Ortungsgenauigkeit in IoT-gesteuerten Lieferketten meistern

Unternehmen gehen über Basis-Anwendungen hinaus und nutzen IoT, um Kernprozesse wie ihre End-to-End-Lieferkette besser zu steuern.

Weltweit gehen Unternehmen mit Volldampf an ihre Internet-of-Things (IoT)-Implementierung. Aktuelle Gartner-Forschung zeigt, dass dieser Branchen-Schwung im Enterprise-Bereich nicht so schnell nachlassen wird: Das Analystenhaus prognostiziert, dass der Enterprise- und Automotive-IoT-Markt allein auf 5,8 Milliarden Endpunkte 2020 wachsen wird, gegenüber 4,8 Milliarden Ende 2019. Und IDC sagt, weltweite IoT-Ausgaben werden eine zweistellige jährliche Wachstumsrate beibehalten und die 1-Billion-Dollar-Marke 2022 überschreiten.

Eine Anwendung, die dieses Wachstum ermöglicht, besonders in Unternehmensumgebungen wie Lagerhäusern, Einzelhandel, Lagerplätzen, Gesundheitseinrichtungen und vielen anderen, ist die Fähigkeit, den genauen Standort von Personen und Dingen zu bestimmen, während sie sich von Ort zu Ort bewegen. Unternehmen werden zunehmend raffinierter in ihrem Verständnis von IoT als Ganzes und spezifischer darin, was es für ihr Geschäft tun kann. Daher erweitern sie ihre Implementierungen erheblich, gehen über Basis-Anwendungen wie einfaches Objekt-Tracking hinaus und nutzen IoT, um Kernprozesse wie ihre End-to-End-Lieferkette besser zu steuern. Durch das Verständnis des präzisen Standorts einer Person oder eines Objekts für sich und in Relation zu anderen „Dingen“ können Organisationen alles angehen – von Bestandsverwaltung im Lager bis zum Verständnis der spezifischen Wege von Gesundheitspersonal, um sicherzustellen, dass Hygieneprotokolle eingehalten werden.

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Natürlich wollen alle „genaue“ Ortungsfähigkeiten, aber die Definition von Genauigkeit variiert von Unternehmen zu Unternehmen – und von Use Case zu Use Case. Wie genau ist genau genug? Ein Meter? 10 Zentimeter? Es gibt einige wenige eindeutige Genauigkeitsstufen und mehrere Technologien und Methoden, um jede zu erreichen. Das Verständnis jedes Use Cases, für den Ortung erforderlich ist, und was die kurz- und langfristigen Ortungsanforderungen für diese Anwendung sind, ist entscheidend, um zu bestimmen, welche Stufe für welche Anwendung benötigt wird. Die Bestimmung der Total Cost of Ownership (TCO) der End-to-End-Lösung wird kritisch für die richtige Entscheidung sein.

Viele verschiedene Organisationen können Ortung als wichtigen Business-Enabler nutzen, aber es macht Sinn, die drei Genauigkeitsstufen über eine einzelne Umgebung zu betrachten, um die Vorteile und Use Cases der verschiedenen Ortungsstufen zu zeigen. In diesem Fall ist ein Lagerhaus ein gutes Beispiel, um genau zu zeigen, was Ortung für spezifische Anwendungen bedeutet.

Es gibt drei generelle Stufen der Ortungsgenauigkeit: Präsenz, Nähe und Positionierung:

Präsenz: Ist ein Objekt anwesend oder nicht? Dies zu bestimmen ist das Ziel präsenzbasierter Lösungen. Es ist eine einfache Berechnung im Vergleich zu den anderen Stufen und leider auch die ungenaueste Ortungsstufe. In einer Lagerumgebung wird Präsenzdetektion häufig genutzt, um zu bestimmen, ob bestimmte Waren angekommen sind. Mit einem fortschrittlichen Ortungssystem, das Bluetooth™-Technologie und die Angle-of-Arrival (AoA)-Methodik nutzt, können Organisationen einen Locator am Lagereingang platzieren. Wenn ein getaggtes Objekt durch dieses „Tor“ passiert, identifiziert das System den Tag anhand seiner eindeutigen ID, misst den Winkel seines Signals und berechnet die Bewegungsrichtung, um zu bestimmen, ob es in das Lager hineingeht oder herausgeht. Einige Echtzeit-Ortungssysteme (RTLS) haben eine große Kommunikationsreichweite, was ihnen erlaubt, Präsenz zu bestimmen und Echtzeitinformationen aus dem Lagerinneren bereitzustellen, sowohl drinnen als auch draußen. Die Batterielebensdauer ist ein wichtiger Faktor für Präsenzdetektion, da sie direkt mit den Gesamtbetriebskosten der Lösung verknüpft ist.

RFID-Technologie wird oft für Präsenzdetektion in Betracht gezogen, und für das bloße Verfolgen von Objekten, die durch Tore transitieren, ist sie ausreichend. Sie ist jedoch nicht kosteneffektiv, um über diesen Use Case hinaus zu skalieren, wegen der Notwendigkeit mehrerer Gateways, um über den Eingang hinaus ins Lagerinnere zu reichen. Zudem haben passive RFID-Technologien relativ kurze Kommunikationsreichweiten und erlauben keine effektive Echtzeit-Präsenzdetektion von Objekten im gesamten Lager oder Logistik-Hub.

