=Paper=
{{Paper
|id=Vol-2045/Bilisim_paper_11
|storemode=property
|title= RFID Sistemleri ile Konum Belirleme Yonteminin Depo Yonetimlerinde kullanimi ve Standart Barkod Sistemleri ile Karsilastirilmasi ( Using RFID systems for Positioning Method in Warehouse Management and Comparison with Standard Barcode Systems)
|pdfUrl=https://ceur-ws.org/Vol-2045/18_Bilisim_2017_paper_11.pdf
|volume=Vol-2045
|authors=Huseyin Cahit Tosun
}}
== RFID Sistemleri ile Konum Belirleme Yonteminin Depo Yonetimlerinde kullanimi ve Standart Barkod Sistemleri ile Karsilastirilmasi ( Using RFID systems for Positioning Method in Warehouse Management and Comparison with Standard Barcode Systems)==
RFID Sistemleri ile Konum Belirleme Yönteminin Depo Yönetimlerinde kullanımı ve Standart Barkod Sistemleri ile Karşılaştırılması Hüseyin Cahit TOSUN İstanbul Ticaret Üniversitesi cahit_tosun@hotmail.com ÖZET according to the process that is being constructed. This Günümüzde yaygın olarak kullanılan depo takip document describes the comparison of the use, sistemlerinin kurumlara olan verimlilik maliyetleri, efficiency, financial and environmental impacts of çevresel ve sağlık etkilerinin ne düzeyde olduğu tam positioning methods with RFID systems as an alternative olarak bilinmemektedir. Tüketimin her geçen gün artışı, to the standard bar code structure used with warehouse depo yönetim sistemlerinde verimliliğin gerekliliğini ön management purposes. It is expected that this plana çıkartmaktadır. Bununla birlikte çevresel fayda ve document will be useful for improving existing zararların da göz ardı edilmemesi gerekmektedir. technologies and for building a comparison of the Kurumların yapmış olduğu depo yatırımları, kurgulanan preferences of institutions in warehouse management sürece göre faydadan çok zararlara sebep practices. The aim of the comparison is to take into olabilmektedir. Bu dokümanda depo yönetimi amacı ile account the advantages and disadvantages of the two kullanılan, standart barkod yapısına alternatif olarak different management systems and to ensure that the RFID sistemlerle konum belirleme yöntemlerinin differences are assessed on the basis of cost / kullanımı, verimlilik, finans ve çevresel etkilerinin depreciation and utility. In addition, this document karşılaştırılması açıklanmıştır. Bu dokümanın, mevcut highlights the developments that our country has shown teknolojilerin iyileştirilmesi ve kurumların depo yönetimi in technological areas and the use of the Internet of uygulamalarında tercihlerini bir karşılaştırma üzerine Things (IoT) in warehouse management systems in the kurgulamasında fayda sağlaması beklenmektedir. steps taken in Industry 4.0. Research has shown that Karşılaştırmanın amacı iki farklı yönetim sisteminin although the initial investment cost is high, RFID storage getireceği avantaj ve dezavantajları göz önüne koymak management systems should be the reason for ve farklılıkların maliyet/amortisman ve fayda ekseninde preference given the continuity and environmental değerlendirilmesini sağlamaktır. Ayrıca bu dokümanda, benefits. ülkemizin teknolojik alanlarda göstermiş olduğu Keywords gelişmeler ile Endüstri 4.0 a atılan adımlarda Nesnelerin RFID; IoT; Wireles location estimation;(AOA) Angel of İnterneti (Internet of Things - IoT)’nin depo yönetim arrival; (TOA)Time of arrival;Ultra High