VTT YHDYSKUNTATEKNIIKKA VTT AUTOMAATIO. Tutkimusraportti 549/2000 TRACKIDEF. Kuljetusyksikön automaattinen tunnistus

Transkriptio

1 VTT YHDYSKUNTATEKNIIKKA VTT AUTOMAATIO Tutkimusraportti 549/2000 TRACKIDEF Kuljetusyksikön automaattinen tunnistus Antti Permala VTT/Yhdyskuntatekniikka Jani Granqvist VTT/Yhdyskuntatekniikka Johan Scholliers VTT/Automaatio Matti Kutila VTT/Automaatio Seppo Auvinen Oy EDI Management Finland Eija Aspelin Oy EDI Management Finland VALTION TEKNILLINEN TUTKIMUSKESKUS ESPOO 2000

2 TRACKIDEF Kuljetusyksikön automaattinen tunnistus Jani Granqvist VTT/YKI Antti Permala VTT/YKI Johan Scholliers VTT/AUT Matti Kutila VTT/AUT Seppo Auvinen Oy EDI Management Finland Eija Aspelin Oy EDI Management Finland VTT Yhdyskuntatekniikka Liikenne, logistiikka ja yhdyskunnat VTT Automaatio Koneautomaatio Tutkimusraportti 549/2000 Espoo, 2000

3 Antti Permala, Jani Granqvist, Johan Scholliers, Matti Kutila, Seppo Auvinen, Eija Aspelin TRACKIDEF. Valtion teknillinen tutkimuskeskus, Yhdyskuntatekniikka, Liikenne, logistiikka ja yhdyskunnat, Tutkimusraportti 549/ s. + liitt 8 s. UDK Avainsanat tunnistaminen, saattomuisti, kuljetusyksikkö, RFID Tiivistelmä Tässä tutkimusraportissa on selvitetty RFID-teknologiaan perustuvaa kuljetusyksikön (kontti, junavaunu, vaihtokori, traileri) automaattista tunnistamista. Laboratoriossa testattiin kahdeksaa eri laitetta (tunnistettavana kohteena kontti). Pilotissa haettiin käyttökokemuksia satamaolosuhteissa kahdesta laitteesta. Tunnistettavana kohteena oli junavaunu. Projektissa määriteltiin yleisellä tasolla liittymät kuljetusten suunnittelu- ja ohjausjärjestelmiin sekä asiakaspalvelujärjestelmiin (tietosisältö, muoto, siirtotekniikka). Molemmat pilotoitavat laitteet toimivat testeissä. Laboratoriotestien, pilotin asennusten ja pilotin kokemusten perusteella voidaan todeta, että toimivan järjestelmän käyttöönotto vaatii järjestelmäintegraattorin. RFID-järjestelmien standardisointi on vielä alkuvaiheessa. Standardit eivät aina kata kaikkia RFID:n näkökohtia. Useimmat nykyiset järjestelmät perustuvat suljettuihin järjestelmiin, joissa lukulaite ja saattomuisti käyttävät valmistajan omaa protokollaa ja näinollen muiden valmistajien saattomuistien lukeminen ei onnistu. Asiakkaiden tarpeita automaattisen kuljetusyksikön tunnistukseen selvitettiin haastattelemalla noin 10 logistiikkaputken yritystä. Teknologian soveltamisen todellinen hyöty saadaan vain koko toimitusketjun näkökulmasta. Kun koko tavarankäsittely entistä enemmän automatisoituu, tarvitaan myös automaattista tunnistamista. Ennen laajempaa tunnistetekniikkaan siirtymistä on saatava ketjun eri osapuolien tietojenvaihto sujuvaksi (perustiedot haltuun, EDI, Internet jne). Lisäksi on ymmärrettävä, kuinka tarkkaa tietoa todella tarvitaan. Tällä hetkellä ollaan vedenjakajalla sekä läpimurtostandardien että mahdollisen seuraavan sukupolven teknologian (mobiilisuus) alueella. 3

4

5 Antti Permala, Jani Granqvist, Johan Scholliers, Matti Kutila, Seppo Auvinen, Eija Aspelin TRACKIDEF. [Automated identification of transport units] Technical Research Centre of Finland, Communities and Infrastructure, Liikenne, logistiikka ja yhdyskunnat, Tutkimusraportti 549/ p. + apps. 8 p. UDK Keywords identification, tag, transport unit, RFID Abstract The automatic identification of transport units (containers, railway waggons, swap bodies, trailers) based on RFID (radio frequency identification) technology has been evaluated in this research report. Eight different RFID systems were tested in laboratory conditions (with a container as identified item). In the pilot, two systems were evaluated in harbour conditions. The item to be identified in the pilot was a railway waggon. The interfaces to the transport planning systems, control systems and client service systems (data content, form, transfer technique) were defined at a general level. Both piloted systems functioned well. On the basis of the laboratory tests, the pilot's installations and the pilot's experiences can be stated that the introduction of a functioning system requires a system integrator to make the identification data available to the transport planning and control system. The standardisation of RFID systems for transport units is still at the first stage. The standards do not always cover all the aspects of RFID (air interface, data content...). Most present systems are based on closed systems in which the reading device and transponder use the manufacturer's own protocol for communication and thus the reading of other manufacturers' transponders does not succeed. The customers' needs for the automatic identification of transport units were studied by interviewing about 10 companies of the logistics pipeline. The benefits from implementing the technology are gained from the viewpoint of the whole supply chain. When the handling of goods is automated, automatic identification is also needed. Before further shifting to automatic identification the information exchange between the different parties in the supply chain must be more fluent (basic information in the chain with EDI, Internet etc.). Furthermore, it has to be understood how exact the information, which is really needed, has to be. At this moment we are on the watershed in the areas of breakthrough standards and of next generation technologies (mobile solutions). 5

6

7 Alkusanat TRACKIDEF-projekti kuuluu Liikenneministeriön TETRA-ohjelman (Liikennetelematiikan rakenteiden tutkimus- ja kehittämisohjelma) hankkeeseen 2; Satamatoimintojen hallinnan kehittäminen. Ohjelman lisäksi rahoitukseen osallistuivat mukana olleet yritykset. Projekti toteutettiin ajalla toukokuu 1999 huhtikuu Projektin johtoryhmän puheenjohtajana toimi Helena Vänskä Liikenneministeriöstä. Projektin yritysryhmä koostui kuudesta yrityksestä, joiden edustajina olivat Tero Mäkinen/Erkki Kurtti SeaRail, Per-Olof Nyström Transfennica, Reijo Toivonen Turun satama, Pertti Pietikäinen Tavaralinjat ry, Juhani Lepikkö VR Cargo ja Jorma Niskanen Kesko. Osa TRACKIDEF-projektiin sisältyneistä yrityshaastatteluista tehtiin yhteistyössä EP- Logistics Oy:n kanssa, joka samanaikaisesti teki Hangon satamaan liittyvää TETRAohjelman projektia. EP-Logisticsin edustajina olivat Raimo Salmenkari ja Jani Tikkanen. Projekti oli kaksi kertaa esillä TETRAn hankkeen 2 johtoryhmässä. Välitulosten esittely ja niistä saadut hedelmälliset kommentit auttoivat osaltaan tutkimustoiminnan suuntaamisessa ja tulosten laadun nostamisessa. Projektipäällikkönä toimi Antti Permala VTT Yhdyskuntatekniikan Liikenne, logistiikka ja yhdyskunnat tutkimusalueelta. Projektisihteeri Jani Granqvist edusti samaa organisaatiota. Tunnistusteknologian osaamisesta vastasivat Johan Scholliers, Jouko Viitanen ja Matti Kutila VTT Automaation Koneautomaatiosta. Lisäksi mukana olivat tietojärjestelmäasiantuntijat Seppo Auvinen ja Eija Aspelin Oy EDI Management Finland Ltd:sta. 7

8

9 Sisällysluettelo 1 JOHDANTO KULJETUSTEN TUNNISTAMINEN Tavoite Track & trace Määritelmä Periaate Kehittämiskohteet Tunnistuskonsepti Tunnistusteknologia Liittymät Kuljetusten suunnittelu- ja ohjausjärjestelmät RFID-TEKNOLOGIAT RFID perusteet RFID-järjestelmän komponentit RFID-järjestelmien ominaisuudet Pientaajuiset ja suurtaajuiset järjestelmät Aktiiviset ja passiiviset saattomuistit Read-Only ja Read-Write saattomuistit "Anti-Collision Protocols" (Monilukuprotokolla) Vaatimukset AUTOMAATTISEN TUNNISTAMISEN STANDARDIT UIC DT ISO CEN/TC 278 Esistandardit Sähköisen tullinkeräyksen standardit LABORATORIOTESTIT Testatut laitteet Amtech Dynicom Amtech SmartPass Tagmaster Confident

10 5.1.4 Balogh HyperX Baumer OIS-P Nedap Trans-IT Androdat Telides Identec ILR Gran-Jansen Testimenetelmät Tuloksia Lukuetäisyys Vieraat esineet Moniluku Kirjoittaminen Järjestelmän valinta Käyttökokemuksia Amtech Dynicom - SNCF Baumer OIS-P - Kuopion Energia, Oulun Energia Kansainvälisiä projekteja TIETOJÄRJESTELMÄT JA TIEDONSIIRTO Ympäristö ja lähtökohdat Asiakkaiden tarpeet tunnistamiseen ja seurantaan Tunnistamisen motiivit ja mahdollisuudet Esteet käytön lisääntymiseen Edellytykset teknologian laajemmalle käytölle Kuinka paljon älykkyyttä saattomuistissa tarvitaan Yhteenveto Tietojärjestelmät Saattomuistin älykkyyden hyödyntäminen Teknologiat tiedonsiirrossa Yleistä Tiedonsiirto lukulaitteen ja tietokoneen (lukulaitteen taustajärjestelmän) välillä Sarjaliikenne Paikallisverkko: Ethernet Langaton lähiverkko: WLAN

11 GSM: SMS, DATA Tiedonsiirto taustajärjestelmien ja muiden operatiivisten järjestelmien välillä Yhteenveto ja johtopäätökset Paikannustiedon siirto Paikannusteknologiat Tiedonsiirto PILOT Tarkasteltavat asiat Laitteiden valinta Testipaikka Pilotin sisältö Lukuominaisuuden testaus (Androdat) Luku-/kirjoitusominaisuuksien testaus (Identec) Pilotin toteutus Saattomuistijärjestelmän kustannukset Tulokset ja tulosten tarkastelu GPS IT-Solicomin SPS-palvelu PÄÄTELMÄT JA SUOSITUKSET YHTEENVETO LIITTEET KUVAT: Kuva 1. Tracking & tracing yhdistää fyysisen kuljetusvirran ja siihen liittyvän informaation toisiinsa. (Stefansson 1999) Kuva 2. Kuljetusten seuraamisen ja löytämisen kannalta ongelmalliset alueet kuljetusketjussa. Kuva 3. Kuljetusyksikön automaattisen tunnistuksen kokonaiskonsepti. Kuva 4. Radiotaajuinen tiedonsiirto. Kuva 5. RFID:n teknologian esimerkkisovellukset [Confident]. Kuva 6. Erilaisia TIRIS-saattomuisteja. Kuva 7: RFID-kytkentätyypit : (a) Magneettinen kytkentä ja (b) sähkökenttään perustuva kytkentä Kuva 8: Saattomuistien sijainti ajoneuvoyhdistelmässä prenv ISO mukaan A: konteille (ja muille kovakantisille kuormille): yläkulmassa sokean pään lähellä B: vaihtoehto ei-kovakantisille kuormille C,D: ajoneuvoille, dollylle ja perävaunuille: etupyörän lähellä Kuva 9: Amtech Dynicom järjestelmä 11

12 Kuva 10: SmartPass lukija Kuva 11: Tagmaster Confident lukija ja saattomuisteja Kuva 12: Balogh HyperX lukija, antenni ja saattomuisteja Kuva 13: Baumer OIS-P lukija, antenni ja saattomuisteja Kuva 14: Nedap Trans-IT lukija Kuva 15: Androdat Telides lukija ja saattomuisteja Kuva 16: Identec ILR lukija, antenni ja saattomuisteja Kuva 17: Gran-Jansen vastaanotto-lähettimet Kuva 18. Lukuetäisyysmittausten konventiot. Kuva 19. TRACAR-projektien tiekuljetuksissa käytetty tunnistus- ja seurantalaitteisto. Kuva 20. Katveessa olevien konttien linkitys ja yhteys informaatiojärjestelmiin. Kuva 21. Yksikön tunnistaminentietojärjestelmien näkökulmasta (Lähde: Logistics in an information perspective, Gunnar Stefansson) Kuva 22. Automaattisen tunnistamisen toimintaympäristö. Kuva 23. Yksikön tunnistaminen toimitusketjussa. Kuva 24. Toimitusketju tietojärjestelmänäkökulmasta (Lähde: VIPRO-projekti Ketju-ohjelmassa). Kuva 25. Androdat Telides-laitteeseen perustuva tunnistuskonsepti Kuva 26. Identec laitteeseen perustuva tunnistuskonsepti. Kuva 27. Antennien asennus telinvaihtohallissa Kuva 28. Identec saattomuisti asennettu Nordwaggon vaunun ritilään Kuva 29. Androdat lukija ja Satel modeemi telinvaihtohallissa Kuva 30. Identec lukija ulkona Kuva 31. Identec lukija sisällä Kuva 32. IT-Solicom SPS-palvelun käyttöliittymä. 12

13 1 Johdanto Scandinet-projektin yhteydessä tutkittiin intermodaalikuljetusten edistämismahdollisuuksia eri tavoin. Merkittävänä ongelmana nähtiin informaatiojärjestelmistä aiheutuvat ongelmat. Yksikkökuljetuksissa kuljetusväline vaihtuu useamman kerran kuljetusprosessin aikana ja tällöin yksikköön liittyvä informaatio on siirrettävä kuljetusyhtiöiden välillä tietojärjestelmästä toiseen. Siirrot voivat suurempien yhtiöiden osalta olla automaattisia EDI-siirtoja, mutta pienempien yhtiöiden osalta siirrot ovat käytännössä aina manuaalisia. Nämä manuaalisiirrot merkitsevät ylimääräisiä kustannuksia, kuljetusviiveitä, kuljetusten suunnittelun heikkoa tasoa ja laatuvirheitä toiminnoissa. Lisäksi tietojärjestelmien alkeellisuus estää uuden tyyppisten toiminnallisten ratkaisujen kehittämisen. Nykyisellään asiakaskunta on kiinnostunut omien kuljetustensa seuraamisesta läpi kuljetusketjun ( tracking ). Suuret kuljetusyhtiöt (mm. DHL, Wilson ) tarjoavat jo tämän seurantapalvelun perustuen manuaaliseen tunnistamiseen. Tracking-palvelut pohjautuvat nykyisen Internet-teknologian hyödyntämiseen, joka sinänsä on voimakkaassa kehitysvaiheessa. GPS:ään perustuvia paikannusjärjestelmiä on jo käytössä, esimerkkinä konttien paikannus Kotkan satamassa KOVA-järjestelmällä. Seuranta voi olla joko reaaliaikaista tai yksiköiden tunnistamista kuljetusketjun eri terminaaleissa. Eräs teknologian tarjoama keino kuljetusyksiköiden tunnistamiseksi kuljetusketjussa on RFID-teknologia (Radio Frequency IDentification). Langattoman ja sähköisen tunnistamisen mahdollistava saattomuisteista ja lukijoista koostuva järjestelmä voidaan integroida edelleen terminaalien ja operaattoreiden tietojärjestelmiin ja sitä kautta aina loppuasiakkaan hyödynnettäväksi esimerkiksi Internet-selaimella. Tunnistusjärjestelmän kehittämisessä on kolme osa-aluetta: - Luotettava, edullinen ja tarkoituksenmukainen tunnistusteknologia - Tietojärjestelmäratkaisu, joka taltioi kerätyn tiedon sekä jalostaa sen käytettävään muotoon - Järjestelmien väliset liittymät mukaanlukien yhteensopivuus ja standardit Alustava kokonaiskonsepti voidaan jakaa neljään pääkohtaan: - Tunnistusteknologiapaketti - Liittymät - Kuljetusten suunnittelu- ja ohjausjärjestelmä - Asiakaspalvelujärjestelmä Tunnistuskonseptin kuvaus sekä TRACKIDEF-projektin tarkempi sisältöjako löytyy kappaleesta

