Attrezzature intelligenti: dati in tempo reale dai pallet con Pal2Rec – Utilizzo dell'intelligenza artificiale per analizzare i dati dei sensori – Immagine originale: Fraunhofer IML / Immagine creativa: Xpert.Digital
Tracciamento in tempo reale: i pallet diventano fonti di informazioni digitali
Pallet intelligenti: la trasformazione dell'intralogistica attraverso dati in tempo reale e tecnologia intelligente
Nel complesso mondo della logistica, dove efficienza e trasparenza sono cruciali per il successo e la competitività, i pallet svolgono un ruolo centrale, ma spesso sottovalutato. Questi supporti di carico poco appariscenti sono la spina dorsale dei flussi di merci globali, spostando ogni giorno innumerevoli articoli attraverso magazzini, stabilimenti di produzione e centri di distribuzione. Ma il loro potenziale va ben oltre la pura funzione di trasporto. Il Fraunhofer Institute for Material Flow and Logistics (IML) ha affrontato queste possibilità nascoste e, nell'ambito del progetto di ricerca "Pal2Rec" – abbreviazione di "Pallet to Recognition" – ha condotto uno studio di fattibilità che cambia radicalmente la concezione tradizionale dei pallet. L'obiettivo era ambizioso: dimostrare che i pallet possono fare molto di più che trasportare carichi. Dovrebbero "pensare insieme" e fornire informazioni preziose sul loro percorso logistico, sulle fasi di processo che attraversano e sui loro movimenti in tempo reale. I primi risultati di questa ricerca confermano in modo impressionante questa visione e indicano un'imminente rivoluzione nell'intralogistica.
Le sfide del settore logistico
Viviamo in un'epoca in cui il settore della logistica è sottoposto a un'enorme pressione per operare in modo sempre più efficiente, sostenibile ed economico. Ottimizzare i processi, ridurre i costi e minimizzare l'impatto ambientale sono diventate sfide chiave. Tuttavia, un problema importante per molte aziende è la mancanza di trasparenza nelle proprie operazioni logistiche. Spesso, manca trasparenza riguardo all'effettivo movimento delle merci, all'utilizzo delle risorse e all'efficienza delle singole fasi di processo. Questa mancanza di informazioni porta inevitabilmente a processi inefficienti, costi inutili e mancate opportunità di ottimizzazione. È qui che entra in gioco Pal2Rec, per far luce su questa opacità.
Sensori intelligenti per pallet
L'approccio innovativo del progetto prevede l'installazione di sensori intelligenti sui pallet. Questi sensori, che possono essere integrati in modo discreto e affidabile nei pallet, catturano una moltitudine di dati cruciali per la comprensione dei processi logistici. Movimenti in tempo reale, registrazione precisa di urti e vibrazioni, inclinazione e angoli di inclinazione: tutte queste informazioni vengono registrate in modo fluido e inserite in un contesto logistico completo. Immaginate che ogni pallet diventi un oggetto "parlante", che documenta il proprio percorso lungo la catena logistica e fornisce preziose informazioni sull'efficienza e la qualità dei processi.
Adatto a:
Intelligenza artificiale per l'analisi dei dati
Tuttavia, l'enorme volume di dati generati da questi pallet intelligenti sarebbe inutile senza un'analisi intelligente. È qui che entra in gioco l'intelligenza artificiale (IA). I ricercatori di Pal2Rec hanno utilizzato i dati raccolti dai sensori per addestrare un'IA in grado di riconoscere schemi di movimento complessi e di assegnarli alle attività corrispondenti nella logistica quotidiana. Che si tratti di caricare un pallet con merci, stoccarlo in un magazzino verticale, trasportarlo con un carrello elevatore o prelevare articoli, l'IA impara a identificare e interpretare i profili di movimento caratteristici di ogni attività. Il risultato è una sorta di "profilo di attività" per ogni singolo pallet, che fornisce informazioni dettagliate sulle sue attività, sulle fasi di processo che ha attraversato e sui suoi movimenti.
