隨著未來(lái)工廠和工業(yè) 4.0 創(chuàng)新部署在全球范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展，實(shí)時(shí)定位系統(tǒng) RTLS越來(lái)越被認(rèn)為是制造過(guò)程中最 具生產(chǎn)力、成本效益、影響力和破壞性最小的附加系統(tǒng)之一。

考慮到這一點(diǎn)，許多公司現(xiàn)在面臨著決定哪種 RTLS 技術(shù)最適合他們的需求。有多種 RTLS 解決方案可供選擇，包括 Wi-Fi、藍(lán)牙、超寬帶 (UWB) 和射頻識(shí)別 (RFID)。

然而，并非所有這些技術(shù)都以相同的方式提供結(jié)果。本文將深入探討這些 RTLS 技術(shù)之間的差異，以及 UWB 和 RFID 系統(tǒng)的組合如何產(chǎn)生大于各部分之和的結(jié)果。它還將探討如何以最小的努力和對(duì)持續(xù)運(yùn)營(yíng)的干擾將 UWB 無(wú)縫集成到 RFID 中。

此外，它還將提供案例研究，證明結(jié)合使用 UWB 和 RFID 可以顯著提高運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)力。

比較 RFID 和 UWB 跟蹤解決方案：

選擇正確的資產(chǎn)跟蹤技術(shù)取決于具體需求和最終用途的目標(biāo)。要考慮的因素包括位置數(shù)據(jù)所需的準(zhǔn)確性或粒度、每個(gè)被監(jiān)控資產(chǎn)的更新率、被跟蹤資產(chǎn)的數(shù)量和價(jià)值、與資產(chǎn)丟失相關(guān)的成本或風(fēng)險(xiǎn)、進(jìn)行跟蹤的物理環(huán)境、以及技術(shù)的易用性和成本，以及收集和傳輸數(shù)據(jù)的要求。

RFID射頻識(shí)別技術(shù)

RFID已被廣泛應(yīng)用。RFID 系統(tǒng)可以采用多種方式配置，包括低頻 (LF)、高頻 (HF) 和超高頻 (UHF) 系統(tǒng)，以及無(wú)源和有源系統(tǒng)。無(wú)源 RFID 能夠使用非常小且價(jià)格低廉的標(biāo)簽來(lái)跟蹤各種有形資產(chǎn)。

RFID 的優(yōu)點(diǎn)包括硬件互操作性、廉價(jià)標(biāo)簽（尤其是無(wú)源標(biāo)簽）、多種標(biāo)簽選項(xiàng)和小型無(wú)線電簽名。

然而，RFID也有一些缺點(diǎn)，例如精度不穩(wěn)定、讀取器成本高、系統(tǒng)安裝復(fù)雜、覆蓋范圍有限以及無(wú)線信號(hào)可能被攔截等。RFID 系統(tǒng)是一組多樣化的技術(shù)，其功能因讀取器而異。

手持式閱讀器與無(wú)源標(biāo)簽相結(jié)合非常常見(jiàn)，并且對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的要求極低。無(wú)源系統(tǒng)利用非常小且廉價(jià)的標(biāo)簽來(lái)跟蹤各種實(shí)物資產(chǎn)，從大型車(chē)輛和機(jī)械到小型手動(dòng)工具。這些系統(tǒng)具有高度可擴(kuò)展性，但跟蹤僅了解最近注冊(cè)的掃描點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，需要在整個(gè)跟蹤區(qū)域進(jìn)行大量掃描或門(mén)式固定掃描儀。RFID 系統(tǒng)，無(wú)論是無(wú)源還是有源，與 UWB 型 RTLS 相比，在視線范圍內(nèi)效果最 佳，但范圍有限。

超寬帶技術(shù)

超寬帶是資產(chǎn)跟蹤和實(shí)時(shí)定位領(lǐng)域的尖端技術(shù)。它因其準(zhǔn)確性、可擴(kuò)展性、安全性和成本效益而迅速成為領(lǐng)先的解決方案。

