工場要員ロケーション・ソリューション

I. プログラムの背景

工場の複雑で密集した生産環境では、効率的な人員管理は生産効率の向上、安全生産の確保、資源配分の最適化にとって極めて重要です。従来の管理方法では、人員の位置動態をリアルタイムで正確に把握することが難しく、その結果、緊急対応が遅れたり、タスクスケジューリングが非科学的であったりする。ZigBee測位技術は、読み取り距離が長く、干渉防止に強く、低消費電力、低レート、低コストなどの特徴を持ち、工場の人員位置管理に新たなソリューションをもたらし、工場のインテリジェントで洗練された運営を実現するのに役立つ。

第二に、ZigBee測位技術の原理

1.ポジショニング技術の原理

ZigBee技術はRSSI値の送受信によってデータを伝送し、空間における信号強度と弱電値の変化の原理を利用して測位を行う。複数のZigBee基地局が工場内の異なる場所に配置され、人員はZigBee測位タグを身に付け、タグは周囲の基地局に信号を送信し、基地局は信号を受信し、信号の強さと弱さの値の変化に応じてタグと基地局との間の距離を計算し、三者測定法または多者測定法を使用して、工場内の人員のリアルタイム位置を決定し、測位精度は最大3～5メートルで、人員の位置に関する工場の需要を満たすことができます。測位精度は最大3～5メートルで、工場の人員の位置検出の需要を満たすことができる。

2.ネットワーク・トポロジー図

433MHzワイヤレスネットワークリーダーWE-RWN02は、それ自体（デバイス自体はまた、スタンドアロンリーダーである）を含むワイヤレスネットワークインタフェースを介して15ワイヤレスリーダーによって拡張することができますワイヤレスネットワークは、最大16の場所の基地局を持つことができます。ワイヤレスリーダーは、ワイヤレスネットワークリーダに報告されたタグ情報を読み、その後、ワイヤレスネットワークリーダーは、すべてのタグ情報のワイヤレスネットワーク範囲は、タグの特定の位置を導出するために、データ合成アルゴリズムのデータ上の位置サーバ、ロケーションサーバに報告されます。

III.システム・アーキテクチャ

• ロケーションタグ
  工場の従業員に軽量で低消費電力のZigBee位置情報タグを装備し、ブレスレットやバッジなどさまざまな形で装着することで、従業員の日常業務を円滑にする。タグは防水、防塵、耐衝撃性で、工場の過酷な労働環境に適応する。タグは一定間隔で測位信号を発信し、タグは従業員が緊急救助を求めるためのSOSを備えており、電池寿命は少なくとも2年間の連続作業要件を満たすことを保証する。
• ZigBeeベースステーション
  工場の建物レイアウトや測位精度の要求に応じて、ZigBeeベースステーションは作業場、倉庫、通路などの主要エリアに合理的に配置されます。基地局は、有線ネットワークを通じて測位エンジンサーバーに接続され、タグの信号を受信し、リアルタイムでサーバーにデータをアップロードする役割を果たします。基地局のカバーエリアは最大数十メートルで、信号の浸透能力が強く、工場内の障害物を効果的に乗り越えて信号を遮断し、測位信号の安定性を確保することができます。
• ロケーションエンジンサーバー
  システムの中核となる測位エンジンサーバーは、測位アルゴリズムを実行し、基地局からアップロードされたタグ信号データを処理し、人員の位置座標を迅速かつ正確に算出する。また、このサーバーは、工場内の既存の情報管理システム（MES、ERPなど）と連携し、人員位置データと生産管理データの融合を実現し、上位アプリケーションのデータサポートを提供する。
• 監視管理プラットフォーム
  WebまたはモバイルAPPの形式で提供され、管理者に直感的で便利な操作インターフェースを提供します。監視管理プラットフォーム上で、工場内の全職員の位置分布をリアルタイムで表示し、職場の人員追跡再生、電子柵の設置による地域アクセス警告、職場の人員出勤レポートの作成など、工場の人員管理ニーズを全面的に満たすことができる。

IV.核心設備

⚡Tagged WE-T73

• 電池種類：アルカリ電池7本×2
• ワイヤレス送信パワー：100mW
• 伝送距離：300メートル
• 動作バンド：2.4GHz
• 労働時間：3年以上
• 保護等級：IP67、防雨型
• 重量: 30G
• 働く温度: -20~60
• 全体寸法: 63mm*45mm*24mm

⚡ワイヤレス・ベース・ステーション WE-RW02

• タグの同時検出: 200 
• 検出距離オープン：100メートル
•  送信パワー： 30dBm
• 受信感度：-145dBm
• ワイヤレスレート： 19200bps
• 延長可能なフィーダーの長さ：50メートル
• ワイヤレス通信距離：2000メートル
• 電源電圧：DC10V-DC26V
• 消費電流：500mA（12V）
• 重量：100g
• サイズ：82mm×103mm×33mm
• 働く温度: -40℃~+85

⚡ワイヤレス・ネットワーク・ベース・ステーション WE-RWN02

• タグの同時検出: 500
• 検出距離オープン：100メートル
• ワイヤレス・ネットワーク・インターフェース：16ワイヤレス・カードリーダー
• ネットワークポート: 10M/100M アダプティブ
• ワイヤレス送信パワー: 30dBm
• 受信感度：-145dBm
• ワイヤレスレート： 19200bps
• 延長可能なフィーダーの長さ：50メートル
• ワイヤレス通信距離：2000メートル
• 電源電圧：DC10V-DC26V
• 消費電流： 800mA (12V)
• 重量：250g
• サイズ：82mm×103mm×33mm
• 働く温度: -40℃~+85

