ES2218132T3 - Sistema inalambrico de reabastecimiento de materiales basado en etiquetas de solicitud. - Google Patents
Sistema inalambrico de reabastecimiento de materiales basado en etiquetas de solicitud.Info
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Abstract
Método de control del reabastecimiento de componentes empleados por una estación de trabajo respectiva y para el uso en un sistema para producir un artículo a partir de una pluralidad de componentes diferentes que se recuperan de un almacenaje apartado de las estaciones de trabajo de dicho sistema y se envían a dichas estaciones de trabajo para el uso por parte de las mismas en la producción de dicho artículo, comprendiendo el método las etapas de: (a) provisión, en dicha estación de trabajo respectiva, de un dispositivo (16) transmisor inalámbrico que es capaz de funcionar en respuesta a un estímulo aplicado al mismo, asociado con la necesidad de reabastecimiento de dicho componente, para transmitir de manera controlable una señal codificada con información representativa de la identificación de dicho dispositivo (16) transmisor inalámbrico; (b) detección, por parte de al menos un lector (10) de transmisiones, de dicha señal transmitida por dicho dispositivo (16) transmisor inalámbrico; (c) tratamiento de dicha señal, tal como es detectada por dicho al menos un lector (10) de transmisiones, para identificar dicho dispositivo (16) transmisor inalámbrico; y (d) acceso a una base de datos relacional que contiene información que asocia dicho dispositivo (16) transmisor inalámbrico con un componente empleado por dicha estación de trabajo respectiva, basado en dicha información representativa de la identificación de dicho dispositivo (16) transmisor inalámbrico identificado en la etapa (c), a fin de determinar qué componente ha de reabastecerse en dicha estación de trabajo respectiva.
Description
Sistema inalámbrico de reabastecimiento de
materiales basado en etiquetas de solicitud.
La presente invención se refiere en general al
reabastecimiento de materiales para sistemas de fabricación y/o
montaje de productos y similares, y particularmente se dirige a una
red inalámbrica de comunicaciones basada en etiquetas de solicitud
(por ejemplo, por radio) que es fácilmente instalable en la
infraestructura (de la línea de montaje) de una instalación de
producción, y que es capaz de funcionar para facilitar que una
estación de trabajo de un usuario (lado de línea) pida y obtenga una
entrega procedente de almacenaje (fuera de línea) de uno o más
componentes empleados por esa estación de trabajo en el transcurso
de su funcionamiento.
Hoy en día, los fabricantes de una amplia gama de
productos emplean una técnica de abastecimiento de material,
comúnmente conocida como "fabricación en flujo uniforme
(pull)", para reabastecer piezas o materiales requeridos por una
estación de trabajo en el lado de la línea de montaje en el
transcurso de su participación en la producción de un artículo de
fabricación. En la figura 1 de los dibujos adjuntos, se muestra
esquemáticamente una ilustración de complejidad reducida de un
esquema convencional de fabricación "pull" de este tipo, que
comprende una pluralidad de estaciones de trabajo del lado de línea,
dos de las cuales se muestran como estaciones 1 y 2 de trabajo, que
están distribuidas a lo largo de una línea de montaje servida por un
transportador 3. Mientras se transporta un artículo 4 que está
siendo montado a lo largo de la línea de montaje, cada estación de
trabajo realiza una respectiva operación de montaje parcial que
incorpora una o más piezas o materiales en el artículo. Por tanto,
tal como se muestra en una estación 1 de trabajo, se instala una
pieza 4_{1} en el artículo; a continuación, en una estación 2 de
trabajo, aguas abajo de la estación 1 de trabajo, se añade una
pieza 4_{2} al artículo parcialmente montado, y así a lo largo de
la línea de montaje.
Según el reabastecimiento de materiales de la
"fabricación pull" convencional, los componentes en cualquier
estación de trabajo dada, mostrados en la figura 1 como contenidos
en unos inventarios locales de piezas 4_{1} y 4_{2}, asociados
respectivamente con unas ubicaciones 1 y 2 del lado de línea, se
actualizan en respuesta a una petición o "solicitud" procedente
de la estación de trabajo a un subsistema remoto de gestión y de
distribución de almacenaje. En respuesta a la petición de una parte,
el subsistema de gestión y de distribución de almacenaje recupera
entonces alguna cantidad de la pieza pedida de una instalación de
almacenaje fuera de línea y la entrega al puesto solicitante.
A fin de que un esquema tal de reabastecimiento
de fabricación pull de "eficiencia óptima" tenga éxito, debe
ser fiable, flexible y facilitar una entrega "puntual".
Desafortunadamente, en la mayoría de los actuales entornos de
fabricación, las opciones para comunicar peticiones de
reabastecimiento de materiales a los responsables del envío de las
piezas a una estación de trabajo del lado de línea, son
considerablemente limitadas. Un número importante de centros
fabriles sigue empleando rutinas manuales tradicionales que
requieren mucha mano de obra, tales como los métodos basados en
tarjetas. Otros, que han intentado incorporar métodos mejorados de
comunicación, emplean subsistemas integrados que no sólo son caros
de instalar sino que debido a su inflexibilidad inherente, son
caros, requieren mucho tiempo y mano de obra para su modernización
o modificación a medida en que las necesidades y/o nueva equipación
del utillaje de la planta están siendo continuamente mejorados y
reconfigurados. Aunque se han propuesto algunos sistemas
inalámbricos de solicitud, éstos son complejos, requiriendo
comunicaciones bidireccionales con un emplazamiento del lado de
línea, y por tanto son extremadamente caros de instalar y de
operar.
Con arreglo a la presente invención, los defectos
anteriormente descritos de los sistemas convencionales de
reabastecimiento de materiales son superados de manera efectiva por
un sistema inalámbrico basado en "etiquetas de solicitud", que
está configurado para aprovechar la infraestructura de
comunicaciones y de tratamiento de señales del sistema de
radiolocalización de objetos etiquetados del tipo descrito en la
patente estadounidense nº 5.920.287.