Vantaggi dei dati ottenuti
Julian Brandt, project manager di Pal2Rec e ricercatore associato presso Fraunhofer IML, sottolinea l'enorme valore aggiunto di questi dati: "I dati forniscono informazioni preziose che aiutano le aziende a identificare in modo mirato i punti deboli e a sfruttare appieno il potenziale di ottimizzazione". Ma i vantaggi vanno ben oltre la pura ottimizzazione dei processi. Un campo di applicazione particolarmente promettente è la manutenzione predittiva. Monitorando costantemente i movimenti dei pallet e analizzando vibrazioni e carichi, è possibile rilevare tempestivamente potenziali danni, prima ancora che si verifichino. Se, ad esempio, un pallet viene ripetutamente sottoposto a forti urti o mostra segni di affaticamento del materiale, è possibile rilevarli in tempo per rimuoverlo dal servizio e prevenire costosi guasti o addirittura incidenti. Questa manutenzione predittiva non solo contribuisce ad aumentare la sicurezza, ma riduce anche significativamente i costi di riparazione e sostituzione.
Selezione della tecnologia dei sensori appropriata
Un altro aspetto importante del progetto Pal2Rec è stata l'attenta selezione della tecnologia di sensori più adatta. Nell'ambito dello studio di fattibilità, i ricercatori hanno studiato approfonditamente quali sensori fossero più adatti a questa impegnativa applicazione. Un risultato sorprendente e incoraggiante è stato che anche modelli di sensori più economici possono soddisfare i requisiti in molti casi. Questo è un fattore cruciale per l'ampia accettazione e l'implementazione della tecnologia nell'industria. Le aziende possono quindi non solo beneficiare dei numerosi vantaggi dei pallet intelligenti, ma anche farlo in un contesto economicamente sostenibile. Investire nei pallet intelligenti promette quindi un rapido ritorno sull'investimento grazie a maggiore efficienza, riduzione dei costi e miglioramento della qualità dei processi.
Partnership e supporto
Il progetto Pal2Rec è un esempio lampante di proficua collaborazione tra ricerca e mondo accademico. È stato realizzato in collaborazione con la rinomata Cattedra di Movimentazione Materiali e Magazzinaggio (FLW) dell'Università Tecnica di Dortmund. Il progetto ha ricevuto un finanziamento di circa 180.000 euro dal Ministero Federale per gli Affari Digitali e l'Economia (BMDV) nell'ambito dell'iniziativa di innovazione mFUND. Questo finanziamento sottolinea l'importanza del progetto per l'ulteriore sviluppo del settore logistico e la promozione dell'innovazione digitale in Germania. I risultati ottenuti finora dal progetto non solo sono considerati un completo successo, ma rappresentano anche un forte incentivo per i partner a ricercare finanziamenti successivi e a sviluppare e implementare ulteriormente questa promettente tecnologia.
Evento di chiusura
Per chiunque sia interessato al futuro della logistica e al potenziale dei pallet intelligenti, il 25 febbraio 2025 offre un'eccellente opportunità. In questa giornata si terrà l'evento di chiusura ufficiale del progetto di ricerca Pal2Rec. Tutti gli interessati provenienti dal mondo industriale, accademico e pratico sono cordialmente invitati a partecipare alla presentazione dei risultati del progetto, sia di persona che online, e a discuterne direttamente con esperti del settore. Questo evento offre una piattaforma unica per conoscere in prima persona gli ultimi sviluppi nel campo dei pallet intelligenti e per stabilire contatti preziosi.
Maggiori informazioni qui:
Approfondimenti sul progetto Pal2Rec: obiettivi, tecnologia e vantaggi
Il progetto di ricerca Pal2Rec (Pallet to Recognition) è più di un semplice studio di fattibilità: è un'iniziativa innovativa con il potenziale di trasformare radicalmente la logistica. Al centro del progetto c'è la visione di rendere i pallet più intelligenti nella logistica, trasformandoli da supporti di carico passivi a fonti attive di informazioni.
Obiettivo e concetto: Riconoscimento autonomo delle attività per processi logistici intelligenti
L'obiettivo principale di Pal2Rec è studiare come gli (Europallet) possano essere integrati in modo autonomo e proattivo nei processi logistici attraverso il rilevamento delle attività basato su sensori. Il progetto persegue l'approccio di acquisire con precisione e interpretare in modo intelligente i dati relativi ai movimenti dei pallet utilizzando sensori, senza dover ricorrere a informazioni aggiuntive, costose e complesse, come le immagini delle telecamere. L'idea è che il pallet stesso diventi l'"informatore", comunicando in tempo reale il suo stato, la sua posizione e i processi a cui è stato sottoposto.
