Präzise Bestandsdaten in Echtzeit Schüttguterfassung mit 3D-Lidar-Sensoren

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Eine neue digitale Technologie zur Schüttguterfassung, die auf 3D-Lidar-Sensoren mit integrierter Software zur Volumenberechnung basiert, misst den Lagerbestand in Echtzeit und ermöglicht die Automatisierung von Supply-Chain-Prozessen.

In vielen Branchen ist die Effizienz der Geschäfts- und Lieferkettenplanung davon abhängig, wie genau die Unternehmen ihre Materialvorräte kennen. Ohne ausreichenden Überblick sind Fehlentscheidungen an der Tagesordnung: Beispielsweise akzeptieren Lagermanager Anlieferungen, für die dann wider Erwarten doch kein Platz ist, geben Lieferzusagen an Kunden, die dann an zu wenig Vorrat scheitern, oder lehnen einen Auftrag ab, obwohl genügend Bestand im Lager vorrätig gewesen wäre. Das alles führt zu unnötigen Kosten, verpassten Gewinnchancen und unzufriedenen Kunden.

Um den Bestand für eine optimale Planung häufig und präzise genug zu messen, waren im Bereich der Schüttgüter die verfügbaren Messtechnologien bislang zu teuer und aufwendig. Oft verlassen sich Schüttgutverarbeiter daher auf punktuelle Messungen und Schätzungen nach Augenmaß. Doch diese liegen häufig weit daneben, sogar wenn sie von erfahrenen Mitarbeitern durchgeführt werden.

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Eine nun erhältliche Lösung zur Bestandserfassung von in Haufen gelagerten Materialien basiert auf 3D-Lidar-(Light Detection und Ranging)-Technologie mit speziell für diesen Anwendungsfall entwickelter Software, die in einen rund 400 Gramm leichten Sensor von der Größe einer Digitalkamera integriert ist. Sie liefert Unternehmen stets aktuelle Bestandsdaten, dank möglicher Cloud-Integration über mehrere Standorte hinweg, weltweit jederzeit abrufbar.

Materialmengen genauer erfassen

Bei der Mengenschätzung von Schüttgütern müssen Unternehmen derzeit im Durchschnitt eine Fehlerquote von rund zwanzig Prozent in Kauf nehmen. Das heißt beispielsweise, dass Disponenten zehn Lkw für eine Auslieferung bestellen, obwohl acht ausgereicht hätten. Zwei der Fahrten erzeugen also lediglich unnötige Kosten und Umweltbelastungen.

Echtzeit-Bestandsdaten schaffen Abhilfe, und schon heute profitieren Pioniere aus unterschiedlichen Branchen von 3D-Lidar-basierten Lösungen:

• Im Bergbau spielt beispielsweise die Minimierung von Lagerbeständen eine große Rolle, um Effizienz und Profitabilität zu erhöhen. Dafür sind genaue Bestandsdaten unerlässlich, die bisher wegen der riesigen Materialmengen in dieser Branche nur unter besonders hohem Ressourceneinsatz verfügbar waren und die 3D-Lidar nun mit wenig Aufwand bereitstellen kann.

• In der Landwirtschaft kann die 3D-Lidar-Technologie zum einen die Menge an Material wie Tierfutter oder Dünger kontinuierlich erfassen und damit helfen, Materialengpässe zu verhindern. Zum anderen ermöglicht sie die genaue Ertragserfassung bei der Ernte.

• Der Bauwirtschaft ermöglicht 3D-Lidar eine stets aktuelle Übersicht über Lagerbestände, um Bestellvorgänge rechtzeitig auszulösen, das Handeln mit Restmaterial zu erleichtern und insgesamt reibungslosere Projektabläufe zu gestatten.

• Im Bereich Abfall und Recycling ermöglicht es die Echtzeit-Erfassung der Bestandssituation in den Bunkern, die Abfalldisposition effizienter und die Auslastung der Anlagen wirtschaftlicher zu gestalten und erleichtert es, die gesetzlichen Vorschriften zur Materiallagerung einzuhalten.

Ein 3D-Lidar-Sensor nimmt keine Farben wahr, sondern misst Abstände, und liefert somit völlig andere Informationen als etwa Kameras. Die Abstandsmessung geschieht durch die Erfassung der Zeit, die ausgesendete Laserstrahlen benötigen, um nach Reflektion von einem Objekt wieder im Gerät anzukommen („Time-of-Flight-Prinzip“). Indem der Lidar-Sensor pro Sekunde mehrere hunderttausend Laserpulse über ein breites Sichtfeld aussendet, scannt er das Umfeld systematisch und erstellt aus den vielen einzelnen Abstandswerten sehr präzise 3D-Abbildungen, die typischerweise als Punktwolken dargestellt werden.

Um das Volumen von Schüttguthaufen zu erfassen, legt der Lidar-Sensor quasi ein engmaschiges virtuelles Netz über dessen Oberfläche und errechnet auf Basis dieser Daten das Volumen mithilfe einer Perzeptionssoftware sehr genau. Bisher lief diese Software für die Volumenberechnung auf externen Computern, doch beim Blickfeld 3D-Lidar-Sensor Qb2 ist sie erstmals direkt in das Gerät integriert. Deshalb kommen Volumenerfassungs-Lösungen, die als Lidar-Sensor den Qb2 einsetzen, erstmals ohne externe Rechnerhardware und mit entsprechend weniger Verkabelungsaufwand aus, um die Ergebnisse auf die Endgeräte der Mitarbeitern zu bringen. Die Hauptvorteile der Volumenerfassung sind:

• Die Ergebnisse sind sehr präzise und werden den Mitarbeitern jederzeit aktuell auf Abruf auf Tablets, Smartphones oder Desktop-Computern angezeigt. Zur Nutzung der Daten sind dank Software auf dem Gerät keinerlei Kenntnisse in 3D-Datenanlyse nötig.

• Es können dutzende oder gar hunderte Sensoren kombiniert werden. Das ermöglicht die Erfassung und gemeinsame Verarbeitung der Volumendaten auch in großen Bunkern, Höfen und Lagerhallen – über die Cloud auch standortübergreifend.

• Dank stabilem Industriedesign mit IP67-Gehäuse sind Blickfeld Lidar-Sensoren robust gegenüber verschiedenen Umweltbedingungen und liefern auch bei Staub, Regen, Schnee und Rauch zuverlässige Ergebnisse.

• Dank Standardschnittstellen und Power-over-Ethernet, also Strom- und Datenübertragung durch ein- und dasselbe Kabel, und Wlan-Fähigkeit, ist Blickfelds Lösung zur Volumenerfassung einfach zu implementieren und in IT-Ökosysteme zu integrieren.

Die Supply Chain digitalisieren

Auf 3D-Lidar basierende Messtechnologie versorgt Unternehmen mit zuverlässigen Echtzeitdaten zum Schüttgutbestand für das Supply-Chain- und Materialmanagement. Die Unternehmen können dadurch auf genaue Informationen bauen, ihre Abläufe präzise planen und durch Automatisierung und Digitalisierung die Effizienz ihrer Geschäftsprozesse erheblich steigern.

Bei Einsatz des Qb2, dem ersten Lidar-Sensor mit integrierter Perzeptionssoftware, bekommen die Mitarbeitern die Bestandsdaten in Echtzeit direkt, ohne Umweg über externe Rechner, auf ihren Endgeräten angezeigt.