En el sistema de radiolocalización de objetos
etiquetados descrito en la patente 5.920.287, se distribuye una
pluralidad de lectores de emisiones de ráfagas de transmisión a lo
largo de una instalación (tal como una planta de fabricación o un
almacén) que contiene los objetos a controlar. Estos lectores
funcionan para detectar señales de espectro ensanchado (repetitiva y
aleatoriamente) emitidas por circuitos de transmisión por radio
dentro de etiquetas fijadas a los objetos que se están siguiendo.
Cada ráfaga de radiofrecuencia de espectro ensanchado, transmitida
por una etiqueta, se codifica con información que incluye la
identificación de la etiqueta y otros datos paramétricos
opcionales. A medida que las emisiones de ráfagas son detectadas
por un lector respectivo, se acoplan a un procesador asociado de
señales de RF, basado en la correlación que determina qué señal de
espectro ensanchado recibida por el lector es la señal primera en
llegar procedente de una etiqueta. A continuación, un procesador de
localización de etiquetas procesa las señales primeras en llegar
procedentes de al menos tres lectores de transmisiones de etiqueta
según un algoritmo de multilateralización, y calcula el
emplazamiento de la etiqueta.
La presente invención hace uso del lector
distribuido espacialmente y de la infraestructura asociada del
procesador de señales del sistema basado en etiquetas descrito en
la patente 5.920.287, instalando una o más "etiquetas de
solicitud" en o en las proximidades de cada estación de trabajo
de una línea de montaje de producción, donde se reabastecen las
piezas "según las necesidades". Cada etiqueta de solicitud
está asociada con, y se emplea para especificar, un componente en
particular empleado por su estación de trabajo; si una estación de
trabajo utiliza diferentes componentes, la estación de trabajo
estará equipada con múltiples etiquetas de solicitud, una para cada
componente diferente. Al igual que en la patente 5.920.287, cada
etiqueta de solicitud contiene un transmisor que es operativo para
transmitir de manera controlable una señal de RF de espectro
ensanchado que contiene información codificada que incluye la
identidad de la etiqueta de solicitud y otra información opcional
sobre parámetros. Cuando ha de reabastecerse un componente, un
operario de la estación de trabajo del lado de línea simplemente
pulsa un botón de "solicitud" en la etiqueta.
En respuesta al accionamiento del botón de
solicitud, el transmisor de RF de la etiqueta de solicitud
transmite o "parpadea" una ráfaga de señales de RF de espectro
ensanchado codificada con la identificación (por ejemplo, el número
de serie) de la etiqueta. Al mismo tiempo, se ilumina un indicador
LED en la etiqueta de solicitud para confirmar al operario que se
transmitió la "solicitud de piezas". La ráfaga de RF emitida
por la etiqueta de solicitud es detectada por al menos uno y
normalmente por una pluralidad de lectores de emisiones de ráfagas
de un subsistema de control y tratamiento de ráfagas de transmisión
del tipo descrito en la patente 5.920.287, distribuido en y/o en
las proximidades del entorno de producción de estaciones de trabajo
de la planta de fabricación.
En el sistema de geolocalización basado en
etiquetas de la patente 5.920.287, las emisiones de ráfagas de
etiqueta, primeras en llegar, detectadas por múltiples (al menos
tres) lectores de transmisiones de etiqueta, son tratadas por un
procesador de emplazamientos de etiqueta para calcular la ubicación
de la etiqueta. Un tratamiento semejante de "ubicaciones" de
etiqueta también puede llevarse a cabo en el sistema de la invención
para verificar, por ejemplo, la ubicación de la etiqueta de
solicitud, tal como se especifica en una base de datos de gestión
de recursos. Esta característica de geolocalización puede ser
especialmente útil en un entorno variable de fabricación, ya que
permite que el esquema de reabastecimiento de la presente invención
se conforme de una manera rápida y dinámica con cualesquiera
variaciones de configuración del entorno que puedan efectuarse en
la planta de fabricación (que puede esperarse que se vea sometida a
una modificación continua en el tiempo).
Sin embargo, dado que normalmente se conocen las
ubicaciones de las estaciones de trabajo del lado de línea donde se
emplean las etiquetas, el tratamiento de geolocalización de las
etiquetas no se requiere necesariamente a priori. En cambio, la
disponibilidad de múltiples lectores de emisiones de etiqueta
aporta una redundancia y por tanto un alto grado de fiabilidad en la
detección y recuperación de los datos codificados en la ráfaga de
transmisión de una etiqueta de solicitud. El hecho de que las
ráfagas de transmisión sean señales de espectro ensanchado sirve
para hacer que las transmisiones sean eficazmente resistentes a las
interferencias.
Independientemente de si se emplean o no señales
primeras en llegar procedentes de lectores múltiples (al menos
tres) para determinar el emplazamiento de una etiqueta de
solicitud, el subsistema de tratamiento de señales lee cualquier
identificación y demás datos que fueron transmitidos en la ráfaga
de transmisión de la etiqueta de solicitud. Los datos de
identificación de la etiqueta de solicitud son entonces utilizados
por un operario de gestión de recursos para acceder a una base de
datos relacional que almacena la información que asocia los datos
de identificación de cada etiqueta de solicitud con una pieza en
concreto empleada por la estación de trabajo donde está situada la
etiqueta de solicitud. Esto permite que el operario de gestión de
recursos especifique de inmediato a qué componente va a accederse en
el almacenaje, de manera que se envíe la pieza a la estación de
trabajo asociada de la etiqueta de solicitud identificada.
Con fines de verificar la ejecución de la
solicitud de piezas y de controlar el inventario, puede enviarse un
registro de cada solicitud de pieza y transacción de envío desde el
procesador de gestión de recursos a un terminal de datos (fijo o
móvil) asociado con la zona de almacenaje de piezas de la planta. A
continuación, un operario de envío de piezas puede borrar o
reposicionar la petición una vez que se haya entregado el material a
la estación de trabajo del lado de línea que mandó la solicitud de
reabastecimiento de piezas.
