航空航天制造和維修中使用RTLS可以大大提高效率、生產(chǎn)率和成本效益

RTLS 在航空航天領(lǐng)域的集成能夠通過提高效率、生產(chǎn)力和節(jié)省成本來(lái)改變運(yùn)營(yíng)方式并顯著提高行業(yè)績(jī)效。實(shí)施 RTLS 可以徹底改變行業(yè)的運(yùn)作方式，提高整體性能和運(yùn)營(yíng)。

○ 通過提供有關(guān)正在進(jìn)行的工作或飛機(jī)零件和維護(hù)設(shè)備的位置和狀態(tài)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，RTLS 可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)和維護(hù)操作、減少停機(jī)時(shí)間并提高生產(chǎn)率。

○ 此外，實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)的成本節(jié)約潛力也很大，因?yàn)樗梢?span style="box-sizing: border-box !important; font-weight: 700; margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; overflow-wrap: break-word !important;">幫助識(shí)別和解決生產(chǎn)和維護(hù)過程中的低效率問題，減少對(duì)體力勞動(dòng)的需求，并最 大限度地降低設(shè)備損失的風(fēng)險(xiǎn)。

○ 航空業(yè)越來(lái)越多地使用 RTLS 來(lái)有效跟蹤和管理各種關(guān)鍵資產(chǎn)，例如昂貴的零件、校準(zhǔn)工具和維護(hù)設(shè)備。通過這樣做，制造商可以輕松地在整個(gè)生產(chǎn)過程中監(jiān)控這些資產(chǎn)的位置和狀態(tài)，確保始終對(duì)它們進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

○ 此外，RTLS 技術(shù)還可用于跟蹤和監(jiān)控第三方資產(chǎn)，例如可能由第三方（例如客戶和/或政府）擁有的昂貴的校準(zhǔn)工具或組件。

 根據(jù)Polaris Market Research的報(bào)告，2021年全球飛機(jī)制造市場(chǎng)價(jià)值4135.1億美元，預(yù)計(jì)2022-2030年復(fù)合年增長(zhǎng)率為3.7%。這種增長(zhǎng)可能會(huì)進(jìn)一步增加對(duì)更高效制造實(shí)踐的需求，包括在生產(chǎn)過程中使用 RTLS。在航空領(lǐng)域，這可能意味著更少的停飛飛機(jī)和更長(zhǎng)的飛行時(shí)間。

 此外，根據(jù)奧緯咨詢的 2022 年 MRO 調(diào)查和行業(yè)挑戰(zhàn)報(bào)告，勞動(dòng)力短缺已成為航空維修行業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)之一。這個(gè)問題在航空領(lǐng)域尤其嚴(yán)重，預(yù)計(jì)隨著市場(chǎng)的增長(zhǎng)，這一問題將繼續(xù)惡化。為了解決這個(gè)問題，制造和維護(hù)過程的效率對(duì)于該行業(yè)至關(guān)重要。

 探討 RTLS 在航空航天制造和維護(hù)行業(yè)中的使用，包括：

1、RTLS 在智能工廠、數(shù)字化轉(zhuǎn)型和工業(yè) 4.0 中的重要性。

2、RTLS 中使用的不同技術(shù)

3、不同技術(shù)在重金屬環(huán)境中的表現(xiàn)如何

4、RTLS在航空航天制造和維修設(shè)施中的應(yīng)用

5、使用 RTLS 跟蹤校準(zhǔn)工具

RTLS 在智能工廠、數(shù)字化轉(zhuǎn)型和工業(yè) 4.0 中的重要性

RTLS 是智能工廠、數(shù)字化轉(zhuǎn)型和工業(yè) 4.0 的重要技術(shù)。對(duì)于許多組織來(lái)說，實(shí)施 RTLS 等定位解決方案可能是工廠現(xiàn)代化的第 一步。