UWB 技術(shù)使用短脈沖、低功率輸出、大帶寬，在廣泛的無(wú)線電頻譜上傳輸數(shù)據(jù)。這種低功耗方法能夠傳輸大量數(shù)據(jù)，即使在沒(méi)有直接視線的情況下也能實(shí)現(xiàn)高精度的實(shí)時(shí)定位。

UWB 擁有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，例如能夠穿過(guò)墻壁和障礙物傳輸數(shù)據(jù)、提供實(shí)時(shí)更新、不干擾大多數(shù)其他 RF 信號(hào)和設(shè)備、獨(dú)特的無(wú)線電簽名以及提高避免多徑傳播的能力。因此，該解決方案即使在金屬表面反光的雜亂工業(yè)環(huán)境中也能發(fā)揮作用。

然而，UWB也有一些缺點(diǎn)。它是一種較新的 RTLS 技術(shù)，因此互操作性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議不太成熟，市場(chǎng)認(rèn)可度也較低。

UWB 技術(shù)非常適合在其他無(wú)線技術(shù)經(jīng)常失效的重工業(yè)和 GPS 遮擋環(huán)境中使用。跟蹤高價(jià)值資產(chǎn)等應(yīng)用或準(zhǔn)確性至關(guān)重要的場(chǎng)景（如安全、安保和醫(yī)療保健）可為 UWB 提供最快的投資回報(bào)。

它能夠繞過(guò)和穿過(guò)障礙物，從而提供了安裝靈活性，包括能夠在讀取器和跟蹤器設(shè)備之間無(wú)視線的情況下進(jìn)行操作。此外，其獨(dú)特的無(wú)線電特征使其特別適合在具有金屬和其他反射表面的環(huán)境中使用。

何時(shí)同時(shí)使用 RFID 和 UWB

在某些制造工廠中，結(jié)合 RFID 和 UWB 技術(shù)可以提供全面的資產(chǎn)跟蹤解決方案。

由于高價(jià)值資產(chǎn)和低價(jià)值資產(chǎn)同時(shí)存在，這種組合可以滿足不同的跟蹤要求。特別是無(wú)源 RFID，可以為跟蹤許多低價(jià)值物品提供有效且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的解決方案，而 UWB RTLS 通常更準(zhǔn)確，并且可以為更大、更有價(jià)值的物品提供無(wú)需視線的實(shí)時(shí)可見(jiàn)性。

利用 RFID 和 UWB 叉車(chē)跟蹤優(yōu)化倉(cāng)庫(kù)運(yùn)營(yíng)

制造商正在充分利用 RFID 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為叉車(chē)配備 RFID 讀取器，掃描帶有 RFID 標(biāo)簽的托盤(pán)，并通過(guò)掃描倉(cāng)庫(kù)貨架將物料準(zhǔn)確匹配到各自的位置。為了進(jìn)一步提高效率和優(yōu)化路線管理，將 UWB 技術(shù)融入叉車(chē)中，以便立即獲得叉車(chē)的實(shí)時(shí)位置和移動(dòng)歷史記錄，已成為領(lǐng)先制造商的常見(jiàn)做法。

RFID、條形碼和 UWB 跟蹤最 大限度提高汽車(chē)制造效率

汽車(chē)和其他重型設(shè)備制造商正在提高生產(chǎn)力，使用無(wú)源 RFID 標(biāo)簽或條形碼跟蹤在制品 (WIP)，在將其放置在工作車(chē)或旅行車(chē)上時(shí)對(duì)其進(jìn)行掃描，然后利用 UWB 標(biāo)簽始終了解其位置手推車(chē)。

這非常適合汽車(chē)制造工廠，其金屬架上裝有 25 至 30 個(gè)由 AGV 或機(jī)器人移動(dòng)的零件，例如，將 UWB 和 RFID 結(jié)合起來(lái)創(chuàng)建一個(gè)可以跟蹤 AGV、零件和單品級(jí)庫(kù)存移動(dòng)的系統(tǒng)。通過(guò)標(biāo)記 5,000 多個(gè)金屬貨架并使用條形碼進(jìn)行庫(kù)存管理，公司可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)貨架位置和內(nèi)容以及帶有標(biāo)記內(nèi)容的其他移動(dòng)資產(chǎn)（機(jī)器人、拖船、越野車(chē)等）的實(shí)時(shí)可見(jiàn)性來(lái)提高設(shè)施效率。

