ציוד חכם: נתונים בזמן אמת ממשטחים עם Pal2Rec – שימוש בבינה מלאכותית לניתוח נתונים של נתוני חיישנים – תמונה מקורית: Fraunhofer IML / תמונה יצירתית: Xpert.Digital
מעקב בזמן אמת: משטחים הופכים למקורות מידע דיגיטליים
משטחים חכמים: הטרנספורמציה של הלוגיסטיקה הפנימית באמצעות נתונים בזמן אמת וטכנולוגיה חכמה
בעולם הלוגיסטיקה המורכב, שבו יעילות ושקיפות הן קריטיות להצלחה ולתחרותיות, למשטחים תפקיד מרכזי, אם כי לעתים קרובות לא מוערך כראוי. נושאי מטען צנועים אלה הם עמוד השדרה של זרימת הסחורות העולמית, ומעבירים אינספור פריטים מדי יום דרך מחסנים, מתקני ייצור ומרכזי הפצה. אך הפוטנציאל שלהם משתרע הרבה מעבר להובלה גרידא. מכון פראונהופר לזרימת חומרים ולוגיסטיקה (IML) בחן את האפשרויות הנסתרות הללו, ובמסגרת פרויקט המחקר "Pal2Rec" - קיצור של "ממשטח להכרה" - ערך מחקר היתכנות שמשנה באופן מהותי את ההבנה המסורתית של משטחים. המטרה הייתה שאפתנית: להוכיח שמשטחים יכולים לעשות יותר מאשר רק לשאת מטענים. עליהם "לחשוב" יחד ולספק מידע בעל ערך על המסע הלוגיסטי שלהם, שלבי התהליך שהם עוברים ותנועותיהם בזמן אמת. התוצאות הראשוניות של מחקר זה מאשרות באופן מרשים חזון זה ומצביעות על מהפכה מתקרבת בלוגיסטיקה הפנימית.
אתגרים של תעשיית הלוגיסטיקה
אנו חיים בתקופה שבה ענף הלוגיסטיקה נמצא תחת לחץ עצום לפעול בצורה יעילה, בת קיימא וחסכונית יותר ויותר. אופטימיזציה של תהליכים, הפחתת עלויות ומזעור ההשפעה הסביבתית הפכו לאתגרים מרכזיים. עם זאת, בעיה מרכזית עבור חברות רבות היא חוסר השקיפות בפעילות הלוגיסטית שלהן. לעתים קרובות, קיים חוסר שקיפות בנוגע לתנועת הסחורות בפועל, ניצול המשאבים והיעילות של שלבי התהליך הבודדים. חוסר מידע זה מוביל בהכרח לתהליכים לא יעילים, לעלויות מיותרות ולהחמצת הזדמנויות אופטימיזציה. כאן נכנסת לתמונה Pal2Rec, כדי לשפוך אור על אטימות זו.
חיישנים חכמים למשטחים
הגישה החדשנית של הפרויקט טמונה בציוד משטחים בחיישנים חכמים. חיישנים אלה, אשר ניתנים לשילוב דיסקרטי וחזק במשטחים, לוכדים שפע של נקודות נתונים החיוניות להבנת תהליך הלוגיסטיקה. תנועות בזמן אמת, זיהוי מדויק של זעזועים ורעידות, זוויות הטיה ונטייה - כל המידע הזה נרשם בצורה חלקה וממוקם בהקשר לוגיסטי מקיף. דמיינו שכל משטח הופך לאובייקט "מדבר", המתעד את המסע שלו בשרשרת הלוגיסטיקה ומספק תובנות חשובות לגבי יעילות ואיכות התהליכים.