14 2 Kuljetusten tunnistaminen 2.1 Tavoite Tarve tavarakuljetusten tunnistamiselle ja löytämiselle kuljetusketjun aikana kuljetusketjun alkumetreiltä aina vastaanottajalle saakka kasvaa nopeasti. Huolimatta kuljetusketjujen nopeutumisesta ja virtaviivaistumisesta (tai juuri tästä syystä) riskit tietyn lähetyksen toimituksen epäonnistumiseen ovat kuitenkin aina olemassa. Tämän takia asiakkaat haluavat mahdollisimman reaaliaikaista tietoa omista kuljetuseristään pystyäkseen nopeasti reagoimaan viivytysten ja muiden häiriötilanteiden aiheuttamiin poikkeamiin suunnitelmissaan. Kuljetusalan yrityksille ajantasaisen informaation saanti taas merkitsee toimivampaa kuljetusprosessia sekä askelta parempaan asiakaspalveluun. Kuljetusyksiköiden sijaintipaikka voidaan määritellä tunnistusteknologiaa käyttäen. Tunnistuksen yhteyteen tarvitaan välitön tietojen keruujärjestelmä, joka siirtää tiedot joko reaaliaikaisesti tai eräajona kuljetusten suunnittelu- ja ohjausjärjestelmään. TRACKIDEF-projektin tavoitteena oli hankkia saatavilla olevat RFIDsaattomuistiteknologiat kuljetusyksiköiden automaattiseen tunnistamiseen ja testata niitä varsinkin satamaolosuhteissa. Projektissa tunnistettava yksikkö oli laboratorioolosuhteissa kontti ja käytännön kokeissa junavaunu. Tulosten perusteella arvioitiin teknologioiden soveltuvuutta konttien, vaihtokorien, perävaunujen ja junavaunujen tunnistamiseen. Koska kuljetusyksikön tunnistaminen on erottamaton osa kuljetusten suunnittelun ja seurannan teknologioita, hankkeen tavoitteena oli lisäksi määritellä tarvittavat liittymät kuljetusten suunnittelu- ja ohjausjärjestelmiin sekä asiakaspalvelujärjestelmiin. Suunniteltavat liittymät ovat olennainen osa tunnistusjärjestelmää asettaen vaatimukset tietosisällölle, tiedon muodolle ja siirtotekniikoille. Automaattisen tunnistuksen järjestelmä tulisi suunnitella laitevalmistajista riippumattomaksi, jolloin tulevat käyttäjät eivät joudu sitoutumaan yhteen laitevalmistajaan. Olemassa olevat standardit rajaavat osaltaan tehtäviä valintoja. Kuljetusyksikköjen paikantaminen ja siihen soveltuvat teknologia-aspektit eivät kuuluneet alkuperäiseen tutkimussuunnitelmaan, mutta asiakasryhmän aiheeseen osoittaman kiinnostuksen takia tunnistuspilotin yhteydessä kokeiltiin IT Solicomin tarjoamaa GSM/GPS-pohjaista SPS-palvelua. Kokeilulla haettiin lähinnä käytännön kokemuksia. Varsinaista testausta ja tarkempaa analysointia ei suoritettu tässä yhteydessä. 14

15 2.2 Track & trace Määritelmä TRACKIDEF-projektissa pääpaino kohdistettiin kuljetusyksikön tunnistustapahtumaan ja siihen liittyvään saattomuistiteknologiaan. Track & trace on käsitteenä laajempi kuin pelkkä kuljetusyksikön tunnistaminen, mutta seuraavassa on esitetty lyhyt johdanto aiheeseen kokonaisuuden hahmottamiseksi. Kuljetusyksikön tunnistaminenhan on yksi sen peruselementeistä. Lähettäjä Track & trace-käsitteelle ei ole olemassa täysin yksiselitteistä määritelmää, mutta yleensä tracking llä tarkoitetaan tietyn kokonaisuuden, esimerkiksi kuljetusyksikön, seuraamista lähettäjältä paikasta A vastaanottajalle paikkaan B. Tracing llä puolestaan ymmärretään kuljetettavan kokonaisuuden löytämistä väliltä A-B. Tracking & tracing yhdistää fyysisen kuljetusvirran ja siihen liittyvän ajantasaisen informaation toisiinsa, mitä pidetään yhtenä monimutkaisimmista tehtävistä kuljetusjärjestelmissä. Kuvassa 1 tätä liittymäpintaa on kuvattu lähetyksen ja siihen liittyvän informaation välisellä viivalla. Vastaanottaja = kuljetettava lähetys, esim. kontti = lähetykseen liittyvä informaatio Kuva 1. Tracking & tracing yhdistää fyysisen kuljetusvirran ja siihen liittyvän informaation toisiinsa. (Stefansson 1999) Kuljetusten tunnistamiseen, seuraamiseen ja löytämiseen on olemassa erilaisia vaihtoehtoja, jotka perustuvat eri tyyppisten teknologioiden hyödyntämiseen: - luettava teksti, syötetään manuaalisesti - erilaiset konenäköjärjestelmiin perustuvat viiva- tai pistekoodit, skannataan manuaalisesti tai automaattisesti ja syötetään automaattisesti - satelliittijärjestelmät (GPS) - RFID-saattomuistit eli -tagit, luettavissa ja joissakin tapauksissa myös kirjoitettavissa automaattisesti 15

16 Hierarkisella tasolla tunnistaminen voi kohdistua eri pakkaustasoihin: - tuote - laatikko, sisältäen useampia tuotteita - palletti, lastattuna laatikoilla - kuljetusyksikkö (kontti, perävaunu, vaihtokuormatila) - juna, lastattuna kuljetusyksiköillä - useampien yksiköiden yhdistelmä TRACKIDEF-projektissa keskityttiin sähköisen ja langattoman RFID-teknologian tarjoamien mahdollisuuksien kartoitukseen kuljetusyksikön automaattisessa tunnistamisessa testaamalla saatavilla olevia laitteita laboratorio- ja käytännönolosuhteissa. Pääpaino tarkastelussa oli itse tunnistustapahtumassa. Konenäköjärjestelmiin perustuvaa tunnistusta on analysoitu aikaisemmin mm. VTT Automaation ja Yhdyskuntatekniikan toimesta [Uusitalo] Periaate Jos kaikki käytettävät kuljetusjärjestelmät olisivat täydellisiä, ei tarvetta track & tracetyyppisille palveluille olisi. Tällaista järjestestelmää ei kuitenkaan (vielä) ole pystytty kehittämään eli riski kuljetusyksikön katoamiselle väliaikaisesti tai kokonaan on aina olemassa nykyisillä konsepteilla. Satelliittiseurantaa lukuun ottamatta track & trace-järjestelmät eivät anna reaaliaikaista paikannustietoa, mutta tarkoituksenmukaisesti sijoiteltujen lukupisteiden avulla seurantajärjestelmä pystyy antamaan useimmissa tapauksissa riittävän tarkkaa informaatiota kuljetusyksikön eri vaiheista. Jo muutamaa lukupistettä käyttämällä saadaan kartoitettua ja rajattua auttavasti seurattavan yksikön reittiä. Tunnistaminen voi tapahtua tällöin lähtöpisteessä, kulkumuodon vaihtopaikassa ja lopulta määränpäässä. Lähtöpisteessä lähetys siirtyy lähettäjältä kuljetusliikkeelle, jolloin lähetys kuitataan vastaanotetuksi (POA, proof of acceptance). Määränpäässä lähetys taas kuitataan toimitetuksi (POD, proof of delivery). Joissakin tapauksissa vastaanottaja ei välttämättä halua ottaa lähetystä vastaan, mutta myös tästä tapahtumasta täytyy saada kuittaus (POND, proof of non-delivery). Ei-reaaliaikaisissa järjestelmissä seuraamisen kannalta harmaita alueita ovat lukupisteiden väliset osuudet kuljetusketjussa (kuva 2). 16

17 Kuljetusmuodon vaihto A B Kuva 2. Kuljetusten seuraamisen ja löytämisen kannalta ongelmalliset alueet kuljetusketjussa. Kuljetusyksikön tunnistamisen, seuraamisen ja löytämisen lisäksi track & tracepalveluja voidaan hyödyntää hallinnollisiin tarkoituksiin, laskutukseen sekä kerätyn tiedon tilastointiin ja prosessointiin kuljetustapahtumien laadunvalvontaa varten Kehittämiskohteet Fyysisen kuljettamisen ja informaation yhteenliittäminen täsmällisesti toisiinsa edellyttää virheetöntä tiedonsiirtoa eri toimijoiden välillä. Tietoa siirretään paperilla (fax, posti), sähköisesti ja puhelimitse, joten jo erilaisten kommunikointitapojen runsaus voi aiheuttaa hankaluuksia. Toimiakseen täydellisesti järjestelmän tulisi olla toiminnoiltaan automaattinen. Osittaisetkin manuaaliset toimenpiteet tiedonsiirrossa lisäävät huomattavasti riskiä virheellisten viestien muodostumiselle ja aiheuttavat lisäkustannuksia ylimääräisen työn muodossa. 2.3 Tunnistuskonsepti Kuljetusyksikön automaattisen tunnistuksen kokonaiskonsepti voidaan jakaa neljään osaan: tunnistusteknologia, liittymät, kuljetusten suunnittelu- ja ohjausjärjestelmä sekä asiakaspalvelusysteemi. Kokonaisuus on esitetty kuvassa 3. 17

18 A LUKULAITE TUNNISTE KONTTI KONTTI TIEDONSIIRTO PC-KONE TERMNAALISSA LIITTYMÄT B TIEDONSIIRTO KULJETUS- YRITYKSEN OPERATIIVINEN JÄRJESTELMÄ TIEDONSIIRTO KULJETUSTEN SUUNNITTELU JA OHJAUS- JÄRJESTELMÄ C RAPORTOINTI TIEDONSIIRTO MUISTA JÄRJESTELMISTÄ VR:n RAILTRACK JÄRJESTELMÄ INTERNET ASIAKASPALVELU- SYSTEEMI - Kyselyt ( tracking ) - Aikataulut - Teknistä informaatiota - Yleisinformaatio -Asiakaskohtaista raportointia D ASIAKKAAN PC INTERNETISSÄ ASIAKKAAN PC INTERNETISSÄ ASIAKKAAN PC INTERNETISSÄ Kuva 3. Kuljetusyksikön automaattisen tunnistuksen kokonaiskonsepti. Edellisen kuvan osioita C ja D, jotka tässä projektissa käytiin läpi yleisellä tasolla, tutkitaan tarkemmin EU:n rahoittamassa CLISME-projektissa (Client Service System for SME Intermodal Operator). Sen tavoitteena on suunnitella ja osin myös toteuttaa PKyrityksille suunnattu kuljetusten suunnittelu-, ohjaus- ja asiakaspalvelujärjestelmä. Järjestelmä pyritään kehittämään yleiseen käyttöön soveltuvaksi ohjelmistopaketiksi, jolla on kaupallistamismahdollisuuksia. Ohjelmistossa sovelletaan uusinta Internettekniikkaa ja toteuttamisessa pyritään moduulirakenteeseen erilaisten liiketoimintojen kattamiseksi. Aiheesta enemmän osoitteessa Tunnistusteknologia RFID-perusteisissa tunnistusjärjestelmissä kuljetusyksikön tunnistamiseksi käytetään reitin varrelle sijoitettavia automaattisia lukijoita ja tunnistettavaan kohteeseen kiinnitettyä saattomuistia eli niin kutsuttua tagia. Saattomuistit sisältävät niihin syötettyä kuljetusyksikölle sekä mahdollisesti kuljetuserälle ominaista tietoa. Eräät saattomuistityypit 18

19 rekisteröivät myös itsenäisesti jopa yli 30 erilaista muuttujaa niihin liitettyjen anturien avulla (esim. kuljetustilan lämpötila, ovien luvaton aukaisu ja kuljetustilan täyttöaste). Satelliittipaikannustekniikkaan perustuvasta seurannasta poiketen RFID tunnistusprosessista ei saada reaaliaikaista tietoa sijainnista. Lisäksi tunnistusfrekvenssi riippuu osittain kuljetusreitin varrella olevien lukijoiden lukumäärästä sekä tiedonsiirron järjestämisestä keskuskoneelle (eräajo/reaaliaikainen). Lukulaitteet voivat olla joko kiinteästi reitin varrelle sijoitettuja tai sitten käsikäyttöisiä laitteita, joilla halutun kuljetusyksikön tunnistustoimenpide voidaan tarvittaessa suorittaa sen sijainnista riippumatta. TRACKIDEF-projektin tavoitteena oli hankkia saatavilla olevia kuljetusyksiköiden automaattiseen tunnistamiseen soveltuvia saattomuistijärjestelmiä ja testata niitä myös ulko-olosuhteissa. Testattavina oli kaikkiaan yhdeksän eri laitetta, joista kaksi valittiin mukaan varsinaiseen pilot-vaiheeseen. Projektin puitteissa tunnistettavana kuljetusyksikkönä oli laboratorio-olosuhteissa kontti ja käytännön kokeissa junavaunu. Saatujen tulosten perusteella arvioitiin eri laitteiden soveltuvuutta konttien, vaihtokorien, perävaunujen ja junavaunujen tunnistamiseen Liittymät Koska kuljetusyksikön tunnistaminen on erottamaton osa kuljetusten suunnittelun ja seurannan kokonaisuutta, hankkeessa määriteltiin tarvittavat liittymät tunnistusjärjestelmästä kuljetusten suunnittelu- ja ohjausjärjestelmiin sekä asiakaspalvelujärjestelmiin. Suunnitellut liittymät ovat olennainen osa tunnistusjärjestelmää asettaen vaatimukset tietosisällölle, tiedon muodolle ja siirtotekniikoille. Määriteltävinä asioina olivat käsitteet, tietosisältö, protokollat, tiedonlähetys ja - vastaanotto sekä eriasteiset oikeudet tietoihin, tiedonsiirron varmistukset, poikkeamahallinta ja tietosuoja Kuljetusten suunnittelu- ja ohjausjärjestelmät Kuljetusten suunnittelu- ja ohjausjärjestelmillä optimoidaan kuljetusreittejä sekä hallitaan kuljetuskalustoa ja kuljettajakapasiteettia. Tarkoituksena on vähentää kuljetuskustannuksia ja parantaa asiakaspalvelua. Suunnittelu- ja ohjaustyön perustietoina käytetään mm. kuljetusyksikköjen ja ajoneuvojen tunnistustietoja. Tämä tarkoittaa voimakasta integroimista olemassaoleviin järjestelmiin, kuten myyntijärjestelmään, mahdollisesti varasto- ja tuotannonohjausjärjestelmään tai ennustejärjestelmään. Tällä pyritään katkeamattoman logistiikkaketjun muodostamiseen. Esimerkki haastavasta toimintaympäristöstä suunnittelu- ja ohjausjärjestelmille ovat rautatiekuljetukset, joissa tavara- ja henkilöliikenne sijoitetaan samoille rataosuuksille. VR Cargolla vaunukuormakuljetuksien sekä pikajunaliikenteen ohjauksesta ja hallinnasta vastaa KULTU-järjestelmä (Kuljetustuotannon ohjausjärjestelmä). Lisäksi meneillään olevan RailTrack-projektin tuloksena saadaan keskitettynä tietokantana toimiva 19

20 RailTrace-järjestelmä, jonka avulla voidaan hallita ja seurata kaikkia vaunuihin ja asiakkaiden lähetyksiin liittyviä tietoja Euroopan ja Venäjän alueella. Lisää VR Cargon järjestelmistä on esitetty liitteessä 1. Kuljetusten suunnittelu- ja ohjausjärjestelmän osalta tässä projektissa suunniteltiin ainoastaan tietojen tarve ja muoto sekä perustoiminnallisuus yleisellä tasolla. 20

21 3 RFID-teknologiat 3.1 RFID perusteet RFID-järjestelmän komponentit RFID (Radio Frequency Identification) järjestelmät koostuvat seuraavista komponenteista: lukulaitteesta (interrogator, reader), antennista, saattomuisteista (transponder tai tag) ja tietokoneesta tai muusta tiedonkäsittelyjärjestelmästä. Saattomuisti kiinnitetään tai sulautetaan tunnistettavaan esineeseen. Kuva 4. Radiotaajuinen tiedonsiirto. Tuotannonohjaus, kulunvalvonta ja elektroninen tietullinkeruu ovat RFID-teknologian tyypillisiä sovelluksia (Kuva 5). Kuva 5. RFID:n teknologian esimerkkisovellukset [Confident]. Saattomuistin tärkein komponentti on puolijohdesiru, joka säätää tiedonvälitystä lukulaitteeseen. Sirussa on muistialue, jonne tunnusnumero tai muut tiedot tallennetaan. Muistin sisältö lähetetään lukulaitteeseen sirua aktivoitaessa. Saattomuistissa siruun on liitetty antenni ja virityskondensaattori. Saattomuisteja on tarjolla eri kokoisina ja muotoisina (Kuva 6). 21

