您需要了解的實時定位系統(tǒng) (RTLS)

RTLS 是智能工廠、數(shù)字化轉型和工業(yè) 4.0 系列先進數(shù)字技術的重要組成部分。對于許多操作來說，諸如 RTLS 之類的位置智能解決方案可能是他們嘗試的第 一個技術。

《福布斯》最近發(fā)表的一篇文章《2023 年制造業(yè)的四個預測》指出，“技術富人和窮人之間的差距將擴大。”

RTLS 已經(jīng)存在了 20 多年，大多數(shù)支持 RTLS 的技術現(xiàn)在已經(jīng)眾所周知，并且已經(jīng)投入生產。人們不太了解這些技術之間的差異，以及如何評估每種技術的成本和收益，以便為您的行業(yè)/設施的跟蹤需求選擇最 佳解決方案。

RTLS 技術可以根據(jù)每個站點的環(huán)境特性、需要跟蹤的資產的數(shù)量、類型和價值以及所需的跟蹤頻率和精度（從房間水平到英寸以內）進行定制。

根據(jù) Markets and Markets? 發(fā)布的新研究報告，到 2026 年，實時定位系統(tǒng)市場 (RTLS) 的價值將達到 127 億美元。

以下是本指南將討論的主要主題： 

l  第 1 章：什么是 RTLS？

l  第 2 章：人們如何使用 RTLS？

第 1 章：什么是 RTLS？

術語 RTLS 通常指的是本地定位系統(tǒng)，而不是 GPS 等全球定位系統(tǒng)。雖然時間和位置是兩者明顯的共同點，但識別是 RTLS 的另一個重要特征，即使在識別信息受到保護的情況下也是如此。

本質上，實時定位系統(tǒng)顯示了定義的區(qū)域內的內容、地點和時間，以決策者可以理解的方式量化這些因素。例如，RTLS 可用于顯示哪臺叉車（什么）在特定時間（何時）穿過倉庫（何處）中的給定揀貨通道。另一個例子：RTLS 可以可視化在工作日的給定點（何時）將哪個可運輸集裝箱（什么）裝載到特定卡車（何處）。

由于 RTLS 描述了廣泛的位置智能解決方案，因此有助于消除歧義。例如，術語“實時定位系統(tǒng)”通常封裝提供基于鄰近度的數(shù)據(jù)或實際坐標的系統(tǒng)。它有時也用于識別設置阻塞點的設備的系統(tǒng)，從而在掃描點提供臨時位置。由于掃描點系統(tǒng)不顯示連續(xù)/實時位置，因此本指南不會深入探討這些系統(tǒng)。相反，以下部分的重點將是即使在資產移動時也能持續(xù)提供識別、位置和計時數(shù)據(jù)以及上述內容、地點和時間的系統(tǒng)。

RTLS 中使用的技術

有越來越多的創(chuàng)新方法可以使實時定位成為現(xiàn)實。

一般來說，不同技術的射頻方法都是相同的。無線收發(fā)器（通常稱為跟蹤器標簽或簡稱標簽）標記正在定位和跟蹤的物體或人員。同時，已知位置的參考點系統(tǒng)讀取來自這些標簽的傳輸，以計算實際的定時和位置數(shù)據(jù)。這些參考點可以稱為天線、錨點，有時也稱為信標，具體取決于所使用的系統(tǒng)。

有些系統(tǒng)在邊緣計算位置數(shù)據(jù)，有些系統(tǒng)首先將其發(fā)送回本地或基于云的服務器。同樣，一個系統(tǒng)可以使用三角測量，而另一個系統(tǒng)可以使用三邊測量，有些系統(tǒng)需要射頻設備之間有清晰的視線：

l  無線上網(wǎng)

l  藍牙/低功耗藍牙 (BLE)

l  超寬帶

l  ISM 頻段或 UHF RFID

l  窄帶物聯(lián)網(wǎng)

還有其他非射頻 RTLS 方法，例如超聲波或紅外線。此外，許多 RTLS 解決方案都采用了各種非 RF 方法，例如磁力測量、慣性測量或陀螺儀計算。然而，這些更常用于補充基于射頻的系統(tǒng)。

