توسعه شبکه های سنسور بی سیم در تدارکات – بالقوه، الزامات، و یک بستر آزمایش Deployment of Wireless Sensor Networks in Logistics – Potential, Requirements, and a Testbed
- نوع فایل : کتاب
- زبان : فارسی
توضیحات
رشته های مرتبط مهندسی صنایع و فناوری اطلاعات، لجستیک و زنجیره تامین، اینترنت و شبکه های گسترده و شبکه های کامپیوتری
۱٫ مقدمه گره های حسگر بی سیم (motes) و شبکه های حسگر بی سیم (WSN ها) قابلیت های مختلفی را ارائه می دهند که توسعه ی آن ها برای بسیاری از مناطق کاربردی را امیدوار کننده می کند (به عنوان مثال [۱]، [۲]) که تدارکات یکی از آنها است، که قسمت دوم مشخص شده است. فرایندهای تدارکات به طور عمومی و در مدیریت رویداد زنجیره تامین (SCEM) به طور خاص می تواند به طور قابل توجهی از مزایای حسگری و ارتباطات WSN ها بهره مند شود. برای مثال، پارامترهای محیطی مانند شیب، شوک، رطوبت و یا درجه حرارت که بر شرایط کالاهای حمل و نقل شده تاثیر می گذارند، می توانند در طول فرآیند حمل و نقل نظارت شوند. در صورتی که مقادیر بحرانی شناسایی شود، یک پیام هشدار با داده های رویداد مربوطه می تواند منتقل شود. بنابراین، با یک WSN مستقر مانگونه که ذکر شد وقایع را می توان زود و به طور مستقیم در نقطه منشاء در طول حمل و نقل تشخیص داد. علاوه بر این، اطلاع رسانی مربوط به تصمیم گیرندگان مربوطه با استفاده از قابلیت های ارتباطی WSN مستقر شده امکان پذیر شده است. برای بهره برداری سودمند از امکانات موجود، باید چندین الزام را در نظر گرفت. در نتیجه، ما چهار دسته از الزامات برای استفاده از WSN ها در تدارکات مورد بررسی قرار داده ایم که در بخش سوم ارائه شده است. این الزامات بر معیارهای مربوط به طراحی اولیه WSN در تدارکات (زمان طراحی) و نیز تصمیمات مربوط به طراحی اولیه ی WSN در تدارکات در زمان اجرا (بخش IV) را تحت تاثیر قرار می دهند. ارزیابی راه حل های متناظر به سختی می تواند در طول عملیات های معمول یک محموله باربری به دلیل دلایل سازمانی و ملاحظات هزینه صورت گیرد. بنابراین، ما یک بستر آزمایش را در آزمایشگاه ارتباطات چندرسانه ای (COM) در Technische Universität Darmstadt (TUD) ایجاد و نصب کردیم. بستر آزمایشی می تواند برای اهداف ارزیابی در کنار شبیه سازی برای بهم پیوستن مشکلات دنیای واقعی و عوامل تاثیرگذار که در ابزارهای شبیه سازی شده مدل سازی نشده اند استفاده شود (به عنوان مثال [۳]). ۲٫ WSNS در استفاده بالقوه تدارکات امکانات متعددی برای WSN ها در حوزه تدارکات مشخص شده است. برخی از امکانات اولیه در زمینه تدارکات ذخیره سازی شرح داده شده است [۴]، اما اغلب نظارت بر فرآیندهای حمل و نقل در زمینه تدارکات حمل و نقل در نظر گرفته می شود. به طور طبیعی در این زمینه، تمرکز اصلی بر نظارت زنجیره ای سرد و تدارکات غذایی است [۵]، [۶]. یک نمونه، کانتینرهوشمند است [۷]. Jedermann و همکاران از یک پلت فرم توزیع شده از عامل های نرم افزاری تعامل در ترکیب با یک ماژول پردازنده، یک سیستم RFID و یک WSN مستقر در یک کانتینر استفاده می کنند. با استفاده از این سیستم، آنها می خواهند به کنترل اتوماتیک فرایندهای حمل و نقل دست یابند. ما SCEM را به عنوان یکی از مناطق کاربردی امیدوار کننده برای WSN ها در حوزه تدارکات میدانیم. SCEM می تواند به عنوان یک مفهوم مدیریت و همچنین سیستم (نرم افزار) پشتیبانی کننده از این مفهوم مدیریت درک شود [۸]. تمرکز بر تشخیص رویدادهای به اصطلاحکذایی قرار داده شده است. در این زمینه، حوادث به عنوان تغییرات ضروری حالت برای گیرنده های معین در نظر گرفته می شوند [۹]. این رویدادها اساس مدیریت زنجیره تامین را تشکیل می دهند. وقوع آنها نشان دهنده الزام عملکرد مدیریتی است. بنابراین، یک مفهوم مدیریت اجرا می شود که بر مفهوم مدیریت بر پایه ی استثنا استوار است. این مفهوم مدیریت باید توسط یک سیستم (نرم افزار) متناظر پشتیبانی شود، از این رو منجر به چشم انداز سیستم (نرم افزار) SCEM می شود. SCEM شامل پنج عملکرد ‘نظارت’، ‘اطلاع’، ‘شبیه سازی’، ‘کنترل’ و ‘اندازه گیری’ می شود [۸]، که در این توالی اجرا می شوند (شکل ۱). با قابلیت حسگری، پردازش و انتقال داده ها از WSN ها، ما انتظار داریم که عملکرد نظارت ، عملکرد اطلاع رسانی و عملکرد اندازه گیری به میزان قابل ملاحظه ای پشتیبانی شود. واحدهای حسگر motes در یک کانتینر یا محدوده باربری کامیون می توانند بر