22 Kuva 6. Erilaisia TIRIS-saattomuisteja. RFID-lukulaitteissa on elektronisia komponentteja, jotka lähettävät viestin ja vastaanottavat saattomuistien palauttamia viestejä; mikroprosessori, joka tarkistaa ja tulkitsee vastaanotetun viestin; sekä muisti, joka tallentaa tiedon seuraavaa lähetystä varten. Varmistuskoodaus varmistaa erittäin korkean käyttövarmuuden luku- ja kirjoitusprosessien aikana. Tiedot siirretään lukulaitteesta tietokoneeseen tai ohjaimeen. Lukulaitteen antenni voi olla integroitu lukulaitteen elektroniikan kanssa yhteen tai ne voivat olla erillään. Etäisyys, jossa lukulaite tunnistaa saattomuistin, riippuu käytetystä taajuudesta, saattomuistin antennin koosta ja lukulaitteen antennin koosta. Lukuetäisyys riippuu myös lukulaitteen ja saattomuistin välisestä suuntauksesta. Metalliset esineet ja sähkömagneettiset kentät lukulaitteen tai saattomuistin lähellä vähentävät lukuetäisyyttä. RFID-järjestelmien standardisointi on vielä alkuvaiheessa. Standardeja on olemassa vain muutamille sovelluksille, kuten eläintunnistukselle (ISO 11784, ISO 11785). Standardit eivät aina kata kaikkia RFID:n näkökohtia eli vaikka järjestelmät ovat tietyn standardin mukaisia, ei se automaattisesti takaa yhteentoimivuutta. Useimmat nykyiset järjestelmät perustuvat siksi "suljettuihin" järjestelmiin, joissa lukulaite ja saattomuisti käyttävät valmistajan omaa protokollaa ja näinollen muiden valmistajien saattomuistien lukeminen ei onnistu RFID-järjestelmien ominaisuudet Pientaajuiset ja suurtaajuiset järjestelmät RFID-järjestelmät voidaan luokitella käytettävän taajuuden sekä lukulaitteen ja saattomuistin kytkennän perusteella. Magneettinen (induktiivinen) kytkentä 22

23 Pien- ja välitaajuiset järjestelmät käyttävät magneettista kytkentää (Kuva 7). Kuva 7: RFID-kytkentätyypit : (a) Magneettinen kytkentä ja (b) sähkökenttään perustuva kytkentä - Pientaajuisten järjestelmien eniten käytetty taajuus on 125 khz. Lukuetäisyys on yleisesti alle yhden metrin ja tiedonsiirtonopeus on alhainen. Pientaajuiset järjestelmät eivät vaadi näköyhteyttä, ja ne kykenevät lukemaan ei-metallisten aineiden kuten rasvan, pölyn, lian, paperin, puun ja betonin läpi. Saattomuistit voidaan upottaa nesteisiin, ja niitä voidaan käyttää kaikissa sääolosuhteissa. Pientaajuisia järjestelmiä käytetään sovelluksiin, jotka vaativat lyhyempiä lukuetäisyyksiä ja pienempiä kustannuksia, kuten henkilöiden kulunvalvonta, eläintunnistus ja varastonvalvonta. - Välitaajuiset järjestelmät käyttävät MHz:n taajuutta. Esimerkki ovat älytarrat (esim. Philips I-Code, Tiris Tag-it), joiden käytön ennustetaan kasvavan nopeasti seuraavina vuosia. Myös IATA (International Air Transport Organisation) on hyväksynyt 13,56 MHz älytarrat matkalaukkutunnistamiseen lentokentillä. Enimmäislukuetäisyys näille IATA-älytarroille käsilukulaitteella on noin 60 cm Sähkökenttään perustuva kytkentä Suurtaajuisia järjestelmiä käytetään vaadittaessa suuria lukuetäisyyksiä ja -nopeuksia, kuten elektronisessa tietullinkeruussa ja rautatiekonttien tunnistuksessa. Euroopassa käytetään seuraavia taajuuksia: UHF ( MHz, MHz), mikroaalto (2.45 GHz ja 5.8 GHz) MHz:n taajuusaluetta käytetään laajalti Yhdysvalloissa, mutta Euroopassa kyseinen alue ei ole sallittu. Euroopassa on käytetty tähän asti eniten 2,45 GHz taajuutta. Sallitut tehotasot ovat Euroopassa yleisesti Yhdysvaltoja pienempiä. Useimpien suurtaajuusjärjestelmien lukuetäisyydet ovat 4 metriä, mutta on mahdollista päästä jopa 30 metrin lukuetäisyyteen. Lukukentän muoto on kapea keila. Lukuetäisyys on riippuvainen myös polarisaatiosta eli saattomuistin suuntaus antennia kohti vaikuttaa asiaan. Kyky lukea kuiva-aineiden läpi laskee taajuuden kasvaessa. Näköyhteys ei ole välttämätöntä, mutta suositeltavaa. Myös heijastukset voivat tuoda ongelmia. Tiedonsiirtonopeus nousee suuremmilla taajuuksilla. 4 metrin lukuetäisyyteen pystyvät saattomuistit maksavat yleensä 100 FIM tai enemmän; lukulaite maksaa yleensä FIM tai enemmän. 23

24 Suurtaajuiset saattomuistit vaativat suurempia tehotasoja ja ovat yleensä aktiivisia. Euroopan Komission rahoittamassa PALOMAR-projektissa (IST ) kehitetään 2,45 GHz passiivista saattomuistia, jonka lukuetäisyys on n. 4 metriä ja joka perustuu VTT:n kehittämään teknologiaan Aktiiviset ja passiiviset saattomuistit Passiivinen saattomuisti saa energiansa lukulaitteen viestistä. Passiiviset saattomuistit ovat aktiivisia saattomuisteja pienempiä, kevyempiä sekä halvempia ja niillä on rajaton käyttöaika. Aktiivinen saattomuisti saa energiansa litiumparistosta. Aktiivisilla saattomuisteilla on pidempi lukuetäisyys samalla tehotasolla. Varjopuolina on suurempi hinta ja rajattu käyttöikä. Useimmissa saattomuisteissa paristo on saattomuistin kiinteä osa eikä sitä voida vaihtaa. Paristo rajoittaa myös käytettävää lämpötila-aluetta. Aktiivinen muisti voi olla heijastava tai sisältää oman lähettimen. Heijastavat saattomuistit käyttävät lukulaitteen lähettämää energiaa palauttamaan viestin lukulaitteeseen. Paristo virittää virtapiiristön ja muistin. Heijastavilla saattomuisteilla on kyky vastata eri taajuuksiin, joita lukulaite käyttää ilman suunnittelumuutoksia. Lähetyssaattomuisti on aktiivinen saattomuisti, jossa on oma lähetin. Lähetin voi lähettää viestin tasaisin väliajoin tai lukulaitteen lähettämän viestin vastaanoton jälkeen. Lähetyssaattomuistilla on heijastavia saattomuisteja pidempi lukuetäisyys. Lähetyssaattomuistit voivat käyttää eri taajuuksia vastaanottamaan ja lähettämään viestejä ja näin yhdistää pien- ja suurtaajuusjärjestelmien etuja. Pariston elinikä riippuu lukutoimintojen määrästä ja ajanjakson pituudesta, jolloin saattomuisti on lukukentässä Read-Only ja Read-Write saattomuistit Saattomuisti voi olla tyypiltään read-only (luku), one time programmable (ohjelmoitava) tai read-write (luku-kirjoitus): Read-only (R/O) saattomuisteilla on yksilöllinen muuttamaton koodi, joka on ohjelmoitu saattomuistiin jo tuotantovaiheessa. Täten koodi on paremmin suojattu. R/O saattomuistit ovat muita halvempia. One Time Programmable (OTP) saattomuistit voidaan ohjelmoida erillisen laitteen avulla. Yleisesti ohjelmointi on kontaktillinen. RFID-lukukentässä tietoa ei voida muuttaa. Read-write (R/W) saattomuistiin voidaan kirjoittaa ilman kontaktia RFIDlukukentässä. R/W saattomuistit ovat yleisesti kalliimpia. Kirjoitusetäisyys on lukuetäisyyttä pienempi (yleensä noin puolet lukuetäisyydestä). 24

25 Tiedon määrä saattomuistissa vaihtelee 8 bitistä 32 kilotavuun. 64-bittiseen saattomuistiin voi tallentaa noin 10 merkkiä numerotietoina "Anti-Collision Protocols" (Monilukuprotokolla) Monet RFID-järjestelmät voivat lukea vain yhden saattomuistin kerrallaan. Useamman saattomuistin ollessa lukukentässä vain vahvin luetaan - tai ei yhtään (interferenssien vuoksi). Viime vuosina monilukuprotokollia (anti-collision tai multi-read ) on kehitetty, ja jotkut järjestelmät pystyvät tunnistamaan 100 saattomuistia kerrallaan. 3.2 Vaatimukset Projektissa käsiteltiin seuraavia kuljetusyksiköitä: - junavaunut - rekat, perävaunut ja kuormatilat - kontit (ja yhdistelmä ajoneuvo - kontti) - rullakot Osallistuville yrityksille lähetettiin kysely tunnistusjärjestelmän vaatimuksista. Seuraavat vaatimukset tarkasteltiin: Standardi: Jos standardi on olemassa - ja se on Eurooppalaisessa teollisuudessa yleisesti hyväksytty - standardia täytyy käyttää. Lukuetäisyys: Haluttu lukuetäisyys riippuu mahdollisuudesta sijoittaa lukulaite lähelle ajoväylää. Yleensä m lukuetäisyys riittää. Liian suuri lukuetäisyys voi johtaa eitoivottujen kohteiden tunnistamiseen. Tunnisteen ja antennin välinen suuntaus: Lukuetäisyys riippuu myös saattomuistien ja antennin välisestä suuntauksesta, ja on optimaalinen saattomuisti ollessa lukijan edessä ja suunnattuna antenniin päin. Ajoneuvojen tunnistuksessa tämä vaatimus on yleensä järjestettävissä. Tunnisteiden lukumäärä lukukentässä: Jos on tarve tunnistaa ainoastaan ajoneuvo, lukulaite voidaan asentaa niin, että yksi ajoneuvo kerrallaan on lukukentässä. Ajoneuvon kuormaa tai päällekkäisiä kontteja tunnistettaessa vaaditaan monilukua. Maksimi lähetysteho: Euroopassa 2,45 GHzalueella maksimilähetysteho on 100 mw. Rautatiesovelluksissa 500 mw on sallittu, jos energia suunnataan maahan päin [CEPT]. Useimmat RFID-järjestelmät toimivat ISM (Industrial, Scientific, Medical) taajuusalueilla, jotka ovat luvista vapautettuja (jos teho on alle suurimman sallitun tehon). Ajoneuvon maksiminopeus lukukentässä: Jos ajoneuvo tunnistetaan esimerkiksi sataman portilla, tunnistus voi tapahtua matalammilla nopeuksilla. Tiellä tunnistuksen tulee onnistua ajoneuvon ajaessa 90 km/h. Junille vaadittu maksiminopeus voi olla suurempi. 25

26 Kirjoittaminen: Pelkkä luku (tai OTP) riittää useimmissa tapauksissa. Mikäli kuitenkin tarvitaan myös tagien tietosisällön kirjoitusmahdollisuus, pitää turvallisuuskysymykset huomioida. Kirjoitusominaisuus vaatii lukuominaisuutta lyhyemmän välimatkan tagin ja lukulaitteen välillä.tiedon määrä: Jos pelkästään R/O, 128 bit riittää. Muistin koko (ja myös saattomuistin hinta) kasvaa riippuen tiedosta, jotka halutaan kirjoittaa. Tunnisteiden / antennien lukumäärä tunnistettavaa yksikköä kohti: Jos tunnistettavan yksikön asento kuljetusvälineessä ei riipu ajosuunnasta, tarvitaan tunnistamiseen kaksi saattomuistia yksikköä kohti tai kaksi antennia eli antennit tunnistusportin molemmille puolille. Toisiaan lähellä olevien antennien täytyy toimia eri taajuuksilla välttääkseen interferenssejä; lukijalla voi olla mahdollisuus käyttää eri taajuuksia tai valmistaja asentaa lukijan taajuuden kiinteästi. Vähimmäisetäisyys eri yksiköiden välillä: Riippuu kohteesta. Ajoneuvoja ja kontteja varten yli metri. Tunnisteen koko: Koon täytyy olla "järkevä". Turvallisuussyiden takia saattomuisti ei voi ylittää ajoneuvon leveyttä. Tunnisteen kiinnittämispiste: Mahdollisten standardien mukaan tekniset rajoitteet huomioiden. Saattomuisti on yleensä mahdollista ruuvata metalliseen taustaan. Tunnisteen elinikä: Ajoneuvon elinikä; mieluummin passiivinen tunniste. Passiivisen saattomuistin lukuetäisyys ei ole kuitenkaan riittävä ja aktiivinen saattomuisti vaatii pariston. Paristojen valmistajat eivät lupaa yli 10 vuoden elinikää. Yleisesti muistissa on varattu 1 bit pariston kuntotarkastusta varten. Metallin läheisyys: Saattomuisti on asennettava metalliin. Tunnisteen lämpötila-alue: C Tunnisteen kotelointi: Vesitiivis ja pesukemikaalit kestävä, kestettävä pudotus 5 metristä. Antennin lämpötila-alue: C Antennin tehonsyöttövaatimukset: AC-verkko Antennin aktivointi: Joissakin tapauksissa on mahdollista käyttää anturia, joka virittää lukulaitteen. Yleisesti saattomuisti tunnistaa lukulaitteen jatkuvasti lähettämän viestin saattomuistin tullessa lukukenttään ja alkaa lähettää muistin sisältöä lukulaitteeseen. Suojatila antennille: Ei ole usein käytettävissä, joten antennin tulee kestää sääolosuhteet. 26

27 Käsilukulaite: Tulisi pystyä noin 2 metrin lukuetäisyyteen. Lukulaitteen ja tietokoneen etäisyys ja liittymä: RS-232 ja/tai modeemi-yhteys. Avoin järjestelmä: Toivottava. 27

28 4 Automaattisen tunnistamisen standardit RFID-järjestelmä koostuu eri komponenteista ja tiedonsiirroista. "Avoin" ja "yhteentoimiva" järjestelmä vaatii seuraavien asioiden standardointia: - Saattomuistin fyysinen sijainti ajoneuvoissa, konteissa, junavaunuissa saattomuistien asennus niin, että kaikki saattomuistit tulevat lukijan lukukenttään. - Physical Layer: tiedonsiirron parametrit, kuten taajuus, modulaatio, polarisaatio ja koodaus. - Data Layer: saattomuistiin tallennetut tiedot ja niiden koodaus. Mitä tietoa tallennetaan saattomuistiin, missä järjestyksessä ja millä tavalla tieto käännetään binääriseksi tiedoksi? - Application Layer: protokolla saattomuistin ja lukijan välillä. Minkälaisia viestejä liikkuu lukijan ja saattomuistin välillä? - "Data numbering". ISO määrittää ainutkertaisen rekisterikilpinumeron kuljetusyksiköille viivakooditarraa tai toista tunnistetta varten. (kuljetustarra-standardissa ISO/IEC määrittää viivakooditarran). On odotettavissa, että RFID-standardit pohjautuvat tähän rekisterikilpinumeroon. Numero saadaan rekisteröidystä yhtiöstä. - Tiedonsiirto: lukija taustajärjestelmä. - Suoritettavat testimenetelmät laitteen hyväksymiseen. 4.1 UIC DT 231 Tämä suositus koskee junavaunuihin asennettavia saattomuisteja. Saattomuisti asennetaan junavaunun alapuolelle ja antenni kiskojen väliin. Tällä hetkellä vain yksi kaupallinen tuote vastaa suositusta: Amtech Dynicom. Suosituksen mukaisia järjestelmiä on käytössä Ranskassa (SNCF) ja Sveitsissä (SBB). STM:n (Symonds Travers Morgan) komissiolle tekemässa raportissa todetaan, että paneurooppalaisen AVI (Automatic Vehicle Identification)-järjestelmän käyttöönottoa ei pidetä oikeana ratkaisuna lähetyksien seuraamiseen. Heidän mukaansa tarvitaan vain monitoroida rahdin, vaunun, junan sekä paikan suhdetta ja lähettää tämä tieto HER- MES-järjestelmään. HERMES+ on HIT Railin, joka on 14 eurooppalaisen rautatieyhtiön omistama yhtiö, verkko. Raportin mukaan järjestelmä on hyödyllinen valtioissa, joissa liikenteenohjausjärjestelmät eivät ole liitettyinä merkinantojärjestelmiin. 28