La figura 1 ilustra esquemáticamente una
ilustración de complejidad reducida de una línea de montaje de
fabricación pull;
la figura 2 ilustra esquemáticamente la
arquitectura general de un sistema de geolocalización por radio de
un tipo descrito en la patente 5.920.287 y empleado para el
reabastecimiento de piezas/materiales empleando una etiqueta
inalámbrica de solicitud según una realización de la invención;
la figura 3 es una ilustración gráfica de la
configuración física general de una etiqueta de solicitud de
reabastecimiento de piezas utilizada en la presente invención;
la figura 4 es un diagrama de bloques de los
circuitos contenidos en la etiqueta de solicitud de la figura 3;
y
la figura 5 muestra los circuitos de la unidad
transceptora de etiqueta de la figura 4.
Antes de describir en detalle el nuevo y mejorado
sistema inalámbrico de reabastecimiento de materiales basado en
etiquetas de solicitud según la presente invención, debería
observarse que la invención está principalmente basada en lo que
efectivamente es una disposición prescrita de circuitos de
comunicación convencionales y de componentes de procesamiento de
señales digitales asociados y de circuitos de control de supervisión
auxiliares para los mismos, que controlan las operaciones de tales
circuitos y componentes. Por consiguiente, la configuración de
tales componentes de circuitos y la manera en que se relacionan con
otros equipos de sistemas de comunicaciones se han ilustrado en
general en los dibujos mediante diagramas de bloques fácilmente
comprensibles, que únicamente muestran aquellos detalles específicos
que guardan relación con la presente invención, a fin de no
oscurecer la descripción con detalles que resultarán fácilmente
evidentes a los expertos en la técnica que tengan el beneficio de
la descripción en el presente documento. Por tanto, las
ilustraciones de los diagramas de bloques están esencialmente
destinadas a mostrar los componentes principales del sistema en un
agrupamiento funcional conveniente, según el cual la presente
invención pueda entenderse más fácilmente.
Puesto que el esquema inalámbrico de
reabastecimiento de piezas basado en etiquetas de solicitud está
diseñado para aprovechar la infraestructura de comunicación y de
procesamiento de señales del sistema de radiolocalización de
objetos del tipo descrito en la patente 5.920.287, a la que se ha
hecho referencia anteriormente, la arquitectura general de ese
sistema de seguimiento de objetos basado en la radiolocalización,
particularmente en el contexto del entorno de la infraestructura de
línea de montaje de una planta de fabricación, se examinará
brevemente. Tal como se muestra esquemáticamente en la figura 2, la
arquitectura general de un sistema del tipo descrito en la patente
5.920.287, y empleado para el reabastecimiento de piezas/materiales
que utiliza una etiqueta de solicitud según una realización de la
invención, comprende una pluralidad de lectores 10 de emisiones de
etiqueta que están distribuidos geográficamente en y/o en las
proximidades de un entorno 12 de gestión de bienes prescrito que
contiene una pluralidad de objetos/bienes cuyos emplazamientos han
de monitorizarse continuamente y de los cuales ha de darse parte a
una base 20 de datos de gestión de bienes. La base 20 de datos es
accesible mediante una estación de trabajo computerizada o un
ordenador personal estándares, tal como se muestra en 26. Cada
lector 10 de emisiones de etiqueta es capaz de funcionar para
monitorizar el entorno de gestión de bienes para las emisiones
procedentes de etiquetas de solicitud asociadas con los objetos
monitorizados.
Aunque en el sistema de seguimiento de la patente
5.920.287, los objetos que se están monitorizando y siguiendo no se
limitan a un tipo en particular, ni sus emplazamientos son o se
espera que sean fijos, en el sistema de reabastecimiento de
estaciones de trabajo del lado de línea basado en etiquetas de
solicitud de la presente invención, los objetos de interés son los
que aquí se denominan "etiquetas 16 de solicitud", los cuales
están asociados con componentes (piezas/materiales) empleados por
las estaciones de trabajo del lado de línea de una instalación de
producción, y por tanto puede esperarse que se encuentren situados
en emplazamientos 13 de estación de trabajo fijos a lo largo de una
línea 15 de montaje, donde se mantienen inventarios locales de
piezas y materiales para la producción en línea de artículos
14.
Al igual que en el sistema de localización y
seguimiento de objetos etiquetados de la patente 5.920.287, una
respectiva etiqueta 16 de solicitud de reabastecimiento de piezas
(cuya configuración física general se muestra gráficamente en la
figura 3 y un diagrama de bloques que se muestra en la figura 4, a
describir) es capaz de funcionar para transmitir o "parpadear"
un impulso de banda ancha (espectro ensanchado), de duración muy
corta, de energía de RF, que está codificado con la identificación
de la etiqueta de solicitud y otra información opcional que pueda
almacenarse en memoria en los circuitos de electrónica de
transmisión de la etiqueta de solicitud.
Los circuitos de la etiqueta 16 de solicitud
están diseñados para transmitir repetitivamente una ráfaga de RF de
una manera aleatoria y repetitiva, salvo cuando se invoca una
operación de solicitud. Al igual que en el sistema descrito en la
patente 5.920.287, estas transmisiones aleatorias y repetitivas
permiten que se actualicen, a un ritmo o frecuencia razonables de
repetición, datos de localización y otros parámetros relevantes
asociados con cada etiqueta de solicitud almacenada en la base de
datos de gestión de bienes, permitiéndose así que el personal de
supervisión de la planta tome decisiones bien fundamentadas con
respecto a la disposición y el uso de las etiquetas de
solicitud.
