Cris Masselle
À medida que as implantações de inovação da Fábrica do Futuro e da Indústria 4.0 ganham impulso em todo o mundo, os sistemas de localização em tempo real (RTLS) estão se tornando cada vez mais reconhecidos como uma das adições mais produtivas, econômicas, impactantes e menos disruptivas ao processo de fabricação. Com isso em mente, muitas empresas agora precisam decidir qual tecnologia RTLS atende melhor às suas necessidades.
Há uma variedade de soluções RTLS disponíveis, incluindo Wi-Fi, Bluetooth, banda ultralarga (UWB) e identificação por radiofrequência (RFID). No entanto, nem todas essas tecnologias oferecem resultados da mesma maneira. Este artigo se aprofundará nas diferenças entre essas tecnologias RTLS e como uma combinação de sistemas UWB e RFID pode produzir resultados maiores que a soma de suas partes. Ele também explorará como o UWB pode ser perfeitamente integrado ao RFID com o mínimo de esforço e interrupção das operações em andamento. Além disso, fornecerá estudos de caso que demonstram os aumentos significativos na produtividade operacional que podem ser alcançados usando UWB e RFID em combinação.
Escolher a tecnologia certa de rastreamento de ativos depende de suas necessidades e objetivos específicos para o uso final. Os fatores a serem considerados incluem a precisão desejada ou granularidade dos dados de localização, taxas de atualização para cada ativo sendo monitorado, o número e o valor dos ativos sendo rastreados, os custos ou riscos associados à perda de ativos, o ambiente físico no qual o rastreamento ocorrerá, e a facilidade de uso e custo da tecnologia, bem como requisitos para coleta e transferência de dados.
Uma tecnologia popular de rastreamento de ativos é a identificação por radiofrequência. RFID tem sido usado em uma ampla gama de aplicações. Os sistemas RFID podem ser configurados de várias maneiras, incluindo sistemas de baixa frequência (LF), alta frequência (HF) e ultra alta frequência (UHF), bem como sistemas passivos e ativos. O RFID passivo oferece a capacidade de rastrear uma ampla gama de ativos físicos com etiquetas muito pequenas e baratas. Os sistemas RFID ativos podem ser mais autônomos e menos intrusivos.
As vantagens do RFID incluem interoperabilidade de hardware, etiquetas baratas (especialmente as passivas), várias opções de etiquetas e uma pequena assinatura de rádio. No entanto, o RFID também tem algumas desvantagens, como variabilidade na precisão, altos custos do leitor, instalações de sistemas complexos, áreas de cobertura limitadas e o potencial de interceptação de sinais sem fio. Os sistemas RFID são um conjunto diversificado de tecnologias com capacidades variadas, dependendo de seus leitores.
Leitores portáteis acoplados a etiquetas passivas são muito comuns e têm requisitos mínimos de infraestrutura. Os sistemas passivos utilizam tags muito pequenas e baratas para rastrear uma ampla gama de ativos físicos, desde grandes veículos e máquinas até pequenas ferramentas manuais. Esses sistemas são altamente escaláveis, mas o rastreamento só é conhecido a partir do ponto de varredura registrado mais recente. Para localização em tempo real, várias varreduras ou scanner estacionário do tipo portal são necessários em toda a área de rastreamento. Os sistemas RFID, passivos ou ativos, funcionam melhor com linha de visão e têm alcance limitado em comparação com o RTLS do tipo UWB.
A banda ultralarga é uma tecnologia de ponta no domínio do rastreamento de ativos e localização em tempo real. Ele emergiu rapidamente como uma solução líder por sua precisão, escalabilidade, segurança e economia. A tecnologia UWB transmite dados em uma ampla seção do espectro de rádio usando pulsos curtos com saída de baixa potência em uma grande largura de banda. Este método de baixa potência permite a transferência de uma quantidade substancial de dados, resultando em determinação de localização em tempo real de alta precisão, mesmo sem linha de visão direta.
O UWB possui várias vantagens, como sua capacidade de transmitir dados através de paredes e obstáculos, fornecer atualizações em tempo real, não interferir com a maioria dos outros sinais e dispositivos de RF, assinaturas de rádio exclusivas e capacidade aprimorada de evitar a propagação de vários caminhos. Como resultado, a solução funciona mesmo em ambientes industriais desorganizados com superfícies metálicas reflexivas. No entanto, o UWB também tem algumas desvantagens. É uma tecnologia RTLS mais recente, portanto, os padrões e protocolos do setor para interoperabilidade são menos maduros e têm menos reconhecimento de mercado.