29 4.2 ISO Tämä standardi koskee kontteihin asennettavia saattomuisteja. Saattomuisti asennetaan lähelle konttien yläreunaa kontin sokealle puolelle. Standardi määrää saattomuistiin tallennettavan tiedon (sarjanumero, omistaja, kontin tyyppi ja mitat sekä enimmäislasti) ja vaaditun lukuetäisyyden. Saattomuisti lähettää lukijan lähettämän MHz tai 2,4-2,5 GHz viestin takaisin eikä itse sisällä lähetintä. Amtechin SmartPass järjestelmä on ainoa, joka vastaa ISO vaatimuksiin. Standardin asettama lukuetäisyysvaatimus (10 m) on kuitenkin niin suuri, että sitä ei saavuteta Euroopassa sallittua tehotasoa käytettäessä. Yhdysvalloissa Amtech on myynyt yli 3 miljoonaa saattomuistia rautateille ja n lukijaa on asennettu [SignalCC]. AAR:in mukaan Yhdysvalloissa yli 95%:ssa junavaunuista on saattomuisti. Saattomuisti kiinnitetään vaunuihin ISO standardin mukaan. Käytetty taajuus Yhdysvalloissa on 915 MHz. 4.3 CEN/TC 278 Esistandardit CEN/TC 278 vastaa Tiekuljetusten ja liikenteen telematiikan ("Road Transport and Traffic Telematics") standardien kehityksestä Euroopassa. Tunnistusta käsitellään eri työryhmissä, joista tärkein on WG12 ("Automatic Vehicle Identification/ Automatic Equipment Identification"). Lisäksi yhteistyötä tehdään WG2 ( "Freight and Fleet Management") kanssa. Tavoitteena on kehittää standardeja, joita voidaan käyttää tunnistamaan ajoneuvoja ja tavaroita samalla tavalla kuljetusketjun aikana. CEN 278 WG12 kehittää standardeja RFID-tunnistusta varten. Esistandardi prenv ISO koskee talletettavaa tietoa. prenv ISO koskee järjestelmän parametreja, kuten saattomuistin sijaintia ja vaadittua lukuetäisyyttä. Saattomuisti voi olla R/O, mutta lisätietoa voidaan kirjoittaa saattomuisteihin sovittaessa asiasta käyttäjän ja operaattorin välillä. Konteissa saattomuisti asennetaan ISO mukaisesti. Ajoneuvoihin ja perävaunuihin saattomuisti asennetaan esistandardin mukaan etupyörään läheisyyteen. 29

30 A A A B B C D D Kuva 8: Saattomuistien sijainti ajoneuvoyhdistelmässä prenv ISO mukaan A: konteille (ja muille kovakantisille kuormille): yläkulmassa sokean pään lähellä B: vaihtoehto ei-kovakantisille kuormille C,D: ajoneuvoille, dollylle ja perävaunuille: etupyörän lähellä ISOn puitteissa ISO/IEC JTC 1/SC 31 valmistaa ISO/IEC dokumentteja esineiden hallintaa varten. ISO/IEC 18000:n tavoitteena on parantaa RFID-järjestelmien yhteensopivuutta ja -toimivuutta. Eri dokumentteja laaditaan eri taajuuksien ilmarajapintoja varten. Vuoden 2000 alussa vain 2,45 GHz:n alueella on "Working Draft" ilmarajapinta standardi valmiina. Sama dokumentti on hyväksytty Yhdysvalloissa NCITS 256:1999 standardina. Amtech:in Intellitag produktisarja on ensimmäinen (ja tällä hetkellä ainoa), joka noudattaa standardia. 4.4 Sähköisen tullinkeräyksen standardit WG9 käsittää "Dedicated Short Range Communication", joka tekee yhteistyötä WG1 ("Electronic Fee Collection") kanssa päämääränään "Interoperable EFC Systems in Europe". CEN/TC GHz tullinkeräys esistandardit tulevat lähitulevaisuudessa standardeiksi. Suurin osa valmistajista on luvannut tukea standardia, mutta standardi ei kuitenkin vielä takaa yhteentoimivuutta. Muutamat yritykset (kuten Kapsch, Alcatel CGA Transport, CS Route) on laatinut GSS-specifikaation, jotta heidän laitteensa olisivat yhteensopivia. Euroopan Komissio on rahoittanut STAR (Standards of interoperable road tolling based on DSRC) projektin, jossa eurooppalaiset valmistajat tekevät yhteistyötä parantaakseen yhteentoimivuutta. 30

31 5 Laboratoriotestit 5.1 Testatut laitteet Amtech Dynicom Amtech Dynicom on tarkoitettu erityisesti junavaunujen tunnistamiseen (Kuva 9). Tuote on ainoa, joka vastaa UIC DT231 standardia. Järjestelmä käyttää 2,45 GHz taajuutta ja 500 mw EIRP lähetystehoa. Saattomuisti on tarkoitettu asennettavaksi junavaunun alle ja lukija ("interrogator") kiskojen väliin. Saattomuistissa on 512 tavun muisti, joka on jaettu eri kenttiin ohjelmoimalla. Erillisen konfiguraatiolaitteen avulla voidaan määrittää, mitkä kentät lukija voi lukea ja mihin kenttään voi kirjoittaa (ilman kontaktia). Junan mennessä lukijan ohi kaikki vaunujen saattomuistit luetaan ensin lukijan muistiin ja lähetetään sitten kerralla tietokoneeseen. Jokaisella lukijalla on 3 antennia, jotta junan suunta voidaan määrittää lukutapahtuman yhteydessä. Järjestelmä on muita järjestelmiä kalliimpi. Muihin järjestelmiin verrattuna lukija käyttää monimutkaista protokollaa, minkä avulla voidaan määrittää mitä kenttiä luetaan tai mihin kirjoitetaan, ja tieto on hyvin suojattu. Järjestelmä on käytössä Ranskan ja Sveitsin rautateillä, ja sitä käytetään mm. luotijunien tunnistamiseen 400 km/h nopeudessa. Kiina on vuonna 1999 tilannut Amtech Dynicom - saattomuistia. Kuva 9: Amtech Dynicom järjestelmä Kuva 10: SmartPass lukija 31

32 5.1.2 Amtech SmartPass SmartPass on konttien tunnistamiseen tarkoitettu Amtechin 2,45 GHz-järjestelmä. Antenni ja lukija ovat integroituina samassa laitteessa (Kuva 10). Lukuetäisyys on 3-6 metriä. Amtechilla on myös lukijoita, joissa antenni on erikseen. Näiden avulla voidaan toteuttaa suurempia lukuetäisyyksiä Tagmaster Confident Tagmaster on ruotsalainen firma, joka valmistaa Confident 2,45 GHz:n järjestelmää. Lukija ja antenni ovat integroituja (Kuva 11). Lukuetäisyys on 6 metriä ja järjestelmässä on monilukumahdollisuus. Lukija voidaan ohjelmoida Confidentin funktiokirjaston avulla niin, että lukija voi toimia itsenäisenä yksikkönä Balogh HyperX Balogh HyperX on 2,45 GHz järjestelmä, joka on Thomson CSF:n kehittämä. Lukija on modulaarinen ja antenni on erillinen (Kuva 12). Lukuetäisyydeksi luvataan 2 ja 5 metriä antennista riippuen, mutta suurempi lukuetäisyys saavutetaan varmuudella kiinnittämällä saattomuisti metalliseen taustaan. Saattomuistit voivat heijastaa antennin viestin kaikista suunnista eli ovat toisiin saattomuisteihin verrattuna suunnasta riippumattomampia. Järjestelmä pystyy tunnistamaan 5 saattomuistia sekunnissa. Testatut saattomuistit ovat R/O-tyyppisiä Baumer OIS-P Baumer OIS-P on 2,45 GHz:n taajuudella toimiva järjestelmä. Järjestelmää käytetään mm. tunnistamaan ruotsalaista StoraBox-konttia. Antenni on erillinen (Kuva 13). Lukuetäisyys on 4 metriä antennista riippuen. Saattomuistilla voi olla suuri muisti aina 32 kbyte asti, ja siihen voidaan kirjoittaa kokonaisia tiedostoja yhdellä komennolla. Käyttäjä voi määrätä muistin jakamisen eri tiedostoihin ja antaa näihin kirjoitusoikeuksia. Testatut saattomuistit ovat R/W-tyyppisiä Nedap Trans-IT Nedap-TransIT on 2,45 GHz järjestelmä. Antenni ja lukija ovat integroituina samaan laitteeseen (Kuva 14). Lukuetäisyys on 10 metriä. Lukija voi toimia yhdessä Nedapin induktiivisen järjestelmän kanssa. 32

33 5.1.7 Androdat Telides Androdat hankki 5,8 GHz Telides-järjestelmän Diehl:ilta. Saattomuistit ovat R/Otyyppisiä ja niissä on monilukumahdollisuus. Lukuetäisyys on suurempi kuin 10 m. Antenni ja lukija ovat integroituja (Kuva 15). Lukija voi toimia stand-alone moodissa, jossa se päättää portin avaamisesta lukija-antennilla olevan tietokannan perusteella tai tietokoneelta ohjattuna. Käytetty protokolla on yksinkertainen eikä vastaa DSRCstandardeihin Identec ILR Identec on Gantnerin spin-off ja ILR-järjestelmä on sen 868 MHz:n tuote. Lukuetäisyys on yli 30 metriä. Järjestelmä tuli markkinoille vasta vuonna 1999, ja sitä ei ole ennätetty saada varsinaisiin laboratoriotesteihin (Kuva 16) Gran-Jansen Gran-Jansen on kehittänyt GRF 400 VHF/UHF lähetin-vastaanottimen (Kuva 17). Tämä ei ole saattomuisti vaan siru, josta saattomuisti voidaan rakentaa. Järjestelmä käyttää 433,92 MHz taajuutta ja taajuushyppelyä. 33

34 Kuva 14: Nedap Trans-IT lukija Kuva 11: Tagmaster Confident lukija ja saattomuisteja Kuva 15: Androdat Telides lukija ja saattomuisteja Kuva 12: Balogh HyperX lukija, antenni ja saattomuisteja Kuva 16: Identec ILR lukija, antenni ja saattomuisteja Kuva 13: Baumer OIS-P lukija, antenni ja saattomuisteja Kuva 17: Gran-Jansen vastaanottolähettimet 34

35 Taulukko 1: Testattujen RFID-järjestelmien ominaisuudet. Valmistaja Amtech Amtech Tagmaster Balogh Baumer Nedap Androdat Identec Tuote Dynicom SmartPass Confident HyperX OIS-P Trans-IT Telides ILR Lukija AI 1810 AI 1611 Wiseman S1503 LVM4033 PC3351 TRANS-IT Saattomuisti AT5820 AT 5510 HD S1450 BDG1020 PC3104 window-tag Taajuus 2,45 GHz 2,45 GHz 2,45 GHz 2,45 GHz 2,45 GHz 2,45 GHz 5,8 GHz 868 MHz Lähetysteho 500 mw EIRP 50 mw <100 mw 75 mw EIRP < 100 mw 100 mw 25 mw EIRP Lukuetäisyys 1,2 m m 6 m 5 m 6 m) 10 m 10 m 30 m Polarisaatio lineaarinen lineaarinen pyöreä Ympäri pyöreä pyöreä lineaarinen lineaarinen Keilan kulma (140 ) 45 hor, 55 vert hor, 40 vert 67 hor, 54 vert Muokattava lukukenttä ei on on (sensitivity) on (pot. meter) ei ei ei on (sensitivity) Moniluku ei ei on on (5/second) ei ei on on Tyyppi heijastava heijastava heijastava Heijastava heijastava heijastava heijastava lähetin Paristo elinikä 15 v 10 v 10 v 10 v 10 v 7 v 10 v Kanavien määrä määritetään tehtaalla ; tietokone pollaa Maksiminopeus 400 km/h 50 km/h >100 km/h 100 km/h 200 km/h asennattava tehtaalla R/O, R/W R/W OTP ( R/W) R/W OTP R/W R/O R/O R/W Tiedon määrä 512 tavua 120 bit ( bit 180 bit 256 bit-32 kbyte 64 bit 120 bit 8-32 Kbyte char) Kirjoitusetäisyys 1,2m 0,25...0,5 m 4 m Tunnisteen koko (kontille) 99,5x209x39 mm 236x60x17,5 mm 91x59x8 mm 85,6x54x3,5 mm 87 x 55 x 27 mm n. 100x80x20 mm 73x63x17 mm 74x46x19 mm Tunnisteen paino 170 g 170 g 50 g 15 g 45 g n. 50 g 65 g >50 g Lämpötila C C C C C C C IP IP65 weatherproof IP67 IP55 IP68 IP67 Tunnisteen 715 mk 204 mk mk 200 mk mk 200 mk 170 mk mk 35

36 hinta Optio tunnisteen I/O Antennien määrä lukijan kohti Antennin (tai lukijan) koko AT5821 (em. tärinä) 3 yhdessä kotelossa; 8 pro concentrator 510x550x170 mm optio, em. odometri ei Ei ei ei (S-Cort) ei integroitu lämpötila anturi integroitu integroitu 1 (2, jos lisämoduli) 381x417x102 mm 315x234x128 mm 380x280x80 mm erikseen integroitu integroitu 4 310x107x245 mm 240x160x90 mm 280x280x90 mm Antennin paino 18 kg 7,2 kg 3 kg 3 kg <5 kg 2,3 kg 1,3 kg Lämpötila alue C C C C C C C IP IP65 IP56 IP55 IP65 IP54 IP65 Lukijan (+antennin) hinta mk mk mk mk mk 6720 mk mk Käsilukulaite ei ei ei Ei ei on (PC Card) on Liitynnät RS-422 RS-232, RS- 422, Wiegand RS-485, RS- 232, parallel RS-232, RS- 485, RS-422, TTL, Wiegand RS-232, RS-485 RS-232, RS- 485, Wiegand, Profibus RS-232, RS-422 Ethernet, (RS- 232), PC Card Standalone ei on on Ei ei on on puskuri Lukijan ohjelmointi ei mahdollinen vapaa (SDK) Ei ei tietokanta tietokanta ei Lukijan lisä output RF tiedonsiirtonopeus ei, (pyöräanturi) 2 digigitaalista ulostuloa rele, 2 out Rele 4 digitaalista ulostuloa 192 kbps 30 kbps 25 kbps rele rele 36

37 5.2 Testimenetelmät Seuraavat testit suoritettiin: - Lukukenttä: lukuetäisyyttä mitattiin siirtämällä saattomuistia kunnes lukija ei enää huomannut saattomuistia. Saattomuistia pidettiin käsillä suunnattuna antennia kohti. Suurin osa testeistä suoritettiin hallissa ja lisäksi mittaukset tarkastettiin ulkona. Mittaus suoritettiin eri antennin ja saattomuistin välisiä suuntauksia varten. - Saattomuistin suuntaus antennia kohti. Lukuetäisyys mitattiin saattomuistin ja antennin välistä kulmaa muuttaen. - Vieraiden esineiden vaikutus. Saattomuisti upotettiin sekä jäähän että hiekkaan, jonka jälkeen lukuetäisyys mitattiin. Lisäksi mitattiin metallin vaikutusta. - Monilukumahdollisuuden mittaus. - Kirjoitusmenetelmät ja enimmäiskirjoittamisetäisyys mitattiin. 5.3 Tuloksia Lukuetäisyys Taulukko 2 antaa lukukentän mittausten tulokset. Yleisesti voidaan sanoa, että mitattu lukuetäisyys on suurempi kuin valmistajan tiedotteessa. Ainoa poikkeus on SmartPass, jolle mitattiin vain 3,5 metrin lukuetäisyys (syy oli että demolaite ei sallinut maksimilukuetäisyyden säätämistä). Suurimmat lukuetäisyydet mitattiin Androdatin, Baloghin ja Nedapin laitteille. Baloghin laitteessa tulos riippuu mittausolosuhteista ja saattomuistin taustasta: mitattu etäisyys kasvoi, kun saattomuisti asennettiin metallille. Suuri lukuetäisyys ei ole aina haluttu, koska tällöin saatetaan lukea ei-toivottuja saattomuisteja. Heijastukset vaikuttavat paljon mikroaaltojärjestelmillä ja voivat aiheuttaa lokaalisen "nollaamisen" (monitie-eteneminen). Metallinen objekti, esim. auto lukukentän lähellä vaikuttaa lukukentän muotoon. Sisätiloissa lukuetäisyys voi laskea paljonkin, esim. Nedapin laitteilla. Lisäksi häiriöt, esim. 2,45 GHz:n alueella toinen signaali, saattavat vaikuttaa. Mittaushallissa, jossa oli häiriö 2,45 GHz taajuuksilla, Baumer-järjestelmän lukuetäisyys laski 1 metriin. Heijastuksien välttämiseksi valmistajat suosittelevat laittamaan lukijan pieneen kulmaan maata kohden. Joillakin järjestelmillä, kuten SmartPass ja Androdat, lukuetäisyys riippuu paljon saattomuistin asennosta: jos saattomuisti käännetään 90 oman keskipisteen ympäri, lukuetäisyys laskee huomattavasti. 37

38 Yleisesti ottaen voidaan todeta, että lukuetäisyys ei laske rajusti käännettäessä saattomuistia alle 45 astetta antennia kohti. Taulukko 2: RFID-järjestelmien mittaustulokset. Valmistaja Amtech Amtech Tagmaster Tuote Dynicom Smart- Pass Balogh Baumer Nedap Androdat HyperX OIS-P Trans-IT Telides Max. lukuetäisyys 2,5 m 3,5 m 8,2 m 12 m 1 4,5 m 15 m 17 m etäisyys hallissa 2,5 m 3,5 m 8,2 m 12 m 1 m m 17 m x@y=2 m 0,5 m 0,85 m 2,3 m 1,6 m 0,8 m 4 m 3,5 m x@y=4 m 2,5 m 2,5 m 0,5 m 7,5 m 3,5 m x@y=6 m 2,4 m 2,6 m 4 m 3,5 m x@y=10 m 3 m 3 m 3,5 m x@z=2 m 0,5 m 0,75 m 2,1 m 1,8 m 0,8 m 4 m 2 m x@z=4 m 2,5 m 2,9 m 0,5 m 7,5 m 3,2 m x@z=6 m 2,4 m 2,9 m 3 m 3 m x@z=2 m 4 m 4 m 2 m tag 90 käännetty 0,5 m 8,2 m 10 m 4,5 m 15 m 2,6 m kulma 45 astetta 3,5 m 5 m 10 m 4,5 m 11 m 8 m kulma 90 astetta 0,7 m 1,4 m 2 m 2 m 5 m 5 m kirjoitusetäisyys 1,5 m 3,5 m 2 m R/O 4,5 m R/O R/O z y lukijan antenni x@y=2m Confident saattomuisti x Kuva 18. Lukuetäisyysmittausten konventiot m metallinen taustalla 38