Con esta finalidad, durante su modo inactivo o de
reposo, concretamente cuando no se está activando para transmitir
una solicitud de reabastecimiento de piezas, los circuitos de
transmisión de una etiqueta de solicitud respectiva son capaces de
funcionar para emitir un impulso de RF de ancho de banda ancho
(espectro ensanchado), de duración muy corta (por ejemplo, 100
milisegundos), que tiene un ritmo de repetición que varía con la
aplicación (de decenas de segundos a varias horas, por ejemplo). El
intervalo entre tales pulsos se selecciona para minimizar la
probabilidad de colisiones (dos o más etiquetas transmitiendo
simultáneamente). Aunque es algo muy poco probable, si se produjese
una colisión debido a los tiempos de retransmisión aleatorios,
existe un alto grado de certidumbre de que la información
procedente de las etiquetas, cuyas transmisiones colisionaron, se
recibirá en el siguiente tiempo de transmisión de la etiqueta, de
manera que la base de datos del sistema se actualizará en un periodo
que cubrirá como mucho dos intervalos de transmisión. El resultado
neto de que cada emisión autónoma de etiqueta de solicitud de este
tipo tenga una duración corta y se repita con intervalos
relativamente largos entre ráfagas es que el transmisor de la
etiqueta de solicitud pasa la mayor parte de su tiempo en un modo
de reposo (espera), sin embargo no pasa intervalos prolongados sin
"parpadear".
Tal como se ilustra en la figura 3, la etiqueta
de solicitud puede configurarse físicamente como un alojamiento 30
de transceptor con una forma generalmente rectangular, lo que
permite que la etiqueta de solicitud se monte fácilmente en una
variedad de fijaciones y superficies de soporte del lado de línea,
tal como la pared o la baranda de una línea de montaje. Para
proporcionar un comportamiento robusto en una variedad de entornos
(de interior y de exterior), el alojamiento está fabricado en un
material duradero, resistente al agua y a los productos químicos, y
está configurado para sellar los componentes interiores frente a la
entrada de humedad, polvo y otros contaminantes procedentes del
entorno.
El alojamiento 30 de la etiqueta contiene un
número unidades de entrada/salida (E/S), tales como un pulsador 32
y un indicador 34. El pulsador 32, al igual que el alojamiento
propiamente dicho, está configurado para proporcionar un sello
frente a la entrada de humedad y polvo, y es utilizado por un
operario (del lado de línea) para activar el funcionamiento de la
etiqueta de solicitud. El indicador 34 comprende un diodo emisor de
luz roja (LED) que se ilumina cuando se envía una transmisión de
reabastecimiento.
La arquitectura funcional de los circuitos
internos de la etiqueta de solicitud se ilustra en el diagrama de
bloques de la figura 4 como comprendiendo un procesador 38 de
control de supervisión (placa de microcontrolador), que está
acoplada a cada una de las unidades 32 y 34 de E/S. La alimentación
para la etiqueta de solicitud está suministrada por una pila 39. Una
unidad 40 transceptora de RF se encuentra acoplada al procesador 38
de control, la cual puede ser generalmente del tipo empleado en las
etiquetas utilizadas en el sistema descrito en la patente 5.920.287
a la que se ha hecho referencia anteriormente, pero modificada de
la manera ilustrada esquemáticamente en la figura 5 para
relacionarse con la placa 38 de procesador de control.
Más concretamente, tal como se muestra en la
figura 5, la unidad 40 transceptora de RF de la etiqueta de
solicitud puede comprender un oscilador 41 relativamente grueso
(RG) cuya salida se introduce en un generador 42 "lento" de
impulsos pseudoaleatorios, un generador 44 de impulsos
estroboscópicos y un circuito 117 de temporización de parpadeo de
pulsador. El generador 44 estroboscópico contiene un temporizador
46, que tiene una duración prescrita de vencimiento (por ejemplo,
medio segundo), y un circuito 48 de retardo (una vez), cuya salida
es un impulso de habilitación de receptor de baja potencia (por
ejemplo, varios microamperios) que tiene una duración prescrita (por
ejemplo, de un segundo de ancho). El impulso de habilitación de
receptor habilita o selecciona estroboscópicamente un receptor 50
de alcance relativamente corto, tal como un detector de vídeo, de
cristal, que requiere una cantidad muy baja de alimentación en
comparación con otros componentes de la etiqueta. Dado que el
impulso de habilitación de receptor es de muy baja potencia, no
afecta demasiado a la vida de la batería de la etiqueta de
solicitud. La duración del impulso de habilitación de receptor
producido por el generador 44 de impulsos estroboscópicos puede
definirse de manera que cualquier señal de baja potencia transmitida
por otro dispositivo sea detectada por el receptor 50 de vídeo, de
cristal.
Cuando la etiqueta de solicitud emplea una antena
60 común tanto para transmitir como para recibir, el receptor 50 de
vídeo, de cristal, puede tener su entrada acoplada a un puerto 52
de recepción de un interruptor 54 de transmisión/recepción, un
puerto 56 bidireccional de RF que está acoplado a la antena 60. El
interruptor 54 de transmisión/recepción tiene un puerto 62 de
transmisión acoplado a la salida de un amplificador 64 de potencia
de RF que se enciende solamente durante el relativamente
infrecuente modo de funcionamiento de transmisión de la etiqueta de
solicitud. Alternativamente, cuando la etiqueta de solicitud emplea
antenas separadas de transmisión y recepción (tal como se muestra en
60 y 51 en el diagrama de bloques de la figura 4), el receptor 50 de
vídeo, de cristal, puede tener su entrada acoplada a una antena 51
de recepción, tal como se muestra con líneas discontinuas.