利用 RFID 和 UWB 資產(chǎn)跟蹤簡(jiǎn)化線性制造

使用貼在車(chē)輛底盤(pán)上的 RFID 或條形碼標(biāo)簽來(lái)跟蹤線性制造中的車(chē)輛及其組件，有助于最 大限度地提高線性制造環(huán)境中的效率。

借助 RFID，您可以使用靠近標(biāo)簽安裝的固定讀取器來(lái)識(shí)別每個(gè)生產(chǎn)區(qū)域的車(chē)輛和組件，讀取范圍通常小于 3 英寸。與 VIN 號(hào)碼相匹配的 UWB 標(biāo)簽可讓您在室內(nèi)或室外實(shí)時(shí)精細(xì)地定位特定車(chē)輛，完成后即可輕松定位。

這一全面的解決方案確保在等待組件或修改時(shí)存儲(chǔ)的車(chē)輛具有完整的可見(jiàn)性。

利用 RFID 和 UWB 實(shí)現(xiàn)工具跟蹤和管理

當(dāng)設(shè)施擁有大量工具（其中一些工具較小，另一些工具較大）時(shí)，利用無(wú)源 RFID 和 UWB 技術(shù)可提供完整的跟蹤解決方案。

RFID 非常適合監(jiān)控和管理您設(shè)施中的小型物品和手動(dòng)工具。例如，配備 RFID 讀取器的工具箱在簽入和簽出工具時(shí)讀取 RFID，并記錄誰(shuí)拿走了工具。

UWB 技術(shù)最適合工具箱和無(wú)法放入工具箱的工具等較大物品，從而可以在整個(gè)設(shè)施的任何地方實(shí)現(xiàn)完整的可視性和位置跟蹤。

對(duì)于沒(méi)有工具箱的設(shè)施，UWB 可用于跟蹤存儲(chǔ)在壁櫥中并每天檢查進(jìn)出的校準(zhǔn)工具，確保始終了解其行蹤。

通過(guò)正確的資產(chǎn)跟蹤解決方案最 大限度提高制造投資回報(bào)率和效率

隨著采用資產(chǎn)跟蹤來(lái)提高制造效率的勢(shì)頭不斷增強(qiáng)，制造商必須考慮滿足其特定需求的混合解決方案的潛在優(yōu)勢(shì)。通過(guò)結(jié)合 RFID-UWB 方法，制造商可以優(yōu)化成本效益并充分享受其設(shè)施中資產(chǎn)跟蹤的優(yōu)勢(shì)。

案例研究

制造環(huán)境對(duì)實(shí)施基于 RTLS 無(wú)線電的系統(tǒng)提出了獨(dú)特的挑戰(zhàn)，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)高精度和適應(yīng)性可能很困難。特別是，具有金屬和反射表面的設(shè)施必須仔細(xì)評(píng)估 RTLS 解決方案，以確保其能夠在此類(lèi)設(shè)置中準(zhǔn)確、安全和靈活地運(yùn)行，同時(shí)還支持室內(nèi)和室外操作（如有必要），并進(jìn)行擴(kuò)展以滿足需求該設(shè)施的。不幸的是，許多系統(tǒng)無(wú)法在如此復(fù)雜和反射的環(huán)境中提供可靠和準(zhǔn)確的性能。

出于這些原因，UWB 技術(shù)代表了工廠車(chē)間等擁擠且充滿挑戰(zhàn)的制造環(huán)境中 RTLS 的理想解決方案。即使存在反射表面，該技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)高精度和可靠性，并且可以有效擴(kuò)展以處理數(shù)千種資產(chǎn)。