與全球定位系統(tǒng) (GPS) 不同，RTLS 側(cè)重于本地定位。在跟蹤時(shí)間和位置的同時(shí)，實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)還包括身份識(shí)別作為一項(xiàng)關(guān)鍵功能，即使在身份信息受到保護(hù)的情況下也是如此。RTLS 可在 GPS 不精 確的地方（例如室內(nèi)、地下和 GPS 無(wú)法使用的環(huán)境）提供定位。

簡(jiǎn)單來(lái)說，RTLS 提供有關(guān)定義區(qū)域內(nèi)“什么、何地和何時(shí)”的可操作數(shù)據(jù)。例如，RTLS 可以顯示在特定時(shí)間（何時(shí)）期間哪個(gè)特定部分（什么）經(jīng)過特定站點(diǎn)（何處）另一個(gè)例子是 RTLS 可以跟蹤在工作日的特定時(shí)間（何時(shí)）哪個(gè)集裝箱（什么）被裝載到特定卡車（何處）。

 了解 RTLS 包含各種位置智能技術(shù)至關(guān)重要。這些系統(tǒng)可以包括提供基于鄰近度的信息或精 確坐標(biāo)的系統(tǒng)，以識(shí)別特定點(diǎn)的設(shè)備，例如在掃描點(diǎn)提供臨時(shí)位置數(shù)據(jù)。然而，就本指南而言，我們將重點(diǎn)關(guān)注提供連續(xù)實(shí)時(shí)識(shí)別、位置和計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)（即“內(nèi)容、地點(diǎn)和時(shí)間”）的系統(tǒng)，如前所述。需要強(qiáng)調(diào)的是，位置數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對(duì)于數(shù)據(jù)的有效性和 RTLS 系統(tǒng)的實(shí)用性至關(guān)重要。

 根據(jù)MRO Business Today 的《2023 年 MRO 市場(chǎng)預(yù)測(cè)》，“另一個(gè)會(huì)給新的一年帶來(lái)一些好消息的積極發(fā)展是新技術(shù)的引入。在先進(jìn)空中機(jī)動(dòng)（AAM）、太空、數(shù)字線程的使用和智能工廠等領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。迅速抓住這些新興機(jī)遇的 MRO 公司預(yù)計(jì)將獲得可觀的財(cái)務(wù)收益。”

RTLS 中使用的不同技術(shù)

實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)位置跟蹤的方法有多種，但最常見的方法是使用射頻識(shí)別 (RFID) 技術(shù)，例如 WiFi、藍(lán)牙/低功耗藍(lán)牙 (BLE) 或超寬帶 (UWB)。

RF 方法背后的基本概念是使用跟蹤器標(biāo)簽或標(biāo)簽來(lái)標(biāo)記和跟蹤物體或人員。位于已知位置的參考點(diǎn)系統(tǒng)接收來(lái)自這些標(biāo)簽的傳輸以計(jì)算位置和/或定時(shí)數(shù)據(jù)。這些參考點(diǎn)可以稱為天線、錨、信標(biāo)或門，具體取決于所使用的系統(tǒng)。

一些 RTLS 系統(tǒng)在邊緣計(jì)算位置數(shù)據(jù)，而其他系統(tǒng)則首先將其發(fā)送回服務(wù)器。不同的系統(tǒng)可能使用信號(hào)強(qiáng)度、三角測(cè)量或三邊測(cè)量。大多數(shù)都需要標(biāo)簽和天線/信標(biāo)/收發(fā)器之間有清晰的視線。許多硬件安裝都有不同的參數(shù)。關(guān)鍵在于，射頻傳輸是所有最常用技術(shù)中 RTLS 的主要機(jī)制。

不同技術(shù)在重金屬環(huán)境中的表現(xiàn)如何

制造設(shè)施對(duì)射頻技術(shù)提出了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。這些設(shè)施通常是繁忙、嘈雜的地方，金屬和移動(dòng)部件高度集中。金屬會(huì)反射射頻信號(hào)，大多數(shù)表面都會(huì)削弱或衰減它們。