מתאים לכך:
בינה מלאכותית לניתוח נתונים
כמות הנתונים העצומה שנוצרת על ידי משטחים חכמים אלה תהיה חסרת ערך ללא ניתוח חכם. כאן נכנסת לתמונה בינה מלאכותית (AI). החוקרים ב-Pal2Rec השתמשו בנתוני החיישנים שנאספו כדי לאמן בינה מלאכותית המסוגלת לזהות דפוסי תנועה מורכבים ולשייך אותם לפעילויות המתאימות בלוגיסטיקה היומיומית. בין אם מדובר בהעמסת משטח בסחורה, אחסונו במחסן גבוה, הובלתו עם מלגזה או איסוף פריטים - הבינה המלאכותית לומדת לזהות ולפרש את פרופילי התנועה האופייניים לכל פעילות. התוצאה היא מעין "פרופיל פעילות" עבור כל משטח בנפרד, המספק מידע מפורט על משימותיו, שלבי התהליך שעבר ותנועותיו.
יתרונות הנתונים שהתקבלו
ג'וליאן ברנדט, מנהל הפרויקט של Pal2Rec ושותף מחקר ב-Fraunhofer IML, מדגיש את הערך המוסף העצום של נתונים אלה: "הנתונים מספקים תובנות חשובות המסייעות לחברות לזהות ספציפית חולשות ולנצל באופן מלא את פוטנציאל האופטימיזציה." אך היתרונות חורגים הרבה מעבר לאופטימיזציה טהורה של תהליכים. יישום מבטיח במיוחד הוא תחזוקה חזויה. על ידי ניטור רציף של תנועות משטחים וניתוח רעידות ועומסים, ניתן לזהות נזק פוטנציאלי מוקדם, עוד לפני שהוא מתרחש. לדוגמה, אם משטח נתון שוב ושוב לפגיעות חזקות או מראה סימנים של עייפות חומר, ניתן לזהות זאת בזמן כדי להוציא את המשטח משירות ולמנוע תקלות יקרות או אפילו תאונות. תחזוקה חזויה זו לא רק תורמת לבטיחות מוגברת אלא גם מפחיתה משמעותית את עלויות התיקונים וההחלפות.
בחירת טכנולוגיית החיישנים המתאימה
היבט חשוב נוסף של פרויקט Pal2Rec היה הבחירה הקפדנית של טכנולוגיית חיישנים מתאימה. כחלק ממחקר ההיתכנות, החוקרים חקרו באופן אינטנסיבי אילו חיישנים המתאימים ביותר ליישום תובעני זה. תוצאה מפתיעה ומעודדת הייתה שגם מודלים של חיישנים חסכוניים יכולים לעמוד בדרישות במקרים רבים. זהו גורם מכריע לקבלה ויישום נרחבים של הטכנולוגיה בתעשייה. לפיכך, חברות יכולות לא רק ליהנות מהיתרונות הרבים של משטחים חכמים, אלא גם לעשות זאת במסגרת כלכלית בת קיימא. השקעה במשטחים חכמים מבטיחה אפוא תשואה מהירה על ההשקעה באמצעות יעילות מוגברת, הפחתת עלויות ושיפור איכות התהליך.
שותפות ותמיכה
פרויקט Pal2Rec הוא דוגמה מרשימה לשיתוף פעולה מוצלח בין מחקר לאקדמיה. הוא בוצע כפרויקט משותף עם הקתדרה הנודעת לטיפול בחומרים ואחסנה (FLW) באוניברסיטת TU Dortmund. הפרויקט קיבל תמיכה כספית של כ-180,000 אירו מהמשרד הפדרלי לעניינים דיגיטליים וכלכליים (BMDV) כחלק מיוזמת החדשנות mFUND. מימון זה מדגיש את חשיבות הפרויקט לפיתוח נוסף של תעשיית הלוגיסטיקה ולקידום חדשנות דיגיטלית בגרמניה. תוצאות הפרויקט עד כה נחשבות לא רק להצלחה מוחלטת, אלא גם משמשות תמריץ חזק לשותפי הפרויקט לחפש מימון המשך ולפתח וליישם טכנולוגיה מבטיחה זו.
