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Transportüberwachung IoT-Anbindung für die Frischelogistik

| Autor / Redakteur: Aurelius Wosylus / Dipl.-Betriebswirt (FH) Bernd Maienschein

Die Unterbrechung von Kühlketten verringert die Qualität und Haltbarkeitsdauer verderblicher Waren. Überwacht man sie konstant über IoT-angebundene Clouds, ist man stets informiert, erfüllt alle Dokumentationsanforderungen und kann sogar präventiv eingreifen.

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Die Frischelogistik für die letzte Meile bedarf eines effizienten Monitoringsystems für jedes Gebinde.
Die Frischelogistik für die letzte Meile bedarf eines effizienten Monitoringsystems für jedes Gebinde.
(Bild: ©nicemyphoto - stock.adobe.com)

Doch eine solche Lösung ist bisher primär nur in Kühlfahrzeugen im Einsatz. Sie sind ohnehin mit einem GPS-System ausgestattet und über Mobilfunkanbindung für das Flottenmanagement mit den Zentralen verbunden. Somit kann man auch Temperaturwerte aus dem Kühlwagen übermitteln. Was, wenn man Kühlbehälter in ganz normalen Lkw auf der letzten Meile mit oder gar ganz ohne Trockeneis transportiert, um beispielsweise Bäckereifilialen in sogenannten Cooltainern mit Torten zu beliefern oder wenn Privatpersonen ihre Lebensmittel im Internet kaufen? Man kann ja nicht in jeden Behälter oder gar jede Kühltheke ein Mobilfunkmodem einbauen. Es wäre extrem aufwendig, zum einen die Systeme immer wieder neu aufzuladen und zum anderen die SIM-Karten und Tarife der unzähligen Devices zu verwalten. Ganz zu schweigen von den Roaminggebühren bei einer globalen Frischelogistik oder Kosten für eine Satellitenverbindung bei Offshore-Kühlcontainern. Hinzu kommen auch noch die Anschaffungskosten pro Device. So kostet eine SIM-Karte mit Leser heute noch immer mindestens 5 Euro pro Knoten.

Die Kosten für die IoT-Anbindung müssen sinken!

Aus all diesen Kostengründen gibt es bislang keine kleinen Temperatursensoren zu bezahlbaren Preisen, die man überall hinlegen und montieren kann und die dann beispielsweise alle zehn Minuten neue Messwerte – bei Bedarf auch mit Geolokalisierung – an zentrale Clouds übermitteln. Es ist im Gaststättengewerbe vielmehr noch üblich, händisch Listen zu führen, um den Dokumentationsanforderungen der HACCP-Regelwerte zu entsprechen. Und will man eine wirklich sichere Information haben, ob ein Gut richtig gelagert und transportiert wurde, kommen farbverändernde Smart Labels zum Einsatz. Diese signalisieren dem Empfänger aber erst im Nachhinein, ob Grenztemperaturen überschritten wurden. Also erst dann, wenn „das Kind schon in den Brunnen gefallen“ ist. Gleiches gilt für Temperatur-Datenlogger. Auch sie bieten nur die Dokumentation – nicht aber das kontinuierliche Monitoring über zentrale Überwachungssysteme.

Vier Schritte zur responsiven Überwachung der Lebensmitteltemperatur: Datensammlung, -kommunikation und -verarbeitung sowie die daraus resultierenden Rückschlüsse.
Vier Schritte zur responsiven Überwachung der Lebensmitteltemperatur: Datensammlung, -kommunikation und -verarbeitung sowie die daraus resultierenden Rückschlüsse.
(Bild: Sigfox)

GSM-Temperaturwächter sehr teuer

Gut. Es gibt selbstverständlich schon GSM-Temperaturwächter. Doch es lohnt sich nur für hochwertige Applikationen, 150 bis 200 Euro dafür anzulegen, einen Mobilfunkvertrag abzuschließen und jedes Jahr die Batterie zu wechseln. Fraglich ist zudem, ob dann im Kühlraum die Netzanbindung auch funktioniert, denn jene sind oft hermetisch abgeschlossen. Anders herum will man bei stationären Systemen auch keine Kabel verlegen oder zusätzliche Gateways nutzen. Maximal WLAN-Anbindung wäre o. k. Doch reicht dieses Netz bis ins Kühlhaus hinein?