Frequency-UHF; sistemlerinde kullanımı vurgulanmaktadır. Araştırmalar göstermiştir ki, ilk yatırım bedeli yüksek olsa da GİRİŞ devamlılığı ve çevresel faydaları göz önüne alındığında Ülkemizde ve Dünyada kurumsal yapıların depo yönetim RFID depo yönetim sistemleri tercih sebebi olmalıdır. sistemleri maliyetleri göz önünde bulundurulduğunda çok ciddi bir öneme sahip olmaktadır. Özellikle üretim Anahtar Kelimeler yapan kurumların depo yönetim sistemleri üretimin hızı RFID; Nesnelerin İnterneti; kablosuz konum tahmini; ile doğru orantılı olarak gelişmektedir. Bu hız ile birlikte (AOA)Sinyal geliş açısı;(TOA) Sinyal geliş süresi;Çok daha az alan ve daha hızlı ulaşım fikri kurumları yeni Yüksek Frekans-UHF; depo yönetim sistemlerine itmektedir. Depoların fiziki ABSTRACT şartlarının iyileştirilmesinin önemi kadar depoda yer It is not known exactly what the efficiency costs of the alan malzemelerin takibi de bir okadar önem arz warehouse monitoring systems used today and the etmektedir. Güncel teknolojiler ve Endüstri 4.0 gibi environmental and health effects are to the institutions. kapsamlı bir yeniliğin ülkemizde de adımları atılmakta ve Every day increase in consumption, efficiency is required doğru uygulama şeklinin belirlenmesi her geçen gün in warehouse management systems. However, önemini arttırmaktadır. Var olan mevcut sistemlerin environmental benefits and losses should not be yerine gelecek olan yeni sistemlerin daha iyi sonuçlar overlooked. Warehouse investments made by üretmesi ve daha verimli bir prensip ile çalışması her corporations can cause damages rather than benefits kurumun temel isteğidir. Bu gibi bir tercih noktasında kurumların daha fazla yol gösterici kaynaklara sahip olması ülkemiz adına da ekonomik anlamda fayda sağlayacaktır. Bu dokümanda var olan standart barkod sistemleri ve RFID ile depo yönetim sistemleri tariflenmektedir. 2. STANDART BARKOD SİSTEMLERİ İLE DEPO YÖNETİM UYGULAMALARI Günümüzde birçok ürünün üzerinde görüleceği üzere, farklı şekillerde ve farklı fiziksel yapılarda olan barkodlar Şekil 1. RFID Sistem Bileşenleri bulunmaktadır. Bu barkodların yapısal farklılıkları, kullanım alanları ve tercihlere göre değişkenlik 4. 2 BOYUTLU DÜZLEMDE RFID KONUM BELİRLEME gösterebilmektedir. Çoğunlukla tercih edilen barkodlar Günümüzde konumlandırma amacı ile genellikle GPS UPC, EAN ve QRCODE türündekilerdir. Barkod belirli bir teknolojisi kullanılmaktadır. Bu teknoloji oldukça yaygın kombinasyona sahip, kalınlık, bulunduğu konum gibi olmasına rağmen hem maliyetleri hem de kapalı bilgilerle bir değerin görselleştirilmiş hali olarak mekanlarda işe yaramaması sebebi ile farklı yaklaşımlar düşünülebilir. Barkod çeşitliliği ile beraber bu araştırılmakta ve uygulanmaktadır. Bu yaklaşımlardan barkodlarda gizlenen bilgilerin saklayabileceği bilgi birisi olan RFID ile konum belirlemede amaç etiketin miktarı da artmıştır. Depo yönetim sistemlerinde her bir sabit okuyucuya olan uzaklığı ile kestirimlerde barkod kendisi ile tekil ilişkiye sahip ürün malzeme bulunmaktır. Antenleri doğası gereği yayın yaptıkları ağacındaki bir ürüne tekabül eder. Ürünlerin takibi sinyal tek bir nokta odaklı olmadığından ötürü bu tip bir amacı ile ürün, lokasyon, üretim tarihi, son kullanım yaklaşım ancak ve ancak birden çok antenin farklı tarihi ve parti numarası gibi ihtiyaçlar doğrultusunda noktalara