La salida del generador 42 "lento" de
impulsos pseudoaleatorios es una serie de impulsos
"parpadeantes" que se producen aleatoriamente, de ritmo de
repetición relativamente bajo (por ejemplo, desde decenas de
segundos a varias horas). Estos impulsos están acoplados a un
generador 73 de secuencias de ensanchamiento de ruido
pseudoaleatorio de alta velocidad a través de una compuerta 75 O y
una compuerta 76 Y, y sirven para definir cuándo ha de transmitir
de forma aleatoria la etiqueta de solicitud ráfagas de energía (a
ser detectada por los lectores del sistema) de RF de banda ancha
(espectro ensanchado) durante su modo inactivo. En respuesta a un
impulso habilitador, el generador 73 de secuencias de
ensanchamiento de ruido pseudoaleatorio de alta velocidad genera una
secuencia prescrita de ensanchamiento de segmentos de ruido
pseudoaleatorio. La compuerta 76 Y tiene una segunda entrada
integrada a través de una resistencia 77 elevadora a una tensión +V
de alimentación de pila y a una salida "PARPADEO_ACTIVADO"
procedente del microcontrolador 38. Cuando la señal
"PARPADEO_ACTIVADO" está en un "0" lógico, se deshabilita
la compuerta 76 Y, lo que coloca la etiqueta de solicitud en el
modo de "DESCONEXIÓN", de manera que no se transmitirá señal
de ensanchamiento alguna.
El generador 73 de secuencias de ensanchamiento
de ruido pseudoaleatorio se excita a la salida de frecuencia de RF
de un oscilador 82 de cristal, que proporciona una frecuencia de
referencia para un bucle 84 enganchado en fase que se utiliza para
establecer una frecuencia prescrita de salida (por ejemplo, una
frecuencia de 2,4 GHz para cumplir con la normativa de permiso de
licencias de la FCC). La salida de RF del bucle 84 está acoplada a
una primera entrada 91 de un mezclador 93, cuya salida 94 está
acoplada al amplificador 64 de potencia de RF. El amplificador 64
de potencia está acoplado para suministrar una señal AP_ACTIVADO de
estado operacional de transmisor al microcontrolador 38 para indicar
que la unidad 40 transmisora de RF se "ha despertado" y "ha
parpadeado" una ráfaga de RF. El mezclador 93 tiene una segunda
entrada 95 acoplada a una salida 101 de una compuerta 103
exclusivamente O de modulación de secuencias de ensanchamiento. Una
primera entrada 105 de la compuerta 101 exclusivamente O está
acoplada para recibir la secuencia de segmentos de ensanchamiento de
ruido pseudoaleatorio generada por el generador 73 de ruido
pseudoaleatorio. Una segunda entrada 107 de la compuerta 101 O está
acoplada para recibir unos bits respectivos de datos almacenados en
una memoria 110, los cuales son sincronizados de salida por el
generador 73 de secuencias de ensanchamiento de ruido
pseudoaleatorio.
Como ejemplo no limitativo, la memoria 110 de
etiquetas puede comprender un circuito de memoria CMOS alterable
eléctricamente, de potencia relativamente baja, que almacena una
palabra o código multibit que identifica la etiqueta de solicitud.
El circuito 110 de memoria también puede almacenar datos auxiliares,
los cuales pueden estar acoplados al mismo por un circuito 109
lógico de datos asociado. El circuito 109 lógico de selección de
datos está acoplado para recibir información suministrada por el
microcontrolador 38, tal como una señal PULSAR_BOTÓN asociada con
el accionamiento del pulsador 32, así como datos contenidos en un
mensaje que se ha transmitido a la etiqueta de solicitud desde otro
dispositivo inalámbrico, y ha sido decodificada por un decodificador
112 de datos e instrucciones acoplado en circuito con la salida del
receptor 50 de vídeo, de cristal.
Preferiblemente, el circuito 109 lógico de
selección de datos se implementa en una lógica de matriz de
compuertas y es capaz de funcionar para agregar cualquier dato
recibido de una fuente externa de radio a los almacenados en la
memoria 110. También puede filtrar o modificar selectivamente datos
producidos por el decodificador 112 de datos e instrucciones, tal
como se descargan procedentes de una fuente externa de radio.
Cuando se recibe una transmisión inalámbrica (de RF) procedente de
una fuente externa de radio, el código de identificación de la
etiqueta de solicitud almacenado en la memoria 110 se acopla a un
comparador 114 "despertador", que compara el contenido de bits
del mensaje recibido con el código de identificación almacenado de
la etiqueta de solicitud. Si los dos códigos son iguales, el
comparador 114 genera una señal de salida, que se emplea para hacer
que cualesquiera datos contenidos en el mensaje entrante sean
decodificados por el decodificador 112 de datos e instrucciones, y
escritos en la memoria 110 de etiquetas a través del circuito 109
lógico de selección de datos. La salida del comparador 114 está
acoplada a través de una compuerta 116 O, una compuerta 75 O y una
compuerta 76 Y para habilitar la entrada del generador 73 de ruido
pseudoaleatorio. En respuesta, el transmisor de la etiqueta de
solicitud genera una ráfaga de RF de respuesta, de la misma manera
a como "parpadea" una transmisión de la secuencia de
ensanchamiento de ruido pseudoaleatorio que contiene su código de
identificación y cualesquiera datos almacenados en la memoria 110,
tal como se ha descrito anteriormente.
La compuerta 116 O también está acoplada a un
circuito 117 temporizador de parpadeo de pulsador, que es capaz de
funcionar para generar un señal (repetitiva) prescrita de
temporización en respuesta a la detección por parte del procesador
38 de control del accionamiento del pulsador 32 y del suministro de
una de una señal PULSADOR de control de transmisión. Como ejemplo no
limitativo, la señal de temporización de control de transmisión
puede comprender una serie de impulsos 119 de habilitación (por
ejemplo, tres en el ejemplo mostrado), que hacen que la unidad
transmisora emita una secuencia de impulsos de RF de "solicitud
de pieza" (por ejemplo, a un ritmo de un impulso de habilitación
cada tres segundos), cada uno de los cuales contiene un código de
identificación de etiqueta de solicitud y cualquier dato opcional
almacenado en la memoria 110.