A tecnologia UWB é ideal para uso em indústrias pesadas e ambientes obstruídos por GPS, onde outras tecnologias sem fio geralmente falham. Aplicativos como rastreamento de ativos de alto valor ou cenários em que a precisão é crucial, como segurança, proteção e assistência médica, oferecem o retorno mais rápido do investimento para UWB. Sua capacidade de contornar e contornar obstáculos oferece flexibilidade na instalação, incluindo a capacidade de operar sem linha de visão entre leitores e dispositivos rastreadores. Além disso, sua assinatura de rádio exclusiva o torna particularmente adequado para uso em ambientes com metal e outras superfícies reflexivas.
Soluções como a tecnologia Locator & ATLAS Redundant Radio Location & Tracking (RRLT) da Wiser Systems apresentam um processo de autocalibração que torna as instalações de grande escala rápidas, eficientes e baratas. Além disso, medidas de economia de energia, como taxas de notificação programáveis, foram desenvolvidas para prolongar a operação da tag por anos sem recarga ou substituição da bateria.
Em certas instalações de fabricação, a combinação das tecnologias RFID e UWB pode oferecer uma solução abrangente para rastreamento de ativos. Com a presença de ativos de alto e baixo valor, essa combinação pode atender a diferentes requisitos de rastreamento. O RFID passivo, em particular, pode fornecer uma solução eficaz e acessível para rastrear muitos itens de baixo valor, enquanto o UWB RTLS geralmente é mais preciso e pode fornecer visibilidade em tempo real sem linha de visão para itens maiores e mais valiosos.
Os fabricantes estão aproveitando os benefícios da tecnologia RFID equipando suas empilhadeiras com leitores RFID para digitalizar paletes com etiquetas RFID e combinar com precisão os materiais com seus respectivos locais, digitalizando as estantes do armazém. Para aumentar ainda mais a eficiência e otimizar o gerenciamento de rotas, incorporar a tecnologia UWB em empilhadeiras, de modo que sua localização em tempo real e históricos de movimento estejam disponíveis a qualquer momento, está se tornando uma prática comum entre os principais fabricantes.
Fabricantes automotivos e de outros equipamentos pesados estão alcançando melhorias de produtividade rastreando itens de trabalho em andamento (WIP) usando tags RFID passivas ou códigos de barras, digitalizando-os conforme são colocados em carrinhos de trabalho ou viajantes e, em seguida, utilizando tags UWB para sempre saber a localização de as carroças ou viajantes. Isso é ideal para fábricas automotivas com racks de metal com 25 a 30 peças que são movidas por AGVs ou robôs, por exemplo, onde o acoplamento UWB e RFID cria um sistema que pode rastrear o movimento de AGVs, peças e estoque de itens. Ao marcar mais de 5.000 racks de metal e usar códigos de barras para gerenciamento de estoque, as empresas podem aumentar a eficiência das instalações obtendo visibilidade em tempo real sobre a localização e o conteúdo do rack, bem como outros ativos móveis (robôs, rebocadores, carrinhos, etc.) com conteúdo marcado .
O rastreamento de veículos e seus componentes na fabricação linear usando RFID ou etiquetas de código de barras afixadas no chassi do veículo pode ajudar a maximizar a eficiência em um ambiente de fabricação de revestimentos. Com o RFID, você pode identificar veículos e componentes em cada zona de produção com leitores estacionários montados próximos às etiquetas, que têm um alcance de leitura normalmente inferior a 3 polegadas. As tags UWB combinadas com os números VIN permitirão que você localize granularmente veículos específicos em ambientes internos ou externos em tempo real, com facilidade após a conclusão. Esta solução abrangente garante que os veículos armazenados enquanto aguardam componentes ou modificações tenham visibilidade completa.
Quando as instalações têm um grande número de ferramentas, algumas das quais são pequenas e outras grandes, a utilização de tecnologias RFID passivas e UWB fornece uma solução de rastreamento completa. O RFID é perfeito para monitorar e gerenciar itens menores e ferramentas manuais em suas instalações. Por exemplo, uma caixa de ferramentas equipada com leitores RFID lê o RFID quando uma ferramenta é registrada e retirada, e também registra quem a pegou. A tecnologia UWB é melhor para itens maiores, como a caixa de ferramentas e ferramentas que não cabem na caixa de ferramentas, permitindo visibilidade completa e rastreamento de localização em qualquer lugar da instalação. Para instalações sem caixas de ferramentas, o UWB pode ser usado para rastrear ferramentas calibradas armazenadas em armários e verificadas diariamente, garantindo que seu paradeiro seja sempre conhecido.
Como a adoção do rastreamento de ativos para melhorar a eficiência da fabricação continua ganhando força, é importante que os fabricantes considerem os benefícios potenciais de uma solução híbrida que atenda às suas necessidades específicas. Com uma abordagem RFID-UWB combinada, os fabricantes podem otimizar a relação custo-benefício e colher todos os benefícios do rastreamento de ativos em suas instalações.
