Come si usa l'IoT nella logistica e nelle catene di fornitura?

La logistica è il mestiere di spostare le cose da dove sono a dove devono essere, e il suo problema più antico è non sapere dove sono le cose nel frattempo. Un pallet lascia una fabbrica, passa per un camion, un porto, una nave, un altro porto, un magazzino e un furgone, e a ogni passaggio di mano può subire ritardi, andare perso, danneggiarsi, essere rubato o deteriorarsi. Per gran parte di quel viaggio, ciò che il proprietario sa è una scansione a ogni porta e nulla nel mezzo.

L’IoT chiude questi vuoti. Tag e tracker riferiscono posizione, temperatura, urti e manomissioni dall’interno del container, del camion e del magazzino, dando una visibilità della catena di fornitura continua anziché basata su eventi. La sfida ingegneristica è farlo per oggetti economici, numerosi, privi di alimentazione e in movimento tra reti e paesi diversi.

Questa guida tratta le applicazioni principali, le scelte di posizionamento e connettività in ogni fase, e cosa separa le installazioni che ripagano da quelle che generano dati che nessuno usa.

Quali sono le applicazioni principali?

Tracciamento degli asset. Sapere dove si trovano gli asset riutilizzabili: container, pallet, roll container, carrelli, attrezzi, rimorchi. Le perdite e i tempi di inattività degli asset a rendere sono un costo grande e spesso invisibile, e le prime installazioni di tracker di solito si ripagano ritrovando attrezzature date per perse.

Tracciamento delle spedizioni. Seguire porta a porta singole spedizioni di alto valore o delicate con un tracker dentro l’imballaggio, che riferisce posizione e condizioni allo spedizioniere e a volte al cliente.

Monitoraggio della catena del freddo. Registrazione continua della temperatura (e a volte dell’umidità) per alimenti, farmaci e prodotti chimici, con avvisi quando una soglia viene superata e un registro che dimostra che la catena non si è interrotta. Le autorità del settore farmaceutico esigono questo registro; la grande distribuzione lo chiede sempre più spesso per gli alimenti.

Telematica delle flotte. Posizione del veicolo, stile di guida, carburante, diagnostica del motore e ore di guida da camion e furgoni, usati per i percorsi, la manutenzione, la conformità e le assicurazioni.

Operazioni di magazzino. Localizzare carrelli elevatori, addetti al prelievo e merci dentro grandi edifici; monitorare le porte di carico, i nastri trasportatori e gli AGV; verificare che le merci siano state stoccate e prelevate dove il sistema pensa che siano.

Come sappiamo dove si trova un oggetto?

Il metodo di posizionamento giusto dipende da dove si trova l’oggetto.

All’aperto, il posizionamento satellitare (GPS e i suoi equivalenti) dà copertura globale con un’accuratezza di pochi metri, al prezzo di un consumo elevato: un fix GNSS è una delle operazioni più costose che un dispositivo a batteria esegua. I tracker quindi fanno il fix di rado, o solo quando un accelerometro dice che l’oggetto si è mosso, e per il resto restano in sleep.

Al chiuso e nelle zone dense, i satelliti falliscono. Le alternative comuni sono il cell-ID della rete cellulare (approssimativo, ma gratuito), la scansione Wi-Fi (il tracker riferisce gli access point visibili e un servizio cloud li traduce in una posizione, meno precisa del satellite ma utilizzabile in città) e i beacon o le ancore BLE installati negli edifici. Per la precisione da magazzino, l’UWB offre un posizionamento molto più fine ma richiede infrastruttura. I varchi RFID alle porte danno la presenza anziché la posizione: l’oggetto è passato da questo punto a quest’ora.

I buoni tracker combinano i metodi e scelgono il più economico che dia un’accuratezza utile per quel momento: GNSS in autostrada, Wi-Fi in città, BLE in magazzino, nulla da fermi.

Quali reti trasportano i dati lungo il viaggio?

Una spedizione attraversa ambienti con reti diverse, e nessuna singola radio li copre tutti.

