26.04.2011

1

26.04.2011 1

Sortimentide kiibistamine ja metsamaterjali jälgimissüsteem

Tallinna TehnikaülikoolMehhatroonikainstituut

Mart Tamre

26.04.2011 2

Sisu

ÜldtutvustusSüsteemi arhitektuurKeskkonna- ja majandusmudelid ja –näitajadTehnoloogiaKokkuvõte

26.04.2011 3

Üldtutvustus

26.04.2011 4

VäljakutseSobiv toormaterjal kindlale lõpptootele- Igal aastal läheb 25 miljonit m3 puidu toormaterjali kaotsi- Suur väljakutse metsa- ja puidutööstusele

26.04.2011

2

26.04.2011 5

Indisputable Key

2006 oktoober kuni 2010 märts 28 koostööpartnerit, üle 150 osavõtja

Teadus ja arendus instituudid, ülikoolidSüsteemi integraatoridTööstuspartneridSaetööstus

26.04.2011 6

26.04.2011 7

Teadmised puidu omaduste ja nende mõju kohta lõpptootele on puudulikud saavutamaks toodangu kvaliteedi tuntavat paranemist

Praktilisi näiteid:Madala niiskussisaldusega puidu tootmisel tekib palju praakiTalade tootmisel ei ole paljud palgid sobivad jne.

Peamine probleem

26.04.2011 8

Materjali kadu on võimalik tunduvalt vähendada valides sobivale lõpptootele, lähtuvalt puidu omadustest, sobiva toormaterjali

Seda võimaldab automaatjälgitavussüsteem, mille abiga on võimalik koguda infot erinevatel tasemetel iga individuaalse objekti kohta puidutarneahelas

26.04.2011

3

26.04.2011 9

Local information from different actors in specific formats

Information barriers

Materjali liikumine

Langetamine Transport Vastuvõtt Saagimine Sortee-rimine

Lõplik lõikamine

Informatsioon, mis akumuleerub jälgitavusahelas

Infokadu

Langetamine Transport Vastuvõtt Saagimine Lõplik lõikamine

Sorteerimine

Informatsioon, mis akumuleerub ilma tervikliku jälgitavusahelata

26.04.2011 10

Raskuspunktid Kasumlikkus

Kuidas tõsta kasumit pidevalt kallineva toormaterjali kasutamisel?

TootmineKuidas minimeerida toote kvaliteedi klassi langetamist?Tootmistõhususe pidev kasvLogistika ja transpordi pidev täiustamine

InnovatsioonKuidas kasutada toormaterjali omadusi innovatiivseks tootearenduseks

KoostööVäärtusahela suurenenud paindlikkus, muutuste juhtimineInfovahetus

KeskkondKeskkondlik suutlikkus konkurentsivõime alusena PäritolutõendKuidas tõkestada illegaalset raiet?

26.04.2011 11

Eesmärgid ja sisu

Avatud standarditel põhinev infovahetusMajanduse ja keskkonna mudelid ning indikaatorid RFID transponderi paigladamis- ja lugemistehnoloogia, teised tehnoloogiad märkimiseks ja lugemiseksJälgimisteenuste ja süsteemi integratsiooni tarkvaramoodulid Lahenduse tööstusesse ülekandmiseks valmistumine Prototüüpide demo

Jägitavuse tagamine metsa langetamisest kuni puidu lõpp-kasutajani, täpsed ja reaalajalised andmed

Vajaliku metoodika ja infotehnoloogialahenduste arendamine puidukasutuse ja metsatööstuse optimeerimise parendamiseks

Kontseptsiooni ja kasumlikkuse demonstratsioon

26.04.2011 12

Süsteemi arhitektuur

26.04.2011

4

26.04.2011 13

Lihtsustatud mudel

26.04.2011 14

Puidu väärtusahel

Palgid

Lauad

26.04.2011 15

Jälgitavusahel

26.04.2011 16

Digitaalne tarneahelAndmevahetus infrastruktuuri loomine

Andmevahetuse standardiseerimisel- Toetuda rahvusvahelistele standarditel ja soovitustele (EPCglobal,