Tecnologia e implementazione: apparecchiature di sensori, analisi dei dati supportata dall'intelligenza artificiale e profili di attività
Per raggiungere questo ambizioso obiettivo, Pal2Rec si affida a una combinazione di sensori all'avanguardia e intelligenza artificiale. L'implementazione tecnologica comprende essenzialmente i seguenti passaggi:
Apparecchiature di sensori sui pallet
Nella prima fase, i pallet convenzionali, in particolare gli Europallet, che rappresentano lo standard del settore, vengono dotati di sensori intelligenti. Questi sensori sono in grado di misurare un'ampia gamma di variabili fisiche che forniscono informazioni sul movimento e sulle condizioni del pallet. Tra questi rientrano tipicamente sensori di accelerazione, giroscopi, sensori di posizione e, se necessario, sensori per il rilevamento di temperatura, umidità o vibrazioni. I sensori sono integrati nel pallet in modo tale da resistere alle difficili condizioni della logistica quotidiana e da non comprometterne la funzionalità. I sensori possono essere alimentati, ad esempio, da piccole batterie o da tecnologie di energy harvesting che catturano l'energia dal movimento o dalle vibrazioni del pallet.
Applicazione dell'intelligenza artificiale per l'interpretazione dei dati
I dati acquisiti dai sensori vengono costantemente raccolti e trasmessi a un'unità di valutazione centrale. È qui che entra in gioco l'intelligenza artificiale. I dati grezzi dei sensori inizialmente non sono molto informativi. Solo attraverso l'elaborazione e l'analisi intelligenti tramite l'intelligenza artificiale diventano informazioni preziose. L'intelligenza artificiale viene addestrata a riconoscere schemi di movimento complessi e ad assegnarli a specifiche attività logistiche. Questo addestramento viene effettuato utilizzando grandi quantità di dati dei sensori raccolti in ambienti logistici reali. Attraverso l'apprendimento automatico, l'intelligenza artificiale impara a distinguere i profili di movimento caratteristici di varie attività come carico, scarico, stoccaggio, prelievo, trasporto con carrelli elevatori, prelievo ordini e così via.
Creazione di profili di attività
Il risultato dell'analisi dei dati supportata dall'intelligenza artificiale è la creazione di un "profilo di attività" dettagliato per ogni singolo pallet. Questo profilo documenta con precisione quali processi logistici sono stati eseguiti dal pallet, quando e dove questi processi hanno avuto luogo e per quanto tempo sono durati. Il profilo di attività contiene quindi informazioni preziose sull'intera "storia di vita" del pallet all'interno della catena logistica. Queste informazioni possono essere utilizzate per un'ampia gamma di applicazioni, dall'ottimizzazione dei processi alla gestione delle scorte, fino al controllo qualità.
Vantaggi e applicazioni: ottimizzazione dei processi, manutenzione predittiva ed efficienza dei costi
L'implementazione di pallet intelligenti basati sulla tecnologia Pal2Rec offre alle aziende molteplici vantaggi e apre nuovi campi di applicazione nella logistica:
Ottimizzazione dei processi e miglioramento dell'efficienza
Il monitoraggio e l'analisi dettagliati dei movimenti dei pallet forniscono alle aziende una visione trasparente dei loro processi logistici. Debolezze, colli di bottiglia e inefficienze diventano visibili e possono essere affrontati in modo proattivo. Ad esempio, tempi di attesa non necessari, corse a vuoto o percorsi di trasporto complessi possono essere identificati e ottimizzati. I dati in tempo reale provenienti dai pallet intelligenti consentono adattamenti dinamici dei processi e una risposta più flessibile agli eventi imprevisti. Ciò si traduce in un aumento significativo dell'efficienza, tempi di consegna ridotti e flusso di materiali ottimizzato.