پارامترهای محیطی حیاتی برای شرایط کالاهای جا به جا شده را نظارت کنند. بر این اساس، واحد پردازش می تواند عملیات های هدف را اجرا کند تا رویدادها را شناسایی کنند، مثلا در صورت نقض آستانه های از پیش تعیین شده. بنابراین، پشتیبانی قابل توجهی از عملکرد مانیتور به دست می آید. در صورت وقوع یک رویداد، اطلاعات مربوطه را می توان از طریق WSN و دروازه های مناسب به تصمیم گیرندگان مسئول (به بخش ۴) انتقال داده و از عملکرد اطلاع رسانی را تحقق بخشید. در نهایت، با ظرفیت ذخیره سازی در دسترس در motes در WSN، تاریخچه اندازه گیری پارامترهای محیطی و حوادث را می توان حفظ کرد. این می تواند به عنوان شاخص های عملکرد به معنای عملکرد اندازه گیری برای تسهیل ارزیابی فرایند حمل و نقل تحت نظارت استفاده شود.
۱٫ مقدمه گره های حسگر بی سیم (motes) و شبکه های حسگر بی سیم (WSN ها) قابلیت های مختلفی را ارائه می دهند که توسعه ی آن ها برای بسیاری از مناطق کاربردی را امیدوار کننده می کند (به عنوان مثال [۱]، [۲]) که تدارکات یکی از آنها است، که قسمت دوم مشخص شده است. فرایندهای تدارکات به طور عمومی و در مدیریت رویداد زنجیره تامین (SCEM) به طور خاص می تواند به طور قابل توجهی از مزایای حسگری و ارتباطات WSN ها بهره مند شود. برای مثال، پارامترهای محیطی مانند شیب، شوک، رطوبت و یا درجه حرارت که بر شرایط کالاهای حمل و نقل شده تاثیر می گذارند، می توانند در طول فرآیند حمل و نقل نظارت شوند. در صورتی که مقادیر بحرانی شناسایی شود، یک پیام هشدار با داده های رویداد مربوطه می تواند منتقل شود. بنابراین، با یک WSN مستقر مانگونه که ذکر شد وقایع را می توان زود و به طور مستقیم در نقطه منشاء در طول حمل و نقل تشخیص داد. علاوه بر این، اطلاع رسانی مربوط به تصمیم گیرندگان مربوطه با استفاده از قابلیت های ارتباطی WSN مستقر شده امکان پذیر شده است. برای بهره برداری سودمند از امکانات موجود، باید چندین الزام را در نظر گرفت. در نتیجه، ما چهار دسته از الزامات برای استفاده از WSN ها در تدارکات مورد بررسی قرار داده ایم که در بخش سوم ارائه شده است. این الزامات بر معیارهای مربوط به طراحی اولیه WSN در تدارکات (زمان طراحی) و نیز تصمیمات مربوط به طراحی اولیه ی WSN در تدارکات در زمان اجرا (بخش IV) را تحت تاثیر قرار می دهند. ارزیابی راه حل های متناظر به سختی می تواند در طول عملیات های معمول یک محموله باربری به دلیل دلایل سازمانی و ملاحظات هزینه صورت گیرد. بنابراین، ما یک بستر آزمایش را در آزمایشگاه ارتباطات چندرسانه ای (COM) در Technische Universität Darmstadt (TUD) ایجاد و نصب کردیم. بستر آزمایشی می تواند برای اهداف ارزیابی در کنار شبیه سازی برای بهم پیوستن مشکلات دنیای واقعی و عوامل تاثیرگذار که در ابزارهای شبیه سازی شده مدل سازی نشده اند استفاده شود (به عنوان مثال [۳]). ۲٫ WSNS در استفاده بالقوه تدارکات امکانات متعددی برای WSN ها در حوزه تدارکات مشخص شده است. برخی از امکانات اولیه در زمینه تدارکات ذخیره سازی شرح داده شده است [۴]، اما اغلب نظارت بر فرآیندهای حمل و نقل در زمینه تدارکات حمل و نقل در نظر گرفته می شود. به طور طبیعی در این زمینه، تمرکز اصلی بر نظارت زنجیره ای سرد و تدارکات غذایی است [۵]، [۶]. یک نمونه، کانتینرهوشمند است [۷]. Jedermann و همکاران از یک پلت فرم توزیع شده از عامل های نرم افزاری تعامل در ترکیب با یک ماژول پردازنده، یک سیستم RFID و یک WSN مستقر در یک کانتینر استفاده می کنند. با استفاده از این سیستم، آنها می خواهند به کنترل اتوماتیک فرایندهای حمل و نقل دست یابند. ما SCEM را به عنوان یکی از مناطق کاربردی امیدوار کننده برای WSN ها در حوزه تدارکات میدانیم. SCEM می تواند به عنوان یک مفهوم مدیریت و همچنین سیستم (نرم افزار) پشتیبانی کننده از این مفهوم مدیریت درک شود [۸]. تمرکز بر تشخیص رویدادهای به اصطلاحکذایی قرار داده شده است. در این زمینه، حوادث به عنوان تغییرات ضروری حالت برای گیرنده های معین در نظر گرفته می شوند [۹]. این رویدادها اساس مدیریت زنجیره تامین را تشکیل می دهند. وقوع آنها نشان دهنده الزام عملکرد مدیریتی است. بنابراین، یک مفهوم مدیریت اجرا می شود که بر مفهوم مدیریت بر پایه ی استثنا استوار است. این مفهوم مدیریت باید توسط یک سیستم (نرم افزار) متناظر پشتیبانی شود، از این رو منجر به چشم انداز سیستم (نرم افزار) SCEM می شود. SCEM