【導讀】隨著(zhù)倉儲物流行業(yè)逐漸導入自動(dòng)化系統，工業(yè)級Wi-Fi無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)不僅可高效串聯(lián)搬運設備與管理系統，同時(shí)也是提高對象、搬運設備與現場(chǎng)人員安全的核心環(huán)節。
隨著(zhù)倉儲物流行業(yè)逐漸導入自動(dòng)化系統，工業(yè)級Wi-Fi無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)不僅可高效串聯(lián)搬運設備與管理系統，同時(shí)也是提高對象、搬運設備與現場(chǎng)人員安全的核心環(huán)節。
近10年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things；IoT）的崛起及工業(yè)4.0的趨勢，在工業(yè)現場(chǎng)導入自動(dòng)化系統的市場(chǎng)逐漸活絡(luò )。更新老舊設備的同時(shí)，如何導入智能制造、提高機臺設備效能與稼動(dòng)率等等，是各行業(yè)需求所在。
全球近幾年遭受COVID-19疫情的沖擊，促使電子商務(wù)加快發(fā)展；倉儲物流體系是電商強而有力的后盾，快速配送的物流運輸是一鍵輕松購物的重要地基。
當商品配送需求暴增時(shí)，短時(shí)間內大量涌入的訂單，導致傳統倉儲系統無(wú)法從容應付，商品出貨規格錯誤率增加，物流配送的時(shí)間也變得冗長(cháng)且無(wú)法預知。種種問(wèn)題的衍生，讓全球的智能倉儲物流系統蓬勃發(fā)展。如何加速倉儲物流的智能化，應用工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)提升各環(huán)節效率，將是服務(wù)質(zhì)量差異化的關(guān)鍵。
智能倉儲物流系統的核心概念是自動(dòng)物料搬運（Automated Material Handling；AMH），此一范疇共涵蓋以下幾個(gè)項目：
˙ 自動(dòng)導引車(chē)（Automatic Guided Vehicle；AGV）
˙ 自主式移動(dòng)機器人（Autonomous Mobile Robot；AMR）
˙ 自動(dòng)儲存與檢索系統（Automated Storage & Retrieval Systems；AS/RS）
˙ 自動(dòng)輸送與分揀系統
˙ 碼垛/卸垛系統
˙ 倉儲管理系統（Warehouse Management System；WMS）
˙ 倉庫工作系統（Warehouse Execution System；WES）
˙ 其他
在A(yíng)MH系統范疇中的各項目中，AGV成長(cháng)最為快速，因此吸引眾多廠(chǎng)商投入研發(fā)，目前技術(shù)發(fā)展最成熟。AGV已經(jīng)普遍應用在材料倉儲，適用于搬運不同的物料，在不同的裝載點(diǎn)與卸除點(diǎn)靈活穿梭來(lái)回，調度更自由，增加生產(chǎn)線(xiàn)彈性、降低制造成本。AGV的技術(shù)目前已相當成熟和被普遍應用，以此技術(shù)為基礎，將AGV搭配機器人手臂的應用也開(kāi)始萌發(fā)，亦即目前大家所知道的自主式移動(dòng)機器人（AMR）。
AMR最大的特色，是擁有可收集倉儲環(huán)境信息的傳感器與機器視覺(jué)等周邊零組件，具有自主實(shí)時(shí)運算能力，可配合當下的狀況后做出決策。AMR搭載機器人手臂，可替代很多危險環(huán)境中所需人工，靈活的操作與調度系統，讓更多倉儲行業(yè)業(yè)者逐漸導入AMR的應用。
AMH范疇中另一個(gè)重要環(huán)節是自動(dòng)儲存與檢索系統（AS/RS）。AS/RS由自動(dòng)化儲存裝置與控制系統兩部分組合而成。自動(dòng)化儲存裝置的功能，是根據預先規劃的儲存規則，透過(guò)穿梭車(chē)（shuttle car）將貨物存放到指定的位置，并根據檢索指令，自動(dòng)將貨物取出。另外，控制系統則負責監視和控制整個(gè)AS/RS系統的運作，通過(guò)與后臺物流管理系統之間的搭配，實(shí)現高效的物流運輸。
