原标题：物流跟踪和物流 4.0 如何管理供应链中断

　　物流跟踪对于管理预计在可预见的未来将持续的供应链中断变得越来越重要。物流是将物品从一个地方移动到另一个地方的过程：在制造设施或仓库内或在地理上分散的位置之间。物流跟踪提供实时供应链状态，可以根据需要进行调整，以最大限度地减少供应链中断的影响，并确保平稳、高效和有利可图的运营。

　　工业物联网 (IIoT) 的出现推动了物流 4.0 和智能供应链管理的发展，包括人工智能 (AI)，以应对新的挑战并为物流管理带来更大的灵活性。物流 4.0 实现了实时供应链可见性和完整性控制，以确保在正确的时间、地点、数量和条件以及以正确的成本交付正确产品所需的信息的可用性。根据供应链中的位置，可以使用一系列技术来实施物流跟踪，包括：线性 (1D) 条码、2D 条码、射频识别 (RFID)、近场通信 (NFC)、蓝牙、Wirepas(工业蓝牙)和 GPS 技术。

　　本文概述了物流挑战，比较了所选物流跟踪技术和相关行业标准的实用性，最后通过展示来自Banner Engineering和Würth Elektronik的跟踪工具示例以及用于加快开发过程的评估平台来结束。

　　工业 4.0 和物流 4.0 是相互关联的，两者都需要经济地实现高效大规模定制的目标。物流 4.0 依赖于与单个项目相关的高度精细和实时的信息，结合网络、自动化和低延迟通信，以提供中断的早期预警并实现快速响应，以保持整个供应链的最佳货物流动。需要多种技术来针对特定情况达成最佳物流解决方案。

　　一维和二维条码

　　条形码是一种自动收集单个项目数据的廉价且有效的方法。根据数据量的不同，有多种条码格式，包括：

　　一维或一维条码可以包含序列号、型号和项目历史等信息。

　　堆叠线性条码使用多个紧密堆叠在一起的一维条码，以提供更高的数据密度。

　　二维条码由方框或单元格组成，以网格格式存储的数据量更大。

　　一维条码是最常见的，条码信息包含在黑白条和空格的宽度中，并使用能够理解所使用的特定格式的条码扫描仪读取。有多种格式的一维条码已针对特定应用所需的数据进行了优化。一些例子包括：

　　代码 128，用于物料搬运

　　代码 39，由军队和政府机构使用

　　交错 2 of 5，用于特定工业应用

　　UPC-A，美国零售业广泛使用

　　Postnet，由美国邮政服务 (USPS) 使用

　　例如，Code 128 格式包括(图 1)：

　　条是传递信息的黑线。在基本代码中，有两种条形尺寸——宽的和窄的——由阅读器转换成二进制信息。其他代码格式可以包括不同宽度的条形和空白，以传达更多细节。

　　Quiet Zone 是条码边缘的空白区域，使扫描仪能够识别代码的开头和结尾。这是所有一维条码格式的共同特征。

　　起始码和终止码是指示条码开始和结束的条形和空格的特定组合。

　　校验位用于验证数据的准确性并防止数据读取错误。

　　人类可读代码不是条形码中机器可读信息的一部分。

　　模块宽度是条码中最小单元格或条的高度/宽度，它决定了扫描仪准确读取代码所需的最小分辨率。

　　图 1：使用 Code 128 格式的一维条码的结构(颜色仅用于识别)。(图片来源：邦纳工程)

　　二维条码更复杂，包含的数据量更大。一些常见的二维条码包括：

　　用于汽车、电子和 USPS 应用的 DataMatrix

　　二维码也用于汽车以及商业营销

　　在旅行票和一些车辆登记文件上发现阿兹台克人

　　用于材料处理和联合包裹服务 (UPS) 的 Maxicode

　　DataMatrix 格式包括(图 2)：

　　单元格是包含数据的 2D 矩阵内的黑白方块区域。

　　静区是二维条码周边的空白区域，使扫描仪能够识别代码的开头和结尾。

　　Finder(或“L”)模式可以确定阅读器的方向，以便识别阅读代码的正确方式。

　　时钟图案位于查找器图案的另一侧，它告诉阅读器代码内单元格的大小以及条形码中的行数和列数。

　　图 2：二维条码 DataMatrix 结构(颜色仅用于识别)。(图片来源：邦纳工程)

　　二维条码还包含纠错数据。根据代码的不同，纠错数据可能会包含 3 次，以提高读者的数据收集质量。

　　读取条码

　　激光扫描仪提供了一种简单且经济高效的一维条码读取方式。使用旋转镜将激光引导穿过条形码，并使用光电二极管测量反射光。然后将光测量值转换为数字输出。高速激光扫描仪每秒可以执行多达 1,300 次扫描，但无法读取二维条码。

　　成像阅读器可用于读取一维和二维条码。这些阅读器捕获条形码图像，然后使用可以定位、定向和读取条形码的图像处理软件对其进行分析。与激光扫描仪相比，图像阅读器具有更宽的景深，可以在多个高度读取，并且可以同时读取多个条码。读取过程的速度取决于成像相机和处理软件的能力。

