Implementare i RTLS (Real Time Location Systems) è essenziale per ottimizzare i processi produttivi in ottica smart. Beacon, RFID e UWB sono oggi i protocolli di comunicazione che consentono di generare informazioni preziose per l’ottimizzazione dei flussi di prodotti, mezzi e persone.
Indice degli argomenti
La smart industry
C’era una volta la catena di montaggio: processi lineari dove le fasi sequenziali della produzione erano molto ben individuabili, così come i prodotti che venivano trasformati.
Oggi diversi modelli di fabbrica adottano un modello che prevede l’utilizzo di isole autonome che operano sui manufatti, non solo in funzione della fase di lavorazione alla quale sono sottoposti, ma anche in ragione di criteri più complessivi. Per esempio, se ci sono ritardi o picchi di lavoro, le isole possono essere velocemente riprogrammate e utilizzate, flessibilmente, per indirizzare i flussi di lavorazione dove c’è maggiore disponibilità di mezzi e risorse.
Di fronte a questa logica, diventa ancora più importante conoscere il posizionamento lungo la filiera dei diversi “oggetti” che costituiscono gli asset produttivi aziendali. Avere sotto controllo lo stato dell’arte è il primo passo per individuare le strategie di ottimizzazione che rendano il lavoro più sicuro, efficiente e produttivo. Si pensi solo a quali vantaggi una conoscenza puntuale del posizionamento di beni e risorse possano generare nell’efficientamento delle attività di manutenzione o nella gestione della supply chain.
Produzione, logistica e retail
La possibilità di localizzare in tempo reale qualsivoglia “oggetto”, persona o mezzo all’interno di un plant consente una serie di preziosi vantaggi anche nel comparto logistico: si possono evitare i cosiddetti “colli di bottiglia”, definendo, per esempio, i percorsi migliori per gli operatori all’interno di un magazzino, rendendo più sicuri i flussi di movimentazione di mezzi e persone all’interno dello spazio di lavoro.
Un ulteriore ambito applicativo – dopo produzione e logistica – dove la localizzazione in tempo reale è molto utilizzata è il segmento retail. Attraverso i tag RFID UHF i retailer possono gestire inventari, attrezzare barriera casse e sviluppare soluzioni antitaccheggio. Ulteriore utilizzo in questo comparto è legato a un’ottimizzazione delle logiche commerciali. In questo caso si parla del cosiddetto proximity marketing: scoprire in quali punti del negozio si fermano i clienti, quali sono i percorsi privilegiati o i prodotti più testati, consente alle catene retail di sviluppare politiche commerciali e promozionali molto vicine alle abitudini di acquisto dei loro consumatori target.
Real Time Location Systems, come sono composti
Le soluzioni utilizzate nel rilevamento in tempo reale della posizione di un oggetto, un mezzo o una persona all’interno di un’area delimitata vengono definiti RTLS (Real Time Location Systems).
Sono sostanzialmente tre gli elementi base che compongono un sistema RTLS:
- TAG – dispositivi a radiofrequenza per la trasmissione contactless di dati a corto raggio. Dotati di chip con memoria, i tag generalmente identificano univocamente l’oggetto ai quali sono associati;
- antenne – costituiscono la componente essenziale per inviare e ricevere i dati contenuti all’interno dei tag. Sono poste sia sui lettori (o reader) che leggono i tag, che possono essere fissi o mobili, sia sui tag stessi. Le onde radio emesse dalle antenne dei lettori vengono intercettate dalle antenne dei tag che, quindi, restituiscono ai lettori stessi le informazioni contenute nel microchip;
- sistemi informatici di gestione – tutte le informazioni scambiate tra tag e lettori sono gestite da sistemi informatici che utilizzano tali dati per pianificare e governare i processi in ambito logistico, retail e manufacturing.
Real Time Location Systems: i protocolli di comunicazione
Le applicazioni di localizzazione in real time più utilizzate attualmente si basano su tre tecnologie il cui utilizzo viene previsto in funzione della tipologia e delle caratteristiche di progetto:
Essendo naturalmente tecnologie differenti in termini di precisione, investimento e raggio di copertura, è evidente che nel momento in cui si approccia un progetto RTLS è essenziale confrontarsi con partner esperti per non rischiare di costruire soluzioni sovradimensionate, sottodimensionate o comunque, non funzionali all’obiettivo che ci si è posti.