Manutenzione predittiva e riduzione dei tempi di fermo
Come già accennato, il monitoraggio continuo dei movimenti dei pallet e l'analisi dei carichi e delle vibrazioni consentono di individuare tempestivamente potenziali danni. La manutenzione predittiva consente alle aziende di rimuovere tempestivamente i pallet dal servizio prima che si verifichino guasti, danni alle merci o persino incidenti. Ciò non solo riduce i costi di riparazione e sostituzione, ma riduce anche al minimo i tempi di fermo e le interruzioni della produzione. La manutenzione predittiva contribuisce quindi a una maggiore disponibilità dei pallet e a una logistica complessivamente più stabile e affidabile.
Miglioramento della gestione dell'inventario e del magazzinaggio
I pallet intelligenti forniscono informazioni precise sulla loro posizione e sul loro contenuto. Ciò consente una migliore gestione dell'inventario e del magazzino. Le aziende hanno sempre una chiara visione d'insieme della posizione delle loro merci e possono ottimizzare i livelli di stock. La ricerca di pallet o articoli specifici in magazzino è notevolmente semplificata e accelerata. Anche i conteggi dell'inventario possono essere resi più efficienti grazie alla registrazione automatica dei movimenti e delle posizioni dei pallet.
Garanzia di qualità e prevenzione dei danni
Rilevando urti, vibrazioni e temperature estreme, i pallet intelligenti possono anche contribuire al controllo qualità e alla prevenzione dei danni. Nel trasporto di merci sensibili, i dati dei sensori possono rivelare se la merce è stata maneggiata in modo improprio durante il trasporto e potrebbe aver subito danni. Ciò consente un rilevamento tempestivo dei danni e l'avvio di misure appropriate per minimizzarli.
Efficienza dei costi e redditività
Sebbene l'implementazione di pallet intelligenti richieda inizialmente investimenti in sensori e infrastrutture IT, promette elevati livelli di efficienza in termini di costi e redditività a lungo termine. I risparmi ottenuti grazie all'ottimizzazione dei processi, alla manutenzione predittiva, al miglioramento della gestione dell'inventario e alla prevenzione dei danni superano in genere di gran lunga i costi di investimento iniziali. Inoltre, lo studio di fattibilità Pal2Rec ha dimostrato che anche modelli di sensori economicamente vantaggiosi possono soddisfare i requisiti, rendendo la tecnologia interessante anche per le piccole e medie imprese (PMI).
Rilevamento delle attività basato sui sensori in dettaglio: acquisizione dati, analisi AI e profili di attività
Il sistema di rilevamento dell'attività basato su sensori per pallet, sviluppato nell'ambito del progetto Pal2Rec, si basa su una sofisticata interazione tra sensori, trasmissione dati, intelligenza artificiale e analisi dei dati. Le singole fasi di questo processo sono illustrate più dettagliatamente di seguito:
Suite completa di sensori per dati di movimento dettagliati
Il primo passo è dotare i pallet di una varietà di sensori in grado di acquisire dati dettagliati sul movimento. Vengono utilizzati diversi tipi di sensori, ognuno dei quali misura aspetti specifici del movimento dei pallet:
Accelerometri
Rilevano le accelerazioni in tre direzioni spaziali e forniscono informazioni sulla dinamica del movimento, come l'avvio, la frenata o l'accelerazione del pallet.
Giroscopi
Misurano la velocità di rotazione attorno a tre assi e registrano così i movimenti rotatori e le rotazioni del pallet, ad esempio durante le curve o le svolte con un carrello elevatore.
Sensori di posizione (sensori di inclinazione)
Determinano l'orientamento del pallet nello spazio e rilevano gli angoli di inclinazione e di inclinazione, ad esempio durante il sollevamento o l'abbassamento del pallet.
Opzionale: Sensori ambientali
A seconda dell'applicazione, è possibile utilizzare sensori aggiuntivi per registrare temperatura, umidità, vibrazioni o intensità luminosa, al fine di documentare altre condizioni ambientali rilevanti.