LTE-M e NB-IoT sono la dorsale abituale per tutto ciò che viaggia su strada: funzionano nella maggior parte del territorio di un paese, supportano il roaming, e LTE-M gestisce bene il movimento. Le spedizioni internazionali richiedono una SIM o una eSIM con accordi multi-paese, e il dispositivo dovrebbe degradare in modo controllato quando non c’è rete, registrando in locale e caricando quando la copertura torna.

Dentro magazzini e piazzali, LoRaWAN e le reti private coprono grandi siti a basso costo per gli asset fermi. I tag BLE su pallet e colli vengono letti dai gateway alle porte e sui carrelli elevatori, così tag economici senza modem cellulare segnalano comunque la loro presenza mentre attraversano una struttura. In un container in mare nulla raggiunge il mondo esterno, tranne un gateway con backhaul via IoT satellitare, quindi i tag dentro il container parlano con quel gateway via BLE e il gateway fa da relay.

Questa progettazione a livelli è comune: migliaia di tag BLE economici sugli oggetti, decine di gateway cellulari o satellitari su veicoli, container e siti, e i gateway che fanno la segnalazione a lunga distanza. È l’unico modo per tracciare a livello di singolo oggetto senza mettere un modem su ogni scatola.

Perché le condizioni contano quanto la posizione?

Per molte merci la domanda non è dove sia la spedizione ma se sia ancora buona. Registratori di temperatura per i farmaci, sensori di urto e inclinazione per le apparecchiature fragili, sensori di luce per rilevare l’apertura di un container e sensori di umidità per carta ed elettronica trasformano un tracker in un registro delle condizioni. Il valore sta nel registro quanto nell’avviso: una storia completa della temperatura è ciò che permette a una farmacia di accettare una consegna, e ciò che permette a uno spedizioniere di attribuire la responsabilità quando una spedizione si è deteriorata.

Il rilevamento delle condizioni ha una sottigliezza di progettazione: il tracker deve registrare anche quando non può trasmettere, con marche temporali che resistano alla deriva dell’orologio, e caricare in seguito il registro senza buchi. Un dispositivo che riferisce solo quando è connesso non dimostra nulla sulle ore passate in una stiva refrigerata.

Come i dati di tracciamento diventano azione?

Un flusso di posizioni su una mappa è la prima cosa che ogni installazione produce e la meno preziosa. I ritorni vengono dalle decisioni che i dati cambiano: deviare una spedizione in ritardo, richiamare un carico che ha superato la temperatura prima che raggiunga un negozio, ribilanciare i container verso dove servono, inviare la manutenzione su un camion il cui motore segnala un guasto, ridurre il numero di pallet acquistati perché se ne perdono meno.

Questo richiede che la pipeline di dati raggiunga i sistemi che pianificano ed eseguono: gestione dei trasporti, gestione del magazzino, l’ERP. L’integrazione con quei sistemi, attraverso API e formati di evento standard, è di solito la parte più grande del progetto. Lo standard EPCIS di GS1 (versione 2.0, 2022) definisce un vocabolario di eventi per la visibilità della catena di fornitura che rende tutto più facile quando entrambe le parti lo usano.

Quali sono i vincoli pratici?

I tracker sugli asset a rendere devono sopravvivere anni senza assistenza, il che significa lunga autonomia, involucri rugged e la disciplina di progettare per una segnalazione attivata dal movimento. I tracker sulle spedizioni monouso devono essere abbastanza economici da poter essere persi, o recuperabili, il che spinge verso unità riutilizzabili in custodie a rendere. Le merci pericolose e il trasporto aereo limitano batterie e radio; i tracker per il cargo aereo devono rispettare le regole delle compagnie sulla trasmissione durante il volo. E la proprietà dei dati lungo una catena con più parti, in cui spedizioniere, vettore e destinatario vogliono tutti visibilità, va concordata prima che il primo tracker parta.

Per continuare

• Bluetooth Low Energy per l’IoT tratta la radio dei tag che rende accessibile il tracciamento a livello di singolo oggetto.
• NB-IoT e LTE-M spiegati spiega la dorsale cellulare per gli asset mobili.
• LoRaWAN spiegato tratta le reti di sito per magazzini e piazzali.
• La pipeline di dati IoT mostra come i dati di tracciamento raggiungono i sistemi che agiscono su di essi.

Argomenti: logistica, catena di fornitura, tracciamento degli asset, catena del freddo, telematica