自動(dòng)化的AS/RS系統，可提高貨物儲存密度，節省儲存空間，同時(shí)可提高檢索準確性，減少人工成本與人為出錯。AS/RS系統在高密度貨物儲存環(huán)境與自動(dòng)化分揀的效果特別顯著(zhù)，正在被物流倉儲行業(yè)中廣泛地運用與發(fā)展中，也吸引眾多廠(chǎng)商開(kāi)始投入研發(fā)相關(guān)應用技術(shù)。
圖1 : 自動(dòng)化的AS/RS系統可提高貨物儲存密度及檢索的準確性，減少人工成本與人為出錯。（source：Sitma）
AMH自動(dòng)物料搬運系統中執行搬運與取放的設備，如AGV、AMR，以及AS/RS的穿梭車(chē)，因為時(shí)時(shí)在移動(dòng)搬運各種不同物料與物品，所以設備與控制中心間的通訊，必須采用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)傳輸，而Wi-Fi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )更是在應用領(lǐng)域當中的佼佼者，具有以下的優(yōu)點(diǎn)：
首先是普及且通用，Wi-Fi的應用已經(jīng)普遍存在于日常生活之中，無(wú)論于辦公室、賣(mài)場(chǎng)或家庭里皆隨處可見(jiàn)，在倉儲物流行業(yè)現場(chǎng)導入難度較低。
再者，Wi-Fi是一個(gè)標準協(xié)議，所以不同制造商的Wi-Fi產(chǎn)品都可以相互通訊，沒(méi)有兼容性的問(wèn)題，且方便隨時(shí)擴充。同時(shí)，Wi-Fi無(wú)線(xiàn)通信不須經(jīng)由實(shí)體的纜線(xiàn)來(lái)進(jìn)行數據封包傳送，所以不需要像布建有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統般，投入巨資進(jìn)行安裝施工作業(yè)，具有建置成本較低的優(yōu)勢。
Wi-Fi雖然具有上述的優(yōu)勢，但在動(dòng)線(xiàn)復雜、充滿(mǎn)貨架與電機設備的工廠(chǎng)，或智慧倉儲物流行業(yè)如此的應用環(huán)境，業(yè)者應用Wi-Fi的需求，還是大大不同于商辦場(chǎng)合或家用場(chǎng)合。無(wú)論是AGV、AMR或AS/RS的穿梭車(chē)，都是時(shí)時(shí)不斷移動(dòng)的設備，若須確保設備、貨件與人員的安全與運送的效率，講求的是高穩定且不斷線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，采用工業(yè)等級的Wi-Fi設備才是理想的選擇。
洞悉倉儲物流環(huán)境的現場(chǎng)應用痛點(diǎn)，臺達研發(fā)的DVW-W01I2-E1系列無(wú)線(xiàn)AP （以下簡(jiǎn)稱(chēng)DVW），即是適合處理倉儲物流搬運自動(dòng)化系統的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò )解決方案。因應高穩定與不斷線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)通信需求，DVW具有以下特點(diǎn)：
1.采用高階Wi-Fi芯片
為了符合行業(yè)應用現場(chǎng)對高穩定Wi-Fi訊號的需求，DVW采用高階IEEE 802.11ac的芯片，同時(shí)支持2.4GHz與5GHz的雙頻模式。倉儲物流業(yè)者可利用抗干擾性較強的5GHz，作為AGV、AMR或AS/RS的穿梭車(chē)與中央控制系統的網(wǎng)絡(luò )通訊頻率，強化設備間無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通訊的穩定性。
因應倉儲物流環(huán)境特點(diǎn)，需要進(jìn)行遠程調機或問(wèn)題診斷時(shí)，則可以利用2.4GHz的通訊頻率。采用雙頻模式的好處是，工程師在進(jìn)行調機或問(wèn)題診斷時(shí)，不會(huì )介入干擾到行業(yè)現場(chǎng)移動(dòng)中之設備間的網(wǎng)絡(luò )通訊，同時(shí)向下兼容IEEE 802.11 a/b/g/n等不同規格的Wi-Fi產(chǎn)品，不須擔心新舊時(shí)期Wi-Fi技術(shù)之間通訊的問(wèn)題。
2.工業(yè)等級ONE Roaming漫游技術(shù)