شامل پنج عملکرد ‘نظارت’، ‘اطلاع’، ‘شبیه سازی’، ‘کنترل’ و ‘اندازه گیری’ می شود [۸]، که در این توالی اجرا می شوند (شکل ۱). با قابلیت حسگری، پردازش و انتقال داده ها از WSN ها، ما انتظار داریم که عملکرد نظارت ، عملکرد اطلاع رسانی و عملکرد اندازه گیری به میزان قابل ملاحظه ای پشتیبانی شود. واحدهای حسگر motes در یک کانتینر یا محدوده باربری کامیون می توانند بر پارامترهای محیطی حیاتی برای شرایط کالاهای جا به جا شده را نظارت کنند. بر این اساس، واحد پردازش می تواند عملیات های هدف را اجرا کند تا رویدادها را شناسایی کنند، مثلا در صورت نقض آستانه های از پیش تعیین شده. بنابراین، پشتیبانی قابل توجهی از عملکرد مانیتور به دست می آید. در صورت وقوع یک رویداد، اطلاعات مربوطه را می توان از طریق WSN و دروازه های مناسب به تصمیم گیرندگان مسئول (به بخش ۴) انتقال داده و از عملکرد اطلاع رسانی را تحقق بخشید. در نهایت، با ظرفیت ذخیره سازی در دسترس در motes در WSN، تاریخچه اندازه گیری پارامترهای محیطی و حوادث را می توان حفظ کرد. این می تواند به عنوان شاخص های عملکرد به معنای عملکرد اندازه گیری برای تسهیل ارزیابی فرایند حمل و نقل تحت نظارت استفاده شود.
Description
II. WSNS IN LOGISTICS – POTENTIAL USE Several application possibilities for WSNs in the domain of logistics have already been identified. Some initial application possibilities in the context of storage logistics have been described [4], but most often a monitoring of transport processes in the context of transportation logistics is envisioned. Naturally in this context, cold chain monitoring and food logistics are a main focus [5], [6]. One example is the intelligent container [7]. Jedermann et al. use a distributed platform of interacting software agents in combination with a processor module, an RFID system and a WSN deployed in a container. With this system, they want to achieve an autonomous control of transport processes. We expect SCEM as one particular promising application area for WSNs in the domain of logistics. SCEM can be understood as a management concept as well as a (software) system supporting this management concept [8]. The focus is laid on the detection of so-called events. In this context, events are understood as essential state changes for certain addressees [9]. These events constitute the basis for the management of the supply chain. Their occurrence indicates the requirement for a management action. Thus, a management concept is implemented which leans on the concept of management-byexception. This management concept needs to be supported by a corresponding (software) system, hence leading to the (software) system perspective of SCEM. SCEM incorporates the five functions ‘monitor’, ‘notify’, ‘simulate’, ‘control’ and ‘measure’ [۸], which are executed in this sequence (Fig. 1). With the sensing, processing and data transmission capabilities of WSNs, we expect that the monitor function, the notify function and the measure function can substantially be supported. The sensing units of motes deployed in a container or a truck’s load area can monitor environmental parameters critical for the condition of transported goods. On this basis, the processing units can execute target-performance comparisons to detect events, e.g. in the form of violation of predefined thresholds. Thus, a significant support of the monitor function can be reached. In case an event is detected, the corresponding information can be transferred through the WSN and appropriate gateways to responsible decision makers (cf. Section IV), realizing the notify function. Finally, with the available storage capacity on the motes in the WSN, a history of measured environmental parameters and events can be preserved. These can be used as performance indicators in the sense of the measure function to facilitate an assessment of the monitored transport process.