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Auf Sendung
Stromverbrauch runter, Betriebszeit rauf

Warum haben Sigfox-befähigte IoT-Sensoren einen so geringen Batterieverbrauch, dass sie Batterielaufzeiten von zehn Jahren und mehr erreichen können, wenn sie auf der anderen Seite eine solch hohe Reichweite haben und auch deep-indoor-tauglich sind?

Die meiste Zeit ist ihr Funkmodul im „Tiefschlaf“ und kommuniziert nicht mit dem Netz. Es sendet nur bei Bedarf oder bis zu 140 Mal pro Tag und kann bis zu vier Nachrichten zurückerhalten. Das spart deutlich Strom gegenüber Lösungen, die konstant mit dem Mobilfunknetz verbunden sind. Ein Verbindungsaufbau ist auch nicht erforderlich, genauso wenig wie ein Handshake zum Wechsel der Zellen erforderlich ist. Es wird einfach gesendet und die im Umfeld befindlichen Basisstationen des Netzes empfangen alles, was gesendet wird. Das spart zusätzlich Sendezeit und damit Strom.

Ein überall funktionierendes nahtloses und drahtloses Onlinemonitoring muss also nicht nur deutlich günstiger werden, sondern auch gleichzeitig deep-indoor-tauglich sein. Ein IoT-angebundener Smart Sensor muss zudem einfach an jede Palette genagelt und in jeden Behälter gelegt werden können. Zudem sollte er in der Kühlkette nicht nur über Lkw-, sondern auch Landesgrenzen hinweg arbeiten und selbst in Kühlhäusern und Kühltheken zentral online überwacht werden können. Eine „Sendungsverfolgung XXL“ ist also gefordert, mit der man nicht nur das Erreichen von Gates tracken kann, sondern die Position und Temperatur zu jeder Zeit erfasst und so die Frischelogistik jederzeit optimieren kann.

Sendungsverfolgung XXL – mit Temperaturmessung

Das Sigfox-Netz, das sich derzeit weltweit im Ausbau befindet und das in Deutschland bis Ende 2018 fast im ganzen Land Netzabdeckung haben soll, hat es sich zur Aufgabe gemacht, genau diese Herausforderungen zu meisten. Das Ziel ist, eine wirklich bezahlbare IoT-Connectivity von Sensoren und Aktuatoren zu ermöglichen, die weltweit einsetzbar sind und die extrem lange Batteriestandzeiten ermöglichen. Angewandt auf die Frischelogistik sind das Temperatursensoren mit und ohne Geolokalisierung, die eine Batteriestandzeit von bis zu zehn Jahren und länger haben können, sodass man sie quasi so einsetzen kann wie normale Thermometer in der Kühltheke. Der einzige Unterschied ist, dass diese nicht die Temperatur vor Ort am Gerät anzeigen müssen.

Der Temperaturbereich zur Aufbewahrung gekühlter Lebensmittel ist sehr schmal.
Der Temperaturbereich zur Aufbewahrung gekühlter Lebensmittel ist sehr schmal.
(Bild: Sigfox)

Die Daten werden vielmehr in einer Cloud geloggt und können so über Smartphones oder jedes andere Device, das sich mit dem Internet verbinden kann, abgerufen werden. Von der Cloud aus kann man dann zudem auch automatisch Alarme versenden, wie beispielsweise SMS, um in Echtzeit Informationen zu erhalten. So erfährt man auch, ob die Kühlraumtüre mal wieder offen gelassen wurde oder ob man den Lkw möglicherweise aus der Sonne stellen muss. Lebensmittelhersteller und Pharmahersteller, die für ihre Kühllogistik entsprechende Logistikdienstleister einsetzen, müssen sich auch nicht auf die Speditionsangaben verlassen, sondern können die Temperatur ihrer Waren auf Gebindelevel überwachen. Da zudem alle Daten in der Cloud gespeichert werden können, lassen sich über längere Zeit auch Big Data sammeln und auswerten, um Muster zu erkennen und etwaige Schwachstellen bei Produktdesign, Warenhandhabung oder Transportmitteln aufzudecken.

