컨테이너 4.0:공해에서의 스마트 운송

전 세계적으로 모든 식품의 3분의 1이 소비자에게 도달하기도 전에 상합니다. 유엔식량농업기구(FAO)에 따르면 이는 13억 톤에 달합니다. 이것의 상당 부분은 운송 중 상품의 품질 손실로 인한 것입니다. 개발 도상국에서는 식품의 40%가 운송되는 동안 사라집니다.

다양한 수확 조건, 수확에서 냉각까지의 시간 또는 냉장 컨테이너 또는 차량의 국부적 온도 편차와 같은 몇 가지 이유가 있습니다. 이것들은 모두 신선한 식품의 품질을 손상시킬 수 있습니다.

좋은 소식은 상품 품질에 대한 추가 모니터링을 통해 이러한 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 운송 관리 및 보관에 대한 완전히 새로운 가능성을 열 수 있다는 것입니다. 이러한 아이디어를 물류 프로세스에 통합하는 것은 산업 및 연구 분야의 22개 파트너로 구성되고 독일 연방 교육 연구부(BMBF)의 재정 지원을 받는 컨소시엄의 목표입니다. 임무는 선적 컨테이너를 스마트하게 만드는 것이며, 이는 차례로 적절한 센서 기술을 개발하고 현장 테스트하는 데 달려 있습니다. 저는 Bosch IoT 미들웨어를 도입하는 이 프로젝트에 참여했으며 다음 기사에서 우리 작업에 대한 통찰력을 제공하고자 합니다.

솔루션 접근 방식 및 구현:선박에서 육지로 통신 가능

컨테이너를 스마트하고 자율적으로 만들려면 여러 기술적 장애물을 해결해야 한다는 것이 처음부터 분명했습니다. DOLE과 협력하여 모니터링 및 바나나의 후속 숙성 바나나는 코스타리카에서 포장되었고 일부 포장 상자에는 무선 센서가 장착되었습니다. 20개의 팔레트가 스마트 컨테이너에 적재되면 원격 모니터링이 시작되었습니다. 바나나는 트럭으로(약 4시간) 항구로 옮겨진 후 바다를 통해 앤트워프까지 2주를 보냈습니다. 이 시간 동안 우리는 설정값 설정과 신선한 공기 환기율을 원격으로 조정할 수 있었습니다. 컨테이너는 도착하자마자 앤트워프에서 함부르크까지 트럭으로 운송되었습니다(하루).

3G라는 용어는 3세대 무선 이동 통신 기술을 의미합니다. 이전 세대에 비해 더 빠른 인터넷 성능이 특징입니다.

컨테이너에 대한 원격 액세스를 설정하려면 이전에 컨테이너에서 육지로의 통신이 제한되었던 것을 최적화해야 했습니다. 이때까지는 컨테이너가 트럭에 실렸을 때 3G를 통해서만 통신이 가능했고 컨테이너가 해상에 있을 때는 위성을 통해서만 통신이 가능했습니다. 클라우드 연결에 사용할 수 있는 대역폭이 없습니다. 그래서 FSU(화물감시장치)를 개발하여 컨테이너에 실었습니다. 이 장치는 내부 센서 네트워크와 외부 통신 간의 인터페이스를 생성하도록 설계되었습니다. 동시에 FSU는 상품의 결함과 운송되는 조건을 평가하기 위해 유연하게 확장할 수 있는 플랫폼을 제공합니다. 관련된 상품 유형에 맞는 맞춤형 유통 기한 모델 또는 의사 결정 지원 도구가 포함된 소프트웨어 번들을 원격으로 업로드할 수 있습니다.

IoT 응용:온도 및 에틸렌 센서 사용

우리는 JAVA 소프트웨어 플랫폼(Bosch.IO의 OSGi 프레임워크와 AICAS의 Jamaica Virtual Machine으로 구성됨)을 가져와 대상 시스템과 작동하도록 필요한 조정을 했습니다. 우리는 푸에르토리코에서 함부르크로 가는 항로에서 선박과 트럭으로 여러 차례 시운전을 하는 동안 통신 시스템의 기능을 테스트할 수 있었습니다. 바나나의 정확한 유통 기한을 설정하려면 포장 내부, 즉 포장 상자와 팔레트 내부의 온도를 측정해야 합니다. 국부적 온도 편차를 기록하려면 최소 10~20개의 측정 지점이 있어야 합니다. 신뢰할 수 있는 통신을 보장하려면 기밀 및 방습 센서 간에 여러 홉을 통해 데이터를 전달해야 합니다. 이런 식으로 우리는 바나나의 냉각을 제어할 수 있습니다. 과일에 적합한 온도인 11도에서 녹색불이 켜집니다. 온도가 변하는 즉시 원격 개입이 이루어지고 경고가 전송됩니다. 비상 신호를 백엔드로 보내어 고객(이 경우 DOLE)에게 직접 알릴 수 있다.

