Richard Lourette
“Rastreabilidade” tornou-se uma palavra de ordem na indústria de manufatura, pois os gerentes e executivos das fábricas trabalham incansavelmente para melhorar a velocidade e a precisão de suas operações. Para esse fim, os sistemas de localização em tempo real (RTLS) tornaram-se inestimáveis. As soluções RTLS usam tecnologia baseada em identificação por radiofrequência (RFID) para fornecer aos trabalhadores da fábrica a localização exata e a estação em que um item específico pode ser encontrado em suas fábricas.
Na maioria dos sistemas, as etiquetas sem fio são anexadas aos objetos, com pontos de referência fixos recebendo sinais sem fio dessas etiquetas para identificar a localização dos objetos. No entanto, os sistemas de localização em tempo real podem diferir significativamente na forma como operam. Eles utilizam uma variedade de tecnologias RFID ativas, cada uma oferecendo seu próprio conjunto de pontos positivos e negativos, fornecendo uma variedade de preços e precisão variável.
Dependendo das necessidades específicas de uma operação de fabricação, uma tecnologia RTLS pode atender às necessidades operacionais melhor do que outras. Vejamos três tecnologias RFID ativas comuns—sub-gigahertz (sub-GHz), banda ultralarga (UWB) e Bluetooth Low Energy (BLE)—bem como suas características únicas e aplicações de fabricação comuns.
Sub-Gigahertz
O termo “sub-gigahertz” pode identificar qualquer tecnologia sem fio que utilize uma banda de frequência inferior a 1 gigahertz (GHz). Esse tipo comum de tecnologia pode ser encontrado em uma variedade de aplicações, como leitores de medidores domésticos sem fio portáteis. Usando uma quantidade relativamente pequena de energia, os sinais sub-GHz percorrem distâncias maiores do que as faixas alcançadas por sinais de frequência RTLS mais alta. Em alguns casos, a tecnologia sub-GHz pode transmitir informações a uma distância de vários quilômetros.
Para aplicativos RTLS, a principal desvantagem da tecnologia sub-GHz (em comparação com o RTLS de alta frequência) é a menor precisão, principalmente devido a comprimentos de onda mais longos usados por sub-GHz. Como resultado, sub-GHz pode não atingir um nível de precisão que muitas operações de fabricação exigem. Por exemplo, enquanto sub-GHz poderia identificar a localização geral de um veículo em um estacionamento dentro de vários comprimentos de carro, não seria capaz de identificar a localização específica de uma lixeira dentro de uma fábrica.
Essas características tornam o sub-GHz uma tecnologia ideal para aplicativos que precisam rastrear ativos fora das paredes da fábrica. Se um fabricante de automóveis exigir o rastreamento de veículos em um estacionamento ou se um empreiteiro quiser encontrar a localização geral de equipamentos espalhados por um grande canteiro de obras, a tecnologia sub-GHz seria uma ótima opção para integrar seus sistemas de localização em tempo real .
Banda ultralarga
UWB, de longe a tecnologia baseada em RFID ativa mais precisa para sistemas de localização em tempo real, pode identificar a localização de um objeto dentro de 10 centímetros (3,9 polegadas) de precisão. A tecnologia usa a diferença de tempo de chegada (TDoA), uma técnica que mede a diferença no tempo de voo das transmissões de um objeto rastreado, para triangular a localização desse objeto. Além disso, usando várias antenas de recepção, os receptores fixos podem determinar o ângulo de chegada (AoA), melhorando ainda mais a precisão da localização do objeto rastreado. Usando TDoA e, opcionalmente, AoA, vários receptores fixos trabalham juntos para determinar a localização precisa de um objeto.
As maiores desvantagens do UWB RTLS sobre sub-GHZ e BLE são o preço mais alto e o aumento da potência necessária para as transmissões. No nível do componente, um dispositivo UWB deve ser adicionado à lista de materiais para cada dispositivo rastreado. Normalmente, os dispositivos rastreados contêm um rádio BLE para comunicações. A precisão superior do UWB o torna ideal para operações de fabricação onde peças específicas em paletes precisam ser localizadas. Embora o BLE possa fornecer a mesma precisão em todo o piso, o UWB é o caminho a seguir para localizar itens individuais relativamente pequenos.
Bluetooth de baixa energia
Das três tecnologias RTLS discutidas, o BLE atinge um ponto ideal entre preço (mais baixo) e precisão (aceitável para a maioria das aplicações). A disponibilidade comercial da tecnologia BLE, com aplicações generalizadas que vão desde telefones celulares a rádios de carro, reduziu drasticamente o custo de implementação de RTLS com BLE, aumentando o potencial de adoção da tecnologia BLE para uso em sistemas de localização em tempo real. Além disso, o BLE pode gerar precisão submétrica, tornando-se uma opção atraente para a maioria das operações de fabricação que precisam localizar ativos dentro de uma fábrica.
A tecnologia BLE é globalmente suportada e baseada em padrões. Portanto, dispositivos que incorporam chips BLE podem suportar RTLS – mas, a menos que os chips sejam especificamente programados para RTLS, eles não serão utilizáveis em sistemas de localização em tempo real. Essa combinação de baixo custo e precisão aceitável torna o BLE um forte ajuste para operações localizadas inteiramente dentro das paredes da fábrica. Os gerentes de fábrica podem saber a localização de um ativo ou palete a qualquer momento, em aproximadamente 1 metro (3,3 pés).
Cada uma dessas tecnologias vem com seus próprios benefícios e desvantagens. A lição importante é trabalhar com seu provedor de soluções para determinar qual tipo de RFID ativo melhor se adapta às suas operações de fábrica, permitindo que você melhore a eficiência operacional de seus negócios.
Richard Lourette lidera a equipe de engenharia de produto da Divisão Industrial Internet of Things (IoT) da Panasonic.