Echipamente inteligente: Date în timp real de la paleți cu Pal2Rec – utilizarea inteligenței artificiale pentru analiza datelor senzoriale

Konrad Wolfenstein

Acum 10 luni

Echipamente inteligente: Date în timp real de la paleți cu Pal2Rec – utilizarea inteligenței artificiale pentru analiza datelor senzoriale – Imagine originală: Fraunhofer IML / Imagine creativă: Xpert.Digital

Urmărire în timp real: Paleții devin surse digitale de informații

Paleți inteligenți: Transformarea intralogisticii prin date în timp real și tehnologie inteligentă

În lumea complexă a logisticii, unde eficiența și transparența sunt cruciale pentru succes și competitivitate, paleții joacă un rol central, deși adesea subestimat. Acești transportatori de marfă modesti sunt coloana vertebrală a fluxurilor globale de mărfuri, mutând zilnic nenumărate articole prin depozite, instalații de producție și centre de distribuție. Dar potențialul lor se extinde mult dincolo de simplul transport. Institutul Fraunhofer pentru Fluxul de Materiale și Logistică (IML) a explorat aceste posibilități ascunse și, în cadrul proiectului de cercetare „Pal2Rec” - prescurtare de la „Pallet to Recognition” - a realizat un studiu de fezabilitate care schimbă fundamental înțelegerea tradițională a paleților. Scopul a fost ambițios: să demonstreze că paleții pot face mai mult decât să transporte sarcini. Aceștia ar trebui să „gândească” în timp real și să ofere informații valoroase despre călătoria lor logistică, etapele procesului pe care le parcurg și mișcările lor. Rezultatele inițiale ale acestei cercetări confirmă în mod impresionant această viziune și indică o revoluție iminentă în intralogistică.

Provocările industriei logistice

Trăim într-o epocă în care industria logistică este supusă unei presiuni enorme de a opera din ce în ce mai eficient, mai sustenabil și mai economic. Optimizarea proceselor, reducerea costurilor și minimizarea impactului asupra mediului au devenit provocări cheie. Cu toate acestea, o problemă majoră pentru multe companii este lipsa de transparență în propriile operațiuni logistice. Adesea, există o lipsă de transparență în ceea ce privește mișcarea efectivă a mărfurilor, utilizarea resurselor și eficiența etapelor individuale ale procesului. Această lipsă de informații duce inevitabil la procese ineficiente, costuri inutile și oportunități de optimizare ratate. Aici intervine Pal2Rec, pentru a scoate la iveală această opacitate.

Senzori inteligenți pentru paleți

Abordarea inovatoare a proiectului constă în echiparea paleților cu senzori inteligenți. Acești senzori, care pot fi integrați discret și robust în paleți, captează o multitudine de puncte de date cruciale pentru înțelegerea procesului logistic. Mișcări în timp real, detectarea precisă a șocurilor și vibrațiilor, unghiuri de înclinare și înclinare - toate aceste informații sunt înregistrate fără probleme și plasate într-un context logistic cuprinzător. Imaginați-vă că fiecare palet devine un obiect „vorbitor”, documentându-și propria călătorie prin lanțul logistic și oferind informații valoroase despre eficiența și calitatea proceselor.

Legat de asta:

Noi soluții logistice cu agenți AI și coduri matriciale 2D: Viitorul industriei cu logistica matricială DataMatrix

Inteligența artificială pentru analiza datelor

Volumul mare de date generate de acești paleți inteligenți ar fi lipsit de valoare fără o analiză inteligentă. Aici intervine inteligența artificială (IA). Cercetătorii de la Pal2Rec au folosit datele colectate de la senzori pentru a antrena o IA capabilă să recunoască modele complexe de mișcare și să le atribuie activităților corespunzătoare din logistica de zi cu zi. Fie că este vorba de încărcarea unui palet cu mărfuri, depozitarea acestuia într-un depozit cu rafturi înalte, transportul acestuia cu un stivuitor sau preluarea articolelor - IA învață să identifice și să interpreteze profilurile de mișcare caracteristice fiecărei activități. Rezultatul este un fel de „profil de activitate” pentru fiecare palet în parte, oferind informații detaliate despre sarcinile sale, etapele procesului pe care le-a parcurs și mișcările sale.

