Los envíos intermodales de la actualidad involucran a muchos actores, entre los que se incluyen a operadores de barcos, trenes camiones y aviones.
La inclusión de un gran número de puertos y diversas terminales de envío tiene como resultado un sistema complejo de logística que dista de la eficiencia de que debería tener. Al utilizar sensores remotos y análisis de grandes cantidades de datos, la Internet de las cosas (IoT) tiene el potencial para facilitar, transparentar y hacer más eficiente la logística de envíos.
La eficiencia logística está muy relacionada con la visibilidad, es decir, con saber dónde esta un cargamento y hacia dónde se dirige, en cualquier momento. Las tecnologías críticas para mejorar la visibilidad en tránsito son el GPS basado en la nube para informar la ubicación y las tecnologías de identificación de radiofrecuencia (RFID) que permiten identificar y ubicar cargamentos hasta el nivel de palet.
La recuperación de datos a partir de las tecnologías de GPS y RFID harán mucho más que simplemente entregarle a los operadores la información necesaria para predecir de forma más precisa la hora de llegada de un cargamento. Al implementar otros tipos de sensores, las tecnologías de grandes cantidades de datos permitirán organizar y analizar los datos de sensores que controlan el entorno dentro del vehículo de transporte. Los operadores pueden monitorear parámetros como la temperatura, la humedad y la vibración, las que pueden afectar la calidad del producto en tránsito.
Los datos se pueden transferir hacia la nube mediante pequeños sistemas de acumulación de datos y sistemas de comunicaciones en el mismo vagón o camión. Cada persona interesada en la cadena de suministro podría identificar el palet y conocer su posición mediante coordenadas de GPS, además de las condiciones del clima y del tráfico. La información orientada al vehículo, como el patrón de conducción del conductor o la velocidad promedio del barco, también podría aparecer en informes.
Para cargamentos de alto valor sujetos a robos, como artículos farmacéuticos, metales preciosos y microprocesadores avanzados, se podrían implementar cámaras digitales. Una cadena de suministro más ágil también le permitiría a los operadores cambiar las rutas de los cargamentos según sus necesidades y crear programas de mantenimiento según demanda que respondan a los datos de los sensores integrados en los motores y otros componentes críticos de los vehículos.
Para el éxito del sistema resulta clave el costo de los componentes y la solidez y la longevidad del sistema a bordo. Si se van a utilizar millones de transpondedores RFID y sensores, estos deben ser económicos. Además, los sistemas de acumulación y transmisión de datos deben ser económicos y eficientes desde el punto de vista energético.
Flujo global de datos
El primer paso en la transmisión de datos de rastreo de cargamentos es desde la etiqueta RFID en el palet (o en una fuente como un sensor de temperatura) hacia el sistema de acumulación de datos. Los sistemas más avanzados utilizan etiquetas RFID avanzadas que comunican periódicamente información sobre su estado de ubicación (generalmente una vez cada 10 segundos) hacia el lector RFID ubicado en el camión, tren, barco o bodega donde se encuentre el palet. Las etiquetas RFID activas funcionan en dos bandas para obtener el rango apropiado. La banda de 2,4 GHz posee un rango de 50 metros, mientras que la banda de 868 MHz tiene un rango de 500 metros.
El lector posee otros dos socios para la comunicación: unidades GPS que etiquetan la posición GPS en los datos del inventario y, generalmente, una radio GPRS (servicio general de paquetes vía radio) que envía la información hacia servidores en la nube.
GPRS es un servicio de datos móviles orientado a paquetes que utiliza las redes celulares 2G y 3G. Generalmente, el uso se cobra según el volumen de datos transferidos, a diferencia de los datos conmutados mediante circuitos, los que usualmente se cobran por minuto de conexión.
El escenario en que cientos de etiquetas RFID se comunican continuamente con el lector obviamente genera cierta preocupación sobre la congestión de tráfico de datos y el consumo de energía. El equipo de diseño puede abordar ambas preocupaciones mediante un motor de gestión de sucesos y un protocolo de radio de consumo ultrabajo de energía.
El objetivo del diseño es que el lector o acumulador de datos pueda administrar cientos de etiquetas cercanas. Por lo general, el lector o acumulador funciona gracias a la batería del camión o con la misma fuente de alimentación del tren o barco. Para mantener los costos bajos, las etiquetas deben utilizar celdas CR2032 (baterías de reloj) que duren por lo menos cinco años. La clave para este requisito de duración de la batería se encuentra en el control del ciclo de trabajo de la aplicación.
Los chips RFID deben poder activarse desde un modo de suspensión de ultrabajo consumo de energía, para luego volver a dicho estado en cosa de milisegundos. El consumo de energía en el modo de suspensión debe ser alrededor de 900 nA.
Redes de sensores de baja energía
Además de los datos de rastreo de ubicación, una cadena de suministro de envíos intermodal avanzado requiere datos de una red de sensores de bajo consumo de energía. El desafío de ingeniería más importante es la integración continua de la "red RFID" con la red de sensores.
Las lecturas de temperatura y otros datos ambientales semejantes resultan adecuados para la recopilación mediante redes inalámbricas. Por otro lado, los datos para los programas de mantenimiento automatizados (para supervisar el estado del motor del camión, por ejemplo) pueden no ser adecuados para una red inalámbrica.
Siempre que sea posible, lo ideal es la conectividad inalámbrica y, desde esa perspectiva, se aplican los mismos objetivos de diseño a muchas de las redes de sensores. Aunque existen muchos enfoques de soluciones robustas disponibles, una arquitectura típica para redes de sensores de bajo consumo de energía se basa en MCU de rango medio, como alguno de la familia MSP430 de Texas Instrument y un transceptor multiprotocolo de 2,4 GHz, como el SimpleLink CC2500 de TI.
En esta solución, el MCU ejecuta las capas del protocolo RF y de la aplicación, lo que permite que la aplicación tenga un acceso más directo y mayor visibilidad de las capas de FR y físicas. Llevar la inteligencia al MCU permite que una radio sencilla y robusta haga lo que hace mejor: transmitir y recibir datos inalámbricos.
Debido a que el MCU generalmente posee la mayoría de los recursos en términos de memoria, potencia de procesamiento, además de la integración digital y analógica, esta configuración también se adapta bien a muchos tipos de protocolos y aplicaciones inalámbricas.
Conclusión
La integración de tecnologías desarrolladas para redes de sensores inalámbricos del tipo IoT en vehículos de transporte de carga tendrá un efecto profundo en los envíos intermodales. Entre otras ventajas, creará una mayor eficiencia de las flotas, ahorrará en costos de combustible, garantizará la estabilidad de temperatura en tránsito y reducirá la pérdida de activos en términos de cargamento y material rodante. Las tecnologías de RFID y GPS que ya se utilizan ampliamente, se deberán integrar de forma eficiente con los datos de otros sensores. Existen numerosos enfoques de arquitecturas disponibles para este desafío. Las implementaciones exitosas incluirán el funcionamiento de bajo consumo de energía y una red de comunicaciones escalonada lo suficientemente sólida como para operar en entornos desafiantes.