Real Time Location Systems: Beacon, il “faro” che viene dal mobile
Nato in ambito mobile, Beacon – che tradotto dall’inglese significa “faro” – è una tecnologia per la localizzazione sviluppata da Apple una decina di anni fa. Il beacon è in pratica un sensore attivo, basato su tecnologia BLE (Bluetooth Low Energy), che può connettersi e trasmettere dati a dispositivi mobili come tablet e smartphone che si trovino nelle vicinanze e abbiano il Bluetooth attivo. Generalmente questo avviene fino a una distanza di 70 metri. Per la lettura del segnale emesso dal beacon è necessario che sul device mobile sia presente un’app dedicata alla ricezione e fruizione di quel particolare servizio.
Oltre ad agire sul lato della profilazione – raccogliendo tramite l’app dati relativi al tempo di permanenza in un luogo, così come gli articoli di maggior interesse e le abitudini di acquisto degli utenti – il beacon, come già accennato, è utile per impostare campagne efficaci di proximity marketing, poiché consente di inviare al consumatore informazioni personalizzate proprio in funzione del luogo in cui si trova o del prodotto che sta testando.
I beacon vengono utilizzati anche in ambito enterprise soprattutto per la tracciabilità delle navette utilizzate nell’intralogistica per la movimentazione interna delle merci tra linee e magazzini.
RFID E UWB, quali differenze fra i due protocolli
Se parliamo di applicazioni RTLS all’interno del mondo manifatturiero è senz’altro più probabile imbattersi nell’utilizzo di tag RFID o in soluzioni basate sulla tecnologia Ultra Wide Band (UWB).
La differenza tra le due è, in primo luogo, legata alla banda utilizzata. RFID opera in banda UHF (Ultra High Frequency – 865-928 MHz) e consente di raggiungere letture fino ad alcuni metri.
I sistemi RTLS basati su Ultra Wide Band (UWB), invece, lavorano a frequenze più elevate: gli impulsi vengono inviati alla frequenza approssimativa di uno ogni due nanosecondi.
UWB opera a una larghezza di banda molto ampia che può occupare lo spettro 3,1- 4,8 GHz e 6,0-8,5 GHz.
La seconda grande differenza tra i due protocolli è che, mentre i tag RFID sono alimentati a induzione, quindi si attivano solo quando si trovano nel raggio di copertura wireless di un lettore RFID, i tag UWB sono “attivi”. Alimentati a batteria, trasmettono un segnale identificativo a intervalli regolari o secondo logiche definite in base al progetto da implementare.
In termini generali, RFID si rileva molto prezioso quando è essenziale l’identificazione veloce di oggetti attraverso l’utilizzo di varchi o portali in grado di leggerne il passaggio: si pensi, per esempio, alle movimentazioni in ambito logistico dove, grazie ai tag RFID, è possibile individuare con precisione tutti i prodotti presenti su un pallet grazie all’estrema accuratezza con la quale è oggi possibile la lettura dei dati, aggiornando in tempo reale le informazioni presenti nel gestionale di magazzino.
Nell’ambito della produzione, con la medesima logica utilizzata in logistica, l’identificazione tramite RFID è in grado di rivelarsi estremamente preziosa nell’ambito di flussi di lavorazione lineari poiché consente una puntuale verifica del buon funzionamento della filiera.
Se invece si opera in un ambiente produttivo “a isole”, come quello accennato ad inizio articolo, è senza dubbio utile ragionare sull’introduzione di sistemi basati sulla tecnologia Ultra Wide Band. Grazie alla capacità di lavorare attivamente a frequenze molto più alte, i sistemi UWB si rivelano infatti più prestazionali nella localizzazione dei tag collegati a mezzi, persone o prodotti: i ricevitori, chiamati anche “ancore”, distribuiti nell’ambiente da monitorare raccolgono il segnale dei Tag e dialogano tra loro arrivando alla definizione esatta (con un grado di precisione fino a 30 cm), non solo della posizione dell’oggetto, ma anche della direzione dei suoi spostamenti in tempo reale.
È chiaro che contare su queste informazioni consente di agire con grande efficacia su una serie di leve decisive per la crescita della produttività come, per esempio, la ri-pianificazione dei flussi in funzione delle condizioni di utilizzo delle macchine presenti in azienda o del livello di impiego delle risorse.
Conclusioni
Al di là delle indicazioni di utilizzo evidenziate nel paragrafo precedente, è evidente che la scelta delle diverse tecnologie di localizzazione, oggi decisamente mature e disponibili per rispondere a una domanda ben presente nel settore manifatturiero, è strettamente legata alla specificità del progetto che si intende implementare. Come sottolineato in precedenza, l’affiancamento di un partner esperto del settore è essenziale per coniugare le logiche prestazionali e la sostenibilità economica, aspetto che rimane centrale nello sviluppo di progetti in ambito industry 4.0.