Avantajele datelor obținute

Julian Brandt, manager de proiect la Pal2Rec și cercetător asociat la Fraunhofer IML, subliniază valoarea adăugată enormă a acestor date: „Datele oferă informații valoroase care ajută companiile să identifice în mod specific punctele slabe și să exploateze pe deplin potențialul de optimizare.” Dar avantajele se extind mult dincolo de optimizarea pură a proceselor. O aplicație deosebit de promițătoare este mentenanța predictivă. Prin monitorizarea continuă a mișcărilor paleților și analizarea vibrațiilor și a încărcărilor, potențialele daune pot fi detectate din timp, înainte ca acestea să se producă. De exemplu, dacă un palet este supus în mod repetat unor impacturi puternice sau prezintă semne de oboseală a materialului, acest lucru poate fi detectat la timp pentru a scoate paletul din funcțiune și a evita defecțiuni costisitoare sau chiar accidente. Această mentenanță predictivă nu numai că contribuie la creșterea siguranței, dar reduce și semnificativ costurile reparațiilor și înlocuirilor.

Selectarea tehnologiei senzoriale adecvate

Un alt aspect important al proiectului Pal2Rec a fost selecția atentă a tehnologiei de senzori adecvate. Ca parte a studiului de fezabilitate, cercetătorii au investigat intens care senzori erau cei mai potriviți pentru această aplicație solicitantă. Un rezultat surprinzător și încurajator a fost că, chiar și modelele de senzori rentabile pot îndeplini cerințele în multe cazuri. Acesta este un factor crucial pentru acceptarea și implementarea pe scară largă a tehnologiei în industrie. Astfel, companiile pot beneficia nu numai de numeroasele avantaje ale paleților inteligenți, ci și într-un cadru viabil din punct de vedere economic. Investiția în paleți inteligenți promite, așadar, o rentabilitate rapidă a investiției prin creșterea eficienței, reducerea costurilor și îmbunătățirea calității procesului.

Parteneriat și sprijin

Proiectul Pal2Rec este un exemplu impresionant de colaborare de succes între cercetare și mediul academic. A fost realizat ca un proiect comun cu renumita Catedra de Manipulare și Depozitare a Materialelor (FLW) de la Universitatea TU Dortmund. Proiectul a primit sprijin financiar de aproximativ 180.000 de euro din partea Ministerului Federal pentru Afaceri Digitale și Economice (BMDV) ca parte a inițiativei de inovare mFUND. Această finanțare subliniază importanța proiectului pentru dezvoltarea în continuare a industriei logistice și promovarea inovației digitale în Germania. Rezultatele proiectului de până acum nu sunt considerate doar un succes deplin, ci servesc și ca un stimulent puternic pentru partenerii proiectului să solicite finanțare ulterioară și să dezvolte și implementeze în continuare această tehnologie promițătoare.

Eveniment de închidere

Pentru oricine este interesat de viitorul logisticii și de potențialul paleților inteligenți, data de 25 februarie 2025 oferă o oportunitate excelentă. În această zi, va avea loc evenimentul oficial de închidere al proiectului de cercetare Pal2Rec. Cei interesați din industrie, mediul academic și practică sunt invitați cordial să participe la prezentarea rezultatelor proiectului, atât personal, cât și online, și să le discute direct cu experți din industrie. Acest eveniment oferă o platformă unică pentru a afla direct despre cele mai recente evoluții în domeniul paleților inteligenți și pentru a stabili contacte valoroase.

Mai multe informații aici:

Pal2Rec aruncă lumină asupra întunericului intralogisticii

Informații detaliate despre proiectul Pal2Rec: obiective, tehnologie și beneficii

Proiectul de cercetare Pal2Rec (Pallet to Recognition - De la Paleți la Recogniție) este mai mult decât un simplu studiu de fezabilitate – este o inițiativă inovatoare cu potențialul de a schimba fundamental logistica. În centrul proiectului se află viziunea de a face paleții din logistică mai inteligenți și de a-i transforma din transportoare pasive de încărcături în surse active de informații.