 所有射頻技術(shù)都從物體（例如標(biāo)簽）發(fā)出信號(hào)，信標(biāo)或天線確定與信號(hào)設(shè)備的距離。在金屬反射環(huán)境中，來(lái)自標(biāo)簽的每個(gè)信號(hào)都會(huì)生成真正的直接路徑和許多更長(zhǎng)的反射路徑。為了準(zhǔn)確確定位置和距離，目標(biāo)是找到信令標(biāo)簽和接收天線之間的最短直接路徑。

 Wi-Fi、藍(lán)牙和有源 RFID 等窄帶 RF 技術(shù)通過接收信號(hào)強(qiáng)度指示器 (RSSI) 技術(shù)根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度找到直接路徑。然而，在反射環(huán)境中，這可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確。例如，如果標(biāo)簽和天線之間有一堆盒子，那么如果信號(hào)穿過那堵盒子墻，信號(hào)就會(huì)變?nèi)?。RSSI 系統(tǒng)將選擇較強(qiáng)的反射信號(hào)，這是錯(cuò)誤的間接路徑，從而給出不準(zhǔn)確的位置讀數(shù)。因此，這些系統(tǒng)通常需要標(biāo)簽和天線之間有直接的視線。

 WISER Systems 首席技術(shù)官 Seth Hollar 博士表示：“RSSI 技術(shù)根本無(wú)法在反射環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高精度。您可以在出廠設(shè)置中設(shè)置接收器網(wǎng)格來(lái)測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度，但反射太多，因此無(wú)法準(zhǔn)確。為了使 RSSI 正常工作，需要在室外無(wú)障礙地設(shè)置才能獲得真正的準(zhǔn)確性?！?/span>

在工廠車間等擁擠、復(fù)雜和反射的環(huán)境中，超寬帶 (UWB) 是實(shí)時(shí)定位系統(tǒng) (RTLS) 的最 佳技術(shù)。UWB是一種寬帶技術(shù)，通過時(shí)域技術(shù)而不是信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行定位。UWB 傳輸短脈沖的寬波，天線選擇到達(dá)時(shí)間最短的信號(hào)來(lái)到達(dá)它。如果信號(hào)因穿過一堆盒子甚至一堵墻而減弱，那也沒關(guān)系。軟件算法評(píng)估每個(gè)信號(hào)的時(shí)序，使 UWB 系統(tǒng)能夠確定哪個(gè)信號(hào)是真正的直接路徑并生成準(zhǔn)確的位置讀數(shù)。這使得 UWB 能夠在有許多障礙物的反射環(huán)境中表現(xiàn)良好，甚至在沒有視線的情況下也是如此。

 UWB 的這一方面還使得該技術(shù)能夠在高天花板工業(yè)環(huán)境中表現(xiàn)良好。藍(lán)牙和有源 RFID 通常具有約 20 英尺的讀取限制，因?yàn)槌鲈摲秶盘?hào)強(qiáng)度會(huì)變得太弱而無(wú)法捕獲準(zhǔn)確的讀數(shù)。一些系統(tǒng)嘗試通過增大功率來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。除了增加成本和碳足跡之外，長(zhǎng)期暴露于高功率射頻輻射還可能對(duì)健康產(chǎn)生不利影響。

另一方面，超低功耗 UWB 可以在 100 至 200 英尺外準(zhǔn)確讀取，這使其成為航空航天設(shè)施或機(jī)庫(kù)等高天花板環(huán)境中更可行的選擇。UWB 技術(shù)還具有不干擾 Wi-Fi 或藍(lán)牙等常見通信協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)。

在航空航天制造和維護(hù)設(shè)施中使用 RTLS

航空旅行的復(fù)蘇至大流行前的水平給航空業(yè)帶來(lái)了一些挑戰(zhàn)，其中航空航天制造以及維護(hù)、修理和大修 (MRO) 行業(yè)首當(dāng)其沖地承受著需求增長(zhǎng)的沖擊。這導(dǎo)致本已資金不足和人手不足的航空設(shè)施的工作量增加。