資產跟蹤和 RTLS 之間有什么區(qū)別？

實時定位系統(tǒng)（RTLS）和資產跟蹤這兩個術語有時并排出現(xiàn)，甚至可以互換使用。資產跟蹤可以參考 RTLS 之外的許多工具。共同點在于識別和跟蹤。關鍵的區(qū)別在于“跟蹤”的含義。

資產跟蹤可以描述從電子表格到圖書館目錄再到實時定位系統(tǒng)（RTLS）等真實位置智能系統(tǒng)的任何內容。許多資產跟蹤解決方案都是軟件工具，旨在間歇性地記錄手動輸入的數(shù)據(jù)，而不是在提供持續(xù)實時更新的同時進行自主跟蹤。因此，資產跟蹤通常需要系統(tǒng)在數(shù)據(jù)記錄的瞬間對事物進行說明，無論是掃描的時刻、庫存更新的時間還是其他指標。連續(xù)自主獲取的位置數(shù)據(jù)并不總是圖像的一部分。

條形碼是基本資產跟蹤解決方案的一個主要示例。條形碼提供識別功能，但不配備連續(xù)的位置或計時數(shù)據(jù)。即使在特定的設定位置頻繁掃描，時間和位置數(shù)據(jù)也是臨時的而不是當前的。另一方面，有多種使用 RTLS 的方法，但這些方法根本不被描述為資產跟蹤。例如，非光學導航系統(tǒng)或基于位置的工人安全應用程序在通常稱為資產跟蹤的范圍之外使用 RTLS。

有時，掃描點識別是唯 一需要的信息；掃描圖書館書籍或火車通票就是例子。在其他情況下，精 確和連續(xù)的位置數(shù)據(jù)是真正的游戲規(guī)則改變者，無論是由于資產移動的頻率（資產損失特別危險或昂貴），還是因為位置數(shù)據(jù)增強了效率的關鍵指標。

最終，了解資產跟蹤和 RTLS 之間的重疊又回到了了解相關技術的具體應用以及所收集的識別、位置和計時數(shù)據(jù)的組合。

第 2 章：人們如何使用 RTLS？

RTLS 的不同應用幾乎是無限的。畢竟，幾乎任何人都可以從更好地了解事物的實時變化中受益。位置數(shù)據(jù)的一般價值導致了各種各樣的最終用途應用，從制造工作跟蹤、庫存管理、堆場管理、供應鏈和物流，到醫(yī)療保健、動物跟蹤以及采礦和采礦業(yè)人員的安全。其他危險行業(yè)。幾乎不可能有意義地解釋 RTLS 解決現(xiàn)實問題的每一種方式或情況。

本指南將重點關注一些特別常見的用例和相關應用程序。

您如何知道 RTLS 是否適合您的用例？

這個問題的答案將在第 3 章中更直接地解答。然而，簡短的答案是從徹底了解組織的問題開始。當您知道該技術需要為您完成什么任務后，確定是否有可行的技術會容易得多。

制造業(yè)中的實時定位系統(tǒng)

智能工廠正在收集各種數(shù)據(jù)——分析溫度、機器振動、聲學異常、空氣質量和許多其他參數(shù)——而位置數(shù)據(jù)可以成為這些指標的重要補充。

與其他行業(yè)一樣，RTLS 對制造業(yè)的主要好處之一是 RTLS 可以補充甚至消除許多容易出錯的手動流程。掃描就是一個很好的例子。一些工廠為其制造過程的每個關鍵步驟安排了自動掃描站，以便批次或單個組件在每個節(jié)點都有清晰的進度和合規(guī)標記。然而，掃描技術的局限性（例如人為錯誤）以及許多制造過程的各種物理方面使得自動掃描具有挑戰(zhàn)性并且通常是不可能的。

例如，某些組件無法添加條形碼，因為它們要經(jīng)過化學過程或焊接區(qū)域。另一個例子：許多 RFID 閱讀器在金屬部件周圍無法可靠地工作。此外，為工作環(huán)境配備自動視線掃描儀（如條形碼的使用）可能既笨重又昂貴。鑒于困難重重，制造商通常依靠人類工人手動掃描或標記哪個物品移動到哪里、在什么時間以及移動了多長時間。