GE 航空集團(tuán) MRO 設(shè)施的零件跟蹤工作流程管理效率低下

在GE 航空航天公司的維護(hù)、修理和大修 (MRO) 設(shè)施ACSC中，零件和工作訂單流的管理是一項(xiàng)需要緊急關(guān)注的重大挑戰(zhàn)。每天，團(tuán)隊(duì)必須手動(dòng)檢查 2,000 多個(gè)工單的狀態(tài)，以確定當(dāng)天任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。這項(xiàng)耗時(shí)的工作需要12個(gè)人每天花三個(gè)小時(shí)，尋找前一天轉(zhuǎn)移到下一站的工單。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，ACSC 需要一個(gè)能夠準(zhǔn)確、高效地實(shí)時(shí)跟蹤其工單位置的定位系統(tǒng)。自動(dòng)化優(yōu)先級(jí)流程將消除手動(dòng)跟蹤的需要，并為團(tuán)隊(duì)節(jié)省寶貴的時(shí)間。此外，簡(jiǎn)單易用的系統(tǒng)將有助于減少錯(cuò)誤，并確保團(tuán)隊(duì)可以在需要時(shí)快速找到零件。

通過(guò)實(shí)施可靠、高效的定位系統(tǒng)，GE 航空航天工廠將能夠改善工作流程管理、提高生產(chǎn)率并降低成本。這將使團(tuán)隊(duì)能夠?qū)Ｗ⒂跒榭蛻籼峁└哔|(zhì)量的維護(hù)服務(wù)，確保他們的飛機(jī)安全高效地運(yùn)行。

通過(guò)安裝UWB RTLS定位系統(tǒng)，ACSC 能夠顯著減少手動(dòng)跟蹤其工單位置所花費(fèi)的時(shí)間。以前需要 12 個(gè)人每天花費(fèi) 3 個(gè)小時(shí)的日常任務(wù)減少到每人只需 15 至 20 分鐘。該系統(tǒng)到位后，ACSC 現(xiàn)在可以連續(xù)、準(zhǔn)確地概覽所有工作訂單的位置，無(wú)需手動(dòng)搜索和估計(jì)。

ACSC 在選擇 ATLAS 系統(tǒng)之前評(píng)估了多個(gè)定位系統(tǒng)。MRO 設(shè)施選擇該解決方案是因?yàn)槠錅?zhǔn)確性、易于設(shè)置、有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格點(diǎn)以及跟蹤軟件的全面靈活性。

在整個(gè)工廠實(shí)施該系統(tǒng)后，該公司發(fā)現(xiàn)僅三個(gè)月就實(shí)現(xiàn)了投資回報(bào)，生產(chǎn)率提高了 12 倍，工作能力提高了 15%。此外，它還通過(guò)簡(jiǎn)化工作流程管理流程和減少工作量來(lái)提高員工滿意度。

管理 CRYSTAL GROUP 制造工廠內(nèi)的三種不同跟蹤需求

Crystal Group是定制加固型計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商，其制造工廠具有三種不同的跟蹤需求。該公司需要一個(gè)系統(tǒng)來(lái)跟蹤其 900 項(xiàng)資產(chǎn)，包括校準(zhǔn)工具、銷(xiāo)售訂單推車(chē)和政府擁有的資產(chǎn)。目前用筆和紙進(jìn)行手動(dòng)跟蹤的方法效率低下且耗時(shí)。

這導(dǎo)致花費(fèi)了大量的時(shí)間和資源。由于每個(gè)類(lèi)別都有多種資產(chǎn)，并且需要不同的移動(dòng)和跟蹤協(xié)議，因此尋找單一的跟蹤解決方案具有挑戰(zhàn)性。

Crystal Group 最終采用了 Wiser 的 UWB 解決方案，因?yàn)椴渴饐我患夹g(shù)即可輕松滿足其所有三種不同的跟蹤需求，并具有優(yōu)勢(shì)。

總之

最終，RFID 和 UWB 技術(shù)之間的選擇取決于具體的用例和應(yīng)用的要求。在許多情況下，結(jié)合多種跟蹤技術(shù)（例如 RFID 和 UWB）可以提供更全面、更準(zhǔn)確的資產(chǎn)跟蹤。重要的是，不僅要評(píng)估您的操作的具體要求，還要評(píng)估哪種技術(shù)或技術(shù)組合最能滿足您的每個(gè)特定跟蹤需求。