39 x: saattomuistin etäisyys lukijan antennin pinnasta. y: saattomuistin offset lukijan keskipisteestä vaakatasossa z: saatomuistin offset lukijan keskipisteestä pystytasossa. - Mittauksissa lukuetäisyys (x) mitattiin vaakatasossa z=0 vaihtamalla y - tag 90 käännetty = saattomuisti kierretty 90º oman keskipisteessä ympäri - kulma 45 astetta = 45º kulma saattomuistin ja lukijan tason välillä (vaakatasossa mitattu) - kulma 90 astetta = saattomuistin taso lukijan tasoa vastaan kohtisuorassa (kulma vaakatasossa mitattuna) Vieraat esineet Upotettaessa saattomuisti hiekkaan lukuetäisyys ei laskenut merkittävästi. Jää vaikutti enemmän, mutta senkin vaikutus jäi rajatuksi. Metalli sen sijaan vaikutti lukemiseen enemmän. Jos metalli laitetaan saattomuistin eteen, ei sitä voida enää lukea. Myös ihmisen keho vaimentaa signaalia Moniluku Confident, Androdat ja Balogh järjestelmillä on monilukuominaisuus. Sen sijaan Baumer ja Nedap reagoivat ainoastaan lähimpään saattomuistiin Kirjoittaminen Baumer sallii kokonaisen tekstitiedoston kirjoittamisen suoraan saattomuistiin. Confident ja SmartPass sallivat rajatun datamäärän (muutama kymmenen merkkiä) kirjoittamisen saattomuistiin. Dynicom sallii myös suurien tietomäärien kirjoittamisen. Lukijan ohjelmointimoduulin avulla voidaan määrittää se, mihin kenttiin lukijan käyttäjällä on oikeus kirjoittaa. Baumer ja SmartPass järjestelmien kirjoitusetäisyys on yhtä suuri kuin lukuetäisyyskin. Confidentilla kirjoitusetäisyys on huomattavasti lukuetäisyyttä pienempi. Toisaalta Baumer kirjoittaa saman tiedon kaikkiin lukukentässä oleviin saattomuisteihin kerralla Järjestelmän valinta Testatut järjestelmät, paitsi Amtech Dynicom, sopivat kaikki konttien ja ajoneuvojen tunnistamiseen. Amtech Dynicom on kehitetty erityisesti junavaunujen tunnistamisesta. Järjestelmät eivät ole yhteensopivia keskenään, ne toimivat vain suljetuissa ympäristöissä. Tuotteen valinta riippuu järjestelmälle asetetuista toiveista ja paikallisista olosuhteista ja mm. seuraavia kohtia on otettava huomioon: 39

40 - riittääkö R/O (saattomuistin valmistajan määrittämä tunnus), OTP (käyttäjän määrittämä tunnus) tai tarvitaanko kirjoitusominaisuutta saattomuistiin ja kuinka paljon halutaan kirjoittaa? - Mikä lukuetäisyys vaaditaan. Jos kirjoitetaan, mikä on enimmäiskirjoitusetäisyys? - Jos yksikkö on symmeetrinen (esim. kontti), tarvitaan 2 saattomuistia yksikköä kohti tai 2 antennia lukupistettä kohti. Valinta riippuu yksiköiden ja tunnispisteiden suhteesta: mitä enemmän lukupisteitä niin suositellaan 2 saattomuistia yksikköä varten. Jos valitaan 2 antennia tunnistuspistetta kohti, ei voida käyttää (yksinkertaisempaa) integroitua lukijaa. - Jos 2 lukijaa laitetaan lähellä toisiaan (esim. joka kaistaa varten oma lukija) lukijat voivat häiritä toisiaan (tai väärä lukija voi lukea saattomuistin). Silloin tarvitaan mahdollisuus käyttää erillisia taajuuksia eri lukijoille ja mahdollisuus säätää lukukenttää tulevat tärkeiksi. - Voiko monta saattomuistia olla samalla hetkellä lukukentässä eli tarvitaanko moniluku-ominaisuus. Jos kirjoitetaan, riippuen protokollista, vain yksi saattomuisti voi olla kentässä. - Minkälaiseen ympäristöön lukija laitetaan: tarvitseeko lukija stand-alone mahdollisuuden ja ohjelmointimahdollisuuksia? - Halutaanko käyttää saattomuistia muihin sovelluksiin, esim. henkilöiden kulunvalvontaan? - Järjestelmän komponenttien hinta. 5.4 Käyttökokemuksia Amtech Dynicom - SNCF SNCF (Ranskan rautatieyhtiö) on testannut ja tehnyt toiminnallisia toteutuksia Dynicom R/W-järjestelmästä junavaunujen, veturien ja tavaravaunujen tunnistamista varten. Hyötyjä ja varjopuolia: + automaattinen + standardi + luku ja kirjoitus funktiot - ei sovi kaikille ( kontti, vaihtokuorma, puoliperävaunu) Eurooppalaisessa IMPULSE-projektissa ehdotettiin asentamaan UIC-saattomuisteja vaunujen alle käyttämällä älykästä järjestelmää, joka välittää diagnostiikkaviestejä vaunulta saattomuistiin. SNCF haluaa yleistää tämän järjestelmän erityisesti TGV-luotijunia varten tiedottamaan matkustajia istumapaikkojen sijainnista. Järjestelmä on hyvä "Fleet management"- työkalu sekä henkilö- että tavarajunille. 40

41 FRET SNCF haluaa "tracking and tracing"-järjestelmän. Nykyinen tapa on laittaa GPSlaite vaunuun, jolloin esimerkiksi radalle ei tarvitse tehdä mitään asennuksia. Hyvä puoli AVI:in verrattuna on, että sitä voidaan käyttää kaikkialla. SNCF:n AVI-testit olivat tuloksiltaan hyviä ja vuonna 2000 testejä tehdään lisää. (Lähde: Bertrand Minary, SNCF) Baumer OIS-P - Kuopion Energia, Oulun Energia Kuopion Energia ja Oulun Energia käyttävät molemmat Baumer OIS-P järjestelmää turveautojen tunnistamiseen. Saattomuistit ovat rekan katolla. Oulussa järjestelmä on ollut yli 5 vuotta käytössä, ja lukija on sijoitettuna vaa'an lähelle. Kuopiossa järjestelmä on ollut käytössä 3 vuotta ja 5 kpl antenneja on asennettu vaa'alle ja purkupaikalle. Etäisyys lukijan ja saattomuistin välillä on noin metri. Kuopiossa noin 50:ssa ja Oulussa noin 30:ssa autossa on saattomuisti. Saattomuistit on ohjelmoitu ennen ensimmäistä käyttöä ja vain 128-bitin saattomuisteja luetaan. Osa autoista menee sekä Ouluun että Kuopioon, mutta Kuopio käyttää eri pituista merkkijonoja kuin Oulu. Järjestelmä on molemmissa paikoissa toiminut moitteettomasti. Oulussa oli alussa vähän ongelmia kentän kohdistamisessa. Kuopiossa johdot lukijan ja tietojärjestelmän välillä aiheuttavat silloin tällöin pieniä ongelmia. (Lähde: Ari-Pekka Savolainen, Kuopion Energia; Pertti Sarvanko, Oulun Energia) Kansainvälisiä projekteja TRACAR I & II EU-rahoitteisessa TRACAR I - projektissa tarkasteltiin rekka-juna intermodaalikonseptia välillä Tanska Italia. Kuljetusyksikköinä olivat reefer-vaihtokuormatilat, joista havainnoitiin sijaintia, turvallisuutta, lämpötilaa ja kiihtyvyyksiä. RFIDlaitetoimittajana projektissa oli TSS (Traffic Supervision Systems), joka valmistaa induktiivisia järjestelmiä joiden lukuetäisyys on n. metrin. TRACAR-järjestelmä koostuu ajoneuvotietokoneesta, johon kuljetusyksikön prosessori, sensorit ja saattomuisti ovat linkitettyinä VHF-verkolla. Lisäksi ajoneuvotietokone on yhteydessä GPS-järjestelmään ja edelleen GSM-verkon kautta keskustietokoneeseen. Ennen kuljetusta R/W-saattomuisteihin syötettiin oletusarvot sallittavista olosuhteista matkan aikana. Matkan kuluessa kaikki muutokset havainnoitiin ja tallennettiin saattomuisteihin. Annettujen ohjearvojen ylittyminen aiheutti hälytyksen kuljetuksen järjestäjälle. Matkan aikaiset olosuhteet ja tapahtumat tallennettiin lokiin, josta vastaanottaja 41

42 pystyi tulostamaan mahdolliset poikkeamadokumentit itselleen. Tiekuljetusosuuksilla käytetty konsepti on kuvassa 19. GSM Connection GSM GPS Transport Operator s Information System Controller Sensors Controller / onboard unit Kuva 19. TRACAR-projektien tiekuljetuksissa käytetty tunnistus- ja seurantalaitteisto. TRACAR II-projektissa kuljetusketjuun lisättiin merikuljetusosuus ja seurattavina kuljetusyksiköinä olivat sekä reefer että tavalliset kontit. Laivan ruumassa tai terminaalissa katveessa olevien yksiköiden seuranta ja paikannus ratkaistiin linkittämällä vierekkäiset kontit toisiinsa, kunnes terminaalin tai laivan informaatiojärjestelmään yhteydessä olevan kontin kautta saatiin yhteys keskustietokoneelle (kuva 20). 42

43 GSM Connection Identification Tag Controller Antenna Sensors Non-eraseable memory tag Terminal Information System Identification Tag Controller Antenna Sensors Non-eraseable memory tag Identification Tag Terminal surface Kuva 20. Katveessa olevien konttien linkitys ja yhteys informaatiojärjestelmiin. Pilotoidut järjestelmät mahdollistavat kuljetusyksikköjen seurannan koko kuljetusketjussa, kuljetusten aikaisten tapahtumien seuraamisen ja tallentamisen, olosuhdemuutosten korjaamisen kuljetuksen aikana sekä lokitiedoston auditoinnin vahingonkorvaustapauksissa. Varkauksien sattuessa on mahdollista ottaa yhteyttä paikan päälle ja seurata väärissä käsissä olevan kuljetusyksikön reittiä. Vaikein kysymys edellä kuvatun järjestelmän käyttöönottamiseksi on järjestelmään investoivan osapuolen löytäminen, koska kaikki hyödynsaajat eivät välttämättä ole innokkaita osallistumaan kustannuksiin. Infrastruktuurikustannukset eivät ole suuret, mutta kuljetusyksikköjen varustaminen tarvittavilla laitteilla on kallista. Lisäksi laitteilla varustettujen konttien kadottaminen on ongelma, jos niitä ei käytetä suljetussa järjestelmässä. Tämä tarkoittaa järjestelmän puitteissa kuljetettavien konttien lukumäärän kasvattamista riittävän suureksi kustannusten laskemiseksi (kriittisen massan saavuttaminen). 43

44 INTERPORT Vuoden 1999 lopussa päättynyt INTERPORT-hanke kohdistui EU:n tutkimuksen IV puiteohjelman Telematiikka-osaan, joka käsittelee vesikuljetusten ja muiden kuljetusmuotojen yhteistoimintaa sekä niihin liittyvien telemaattisten ratkaisujen toteuttamismahdollisuuksia. Päätavoitteena oli parantaa vesitiekuljetusten tehokkuutta ja kilpailukykyä telematiikan avulla ja tällä tavoin edistää niiden integroitumista eurooppalaisia verkostoja tukeviin eri kuljetusmuotojen välisiin logistisiin ratkaisuihin. Hanke keskittyi Ro-Ro-kuljetuksiin ja niihin liittyviin satamatoimintoihin. Tavoitteena oli käyttää hyödyksi lähinnä jo olemassaolevia automaattiseen tunnistukseen ja kulunvalvontaan liittyviä teknologioita. Tehokas short sea shipping vaatii tuekseen tehokkaat tietojärjestelmät. Hankkeen puitteissa kehitettiin informaatiojärjestelmää vesitiekuljetusten yhdistämiseksi muiden kuljetusmuotojen kanssa. Yksi viidestä kokeilusatamasta oli suomalainen (tunnistekorttiprojekti). FIRE ja FITE FIRE ("Freight information in a railway environment") on Euroopan Komission rahoittama projekti, jonka tavoitteena on kehittää tietopalvelu kansainvälistä junarahtiliikennettä varten. Projektissa käytetään sekä RFID-teknologiaa (Amtech Dynicom Sveitsin rautateillä) ja GPS/GSM-teknologiaa. Noin 20 "Smartwaggon"-vaunuun asennettiin GPS "black box", joka sisältää GPS-vastaanottimen, GSM-osan ja CPU liitettynä eri antureihin. Laitteessa on sisäinen paristo. Eckhard Kuhlan (DE-Consult) mukaan kustannukset voidaan pitää alhaalla ja pariston elinikä korkeana, jos viestiliikennettä rajoitetaan virhetilanteiden raportoimiseen (pariston elinikä 2 vuotta, jos 2 viestiä päivässä). GPS/GSM-laitteiden toimittajia ovat Krupp Timtec ja Marconi. FITE ("Freight Intermodal Tracking in Europe") on EU:n PACT-ohjelman rahoittama projekti. FITE/1 tavoitteena on seurata vaihtokuormia Manchesterin ja Milanon välillä Channel-tunnelin kautta. Keskustietokanta kerää tietoa kansallisista järjestelmistä (UK, Ranska, Italia) ja näyttää tietoa käyttäjille Internetin (WWW) kautta. Tietoa kerätään rekkoihin asennetuista GPS/GSM-laitteista UK:ssa ja Italiassa sekä junavaunuihin asennetuista Amtech Dynicom saattomuisteista Ranskassa. FITE/2, joka aloittaa v. 2000, laajentaa tiedon alueen ja sisällön, operaattorien määrän ja tyypin (sisältäen laivoja). Järjestelmä tarjoaa tietoa reaaliaikaisesti. Tällä hetkellä yhdistettyjen kuljetusten haittapuolena on mahdottomuus paikantaa kuljetusyksiköitä, jos ne siirretään terminaalien välillä junaan. FITE/2 yrittää löytää ratkaisua tähän ongelmaan. [Fiquet] 44

45 6 Tietojärjestelmät ja tiedonsiirto 6.1 Ympäristö ja lähtökohdat Trackidef-ympäristö tietojärjestelmien näkökulmasta voidaan mallintaa allaolevan kuvan mukaisesti (Kuva 21): Business environment Firms Business processes Information systems Information technology Kuva 21. Yksikön tunnistaminentietojärjestelmien näkökulmasta (Lähde: Logistics in an information perspective, Gunnar Stefansson) Ympäristön muutokset (kilpailu, teknologia, julkinen sektori jne) pakottavat yritykset muuttamaan jatkuvasti toimintaansa. Tässä hankkeessa erityinen painoalue on fyysisten seurantamenetelmien ja tietotekniikan vaikutukset ja mahdollisuudet toiminnan tehostamisessa. Vaikka tarkastelukulma on tekninen, on huomattava, että uudet menetelmät voivat tuoda uusia toimijoita alueelle, yritysten sisäiset ja ulkoiset prosessit muuttuvat ja seurantamenetelmien käyttöönotto vaikuttaa tietojärjestelmien kehittämiseen. Tämän osan sisältönä on kuvata lyhyesti tunnistustekniikan mahdollisuuksia asiakkaiden näkökulmasta ja tarkastella tietojärjestelmien ja tietoliikenteen integraatiota tunnistamiseen (Information technology, Information systems). Seuraavassa kuvassa (Kuva 22) on määritetty toimintaympäristö tästä näkökulmasta. 45

46 Data content and structure Remote systems AEI Manager system Local port or terminal system Network connection Data content and structure Interfaces between different components and sub-systems Kuva 22. Automaattisen tunnistamisen toimintaympäristö. Toimintaympäristön eri osajärjestelmät ovat: : - Saattomuisti (Tag) vaunussa tai kuljetusvälineessä - Antennijärjestelmä tietojenvälittämiseen saattomuistin ja lukijan välillä ( Antenna reader) - Tiedon sisältö ja rakenne tietojen välitykseen eri osajärjestelmien välillä (Data content and structure) - Hallintajärjestelmä (AEI Automatic Equipment Identification system) tietojen hallintaan, käsittelyyn ja välittämiseen ulkoisiin järjestelmiin - Paikallinen satama- tai terminaalijärjestelmä (Local port or terminal system) - Etäjärjestelmät (Remote systems) tietojen jatkokäsittelyyn ja palveluihin (kaupan ja teollisuuden järjestelmät) - Rajapinnat ja liittymät eri komponenttien välillä (Interfaces) Trackidef projektissa ja muissa suomalaisissa ja kansainvälisisä hankkeissa on selvitetty erilaisia teknologioita ja niiden käyttöä kattavasti, joten tähän osaan Tietojärjestelmät ja tiedonsiirto asetettiin hankkeen alussa muutama alue, joihin toivottiin näkemyksiä. Nämä alueet olivat: 46

