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Gelungene Kombination aus Sensor, Cloud und Software Optimierung von komplexen Logistikketten in der Schüttgutindustrie

Von Kristina Rosenberger, Endress+Hauser

Bestandsmanagement von Schüttgütern ist ein wesentlicher Baustein bei der Optimierung von Logistikkosten. Mithilfe einer cloudbasierten Lösung stehen regelmäßig benötigte Produkte wie Baustoffe, Salz, Holz-Pellets, Getreide oder Futtermittel stets in ausreichender Menge zur Verfügung.

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Bei Bedarf ist der Bestand auch für Endkunden auf Baustellen oder in der Landwirtschaft einsehbar.
Bei Bedarf ist der Bestand auch für Endkunden auf Baustellen oder in der Landwirtschaft einsehbar.
(Bild: Endress+Hauser)

Informationen über Anlagenbestände sind in vielen Branchen essentiell. In der Schüttgutindustrie werden Baustoffe wie Gips, Sand und Kies, aber auch Futtermittel disponiert. Wesentlich für einen reibungslosen Ablauf auf Baustellen oder im landwirtschaftlichen Betrieb ist die ununterbrochene Verfügbarkeit von Materialien.

Der Bestand beim Endkunden wird meist über eine Schätzung des Verbrauches und nicht über tatsächliche Verbrauchsmessungen erfasst. Die Folge sind Ineffizienzen in der Logistik wie verfrühte oder Last-Minute- Lieferungen bis hin zu Engpässen in der Produktion. Eine symptombekämpfende Abhilfemaßnahme ist die Erhöhung von Lagerkapazitäten. Insbesondere ab einer dreistelligen Anzahl von Silos im Umlauf bietet sich aus Kostengründen eine andere Lösung an: Das cloudbasierte Bestandsmanagement.

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Bestände in Silos auch im Nirgendwo erfassen

Die Herausforderungen bei mobilen Messstellen sind neben der Erfassung des Füllstandes vielfältig. Die Position mobiler Silos ist meist unbekannt, da diese oft an Orten ohne Strom­anbindung und Anbindung an ein Steuerungssystem stehen. Darüber hinaus muss die im Container enthaltene Masse basierend auf dem Füllstand berechnet werden.

Das Füllstandsmessgerät Micropilot FWR30 liefert die notwendigen Daten, um ein Bestandsmanagement aufzubauen. Der cloudbasierte und batteriebetriebene Sensor sendet Messdaten wie den Füllstand, die Umgebungstemperatur, die GPS-Koordinaten und den Lagewinkel direkt über gängige Mobilfunkstandards wie LTE in die Cloud. Hier erfolgt die Berechnung der Masse. Mit der Software können jederzeit Informationen über Füllstände, die Umgebungstemperatur, GPS-Position, die Messwerthistorie sowie den Batteriestatus abgerufen werden.

Die Erfassung und Übertragung der Daten über den Sensor allein ist jedoch noch kein Bestandsmanagement. Um die Auslieferung von Material exakt zu planen und Last- Minute-Bestellungen zu vermeiden, braucht es zusätzlich eine smarte Datenaufbereitung.

Die Basis für das Bestandsmanagement bilden die Sensordaten – bestehend aus Füllstand, Lagewinkel, Umgebungstemperatur und GPS-Position. Der gemessene Füllstand wird durch Zusammenführung mit weiteren Daten wie der Materialdichte und der Silogeometrie zu einer Information – Masse in Tonnen – zusammengeführt.

Erst damit kann unter Zugabe von Standortinformationen verwertbares Wissen für eine Optimierung der Logistikkette entstehen. So kann durch die Disposition die Auslieferung von Material an nah beieinanderliegende Standorte geplant werden, was zu einer Steigerung der Effizienz und einer Reduzierung des CO2-Ausstoßes führt.