Raccolta dati continua per informazioni complete
I sensori raccolgono costantemente dati sulle attività e sui movimenti del pallet. I dati di misurazione vengono acquisiti e memorizzati a intervalli ravvicinati per garantire un'acquisizione delle informazioni senza interruzioni durante l'intero processo logistico. La trasmissione dei dati dai sensori all'unità di elaborazione centrale può avvenire in modalità wireless tramite tecnologie radio come Bluetooth, WLAN o Narrowband IoT (NB-IoT). NB-IoT è particolarmente adatto per applicazioni in grandi magazzini o in ambienti esterni grazie alla sua ampia portata e all'efficienza energetica.
Analisi supportata dall'intelligenza artificiale per il riconoscimento di modelli e l'assegnazione di attività
I dati raccolti dai sensori vengono utilizzati per addestrare un'intelligenza artificiale (IA). Questa IA è progettata per riconoscere schemi di movimento complessi e assegnarli a specifiche attività logistiche. L'IA viene addestrata utilizzando metodi di apprendimento automatico, in particolare di deep learning. Grandi quantità di dati dei sensori vengono presentate all'IA, annotate con le corrispondenti attività logistiche (ad esempio, "carico", "stoccaggio", "funzionamento del carrello elevatore"). L'IA impara a identificare e generalizzare i profili di movimento caratteristici di ciascuna attività. Dopo l'addestramento, l'IA è in grado di analizzare anche schemi di movimento sconosciuti e di riconoscere l'attività logistica sottostante con elevata precisione.
Creazione di profili di attività per informazioni complete sui processi
Sulla base dei dati valutati e delle attività identificate, viene creato un profilo di attività dettagliato del pallet. Questo profilo contiene informazioni sui vari processi logistici a cui è stato sottoposto il pallet, come:
Carico e scarico
Rilevamento dei processi di carica e scarica, inclusi timestamp e durata.
Conservazione e recupero
Identificazione dei processi di stoccaggio e prelievo nel magazzino, inclusa l'ubicazione dello stoccaggio (se integrata da ulteriori tecnologie di localizzazione).
Trasporto con carrello elevatore
Rilevamento dei percorsi dei carrelli elevatori, inclusa la distanza percorsa, la velocità e il comportamento di guida.
prelievo ordini
Identificazione delle operazioni di prelievo, compresi gli articoli prelevati (se combinata con tecnologie di identificazione aggiuntive).
Attesa e stallo
Registrazione dei tempi di attesa e di fermo nelle varie fasi del processo.
Interpretazione e analisi per l'ottimizzazione dei processi
I modelli e le attività identificati vengono utilizzati per interpretare e analizzare i processi logistici. I profili di attività forniscono alle aziende preziose informazioni sulle loro operazioni logistiche, consentendo loro di identificare i punti deboli e riconoscere il potenziale di ottimizzazione. Ad esempio, le aziende possono analizzare quali fasi del processo richiedono particolarmente tempo, dove si verificano tempi di attesa non necessari o dove i flussi di materiali sono inefficienti. Sulla base di questi risultati, è possibile avviare misure mirate per l'ottimizzazione dei processi.
Prova di concetto per una logistica autonoma e trasparente
Il progetto Pal2Rec mira a dimostrare che i processi logistici possono essere interpretati e riprodotti utilizzando dati aggiuntivi provenienti da sensori, senza dover ricorrere a informazioni esterne come immagini di telecamere o inserimento manuale dei dati. Il rilevamento autonomo delle attività dei pallet intelligenti aumenta significativamente la trasparenza nella catena logistica. Le aziende ottengono informazioni complete e in tempo reale sui movimenti delle merci e possono ottimizzare i processi sulla base di questi dati.
I pallet intelligenti come chiave per la logistica del futuro
Questa tecnologia innovativa trasforma i pallet da semplici supporti di carico a fonti intelligenti di informazioni nella catena logistica. I pallet intelligenti sono più di una semplice tendenza: sono la chiave per la logistica del futuro. Consentono una maggiore trasparenza, efficienza e sostenibilità nei processi logistici e contribuiscono ad affrontare le sfide della logistica moderna. Il progetto Pal2Rec del Fraunhofer IML e dell'Università Tecnica di Dortmund ha gettato basi importanti per l'implementazione su larga scala di questa promettente tecnologia e dimostra in modo impressionante il potenziale dei pallet intelligenti per rivoluzionare l'intralogistica. Il futuro della logistica è intelligente e i pallet svolgono un ruolo cruciale in questo.
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