Catena di fornitura: l’innovazione passa attraverso l’ingegneria

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Per questo motivo Mouser ha collaborato con il Politecnico di Torino, uno dei più prestigiosi atenei italiani, durante gli hackathon organizzati da CLIK Lab (Contamination Lab & Innovation Kitchen, uno spazio dove gli studenti possono sperimentare e tradurre in pratica le competenze apprese a lezione), mettendo a disposizione il supporto necessario per i numerosi progetti nel campo dell’elettronica che sono stati proposti nel corso di questi eventi.

Durante il più recente hackathon (crasi tra hacker, qui intesi come esperti a vario titolo di informatica, e marathon, nell’accezione di convention che si svolge in un periodo di tempo determinato) il problema proposto riguardava l’ottimizzazione dell’efficienza complessiva delle catene di fornitura (suppy chain), con un’enfasi particolare sulla tracciabilità dei prodotti e sull’acquisizione di informazioni relative al loro stato durante il trasporto o nel momento cui vengono immagazzinate. Sono stati individuati diversi casi d’uso potenziali che dovevano essere analizzati dai team coinvolti.

In primo luogo, nell’ambito dell’e-commerce, grandi quantitativi di merce sono ora ordinati direttamente online e quindi spediti a casa degli acquirenti. Una volta aperta la confezione, il cliente può scoprire che il prodotto ordinato sia stato in qualche modo danneggiato. Potenzialmente si potrebbero conseguire significativi vantaggi nel caso in cui fosse possibile mettere a punto un meccanismo in grado di determinare se il prodotto confezionato sia stato soggetto a una manipolazione non idonea durante il trasporto, riportando rotture o altri danni che ne hanno compromesso la funzionalità. Nel comparto alimentare, la tracciabilità ha assunto un’importanza fondamentale, specialmente tenendo conto sia degli scandali relativi alla qualità del cibo emersi nel corso dell’ultimo decennio sia del crescente interesse dei consumatori nei confronti di prodotti di origine locale.

Grazie alla possibilità di accedere a informazioni relative alla qualità delle merci, ai fenomeni ambientali ai quali sono stati esposti durante il trasporto (come ad esempio urti, elevati livelli di umidità o esposizione alla luce solare diretta) e al loro potenziale impatto, è possibile ottenere una significativa riduzione del numero dei prodotti che vengono restituiti e dei conseguenti sprechi. Ciò comporta un duplice vantaggio: incremento dei profitti per il fornitore e aumento del grado di soddisfazione del cliente. Un approccio di questo tipo potrebbe essere utilizzato anche per situazioni più critiche, come ad esempio la spedizione di prodotti medicinali (dove i farmaci, per esempio, devono essere mantenuti a una determinata temperatura per preservare la loro efficacia).

Utilizzando dispositivi hardware per applicazioni IoT e altre tecnologie correlate, i team coinvolti si sono posti l’obbiettivo di creare “smart packaging” in grado di ridurre le problematiche relative ai danni durante il trasporto, nonché di creare confezioni per i prodotti alimentari e unità di refrigerazione in grado di monitorare i prodotti confezionati e avvisare l’utilizzatore dell’approssimarsi della data di scadenza in modo di evitare sprechi (per i prodotti alimentari) o garantire un utilizzo sicuro (nel caso dei medicinali).

In totale sono stati costituiti 7 team di studenti universitari con l’obiettivo di sviluppare progetti in grado di risolvere le problematiche appena esposte. Di seguito una sintetica esposizione dei progetti e dei team coinvolti.

