Hybrydowy system monitorowania procesów

Efektywne planowanie i realizowanie procesów budowlanym boryka się z brakiem wystarczających informacji na temat aktualnego stanu procesu oraz możliwości wprowadzenia koniecznych zmian podczas jego przebiegu. W wielu przypadkach nadal polega się na ręcznych metodach obserwacji procesu w celu zbierania informacji na etapie realizacji projektu [Srewil i Scherer 2013]. W związku z tym informacje o rzeczywistym procesie realizacji zadania inwestycyjnego często są niepełne, podatne na błędy i nie są dostępne w odpowiednim czasie, a co najistotniejsze z punktu widzenia autora wpływają na utrzymanie marnotrawstwa, które w wyszczuplonym procesie powinno być zredukowane. Dane uzyskane w wyniku monitorowania zadań, procedur i są potrzebne w kolejnych etapach procesu głównego [Gredka, Zioberski i Dziadosz 2015], w tym w procesach usprawniania.

Rozwiązanie stwierdzonego wyżej problemu mogą stanowić systemy monitorowania procesów i ustalania lokalizacji w czasie rzeczywistym (ang. Real Time Locating System - TRLS).

Ogólnie można wskazać, że systemy RTLS [Talat, 2018]:

● Wpływają na krótszy czas poszukiwania materiałów

Zwykle brak zapewnienia odpowiedniej organizacji na placach składowych prowadzi do marnowania czasu spożytkowanego na poszukiwanie danego materiału.

Wykorzystanie RTLS może skrócić czas wyszukiwania, co zwiększa efektywność i przepływ materiałów przy jednoczesnym zapewnieniu wyższej wydajności produkcyjnej.

● Zmniejszają potrzebę zbędnego ruchu

Korzystanie z RTLS może zminimalizować potrzebę zmian położenia sprzętu i maszyn.

Niezbędne materiały można przechowywać bliżej miejsca użycia zamiast transportować je z centralnych lokalizacji, co zwiększa tempo produkcji.

● Zwiększają kontrolę nad zasobami

Wykorzystując RTLS do sprawdzania materiałów i narzędzi, pracownicy mogą szybko znaleźć ich położenie. Istnieje możliwość zadeklarowania określonego obszaru, w którym dana rzecz powinna się znajdować a jeśli obszar zostanie opuszczony, RTLS automatycznie może aktywować alarm.

● Optymalizują przepływ pracy

Dzięki korzystaniu z RTLS można z łatwością zlokalizować i śledzić ruchy pracowników i materiałów, a przez co zmaksymalizować efektywność personelu i umożliwić dynamiczną optymalizację zasobów i przepływu pracy.

● Umożliwiają wezwanie pomocy w trakcie sytuacji awaryjnej

RTLS może powiadomić personel ratunkowy o dokładnej lokalizacji rannej osoby.

Alarm można aktywować za pomocą jednego sygnałów, takich jak np.: brak długotrwałego ruchu.

● Mobilizują pracowników do pracy

Świadomość ciągłej obserwacji może korzystnie wpływać na wydajność pracowników, z uwagi na zwiększone poczucie kontroli wykonywanych czynności.

Dobrym sposobem umożliwiającym obserwację procesów budowlanych mogą być systemy lokalizacji, które dowiodły swojej przydatności na placach budowy [Park i Brilakis, 2012].

Istnieje wiele technologii na bazie których powstały systemy lokalizacji w czasie rzeczywistym jak RFID, GPS, UWB, Vision Analysis, WLAN, ultradźwięki, podczerwień [Li, Chang, Wong i Skitmore, 2016]. Ich porównanie jest trudne z uwagi na różne zasady działania, różną dokładność, niekiedy znaczne koszty instalacji i obsługi, zatem wybór optymalnego rozwiązania nie jest oczywisty. Zestawienie dostępnych systemów przedstawia tabela 7.1.

Tabela 7.1. Porównanie technologii RTLS [Talat, 2018] na bazie [Li i inni, 2016; Clarinox, 2009 i Malik, 2009]

Technologia Cena

Ultradźwięki Niska Wysoka Niski Wysokie Wysoka Wysoka

IR Niska Wysoka Niski Wysokie Wysoka Wysoka

Zastosowanie systemów RTLS uwagi na koszty nie jest możliwe we wszystkich miejscach.

Z przedstawionego porównania wynika, że obiecujące mogą być systemy oparte na technologii GPS z uwagi na fakt że technologia i oprogramowanie jest udostępniana bez kosztowo, a same urządzenia mogą już być przez dane przedsiębiorstwo używane, na przykład telefony komórkowe.

7.2.1 Oś Czasu Google

Oś Czasu stanowi funkcję udostępnianej przez Google poprzez Mapy Google. W menu głównym po uruchomieniu Map Google można przejść do zakładki "Twoja oś czasu". W ten sposób zostaje uzyskany dostęp do miejsc wcześniej odwiedzonych. Historia pokazuje nie tylko nazwy odwiedzonych miejsc, ale także przebytą odległość oraz czas jaki zajęło dotarcie z miejsca pobytu (Rysunek 7.4). Znajduje się tam także podsumowanie aktywności w ostatnim czasie. Narzędzie udostępniane jest w formie darmowej dla osób korzystających z konta Google i zgadzających się na udostępnianie lokalizacji jej zapisanie przez system.