אירוע סיום
לכל מי שמתעניין בעתיד הלוגיסטיקה ובפוטנציאל של משטחים חכמים, 25 בפברואר 2025 מציע הזדמנות מצוינת. ביום זה יתקיים אירוע הסיום הרשמי של פרויקט המחקר Pal2Rec. מתעניינים מהתעשייה, האקדמיה והפרקטיקה מוזמנים בחום להשתתף בהצגת תוצאות הפרויקט, הן באופן אישי והן באינטרנט, ולדון בהן ישירות עם מומחים בתעשייה. אירוע זה מספק פלטפורמה ייחודית ללמוד ממקור ראשון על ההתפתחויות האחרונות בתחום המשטחים החכמים וליצור קשרים חשובים.
עוד על זה כאן:
תובנות מפורטות על פרויקט Pal2Rec: מטרות, טכנולוגיה ויתרונות
פרויקט המחקר Pal2Rec (ממשטח להכרה) הוא יותר מסתם מחקר היתכנות - זוהי יוזמה חדשנית בעלת פוטנציאל לשנות באופן מהותי את הלוגיסטיקה. בלב הפרויקט עומד החזון להפוך משטחים בלוגיסטיקה לחכמים יותר ולהפוך אותם מנושאי מטען פסיביים למקורות מידע אקטיביים.
מטרה וקונספט: זיהוי פעילות אוטונומי עבור תהליכי לוגיסטיקה חכמים
המטרה המרכזית של Pal2Rec היא לחקור כיצד ניתן לשלב משטחי (אירו) באופן אוטונומי ופרואקטיבי בתהליכים לוגיסטיים באמצעות זיהוי פעילות מבוסס חיישנים. הפרויקט נוקט בגישה של לכידה מדויקת ופירוש חכם של נתוני תנועת משטחים באמצעות חיישנים, מבלי להסתמך על מידע נלווה נוסף, יקר ומורכב כמו תמונות מצלמה. הרעיון הוא שהמשטח עצמו הופך ל"מודיע", המתקשר בזמן אמת את מצבו, מיקומו ואת התהליכים שעבר.
טכנולוגיה ויישום: ציוד חיישנים, ניתוח נתונים ופרופילי פעילות הנתמכים על ידי בינה מלאכותית
כדי להשיג מטרה שאפתנית זו, Pal2Rec מסתמכת על שילוב של חיישנים חדישים ובינה מלאכותית. היישום הטכנולוגי כולל בעיקרו את השלבים הבאים:
ציוד חיישנים על המשטחים
בשלב הראשון, משטחים קונבנציונליים - במיוחד משטחי אירו, המייצגים את הסטנדרט בתעשייה - מצוידים בחיישנים חכמים. חיישנים אלה מסוגלים למדוד מגוון כמויות פיזיות המספקות מידע על תנועת המשטח ומצבו. אלה כוללים בדרך כלל מדי תאוצה, גירוסקופים, חיישני מיקום, ובמידת הצורך, חיישנים לגילוי טמפרטורה, לחות או רעידות. החיישנים משולבים במשטח באופן כזה שהם חזקים מספיק כדי לעמוד בתנאים הקשים של הלוגיסטיקה היומיומית ואינם פוגעים בתפקוד המשטח. החיישנים יכולים להיות מופעלים, למשל, על ידי סוללות קטנות או על ידי טכנולוגיות קצירת אנרגיה המפיקות אנרגיה מתנועת המשטח או מרעידותיו.
יישום בינה מלאכותית לפירוש נתונים
הנתונים הנקלטים על ידי החיישנים נאספים באופן רציף ומועברים ליחידת הערכה מרכזית. כאן נכנסת לתמונה בינה מלאכותית. נתוני החיישנים הגולמיים אינם אינפורמטיביים במיוחד בתחילה. רק באמצעות עיבוד וניתוח חכמים באמצעות בינה מלאכותית הם הופכים למידע בעל ערך. הבינה המלאכותית מאומנת לזהות דפוסי תנועה מורכבים ולהקצות אותם לפעילויות לוגיסטיות ספציפיות. אימון זה מתבצע באמצעות כמויות גדולות של נתוני חיישנים שנאספו בסביבות לוגיסטיקה אמיתיות. באמצעות למידת מכונה, הבינה המלאכותית לומדת להבחין בפרופילי התנועה האופייניים של פעילויות שונות כגון טעינה, פריקה, אחסון, אחזור, הובלת מלגזות, איסוף הזמנות וכן הלאה.