47 - asiakkaiden tarpeiden ja näkemysten arviointi tunnistusteknologian hyödyntämiseen - missä tietojärjestelmissä tunnistetietoa tarvitaan ja miten liittymät rakennetaan - näkemyksiä älykkäiden saattomuistien tulevalle hyödyntämiselle Tämän vuoksi tarkastelu tässä kohdassa 6 keskittyy näihin kolmeen teemaan. 6.2 Asiakkaiden tarpeet tunnistamiseen ja seurantaan Koska Suomessa on käynnissä useita tunnistamiseen liittyviä hankkeita, päätettiin asiakkaiden tarpeiden kartoitus suorittaa yhteistyössä EP-Logisticsin kanssa liittyen heidän Hangon Sataman kanssa käynnisssä olevaan projektiin. Haastateltavat yritykset olivat Kesko, Tavaralinjat, Metsä-Serla, VR Cargo, Transfennica, Turun satama, SeaRail ja A.E.Eriksson. Ryhmä edusti kattavasti eri osapuolia kuten teollisuus, kauppa ja kuljetuselinkeino. Vaikka kyseessä oli hyvin erilainen kohderyhmä, haastattelun tuloksista löytyi yllättävän paljon yhteisiä näkemyksiä nykyisistä ja tulevista tarpeista tunnistamiseen. Seuraavissa kohdissa on koottu yhteenveto tarpeiden arviointiprosessista Tunnistamisen motiivit ja mahdollisuudet Kysymyksiin siitä, miksi uutta tunnistamisteknologiaa voitaisiin soveltaa yritysten toiminnan tukena ja millä alueilla, löytyi seuraavia pääalueita: - päämotiivina (ajovoimana) pidettiin uutta logistiikkaketjuajattelua (supply chain management), jossa näkökulma on koko ketjun ohjattavuus ja jossa tarvitaan tiedon ja tavarankulun seurantaan uutta tekniikkaa ja joka johtaa kokonaislaadun paranemiseen koko ketjussa - todettiin, että tällä hetkellä parhaat soveltamisalueet liittyvät suljettuihin järjestelmiin, joissa pyritään kehittämään k.o. alueen ohjattavuutta, seurantaa ja turvallisuutta (suljettu järjestelmä voi olla yhden yrityksen ja sen keskeisten sidosryhmien oma sisäinen ratkaisu, voi liittyä esimerkiksi vaarallisten aineiden käsittelyyn, voi olla porttijärjestelmä tai muu vastaava turvallisuuden lisäämiseen tai rikollisuuden estämiseen tähtäävä) - todettiin, että lähetysten ja yksiköiden fyysiseen tunnistamiseen liittyvien ratkaisujen tulee liittyä yleensä automaation kehittämiseen (erilaiset käsittelylaitteet) - tunnistamistekniikan avulla voidaan saavuttaa rajallisia hyötyjä manuaalityön ja virheiden vähenemisen sekä työnkulun yksinkertaistamisen kautta - eräillä toimialoilla ajovoimana tulee olemaan myös asiakkaiden vaatimukset s.o. jos avainasiakkaat vaativat siirtymistä uuteen tekniikkaan, se pakottaa toimittajan investointeihin vaikka suoraa hyötyä lyhyellä tähtäimellä ei ole näkyvissä 47

48 - kaupan puolella nähtiin mahdollisuuksien kasvavan, jos tekniikka mahdollista oikealla kustannustasolla useiden lähetysten ja yksiköiden samanaikaisen luvun (monilukumahdollisuus) Esteet käytön lisääntymiseen Nykytilanne on se, että tunnistamistekniikkaa käytännössä hyödynnetään vain vähän joko suljetuissa järjestelmissä tai erilaisissa kokeilu- ja pilottihankkeissa Suomessa ja laajemminkin. Vaikka teknologia on jo kehittynyt ja hintataso madaltunut viime vuosina merkittävästi, ei toistaiseksi olla nähty merkittävää läpimurtoa alalla. Merkittävimmät esteet kehitykselle ovat olleet ja ovat: - Yrityksissä ei nähdä ratkaisujen aikaansaamia hyötyjä tai sitten niitä ei ole - Merkittävä este on edelleen standardoinnin kehittymättömyys tai olemassaoleviakaan standardeja ei hyödynnetä. Tämä tarkoittaa mm. sitä, että eri laitevalmistajien ratkaisut eivät ole yhteensopivia - Vaikka itse saattomuistien yksikköhinta on jo kohtuullinen, niin kokonaisinvestointi ratkaisuihin (lukijat, taustatietotekniikan rakentaminen) on edelleen korkea - Suomessa suuri osa kuljetuksista on jo aikataulutettuja ja säännöllisiä, joissa poikkeamat ovat vähäisiä. Tarvetta tarkempaan seurantaa ei näissä ole. - Eri osapuolilla ovat tietojärjestelmät hyvässä kunnossa perustuen esimerkiksi viivakooditekniikkaan ja osin manuaaliseen tallentamiseen, joten tunnistaminen on koettu vain pieneksi osaksi - Joissakin yrityksissä ei olla valmiita panostamaan tähän tekniikkaan, koska ei olla varmoja sen tulevaisuudesta esimerkiksi verrattuna nopeasti kehittyviin mobiiliteknologioihin tai muihin tunnistusmekanismeihin (viivakoodit, kameratekniikat, hologrammit jne.) - Toiminnan kehittämisessä on edelleen hyötyjä saavutettavissa muilla keinoin, jolloin investointeja tunnistamistekniikkaan ei koettu vielä tärkeinä Edellytykset teknologian laajemmalle käytölle Edellisen kohdan mukaan markkinat ovat edelleen odottavalla kannalla ja teknologian todelliselle laajalle hyödyntämiselle nähtiin seuraavia edellytyksiä: 48

49 - tarvitaan riittävän iso taho katalysaattoriksi (tienavaajaksi), jota kautta syntyy de facto standardit, joihin laitevalmistajien on sopeuduttava - kun kansainväliset standardit ovat syntyneet, voivat laitevalmistajat kehittää valmiudet jo suoraan kalustoon (rekat, kontit, vaunut, muut yksiköt), jolloin käyttäjät voivat hyödyntää tekniikkaa ilman erillisiä hankintoja - edelleen luonnollisesti hyödyt verrattuna investointeihin on oltava nähtävissä Kuinka paljon älykkyyttä saattomuistissa tarvitaan Usein esille on tullut vastakkainasettelu siitä, kuinka päljon ohjaus- tai muuta tietoa itse lähetyksen tai yksikön mukana tulee kulkea vai riittääkö pelkkä yksikön numeron tunnistaminen ja välitys. Haastatteluprosessin aikana kuva vahvistui siitä, että ainakin tällä hetkellä riittää vain lähetyksen tai yksikön tunnisteen identifiointi. Syitä tähän oli - useimmiten ohjaus- ja seurantatoiminnot ovat taustajärjestelmissä, joissa ennakkotiedon ja suunnittelutiedon rooli tulee kasvamaan - tunnistetiedot on joka tapauksessa lähetettävä seuraavaan pisteeseen sähköisesti, jotta siellä voidaan varautua käytännön työhön ja lähetysten käsittelyyn - tietoturva koettiin ongelmallisena jos lähetyksen mukana kulkee esimerkiksi kaupallista tietoa - viivakoodi on edelleen toimiva, halpa ja kehittyvä ratkaisu, jossa on jo vakiintuneet standardit Mahdollisina käyttökohteina nähtiin toisaalta - eri osapuolien erilaisten viitekoodien tallentaminen lähetykseen, jolloin ketjun eri kohdissa päästään lähetykseen kiinni kaikilla viitteillä - mahdollisesti lastitietojen kuljettaminen älykkäissä saattomuisteissa Yhteenveto Yhteenvetona suomalaisten yritysten näkemyksistä, voidaa käyttäjien näkemykset koota seuraaviin keskeisiin teemoihin: - teknologian soveltamisen todellinen hyöty saadaan vain koko toimitusketjun näkökulmasta - kun koko tavarankäsittely entistä enemmän automatisoituu, tarvitaan myös automaattista tunnistamista - ennen tunnistetekniikkaan siirtymistä laajalti, on ensin saatava ketjun eri osapuolien tietojenvaihto sujuvaksi (perustiedot haltuun, EDI, Internet, jne) - on ymmärrettävä, kuinka tarkkaa tietoa todella tarvitaan, koska joskus koetaan lisäinformaatio tekniikalla lekkimisenä eli sujuvassa ketjun ohjauksessa kriittistä on vain tiedot poikkeamista 49

50 - ollaan vedenjakajalla sekä läpimurto standardien että mahdollisen seuraavan sukupolven teknologian (mobiilisuus) alueella 6.3 Tietojärjestelmät Logistiikan tietojärjestelmille asetettavista vaatimuksista tehdyssä tutkimuksessa (Source: Logistics Software Guide,1999) nousi kuusi tavoitetta selvästi muiden yläpuolelle eli - parempi valvontajärjestelmä (management control), 90 % vastauksista - asiakaspalvelun parantaminen, 80 % - alentuneet kustannukset, 74 % - nopeampi ja joustavampi vasteaika, 68 % - toimitusketjun läpinäkyvyys, 65 % - pienentynyt varasto, 61 % Mielenkiintoista oli havaita, että vain vajaa kolmannes uskoi logistiikan järjestelmien parantavan kilpailukykyä. Näiden tavoitteiden toteuttaminen vaatii tietotekniikalta tulevaisuudessa sitä, että tavarankulkuun liittyvän tiedon on oltava jatkuvasti ajantasalla ja ketjun eri osapuolien käytettävissä. Tällä hetkellä tietotekniikan sovellukset rakennetaan lähtien omista tarpeista ja liittymät muihin osapuoliin hoidetaan perinteisellä EDI:llä. Tulevaisuudessa edelläolevat vaatimukset edellyttävät entistä tiivimpää yhteistyötä ketjun osapuolien kesken tietojärjestelmien kehittämisessä (supply chain collaboration) ja lopuksi koko ketjun toimintojen synkronointia (supply chain syncronisation). Nämä tulevaisuuden ratkaisut tulevat siten edellyttämään automaation kasvua kaikissa ketjun pisteissä mukaanlukien fyysinen käsittely ja lähetysten ja yksiköiden tunnistaminen. Toimitusketjun erilaisia soveltamistasoja voidaan havainnollistaa seuraavan kuvan (Kuva 23) mukaan, jossa sovellukset on jaettu neljään ryhmään eli - toimitusketjun suunnittelujärjestelmät, - lähetysten ja yksiköiden fyysiseen tunnistamiseen liittyvät järjestelmät, joissa tämän selvityksen tekniikat ovat tulevaisuudessa keskeinen osa, - lähetysten ja yksiköiden fyysiseen kulkuun liittyvän tiedon hallinta, jossa perinteisen EDI-tekniikan lisäksi on tulossa Internet-pohjaisia palveluja, - raportointi ja analyysit, joiden perusteella voidaan kehittää toimitusketjujen suunnitteluun ja ohjaukseen liittyviä ratkaisuja. 50

51 Supply Chain Management Koko toimitusketjun suunnittelu Tehdas Kuljetus (juna,rekka ) Varasto, terminaali, satama Kuljetus (laiva, rekka, juna) Varasto, terminaali, satama Jakelukuljetus Asiakas Lähetysten ja yksiköiden fyysinen tunnistaminen ja seuranta Lähetysten ja yksiköiden fyysiseen kulkuun liittyvän tiédon hallinta Raportointi ja analyysit Kuva 23. Yksikön tunnistaminen toimitusketjussa. Tämän yleisen kuvan lisäksi toimitusketju-, tietojärjestelmä ja tiedonsiirtonäkökulmaa voidaan purkaa auki seuraavan kuvan mukaan (Kuva 24). Tavoitteena on tarkastella tämän konkreettisen osaketjun avulla tunnistamistekniikan rajanpintoja ja mahdollisuuksia eri osapuolten sovelluksiin. Tavoitteena ei ole tehdä täydellistä kokonaiskuvaa, vaan yksilöidä muutamia konkreettisia kohteita. Kaavio kuvaa tämän päivän tilannetta, jossa eri osapuolien kesken vaihdetaan valtava määrä tietoa sanomamuodossa, telekopioina ja osin manuaalisesti. VIPRO-hankkeessa tullaan mm. yksinkertaistamaan prosesseja, vähentämään tarvittavia tietovirtoja, luomaan yhdessä hyväksytyt harmonoidut sanomat ja automatisoimaan manuaaliset työvaiheet tietojensiirrossa. 51

52 Kuva 24. Toimitusketju tietojärjestelmänäkökulmasta (Lähde: VIPRO-projekti Ketjuohjelmassa). 52

53 OSAPUOLI TIETOJÄRJESTELMÄT / TIEDONSIIRTO TUNNISTETIEDON TARVE JA INTEGRAATIO Myyntikonttori / Myynti Logistiikkaorganisaatio Tehdas, tuotanto Tehdas, lähettämö (Esimerkkitoiminnot) Tilaustenkäsittely Reittivaihtoehdot Asiakaspalvelu Reitinsuunnittelu Buukkaukset Ohjaus, seuranta Raportointi Tuotannonsuunnittelu Lähetysten suunnittelu Varastonhallinta Lastauksen suunnittelu ja lastaus Rahtikirjat Lopputiedot Ei suoranaista liittymää (tunnistaminen fyysisessä ketjussa) Myynnillä ja asiakkailla oltava pääsy esim. Internet pohjaiseen seurantaan omien lastien osalta Tarve liittymiin ja tietojenvaihtoon eri osapuolien kanssa Lähetysten seuranta ja ohjaus Vahvistukset, poikkeamatiedon saanti, muu perustieto Saapuvan tavaran tunnistaminen (viivakoodi tai jatkossa muut tekniikat) ja tieto varastojärjestelmiin Automaattikäsittely varastossa Lähtevän tavaran tunnistaminen Tietojenvälitys eri tahoille (kuljetusyhtiö, satama, varustamo) Maantiekuljetus Rautatiekuljetus (VR) Satamaoperaattori Varustamo Kaluston suunnittelu ja hallinta Kuljetustiedot Ohjaus ja seuranta Kaluston suunnittelu ja hallinta Kuljetustiedot Ohjaus ja seuranta Porttijärjestelmät Tuotannon suunnittelu (kenttä, koneet) Varastonhallinta Purkauksen ja lastauksen suunnittelu Purkaus ja lastaus Tiedonsiirto eri osapuolien välillä Aikataulut Buukkaukset Lastin alastulo Ennakkotiedot Kuljetuksen aikana reitti-, sijaintitiedot Sijaintitiedon välitys toimituspaikkaan Poikkeamat Ennakkotiedot Kuljetuksen aikana reitti-, sijaintitiedot Sijaintitiedon välitys toimituspaikkaan Poikkeamat Ennakkotiedot saapuvista yksiköistä suunnittelun avuksi Poikkeamatiedon, ohjaustiedon välitys Tunnistaminen portilla ja tiedon välitys Purkauksen tapahtumatiedot Lastaus laivaan Ennakkotiedot saapuvista lasteista Poikkeamat kuljetusaikatauluissa Todellinen saapumistieto lasteista 53