　　Wirepas自形成移动网络

　　除了条形码之外，无线标签和 IIoT 还可用于在整个供应链中提供物品识别、位置和状况。Wirepas 是一种自主的自形成无线连接协议，旨在提供支持物流 4.0 应用程序所需的规模和密度。由于拥塞和带宽限制，蓝牙等传统网状网络难以达到大规模。Wirepas 通过将网络智能分散到节点来消除这些障碍，从而形成一个具有无冲突无线电频谱使用的自我修复网络(图 3)。

　　图 3：在需要管理大量物品的物流跟踪应用中，Wirepas 可以提供蓝牙或专有无线协议的替代方案。(图片来源：伍尔特电子)

　　Wirepas Mesh 软件专为大规模和电池供电的网络而设计。每个节点…

　　扫描网络环境并选择最优路径

　　根据附近节点的接近程度调整传输功率

　　可以作为路由或非路由节点，或接收器

　　可以在低功耗和低延迟模式之间切换

　　选择最佳频率

　　是否耐干扰

　　由几家最大的集装箱运输公司创立的独立组织数字集装箱运输协会 (DCSA) 已经发布了集装箱的无线连接接口标准。Wirepas 符合 DCSA 标准。

　　实施一维和二维条码

　　在设计使用一维或二维条码的物流 4.0 跟踪系统时，设计人员可以使用 Banner Engineering 的ABR3009-WSU2 WVGA(752 × 480 像素)基于图像的条码阅读器(图 4)。它在三个焦点位置或 45 毫米、70 毫米和 125 毫米处进行了工厂校准，并且具有连续的焦点范围，可为个别应用提供微调。ABR3009-WSU2 每秒可捕获 57 帧。

　　图 4：Banner Engineering 的 ABR3009-WSU2 读取完整的一维和二维条码库。(图片来源：邦纳工程)

　　所有标准 1D 和 2D ABR 3000 系列阅读器都设置为读取 DataMatrix 条码，并且可以使用板载按钮轻松配置为读取其他样式，以进行简单配置，或使用 PC 使用 Banner 的 Barcode Manager 软件进行更复杂的配置。镜头选项，包括软件可调自动对焦，可以进一步简化设置和配置。设备集成和 IIoT 数据收集可以通过工业以太网、串行或 USB 连接进行配置。ABR3009-WSU2 型号的防护等级为 IP65，可防尘，并防止从喷嘴喷出的水。

　　Wirepas 无线电模块

　　Würth Elektronik的Thetis-I是一个 2.4 吉赫 (GHz) 无线电模块，支持 Wirepas 网状通信协议。设计人员可以使用部件号2611011021010，视线范围为 400 米 (m)，将 Wirepas 集成到 Logistics 4.0 资产跟踪设备中(图 5)。它的传输 (Tx) 功率为 6 分贝米 (dBm)，接收灵敏度 (Rx) 高达 -92 dBm，传输速率高达每秒 1 兆位 (Mbps)。2611011021010 在 Tx 模式下需要 18.9 毫安 (mA)，在 Rx 模式下需要 7.7 mA，在睡眠模式下需要 3.16 微安 (µA)。它的尺寸为 8 x 12 x 2 毫米。

　　图 5：采用 Wirepas 网状协议的 2.4 GHz Thetis-I 无线电模块。(图片来源：伍尔特电子)

　　为了使用带有 Wirepas 网状协议的 Thetis-I 无线电模块加快物流 4.0 应用的开发，设计人员可以使用 Thetis-I EV-Kit，其中包括一个 mini-EV 板、一个 USB 无线电棒和三个传感器节点(图 6) . 可以在几分钟内建立一个运行中的 Wirepas 网状原型网络，并且可以单独购买 EDV-Kit 中的每个组件(迷你 EV 板、USB 无线电棒和传感器节点)以扩大原型网络。

　　图 6：Thetis-I 评估套件配备了 Thetis-I Wirepas Mesh 模块，包括一个迷你评估板、一个 USB 无线电棒和三个传感器节点。(图片来源：Digi-Key)

　　mini-EV 板支持与主机微控制器连接以进行应用开发。传感器节点是一块 31 mm x 32 mm 电池供电板，包括一个压力传感器和一个湿度传感器。传感器数据由无线电模块自动读取并传输到网状网络。评估套件还包括 Würth 的 PC Tool Wirepas Commander 软件，该软件支持与无线电模块的通信、网络配置和传感器数据的监控。

　　概括

　　物流 4.0 依赖于供应链中所有项目的实时、精细信息，需要使用网络系统、自动化和低延迟通信与工业 4.0 集成，以提供供应链中断的早期预警。实施成功的物流系统需要多种跟踪技术。本文介绍了与一维和二维条码以及可在 Logistic 4.0 解决方案中协同工作的高度可扩展的无线 Wirepas 网络相关的各种选择。