Rysunek 7.4. Przykładowa oś czasu dostępna na koncie Google [Opracowanie własne]

Zastosowanie systemu GPS Z wykorzystaniem urządzeń mobilnych posiadanych przez pracowników oraz systemu Google Oś Czasu ma kilka wad. Głównym problemem z jakim można się spotkać to przede wszystkim dokładność pomiaru. System GPS z zasady jest systemem zewnętrznym, przez co pomiar wewnątrz pomieszczeń i budynków następuje z błędami. Nie jest możliwe precyzyjne określenie położenia w takich miejscach, gdzie sygnał GPS jest słaby. Co więcej, jeśli chodzi o przemieszczanie się na bardzo krótkich odległościach, system może pokazywać błędne dane, uznając je za przebywanie w jednym i tym samym miejscu - wskazanie braku ruchu. Oczywiście wymagane jest aby telefon komórkowy, bądź

inne urządzenie, które śledzimy, było cały czas włączone, najlepiej z uruchomioną aplikacją Google Maps.

Wszelkie powyższe negatywne aspekty wymagają tego, aby zaproponować w miejscach, w których dokładność lokalizacji jest słaba, dodatkowy system, jaki umożliwiłby określenie innych parametrów, na podstawie czego, uszczegółowiony zostałby pomiar. W tym celu zaproponowano podejście związane z koncepcją hybrydowego systemu monitorowania.

7.2.2 Opis koncepcji hybrydowego systemu monitorowania

Koncepcja hybrydowego systemu monitorowania procesów budowlanych bazuje na zastosowaniu ogólnodostępnego i darmowego systemu GPS wraz z połączeniem z oprogramowaniem typu Oś Czasu firmy Google lub pokrewny (Garmin). Dodatkowo w miejscach w których sygnał GPS jest słaby lub też odczyty podawane przez system Oś Czasu są niedokładne, zwłaszcza w budynkach bądź też w miejscach gdzie procesy wykonywane są tylko w jednym miejscu, zaproponowano użycie dodatkowo monitoringu wizyjnego, przez co dane zebrane z obu systemów mogą posłużyć do pełnej analizy poszczególnych kroków i czynności wykonywanych danych procesach.

Koncepcja, której ideę pokazuje rysunek 7.5 została oparta na czterech fundamentach:

BIM - Dane zapisywane przez lokalizator GPS mogą posłużyć jako dane wejściowe do systemu BIM w celu zobrazowania aktualnego postępu robót w czasie rzeczywistym. Dołożenie do tego monitoringu wizyjnego jest już obecnie stosowane, zatem w połączeniu z lokalizacją możliwe jest osiągnięcie bardzo dużej dokładności systemu.

Industry 4.0 - Otrzymane z obu systemów dane docelowo powinny być przetwarzane w pełni automatycznie tak aby wskazywać miejsca występowania marnotrawstwa. Aktualnie przeprowadzone testy systemu, pokazane w dalszej części pracy, wymagają ręcznej analizy danych. Docelowo planuje się aby całość algorytmu realizowana była automatycznie, zgodnie z koncepcją Industry 4.0 [Nowotarski i Pasławski, 2017].

Lean - Koncepcja wyszczuplonego procesu była głównym celem zaproponowania systemu monitoringu hybrydowego więc założenia dostosowane są do tego aby usprawniać realizację procesów. Wprowadzenie automatyzacji w wersji docelowej znacząco usprawni wychwytywanie marnotrawstw na etapie analizy procesów.

IoT -Dane zebrane przez system lokalizacji, jak również monitoring wizyjny, powinny być automatycznie przekazane do systemu, który je później przeanalizuje. W związku z czym oparcie koncepcji o Internet Rzeczy wydaje się słuszną drogą, zwłaszcza w aspekcie obecnego rozwoju technologii. Częściowo koncepcja ta jest już obecnie realizowana bowiem dane, które zebrane są przez urządzenie mobilne posiadające włączoną nawigację są bezpośrednio przekazywane do systemu Google Oś Czasu i tam przetwarzane i pokazywane w postaci

przebiegów tras oraz czasu przebywania w danym miejscu. Dodanie do tego możliwości związanych z monitoringiem wizyjnym uzupełniłoby całości procesu automatyzacji.

Rysunek 7.5 Koncepcja hybrydowego systemu monitorowania procesów [Opracowanie własne]

W celu wykonywania pomiarów stosując omawianą koncepcję zaproponowano wykorzystanie urządzeń niewymagających znacznych nakładów finansowych. Monitorowanie pozycji GPS uzyskano za pomocą telefonu z systemem Android Motorola G1 oraz urządzenie GarminEdge 520. Jako system mobilnego monitoringu wizyjnego zaproponowano kamerę Xiaomi Yi umożliwiającą wykonanie zapisu poszczególnych czynności w danym procesie. Urządzenie wspierającym działanie kamery Powerbank Xiaomi 2000mAh wykorzystany jako dodatkowa bateria, z uwagi na fakt, że oryginalna bateria kamery pozwala na zapis jedynie około 30 minut obserwacji. Warto zaznaczyć zauważyć, że w ramach monitoringu wizyjnego można by zastosować dostępny na wielu budowach istniejący monitoring, realizując jedynie drobne po prawki w aspekcie zakresu dostępnego obrazu z istniejących kamer. Zestaw w którym posłużono się w ramach testów zaproponowanego systemu prezentuje rysunek 7.6.

7.3 Dotychczasowe badania autora zmierzające do zaproponowania algorytmu