Stanfor, papiNet)- Defineerida andmevahetusprotsessid - Defineerida standardsõnumid (struktuur ja sisu)

Tehniliste lahenduste kohandamisel- Võtta arvesse infovahetuse mitmekesisust- Tagada vahetatud info konfidentsiaalsus, autentsus ja terviklikkus

26.04.2011

5

26.04.2011 17

Identifitseerimine

Jälgitavuse tagamiseks on vaja objektide identifitseerimistIdentiteet peab olema unikaalne (tähenduseta)Identiteet peab säilima ka peale objekti hävinemist

26.04.2011 18

Füüsiline identiteet (füüsiline kood)

Objekti füüsiline märkimineMärgistus peab olema unikaalne kogu objekti eluea jooksul (mõnest sekundist aastateni)Seotakse andmebaasis loogilise identifitseerimiskoodigaVõimalikud märkimistehnoloogiad

RFIDData MatrixVöötkood

26.04.2011 19

Loogiline identiteet

Objekti identiteet (tähenduseta) ning osa infost, mis säilitatakse objekti kohta Kasutatakse ainult andmebaasis Näiteks:

GUID (430b7430-3254-11df-9aae-0800200c9a66)Lihtne, anonüümne

URI (saeveski:protsess:GUID)Identifitseerib tootja ja protsessi

26.04.2011 2026.04.2011 20

Keskkonna ning majanduslikud mudelid ja näitajad

26.04.2011

6

26.04.2011 21

Tarneahela jälgitavuse eelised

Tagasiside

Informatsioon

26.04.2011 22

Tarneahela hindamine

Eesmärgiks on luua mudeleid ja mõõte mõistmaks uusi võimalusi mida annab kogutud infoDevelop models and metrics to realise the new possibilities offered by the collected data

Peamiselt mudelipõhinePuidu omadusedLadustamise ja töötlemise mõjudMajanduslik ja keskkonna jõudlus elutsüklist lähtuvalt (vaade) Toote kvaliteedi, kasumlikkuse ja keskkonnamõjude terviklik juhtimine

Optimeerimine

Majandus Keskkond Kvaliteet

Terviklik juhtimine

26.04.2011 23

Jõudlusindikaatorid (KPI)

Lõpptoode

KPI No 1KPI No 2KPI No n

KPI No 1KPI No 2KPI No n

KPI No 1KPI No 2KPI No n

Summa++

Protsessi jõudlusKPI No 3KPI No 4KPI No n

KPI No 3KPI No 4KPI No n

Ahela jõudlus

26.04.2011 24

Toote elutsükli hindamine (LCA)

Keskkond

Kvaliteet

Protsessi (tootmis) mudelid

Majanduslikud mudelid

Majandus

Toote elutsükli mudelid

Reaalaja (tootmis) andmed

26.04.2011

7

26.04.2011 25

Oodatav mõju ja kasuTäiustatud metsa ja energiaallikate kasutus → vähenenud jäätmed ja heitmed (emissioon) Kasvanud tootmisefektiivsusVähenenud puidu kaduUsaldusväärne info puidu päritolu kohta vähendamaks illegaalset raiet ja vargusiSertifitseeritud (keskkondlikult) puidu täiustatud töötlemineOptimeeritud logistikaPuidu päritolu (laua tasemel) on vajadusel jälgitavPuitmaterjali omaduste aktiivne kasutus toote ja protsesside arendamiseks

26.04.2011 26

Tehnoloogia

26.04.2011 27

Publish-Subscribe event bus

Logistics Traceability Services Logistics

Traceability Services

Saw mill Traceability Services

Saw mill Traceability

Services

Saw mill Traceability

Services

Secondary manufacturer Traceability

Services

Logistics Traceability

Services

Forwarder Traceability

Services

Teavitussüsteem (sõnumipõhine)