O ambiente de fabricação apresenta desafios únicos para a implementação de um sistema baseado em rádio sem fio RTLS, pois pode ser difícil alcançar alta precisão e adaptabilidade. Em particular, as instalações que apresentam superfícies metálicas e refletoras devem avaliar cuidadosamente a solução RTLS para garantir que ela funcione com precisão, segurança e flexibilidade nesse tipo de ambiente, além de oferecer suporte à operação interna e externa, se necessário, e escalar para atender às necessidades da instalação. Infelizmente, muitos sistemas falham em fornecer desempenho confiável e preciso em ambientes tão complexos e reflexivos.
Por esses motivos, a tecnologia UWB representa a solução ideal para RTLS em ambientes de fabricação lotados e desafiadores, como chão de fábrica. Essa tecnologia permite alta precisão e confiabilidade, mesmo na presença de superfícies reflexivas, e pode ser dimensionada de forma eficaz para lidar com milhares de ativos. Para ilustrar esse ponto, considere as experiências de dois clientes que aproveitaram exclusivamente a tecnologia UWB em suas fábricas.
Na instalação de manutenção, reparo e revisão (MRO) da GE Aerospace, ACSC, o gerenciamento de peças e o fluxo de ordens de serviço era um grande desafio que exigia atenção urgente. Todos os dias, a equipe precisava verificar manualmente o status de mais de 2.000 ordens de serviço para priorizar as tarefas do dia. Essa tarefa demorada exigia que 12 pessoas passassem três horas por dia procurando as ordens de serviço que foram movidas para a próxima estação no dia anterior.
Para resolver esse problema, a ACSC precisava de um sistema de localização que rastreasse com precisão e eficiência as localizações de suas ordens de serviço em tempo real. Automatizar o processo de priorização eliminaria a necessidade de rastreamento manual e economizaria um tempo valioso para a equipe. Além disso, um sistema simples e fácil de usar ajudaria a reduzir erros e garantir que a equipe pudesse localizar as peças rapidamente quando necessário.
Ao implementar um sistema de localização confiável e eficiente, a instalação da GE Aerospace seria capaz de melhorar o gerenciamento do fluxo de trabalho, aumentar a produtividade e reduzir custos. Isso permitiria que a equipe se concentrasse em fornecer serviços de manutenção de alta qualidade a seus clientes, garantindo que suas aeronaves operassem com segurança e eficiência.
Ao instalar o sistema de localização ATLAS da Wiser, a ACSC conseguiu reduzir significativamente o tempo gasto rastreando manualmente as localizações de suas ordens de serviço. A tarefa diária que anteriormente exigia que 12 pessoas passassem três horas por dia foi reduzida para apenas 15 a 20 minutos por pessoa. Com o sistema implantado, a ACSC agora tem uma visão geral precisa e contínua da localização de todas as suas ordens de serviço, eliminando a necessidade de buscas e estimativas manuais.
O ACSC avaliou vários sistemas de localização antes de selecionar o sistema ATLAS. A instalação de MRO escolheu esta solução por sua precisão, facilidade de configuração, preço competitivo e flexibilidade abrangente no software de rastreamento. Depois de implementar o sistema em toda a instalação, a empresa descobriu que obteve um retorno sobre o investimento em apenas três meses, melhorou a produtividade em um fator de 12 e aumentou a capacidade de trabalho em 15%. Além disso, aumentou a satisfação do trabalhador simplificando o processo de gerenciamento do fluxo de trabalho e reduzindo a carga de trabalho.
O Crystal Group, fornecedor líder de soluções personalizadas de equipamentos de rede e computadores robustos, tinha três necessidades distintas de rastreamento em suas instalações de fabricação. A empresa precisava de um sistema para rastrear seus 900 ativos, incluindo ferramentas calibradas, carrinhos de pedidos de vendas e ativos de propriedade do governo. O atual método manual de rastreamento com caneta e papel era ineficiente e demorado.
Isso resultou no gasto de uma quantidade significativa de tempo e recursos. Com muitos tipos de ativos em cada categoria e com vários protocolos de rastreamento e movimento necessários, encontrar uma única solução de rastreamento provou ser um desafio. O Crystal Group acabou adotando a solução UWB da Wiser pela facilidade e benefícios de implantar uma única tecnologia para atender a todas as suas três necessidades de rastreamento distintas.
Em suma, a escolha entre as tecnologias RFID e UWB depende do caso de uso específico e dos requisitos do aplicativo. A combinação de várias tecnologias de rastreamento, como RFID e UWB, pode, em muitos casos, fornecer rastreamento de ativos mais abrangente e preciso. É importante avaliar não apenas os requisitos específicos de sua operação, mas também qual tecnologia ou combinação de tecnologias atenderá melhor a cada uma de suas necessidades específicas de rastreamento.
Cris Masselle é diretora de marketing da Wiser Systems