Контейнер 4.0:умный транспорт в открытом море

Во всем мире треть продуктов питания портится еще до того, как попадает к потребителю. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций, это составляет 1,3 миллиарда метрических тонн. Значительная часть этого связана с потерей качества товара при транспортировке. В развивающихся странах до 40 процентов продуктов питания погибает во время транспортировки.

Для этого есть несколько причин, например, изменчивые условия сбора урожая, время от сбора урожая до охлаждения или местные отклонения температуры в рефрижераторных контейнерах или на транспортных средствах. Все это может снизить качество свежих продуктов.

Хорошая новость заключается в том, что дополнительный мониторинг качества товаров не только позволяет решить эти проблемы, но и открывает совершенно новые возможности для управления транспортировкой и хранением. Интеграция таких идей в логистические процессы является целью консорциума, состоящего из 22 партнеров из промышленности и исследований и финансируемого Федеральным министерством образования и исследований Германии (BMBF). Задача состоит в том, чтобы сделать транспортные контейнеры умными, что, в свою очередь, зависит от разработки и полевых испытаний подходящих сенсорных технологий. Я принимал участие в этом проекте по внедрению промежуточного программного обеспечения Bosch IoT, и в следующей статье я хотел бы дать вам некоторое представление о нашей работе.

Подход и реализация решения:обеспечение связи с корабля на берег

С самого начала было ясно, что если мы собираемся сделать контейнер интеллектуальным и автономным, нам придется устранить ряд технических препятствий. В сотрудничестве с DOLE мы провели три интеллектуальных тестирования контейнеров, сосредоточив внимание на мониторинге и последующее созревание бананов. Бананы были упакованы в Коста-Рике, а некоторые упаковочные коробки были оснащены беспроводными датчиками. После загрузки 20 поддонов в смарт-контейнер начался удаленный мониторинг. Затем бананы были доставлены в порт грузовиком (около четырех часов), после чего они потратили две полные недели на доставку в Антверпен по морю. За это время мы смогли удаленно регулировать уставки и интенсивность вентиляции свежего воздуха. По прибытии контейнер был доставлен грузовиком из Антверпена в Гамбург (один день).

Термин 3G обозначает третье поколение технологий беспроводной мобильной связи. По сравнению с предыдущими поколениями он отличается более высокой скоростью работы в Интернете.

Чтобы установить удаленный доступ к контейнеру, нам пришлось оптимизировать то, что раньше было ограниченным обменом данными между контейнером и землей. До этого момента связь была возможна только через 3G, когда контейнер находился в грузовике, или через спутник, когда контейнер находился в море. Отсутствует доступная пропускная способность для облачного подключения. Итак, мы разработали блок надзора за грузом (БСС) и поставили его на контейнер. Этот блок предназначен для создания интерфейса между внутренней сенсорной сетью и внешней связью. В то же время, бывшее СССР предоставляет платформу, которую можно гибко расширять для оценки любых неисправностей товаров и условий, в которых они перевозятся. Мы можем удаленно загрузить пакет программного обеспечения, содержащий индивидуальную модель срока годности или инструмент поддержки принятия решений в соответствии с типом задействованных товаров.

Приложение IoT:использование датчиков температуры и этилена

Мы взяли программную платформу JAVA (состоящую из инфраструктуры OSGi Bosch.IO и виртуальной машины Jamaica от AICAS) и внесли необходимые настройки для ее работы с целевой системой. Мы смогли проверить работоспособность системы связи во время нескольких пробных запусков на корабле и грузовике по маршруту Пуэрто-Рико - Гамбург. Чтобы установить точный срок хранения бананов, мы должны измерить температуру внутри упаковки, другими словами, внутри упаковочных ящиков и поддонов. Для регистрации локальных отклонений температуры должно быть не менее 10-20 точек измерения. Чтобы обеспечить надежную связь, мы также должны передавать данные через несколько переходов между герметичными и влагозащищенными датчиками. Таким образом мы можем контролировать охлаждение бананов. При 11 градусах, что является подходящей температурой для фруктов, горит зеленый свет. Как только температура изменяется, выполняется удаленное вмешательство и отправляется предупреждение. Экстренный сигнал отправляется на серверную часть, и клиент (в данном случае DOLE) может быть проинформирован напрямую.

Датчики в упаковочных ящиках отслеживают условия и позволяют при необходимости своевременно их корректировать.

Преимущества проекта Интернета вещей

Теперь покупатель получает возможность быстро отреагировать и, в случае потери качества, своевременно заказывать новые товары. Раньше клиенты обнаруживали, что у них есть непригодные для использования товары, только тогда, когда партия прибывала в порт. Таким образом, логистические процессы становятся менее подверженными ошибкам и более гибкими. До того, как контейнеры оснащались датчиками, часто терялось до 30 процентов товаров. В смарт-контейнерах уровень потерь составляет всего 20 процентов. Преимущества заключаются в том, что качество товаров постоянно контролируется и, как следствие, улучшается, снижаются потери и создается гибкий логистический процесс.

Измерения с беспроводных датчиков передавались через спутник ежедневно. Первая оценка зеленой жизни, тепла дыхания и эффективности охлаждения была рассчитана через три дня. Если позже потребовалось исправление, новые значения отправлялись немедленно, особенно если оказывалось, что товар находится в какой-либо опасности. Как только рядом с портом стала доступна мобильная сеть, все данные можно было получить через веб-интерфейс.

Датчики, приносящие пользу приложениям Интернета вещей

Этилен - это углеводород, бесцветный горючий газ, который широко используется в химической промышленности. Это также важный природный гормон растений, используемый в сельском хозяйстве для ускорения созревания фруктов.

В дополнение к контролю температуры мы также разработали сенсорную технологию этилена. Когда климактерические плоды подвергаются воздействию этилена определенной концентрации, они начинают созревать. Как только они созревают, они, в свою очередь, производят этилен. В то же время количество этилена, выделяемого плодами в этом процессе, зависит от уровня их спелости и, следовательно, имеет основополагающее значение для контроля их качества. Именно в рамках этого проекта стало возможным прямое измерение концентрации этилена.

Оснащая транспортные контейнеры датчиками, мы можем не только более точно определять местонахождение товаров, но также отслеживать и оценивать их состояние. Мы рассматриваем следующий проект, который будет рассматривать весь процесс логистики - от погрузки доставки тары в супермаркет. Идея состоит в том, чтобы предлагать новые услуги в сотрудничестве с операторами портов и поставщиками логистических услуг. С этой целью сами товары должны стать частью Интернета вещей. Таким образом, они будут передавать информацию по всем системам и этапам процесса и стать неотъемлемой частью каждого этапа процесса. В свою очередь, они могут быть полностью включены в структуру процессов компании без какого-либо дополнительного ручного вмешательства для адаптации товаров к окружающей среде. Каждый структурный уровень в рамках всей системы должен соответствовать этим требованиям - от сенсорных технологий, коммуникационных шлюзов, облачного управления устройствами до систем бизнес-процессов компании.

Индустрия 4.0 уже связана с продолжающейся цифровизацией и увязкой промышленного производства с современными информационными и коммуникационными технологиями. Теперь, в рамках логистики 4.0, эти же факторы открывают совершенно новые возможности и огромный потенциал в области морских перевозок по всей цепочке создания стоимости.