Nähe: Nähebasierte Lösungen bieten die mittlere Stufe der Ortungsgenauigkeit und sind darauf ausgelegt, sowohl die Präsenz als auch den Standort von Objekten zu identifizieren. Nähe-Lösungen nutzen typischerweise hochgenaue Positionierung in Bereichen, wo die Anwendung es verlangt, und niedrigere Genauigkeit bei Präsenzdetektion in Bereichen, wo Präzision weniger wichtig ist. Diese Lösungen sind ideal für Use Cases, wo einheitlich genaue Abdeckung nicht im gesamten Bereitstellungsbereich erforderlich ist. Zum Beispiel im Lagerbeispiel: ungefähre Standortinformationen mögen für viele Use Cases „genau genug“ sein. Mit einem RTLS, das Bluetooth-Technologie und die AoA-Methodik nutzt, können Locators strategisch im gesamten Lager platziert werden, wodurch „Zonen“ entstehen und Echtzeit-Standortinformationen nach Zone generiert werden. In einer gut konzipierten Bereitstellung, wo Locators an strategischen Engpässen positioniert sind, ist auch grundlegendes Bewegungstracking verfügbar. Die Optimierung der Infrastruktur-Bereitstellung und Locator-Dichte, um höhere Ortungsgenauigkeit nur dort zu ermöglichen, wo sie gebraucht wird, hilft bei der TCO, ohne potenzielle Use Cases zu limitieren.

Andere Technologien, die oft in Nähe-Lösungen genutzt werden, sind Wi-Fi und Bluetooth Received Signal Strength Indication (RSSI)-basiertes Beaconing. Keines von beiden ist jedoch flexibel genug, um große Bereitstellungen mit nicht-uniformer Locator-Dichte in möglicherweise schwierigen Funkumgebungen zu erlauben, was es schwierig macht, Kosten zu managen und das richtige Genauigkeitsniveau für jede zu unterstützende Anwendung zu liefern – und das ist ein echtes Problem, wenn Unternehmen ihre IoT-Bereitstellungen skalieren wollen.

Positionierung. Positionierung ist die höchste Stufe der Ortungsgenauigkeit, und positionierungsbasierte Lösungen sind darauf ausgelegt, die exakte Position des verfolgten Objekts in Echtzeit zu lokalisieren, sowohl innerhalb eines Lagers als auch in der Nähe, wie in einem Lagerhof, und dies zuverlässig (d. h. mit einem etablierten Grad an Wiederholbarkeit). Offensichtlich können Systeme, die für Positionierung ausgelegt sind, auch die zuvor unter Nähe und Präsenz genannten Use Cases liefern. Positionierungslösungen erschließen das volle Potenzial standortbasierter Lösungen aufgrund ihrer Flexibilität und sehr präziser Genauigkeitsstufen (wie die erwähnten 10 cm). Am Lagerbeispiel: Organisationen benötigen oft den präzisen und Echtzeit-Standort von Objekten, sowohl stationären als auch bewegten. Dazu gehören sowohl Personen als auch Objekte wie Gabelstapler, Roboter, Transportwagen und andere Ausrüstung. Typische Lageranwendungen umfassen Bestandsverwaltung, Kollisionsvermeidung, Arbeitssicherheit und erweiterte Workflow-Optimierung. Mit einem RTLS, das Bluetooth-Technologie und die AoA-Methodik nutzt, können Unternehmen das Lager – oder Teile davon – einheitlich mit Locators abdecken, sodass das System die genaue Position von Tags in Echtzeit zuverlässig berechnen kann. Dieses Maß an Flexibilität sowie Unterstützung für Präsenz und Nähe befriedigt fast alle heutigen potenziellen Use Cases sowie viele aufkommende. Der Himmel ist die Grenze bei präziser Positionierung, und neue Anwendungen werden täglich geliefert, die die Innovationsgrenzen verschieben.

Eine weitere Technologie, die für Anwendungen und Use Cases verwendet wird, die hohe Ortungsgenauigkeit verlangen, ist Ultra-Wideband (UWB). UWB kann jedoch weder technologisch noch kostenseitig „herunterskaliert“ werden, um auch Nähe und Positionierung abzudecken. Dies wirkt sich nicht nur auf die TCO aus, sondern auch auf die Effektivität als Lösung, die alle Use Cases abdeckt, die eine Organisation haben könnte. UWB wird auch durch hohe Tag-Kosten und Limits bei Funkzertifizierungen in verschiedenen geografischen Bereichen behindert.

Das Lagerbeispiel ist ein starker Use Case, weil es die Reichweite, Flexibilität und Genauigkeit zeigt, die erforderlich sind, um präzise Echtzeit-Ortung für die wachsende Liste heutiger IoT-Anwendungen bereitzustellen. Unternehmen beginnen zu verstehen, dass das Wissen über den präzisen Standort einer Person oder eines Objekts echten Geschäftswert hinzufügen und einen starken Return on Investment (ROI) liefern kann. Die spezifische Genauigkeitsstufe, die sie benötigen, hängt jedoch vom spezifischen Use Case – oder den Use Cases – ab, die sie über das Geschäft hinweg heute und in Zukunft unterstützen müssen.