許多這些設(shè)施面臨的一項(xiàng)主要挑戰(zhàn)是跟蹤零件和管理工作訂單流程。這些設(shè)施每天經(jīng)常收到大量飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和零件，這些發(fā)動(dòng)機(jī)和零件被拆卸并發(fā)送到整個(gè)設(shè)施的各個(gè)機(jī)器站進(jìn)行維修。如果沒有合適的技術(shù)，每天跟蹤數(shù)千個(gè)零件/工作訂單可能會(huì)令人難以承受。

疫情還導(dǎo)致員工短缺，導(dǎo)致設(shè)施需要更高效的工作流程管理系統(tǒng)，以節(jié)省工時(shí)并提高整個(gè)設(shè)施的生產(chǎn)力。

準(zhǔn)確、高效且簡(jiǎn)單的定位系統(tǒng)對(duì)于這些設(shè)施實(shí)時(shí)跟蹤其工作訂單、讓他們持續(xù)了解整個(gè)車間至關(guān)重要。借助正確的 RTLS 系統(tǒng)，工廠可以避免根據(jù)對(duì)零件執(zhí)行的最終操作手動(dòng)搜索零件，這可能非常耗時(shí)。

RTLS 可用于準(zhǔn)確讀取當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，使設(shè)施能夠測(cè)量所有零件操作的周轉(zhuǎn)時(shí)間并跟蹤進(jìn)入和退出每臺(tái)機(jī)器的工作訂單。這使得用戶能夠收集數(shù)周的真實(shí)數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別和解決流程中的瓶頸。

還可以創(chuàng)建自定義區(qū)域來(lái)跟蹤零件進(jìn)入和離開既定區(qū)域時(shí)流程庫(kù)存的移動(dòng)，從而更準(zhǔn)確地估計(jì)零件何時(shí)完成。

此外，由于正在維護(hù)的發(fā)動(dòng)機(jī)可能不屬于航空設(shè)施，因此有必要在將所有部件運(yùn)送到其他站點(diǎn)甚至其他設(shè)施時(shí)對(duì)其進(jìn)行跟蹤，然后返回進(jìn)行最終重新組裝。

航空制造環(huán)境對(duì)于 RTLS 無(wú)線電系統(tǒng)來(lái)說是獨(dú)一 無(wú)二的，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)高精度和適應(yīng)性可能具有挑戰(zhàn)性。具有金屬和反射表面的設(shè)施需要確保他們正在考慮的 RTLS 系統(tǒng)準(zhǔn)確、安全、靈活，并且可以在室內(nèi)和室外（如果需要）的此類環(huán)境中工作，并且可以擴(kuò)展至所需的資產(chǎn)數(shù)量。許多系統(tǒng)可能無(wú)法在這些類型的環(huán)境中準(zhǔn)確可靠地執(zhí)行所有這些功能。

制造車間使用的校準(zhǔn)工具貼有跟蹤標(biāo)簽

使用 RTLS 進(jìn)行校準(zhǔn)工具跟蹤

航空制造和維修專業(yè)人員需要對(duì)用于認(rèn)證飛機(jī)或部件的設(shè)備、工具和儀器進(jìn)行例行校準(zhǔn)檢查，以確保準(zhǔn)確性、安全性并符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和制造商規(guī)范。

許多航空設(shè)施擁有數(shù)百個(gè)已校準(zhǔn)的工具，需要對(duì)其進(jìn)行跟蹤以查明特定工具何時(shí)需要重新校準(zhǔn)。在大型制造工廠中尋找特定的校準(zhǔn)工具可能是一個(gè)極其耗時(shí)的手動(dòng)過程。

