Verdorbenes Obst, beschädigtes Versandgut, gestohlene Ware: Die Logistik steht in Zeiten steigender Warenmengen vor großen Herausforderungen. Denn welcher Spediteur will seinem Kunden schon erklären müssen, dass er nicht weiß, was der Ladung zugestoßen ist. Auch in der Industrie spielt die Frage, wie es den eigenen Assets geht und wo sie gerade sind eine große Rolle. Dank der richtigen Technik und den richtigen Technologiepartnern ist modernes Asset Tracking heute bereits im Einsatz.

Der Fachbegriff Asset Tracking bezeichnet eine Methode, bei der die Position und neuerdings auch der aktuelle Zustand einer Ware oder eines Gegenstandes – das sogenannte Asset – kontinuierlich verfolgt wird. Dabei kamen bisher meist passive RFID-Tags zum Einsatz. RFID steht für „Radio Frequency Identification“ und arbeitet in verschiedenen Funkfrequenzbändern. Der Nachteil passiver Lösungen ist die sehr eingeschränkte Reichweite von meist nur wenigen Metern. Zudem kann mit RFID nicht der Zustand beziehungsweise die Behandlung eines Gutes verfolgt werden.

Miniaturisierung bringt mehr Möglichkeiten

Dank immer höher integrierter Mikroelektronik auf kleinstem Raum lassen sich heute Tags herstellen, die trotz ihrer geringen Größe ausreichend Rechenleistung bieten, um mehr als nur eine Positionsbestimmung zu ermöglichen. Wichtig dabei sind Lösungen, die auf etablierten Standards aufsetzen, erklärt Klaus Rupprecht, kaufmännischer Direktor der SYS TEC electronic GmbH:

Niemand braucht ausgefallene Lösungen, bei denen komplizierte Spezialelektronik zur Integration in die eigene Infrastruktur nötig ist. Darum setzen wir als Spezialisten für Hardware-, Elektronik- und Software-Entwicklung unter anderem auf den Bluetooth-Funk-Standard. Besonders geeignet ist dabei die Low-Energy-Variante „Bluetooth LE“

Dipl.-Ing Klaus Rupprecht, Kaufmännischer Direktor, SYS TEC electronic AG

Bluetooth LE erlaubt es, extrem energieeffiziente Platinen zu entwickeln, die mit minimaler Energiequelle auskommen. Der Nahbereichsfunkstandard ist außerdem nicht auf Punkt-zu-Punkt-Verbindungen limitiert, sondern kann in Mesh-Netzwerke integriert werden. So können mehrere entsprechende ausgerüstete Platinen ein Netzwerk aufspannen und beispielsweise eine Verbindung über mehrere Netzwerkknoten hinweg zu einem Upload herstellen. Die Daten können so auf möglichst einfache Art und Weise ihren Weg zu einem Server oder in die Cloud finden.

Bei der Entwicklung von Lösungen für das Asset Tracking war uns von Anfang an klar, dass eine nachhaltige und breit einsetzbare Lösung nur entstehen kann, wenn wir Partner ins Boot holen. Wir brauchen hier ein Ökosystem basierend auf Portfolios verschiedenster Hersteller von Sensoren.

Aus diesem Grund sind wir eine Partnerschaft mit dem finnischen Hersteller Wirepas eingegangen. Wirepas hat einen Software-Stack entwickelt, der in die Bluetooth-Module programmiert wird.

Jetzt haben wir die Möglichkeit, auch mit Partnerfirmen eine ganze Vielzahl von Sensoren für unsere Kundenanforderungen und Kundenprojekte zu verwenden.

Aus miniaturisierter Mikroelektronik samt Bluetooth-LE-Funkmodul und passendem Software-Stack sowie einer eigenen kleinen Energiequelle entstehen winzige Platinen – die sogenannten Beacons und Tags. Als Beacons werden vor allem Geräte bezeichnet, die selbst aktiv senden. Tags agieren passiv, wobei die Grenze zwischen beiden zunehmend verschwimmt.

In diese Beacons beziehungsweise Tags integrieren wir verschiedene Sensorik, wie Fühler für Temperatur, Luftfeuchte und Luftdruck und Beschleunigungsmesser – das sind klassisch die einfachsten Sensoren.

Dipl.-Ing. Ronald Sieber, Technischer Direktor, SYS TEC electronic GmbH

Asset Tracking auch in der Industrie

Im Angebot haben wir auch Sensoren, die an industrielle Schnittstellen andocken können. So können Standard Stromschnittstellen mit 0 bis 20 Milliampere und Spannungsschnittstellen im Bereich -10 bis +10 Volt beziehungsweise 0 bis 10 Volt bedient werden. Wir wollen damit Brücken bauen hin zu Industrieanlagen.

