Contenedor 4.0:Transporte inteligente en alta mar

En todo el mundo, un tercio de todos los alimentos se echan a perder antes de que lleguen al consumidor. Según la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, eso equivale a 1.300 millones de toneladas métricas. Una proporción significativa de esto se debe a una pérdida de calidad de las mercancías durante el transporte. En los países en desarrollo, hasta el 40 por ciento de los alimentos mueren mientras se transportan.

Hay varias razones para esto, como las condiciones de cosecha variables, el tiempo desde la cosecha hasta el enfriamiento o las desviaciones de la temperatura local en contenedores refrigerados o en vehículos. Todos estos pueden comprometer la calidad de los alimentos frescos.

La buena noticia es que el control adicional de la calidad de los productos no solo permite resolver estos problemas, sino que también abre posibilidades completamente nuevas para la gestión del transporte y el almacenamiento. Integrar estas ideas en los procesos logísticos es el objetivo de un consorcio formado por 22 socios de la industria y la investigación y financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania (BMBF). La tarea es hacer que los contenedores de envío sean inteligentes, lo que a su vez depende del desarrollo y la prueba de campo de tecnologías de sensores adecuadas. Estuve involucrado en este proyecto incorporando el middleware de IoT de Bosch y en el siguiente artículo me gustaría brindarle una idea de nuestro trabajo.

Enfoque e implementación de la solución:habilitación de la comunicación desde el barco hasta la costa

Estaba claro desde el principio que si íbamos a hacer un contenedor inteligente y autónomo, tendríamos que superar una serie de obstáculos técnicos. En colaboración con DOLE, llevamos a cabo tres pruebas de contenedores inteligentes centradas en la monitorización y posterior maduración de los plátanos. Los plátanos se empacaron en Costa Rica y algunas de las cajas de empaque estaban equipadas con sensores inalámbricos. Una vez que se cargaron 20 paletas en el contenedor inteligente, comenzó el monitoreo remoto. Luego, los plátanos fueron llevados al puerto en camión (alrededor de cuatro horas), luego de lo cual pasaron dos semanas completas siendo transportados a Amberes por mar. Durante este tiempo, pudimos ajustar de forma remota la configuración del punto de ajuste y la tasa de ventilación de aire fresco. A su llegada, el contenedor fue transportado en camión desde Amberes a Hamburgo (un día).

El término 3G significa la tercera generación de tecnología de telecomunicaciones móviles inalámbricas. En comparación con las generaciones anteriores, se caracteriza por un rendimiento de Internet más rápido.

Para establecer el acceso remoto al contenedor, tuvimos que optimizar lo que anteriormente había sido una comunicación limitada desde el contenedor de regreso a tierra. Hasta este momento, la comunicación solo había sido posible a través de 3G cuando el contenedor estaba en el camión, o por satélite cuando el contenedor estaba en el mar. No había ancho de banda disponible para una conexión a la nube. Entonces, desarrollamos una unidad de supervisión de carga (FSU) y la colocamos en el contenedor. Esta unidad está diseñada para crear una interfaz entre una red de sensores internos y la comunicación externa. Al mismo tiempo, la FSU proporciona una plataforma que se puede extender de manera flexible para evaluar cualquier falla en las mercancías y las condiciones en las que se transportan. Podemos cargar de forma remota un paquete de software que contiene un modelo de vida útil personalizado o una herramienta de apoyo a la toma de decisiones para que coincida con el tipo de productos involucrados.