Vorausschauende Instandhaltung

Die Software Supply Care Hosting ist in der Lage, komplexe Vorgänge zum Bestands­management über komplette Logistikketten hinweg abzubilden. Über die Software werden Füllstände in Silos über den Browser unabhängig vom Endgerät abrufbar. Der Material- und Informationsfluss kann jederzeit intern und ,wenn gewünscht, auch für Endkunden über einen QR-Code einsehbar sein. Statusinformationen von Silos, beispielsweise die enthaltene Masse oder der Lagewinkel, sind immer einsehbar. Durch das Alarm- und Eventmanagement kann rechtzeitig bei Unter- oder Überschreiten der Grenzwerte eingegriffen werden. Durch die Verfügbarkeit des Batteriestatus ist zudem eine vorausschauende Instandhaltung für mobile Messstellen in Silos umsetzbar. Diese vermeidet den Ausfall der Messung im laufenden Betrieb.

Abgerundet wird die Softwarefunktionalität über die oben erläuterte Wissensgenerierung zur planbaren Wiederbefüllung des Materials über die Kombination von Ist-Füllstand und Historienverbrauch des jeweiligen Silos.

Einzigartige Systematik zur Berechnung der Masse

Bei Flüssigkeiten ist aufgrund der glatten Oberfläche lediglich die Behälterform für eine Volumenberechnung ausschlaggebend. Im Gegensatz dazu muss für eine Masseberechnung von Schüttgut mit einer gewünschten Genauigkeit von 0,5 bis 1 Tonne eine Lösung für variierende Oberflächen (z.B. Kegel und Trichter) gefunden werden.

Schließlich gilt: Je höher die Dichte des Materials, desto genauer muss der mittlere Füllstand bestimmt werden. Über Informationen des Sensors werden Rückschlüsse zum Zustand des Silos (z.B. Aufstellung) und damit zur Produktoberfläche generiert. Angenommen es soll mit einer Abweichung von maximal einer Tonne in einem Silo mit 2,5 m Durchmesser die Masse eines Materials mit einer Dichte von 1,2 t/m³ bestimmt werden. Dann kann mit der Lösung der mittlere Füllstand mit einer Genauigkeit von besser 17 cm bestimmt und die Masse im Silo präzise erfasst werden.

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Rohdaten sicher und einfach integrieren

Das Füllstandsmessgerät Micropilot FWR30 kann neben dem digitalen Service Supply Care Hosting auch mit Netilion Connect verknüpft werden. Dies ermöglicht eine sichere und einfache Datenübertragung sowie die Integration von Daten in das System des Kunden. Netilion erfüllt gemäß der externen Zertifizierungsstelle SQS die Anforderungen der ISO 27001 (Information Security Management). Diese international anerkannte Norm enthält zusätzliche Anforderungen für sichere Cloud-Plattformen. Die Konformität mit den Anforderungen aus ISO 27017 gewährleistet zusätzlich, dass Kunden sich auf die Sicherheit ihrer Daten im IIoT-Ökosystem Netilion verlassen können.

Der einfache Austausch von Rohdaten wird über eine REST/JSON-Standard-basierte API (Application Programmable Interface) umgesetzt. Diese Schnittstelle erleichtert die Nutzung der durch den Sensor generierten Daten beim Anwender.

Die Kombination aus Sensor, Cloudanbindung und Softwarelösung ermöglicht es, Logistikketten zu optimieren. Die zuverlässige Erfassung relevanter Daten wie Füllstand oder GPS Koordinaten über den Sensor bildet die Basis für das Bestandsmanagement.Hieraus können Informationen wie "Masse in Tonnen" präzise ermittelt werden. Diese machen Bestände an Orten transparent und stellen so verwertbares Wissen für die Lieferplanung her. Die Optimierung von Logistikkosten entsteht somit über die Vermeidung unnötiger Fahrten, die Routenoptimierung und die Gewährleistung der Materialverfügbarkeit. 

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