⚡ロケーションサーバー WE-LS01

• CPU：1.2GHzのクアッドコアCortex-A7プロセッサー
• メモリー：1G RAM + 8G ROM
• ストレージ：32GB
• タグの同時検出: 10000
• 基地局の同時管理：500
• RS232インターフェース：1（デバッグ用シリアルポート）
• RS485 インターフェイス: 2
• 電源電圧：9V-DC30V（ワイド電圧）
• 重量：1500g
• サイズ：234mm×200mm×52mm
• 働く温度: -20℃~+60
• ネットワークポート: 10M/100M アダプティブ

V. 機能的実現

• リアルタイムの位置追跡
  監視・管理プラットフォーム上で、管理者は各従業員のリアルタイムの位置をはっきりと確認することができ、異なる色のアイコンは異なる部門と人員の種類を区別し、迅速な識別に便利です。地図のズーム、パン機能を通じて、正確に特定エリアの人員の分布を表示し、生産現場の人員の動態をタイムリーに把握し、生産スケジュールの正確な基礎を提供する。
• 軌道再生分析
  このシステムは、人員の過去のトラックデータを自動的に保存し、時間、人員、その他の条件に基づいてトラックを再生することができます。再生機能を通じて、管理者は従業員の作業経路を分析し、ワークフローの妥当性を評価し、生産性の潜在的なボトルネックを発見し、ワークフローを最適化し、全体的な生産効率を向上させることができる。
• 電子フェンス警告
  監視・管理プラットフォーム上で、工場内の危険区域と立ち入り制限区域に電子柵が描かれる。従業員が装着した位置タグが電子フェンス区域に出入りすると、システムは直ちに管理者に警告情報を送り、関連従業員に注意を喚起し、効果的に安全事故を防止し、工場の安全生産を保証する。
• 緊急援助対応
  職場で緊急事態に遭遇した従業員は、ロケーションタグのヘルプボタンを押すことができる。システムはヘルプ信号を受信した後、直ちに監視・管理プラットフォームにアラームプロンプトをポップアップ表示し、助けを求める人の位置情報を表示すると同時に、SMSとプッシュAPPメッセージを関連責任者に送信し、緊急事態にタイムリーに対応し、対処できるようにし、従業員の生命を守る。
• 人事勤怠管理
  測位システムを使用して、従業員の出退勤時刻とワークエリアでの滞在時間を記録し、自動的に出席レポートを生成します。従来の勤怠管理方法と比べ、ZigBee測位勤怠管理はより正確で客観的であり、カード打刻代行、打刻漏れなど手動勤怠管理で起こりうる問題を回避し、勤怠管理業務の負担を軽減し、勤怠管理の効率化を実現します。

VI.実施ステップ

• 立入調査
  プロジェクトチームは工場の奥深くまで入り込み、工場の建物の構造、人の動き、生産設備のレイアウトなどを詳細に調査し、正確な工場見取り図を描いて、その後の基地局の配備とシステムパラメーターの設定の基礎とした。
• 概略設計
  現場調査の結果に基づき、工場の人員管理のニーズと組み合わせて、個人に合わせたZigBee測位システムソリューションを開発する。基地局の数、設置場所を決定し、適切なタイプの測位タグを選択し、システム・アーキテクチャとデータ伝送ネットワークを計画し、システムが工場の測位精度、カバレッジ、機能アプリケーションの要件を満たすようにします。
• 機器の設置と試運転
  設計スキームに従い、ZigBee基地局、測位タグ、その他の機器の設置は工場で行われる。設置完了後、システムは完全にデバッグされ、基地局のパラメータを最適化し、タグが基地局と安定的に通信し、測位精度が設計要件を満たしていることを確認します。同時に、測位システムは工場内の既存の情報管理システムとテストされ、スムーズなデータ伝送が保証される。
• 人材育成
  工場の管理担当者および関連するオペレーターに対し、システムの使用に関する研修を実施し、 監視および管理プラットフォーム、ロケーションタグの操作に慣れさせ、人員の位置決め、トラッ ク照会、および早期警告設定などの機能の応用を習得させ、システムの使用開始後、関連する担当者がシス テムを熟知して使用できるようにする。
• システムの受け入れと最適化
  システムの設置、デバッグ、人材トレーニングが完了した後、工場でZigBee測位システムの検収を行います。受入プロセスで発見された問題に応じて、最適化と調整を時間内に実施し、工場の人員管理の実際のニーズを満たすために、システムの安定した信頼性の高い動作を保証します。

利益分析

• 生産性の向上
  リアルタイムの位置追跡と軌跡再生分析を通じて、生産プロセスを最適化し、人員を合理的にスケジュールし、人員の待機時間を短縮し、生産シナジーの効率を向上させ、工場15%-20%の全体的な生産効率を高めることが期待される。
• 安全な生産の確保
  電子柵警報と緊急ヘルプ対応機能は、効果的に保安事故を防止し、緊急事態を適時に処理し、事故発生率を低減し、従業員の生命を保護し、保安事故による生産中断と経済損失を低減する。
• 管理コストの削減
  自動化された人員の出勤管理、手動による出勤作業の負荷を軽減し、正確な人員の位置管理、資源の浪費を避け、管理コストを削減し、年間約20%-30%の人件費と材料費を節約することが期待される。
• 企業の競争力強化
  先進的なZigBee測位技術を導入し、工場人員のインテリジェント管理を実現し、企業のデジタル・インテリジェントレベルを向上させ、業界における企業の競争力を強化し、企業の長期的発展の基礎を築く。