การติดตามลอจิสติกส์และลอจิสติกส์ 4.0 จะสามารถจัดการภาวะชะงักงันของซัพพลายเชนได้อย่างไร

การติดตามลอจิสติกส์มีความสำคัญมากขึ้นในการจัดการภาวะชะงักงันของห่วงโซ่อุปทานที่คาดว่าจะเกิดขึ้นต่อไปในอนาคตอันใกล้ ลอจิสติกส์เป็นกระบวนการเคลื่อนย้ายสิ่งของจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ภายในโรงงานผลิตหรือคลังสินค้าหรือระหว่างสถานที่ในตำแหน่งต่าง ๆ การติดตามลอจิสติกส์ทำให้ทราบสถานะห่วงโซ่อุปทานแบบเรียลไทม์และสามารถทำการปรับเปลี่ยนตามความจำเป็นเพื่อลดผลกระทบของภาวะชะงักงันของห่วงโซ่อุปทานและรับประกันว่าการดำเนินงานจะราบรื่น มีประสิทธิภาพ และให้ผลกำไร

การเกิดขึ้นของอินเทอร์เน็ตในสรรพสิ่งระดับอุตสาหกรรม (Industrial Internet of Things (IIoT)) ส่งผลให้มีการพัฒนาลอจิสติกส์ 4.0 และการจัดการห่วงโซ่อุปทานอัจฉริยะ ซึ่งรวมถึงปัญญาประดิษฐ์ (AI) เพื่อจัดการกับความท้าทายใหม่ ๆ และเพิ่มความยืดหยุ่นให้กับการจัดการลอจิสติกส์ โดยลอจิสติกส์ 4.0 ช่วยให้ทราบสถานะห่วงโซ่อุปทานแบบเรียลไทม์และควบคุมความถูกต้อง เพื่อให้มั่นใจว่ามีข้อมูลที่จำเป็นต่อการจัดส่งผลิตภัณฑ์ที่ถูกต้อง ตรงเวลา ถูกที่ มีปริมาณและสถานะที่ถูกต้อง และมีราคาที่เหมาะสม การติดตามลอจิสติกส์สามารถดำเนินการได้โดยใช้เทคโนโลยีที่หลากหลายขึ้นอยู่กับตำแหน่งภายในห่วงโซ่อุปทาน ซึ่งเทคโนโลยีดังกล่าวรวมถึง บาร์โค้ดเชิงเส้น (1D), บาร์โค้ด 2D, การระบุเอกลักษณ์ด้วยคลื่นวิทยุ (RFID), การสื่อสารระยะใกล้ (NFC), บลูทูธ, Wirepas (บลูทูธอุตสาหกรรม) และเทคโนโลยี GPS

บทความนี้จะกล่าวถึงภาพรวมของความท้าทายด้านลอจิสติกส์ เปรียบเทียบประโยชน์ของเทคโนโลยีการติดตามลอจิสติกส์และมาตรฐานอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง และปิดท้ายโดยนำเสนอตัวอย่างเครื่องมือติดตามจาก Banner Engineering และ Würth Elektronik พร้อมด้วยแพลตฟอร์มการประเมินเพื่อเร่งกระบวนการพัฒนา

อุตสาหกรรม 4.0 และลอจิสติกส์ 4.0 เชื่อมโยงถึงกัน และทั้งสองจำเป็นต่อการบรรลุเป้าหมายของการปรับแต่งจำนวนมากอย่างมีประสิทธิภาพในเชิงเศรษฐกิจ ลอจิสติกส์ 4.0 อาศัยข้อมูลที่มีความละเอียดสูงแบบเรียลไทม์ที่เกี่ยวข้องกับแต่ละรายการ รวมกับระบบเครือข่าย ระบบอัตโนมัติ และการสื่อสารที่มีเวลาแฝงต่ำ เพื่อแจ้งเตือนล่วงหน้าถึงการชะงักงัน และช่วยให้ตอบสนองได้อย่างรวดเร็วเพื่อให้สินค้ามีการไหลเวียนอย่างเหมาะสมตลอดห่วงโซ่อุปทาน ซึ่งจำเป็นต้องมีเทคโนโลยีหลากหลาย เพื่อให้ได้โซลูชันลอจิสติกส์ที่ดีที่สุดสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการ

บาร์โค้ด 1D และ 2D

บาร์โค้ดเป็นวิธีที่ประหยัดและมีประสิทธิภาพในการเก็บรวบรวมข้อมูลในแต่ละรายการโดยอัตโนมัติ บาร์โค้ดมีหลายรูปแบบขึ้นอยู่กับปริมาณข้อมูล ได้แก่:

• บาร์โค้ด 1D หรือบาร์โค้ดเชิงเส้นสามารถมีข้อมูล เช่น หมายเลขซีเรียล หมายเลขรุ่น และประวัติรายการ
• บาร์โค้ดเชิงเส้นแบบเรียงซ้อนที่ใช้บาร์โค้ด 1D หลายอันเรียงซ้อนใกล้กันเพื่อให้ข้อมูลมากขึ้น
• บาร์โค้ด 2D ประกอบด้วยกล่องหรือเซลล์ โดยมีข้อมูลจำนวนมากที่จัดเก็บไว้ในรูปแบบกริด

บาร์โค้ด 1D นั้นพบมากที่สุด ซึ่งข้อมูลบาร์โค้ดมีความกว้างของแถบและช่องว่างขาวดำ และอ่านโดยใช้เครื่องสแกนบาร์โค้ดที่เข้าใจรูปแบบที่ใช้ บาร์โค้ด 1D มีหลายรูปแบบที่ผ่านการปรับให้เหมาะสมกับข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการใช้งานเฉพาะ ตัวอย่างได้แก่ :

• บาร์โค้ด 128 สำหรับการขนย้ายวัสดุ
• บาร์โค้ด 39 ใช้โดยหน่วยงานทางการทหารและรัฐบาล
• บาร์โค้ดแบบสอดแทรก 2 จาก 5 (ITF) สำหรับงานอุตสาหกรรมเฉพาะ
• บาร์โค้ด UPC-A ใช้กันอย่างแพร่หลายในร้านค้าปลีกในสหรัฐอเมริกา
• บาร์โค้ด Postnet ใช้ในบริการไปรษณีย์ของสหรัฐอเมริกา (USPS)

ตัวอย่างเช่น รูปแบบบาร์โค้ด 128 ประกอบด้วย (รูปที่ 1):

แถบสีดำส่งข้อมูล ในโค้ดพื้นฐาน เครื่องอ่านแปลแท่งสองขนาดกว้างและแคบเป็นข้อมูลแบบไบนารี่ รูปแบบโค้ดอื่น ๆ อาจใช้กว้างของแท่งและพื้นที่สีขาวที่แตกต่างกันเพื่อสื่อสารรายละเอียดเพิ่มเติม

Quiet Zone คือพื้นที่ว่างบริเวณขอบของบาร์โค้ดเพื่อให้เครื่องสแกนระบุจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของบาร์โค้ดได้ ซึ่งเป็นลักษณะทั่วไปในบาร์โค้ด 1D

โค้ดเริ่มต้นและหยุดเป็นรูปแบบเฉพาะของการรวมกันของแท่งและช่องว่าง เพื่อกำหนดจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของบาร์โค้ด

เลขโดดตรวจสอบใช้ในการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลและป้องกันข้อผิดพลาดในการอ่านข้อมูล

โค้ดที่มนุษย์อ่านได้ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของข้อมูลที่เครื่องอ่านได้ในบาร์โค้ด

ความกว้างของโมดูลคือความสูง/ความกว้างของเซลล์หรือแถบที่เล็กที่สุดในบาร์โค้ด และกำหนดความละเอียดขั้นต่ำที่เครื่องสแกนต้องการเพื่ออ่านโค้ดอย่างถูกต้อง

รูปที่ 1: โครงสร้างของบาร์โค้ด 1D โดยใช้รูปแบบบาร์โค้ด 128 (สีมีไว้เพื่อระบุส่วนต่าง ๆ ของบาร์โค้ดเท่านั้น) (แหล่งที่มารูปภาพ: Banner Engineering)

บาร์โค้ด 2D มีความซับซ้อนและมีข้อมูลจำนวนมาก ตัวอย่างบาร์โค้ด 2D ทั่วไปได้แก่ :