倉儲物流搬運行業(yè)現場(chǎng)的特性就是空間配置與搬運動(dòng)線(xiàn)復雜。為確保搬運設備與管理系統之間的無(wú)線(xiàn)通信信號強度，Wi-Fi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )都具有自動(dòng)搜尋，并且更換不同存取點(diǎn)（Access Point；AP）的漫游功能（roaming）。
普通Wi-Fi產(chǎn)品漫游切換時(shí)間約需5秒左右，甚至更久。在這么長(cháng)久的漫游時(shí)間，可能造成倉儲環(huán)境中的搬運移動(dòng)設備因此停止不走，增加人員、貨物與設備之間碰撞的危險，機器手臂停擺不動(dòng)更可能會(huì )造成物料的損壞。DVW提供工業(yè)等級的ONE Roaming漫游技術(shù)，讓無(wú)線(xiàn)通信切換時(shí)間小于150毫秒，以無(wú)縫切換功能，確保設備搬運與取放動(dòng)作順暢不中斷，提升效率與安全性。
另外，不同應用環(huán)境對于Wi-Fi漫游靈敏度的需求可能不同。DVW開(kāi)放自行調整漫游參數設定，讓使用者可以針對不同的行業(yè)現場(chǎng)需求，配置出最合適的漫游參數。
圖2 : DVW提供工業(yè)等級漫游技術(shù)，使無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )漫游切換時(shí)間小于150毫秒，確保設備搬運與取放動(dòng)作順暢不中斷。（source：臺達）
3.訊號涵蓋更廣、網(wǎng)絡(luò )帶寬更高
Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )性能不佳的另一個(gè)原因，常常是因為倉儲物流環(huán)境現場(chǎng)空間復雜，導致無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )訊號的多路徑效應（multipath effect），造成干擾。
DVW采用多輸入多輸出（multi-input multi-output；MIMO）技術(shù)改善傳輸效率，大幅減少多重路徑干擾與提高無(wú)線(xiàn)訊號穩定度，并搭配雙天線(xiàn)設計使Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )涵蓋范圍更廣，帶寬更可高達867Mbps。
4.豐富多元通訊接口
當有些機電設備不支持以太網(wǎng)絡(luò )的接口與通訊協(xié)議時(shí)，使用DVW的RS-232或RS-485的串行通訊接口，并且搭配內建的Modbus協(xié)議轉換功能，將Modbus Serial協(xié)議轉換成Modbus TCP，輕松應付各種使用情境。
5.抗震設計
在確保通訊穩定不中斷的同時(shí)，由于倉儲物流環(huán)境中的移動(dòng)運輸設備因長(cháng)時(shí)間不斷行駛，安裝Wi-Fi設備時(shí)必須考慮體積精巧，且對環(huán)境具高耐受力，以確保設備通訊可靠。
DVW依循國際工業(yè)等級抗震標準IEC 60068-2-6進(jìn)行抗震設計，符合工業(yè)級抗震耐摔應用環(huán)境，確保長(cháng)效穩定性及可靠性；DVW體積精巧不占空間，高度比一支5吋的手機還小，可安裝于任何款式的AGV、AMR或穿梭車(chē)，輕巧的重量亦不會(huì )造成前述搬運設備的重載。
6.重工業(yè)等級抗干擾設計
DVW依循國際重工業(yè)標準IEC 61000-6-2進(jìn)行EMC電磁抗干擾設計，對于靜電放電（Electrostatic Discharge；ESD）、突波（surge）等電氣危害，都有優(yōu)良的抵抗能力。
DVW采用IEEE 802.11ac高階Wi-Fi芯片支持2.4GHz與5GHz雙頻并發(fā)，并且優(yōu)化訊號涵蓋范圍與增加帶寬；工業(yè)等級ONE Roaming漫游技術(shù)，小于150毫秒的高速切換時(shí)間；工業(yè)等級抗震保護與EMC抗干擾設計。這些專(zhuān)為自動(dòng)物料搬運系統而產(chǎn)生的功能，將大幅幫助客戶(hù)強化倉庫與廠(chǎng)辦現場(chǎng)的Wi-Fi無(wú)線(xiàn)通信基礎建設，加速實(shí)現倉儲物流行業(yè)的自動(dòng)化與智能化。
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