konumlandırılması ile başarıya şekillenen muhtelif detaylara hızlı erişim amacı ile ilgili ulaşabilmektedir. Çalışmalarda gözlemlenen RSSI barkodun içerdiği tekil numara ya da alfanumerik içerik, verisine dayalı mesafe ölçümü benimsenmiş bir erişim anahtarı olarak kullanılır. Bu barkodun içerdiği yöntemdir. RSSI(Received signal strength indication) bir bilgi sayesinde ürüne ait tüm stok hareketleri, ürün istemci cihaza alınan sinyal kalitesini ölçmek için geçmişi gibi konular kolayca kayıt altına alınabilir ya da kullanılan bir terimdir. Ancak bu değer mutlak değere sorgulanabilir. Uzun yıllardır kullanılan bu yöntem, sahiptir. IEEE 802.11 standartlarında her yonga üreticisi kurumsal kaynak planlaması ya da malzeme kaynak kendi “RSSI_Max” değerini tanımlamaktadır. Bu değer 0- planlaması gibi uygulamalarda hazır paketler olarak 255 arasında olabilir. Örneğin; Atheros 0-60 arasını müşterilere sunulmaktadır. kullanırken, Cisco 0-100 arasında kullanmaktadır. Genel olarak tüm üreticilerde 0 a yakın değer daha yüksek 3. RFID TEKNOLOJİSİ kaliteyi ifade etmektedir yani -40 değeri -50 değerinden RFID, bir nesne veya kişiye ait tanıma bilgisini (benzersiz daha kıymetlidir. RSSI değeri hesabı yüzdesel dilim seri sayı biçiminde) kablosuz bir şekilde radyo dalgaları üzerinden yapılır, çünkü RSSI değeri kullanıldığı yere ile iletmek için kullanılan sistemleri tanımlamak amacıyla göre kabuller üzerinden hesaplanır. Kalite veRSSI ilişkisi ifade edilen genel bir terimdir[1]. RFID sistemleri Şekil 2 de açıklanmıştır. Son zamanlarda gelişen okuyucu anten ve etiket olmak suretiyle iki temel teknoloji ile beraber kablosuz haberleşme ve sensör bileşen üzerine kurgulanır. Okuyucu diye adlandırılan teknolojileri de hızla gelişmektedir. RSSI bilgisi ek bir yapı kendi enerjisini olan bir anten şeklinde kablosuz donanım gerektirmeden bir çok cihaz ile birlikte sunulan yayın yapan cihazlardır. Etiket olarak adlandırılan yapı bir özellik olarak yerini almaktadır. Konum belirlemede aktif, pasif ve yarı pasif şeklinde üç sınıfa ayrılır. Aktif farklı konumlandırılmış ve birbirlerine olan vektörel etiket kendi enerjisine sahiptir fakat pasif etiket uzaklıkları bilinen okuyucu antenlerin her biri tarafından okuyucunun enerjisine ihtiyaç duyar. Tüm bu etiketler alınan RSSI değeri ile farklı algoritmalar kullanılarak üreticileri tarafından kendilerine atanmış tekil numaraya çıkarımda bulunulabilir. Örneğin; ortamda belirli sahiptirler. RFID sistemlerin iki temel bileşeni olan konumlara önceden yerleştirilen taşıyıcılardan alınan okuyucu ve taşıyıcıların hareketli veya sabit olma RSSI değerleri ile konumu belirlenmeye çalışılan durumlarına göre okuyucu sabit taşıyıcı hareketli ve nesnelerin üzerindeki taşıyıcılara ait RSSI değerleri taşıyıcı sabit okuyucu hareketli sistemler olmak üzere iki karşılaştırılarak k-NN (k-NN: K Nearest Neighbors / k En başlık altında toplanmıştır [2]. Yakın Komşuluk) algoritması ile konum tahminleri gerçekleştirilmiştir [3]. Bir diğer konum belirleme yöntemi TdoA(Time Difference of Arrival/ Varış Süresi Farkı) yöntemidir. Bu yöntem okuyucuların almış olduğu sinyallerin arasında geçen süre hesaplamasıdır[4]. Fakat çalışmalar göstermiştirki bulunan ortamdaki değişkenler ve işlem yapan mikro denetleyicinin oluşturduğu zaman farklılıkları hata payını çok arttırmaktadır. Tüm bu amaç her iki antenin aynı etiketten okuduğu sinyalin çalışmalar temelde nesnenin 2 boyutlu düzlemdeki açısına göre geliş açısı yada geliş zamanı ile hesap konumunu vermektedir. Farklı tip çalışmalar Tablo 1 yapmaktır. TOA(Time of Arrival/Geliş zamanı) aynı dikey deki gibidir. konumdaki ve farklı yükseklikteki antenlerin okumuş olduğu sinyalin geliş sürelerinin hesaplanması açısal değeri ortaya çıkartmaktadır. İlgili tüm antenlerde yer alan bu ilave anten sayesinde etikete sahip nesnenin konumunu kestirmek mümkündür. 