RTLS 在混亂、無組織和非結構化的制造環(huán)境中特別有用，這種情況在單元制造中很常見，其中零件從一個工位移動到另一個工位，并且多次在工位之間來回移動或跳過某些工位。在這些環(huán)境中跟蹤正在進行的工作可能容易出錯。通過自動執(zhí)行基于位置的更新，實時定位系統(tǒng)可以提高可靠性，加快任務的每一步，并最終提高產量。

這只是 RTLS 在制造業(yè)中的一個例子。其他有價值的應用包括：

l  通過位置感知提高工人安全

l  快速搜索丟失的物品

l  高價值資產庫存例程自動化

l  在擁堵或周界偏差的情況下提供預測警告

使用 RTLS 改進在制品 (WIP) 跟蹤

雖然位置和計時數(shù)據(jù)在制造過程的幾乎任何階段都很有幫助，但實時定位系統(tǒng) (RTLS) 對于在制品 (WIP) 跟蹤來說非常寶貴。

在制造領域，WIP 本質上是指為產品增加價值的運輸過程：制造已經(jīng)開始，但產品尚未完成。根據(jù)產品或制造商的不同，增加價值的步驟可能會很長、很辛苦，而且在時間和空間上都是相互獨立的。毫不奇怪，WIP 例程很難獲得每個組件或批次組件狀態(tài)的準確實時可見性。

RTLS 通過將始終最 新的數(shù)據(jù)與旅程的每一段相匹配來幫助跟蹤 WIP。通過全天候自動生成的實時圖片，流程管理者可以立即檢測到以下問題：

l  在流程中的任何給定步驟上花費的時間不一致或過長

l  產品或組件經(jīng)常積壓的地方

l  每個制造項目花費的總制造時間

l  意外的瓶頸或計劃外的停機

l  狀態(tài)與流程當前階段不同步的項目

l  流程錯誤和解決這些錯誤的質量控制措施

此類數(shù)據(jù)點可幫助制造商了解真實的 WIP 軌跡、及早糾正錯誤并簡化整體工作流程。

實時定位系統(tǒng)（RTLS）在堆場管理中的應用

車場本質上是物流中心，因此時間和地點對于那里發(fā)生的幾乎所有事情都至關重要。一旦車輛離開車場，通常會通過 GPS 或遠程信息處理解決方案對其進行跟蹤。然而，在庭院或停車場本身，全球定位系統(tǒng)無法提供操作員所需的可見度。

實時定位系統(tǒng)通過定位和跟蹤車輛到各個停車位來填補關鍵空白。低功耗、高精度 RTLS 可以通過繪制可用停車位、通知物流和車輛調度或自動更新車輛維護等基于位置的程序，為堆場管理人員節(jié)省時間和金錢。

價值的另一個維度：院子里經(jīng)常隨處停放著一排排看起來相似的車輛。這不僅會阻礙車輛通行，而且在許多情況下，在院子里找到指定的車輛可能會非常困難且耗時。實時定位系統(tǒng) (RTLS) 允許堆場管理者和派遣司機識別標記車輛的位置、可達性和準備狀態(tài)。

智能倉儲中的實時定位系統(tǒng)

一些倉庫已經(jīng)現(xiàn)代化得幾乎面目全非，而另一些倉庫的運作方式幾乎與三十或四十年前一樣。自動車輛或機器人運行一些設施，而其他設施仍然難以使用剪貼板、電子表格或其他手動填寫的日志來管理資產來保持當前庫存。即使考慮到如此廣泛的倉庫運營，可以公平地說，幾乎每個倉庫，無論其數(shù)字化階段如何，都可以或已經(jīng)從位置數(shù)據(jù)中受益。

一方面，每個倉庫的設計目的都是使實物資產在需要時可組織、可存儲和可查找。RTLS 完全符合這些目標。另一方面，倉庫的庫存管理通常使用多種不同的技術，每種技術都有自己的地位和價值。