• DataMatrix ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ และ USPS
• QR Code ยังใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์และการตลาดเชิงพาณิชย์
• Aztec ในตั๋วเดินทางและเอกสารทะเบียนรถบางอย่าง
• Maxicode ใช้สำหรับการจัดการวัสดุและ United Parcel Service (UPS)

รูปแบบ DataMatrix ประกอบด้วย (รูปที่ 2):

เซลล์เป็นพื้นที่สี่เหลี่ยมขาวดำภายในเมทริกซ์ 2 มิติที่มีข้อมูลภายใน

Quiet zone คือพื้นที่ว่างรอบบาร์โค้ด 2 มิติ เพื่อให้เครื่องสแกนระบุจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของโค้ดได้

Finder Pattern (หรือ "L") กำหนดทิศทางเครื่องอ่านเพื่อให้สามารถระบุวิธีที่ถูกต้องในการอ่านโค้ดได้

Clocking Pattern อยู่ฝั่งตรงข้าม Finder Pattern และเป็นส่วนที่บอกเครื่องอ่านถึงขนาดของเซลล์ภายในบาร์โค้ดและจำนวนแถวและคอลัมน์ในบาร์โค้ด

รูปที่ 2: โครงสร้างบาร์โค้ด 2D โครงสร้างแบบ DataMatrix (สีมีไว้เพื่อระบุส่วนต่าง ๆ ของบาร์โค้ดเท่านั้น) (แหล่งที่มารูปภาพ: Banner Engineering)

บาร์โค้ด 2D ยังมีข้อมูลที่แก้ไขข้อผิดพลาด อาจมีข้อมูลสำหรับแก้ไขข้อผิดพลาดสามตำแหน่งเพื่อปรับปรุงคุณภาพการอ่านข้อมูลของอ่าน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโค้ด

การอ่านบาร์โค้ด

เครื่องสแกนเลเซอร์เป็นวิธีการที่ง่ายและคุ้มค่าในการอ่านบาร์โค้ด 1D เลเซอร์จะพุ่งผ่านบาร์โค้ดโดยใช้กระจกที่หมุนได้ และวัดแสงสะท้อนโดยใช้โฟโตไดโอด แสงได้วัดได้จะถูกแปลเป็นเอาต์พุตดิจิตอล เครื่องสแกนเลเซอร์ความเร็วสูงสามารถสแกนได้ถึง 1,300 ครั้งต่อวินาที แต่ไม่สามารถอ่านบาร์โค้ด 2D ได้

เครื่องอ่านภาพสามารถใช้อ่านบาร์โค้ดได้ทั้งแบบ 1D และ 2D เครื่องอ่านเหล่านี้จะจับภาพบาร์โค้ดและวิเคราะห์โดยใช้ซอฟต์แวร์ประมวลผลภาพที่สามารถระบุตำแหน่ง ปรับทิศทาง และอ่านบาร์โค้ดได้ เมื่อเทียบกับเครื่องสแกนเลเซอร์ เครื่องอ่านภาพจะมีระยะชัดลึกที่กว้างกว่าสำหรับการอ่านที่ความสูงหลายระดับ และสามารถอ่านบาร์โค้ดหลายอันพร้อมกันได้ ความเร็วของกระบวนการอ่านขึ้นอยู่กับความสามารถของกล้องถ่ายภาพและซอฟต์แวร์ประมวลผล

Wirepas เครือข่ายเคลื่อนที่ที่สร้างตัวเองได้

นอกจากบาร์โค้ดแล้ว แท็กไร้สายและ IIoT ยังสามารถใช้เพื่อระบุรายการ ตำแหน่ง และสถานะในห่วงโซ่อุปทานได้อีกด้วย Wirepas เป็นโปรโตคอลการเชื่อมต่อไร้สายที่สร้างตัวเองขึ้นมาโดยอัตโนมัติ ออกแบบมาเพื่อให้ปริมาณและความหนาแน่นที่จำเป็นต่อการสนับสนุนโลจิสติก 4.0 เครือข่ายแบบเมชแบบดั้งเดิม เช่น บลูทูธ อาจมีปัญหาปริมาณในการเข้าถึง เนื่องจากความแออัดและข้อจำกัดของแบนด์วิดท์ Wirepas ขจัดอุปสรรคเหล่านั้นโดยการกระจายเครือข่ายอัจฉริยะไปยังโหนด ส่งผลให้เครือข่ายสามารถซ่อมแซมตัวเองได้โดยใช้คลื่นความถี่วิทยุที่ไม่มีการชนกัน (รูปที่ 3)