26.04.2011 28

RFID transponderi prototüüp Eesmärgid

Sobiv värskete palkide automaatseks identifitseerimiseksPeab vastu karmidele keskkonnatingimusteleVastupidav ja robustnePaberitööstuse sõbralikOdav toota

Uudne transponderi lahendus (patenteeritud)Tehispuidust passiivne UHF RFID transponderLugemiskaugus 2 – 3 m niisketest palkidestOhutu paberitööstuseleMadal vee imavus, materjal on tugevam kui enamus plastikuid, vastuvõetavad (talutavad) elektromagnetkaodVõimalik rakendada levinud masstootmismeetodeid

Transponderi erinevate kujude ja paigalduslahenduste testimineNoole kujuline (patenteeritud)Rööpküliku kujuline (patent ootel)

26.04.2011

8

Sünteetilisest puidust RFID märgisedTeabekogumine kogu puidutööstusahelas.Puidulaadne koostis ja välimus.Märgised jäävad puidu sisse.Erinevate omadustega puit jaotatakse erinevate produktide tootmisse.Täiesti uus innovaatiline lahendus.

26.04.2011EESTI METSA- JA PUIDUTÖÖSTUSE LIIDU KONTAKTPÄEV

Luua Metsanduskool 30

ArboformToodetakse firmas TECNARO Saksamaal.Uus termoplastne puitpolümeerkomposiit.Peamine koostisosa on ligniin.100% taastuvatest ressurssidest.Nimi tulnud sõnast arbor (lad. k. Puu).Biolagunev.“Vedel puit.”

Survekatsete tulemused

σ = (73,5 ± 2,6) MPa

26.04.2011

9

26.04.2011 33

RFID transponderi paigaldamine ja lugemine

Paigaldaja prototüüpKäsipaigaldaja

Transponder paigaldatakse palgi otsa~100 palki tunnis > 95 % paigaldustest õnnestub

Automaatpaigaldaja prototüüpTransponderi automaatne paigaldamine palgi otsaPaigaldusaeg 3 – 4 sekundit60 transponderit magasinisPaigaldatud transponderi lugemine

Lugeja prototüüpTransponderid asuvad liinil ligistikku (0.3 – 2 m)Lugemispositsiooni määramatus tänu keskkonnatingimustele (peegeldused ja hajumine)Liini kiirus kuni 2 m/sTransponderite lugemite ja mõõtetulemuste sünkroniseerimine on problemaatiline (parendamiseks kasutatakse andmetöötlust)

26.04.2011 34

Koodimärkija harvesteril

Harvester software:‐ CAN Open protocol‐ Operator interface

HarvesterComputer

AggregateComputer

CAN

ApplicatorControl box

Automaatne RFID märkija prototüüp

Antenna

Applicator arm

Magazine and transponder feeding mechanism

Automaatne RFID märkija prototüüp

26.04.2011

10

Page: 37

Käsimärkija

26.04.2011EESTI METSA- JA PUIDUTÖÖSTUSE LIIDU KONTAKTPÄEV

Luua Metsanduskool 38

26.04.2011EESTI METSA- JA PUIDUTÖÖSTUSE LIIDU KONTAKTPÄEV

Luua Metsanduskool 39 26.04.2011EESTI METSA- JA PUIDUTÖÖSTUSE LIIDU KONTAKTPÄEV

Luua Metsanduskool 40

26.04.2011

11

26.04.2011 41

Palgi visuaalkoodi märkimine ja lugemine

MärkimineHarvesteri lõikepeasse integreeritud printer

Läbinud esmased testidÜhe märgistuse hind on ligikaudu 0,0012-0,0019 €Harvesteri tootlikkus ei langeDemonstreeriti SWSCs

LugemineLäbinud esmase testidLoeb märgitud maatrikskoodeDemonstreeriti SWSCs

Koodi struktuur2 dimensiooniline kood, 2D Data Matrix võikohandatud koodidKuni 1 miljonit identiteeti

