Smarte Füllstandsmessung mit Laser und IoT

Das wiederum ist die Aufgabe von Rhenus Data Office. Der Dokumentenlogistik-Dienstleister aus Westfalen stellt seinen Kunden die Datentonnen zur Verfügung, holt sie wieder ab und entsorgt den Inhalt DSGVO-konform (siehe Infobox). Lange lief dieser Prozess nach einem festen Zyklus, und genau hier sah Rhenus Optimierungsbedarf: Die Behälter waren zum Teil nur halb voll, an anderen Standorten dagegen liefen sie bereits über und Akten stapelten sich auf dem Boden. Auch die Alternative war nicht optimal: Hier musste ein Mitarbeiter des Kunden den Füllstand im Blick behalten und rechtzeitig bei Rhenus anrufen, um die Abholung der vollen Tonne zu beauftragen. Um diese Anrufe entgegenzunehmen, mussten die Westfalen wiederum ein eigenes Call-Center betreiben.

Rhenus fehlte also eine automatische Information über die Füllstände seiner Sicherheitsbehälter. Die am Markt verfügbaren digitalen Füllstandsmesser waren jedoch für einen Einsatz in großer Stückzahl – wir sprechen hier über mehr als 100.000 Datentonnen – zu teuer. Außerdem arbeiten diese meist mit Ultraschall, einer energieintensiven Technologie – hier müsste also häufig die Batterie ausgetauscht werden. Die Lösung: Zur Digitalisierung des Abholprozesses entwickelte Rhenus mit dem Fraunhofer Institut für Materialfluss und Logistik IML und der Telekom in den Fraunhofer Enterprise Labs (siehe Infobox) einen kostengünstigen Füllstandsmesser.

Diesen Füllstandssensor befestigte Rhenus an der Papiertonne direkt unterhalb des Deckels. Der Sensor ist dabei ins Innere gerichtet und erfasst per Laser den Füllstand. Es sind verschiedene Messpunkte möglich (z. B. halbvoll, 60 %, 80 %). Das Funkmodul des Geräts befindet sich auf der Außenseite des Sensors. Für die Übertragung des Füllstands nutzt das Modul das Maschinen- und Sensorennetz NarrowBand IoT (NB-IoT): Dieser Mobilfunkstandard für das Internet der Dinge (Internet of Things / IoT) ist darauf ausgelegt, stromsparend kleine Datenmengen zu übertragen. Das Funkmodul lässt sich daher, je nach Sendefrequenz, über mehrere Jahre mit einer handelsüblichen Batterie betreiben. Außerdem funkt NB-IoT zuverlässig auch aus Lagerhallen oder Aktenarchiven im Keller.

Der Füllstandssensor sendet den Messwert je nach Kundenbedarf entweder in vordefinierten Intervallen oder füllstandsabhängig in die Cloud of Things, die IoT-Plattform der Deutschen Telekom. Dort kann kundenindividuell hinterlegt werden, an welchem Standort, auf welcher Etage oder in welchem Büro welche Tonne steht und welches Funkmodul ihr im SAP-System von Rhenus zugeordnet ist. Der Disponent des Logistikunternehmens kann durch Verknüpfung des ERP-Systems mit dem Dashboard der Cloudplattform alle Behälter zum Beispiel nach Kunden oder Standorten gruppieren und bei jeder einzelnen Tonne den Füllstand sowie den Batteriestatus der Module einsehen. Zusätzlich lassen sich Alarme definieren, etwa eine erste Benachrichtigung bei einem Füllstand von 60 Prozent und eine weitere bei 80 Prozent. Die Alarme laufen per E-Mail oder über die API-Schnittstelle der Anwendung automatisiert ins ERP-Backend des Dienstleisters. So lassen sich die Routen der Abholfahrzeuge optimieren: Kundenstandorte werden erst angefahren, wenn die Behälter dort auch wirklich gefüllt sind.