รูปที่ 3: ในการติดตามลอจิสติกส์ที่มีรายการจำนวนมากที่ต้องจัดการ Wirepas สามารถให้ทางเลือกอื่นแทน Bluetooth หรือโปรโตคอลไร้สายกรรมสิทธิ์อื่น ๆ (แหล่งที่มารูปภาพ: Würth Elektronik)

ซอฟต์แวร์ Wirepas Mesh ออกแบบมาสำหรับเครือข่ายขนาดใหญ่และใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ แต่ละโหนดสามารถ

• สแกนสภาพแวดล้อมเครือข่ายและเลือกเส้นทางที่เหมาะสมที่สุด
• ปรับกำลังส่งตามความใกล้ชิดของโหนดใกล้เคียง
• สามารถทำงานเป็นโหนดกำหนดเส้นทางหรือที่ไม่กำหนดเส้นทางหรือซิงค์
• สามารถสลับระหว่างโหมดพลังงานต่ำและเวลาแฝงต่ำ
• เลือกความถี่ที่เหมาะสมที่สุด
• มีความทนทานต่อการรบกวน

Digital Container Shipping Association (DCSA) ซึ่งเป็นองค์กรอิสระที่ก่อตั้งโดยบริษัทขนส่งตู้คอนเทนเนอร์รายใหญ่หลายแห่ง ได้เผยแพร่มาตรฐานอินเทอร์เฟซการเชื่อมต่อไร้สายสำหรับตู้คอนเทนเนอร์ในการขนส่ง Wirepas เป็นไปตามมาตรฐาน DCSA

การใช้บาร์โค้ด 1D และ 2D

นักออกแบบสามารถใช้ ABR3009-WSU2 ซึ่งเป็นเครื่องอ่านบาร์โค้ดแบบรูปภาพ WVGA (752 × 480 พิกเซล) จาก Banner Engineering เมื่อออกแบบระบบติดตามโลจิสติก 4.0 โดยใช้บาร์โค้ด 1D หรือ 2D (รูปที่ 4) ซึ่งจะได้รับการปรับเทียบจากโรงงาน ณ ตำแหน่งโฟกัสสามตำแหน่งหรือ 45 มม. 70 มม. และ 125 มม. และมีช่วงโฟกัสต่อเนื่องเพื่อให้การปรับอย่างละเอียดสำหรับการใช้งานแต่ละรายการ ABR3009-WSU2 สามารถจับภาพได้ 57 เฟรมต่อวินาที

รูปที่ 4: ABR3009-WSU2 จาก Banner Engineering อ่านไลบรารีบาร์โค้ด 1D และ 2D เต็มรูปแบบ (แหล่งที่มารูปภาพ: Banner Engineering)

เครื่องอ่านมาตรฐานซีรีส์ ABR 3000 แบบ 1D และ 2D ทั้งหมดได้รับการตั้งค่าให้อ่านบาร์โค้ด DataMatrix และสามารถกำหนดค่าให้อ่านรูปแบบอื่น ๆ ได้อย่างง่ายดายโดยใช้ปุ่มกดในตัวสำหรับการกำหนดค่าอย่างง่าย หรือผ่านพีซีโดยใช้ซอฟต์แวร์ Barcode Manager ของ Banner สำหรับการกำหนดค่าที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น ตัวเลือกเลนส์ รวมถึงการโฟกัสอัตโนมัติที่ปรับได้ด้วยซอฟต์แวร์ ช่วยให้การตั้งค่าและการกำหนดค่าง่ายขึ้น การรวมอุปกรณ์และการรวบรวมข้อมูล IIoT สามารถกำหนดค่าผ่านการเชื่อมต่ออีเทอร์เน็ตระดับอุตสาหกรรม สายซีเรียล หรือสาย USB รุ่น ABR3009-WSU2 มีระดับการป้องกัน IP65 ป้องกันฝุ่นและจากน้ำที่ฉายจากหัวฉีด