Saelehte integreeritud printer/märkija

Harvesteri pea

MärkimisdüüsidMikroklappide ühendused

26.04.2011 44

Palgi visuaalkoodi lugemissüsteem (SKRP)

Universaalne visuaalkoodi lugejaAutomaatne pilditöötlus- ja koodi lugemisalgoritm infrapuna ergastatavate koodide palkidelt lugemiseksLoetavusanalüüsi võimalusKaugmonitoorimine ja –juhtimine

TestimineLaboris pildi detekteerimisvõimaluste uurimineTootmisliinil loetavus 75 % (LNP ergastatud koodid), potensiaalselt 95 %Demonstreeriti SKRP

26.04.2011

12

26.04.2011 45

Laudade visuaalkoodi märkimis- ja lugemissüsteemMärkimissüsteem

Touch Dry tehnoloogia põhine maatrikskoodi märkimineData Matrix koodi toe arendamine Markemi printerileModifitseeritud maatrikskood

LugemissüsteemNutikaamerate põhine lugemissüsteemAutomaatne pilditöötlus- ja koodi lugemisalgoritmKoodi kvaliteedi automaathinnangu tutvustusKaug monitoorimine ja juhtimineLaialdased ühendusvõimalused

TestimineLaboris loetavus 99,4 % - 99,9 %Tootmisliinil loetavus 90 % - 95 %, võimalik tõsta kuni 5 % kasutades koodi kvaliteediparameetreid või ergastatavaid koodeDemonstreeriti SWSC

26.04.2011 46

Andmeadapter

AndmeadapterSuhtleb koodi märkimis- ja lugemissüsteemidega ja tootmisliini juhtseadmetega, salvestab esmaseid andmeid.Ettevõtte (saeveski) andmete sünkroniseerimine paigaldatava tehnoloogiaga.Sünkroniseerib reaalajalise laudade märkimise ja lugemise saeveski tootmisliini juhtseadmetega.Demonstreeritud SWSCs

Andmete ja koodi lugemise kaug-monitoorimine

Koodilugejate kaugmonitoorimine.Automaatteavitusega intelligentsed koodi kvaliteedi hindamisalgoritmid.Demonstreeritud SWSCs

26.04.2011 47

UV aktiveeritav koodNõuab “pimedat ruumi”, saeveskis väga keeruline.Ei tööta jää, tolmu jms korral.Hävineb kuivatis.Tausta defektid ja vanad koodid kahjustavad kontrasti.

Luminestsentsed nanoosakesed (LNP)

Infrapuna valgusega aktiveerides kiirgab infrapuna või nähtavat valgust.Märgitud koodi on võimalik aktiveerida ja lugeda läbi tolmu, jääk, mustuse, pakendite jne.

Aktiveeritavad koodid

26.04.2011 48

Projekti väljundidId kood, loogiline ja füüsilineInformation exchangeJõudlusindikaatorid (keskkond majandus)LCA elutsükklihindamineIK arhitektuur

Infostruktuur (Reader data processor, Ik adapter, Messaging system, Traceability servixces, Local ONS object naming service)

Infotehnoloogialahenuste arendamineAndmeside adapterite väljatöötamineRFID transponder arendamineRFID Transponderi paigaldaja ja lugeja prototüüpPalgile visuaalkoodi märkimisüsteemi prototüüpPlagi visuaalkoodi lugemisüsteemi prototüüpLaua märkimi ja lugemissüsteemIR ergastatava märgise lugemisüsteem palgileAndmete sünkroniseerimisadapterid ja kaugmonitoorimineInstallatsioonid ja demonstratsioonid SWSC ja SKRP

26.04.2011

13

26.04.2011EESTI METSA- JA PUIDUTÖÖSTUSE LIIDU KONTAKTPÄEV

Luua Metsanduskool 49

Tänan tähelepanu eest!