יצירת פרופילי פעילות
התוצאה של ניתוח נתונים הנתמך על ידי בינה מלאכותית היא יצירת "פרופיל פעילות" מפורט עבור כל משטח בנפרד. פרופיל זה מתעד במדויק אילו תהליכים לוגיסטיים עבר המשטח, מתי והיכן התרחשו תהליכים אלה, וכמה זמן הם נמשכו. פרופיל הפעילות מכיל, אם כן, מידע בעל ערך על "סיפור החיים" המלא של המשטח בשרשרת הלוגיסטית. ניתן להשתמש במידע זה למגוון רחב של יישומים, החל מאופטימיזציה של תהליכים וניהול מלאי ועד אבטחת איכות.
יתרונות ויישומים: אופטימיזציה של תהליכים, תחזוקה חזויה ויעילות עלויות
יישום משטחים חכמים המבוססים על טכנולוגיית Pal2Rec מציע לחברות יתרונות רבים ופותח תחומי יישום חדשים בלוגיסטיקה:
אופטימיזציה של תהליכים ושיפור יעילות
מעקב וניתוח מפורטים של תנועות משטחים מספקים לחברות תובנות שקופות לגבי התהליכים הלוגיסטיים שלהן. חולשות, צווארי בקבוק וחוסר יעילות הופכים לגלויים וניתן לטפל בהם באופן יזום. לדוגמה, ניתן לזהות ולמטב זמני המתנה מיותרים, ריצות ריקות או נתיבי הובלה מסורבלים. הנתונים בזמן אמת ממשטחים חכמים מאפשרים התאמות תהליכים דינמיות ותגובה גמישה יותר לאירועים בלתי צפויים. זה מוביל לעלייה משמעותית ביעילות, זמני אספקה קצרים יותר וזרימת חומרים אופטימלית.
תחזוקה חזויה וצמצום זמן השבתה
כפי שצוין קודם לכן, ניטור מתמשך של תנועות משטחים וניתוח עומסים ורעידות מאפשרים גילוי מוקדם של נזק פוטנציאלי. תחזוקה חזויה מאפשרת לחברות להוציא משטחים מהמחזור בצורה יעילה לפני שיתרחשו תקלות, נזק לסחורות או אפילו תאונות. זה לא רק מפחית את עלויות התיקונים וההחלפות, אלא גם ממזער את זמן ההשבתה והפרעות הייצור. תחזוקה חזויה תורמת אפוא לזמינות גבוהה יותר של משטחים ולמערכת לוגיסטית יציבה ואמינה יותר באופן כללי.
ניהול מלאי ואחסנה משופרים
המשטחים החכמים מספקים מידע מדויק על מיקומם ותכולתם. זה מאפשר ניהול מלאי משופר ואחסנה. לחברות יש תמונה ברורה של מיקום הסחורות שלהן בכל עת והן יכולות לייעל את רמות המלאי שלהן. חיפוש אחר משטחים או פריטים ספציפיים במחסן פשוט ומואץ משמעותית. ניתן גם לייעל את ספירת המלאי באמצעות רישום אוטומטי של תנועות ומיקומים של משטחים.
אבטחת איכות ומניעת נזקים
על ידי זיהוי פגיעות, רעידות וטמפרטורות קיצוניות, משטחים חכמים יכולים גם לתרום לאבטחת איכות ולמניעת נזקים. בעת הובלת סחורות רגישות, נתוני החיישנים יכולים לחשוף האם הסחורה טופלה בצורה לא נכונה במהלך ההובלה וייתכן שניזוקה. זה מאפשר זיהוי מוקדם של נזקים ונקיטת אמצעים מתאימים למזעור הנזקים.