此外，在某些設(shè)施中，校準(zhǔn)工具可能不屬于公司，而是屬于政府，并且需要始終對(duì)其進(jìn)行說明。

校準(zhǔn)工具放錯(cuò)位置可能會(huì)導(dǎo)致許多問題。一個(gè)重要的問題是，當(dāng)需要某種工具但無(wú)法找到時(shí)，維護(hù)專業(yè)人員必須花費(fèi)寶貴的時(shí)間來(lái)尋找它，從而阻止他們對(duì)特定零件或設(shè)備進(jìn)行必要的維護(hù)。

此外，一些政府合同要求設(shè)施對(duì)政府擁有的工具或物品進(jìn)行定期且耗時(shí)的盤點(diǎn)。自動(dòng)化此過程可以節(jié)省寶貴的時(shí)間并滿足合規(guī)性要求。

通常是訓(xùn)練有素的技術(shù)人員花時(shí)間尋找丟失的工具；未經(jīng)培訓(xùn)的工人無(wú)法拆卸所需的部件來(lái)查找丟失的物體。這意味著航空航天技術(shù)人員在可以繼續(xù)下一個(gè)項(xiàng)目時(shí)要花費(fèi)大量時(shí)間回溯、重復(fù)他們的工作或?qū)ふ襾G失的工具。僅技術(shù)人員的時(shí)間成本就非常巨大。這些成本迅速上升，因?yàn)閷ふ襾G失的工具會(huì)延遲交付并阻止技術(shù)人員盡快開展未來(lái)的工作。

 利用 RTLS 技術(shù)可以節(jié)省無(wú)數(shù)個(gè)小時(shí)的浪費(fèi)時(shí)間。在前期，員工不再需要花時(shí)間排隊(duì)等待手動(dòng)檢查或歸還工具，并且消除了在機(jī)庫(kù)地板上尋找丟失物品所花費(fèi)的時(shí)間。

如果工作班次結(jié)束時(shí)未歸還工具，最終用戶可以根據(jù)簽出該工具的人員創(chuàng)建特定警報(bào)。一些 RTLS 系統(tǒng)還記錄跟蹤歷史，在尋找丟失的工具時(shí)提供精細(xì)的、精 確到英寸的軌跡。這意味著，庫(kù)存經(jīng)理和技術(shù)人員無(wú)需搜索設(shè)施的大片區(qū)域，而是可以追溯工具可能留下的特定路徑。

 還可以創(chuàng)建區(qū)域警報(bào)，以在輪班結(jié)束時(shí)工具位于不應(yīng)位于的區(qū)域時(shí)向經(jīng)理發(fā)出警報(bào)。通過實(shí)時(shí)工具位置跟蹤，即使在跨多個(gè)機(jī)庫(kù)設(shè)施的運(yùn)輸過程中，工具的位置也始終是已知的。此外，它還可以幫助識(shí)別工具使用模式，例如可能留下物品的位置，或者特定任務(wù)所需的估計(jì)時(shí)間。

 最終，實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)可以讓航空技術(shù)人員在后勤問題上花費(fèi)更少的時(shí)間，而將更多的時(shí)間花在維護(hù)和修理飛機(jī)上。

根據(jù)德勤 2023 年制造業(yè)展望第 一章“投資先進(jìn)技術(shù)以幫助降低風(fēng)險(xiǎn)”，制造商在過去幾年中增加了數(shù)字化投資，并加速了新興技術(shù)的采用。數(shù)字化成熟度較高的公司表現(xiàn)出更強(qiáng)的韌性，那些在疫情期間加速數(shù)字化的公司也是如此?！?/span>

 總之，

為了保持航空或航天制造和維護(hù)設(shè)施平穩(wěn)運(yùn)行并提高生產(chǎn)率，使用 UWB 定位和跟蹤系統(tǒng)對(duì)工作流程進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型無(wú)疑將成為一種競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。它可以在重金屬和反光環(huán)境中提供準(zhǔn)確的位置和距離讀數(shù)，在高天花板工業(yè)環(huán)境中表現(xiàn)良好，并且不會(huì)干擾常見的通信協(xié)議。