Scop și concept: Recunoașterea autonomă a activității pentru procese logistice inteligente

Obiectivul central al Pal2Rec este de a investiga modul în care paleții (euro) pot fi integrați autonom și proactiv în procesele logistice prin detectarea activității bazată pe senzori. Proiectul urmărește abordarea captării precise și interpretării inteligente a datelor privind mișcarea paleților folosind senzori, fără a se baza pe informații suplimentare, costisitoare și complexe, cum ar fi imaginile de pe camere. Ideea este ca paletul în sine să devină „informatorul”, comunicând în timp real starea, poziția și procesele pe care le-a parcurs.

Tehnologie și implementare: Echipamente cu senzori, analiză de date cu ajutorul inteligenței artificiale și profiluri de activitate

Pentru a atinge acest obiectiv ambițios, Pal2Rec se bazează pe o combinație de senzori de ultimă generație și inteligență artificială. Implementarea tehnologică cuprinde, în esență, următorii pași:

Echipamente senzoriale pe paleți

În primul rând, paleții convenționali – în special paleții europaleți, care reprezintă standardul industriei – sunt echipați cu senzori inteligenți. Acești senzori sunt capabili să măsoare o varietate de mărimi fizice care oferă informații despre mișcarea și starea paletului. Acestea includ de obicei accelerometre, giroscoape, senzori de poziție și, dacă este necesar, senzori pentru detectarea temperaturii, umidității sau vibrațiilor. Senzorii sunt integrați în palet astfel încât să fie suficient de robuști pentru a rezista condițiilor dure ale logisticii de zi cu zi și să nu afecteze funcționalitatea paletului. Senzorii pot fi alimentați, de exemplu, de baterii mici sau de tehnologii de captare a energiei care extrag energie din mișcarea sau vibrațiile paletului.

Aplicație AI pentru interpretarea datelor

Datele captate de senzori sunt colectate continuu și transmise către o unitate centrală de evaluare. Aici intervine inteligența artificială. Datele brute ale senzorilor nu sunt inițial foarte informative. Numai prin procesare și analiză inteligentă cu ajutorul inteligenței artificiale (IA) acestea devin informații valoroase. IA este antrenată să recunoască modele complexe de mișcare și să le atribuie unor activități logistice specifice. Această instruire se realizează folosind cantități mari de date de la senzori colectate în medii logistice reale. Prin învățare automată (machine learning), IA învață să distingă profilurile de mișcare caracteristice ale diferitelor activități, cum ar fi încărcarea, descărcarea, depozitarea, recuperarea, transportul cu stivuitorul, preluarea comenzilor și așa mai departe.

Crearea de profiluri de activitate

Rezultatul analizei datelor cu ajutorul inteligenței artificiale este crearea unui „profil de activitate” detaliat pentru fiecare palet în parte. Acest profil documentează cu precizie procesele logistice prin care a trecut paletul, când și unde au avut loc aceste procese și cât au durat. Astfel, profilul de activitate conține informații valoroase despre întreaga „poveste de viață” a paletului în cadrul lanțului logistic. Aceste informații pot fi utilizate pentru o gamă largă de aplicații, de la optimizarea proceselor și gestionarea stocurilor până la asigurarea calității.

Avantaje și aplicații: Optimizarea proceselor, mentenanță predictivă și eficiența costurilor

Implementarea paleților inteligenți bazați pe tehnologia Pal2Rec oferă companiilor o multitudine de avantaje și deschide noi domenii de aplicare în logistică:

Optimizarea proceselor și îmbunătățirea eficienței

Urmărirea și analiza detaliată a mișcărilor paleților oferă companiilor informații transparente asupra proceselor lor logistice. Punctele slabe, blocajele și ineficiențele devin vizibile și pot fi abordate proactiv. De exemplu, timpii de așteptare inutili, cursele goale sau rutele de transport greoaie pot fi identificate și optimizate. Datele în timp real de la paleții inteligenți permit ajustări dinamice ale proceselor și un răspuns mai flexibil la evenimente neprevăzute. Acest lucru duce la o creștere semnificativă a eficienței, la reducerea timpilor de livrare și la optimizarea fluxului de materiale.

