Conteneur 4.0 :Transport intelligent en haute mer

Dans le monde, un tiers de tous les aliments sont avariés avant même d'atteindre le consommateur. Selon l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture, cela représente 1,3 milliard de tonnes métriques. Une proportion importante de cela est due à une perte de qualité des marchandises pendant le transport. Dans les pays en développement, jusqu'à 40 pour cent des aliments périssent pendant leur transport.

Il y a plusieurs raisons à cela telles que des conditions de récolte variables, le temps entre la récolte et le refroidissement, ou des écarts de température locaux dans les conteneurs réfrigérés ou sur les véhicules. Ceux-ci peuvent tous compromettre la qualité des aliments frais.

La bonne nouvelle est qu'un contrôle supplémentaire de la qualité des marchandises ne permet pas seulement de résoudre ces problèmes, il ouvre également de toutes nouvelles possibilités pour la gestion du transport et le stockage. Intégrer de telles idées dans les processus logistiques est l'objectif d'un consortium composé de 22 partenaires de l'industrie et de la recherche et financé par le ministère fédéral allemand de l'Éducation et de la Recherche (BMBF). La tâche consiste à rendre les conteneurs maritimes intelligents, ce qui à son tour repose sur le développement et le test sur le terrain de technologies de capteurs appropriées. J'ai été impliqué dans ce projet en apportant le middleware Bosch IoT et dans l'article suivant, j'aimerais vous donner un aperçu de notre travail.

Approche et mise en œuvre de la solution :permettre la communication du navire à la terre

Il était clair dès le départ que si nous devions rendre un conteneur intelligent et autonome, nous devions surmonter un certain nombre d'obstacles techniques. En collaboration avec DOLE, nous avons réalisé trois tests de conteneurs intelligents axés sur le suivi et maturation ultérieure des bananes. Les bananes étaient emballées au Costa Rica et certaines des boîtes d'emballage étaient équipées de capteurs sans fil. Une fois que 20 palettes ont été chargées dans le conteneur intelligent, la surveillance à distance a commencé. Les bananes ont ensuite été transportées au port par camion (environ quatre heures), après quoi elles ont passé deux semaines entières à être transportées à Anvers par voie maritime. Pendant ce temps, nous avons pu ajuster à distance les paramètres de consigne et le taux de ventilation d'air frais. À son arrivée, le conteneur a été transporté par camion d'Anvers à Hambourg (un jour).

Le terme 3G désigne la troisième génération de technologie de télécommunication mobile sans fil. Par rapport aux générations précédentes, il se caractérise par des performances Internet plus rapides.

Pour établir un accès à distance au conteneur, nous avons dû optimiser ce qui était auparavant une communication limitée entre le conteneur et la terre. Jusque-là, la communication n'était possible que via la 3G lorsque le conteneur était sur le camion – ou par satellite lorsque le conteneur était en mer. Il n'y avait pas de bande passante disponible pour une connexion cloud. Nous avons donc développé une unité de supervision du fret (FSU) et l'avons placée sur le conteneur. Cette unité est conçue pour créer une interface entre un réseau de capteurs internes et une communication externe. Dans le même temps, la FSU fournit une plate-forme qui peut être étendue de manière flexible pour évaluer les défauts des marchandises et les conditions dans lesquelles elles sont transportées. Nous pouvons télécharger à distance un ensemble de logiciels contenant un modèle de durée de conservation personnalisé ou un outil d'aide à la décision correspondant au type de marchandises concernées.

Application IoT :Utilisation de capteurs de température et d'éthylène

Nous avons pris la plate-forme logicielle JAVA (constituée du framework OSGi de Bosch.IO et de la machine virtuelle de la Jamaïque d'AICAS) et avons effectué les ajustements nécessaires pour qu'elle fonctionne avec le système cible. Nous avons pu tester la fonctionnalité du système de communication au cours de plusieurs essais en bateau et en camion sur la route de Porto Rico à Hambourg. Pour établir la durée de conservation exacte des bananes, nous devons mesurer la température à l'intérieur de l'emballage, c'est-à-dire à l'intérieur des cartons d'emballage et des palettes. Il doit y avoir au moins 10 à 20 points de mesure afin d'enregistrer les écarts de température locaux. Pour assurer une communication fiable, nous devons également transmettre les données sur plusieurs sauts entre les capteurs étanches à l'air et à l'humidité. De cette façon, nous pouvons contrôler le refroidissement des bananes. A 11 degrés, qui est une température convenable pour le fruit, nous avons un feu vert. Dès que la température change, une intervention à distance est effectuée et une alerte est envoyée. Le signal d'urgence est envoyé au backend, et le client (dans ce cas, DOLE) peut être directement informé.