Tal como se ha descrito antes, cuando un
componente necesita reabastecimiento, un operario de estación de
trabajo del lado de línea, el cual normalmente será un operario
humano (aunque un operario robotizado podría realizar la misma
función), simplemente pulsa el botón 32 de "solicitud". En
respuesta al accionamiento del botón de solicitud, el
microcontrolador 38 de la etiqueta de solicitud genera una señal
PULSADOR de control, que está acoplada al circuito 117 temporizador
y al circuito 109 lógico de selección de datos, tal como se ha
descrito anteriormente. El circuito temporizador suministra una
serie de impulsos 119 de habilitación de "parpadeo" a la
compuerta 116 O y por tanto a través de la compuerta 75 O y la
compuerta 76 Y. El acoplamiento de la señal PULSADOR al circuito 109
lógico de selección de datos para el almacenamiento en la memoria
110 de etiquetas hace que se agregue un código de estado de "botón
pulsado" al código de identificación de la etiqueta de solicitud
a fin de distinguir una solicitud de piezas de un parpadeo
aleatorio (que normalmente no tiene afirmados ningunos bits de
estado asociados al pulsador).
La generación de una pluralidad de impulsos 119
de habilitación por parte del circuito 117 temporizador sirve para
mejorar la fiabilidad de la comunicación. Tal como se ha indicado
antes, cada impulso de habilitación hace que la etiqueta de
solicitud transmita una ráfaga de señales de RF de espectro
ensanchado codificada con la identificación (por ejemplo, el número
de serie) de la etiqueta de solicitud y con datos del estado de la
solicitud de piezas descargados por el microcontrolador de la
etiqueta de solicitud en la memoria 110 a través de la lógica 109
de selección de datos. Al mismo tiempo, el microcontrolador 38
suministra una señal de excitación al indicador 34 LED, el cual se
ilumina o se "hace destellar" a continuación durante un periodo
de tiempo prescrito (por ejemplo, un segundo) para confirmar al
operario que se ha transmitido una ráfaga de "solicitud de
piezas".
La ráfaga de RF de "solicitud de piezas"
emitida por la etiqueta de solicitud, es recibida por al menos uno
y normalmente una pluralidad de lectores 10 de emisiones de ráfagas
que están distribuidos en y/o alrededor del entorno de producción
de las estaciones de trabajo de la planta de fabricación. Tal como
se ha indicado anteriormente, la arquitectura y el funcionamiento de
los lectores 10 de etiqueta y los procesadores de señales de RF,
basados en la correlación, corresponden a los mostrados y descritos
en la patente 5.920.287, a la que puede hacerse referencia para una
descripción detallada de los mismos. Basta con decir que el uso de
los procesadores de señales de RF, basados en la correlación, con la
distribución espacial de múltiples lectores, facilita determinar
qué señales de espectro ensanchado, transmitidas por una etiqueta de
solicitud y recibidas por un lector respectivo, constituyen una
transmisión primera en llegar, de manera que puede hacerse una
determinación precisa de la ubicación de la etiqueta de solicitud y
por tanto confirmar el destino del envío de piezas de la
solicitud.
Además de determinar la ubicación de la etiqueta
de solicitud, se descargan datos (de identificación y de estado),
leídos de la memoria de la etiqueta de solicitud y superpuestos a
la transmisión de la etiqueta de solicitud, en la base 20 de datos
de gestión de bienes, y se enlazan desde la misma al ordenador 26
personal, el cual está programado para mostrar la ubicación de la
etiqueta de solicitud y los datos paramétricos asociados en una
forma personalizada para la aplicación del usuario. Tal como se ha
indicado antes, en el caso de un reabastecimiento de piezas del
lado de línea, los datos decodificados pueden visualizarse en un
plano de planta de la planta de fabricación para facilitar la
asimilación de la información relativa a las peticiones de
reabastecimiento de piezas de las estaciones de trabajo y al envío
procedente del almacenaje de esas partes en el lado de línea.
Independientemente de si las salidas de los lectores de transmisión
se emplean o no para localizar la etiqueta de solicitud, la
identidad de la etiqueta de solicitud (tal como un número de serie
de una etiqueta de solicitud) y cualquier otro dato (por ejemplo,
el estado de la solicitud) que se transmitieron en la ráfaga de
transmisión de reabastecimiento de la etiqueta de solicitud, se
acoplan a la base 20 de datos de gestión de bienes, que asocia los
datos de identificación con una pieza en particular empleada por la
estación de trabajo donde está situada la etiqueta de
solicitud.
Esto permite al operario de gestión de recursos
especificar a qué componente ha de accederse en almacenaje, de
manera que la pieza solicitada puede entregarse a la estación de
trabajo asociada de la etiqueta de solicitud identificada. Con
fines de verificación de realización de la solicitud de piezas y de
seguimiento de inventario, puede enviarse un registro de cada
solicitud de pieza y transacción de entrega desde el procesador de
gestión de recursos a un terminal de datos (fijo o móvil) asociado
con la zona de almacenaje de piezas de la planta. A continuación,
un operario de entrega de piezas puede borrar o reposicionar la
solicitud una vez que se ha enviado el material a la estación de
trabajo que dio lugar a la petición de reabastecimiento.
Tal como se apreciará a partir de la descripción
anterior, los defectos de los sistemas convencionales de
reabastecimiento de materiales son superados eficazmente por el
sistema inalámbrico basado en etiquetas de solicitud de la
invención, que aprovecha la infraestructura de comunicaciones y de
tratamiento de señales del sistema de radiolocalización de objetos
etiquetados del tipo descrito en la patente 5.920.287, lo que hace
que la invención sea relativamente fácil y económica de instalar.
Una vez que se ha proporcionado una etiqueta de solicitud
respectiva para cada tipo de pieza o material empleado por una
estación de trabajo del lado de línea, lo único que resta para
iniciar el reabastecimiento de una pieza en particular es que un
operario accione un pulsador en la etiqueta de solicitud de esa
pieza. Los datos de identidad y de estado de la etiqueta de
solicitud, transmitidos en la ráfaga de transmisión de la petición
de reabastecimiento, que se ha activado por el accionamiento del
pulsador, son recuperados por el subsistema de procesadores y
lectores distribuidos para la aplicación a una base de datos de
gestión de bienes. Esta base de datos asocia los datos de
identificación de la etiqueta de solicitud con una pieza en
particular, a fin de permitir que el operario de gestión de
recursos especifique a qué componente ha de accederse en almacenaje
y enviarse a la estación de trabajo asociada de la etiqueta de
solicitud solicitante.