54 Määrämaan satama Jakeluyhtiö Loppuasiakas Lastauksen suunnittelu Porttijärjestelmät Tuotannon suunnittelu (kenttä, koneet) Varastonhallinta Purkauksen ja lastauksen suunnittelu Purkaus ja lastaus Tiedonsiirto eri osapuolien välillä Myynti Toimitustenvalvonta Varastoraportit Yhteydet logistiikkayhtiöihin Poikkeamatilanteiden hallinta Tilaukset Toimitustenvalvonta Ennakkotiedot saapuvista yksiköistä suunnittelun avuksi Poikkeamatiedon, ohjaustiedon välitys Tunnistaminen portilla ja tiedon välitys Purkauksen ja lastauksen tapahtumatiedot Läpinäkyvä kuva koko ketjun tilanteesta eri pisteissä (joissa manuaalinen tai automaattitunnistus) Poikkeamien käsittely Läpinäkyvä kuva koko ketjun tilanteesta eri pisteissä Poikkeamien käsittely 6.4 Saattomuistin älykkyyden hyödyntäminen Tämän osan tehtävänä oli lyhyesti arvioida asiakashaastattelujen ja muun materiaalin pohjalta teknologian hyödyntämistä toimitusketjuissa, kun saattomuistissa on luku- ja kirjoitusmahdollisuus sekä riittävästi kapasiteettia koko ketjua ohjaavan tiedon hallintaan. Voidaanko siten lähetyksistä ja yksiköistä tehdä älykkäitä, ja mitä tietoa on tarkoituksenmukaista tallettaa kuljetuksen aikana yksiköissä, ja miten tätä tietoa kuljetusketjun eri osapuolet voivat hyödyntää omassa toiminnassaan. Erilaiset tunnisteet ja niiden roolit voidaan kuvata seuraavan taulukon mukaan (Permala, Auvinen): TUNNISTEEN ROOLI TIETOSISÄLTÖ TOIMINTO 1. Koodin kantaja (passiivinen, READ) 2. Informaation kantaja (passiivinen, READ) 3. Kuljetusta ohjaava (aktiivinen, READ and WRI- TE) Tunniste sisältää vain esim. yksikön numeron tai vastaavan yksinkertaisen tiedon Tunniste sisältää yksikköön tai lähetykseen liittyvää muuta informaatiota tunnisteen talletuskapasiteetin rajoissa Tunnisteen tietoja voidaan muuttaa, lisätä tai poistaa kuljetustapahtuman aikana Toiminto vastaa konenäkötunnistusta eli esim.viivakoodi- tai hahmontunnistusta Toiminnossa voidaan tunnisteeseen tallentaa lähetykseen tai yksikköön liittyvää muuta sovelluksen kannalta oleellista tietoa Kuljetuksen aikana tunnisteeseen voidaan esim. tallettaa uutta tietoa, muuttaa status- 54

55 4. Kuljetusketjua ohjaava (aktiivinen, koko ketjun kattava tunnisteratkaisu eri tyypin teknologioita) Eri tunnisteiden tietoja voidaan muuttaa, lisätä tai poistaa kuljetustapahtuman aikana sekä välittää koko ketjua ohjaavaan keskitettyyn tai hajautettuun järjestelmään tietoa matkan eri ohjauspisteissä Intelligent Supply Chain, läpinäkyvä tilannekuva koko ketjun tilanteesta eri osapuolille yhdistämällä kiinteän pisteen seuranta ja reaaliaikainen seuranta aktiiviseksi ohjausjärjestelmäksi Kohdan asiakashaastattelujen palaute osoitti, että tällä hetkellä ei nähty kovinkaan suurta tarvetta lisätä älykkyyttä saattomuistitekniikkaan, vaan useimmiten riittää lähetyksen tai yksikön tunnisteen identifiointi. Tällöin jo olemassaolevat tekniikat (viivakoodit) ja kehittyvä kameratekniikkka (hahmontunnistus) on usein riittävä. Älykkyys käsite tässä yhteydessä voi tarkoittaa mallia, jossa tieto ja tavara matkaavat käsi kädessä. Tällöin lähetyksen ja yksikön tunnistamiseen tarvittava älykäs saattomuisti sisältää koko toimitusketjun tiedot lähettäjältä vastaanottajalle sekä ohjaustietoa poikkeamatiedon hallintaan ja välittämiseen matkapuhelinverkkojen kautta. Tulevaisuuden esimerkki voisi olla (Viite: messuviesti 1/2000, Auvinen). Kuopiolaisen tehtaan portilta älyrekka noutaa kontin, jossa oleva uuden sukupolven saattomuisti kertoo rekalle Kotkan sataman koordinaatit ja tarvittaessa koko reitin. Jos rekka ajaa liukkaalla tiellä ojaan, kontti itse hälyttää siitä tiedon asiakkaalle ja kuljetusketjun muille osapuolille ja kertoo, mitä poikkeaman korjaamiseksi kannattaa tehdä. Vastarannalle päästyään kontti ohjautuu purkurobotin kouriin, siitä automaattisesti terminaaliin ja jälleen älyrekan kyytiin, asiakkaan noutokuljetukseen. Rekassa matkaavaan konttiin on ohjelmoitu lastin koko elinkaari: reitti asiakkaan luo solmukohtineen ja määränpäineen. Reitin solmukohdissa lastin kulkua vauhdittaa yhä useammin automaattinen käsittelytekniikka. Jo ehkä viiden vuoden kuluttua tavarakontin matka Helsingistä Saksaan saattaa olla tällainen. Rahtikirjojen, tullauspapereiden, lukemattomien käsiparien ja puhelinneuvottelujen sijasta tavaravirtaa ohjaa uudenlainen tietotekniikka. 6.5 Teknologiat tiedonsiirrossa Yleistä Puhuttaessa tiedonsiirrosta voidaan tunnistuksen osalta havaita kaksi erillistä tiedonsiirron aluetta; toisaalta tiedonsiirto itse saattomuistin, lukulaitteen ja lukijan taustajärjestelmän välillä ja toisaalta tiedonsiirto taustajärjestelmän ja eri sidosryhmien operatiivis- 55

56 ten tietojärjestelmien välillä. Jotta eri valmistajien järjestelmiä voitaisiin hyödyntää avoimissa järjestelmissä ja kansainvälisesti, edellyttää se standardointia molemmilla tiedonsiirron alueilla. Tällä hetkellä suurimman pullonkaulan tunnistamistekniikoiden laajalle hyväksikäytölle asettaa standardoinnin puute. Tästä johtuen tunnistamisjärjestelmä voidaan ottaa käyttöön vain suljetuissa järjestelmissä, joissa käytettävät kuljetusyksiköt ovat samat ja joissa kuljetusketju on ennalta määritelty, ts. se toimii samojen operaattoreiden hallinnassa. On huomattava, että Trackidef-projektissa on keskitytty tunnistustekniikkaan ja siihen perustuviin järjestelmiin, jotka lukevat kuljetusyksikköön asennetun saattomuistin tiedot sen ohittaessa lukulaitteen. Paikannusteknologiaan pohjautuvat järjestelmät puolestaan aktiivisesti lähettävät tietoa yksikön sijainnista eri standardeihin pohjautuen, eivätkä nämä järjestelmät kuuluneet projektin piiriin. Tällä hetkellä tilanne on se, että eri valmistajat käyttävät itse määrittelemään standardeja saattomuistin ja lukijan sekä lukulaitteen taustajärjestelmän väliseen tiedonsiirtoon. Samoin lähetetettävän datan tietosisällön määrittely on valmistaja-kohtaista. CENiltä on valmistunut kaksi esistandardia, jotka liittyvät tunnistustekniikoihin. Standardi prenv ISO keskittyy määrittelemään yleiset numerointi- ja tietorakenteet intermodaalikuljetuksissa. Tavoitteena on aikaansaada standardi, joka mahdollistaisi operaattorista riippumattoman tunnistamisen missä tahansa maassa. Samalla pyritään siihen, että luettavan saattomuistin tietosisältö olisi standardoitu. Tällöin voidaan hyväksikäyttää EDImuotoista tiedonsiirtoa itse taustajärjestelmistä operatiivisiin tietojärjestelmiin. CENin toinen esistandardi on prenv ISO 17263, joka keskittyy itse tunnistamisjärjestelmien systeemiparametreihin ja näiden standardointiin Tiedonsiirto lukulaitteen ja tietokoneen (lukulaitteen taustajärjestelmän) välillä Kommunikointitapoja lukijan ja tietokoneen välillä ei yleensä ole sovelluksissa standardoitu, vaan jokainen valmistaja on määritellyt oman kommunikointimenetelmänsä. Käyttämällä yksinkertaisia protokollia voidaan saattomuistin sisältö lähettää kokonaan lukijalle ilman vahvistusta lukijalta takaisin. Käyttämällä edistyneempiä protokolleja voidaan mm. varmistaa viestin perillemeno, kirjoittaa haluttuun muistinpaikkaan, konfiguroida kirjoitusoikeuksia jne. Seuraavissa kappaleissa on käsitelty eri tiedonsiirtomahdollisuudet Sarjaliikenne Liki kaikissa laitteissa on RS-232-liitäntä. RS-232 vaatii vain kaksi johtoa, mutta johdon pituus on rajoitettu n. 15 metriin signaalin heikentymisen vuoksi. Tiedonsiirtonopeus on alle 20 kbps. 56

57 RS-422 käyttää neljää johtoa ja sallii 1,2 km pituiset johdot; RS-422 sallii 100 kbps:n nopeudet. RS-485 käyttää myös neljää johtoa ja on multipoint-järjestelmä joka sallii 10 Mbps:in nopeudet. Tieto voidaan lähettää langattomasti RF-modeemin avulla (esim. Satel modeemi). RFmodeemi käyttää MHz taajuutta. Taajuus on yleensä luvanvarainen. Ainoastaan 468,2 MHz ei vaadi erillistä lupaa (lähetysteho 500 mw). Antennista riippuen kantama voi olla jopa 40 km Paikallisverkko: Ethernet Joissakin lukijoissa on Ethernet-liitäntä, josta tieto lähetetään TCP/IP protokollan mukaisesti tietokoneeseen. Lukijalla on siten oma IP-osoite, ja se on kytketty paikallisverkkoon Langaton lähiverkko: WLAN Langattomia lähiverkkoja (WLAN) käytetään tunnistuksessa eniten siirrettäessä tietoa RFID-käsilukulaitteista tai viivakoodilukijoista keskustietokoneisiin. WLAN käyttää 2,45 GHz:ä taajuutena. IEEE:n standardi on kehitetty langattomien lähiverkkojen varten, mutta tämä standardi ei takaa eri valmistajien välistä yhteentoimivuutta. Näin ollen WLAN-laitteen, joka kytketään tietokoneeseen, on oltava samalta valmistajalta kuin lukulaitteenkin. Uudet aloitteet kuten OpenAir pyrkivät parantamaan yhteentoimivuutta GSM: SMS, DATA GSM:n avulla voidaan siirtää dataa satoja kilometriä lähes reaaliajassa. Tiedonsiirto voi tapahtua lyhytsanomana eli SMS-viestinä tai datapuheluna. Lyhytsanoman etuna on se, että varsinaista yhteyttä toiseen koneeseen ei tarvitse muodostaa, mutta tiedon määrä on rajoitettu 160 merkkiin. GSM-puhelin voidaan kytkeä RS-232 porttiin (esim. Siemens M-20) Tiedonsiirto taustajärjestelmien ja muiden operatiivisten järjestelmien välillä Koko kuljetusketjun ohjauksen kannalta - varsinkin intermodaalikuljetuksissa - on olennaisen tärkeätä kyetä välittämään tunnistetieto ketjussa eteenpäin. Tällöin on kyse lukulaitteen taustajärjestelmän ja muiden sidosryhmien operatiivisten tietojärjestelmien 57

58 välisestä tiedonsiirrosta. Tähän tiedonsiirtoon on olemassa standardeja kuten esimerkiksi EDIFACT ja tulevaisuudessa myös XML. EDI-muotoisena voidaan kirjoitettaviin saattomuisteihin välittää mm. rahtikirjatieto kansallisen soveltamisohjeen eli kuljetussanoman mukaisesti. Kuljetussanoma pohjautuu kansainväliseen EDIFACT-standardin IFCSUM-sanomaan ja on siten aito osajoukko tästä. Haluttaessa välittää kuljetustilannetieto voidaan tässä hyväksikäyttää kotimaista IFTSTA-sanoman soveltamisohjetta, joka myöskin pohjautuu kansainväliseen EDIFACT-standardiin. Internet-pohjaisten sovellusten määrän kasvaessa räjähdysmäisesti on yleistynyt tietosisällön määrääväänä standardina XML (Extensible Markup Language), jonka avulla voidaan www-sivujen tietosisältö kuvata strukturoidusti. XML tulee vaikuttamaan myös yritysten tietojärjestelmien välisen tiedonsiirron standardointiin, mistä syystä YK:n kauppamenettelyjen kehittämiseen erikoistunut organisaatio UN/CEFACT (United Nations body for Trade Facilitation and Electronic business) sekä OASIS (Organization for the Advancement of Structured Information Standards) ovat tehneet aloitteen elektronisen business-to-business kaupankäynnin XML-kielen käyttöönoton ja soveltamisen standardoinniksi. Aloitteen pohjalta on perustettu UN/CEFACT ja OASIS -organisaatioiden yhteinen työryhmä: ebxml Initiative (electronic business XML Initiative). UN/CEFACT on päättänyt keskeyttää työryhmiensä (kattaa myös UN/EDIFACT Working Groupin) XMLkehitystyön kunnes ebxml Initiative on julkaissut työnsä tulokset. ebxml Initiative -työryhmän tehtävänä on korkeintaan 18 kuukautta kestävän tiiviin projektin aikaan saada tekniset puitteet ja suositukset XML-kielen yhdenmukaisesta käytöstä sähköisen liiketoiminnan informaation välityksessä henkilöiden, yritysten ja muiden organisaatioiden välisessä tiedonsiirrossa. Tällä pyritään välttämään erilaisten yritys- ja/tai käyttäjäryhmäkohtaisten omien soveltamistapojen syntyminen. Standardoinnilla halutaan estää tuhansien erilaisten XML-muotoisen tiedon välittämisen soveltamistapojen syntyminen ja tilanne jossa elektronisesta kaupankäynnistä jää pois sen kriittisin elementti eli automaattinen standardilinkki eri organisaatioiden operatiivisten sovellusten välillä. ebxml-projektin alustavien lopputulosten pitäisi olla saatavina vuoden 2000 loppupuolella. 6.6 Yhteenveto ja johtopäätökset Trackidef -projektin tämän osuuden keskeisimmät havainnot koottuna ovat: - nykytilanteessa saattomuisteihin perustuvaa tekniikkaa kannattaa soveltaa vain suljetuissa järjestelmissä - laajempi käyttöönotto edellyttää yhden tai useamman suuren kansainvälisen yrityksen tai toimialan vahvaa sitoutumista kansainvälisen ISO-standardin käyttöönottoon 58

59 - laaja käyttö vaatii toimitusketjunäkökulmaa, jossa lähetys ja yksikkö voidaan tunnistaa läpinäkyvästi kaikissa käsittelypisteissä ja joihin liittyy merkittävässä määrin automaattista tavarankäsittelyä - tietojärjestelmien kannalta sanomienvaihtostandardit ovat jo vakiintumassa (EDI, XML), mutta ketjun eri vaiheissa on edelleen mustia aukkoja - elektroniseen tietojenvaihtoon pohjautuvien integroitujen järjestelmien lisäksi tulee syntymään myös yhteisiä järjestelmiä tai palveluja (collaborative processing, supply chain syncronisation). 6.7 Paikannustiedon siirto Paikannusteknologiat GPS on ylivoimainen teknologia paikantamisessa. Kehitteillä on myös GSM-pohjainen yksiköiden paikannus, mutta laitteita tai valmiita järjestelmiä ei vielä ole juurikaan tarjolla Tiedonsiirto Kuljetusyksikön paikannustieto täytyy siirtää automatisoidusti asiakkaalle. GSM-verkkoa käytetään tiedon siirtämiseksi kuljetusyksiköstä. Paikannustieto lähetetään valvontakeskukseen määritetyin aikavälein tai kaikista erikoistapahtumista. Erikoistapahtumia ovat mm. yksikön saapuminen lähelle määränpäätä tai sieltä lähteminen edelleen toiseen paikkaan sekä ajoneuvon poikkeaminen aikataulusta. Asiakas voi Internet-liittymän kautta selata valvontakeskuksessa olevia tietoa tai tieto voidaan myös lähettää suoraan asiakkaalle. GPS- ja GSM-laitteet vaativat tehoa. Tällä hetkellä useimmat laitteet on kehitetty reeferja säiliökontteja varten, joiden teholähdettä GPS/GSM-laite voi käyttää. Osassa laitteita on myös oma paristo tai ne voivat käyttää aurinkopaneeleja. GPS-laite voidaan sijoittaa kontin sisälle ja vain antennin tarvitsee olla ulkona. GPS-antenni vaatii näköyhteyden satelliittiin, joten yksikköä ei huomata sen ollessa rakennuksessa tai laivan ruumassa. GSM:n varjopuolena on sen peittoalue, joka tällä hetkellä kattaa vain 6 % maapallon pinta-alasta. Lisäksi roaming-kulut ulkomailla voivat olla suuria. Vaihtoehtoisia tiedonsiirtomahdollisuuksia ovat LEO- (Low Earth Orbiting) ja GEO- (Geostationary ) satelliitit. Paikannustieto voidaan myös välittää satelliittiyhteyden kautta. Satelliitti voi olla GEO ("Geostationary Earth Orbiting" kuten Inmarsat, Polar Orbiting kuten Argos tai LEO (Low Earth Orbiting) kuten OrbComm. Niistä LEO ovat halvimpia, koska käyttöönotto- ja kommunikointikustannukset ovat pienempiä: LEO satelliitti on vain 825 km maapinnan yläpuolella, GEO-satelliitti km. 59

60 OrbComm:illa on v alussa 36 satelliittia käytössä. Paikannustietoa välitettään eri maa-asemille, josta se välitettään asiakkaalle. Suuri markkina on tällä hetkellä "reefer"- ja tankkikontteja, jossa on valmis teholähde kontin sisällä. Vastaanotin (esim. Quake Wireless) on GPS/GSM-laitteen verrattuna suuri. Laitteita on kehitetty jotka mahdollistavat sekä GSM ja OrbComm:in käyttö, esim. GSM GSM-peittoalueella ja OrbComm peittoalueen ulkopuolella. 60