6. TOA(Time of Arrival/Geliş Zamanı) Metodu TOA, okuyucu antenden gönderilen radyo sinyalinin etikete ve etiketten tekrar okuyucu antene gönderilmesiyle geçen gidiş dönüş süresidir. Arada geçen süre gidiş ve geliş olduğundan süre hesabı t/2 olarak hesaplanır. Mesafe bu sürenin ışık hızıyla çarpımından bulunur. Etiketin açısı iki adet zamansal senkronizasyonu tamamlanmış anten aradıcığı ile bulunur. Antenlerin nesneye olan uzaklıkları ve antenler arasındaki uzaklık hesaba katıldığında nesnenin konumu hesaplanmış olur. Şekil 2 de tariflenen yerden belirli Şekil 2. RSSI ve Kalite İlişkisi yükseklikte ve bu bilgiye sahip olduğumuz antenlerin arasındaki mesafe ve antenlerden gönderilen ve alınan sinyallerin geliş sürelerinin yarısı ile mesafe kestirimleri Tablo 1. Örnek Çalışmalar yapılabilmektedir. TOA da iki anten arasındaki uzaklık ve Referans Kullanılan Yöntem Doğruluk antenlerin yerden yükseklikleri baz alındığında antenler e geliş süresi farkı açıyı bulmayı sağlar. Ortaya çıkan bu (Açıklama) açı değeri bizim için AOA(Angle of Arrival/Geliş Açısı) dır. SpotOn RSSI değerleri kullanılarak 3m AOA da mesafe ölçümü Şekil 3 de tariflenmiştir. Burada üçgenleme methodu ile konum (J. Hightower vd. kestirme doğruluğu arttırmak adına 2 den fazla anten 2000) konumlandırma yöntemleri kullanılmaktadır. Her bir (Bechteler ve 3 okuyucu ile RSSI değerleri Ortalama 20 anten matrisinin gönderdiği sinyal kendisine özgü olmak Yenigün 2003) kullanılarak üçgenleme methodu cm zorundadır, çünkü aynı sinyal karışıklığa sebep olacaktır. ile konum kestirme Antenlerin farklı tip sinyal göndermesi halinde (Stelzer vd. 2004) TDoA (Time Difference of 10 m birbirlerinin sinyalini gürültü olarak tanımlayacak ve Arrival / Varış Süresi Farkı) sadece kendi sinyallerini kullanacaklardır. Bu tip bir Ağırlıklı ortalama kareler işlemde doğruluğu arttırmak için mutlaka sinyal işleme (J. Zhou ve J. Shi Multilaterayon yöntemi 0,0524 m süreleri ve ilgili ortamda ki materyal yoğunluğu göz 2011) önüne alınır ve buna göre hata payı minimuma 3’ ten fazla okuyucu ile daha 0,053 m hassas konum tahmini indirilebilir. yapılmıştır. LANDMARC Referans taşıyıcılar 2m yerleştirilmiş ve k-NN (Ni vd.2004) algoritması kullanılmıştır. 5. 3 BOYUTLU DÜZLEMDE RFID KONUM BELİRLEME 2 boyutlu düzlemde saptanan konumlar düz alanlarda kullanıma elverişli olsa da gerçek hayat şartlarında özellikle depolarda yer alan raf yapıları için doğru konumun kestirimi 3. Boyut ihtiyacını doğurmaktadır. Raf yapıları depoda maksimum verimlilik amacı ile ilgili ürün gruplarının bir arada tutulduğu ve alandan Şekil 3. RFID TOA Kurgusu tasarrum amacı ile kullanılır. Etiketli ürünün bulunduğu konumda raftaki yüksekliğinin tespiti için gereken asıl unsur ilgili üçgenlemede yer alan antenlerin üstüne birer anten yerleştirmekle mümkün olabilmektedir. Burada kullanım amacı göz önünde bulundurulduğunda yıllık