Mentenanță predictivă și reducerea timpilor de nefuncționare

Așa cum am menționat anterior, monitorizarea continuă a mișcărilor paleților și analiza încărcăturilor și vibrațiilor permit detectarea timpurie a potențialelor daune. Întreținerea predictivă permite companiilor să scoată paleții din circulație în timp util, înainte de apariția defecțiunilor, a deteriorării mărfurilor sau chiar a accidentelor. Acest lucru nu numai că reduce costurile reparațiilor și înlocuirilor, dar minimizează și timpii de nefuncționare și întreruperile de producție. Prin urmare, întreținerea predictivă contribuie la o disponibilitate mai mare a paleților și la un sistem logistic general mai stabil și mai fiabil.

Îmbunătățirea gestionării stocurilor și a depozitării

Paleții inteligenți oferă informații precise despre locația și conținutul acestora. Acest lucru permite o gestionare îmbunătățită a stocurilor și a depozitării. Companiile au o imagine de ansamblu clară asupra locației mărfurilor lor în orice moment și își pot optimiza nivelurile stocurilor. Căutarea anumitor paleți sau articole în depozit este simplificată și accelerată semnificativ. Numărarea stocurilor poate fi, de asemenea, eficientizată prin înregistrarea automată a mișcărilor și locațiilor paleților.

Asigurarea calității și prevenirea daunelor

Prin detectarea impacturilor, vibrațiilor și temperaturilor extreme, paleții inteligenți pot contribui, de asemenea, la asigurarea calității și la prevenirea daunelor. Atunci când se transportă mărfuri sensibile, datele senzorilor pot dezvălui dacă mărfurile au fost manipulate necorespunzător în timpul transportului și dacă este posibil să fi fost deteriorate. Acest lucru permite detectarea timpurie a daunelor și inițierea unor măsuri adecvate pentru a le minimiza.

Eficiența costurilor și profitabilitatea

Deși implementarea paleților inteligenți necesită inițial investiții în senzori și infrastructură IT, aceasta promite o eficiență ridicată a costurilor și o profitabilitate pe termen lung. Economiile obținute prin optimizarea proceselor, întreținerea predictivă, gestionarea îmbunătățită a stocurilor și prevenirea daunelor depășesc de obicei cu mult costurile inițiale de investiție. În plus, studiul de fezabilitate Pal2Rec a demonstrat că până și modelele de senzori eficiente din punct de vedere al costurilor pot îndeplini cerințele, ceea ce face ca tehnologia să fie atractivă și pentru întreprinderile mici și mijlocii (IMM-uri).

Detectarea activității bazată pe senzori în detaliu: achiziție de date, analiză AI și profiluri de activitate

Sistemul de detectare a activității paleților bazat pe senzori, dezvoltat în cadrul proiectului Pal2Rec, se bazează pe o interacțiune sofisticată între senzori, transmiterea datelor, inteligența artificială și analiza datelor. Etapele individuale ale acestui proces sunt explicate mai detaliat mai jos:

Suită completă de senzori pentru date detaliate despre mișcare

Primul pas este dotarea paleților cu o varietate de senzori capabili să capteze date detaliate despre mișcare. Se utilizează diverse tipuri de senzori, fiecare măsurând aspecte specifice ale mișcării paleților:

Accelerometre

Acestea detectează accelerații în trei direcții spațiale și oferă informații despre dinamica mișcării, cum ar fi pornirea, frânarea sau accelerarea paletei.

Giroscoape

Acestea măsoară vitezele de rotație în jurul a trei axe și astfel înregistrează mișcările de rotație și rotațiile paletei, de exemplu la viraje sau la viraje cu un stivuitor.

Senzori de poziție (senzori de înclinare)

Acestea determină orientarea paletei în spațiu și detectează unghiurile de înclinare și înclinare, de exemplu la ridicarea sau așezarea paletei.

Opțional: Senzori de mediu

În funcție de aplicație, se pot utiliza senzori suplimentari pentru a înregistra temperatura, umiditatea, vibrațiile sau intensitatea luminii, pentru a documenta alte condiții de mediu relevante.