Claims (22)
1. Método de control del reabastecimiento de
componentes empleados por una estación de trabajo respectiva y para
el uso en un sistema para producir un artículo a partir de una
pluralidad de componentes diferentes que se recuperan de un
almacenaje apartado de las estaciones de trabajo de dicho sistema y
se envían a dichas estaciones de trabajo para el uso por parte de
las mismas en la producción de dicho artículo, comprendiendo el
método las etapas de:
(a) provisión, en dicha estación de trabajo
respectiva, de un dispositivo (16) transmisor inalámbrico que es
capaz de funcionar en respuesta a un estímulo aplicado al mismo,
asociado con la necesidad de reabastecimiento de dicho componente,
para transmitir de manera controlable una señal codificada con
información representativa de la identificación de dicho dispositivo
(16) transmisor inalámbrico;
(b) detección, por parte de al menos un lector
(10) de transmisiones, de dicha señal transmitida por dicho
dispositivo (16) transmisor inalámbrico;
(c) tratamiento de dicha señal, tal como es
detectada por dicho al menos un lector (10) de transmisiones, para
identificar dicho dispositivo (16) transmisor inalámbrico; y
(d) acceso a una base de datos relacional que
contiene información que asocia dicho dispositivo (16) transmisor
inalámbrico con un componente empleado por dicha estación de
trabajo respectiva, basado en dicha información representativa de
la identificación de dicho dispositivo (16) transmisor inalámbrico
identificado en la etapa (c), a fin de determinar qué componente ha
de reabastecerse en dicha estación de trabajo respectiva.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
dicho dispositivo (16) transmisor inalámbrico es capaz de funcionar
para proporcionar una indicación de la transmisión de dicha
señal.
3. Método según la reivindicación 1 ó 2, en el
que la etapa (c) comprende tratar dicha señal, tal como se detecta
en una pluralidad de lectores (10) de transmisiones separados
espacialmente, para localizar dicho dispositivo (16) transmisor
inalámbrico.
4. Método según la reivindicación 3, en el que la
etapa (c) comprende tratar señales detectadas en dicha pluralidad
de dichos lectores (10) de transmisiones separados espacialmente
para determinar qué señales recibidas por dicha pluralidad de
lectores (10) de transmisiones son señales primeras en llegar,
según se transmiten desde dicho dispositivo (16) transmisor
inalámbrico, y para realizar una diferenciación de tiempo de llegada
de dichas señales primeras en llegar para ubicar dicho dispositivo
(16) transmisor inalámbrico en dicho sistema de producción.
5. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que dicho dispositivo (16) transmisor inalámbrico
es capaz de funcionar para transmitir repetitivamente dicha señal
en respuesta a la aplicación de dicho estímulo.
6. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que dicho dispositivo transmisor inalámbrico es
capaz de funcionar para transmitir aleatoria y repetitivamente
dicha señal independientemente de dicho estímulo.
7. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que dicho dispositivo (16) transmisor inalámbrico
incluye una memoria que almacena una palabra multibit
representativa de la identificación de dicho dispositivo (16)
transmisor inalámbrico, y es capaz de funcionar para transmitir
repetitivamente una señal de espectro ensanchado codificada con
dicha información representativa de la identificación de dicho
dispositivo (16) transmisor inalámbrico.
8. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que la etapa (c) comprende tratar señales
detectadas en el o cada lector (10) mediante correladores de filtro
igualados, teniendo cada uno una pluralidad de bancos de filtros
que contienen correladores en paralelo que son capaces de funcionar
para correlacionar una señal recibida con unas versiones
sucesivamente desfasadas temporalmente de un código pseudoaleatorio
de ensanchamiento de referencia correspondiente al de las señales
de espectro ensanchado transmitidas por dicho dispositivo (16)
transmisor inalámbrico.
9. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que dicha estación de trabajo respectiva emplea
componentes diferentes en la producción de dicho artículo, y en el
que la etapa (a) comprende proporcionar un dispositivo (16)
transmisor inalámbrico respectivo para cada uno de dichos
componentes diferentes, siendo dicho dispositivo (16) transmisor
inalámbrico respectivo capaz de funcionar, en respuesta a un
estímulo aplicado al mismo, para transmitir de manera controlable
una señal codificada con información representativa de la
identificación de dicho dispositivo (16) transmisor inalámbrico
respectivo, y en el que dicha base de datos relacional almacena
información que asocia un dispositivo transmisor inalámbrico
respectivo con dicha estación de trabajo respectiva y con uno
respectivo de dichos componentes diferentes.
10. Sistema para controlar el reabastecimiento de
componentes empleados por estaciones de trabajo y para el uso en
una instalación de fabricación para producir un artículo a partir
de una pluralidad de componentes diferentes que se recuperan de un
almacenaje apartado de las estaciones de trabajo y se envían a
dichas estaciones de trabajo para el uso por parte de las mismas en
la producción de dicho artículo, comprendiendo dicho sistema:
en o cerca de cada una de dichas estaciones de
trabajo, al menos un dispositivo (16) transmisor inalámbrico que es
capaz de funcionar en respuesta a un estímulo aplicado al mismo,
asociado con la necesidad de reabastecimiento de un componente
respectivo empleado por la estación de trabajo, para transmitir de
manera controlable una señal codificada con información
representativa de la identificación del dispositivo (16) transmisor
inalámbrico;
al menos un lector (10) de transmisiones que es
capaz de funcionar para detectar dicha señal transmitida por cada
dispositivo (16) transmisor inalámbrico;
un subsistema de tratamiento que es capaz de
funcionar para tratar dicha señal, tal como es detectada por dicho
al menos un lector (10) de transmisiones, a fin de identificar el
respectivo dispositivo (16) transmisor inalámbrico; y
una base de datos relacional que contiene
información que asocia unos respectivos de dichos dispositivos (16)
transmisores inalámbricos con unos respectivos de dicha pluralidad
de componentes diferentes y de estaciones de trabajo asociadas con
los mismos, y que es capaz de funcionar en respuesta a dicha
información representativa del dispositivo (16) transmisor
inalámbrico identificado por dicho subsistema de tratamiento para
indicar qué componentes han de reabastecerse en la estación de
trabajo respectiva.