Aplicación de IoT:uso de sensores de temperatura y etileno

Tomamos la plataforma de software JAVA (que consta del marco OSGi de Bosch.IO y la máquina virtual Jamaica de AICAS) e hicimos los ajustes necesarios para que funcione con el sistema de destino. Pudimos probar la funcionalidad del sistema de comunicaciones durante varias pruebas por barco y camión en la ruta de Puerto Rico a Hamburgo. Para establecer la vida útil exacta de los plátanos, tenemos que medir la temperatura dentro del embalaje, es decir, dentro de las cajas de embalaje y los palés. Tiene que haber al menos de 10 a 20 puntos de medición para registrar las desviaciones de temperatura local. Para garantizar una comunicación confiable, también tenemos que enviar datos a través de múltiples saltos entre los sensores herméticos y a prueba de humedad. De esta forma podemos controlar el enfriamiento de los plátanos. A 11 grados, que es una temperatura adecuada para la fruta, tenemos luz verde. Tan pronto como cambia la temperatura, se realiza una intervención remota y se envía una alerta. La señal de emergencia se envía al backend y el cliente (en este caso, DOLE) puede ser informado directamente.

Los sensores en las cajas de embalaje controlan las condiciones y permiten ajustarlas a tiempo si es necesario.

Beneficios del proyecto de IoT

El cliente ahora se beneficia de poder reaccionar rápidamente y, si ha habido una pérdida de calidad, pedir nuevos productos de manera oportuna. Anteriormente, los clientes descubrirían que tenían bienes inutilizables solo cuando el envío había llegado al puerto. Por tanto, los procesos logísticos son menos propensos a errores y mucho más ágiles. Antes de que los contenedores estuvieran equipados con sensores, era común que se perdiera hasta el 30 por ciento de las mercancías. En contenedores inteligentes, la tasa de pérdida es solo del 20 por ciento. Las ventajas son que la calidad de la mercadería se monitorea constantemente y consecuentemente se mejora, se reducen las pérdidas y se crea un proceso logístico ágil.

Las mediciones de los sensores inalámbricos se transfirieron vía satélite a diario. La primera estimación de vida verde, calor respiratorio y eficiencia de enfriamiento se calculó después de tres días. Si era necesaria una corrección más tarde, los nuevos valores se enviaban de inmediato, especialmente si parecía que los productos estaban en peligro. Tan pronto como una red móvil estuvo disponible en las cercanías del puerto, se pudo acceder a los datos completos a través de una interfaz web.

Sensores que aportan valor a las aplicaciones de IoT

El etileno es un hidrocarburo, un gas inflamable incoloro, muy utilizado en la industria química. También es una importante hormona vegetal natural que se utiliza en la agricultura para favorecer la maduración de las frutas.

Además del control de temperatura, también desarrollamos tecnología de sensor de etileno. Cuando las frutas climatéricas se exponen a una cierta concentración de etileno, comienzan a madurar. Tan pronto como maduran, a su vez producen etileno. Al mismo tiempo, la cantidad de etileno que emiten los frutos en este proceso depende de su grado de madurez, por lo que es fundamental para controlar su calidad. Fue en el curso de este proyecto que se hizo posible medir directamente la concentración de etileno.

Al equipar los contenedores de envío con sensores, no solo podemos ser más precisos sobre la ubicación de las mercancías, sino también monitorear y evaluar en qué estado se encuentran. Estamos considerando un proyecto de seguimiento que analizará todo el proceso logístico, desde la carga del contenedor a la entrega del supermercado. La idea es ofrecer nuevos servicios en colaboración con operadores portuarios y proveedores logísticos. Con ese fin, los bienes en sí mismos se convertirán en parte de la Internet de las cosas. Como tales, transmitirán información a todos los sistemas y pasos del proceso y se convertirán en una parte integral de cada paso del proceso. A su vez, pueden incorporarse por completo a las estructuras de procesos de una empresa sin ninguna intervención manual adicional para adaptar los productos a su entorno. Cada nivel estructural dentro de un sistema completo deberá poder cumplir con estos requisitos, desde la tecnología de sensores, las puertas de enlace de comunicación, la administración de dispositivos basada en la nube, hasta los sistemas de procesos comerciales de las empresas.

La Industria 4.0 ya está asociada con la digitalización continua y la integración de la producción industrial con la tecnología moderna de la información y las comunicaciones. Ahora, como parte de Logística 4.0, estos mismos factores también abren oportunidades completamente nuevas y un gran potencial en el transporte marítimo a lo largo de toda la cadena de valor.