Komfortabel und kostengünstig

Warum ist das Sigfox-Netz aber so günstig? Es verwendet das weltweit lizenzfreie Ultra-Schmalband – in Deutschland liegt das im Frequenzbereich zwischen 868,13 und 869,525 MHz. Insofern mussten die weltweiten Betreiber dieses Netzes keine Lizenzen ersteigern. Das Netz selbst benötigt auch nicht so viele Basisstationen wie Mobilfunknetze. Die Zellen erreichen in Städten eine Reichweite von 3 bis 5 km, auch durch Wände hindurch und bis in den tiefsten Keller, und über Land steigt die Reichweite auf rund 30 bis 50 km. Über See hat man schon 1000 km und mehr gemessen, sodass man bei entsprechendem Netzausbau zukünftig vielleicht auch Offshore-Kühlcontainer live mit Sigfox tracken kann.

Die Vorteile der Temperatur- und Kühlkettenüberwachung übers IoT auf einen Blick.
Die Vorteile der Temperatur- und Kühlkettenüberwachung übers IoT auf einen Blick.
(Bild: Sigfox)

Nur rund 2 Euro für das Funkmodul

Zudem ist auch die Verbindung zu den Sigfox-Basisstationen weniger komplex, da es keinen Handshake gibt und gesendete Daten ähnlich wie mit einem Radioteleskop empfangen werden. Dadurch fallen auch die Anforderungen an die Funkmodullogik für die smarten Temperaturwächter entsprechend niedriger aus, sodass sie aktuell schon für rund 2 Euro zu haben sind. Mit zunehmendem Ausbau des Netzes werden die Kosten noch weiter sinken. Verbindungsentgelte muss der Anwender zudem nicht beim Netzbetreiber bezahlen. Er zahlt vielmehr den Preis für sein Device und die Bereitstellung der Cloud-App. Lediglich der Devicehersteller bezahlt die Kosten für sein Device bereits beim Kauf der ID des Devices. Alles kann also auf einen schlanken, kostengünstigen Betrieb solcher Services ausgelegt werden.

Das Sigfox-Netz hat bereits heute eine Abdeckung von 65 %. Ende des Jahres 2018 soll fast ganz Deutschland abgedeckt sein.
Das Sigfox-Netz hat bereits heute eine Abdeckung von 65 %. Ende des Jahres 2018 soll fast ganz Deutschland abgedeckt sein.
(Bild: Sigfox)

Auch Einmalverbindungen für Gebinde

Es wird sogar eine Sigfox-Logik verfügbar, die einzig beim Öffnen eines Gebindes eine Meldung absetzen kann, also Einmalverbindungen zum Internet der Dinge für Einwegdevices, wie beispielsweise Umverpackungen. Und diese Verbindungslogik zum Sigfox-Netz soll dann nur noch rund 20 Eurocent kosten. Das Sigfox-Netz ermöglicht also viele neue nützliche Services, wie beispielsweise auch Nachbevorratungsstrategien für Verpackungseinheiten in Großküchen, bei denen gewisse Mindestbestände immer bevorratet werden und deren Inventur und Lagerbestückung nun vom Hersteller übernommen werden kann. Das Schlagwort hierfür ist Vendor-Managed Inventory und solche Maßnahmen werden ergriffen, um Supply Chains insgesamt zu optimieren. Das alles führt zu einer erhöhten Produktivität durch weniger Verderb und Ausschuss. Grund genug, sich diese Technologie genauer anzuschauen und passende Lieferanten für die eigene Frischelogistik zu evaluieren.

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* Aurelius Wosylus ist Country und Sales Director bei der Sigfox Deutschland GmbH in 85630 Grasbrunn, Tel. (0 89) 20 98 78 01, munich@sigfox.com

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