יעילות עלויות ורווחיות
למרות שהטמעת משטחים חכמים דורשת בתחילה השקעה בחיישנים ובתשתית IT, היא מבטיחה יעילות עלות ורווחיות גבוהות בטווח הארוך. החיסכון המושג באמצעות אופטימיזציה של תהליכים, תחזוקה חזויה, ניהול מלאי משופר ומניעת נזקים עולה בדרך כלל בהרבה על עלויות ההשקעה הראשוניות. יתר על כן, מחקר ההיתכנות של Pal2Rec הראה שגם מודלים של חיישנים חסכוניים יכולים לעמוד בדרישות, מה שהופך את הטכנולוגיה לאטרקטיבית גם עבור עסקים קטנים ובינוניים (SME).
זיהוי פעילות מבוסס חיישנים בפירוט: איסוף נתונים, ניתוח בינה מלאכותית ופרופילי פעילות
מערכת גילוי הפעילות מבוססת החיישנים עבור משטחים, שפותחה במסגרת פרויקט Pal2Rec, מסתמכת על שילוב מתוחכם של חיישנים, העברת נתונים, בינה מלאכותית וניתוח נתונים. השלבים השונים בתהליך זה מוסברים ביתר פירוט להלן:
חבילת חיישנים מקיפה לנתוני תנועה מפורטים
הצעד הראשון הוא לצייד את המשטחים במגוון חיישנים המסוגלים ללכוד נתוני תנועה מפורטים. נעשה שימוש בסוגי חיישנים שונים, שכל אחד מהם מודד היבטים ספציפיים של תנועת המשטחים:
מדי תאוצה
הם מזהים תאוצות בשלושה כיוונים מרחביים ומספקים מידע על הדינמיקה של התנועה, כגון התנעה, בלימה או האצת המשטח.
גירוסקופים
הם מודדים קצב סיבוב סביב שלושה צירים וכך רושמים תנועות סיבוביות וסיבובים של המשטח, למשל בעת פנייה או פנייה עם מלגזה.
חיישני מיקום (חיישני הטיה)
הם קובעים את כיוון המשטח במרחב ומזהים זוויות הטיה ונטייה, למשל בעת הרמה או הנחת המשטח.
אופציונלי: חיישני סביבה
בהתאם ליישום, ניתן להשתמש בחיישנים נוספים כדי לתעד טמפרטורה, לחות, רעידות או עוצמת אור על מנת לתעד תנאי סביבה רלוונטיים אחרים.
איסוף נתונים רציף לקבלת מידע מלא
החיישנים אוספים באופן רציף נתונים על פעילויות ותנועות המשטח. נתוני המדידה נלכדים ומאוחסנים במרווחי זמן קצרים כדי להבטיח לכידת מידע חלקה לאורך כל תהליך הלוגיסטיקה. העברת נתונים מהחיישנים ליחידת ההערכה המרכזית יכולה להיות אלחוטית באמצעות טכנולוגיות רדיו כגון Bluetooth, WLAN או Narrowband IoT (NB-IoT). NB-IoT מתאים במיוחד ליישומים במחסנים גדולים או בחוץ בשל טווח הגישה הארוך שלו ויעילותו האנרגטית.
ניתוח נתמך על ידי בינה מלאכותית לזיהוי תבניות והקצאת פעילויות
נתוני החיישנים שנאספו משמשים לאימון בינה מלאכותית (AI). בינה מלאכותית זו נועדה לזהות דפוסי תנועה מורכבים ולהקצות אותם לפעילויות לוגיסטיות ספציפיות. הבינה המלאכותית מאומנת באמצעות למידת מכונה, ובמיוחד שיטות למידה עמוקה. כמויות גדולות של נתוני חיישנים מוצגות לבינה המלאכותית, כשהן מתוארות בפעילויות הלוגיסטיות המתאימות (למשל, "טעינה", "אחסון", "הפעלת מלגזה"). הבינה המלאכותית לומדת לזהות ולהכליל את פרופילי התנועה האופייניים לכל פעילות. לאחר האימון, הבינה המלאכותית מסוגלת לנתח אפילו דפוסי תנועה לא ידועים ולזהות את הפעילות הלוגיסטית הבסיסית בדיוק גבוה.