61 7 Pilot 7.1 Tarkasteltavat asiat Projektin yhteydessä toteutetussa pilotissa kerättiin käytännön kokemuksia RFIDteknologiaan perustuvasta automaattisesta kuljetusyksikön tunnistusjärjestelmästä. Koejakson tuloksiin perustuen pystyttiin arvioimaan konseptin toimivuutta ja sen vaatimia lisäominaisuuksia. Tarkasteltavia asioita olivat mm.: - saattomuistien sijoitus - tunnistuksen ja tiedonsiirron varmuus - järjestelmän aktiivisuus/passiivisuus - pilotissa tunnistuskohteina rautatievaunut, muiden kuljetusyksiköiden asettamien vaatimusten arviointi - lisäominaisuudet Saattomuistien sijoituksessa kuljetusyksiköihin ja vetokalustoon on huomioitava kansainväliset standardit, esimerkiksi UIC:lla on omat vaatimuksensa rautatiekuljetuksiin sovellettavien laitteiden asennuksen suhteen. Myös eri kuljetusyksiköille on laadittu omia standardejaan. Yhteensopivuuden varmistaminen yleisesti hyväksyttyjen säännösten puitteissa edesauttaa toteutettavien tunnistus- ja seurantajärjestelmien jatkokehitystä ja käyttöönottoa osana kansainvälisiä kuljetusketjuja. Tunnistuksen ja tiedonsiirron varmuus tulisi olla 100 %. Erityistä huomiota kiinnitetään integroitavien tietojärjestelmien liittymiin, jotka asettavat omat vaatimuksensa tietosisällölle, tiedon muodolle ja siirtotekniikoille. Tiedonsiirron instrumenttinä käytetään GSM:n lyhytsanomatekniikkaa (SMS) tai datapuhelua. Myös Internet- tai intranetpohjaiset sovellukset ovat mahdollisia. Pilotoitavat järjestelmävaihtoehdot olivat toiminnaltaan passiivisia eli lukulaite tunnisti automaattisesti ohitseen menneen rautatievaunun saattomuisteineen, jonka jälkeen paikallis-pc:ltä tai GSM-modeemista lähti tapahtumasta ilmoitus keskustietokoneelle. Passiivinen järjestelmä ei kuitenkaan reagoi tapahtuma-ajan oikeellisuuteen eli onko lähetys suunnitellun aikataulun puitteissa vai myöhässä. Aktiivinen järjestelmä ilmoittaa automaattisesti kaikista poikkeamista ja viestittää asiakkaalle mahdollisista viivytyksistä. Lisäksi järjestelmä antaa lähetykselle uuden saapumisajan, joten asiakas voi järjestää omat toimintonsa uudelleen korjatun informaation perusteella. Aktiivisuustasoja voi olla useampia riippuen järjestelmän omatoimisuudesta ilmoitusten, uudelleensuunnittelun ja korvaavien toimenpiteiden suorittamisen suhteen. Tässä yhteydessä tunnistetaan ja seurataan rautatievaunuja, mutta tarkastelussa otetaan huomioon mahdollisimman hyvin myös muiden kuljetusyksiköiden (perävaunut, kontit, vaihtokuormatilat) tunnistustapahtumalle aiheuttamat toisistaan poikkeavat vaatimukset. 61

62 Tunnistus- ja seurantajärjestelmä antaa vähintään kolmenlaista tietoa tunnistustapahtuman yhteydessä: havannoitavan kohteen tunnistetiedot sekä senhetkisen sijainnin ja ajan. Lisäominaisuuksia lisäämällä järjestelmä voi informoida esimerkiksi lähetyksen yhtenäisyyden (puuttuuko lähetyksestä joku yksikkö useamman kuljetusyksikön tapauksessa), laadun (havaitut vauriot) sekä alempien pakkaustasojen yhtenäisyyden ja laadun. 7.2 Laitteiden valinta Useimmat järjestelmät käyttävät 2,45 GHz taajuutta. Näitä järjestelmiä käytetään laajalti myös ajoneuvojen tunnistamiseen. Käyttökokemukset kerättiin kappaleessa 5.4. Toisen projektikokouksen yhteydessä pilotoitaviksi järjestelmiksi valittiin järjestelmät, jotka käyttävät taajuuksia, joita ei vielä käytetä Suomessa: 868 MHz:n Gantner Identec ILR ja 5.8 GHz:n taajuudella toimiva Androdat Telides. Identec ILR:n valintaperusteina olivat mm. moniluku, pitkä lukuetäisyys, ruuhkaton taajuus ja muistin määrä. Lukijan hinta on noin mk ja saattomuistin noin 380 mk (suuremmissa määrissä hinta laskee lukijan osalta mk:aan ja saattomuistit mk:aan). Toiseksi laitteeksi sovittiin otettavaksi 5.8 GHz:n laite (Androdat Telides). Erityisesti LM haluaa kokemuksia kyseisen taajuuden käytöstä (tietulli). Lukijan hinta on noin mk ja saattomuistin noin 170 mk. 7.3 Testipaikka Koejärjestelyt toteutettiin sijoittamalla lukulaitteet SeaRailin telinvaihtohalliin sekä sen ulkopuolelle Turun satamassa. Osa pilotin tarvitsemista laitteista sijoitettiin läheiseen SeaRailin toimistoon. Keskitetystä telinvaihdosta johtuen hallin kautta kulkevat kaikki rautatievaunut, joita operoidaan sekä Suomen että muun Euroopan rataverkolla. Vain pieni osa tulevista vaunuista puretaan satamassa rekka-autoihin tai toisiin rautatievaunuihin ja jää näinollen tunnistamatta koejärjestelyn aikaisessa lukupisteessä. Nordwaggonin omistamia ja SeaRailin operoimia rautatievaunuja on liikenteessä noin 250 kpl. Vuosittain telejä vaihdetaan kpl. 7.4 Pilotin sisältö Pilot suunniteltiin RFID-osioltaan kolmivaiheiseksi: 1. Lukuominaisuuden testaus (Androdat) 2. Lukuominaisuuden testaus (Identec) 3. Luku-/kirjoitusominaisuuksien testaus (Identec) 62

63 7.4.1 Lukuominaisuuden testaus (Androdat) Androdat Telides-laitteen yhteydessä testattiin tunnistustapahtuman lukuominaisuutta (kuva 25). Telinvaihtohallissa olevaan lukijaan liitettiin Satel-radiomodeemi, joka oli yhteydessä vastaavaan toimisto-pc:hen kytkettyyn modeemiin. Windows-ympäristössä toimivan NetOp-etäkäyttöohjelman ja korttipuhelimen avulla tunnistustieto välitettiin toimistosta edelleen keskuskoneelle. Telinvaihtohalli Kuva 25. Androdat Telides-laitteeseen perustuva tunnistuskonsepti Luku-/kirjoitusominaisuuksien testaus (Identec) Toinen testilaite oli Identec ILR. Tiedonsiirrossa keskuskoneen ja lukijan välillä käytettiin kahta vaihtoehtoa, jotka suunniteltiin Identecistä saatujen tietojen perusteella (kuva 26). Ensimmäisessä vaihtoehdossa lukijaan liitettiin GSM-modeemi, joka oli suoraan yhteydessä keskuskoneeseen. Toisessa vaihtoehdossa käytettiin WLAN-tiedonsiirtoa lukijan ja toimisto-pc:n välillä. Vuonna 1999 markkinoilla olleella laitteella ei ollut vielä vaadittua ohjelmointimahdollisuuksia ja ainoa mahdollinen liitin oli Ethernetliitin. Jatkoyhteys keskuskoneeseen järjestettiin NetOp-etäkäyttöohjelman ja korttipuhelimen avulla. Ethernet-liittimen avulla ei voitu toteuttaa langatonta tiedonsiirtoa, joten tiedonkeruulaite oli laitettava telinvaihtohalliin lukijan läheisyyteen. 63

64 Kuva 26. Identec laitteeseen perustuva tunnistuskonsepti. 7.5 Pilotin toteutus Testijärjestelyt aloitettiin tammikuun 2000 lopulla. Koska vaunuihin ei voitu tehdä reikiä optimaalista ruuvikiinnitystä varten, saattomuistin päätettiin kiinnittää rahtikirjalle varattuun ritilään (ns. rotanloukku ). 50 kpl Androdat saattomuisteja asennettiin 25 vaunuun; 30 kpl Identec saattomuisteja asennettiin 15 vaunuun (kuva 27). Identec:illa oli vain sylinterimaisiä saattomuisteja käytettävissä. Ne eivät olleet optimaalisia tähän sovellukseen. Telinvaihtohallin seinälle asennettiin Telides-lukija (kuva 28). Toinen Identec lukijoista asennettiin hallin ulkopuolelle (kuva 29) ja toinen hallin sisäpuolella (kuva 30). Lisäksi asennettiin 3 kappaletta GPS/GSM-moduleita junavaunuihin. 64

65 Androdat Identec vaihtoraide Identec korjausraide Kuva 27. Antennien asennus telinvaihtohallissa Kuva 28. Identec saattomuisti asennettu Nordwaggon vaunun ritilään 65

66

67 Kuva 29. Androdat lukija ja Satel modeemi telinvaihtohallissa Kuva 30. Identec lukija ulkona Kuva 31. Identec lukija sisällä 7.6 Saattomuistijärjestelmän kustannukset Saattomuistiteknologiaan perustuvan järjestelmän kustannuksista saa käsityksen seuraavan teoreettisen laskelman perusteella: 67

68 - Yhden yksikön tunnisteet (esim. trailer) 2 kpl 200 mk / yksikkö - Portin tunnistimet; 2 lukijaa mk, tiedonsiirron laitteet mk eli yhteensä mk Jos järjestelmä asennetaan 50 traileriin, jotka tunnistetaan 3 portilla saadaan laitekustannuksiksi mk. Tämän lisäksi tulevat asennuskustannukset, kaapeloinnit ja tietojärjestelmäsovellus. 7.7 Tulokset ja tulosten tarkastelu Lukulaitteet asennettiin ja saattomuistit vaunuihin sen jälkeen. Mittaustiedot kerättiiin tekstitiedostoon, joka siirrettiin kerran päivässä GSM-yhteyden avulla toimistoon. Molemmat pilotoitavat laitteet (Identec ja Androdat Telides) toimivat testeissä sataman talviolosuhteissa. Asennusten ja kokeen käynnistyksen kokemusten perusteella voidaan todeta, että toimivan järjestelmän käyttöönotto vaatii järjestelmäintegraattorin. Androdat: - 48 saattomuistia asennettiin 24 vaunuun (ennen 28.2). - 1 lukija asennettiin halliin. Tämä lukija tunnisti yhden vaunuun asennetuista saattomuisteista - laite oli pois käytöstä Todennäköisin syy on modeemiyhteyden pettäminen modeemi vaihdettiin RS-232 johto-liittymään. Tämä vaihto paransi myös tunnistustietojen laatua: heijastusten vuoksi modeemin kautta tuli virheitä tunnistuksen aikana. Androdatissa ei ole virhetarkistusta (esim. CRC), niin että se on herkämpi virheisiin vaunua tunnistettiin, joka olivat Searailin toimittamalla listalla (mukaan lukien 2 vaunua jotka tunnistettiin vasta seuraavana päivänä) - 6 vaunua ei tunnistettu. Mahdolliset syyt: saattomuisti irtosi vaunusta (139D vaunusta ) metallinen laite tai ihminen lukijan ja vaunun välillä tunnistushetkellä (laite oli pois käytöstä, muttei tullut virheilmoitusta) (tarkistuslistan virhe?) - 2 vaunua tunnistettiin, mutta eivät ole listalla välisenä aikana vaunu oli korjausraiteella ja se tunnistettiin jatkuvasti. Korjausraide on lukijan kentässä, ja kentän muotoon ei voinut vaikuta Identec: - 30 saattomuistia asennettiin 15 vaunuun (maaliskuun alussa) - 2 lukijaa asennettiin: yksi hallissa, toinen ulkona. Molemmat vaunuun asennetut saattomuistit luettiin. - laite oli pois käytöstä Syy on epäselvä; mahdollisesti johto oli pois seinästä. 68

69 - 103 saattomuistia tunnistettiin Saattomuistia ei tunnistettu. Mahdolliset syyt: - saattomuisti irtosi vaunusta ( (9365-9) ja (9423-6) - (1 saattomuisti ei vielä asennettu) Identecillä ei ollut virhetilanteitä (paitsi irtoneita saattomuisteja) maaliskuun alun jälkeen. Androdatilla on muutamia vaunuja joita ei tunnistettu. Virheet olisi voitu välttää valitsemalla toinen lukijan sijoitus (esim. hallin ulkopuolella). Saattomuisti tunnistettiin yleisesti muutamia kertoja peräkkäin kun juna liikkui hallin kautta. Osa Identec tiedostoa: :35:39:410ITM-ver0.1,01, , :36:00:620ITM-ver0.1,01, , :36:10:010ITM-ver0.1,01, , :36:35:550ITM-ver0.1,01, , :48:27:000ITM-ver0.1,01, , :48:57:320ITM-ver0.1,01, , :49:12:700ITM-ver0.1,01, , :49:22:860ITM-ver0.1,01, , :49:38:070ITM-ver0.1,01, , Tiedonkeruuohjelma lisää aikaleiman ja ottaa viestin talteen. Lukijan viesti sisältää mm. laitteen version, tunnistetun saattomuistin ja lukijan IP-osoitteen. Osa Androdatin tiedostoa: :59:28:45066BCA :47:16:38066BCA E :01:09:55066BCA E :16:17:52066BCA :24:12:39066BCA Jokaisessa rivissä on merkitty aika, lukijan tunnusnumero ja saattomuistin ID. Helmikuun alussa ( ) korjausraiteella oli vaunu. Androdatin lukulaitteen kenttää ei voida säätää ja vaunu huomaattiin, jos lukijan ja vaunun välillä ei ollut esteitä. Luku ei silloin toimi virheettömästi vaan luettaessa havainnoitiin virheellisiä merkkiä kuten :32:15:53066BCA :32:15:86066BCA :32:16:69066BCA :32:16:80066BCA Virheellisiä merkkejä ei luettu modeeminyhteyden vaihtamisen jälkeen. 7.8 GPS Projektin aikana projektiryhmässä ilmeni kiinnostusta ja tarvetta paikannustiedon lisäämiseksi tunnistustiedon yhteyteen. Tähän soveltuva paikantamisen työkalu on GPS. 69

70 Projektisuunnitelmassa ei mainita "paikantamista", vaan tutkimuskohteena on "tunnistaminen". Varsinaisen TRACKIDEF-pilotin yhteydessä kokeiltu AVL Service-sovellus antoi hieman tuntumaa, miten tunnistus- ja paikannustieto on integroitavissa käyttäjää varten. Syvempiä analyysejä sovelluksen teknisestä toimivuudesta yms. ei tehty, koska aihe ei varsinaisesti kuulunut asetettuun tutkimustavoitteeseen. Saatujen kokemusten perusteella tunnistus- ja paikannussovellusten integroiminen vaikuttaa mielenkiintoiselta ja vaatisi jatkotutkimusta IT-Solicomin SPS-palvelu IT-Solicom on kehittänyt palvelun ajoneuvojen ja konttien paikantamiseen. Ajoneuvoon tai konttiin asennetaan ulkopuolista virtalähdettä käyttävä GPS/GSM-moduuli, joka on kooltaan noin 5 x 5 x 20 cm. Laite lähettää paikkatiedon kysyttäessä, määritellyin aikavälein taikka paikannettavan kohteen saapuessa tai poistuessa määritellyltä alueelta. Kysely voidaan tehdä GSM-puhelimella tai palvelun käyttöoikeuden omaavan tietokoneen Internet-selaimella tietosuojatun liitynnän kautta. Projektin yhteydessä asennettiin kolmeen SeaRailin operoimaan vaunuun IT Solicomin paikannuslaitteet. SeaRailin tapauksessa vaunujen sijainti päivittyy automaattisesti 4 tunnin välein. Virransäästösyistä GPS-paikanninta käytetään päällä 20 minuutin välein, muulloin se nukkuu. Sijainti päivitetään myös vaunun seisahtuessa viimeisen hereillä olon jälkeen tai vastaavasti sen lähtiessä liikkeelle. Sijainti päivittyy edelleen, jos vaunu on saapunut seuraavien kaupunkien läheisyyteen tai poistunut niiden lähistöltä: Hämeenlinna, Kouvola, Tampere, Hallsberg, Malmö, Kööpenhamina ja Oslo. Sijainti päivittyy (GPS-laite herää) myös aina kysyttäessä sijaintia Internet-palvelun "Kysy sijainti" toiminnolla tai GSM-puhelimella. Kuvassa 32 on kuva SPS-palvelun käyttöliittymästä. 70

71 Kuva 32. IT-Solicom SPS-palvelun käyttöliittymä. 71