Darüber hinaus verwendet SYS TEC electronic speziellere Sensoren – darunter beispielsweise PIR-Sensoren, wie sie auch in der Alarmanlagentechnik eingesetzt werden. Diese Sensoren sind in der Lage, über Infrarotstrahlung ausgesendet Signale zu empfangen und können beispielsweise eingesetzt werden, um Personen auf Arealen zu erkennen, zu zählen und zu tracken. Eingesetzt werden zudem GPS-Empfänger, mit denen die Beacons ihre eigene Position bestimmen können, sowie Licht- beziehungsweise Helligkeitssensoren. Die Lichtdetektion ermöglicht uns spannende Szenarien für die Logistik.

Ein Beispiel: Wir haben einen Laster oder einen Container, der sensibles Obst befördert. Wir messen natürlich Temperatur, Luftfeuchte und über die Beschleunigungsmesser die Bewegung. Der Lichtsensor ermöglicht uns zudem zu erkennen, ob und wann die Türen unautorisiert geöffnet wurden. Der entsprechende Beacon dafür steckt dabei nicht im Container oder LKW, sondern in der Transportbox selbst.

Smarte Daten lokal und in der Cloud

Eine zentrale Rolle sowohl im mobilen Asset Tracking wie im stationären spielt das smarte Gateway sysWORXX CTR-700. Die CTR-700 ist eine freiprogrammierbare Steuerung mit eigenem Rechenkern und Cloud-Anbindung, die die Vorverarbeitung von Daten ermöglicht und die Wandlung verschiedenster Protokolle und Bus-Arten auf kleinstem Raum übernimmt.

Mit der sysWORXX CTR-700 und einer Software für Güter-Lokalisierung vom Partner Wirepas ist es möglich, lokal vor Ort die Lokalisierung von Assets zu berechnen. Man braucht nicht mehr immer eine hundert Prozent stabile Verbindungen zu einem irgendwo extern stehenden Cloud-Server, um den Standort zu rechnen. Außerdem versteht sich die sysWORXX CTR-700 auf das Protokoll MQTT, über das mit nur wenig Overhead auch kleinere Datenmengen sehr effizient und energiesparend übertragen werden können. Daneben ist MQTT auch ein für die Datenübertragung zu Cloud Servern etablierter Standard.

Knackpunkt Energie

Die Energieversorgung der Beacons ist eine der Herausforderungen beim Asset Tracking, vor allem wenn die Beacons über lange Zeit eingesetzt werden sollen. Wenn so ein Beacon über mehrere Jahre tagtäglich Daten senden soll, ist die Batterie das bestimmende Glied in der Kette. Sie bestimmt im Endeffekt auch die gesamte Größe. Zum Einsatz kommen Standardbatterien wie die CR2032, einer Lithium-Batterie mit langer Lebensdauer. Künftige Entwicklungen sollen sich per Energy Harvesting beziehungsweise über Photovoltaik selbst mit Energie versorgen. Bereits heute gibt es leistungsfähige Solar-Folien, die sich für den Einsatz im Asset Tracking bei ausreichender Sonneneinstrahlung eigenen. In Erprobung und Entwicklung sind Systeme, die ihre Energie von ihrem „Träger“ ernten. Im Hinblick auf das Beispiel Warenhaus-Logistik können dies Flurförderzeuge sein. Das heißt Dinge, die sich bewegen. Und sobald sich etwas bewegt, haben wir Beschleunigungszeiten. Das heißt, es wird angefahren, es wird gebremst und exakt in diesen Zustandsänderungen kann man natürlich auch wiederum Energie aufnehmen beziehungsweise diese Beschleunigungen nutzen und in elektrische Energie umwandeln.

The future of Asset Tracking

Die Zukunftsszenarien, an denen bei SYS TEC electronic gearbeitet wird, gehen noch weiter. Klaus Rupprecht beschreibt Kleinstsysteme, die auf smarten intelligenten Sensoren aufbauen – zum Beispiel im Bereich „Predictive Maintenance“, also der vorausschauenden Wartung. Denkbar ist der Einsatz von Geräuschanalysesystemen, die beispielsweise an Lagerschalen von Werkzeugmaschinen angebracht werden können.

Dort überwachen die Sensoren neben den üblichen Parametern wie Temperatur, Druck und Feuchtigkeit dann auch den Status der Maschine. Dazu werden winzige Körperschallmikrofone in den Beacons integriert. „Wenn dann so eine Lagerschale in einer Maschine an ihr Lebenszeitende kommt, dann werden die Beacons das hören“, erklärt Klaus Rupprecht. Denn wenn in einem Kugellager die Kugeln oder in einem Wälzlager die Walzen laufen, verschleißen die Oberflächen. Je weiter der Verschleiß fortschreitet, in dem Maß verändert sich die Geräuschkulisse. Das heißt, der Sensor zeichnet je nach Lagerzustand unterschiedliche Geräuschsignaturen auf.

Per Frequenzanalyse können die angebundenen Systeme erkennen, wenn sich das Lebensende nähert und die Maintenance beziehungsweise Instandhaltung informieren, die sich dann auf den Austausch mit Zeit und Ersatzteilen vorbereiten kann.

Noch in etwas weiterer Zukunft liegen Pläne, auch Beleuchtung in die Trackingsysteme zu integrieren. Denkbar wären in Licht codierte Datenübertragungen an Beacons und Maschinen.

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