โมดูลวิทยุ Wirepas

Thetis-I จาก Würth Elektronik เป็นโมดูลวิทยุ 2.4 กิกะเฮิร์ตซ์ (GHz) ที่รองรับโปรโตคอลการสื่อสาร Wirepas Mesh นักออกแบบสามารถใช้ชิ้นส่วน 2611011021010 ที่มีระยะการมองเห็น 400 เมตร (ม.) เพื่อรวม Wirepas กับอุปกรณ์ติดตามทรัพย์สินของโลจิสติก 4.0 (รูปที่ 5) มีกำลังส่ง (Tx) 6 เดซิเบลเมตร (dBm) ความไวในการรับ (Rx) สูงสุด -92 dBm และอัตราการส่งข้อมูลสูงสุด 1 เมกะบิตต่อวินาที (Mbps) 2611011021010 ต้องการ 18.9 มิลลิแอมป์ (mA) ในโหมด Tx, 7.7 mA ในโหมด Rx และ 3.16 ไมโครแอมแปร์ (µA) ในโหมดสลีป มีขนาด 8 x 12 x 2 มม.

รูปที่ 5: โมดูลวิทยุ 2.4 GHz Thetis-I พร้อมโปรโตคอล Wirepas mesh (แหล่งที่มารูปภาพ: Würth Elektronik)

เพื่อเพิ่มความเร็วในการพัฒนาโลจิสติก 4.0 โดยใช้โมดูลวิทยุ Thetis-I พร้อมโปรโตคอล Wirepas Mesh นักออกแบบสามารถใช้ Thetis-I EV-Kit ที่มีบอร์ด mini-EV, วิทยุ USB และโหนดเซ็นเซอร์สามโหนด (ภาพที่ 6) เครือข่ายต้นแบบ Wirepas Mesh สามารถตั้งค่าได้ภายในไม่กี่นาที และส่วนประกอบแต่ละชิ้นใน EDV-Kit (บอร์ด mini-EV, วิทยุ USB และโหนดเซ็นเซอร์) สามารถซื้อแยกต่างหากเพื่อเพิ่มเครือข่ายต้นแบบ

รูปที่ 6: Thetis-I EV Kit มีโมดูล Thetis-I Wirepas Mesh และประกอบด้วยบอร์ด mini EV, วิทยุ USB และโหนดเซ็นเซอร์สามโหนด (แหล่งที่มารูปภาพ: DigiKey)

บอร์ด mini-EV รองรับการเชื่อมต่อกับโฮสต์ไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับการพัฒนาแอพพลิเคชั่น โหนดเซ็นเซอร์เป็นบอร์ดที่ใช้แบตเตอรี่ขนาด 31 มม. x 32 มม. และมีเซ็นเซอร์วัดความดันและเซ็นเซอร์ความชื้น ข้อมูลเซ็นเซอร์จะถูกอ่านโดยอัตโนมัติโดยโมดูลวิทยุและส่งไปยังเครือข่ายเมช EV Kit ยังประกอบด้วยซอฟต์แวร์ PC Tool Wirepas Commander ของ Würth ที่รองรับการสื่อสารกับโมดูลวิทยุ การกำหนดค่าเครือข่าย และการตรวจสอบข้อมูลเซ็นเซอร์

สรุป

ลอจิสติกส์ 4.0 อาศัยข้อมูลแบบเรียลไทม์และมีความละเอียดเกี่ยวกับรายการทั้งหมดในห่วงโซ่อุปทาน และจำเป็นต้องผสานรวมกับอุตสาหกรรม 4.0 โดยใช้ระบบเครือข่าย ระบบอัตโนมัติ และการสื่อสารที่มีเวลาแฝงต่ำเพื่อแจ้งเตือนล่วงหน้าเกี่ยวกับการชะงักงันของห่วงโซ่อุปทาน ซึ่งจะต้องใช้เทคโนโลยีการติดตามหลายอย่างเพื่อนำระบบลอจิสติกส์ที่ประสบความสำเร็จมาใช้ บทความนี้ได้นำเสนอตัวเลือกต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับบาร์โค้ด 1D และ 2D และเครือข่าย Wirepas ไร้สายที่สามารถขยายเครือข่ายได้ ซึ่งสามารถทำงานร่วมกันได้ในโซลูชันลอจิสติกส์ 4.0