gerçek maliyet 12.000$ seviyesindedir. Çevresel etkisi düşünüldüğünde ise uzun ömürlü olmasının getirdiği büyük bir avantaj bulunmaktadır. Ayrıca rfid etiketlerin malzemeleri geridönüşüme tabidir. Tersane deposu ölçüleri 80x160 m yani 12.800m2 dir. Şekil 4 de görüleceği üzere 32 adet UHF anten matrisi tüm ihtiyacı karşılar niteliktedir. Her UHF anteni 2 anten matrisinden oluşmaktadır ve ürün 350$ fiyata sahiptir. Toplam anten maliteti 11.200$ dır. Tüm maliyetlerin karşılaştırması Tablo 2 de gösterilmektedir. Tabloda yer alan UHF Şekil 4. RFID AOA Kurgusu antenlerin her biri aslında bir anten matrisini tarif etmektedir çünkü bu antenlerin 3. Boyut hesabı için 2 adet anten yongası içermeleri gerekmektedir. 7. STANDART BARKOD SİSTEMLERİ İLE RFID SİSTEMLERİN KARŞILAŞTIRILMASI Her iki sistemin karşılaştırmasında Gemi İnşaa Tablo 2. Yıllık Maliyet Tablosu sektöründe faaliyet gösteren bir kurumun deposu baz ÜRÜN ADET BİRİM FİYAT TOPLAM FİYAT alınarak yapılmıştır. Bu depoda ürün çeşitliliği, ürün adetleri ve stok devir hızı baz alındığında ortalama yıllık UHF ANTEN 32 350$ 11.200$ 600.000 farklı kalem için değerlendirme yapılmıştır. RFID ETİKET 200.000 0.06$ 12.000$ Standart barkod belirli bir materyalden imal edilen RFID 10 500$ 5.000$ yüzeye Bölüm 2 de de tariflendiği gibi farklı formatlarda OKUYUCU işlenen tekil numara bilgisidir. Burada kullanılan BARKOD 10 500$ 5.000$ materyallerin ömürlerine göre maliyetler farklılık OKUYUCU göstermektedir. Ancak dokümanın amacı kapalı BARKOD 600.000 0.03$ 18.000$ ortamlarda stok takibi olduğu için basit kağıt olarak ETİKET kullanılan barkod etiketi baz alınmıştır. Bir üründe RFID SİSTEM TOPLAM=28.200$ kullanılan barkod tekrar kullanılamamaktadır. Bu sebeple çevresel olarak zararları düşünüldüğünde BARKOD SİSTEM TOPLAM=23.000$ 600.000 adet kağıt parçasının geri dönüşümsüz olarak kullanımı çok ciddi zararlara sebep olmaktadır. İlgili barkodların ürün ile ilişkilendirilip yazdırılması için gerekli olan yazıcının vermiş olduğu toksik zararlar da göz önünde bulundurulduğunda çevresel anlamda faydalı bir ürün olduğunu söylemek mümkün değildir. Maliyetleri bakımından değerlendirildiğinde her bir barkod etiketi 0.02$ a tekabül etmektedir. Bu barkodların yazdırma maliyetleri ile beraber toplam değeri 0.03$ dır. Bahse konu tersane yıllık olarak sadece yazdırma işlemine 18.000$ seviyesinde bir bedel ödemektedir. İlgili barkodları okumak için kullanılan cihazların uzun ömürlü olması ve aynı cihazların rfid etike okuma yetenekleri göz önüne alındığında bu donanım her iki sistem içinde cihaz başına amortisman Şekil 5. UHF Anten Konumlandırma Haritası göz önünde bulundurularak 500$ ve depoda çalışan personel sayısı kadar olacağından yıllık toplam 5000$ şeklindedir. Tüm bu donanım ve sarf malzemeleri SONUÇ 23000$ seviyesinde olup bu maliyet her yıl tekrar Standart barkod ve RFID ile karşılaştırma yapılmasındaki yenilenmekte ve yükselmektedir. temel amaç Endüstri 4.0 ile hayatımıza girecek olan otonom depo yönetim sistemlerinin doğru yatırımlarla UHF antenler ile lokasyon takibi için kullanılacak ve daha sağlam bir süreç mimarisi ile işlenebilir olmasını etiketlerin maliyeti 0.06$ şeklindedir. Bu etiketlerin tüm açıklamaktır. Depolarda otomasyon daha az insan gücü, bir yılı kapsayacak şekilde alımında ödenecek tutat daha az maliyet ve daha kesin bilgi temellerine 36.000$ dır. Normar