포장 상자의 센서는 상태를 모니터링하고 필요한 경우 제때 조정할 수 있습니다.

IoT 프로젝트 혜택

이제 고객은 신속하게 대응할 수 있고 품질이 저하된 경우 적시에 새 제품을 주문할 수 있는 이점을 누릴 수 있습니다. 이전에는 고객이 사용할 수 없는 상품이 항구에 도착한 후에야 발견할 수 있었습니다. 따라서 물류 프로세스는 오류가 덜 발생하고 훨씬 더 민첩해집니다. 컨테이너에 센서가 장착되기 전에는 상품의 최대 30%가 손실되는 것이 일반적이었습니다. 스마트 컨테이너에서 손실률은 20%에 불과합니다. 장점은 상품의 품질을 지속적으로 모니터링하여 결과적으로 개선하고 손실을 줄이며 민첩한 물류 프로세스가 생성된다는 것입니다.

무선 센서의 측정값은 매일 위성을 통해 전송되었습니다. 녹색 수명, 호흡열 및 냉각 효율의 첫 번째 추정은 3일 후에 계산되었습니다. 나중에 수정이 필요한 경우, 특히 상품이 위험에 처한 것으로 보이는 경우 새 값이 즉시 전송되었습니다. 항구 근처에서 모바일 네트워크를 사용할 수 있게 되면 웹 인터페이스를 통해 전체 데이터에 액세스할 수 있습니다.

IoT 애플리케이션에 가치를 부여하는 센서

에틸렌은 탄화수소로 무색의 가연성 가스로 화학 산업에서 널리 사용됩니다. 또한 농업에서 과일의 숙성을 촉진하는 데 사용되는 중요한 천연 식물 호르몬입니다.

온도 모니터링 외에도 에틸렌 센서 기술도 개발했습니다. 갱년기 과일은 일정 농도의 에틸렌에 노출되면 익기 시작합니다. 숙성되면 차례로 에틸렌을 생성합니다. 동시에, 이 과정에서 과일이 방출하는 에틸렌의 양은 익은 정도에 따라 달라지며, 따라서 과일의 품질을 모니터링하는 데 기본이 됩니다. 이 프로젝트를 진행하면서 에틸렌 농도를 직접 측정할 수 있게 되었습니다.

선적컨테이너에 센서를 장착함으로써 상품의 위치를 ​​보다 정확하게 파악할 수 있을 뿐만 아니라 상품의 상태를 모니터링하고 평가할 수 있습니다. 선적부터 물류의 전 과정을 살펴보는 후속 프로젝트를 검토하고 있습니다. 슈퍼마켓 배달에 컨테이너의. 이 아이디어는 항만 운영업체 및 물류 제공업체와 협력하여 새로운 서비스를 제공하는 것입니다. 이를 위해 상품 자체가 사물 인터넷의 일부가 되어야 합니다. 따라서 모든 시스템과 프로세스 단계에 걸쳐 정보를 전달하고 모든 프로세스 단계의 필수적인 부분이 됩니다. 결과적으로 제품을 환경에 적응시키기 위해 추가적인 수동 개입 없이 회사의 프로세스 구조에 완전히 통합될 수 있습니다. 전체 시스템 내의 모든 구조적 수준은 센서 기술, 통신 게이트웨이, 클라우드 기반 장치 관리에서 기업의 비즈니스 프로세스 시스템에 이르기까지 이러한 요구 사항을 충족할 수 있어야 합니다.

인더스트리 4.0은 이미 지속적인 디지털화 및 현대 정보 통신 기술을 통한 산업 생산의 연결과 연관되어 있습니다. 이제 Logistics 4.0의 일부로 이러한 동일한 요소가 전체 가치 사슬을 따라 해상 운송에서 완전히 새로운 기회와 막대한 잠재력을 열어줍니다.