יצירת פרופילי פעילות לקבלת מידע מקיף על תהליכים
בהתבסס על הנתונים שהוערכו והפעילויות שזוהו, נוצר פרופיל פעילות מפורט של המשטח. פרופיל זה מכיל מידע על תהליכים לוגיסטיים שונים שעבר המשטח, כגון:
טעינה ופריקה
זיהוי תהליכי טעינה ופריקה, כולל חותמת זמן ומשך זמן.
אחסון ואחזור
זיהוי תהליכי אחסון ואחזור במחסן, כולל מיקום האחסון (אם משלימים בטכנולוגיות לוקליזציה נוספות).
הובלה עם מלגזה
זיהוי נסיעות מלגזה, כולל מרחק נסיעה, מהירות והתנהגות נהיגה.
ליקוט הזמנות
זיהוי פעולות ליקוט, כולל פריטים שנאספו (אם משולבים עם טכנולוגיות זיהוי נוספות).
המתנה ועמידה
רישום זמני המתנה וזמני השבתה בשלבי תהליך שונים.
פרשנות וניתוח לצורך אופטימיזציה של תהליכים
הדפוסים והפעילויות שזוהו משמשים לפירוש וניתוח תהליכים לוגיסטיים. פרופילי הפעילות מספקים לחברות תובנות חשובות לגבי פעילותן הלוגיסטית, ומאפשרים להן לזהות חולשות ולזהות פוטנציאל אופטימיזציה. לדוגמה, חברות יכולות לנתח אילו שלבי תהליך גוזלים זמן רב במיוחד, היכן מתרחשים זמני המתנה מיותרים, או היכן זרימות חומרים אינן יעילות. בהתבסס על ממצאים אלה, ניתן ליזום צעדים ממוקדים לאופטימיזציה של תהליכים.
הוכחת היתכנות ללוגיסטיקה אוטונומית ושקופה
פרויקט Pal2Rec שואף להדגים שניתן לפרש ולשחזר תהליכים לוגיסטיים באמצעות נתוני חיישנים נוספים, מבלי להסתמך על מידע חיצוני כגון תמונות מצלמה או הזנת נתונים ידנית. זיהוי הפעילות האוטונומי של המשטחים החכמים מגביר משמעותית את השקיפות בשרשרת הלוגיסטיקה. חברות מקבלות תובנות מקיפות בזמן אמת על תנועות הסחורות שלהן ויכולות לייעל את התהליכים שלהן על סמך נתונים אלה.
משטחים חכמים כמפתח ללוגיסטיקה של העתיד
טכנולוגיה חדשנית זו הופכת משטחים מנושאי מטען פשוטים למקורות מידע חכמים בתוך שרשרת הלוגיסטיקה. משטחים חכמים הם יותר מסתם טרנד - הם מפתח ללוגיסטיקה של העתיד. הם מאפשרים שקיפות, יעילות וקיימות משופרים בתהליכי לוגיסטיקה ועוזרים להתמודד עם אתגרי הלוגיסטיקה המודרנית. פרויקט Pal2Rec של Fraunhofer IML ו-TU Dortmund הניח בסיס חשוב ליישום נרחב של טכנולוגיה מבטיחה זו ומדגים בצורה מרשימה את הפוטנציאל של משטחים חכמים לחולל מהפכה בלוגיסטיקה התוך-ארגונית. עתיד הלוגיסטיקה הוא חכם - ומשטחים ממלאים תפקיד מכריע בו.
מתאים לכך:
השותף הגלובלי שלך לשיווק ופיתוח עסקי
☑️ השפה העסקית שלנו היא אנגלית או גרמנית
☑️ חדש: התכתבויות בשפה הלאומית שלך!
Konrad Wolfenstein
אני שמח להיות זמין לך ולצוות שלי כיועץ אישי.
אתה יכול ליצור איתי קשר על ידי מילוי טופס יצירת הקשר או פשוט להתקשר אליי בטלפון +49 89 674 804 (מינכן) . כתובת הדוא"ל שלי היא: וולפנשטיין ∂ xpert.digital
אני מצפה לפרויקט המשותף שלנו.