, która ją wdraża, projekt może obejmować wielu kluczowych graczy, z których każdy ma unikalne role. Wielu przechodzi do wdrożenia RTLS: ocena technologii i sprzedawcy; planowanie programów, wybór technologii i dobór; testowanie urządzeń; wykonanie wdrożenia; administrowanie systemem, zarządzanie i utrzymanie oraz wsparcie dla bieżącego wykorzystania.
Ważne jest, aby pamiętać, że żadna z dwóch organizacji nie obejmie projektu RTLS dokładnie w ten sam sposób lub zaangażuje się w tym samym poziomie kadry kierowniczej, menedżerów i użytkowników w projekcie.
Jednym z kluczowych pytań, które należy rozważyć na wstępie, jest dokładnie kto powinien być zaangażowany w projekt i jakie umiejętności, doświadczenie i wiedzę przybliżają do tego wysiłku. Często firmy tworzą zespół funkcjonalny na wczesnym etapie procesu, który jest odpowiedzialny za rozwój strategię RTLS, w tym oceny produktów i dostawców, testowanie, wdrażanie i bieżące zarządzanie.
Zespół ten może składać się z praktycznie wszystkich zainteresowanych podmiotów w organizacji, ale generalnie z CIO lub innym wykonawcą technologii na wysokim szczeblu, a także przedstawicieli wyższego szczebla zarządzania, operacji, bezpieczeństwa, tworzenia sieci, zasobów ludzkich lub nawet innych obszarów.
Dobrym pomysłem jest włączenie kilku użytkowników do zespołu, ponieważ z pewnością będą oni mieli cenny wkład w zakresie łatwiejszego korzystania z systemu, potrzeb szkoleniowych i innych kwestii.