Diese Automatisierung des Prozesses macht eine persönliche Übermittlung der Füllhöhe – und damit auch den Betrieb eines Call-Centers – überflüssig. Ein weiterer Vorteil: Werden die Behälter ausgetauscht, bevor sie überlaufen, ist auch der Datenschutz stets gewährleistet. Rhenus kann mit den Sensordaten punktgenau Abholungen und Entsorgungen planen. Die IoT-Plattform stellt dafür die Daten nutzerfreundlich bereit. Der Entsorger kann seinen Kunden dank der Vernetzung einen verbesserten Service bieten: Ist die Tonne voll, steht auch schon der Abholdienst vor der Tür. Zu frühe – oder zu späte – Abholungen gehören damit der Vergangenheit an. Die Komplettlösung aus Gerät, Konnektivität, IoT-Plattform und Service ist kostengünstig konzipiert und damit für einen massenhaften Einsatz geeignet. So will Rhenus nach der erfolgreichen Testphase insgesamt 100.000 Datentonnen mit den Sensoren ausstatten.

Das System der Füllstandsmessung lässt sich auf viele Branchen und Materialien übertragen: Behälter mit Flüssigkeiten in der Industrie, Silos mit Getreide in der Landwirtschaft, Mülltonnen an Raststätten, Briefkästen. Oder Altglascontainer.

REMONDIS, einer der weltweit größten Dienstleister in der Recycling- und Entsorgungsbranche und wie Rhenus Teil der RETHMANN-Gruppe, hat mit der IoT-Lösung die Abholzyklen seiner Glascontainern optimiert. Bisher fuhr REMONDIS die Altglascontainer in Städten und Gemeinden turnusmäßig und unabhängig ihres Füllstands an. Bei Leerung waren sie dann durchschnittlich nur zu 60 Prozent gefüllt. Das erzeugte überflüssige Abholfahrten samt zusätzlichem Kraftstoffverbrauch beim Entleervorgang, bei dem ein Kranarm die Container über den Lkw heben muss. Zu Stoßzeiten dagegen kam es immer wieder auch zu Überfüllungen der Container und Flaschen sammelten sich außerhalb der Behälter an – potenzielle Unfall- und Verletzungsgefahr sowie Umweltverschmutzung inklusive.

REMONDIS rüstete die Glascontainer mit dem Laser-Füllstandssensor aus und bekam die Probleme so in den Griff. Der Dienstleister kann seine Tourenplanung dank IoT optimieren: Die Abholung erfolgt nun bedarfsorientiert auf Basis aktueller Füllstandsdaten. Bei Leerung sind die Container jetzt durchschnittlich zu 90 Prozent gefüllt. Die Abholfahrzeuge mit der kraftstoffzehrenden Kranvorrichtung lassen sich somit deutlich effektiver einsetzen. Das bedeutet eine erhebliche Reduzierung des CO2-Ausstoßes. „Wir sind absolut zufrieden mit der Lösung der Telekom, die sich für uns in mehrfacher Hinsicht lohnt“, sagt Arne Brosch, Geschäftsführer der REMONDIS Olpe GmbH. „Gemeinsam mit unseren kommunalen Partnern und Kunden profitieren wir alle von den eingesparten Emissionen.“

Auch der Arbeitsaufwand verringerte sich, wodurch REMONDIS den zunehmenden Fahrermangel besser auffangen kann. Gleichzeitig kommt es nicht mehr zu unschönen und arbeitsintensiven Überfüllungen an den Behälterstandorten. Ein weiterer Vorteil ist die manipulationssichere, automatisierte Dokumentation von Meldungen und Leerungszeitpunkten. Dank NB-IoT sind die Funkmodule günstig in der Herstellung und energiesparsam im Betrieb, sodass sie über den vollen Lebenszyklus der Glascontainer wartungsfrei einsatzbereit bleiben. REMONDIS kann seinen Kunden dank IoT einen effizienteren Abholservice bieten.