11. Sistema según la reivindicación 10, en el que
cada dispositivo (16) transmisor inalámbrico es capaz de funcionar
para proporcionar una indicación de la transmisión de dicha
señal.
12. Sistema según la reivindicación 10 u 11, en
el que dicho subsistema de tratamiento es capaz de funcionar para
tratar dicha señal, tal como se detecta en una pluralidad de
lectores de transmisiones separados espacialmente, para ubicar cada
dispositivo (16) transmisor inalámbrico.
13. Sistema según la reivindicación 12, en el que
dicho subsistema de tratamiento es capaz de funcionar para tratar
señales detectadas en dicha pluralidad de dichos lectores (10) de
transmisiones separados espacialmente para determinar qué señales
recibidas por dicha pluralidad de lectores (10) de transmisiones
son señales primeras en llegar, según se transmiten desde cada
dispositivo (16) transmisor inalámbrico, y para realizar una
diferenciación del tiempo de llegada de dichas señales primeras en
llegar para localizar cada dispositivo (16) transmisor inalámbrico
en dicha instalación de fabricación.
14. Sistema según la reivindicación 10, 11, 12 ó
13, en el que cada dispositivo (16) transmisor inalámbrico es capaz
de funcionar para transmitir repetitivamente dicha señal en
respuesta a la aplicación de dicho estímulo.
15. Sistema según cualquier reivindicación
anterior 10 a 14, en el que cada dispositivo (16) transmisor
inalámbrico es capaz de funcionar para transmitir aleatoria y
repetitivamente dicha señal independientemente de dicho
estímulo.
16. Sistema según cualquier reivindicación
anterior 10 a 15, en el que cada dispositivo (16) transmisor
inalámbrico incluye una memoria que almacena un palabra multibit
representativa de la identificación del dispositivo (16) transmisor
inalámbrico, y es capaz de funcionar para transmitir repetitivamente
una señal de espectro ensanchado codificada con dicha información
representativa de la identificación de cada dispositivo (16)
transmisor inalámbrico.
17. Sistema según cualquier reivindicación
anterior 10 a 16, en el que dicho subsistema de tratamiento incluye
correladores de filtro igualados, teniendo cada uno una pluralidad
de bancos de filtros que contienen correladores en paralelo que son
capaces de funcionar para correlacionar una señal recibida con unas
versiones desfasadas temporalmente con éxito de un código
pseudoaleatorio de ensanchamiento de referencia correspondiente al
de las señales de espectro ensanchado transmitidas por dicho
dispositivo (16) transmisor inalámbrico.
18. Sistema según cualquier reivindicación
anterior 10 a 17, en el que una de dichas estaciones de trabajo
emplea componentes diferentes en la producción de dicho artículo, y
en el que se proporciona un dispositivo (16) transmisor inalámbrico
respectivamente diferente en dicha estación de trabajo para cada uno
de dichos componentes diferentes, siendo cada dicho dispositivo (16)
transmisor inalámbrico respectivamente diferente capaz de funcionar
para transmitir de manera controlable una señal codificada con
información representativa de la identificación de dicho
dispositivo (16) transmisor inalámbrico respectivamente diferente,
y en el que dicha base de datos relacional almacena información que
asocia cada dicho dispositivo (16) transmisor inalámbrico
respectivamente diferente con dicha estación de trabajo y con uno de
dichos componentes diferentes empleados por la misma.
19. Sistema para controlar el reabastecimiento de
componentes empleados por estaciones de trabajo de una instalación
de fabricación para producir un artículo, siendo los componentes
reabastecidos recuperados de almacenaje y enviados a dichas
estaciones de trabajo, comprendiendo dicho sistema:
en o cerca de una estación de trabajo, una
etiqueta (16) de solicitud que contiene un transmisor inalámbrico
que es capaz de funcionar en respuesta a un estímulo aplicado a
dicha etiqueta (16) de solicitud, asociado con una petición para el
reabastecimiento de un componente empleado por dicha estación de
trabajo, para transmitir de manera controlable una señal codificada
con la identificación de dicha etiqueta (16) de solicitud;
al menos un lector (10) de transmisiones de
etiqueta de solicitud que es capaz de funcionar para detectar dicha
señal transmitida por dicho transmisor (16) inalámbrico;
un subsistema de tratamiento de salidas de lector
que es capaz de funcionar para tratar señales detectadas por dicho
al menos un lector (10) de transmisiones de etiqueta de solicitud
para identificar dicha etiqueta (16) de solicitud; y
una base de datos relacional que contiene
información que asocia dicha etiqueta (16) de solicitud con uno
respectivo de dichos componentes y estaciones de trabajo asociados
con la misma, y que es sensible a la identidad de dicha etiqueta
(16) de solicitud, para indicar qué componente debe reabastecerse en
dicha estación de trabajo.
20. Sistema según la reivindicación 19, en el que
dicha etiqueta (16) de solicitud es capaz de funcionar para indicar
la transmisión de dicha señal desde la misma.
21. Sistema según la reivindicación 19 ó 20, en
el que dicho transmisor (16) inalámbrico es capaz de funcionar para
transmitir repetitivamente dicha señal en respuesta a la aplicación
de dicho estímulo.
22. Sistema según la reivindicación 19, 20 ó 21,
en el que dicho transmisor (16) inalámbrico incluye una memoria que
almacena una palabra multibit representativa de la identificación
de dicha etiqueta (16) de solicitud, y además es capaz de funcionar
para transmitir repetitivamente una señal de espectro ensanchado
codificada con dicha palabra multibit.
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