Des capteurs dans les cartons d'emballage surveillent les conditions et permettent de les ajuster à temps si nécessaire.

Avantages du projet IoT

Le client bénéficie désormais de la capacité de réagir rapidement et, en cas de perte de qualité, de commander de nouvelles marchandises dans les meilleurs délais. Auparavant, les clients découvraient qu'ils avaient des marchandises inutilisables uniquement lorsque l'expédition était arrivée au port. Les processus logistiques deviennent ainsi moins sujets aux erreurs et beaucoup plus agiles. Avant que les conteneurs ne soient équipés de capteurs, il était courant que jusqu'à 30 % des marchandises soient perdues. Dans les conteneurs intelligents, le taux de perte n'est que de 20 %. Les avantages sont que la qualité des marchandises est constamment surveillée et par conséquent améliorée, les pertes sont réduites et un processus logistique agile est créé.

Les mesures des capteurs sans fil ont été transmises quotidiennement par satellite. La première estimation de la vie verte, de la chaleur respiratoire et de l'efficacité de refroidissement a été calculée après trois jours. Si une correction était nécessaire ultérieurement, les nouvelles valeurs étaient envoyées immédiatement, surtout s'il apparaissait que les marchandises étaient en danger. Dès qu'un réseau mobile devenait disponible à proximité du port, l'intégralité des données était accessible via une interface Web.

Les capteurs apportent de la valeur aux applications IoT

L'éthylène est un hydrocarbure, un gaz incolore inflammable, largement utilisé dans l'industrie chimique. C'est également une hormone végétale naturelle importante, utilisée en agriculture pour favoriser la maturation des fruits.

En plus de la surveillance de la température, nous avons également développé une technologie de capteur d'éthylène. Lorsque les fruits climatériques sont exposés à une certaine concentration d'éthylène, ils commencent à mûrir. Dès qu'ils mûrissent, ils produisent à leur tour de l'éthylène. Dans le même temps, la quantité d'éthylène émise par les fruits lors de ce processus dépend de leur degré de maturité – et est donc fondamentale pour le contrôle de leur qualité. C'est au cours de ce projet que la mesure directe de la concentration en éthylène est devenue possible.

En équipant les conteneurs maritimes de capteurs, nous pouvons non seulement être plus précis sur l'emplacement des marchandises, mais également surveiller et évaluer dans quel état elles se trouvent. Nous envisageons un projet de suivi qui examinera l'ensemble du processus logistique - du chargement du conteneur à la livraison du supermarché. L'idée est de proposer de nouveaux services en collaboration avec les opérateurs portuaires et les prestataires logistiques. À cette fin, les biens eux-mêmes doivent faire partie de l'Internet des objets. En tant que tels, ils relayeront les informations sur tous les systèmes et étapes du processus et deviendront partie intégrante de chaque étape du processus. À leur tour, ils peuvent être entièrement intégrés dans les structures de processus d'une entreprise sans aucune intervention manuelle supplémentaire pour adapter les produits à leur environnement. Chaque niveau structurel au sein d'un système complet devra être en mesure de répondre à ces exigences :de la technologie des capteurs aux passerelles de communication, en passant par la gestion des appareils dans le cloud, jusqu'aux systèmes de processus métier des entreprises.

L'industrie 4.0 est déjà associée à la numérisation continue et à l'harmonisation de la production industrielle avec les technologies modernes de l'information et des communications. Désormais, dans le cadre de la logistique 4.0, ces mêmes facteurs ouvrent également de toutes nouvelles opportunités et un vaste potentiel dans le transport maritime tout au long de la chaîne de valeur.