Il team COW (Cut Off Waste), si è focalizzato sullo sviluppo di un frigorifero “intelligente”. L’obiettivo è quello di cercare di limitare lo spreco di cibo: in base ai risultati di uno studio condotto dall’ONU, circa un terzo del cibo prodotto ogni anno per il consumo umano (equivalente a circa 1,3 miliardi di tonnellate) finisce nelle discariche. Sebbene l’Unione Europea stia già intervenendo per ridurre un tale spreco, la sua azione è concentrata principalmente sui produttori. Il lavoro di questo team si è invece posto l’obiettivo di sperimentare modalità in grado di responsabilizzare maggiormente i consumatori, mettendo a punto un meccanismo che permetta loro di consumare le provviste conservate in frigorifero prima della data di scadenza. La soluzione proposta prevede l’uso di un lettore NFC (o di un lettore di codici QR) per acquisire le informazioni relative a un prodotto e quindi inviarle al modulo di sviluppo Bluetooth NRF52-DK di Nordic Semiconductor ubicato all’interno del frigorifero. Il compito di raccogliere tutte le informazioni e memorizzarle in un database è stato demandato alla scheda SA69-0200-1100-C0 di UDOO, dotata connettività Wi-Fi e Bluetooth ed equipaggiata con un processore ARM operante a 1GHz. Inoltre, è stata anche prevista la possibilità di raccogliere dati relativi ad altri parametri di misura (come ad esempio umidità, temperatura e livelli di luminosità) attraverso appositi sensori montati a bordo della scheda.

Il progetto sviluppato dal team Paccathon fa invece ricorso a un accelerometro al fine di rilevare impatti di natura fisica e comunicare se il package ha subito uno o più urti che hanno superato un limite di tolleranza prestabilito. Per questo motivo il package è stato posto all’interno di una sorta di guscio realizzato con materiale rigido (idealmente riciclato) compatibile con i sistemi di imballaggio/disimballaggio automatizzati. Questo guscio è corredato con una serie di sensori e integra un microcontrollore. Il nucleo centrale di questo progetto è costituito dal kit di sviluppo SLN-RPK-NODE di NXP che ospita il microcontrollore Kinetis K64F con core ARM Cortex-M4 e dispone di connettività BLE.

Il team SmartPack si è invece posto l’obiettivo di sviluppare un tag “intelligente” e riutilizzabile per supportare la logistica della spedizione dei pacchi. Questo tag integra un transceiver GPS al fine di monitorare il percorso del pacco (e localizzarne la posizione nel caso vada perduto) e un accelerometro in grado di registrare qualsiasi eventuale errore di manipolazione (rispedendo il prodotto al mittente nel caso si ritenga pacco stesso abbia subito un danno). Tutte le informazioni chiave (indirizzo, codice a barre, data di consegna prevista e così via) essere presentate (e possibilmente aggiornate) attraverso uno schermo e-ink (a inchiostro elettronico). Attraverso questo display sarebbe possibile, almeno in linea teorica, modificare l’indirizzo di consegna anche successivamente alla spedizione e scrivere un messaggio esplicativo per il corriere. Come nel caso del team Paccathon, anche il team SmartPack utilizza come dispositivi hardware il kit SLN-RPK-NODE di NXP e il modulo NRF52-DK di Nordic.

BioDesigners basic concept

Il progetto BioDesigners, che coinvolge tre progettisti e due ingegneri biomedicali, si pone l’obiettivo di realizzare un sistema dinamico per la gestione dei prodotti alimentari in tempo reale, in modo da poter aggiornare i prezzi al dettaglio in funzione dell’avvicinarsi della data di scadenza. Per far ciò è necessario utilizzare un tag da attaccare alla confezione di ogni prodotto, sul quale è possibile conservare i metadati relativi al prodotto. Ciascun tag dovrebbe quindi interagire con l’elettronica presente sullo scaffale e attraverso essa potersi collegarsi al cloud.

Il team Torque ha deciso di adottare un approccio ambizioso applicando la tecnologia blockchain alla distribuzione del cibo attraverso l’uso della piattaforma open source Hyperledger. Anche i team F Society e Chainity hanno impiegato la tecnologia blockchain per il monitoraggio dei prodotti e la conservazione dei dati con l’obiettivo di contrastare le frodi alimentari e impedire danni di natura economica.

Society blockchain system

Nella seconda parte di questo blog verranno riportati i progressi compiuti da ciascuno di questi team per risolvere le sfide proposte a questo hackathon e le tecnologie adottate per raggiungere gli obiettivi prefissati.

Mark Patrick (Mouser Electronics) Prof. Massimo Violante (Politecnico di Torino)

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