barkod etiketinden farklı olarak bu dayanmaktadır. Karşılaştırma sonucunda çıkan veriler etiketler tekrar kullanılabilir durumdadır ve ömürleri 3 ilgili yatırımların doğru yönlendirilmesi için yol gösterici yıldır. Dolayısıyla ilk yatırım bedeli yüksek olsa da olmayı hedeflemektedir. Çalışmalar değişmez fiziki şartlara sahip bir depo ve ortalama tüketimi belli bir KAYNAKÇA üretim yapısında gerçekleştiği için yatırım bütçeleri [1] Khong, G., White, S., (2005), Moving right along: açısından değerler oldukça yol göstericidir. Standart Using RFID for Collection Management at the barkod etiketleme yöntemi ile yapılan işlemlerin artısı Parliamentary Library, InformationOnline 12 th barkodun basılı olduğu etikette sadece tekil anahtar Exhibition & Conference, Sydney, 1-12 değil aynı zamanda ürüne ait bilgileride içerebilir [2] Demiral E, Karas İR, Turan MK. RFID sistemleri ile olmasıdır. Bunun en önemli avantajı depo çalışanının konum belirleme uygulamaları. 14. Türkiye Harita ürüne ait belirli bilgileri hızlıca okuyabilmesidir. Bu Bilimsel ve Teknik Kurultay, Ankara; 2013. özellik RFID etikette mümkün olmamaktadır. Standart barkod içerisinde yer alan bilgiler ilgili envanterin kesin [3] Ni, L. M., Y. Liu, Y. C. Lau and A. P. Patil, (2004), konum bilgisini içerecek şekilde olsa da gerçek zamanlı LANDMARC: Indoor Location Sensing Using Active RFID, bir durumda bu garanti edilemez ve sadece yazılı bir Wireless Networks, 701–710. bilgiden ibaret olacaktır. Yatırım maliyeti açısından [4] Stelzer A., Pourvoyeur K., Fischer A., (2004), düşünüldüğünde RFID yapısından bir miktar daha ucuza Conceptand application of LPM — a novel 3-D local gelmektedir. Ancak çevresel açıdan oldukça fazla position measurement system. IEEE Trans. Microwave geridönüşümsüz atık bırakması dezavantaj olarak Theory Techniques; 52(12):2664–9. karşımıza çıkmaktadır. RFID antenlerde fiyat dezavantajının temel sebebi anten adetlerini fazla olmasından kaynaklıdır ancak bunun asıl sebebi UHF antenlerin ölçüm yeteneklerinin ve kesin konum bilgisinin arttırılmasıdır. Şekil 5 üzerinde ki yan yana konumlandırılan antenler görüş açılarındaki sebebi ile çoklamaları kesinlik oranını arttırmak amacı ile konumlandırılmıştır. RFID nin fiyat dezavantajı ile birlikte kullanım kolaylığı, depoda yer alan ürünlerin türüne ve ÖZGEÇMİŞ sayısına ilişkin değerlerin anlık olarak okunabilmesi. Ürünün hangi koordinatta olduğu hakkında bilgi vermesi Hüseyin Cahit TOSUN hem depo yönetim süreci açısında hızlı hemde güven Atılım Üniversitesi 2012 Bilgisayar esasına dayalı bir yapı oluşturması bakımından avantajlı Mühendisliği lisans eğitimimin durumdadır. Ayrıca çevresel faktörler ve geridönüşümlü adrından, ürünlerinde ülke ve dünya genelindeki etkileri göz ardı edilemez. RFID ile lokasyon takibi pek çok alanda İstanbul Ticaret Üniversitesi Bilgisayar kullanılmakla birlikte benzeri depo yönetim sistemleri Mühendisliği Yüksek Lisans eğitimim içinde oldukça uygun bir çözümdür. Yapılan araştırmalar devam etmektedir. sonucunda RFID ile depo yönetimi yenilikçi bir bakış açısı Halihazırda Depo Yönetim Yazılımları üzerine geliştirme katmasından, adam saat açısından ve güven esaslı bir yapan özel bir kurumda Yazılım Takım lideri ve yapıya oturtulmasından ve çevreci olmasından ötürü operasyon yöneticisi rolünü üstlenmekteyim. tercih edilebilir olarak değerlendirilmiştir.