Colectarea continuă a datelor pentru informații complete

Senzorii colectează continuu date despre activitățile și mișcările paletului. Datele de măsurare sunt captate și stocate la intervale scurte pentru a asigura o captare fără probleme a informațiilor pe parcursul întregului proces logistic. Transmiterea datelor de la senzori la unitatea centrală de evaluare se poate face fără fir prin tehnologii radio precum Bluetooth, WLAN sau Narrowband IoT (NB-IoT). NB-IoT este potrivit în special pentru aplicații în depozite mari sau în aer liber, datorită razei de acțiune lungi și eficienței energetice.

Analiză susținută de inteligență artificială pentru recunoașterea tiparelor și atribuirea activităților

Datele colectate de la senzori sunt utilizate pentru a antrena o inteligență artificială (IA). Această IA este concepută să recunoască modele complexe de mișcare și să le atribuie unor activități logistice specifice. IA este antrenată folosind învățarea automată, în special metode de învățare profundă. Cantități mari de date de la senzori sunt prezentate IA, adnotate cu activitățile logistice corespunzătoare (de exemplu, „încărcare”, „depozitare”, „operare cu stivuitorul”). IA învață să identifice și să generalizeze profilurile de mișcare caracteristice fiecărei activități. După antrenament, IA este capabilă să analizeze chiar și modele de mișcare necunoscute și să recunoască activitatea logistică subiacentă cu o precizie ridicată.

Crearea de profiluri de activitate pentru informații complete despre proces

Pe baza datelor evaluate și a activităților identificate, se creează un profil detaliat al activității paletului. Acest profil conține informații despre diverse procese logistice prin care a trecut paletul, cum ar fi:

Încărcare și descărcare

Detectarea proceselor de încărcare și descărcare, inclusiv marcajul temporal și durata.

Depozitare și recuperare

Identificarea proceselor de depozitare și recuperare în depozit, inclusiv locația de depozitare (dacă este completată cu tehnologii suplimentare de localizare).

Transport cu motostivuitor

Detectarea deplasărilor cu stivuitorul, inclusiv distanța parcursă, viteza și comportamentul la volan.

preluarea comenzilor

Identificarea operațiunilor de preluare a comenzilor, inclusiv a articolelor preluate (dacă este combinată cu tehnologii de identificare suplimentare).

Așteptare și stagnare

Înregistrarea timpilor de așteptare și a timpilor de nefuncționare în diverse etape ale procesului.

Interpretare și analiză pentru optimizarea proceselor

Modelele și activitățile identificate sunt utilizate pentru interpretarea și analizarea proceselor logistice. Profilurile de activitate oferă companiilor informații valoroase despre operațiunile lor logistice, permițându-le să identifice punctele slabe și să recunoască potențialul de optimizare. De exemplu, companiile pot analiza ce etape de proces consumă deosebit de mult timp, unde apar timpi de așteptare inutili sau unde fluxurile de materiale sunt ineficiente. Pe baza acestor constatări, se pot iniția măsuri specifice pentru optimizarea proceselor.

Dovadă de concept pentru logistică autonomă și transparentă

Proiectul Pal2Rec își propune să demonstreze că procesele logistice pot fi interpretate și reproduse folosind date suplimentare de la senzori, fără a se baza pe informații externe, cum ar fi imagini de la camere sau introducerea manuală a datelor. Detectarea autonomă a activității paleților inteligenți crește semnificativ transparența în lanțul logistic. Companiile obțin informații complete, în timp real, asupra mișcărilor de mărfuri și își pot optimiza procesele pe baza acestor date.

Paleții inteligenți, cheia logisticii viitorului

Această tehnologie inovatoare transformă paleții din simpli suporturi de marfă în surse inteligente de informații în cadrul lanțului logistic. Paleții inteligenți sunt mai mult decât o simplă tendință - sunt o cheie pentru logistica viitorului. Aceștia permit o transparență, o eficiență și o sustenabilitate îmbunătățite în procesele logistice și ajută la abordarea provocărilor logisticii moderne. Proiectul Pal2Rec, realizat de Fraunhofer IML și TU Dortmund, a pus bazele importante pentru implementarea pe scară largă a acestei tehnologii promițătoare și demonstrează în mod impresionant potențialul paleților inteligenți de a revoluționa intralogistica. Viitorul logisticii este inteligent - iar paleții joacă un rol crucial în acest sens.