理論上，實時定位解決方案可以在任何給定時刻記錄倉庫中的每一項資產，但 RTLS 的成本遠高于條形碼等可掃描標識符，因此較舊、更簡單的 ID 系統(tǒng)不太可能做到這一點。很快就會被完全取代。由于 RTLS 技術對于跨行業(yè)的這種 100% 庫存來說還不夠小或足夠便宜，因此 RTLS 的大多數(shù)倉庫應用都集中在高價值資產、批量資產、過期資產或頻繁移動的物品上。

叉車跟蹤是一種常見需求。叉車經(jīng)常被留在奇怪或不合適的地方，特別是在較大的設施中，這使得立即搜索和找到每輛車的位置很有幫助。RTLS 還提供關鍵的使用指標，顯示每臺叉車的移動頻率以及每臺叉車的行駛路線，這有助于倉庫經(jīng)理了解他們真正需要多少臺叉車。而且，跟蹤叉車負載的內容、地點和時間也具有附加值。

跟蹤騎手袋（帶有工單的塑料附件或識別正在處理的資產的文書工作）是 RTLS 的另一個很好的用途。乘客的文書工作通常包括可掃描的標識符，例如條形碼，因此可以將這個現(xiàn)有的可掃描的 ID 與可重新分配的 RTLS 標簽相關聯(lián)。

醫(yī)療保健中的實時定位系統(tǒng)

醫(yī)療保健是最早認真嘗試 RTLS 的行業(yè)之一。這不足為奇，因為醫(yī)院充滿了寶貴的實物資產，這些資產經(jīng)常移動，需要在需要時快速甚至立即訪問。

靜脈注射泵和輪椅等移動資產的庫存管理是最緊迫的需求之一。事實證明，跟蹤租賃設備也非常有價值，因為提前歸還租金可以減輕醫(yī)院的巨額開支。

接觸者追蹤是另一個明顯的需求。例如，甚至在 COVID-19 爆發(fā)之前，醫(yī)院就已經(jīng)利用 RTLS 來幫助預防醫(yī)院獲得性感染 (HAI)。醫(yī)院感染預防有時是通過跟蹤人員來實現(xiàn)的，但也可以通過跟蹤內窺鏡等通常與感染傳播相關的醫(yī)療工具來實現(xiàn)。

尋路和導航是 RTLS 在醫(yī)療保健領域的另一個日益增長的用途。雖然還有其他技術可以幫助患者和護理人員，但許多醫(yī)院和醫(yī)療保健園區(qū)的規(guī)模和復雜性使得室內定位成為一項有價值的服務。

使用 RTLS 進行時間和運動研究

時間和運動研究有各種配置，包括許多實際上并不是通過 RTLS 最 好完成的配置。然而，對于專注于工作站之間的運動、路線分析或人或車輛可以采取的其他物理路徑的熱圖的研究來說，實時定位系統(tǒng)是最 佳選擇。

無論最終用戶想要了解推車、叉車還是單個工人的運動，時間和運動數(shù)據(jù)的基本價值都是相同的。一旦相關的人或物體配備了標簽，標簽的運動歷史就會顯示所需時間段內的逐點位置。

有很多方法可以在沒有 RTLS 的情況下進行基于路線的時間運動研究，但是無需太多工作，查看地圖上的點就可以令人大開眼界。迂回路徑、瓶頸或重復路線很快就會變得明顯。最重要的是，測量過程很簡單。工作人員不需要改變他們的節(jié)奏，數(shù)據(jù)是實時收集的，無需有人手動記錄路徑或對冗長的視頻卷進行排序。

使用 RTLS 還可以讓組織比光學時間運動方法更直接地保護個體員工的隱私。最終，實時定位系統(tǒng)有助于告知如何更好地改變工作流程甚至空間布局，并且它是通過數(shù)據(jù)而不是估計或最 佳猜測來實現(xiàn)的。

使用 RTLS 的其他方式

還有更多方法可以使用 RTLS 來節(jié)省時間、降低成本并消除現(xiàn)實世界中的難題。運動分析、消費者尋路、動物護理以及建筑創(chuàng)新和效率都是大類，更不用說人們對位置數(shù)據(jù)的智能家居應用日益增長的興趣。