Prezentacje projektów – Identyfikacja drogi drewna od lasu do mebla
Czy możliwe jest, by ścięte w lesie drzewo przetworzone zostało na gotowy produkt z drewna? Taka odmiana powszechnego dylematu filozoficznego stanowi pytanie, nad którym przemysł powinien się zastanowić. W obecnej chwili odpowiedź na to pytanie nie jest jasna, ponieważ około 10% drewna ulega zmarnotrawieniu. Oznacza to objętość rzędu 25 milionów metrów sześciennych drewna o wartości 5 miliardów euro na terenie Europy każdego roku. „Jest to olbrzymie marnotrawstwo pieniędzy i zasobów,” mówi Dr Richard Uusijärvi z wydziału technologii drewna Technicznego Instytutu Badawczego SP w Szwecji. „Europa jest olbrzymim eksporterem drewna, uczestnicząc w zakresie 25 do 30% handlu drewnem w skali światowej.” Problem leży w tym, jak wyjaśnia, iż producenci nie biorą pod uwagę jakości drewna przed jego dostawą do tartaków. „Do tartaku dostarczane jest całe drewno, a decyzja co wykorzystać, zapada później. W wielu przypadkach drewno nie posiada odpowiedniej jakości i zostaje wyrzucone.” Dr Uusijärvi był koordynatorem niedawno zakończonego projektu pod nazwą Indisputable Key („Identyfikowalność dla celów konkurencyjności przemysłu drzewnego w cyfrowym łańcuchu operacji przemysłu drzewnego”), który umożliwił wspólne badania mające na celu określenie, jak poprawić sytuację przy zastosowaniu zaawansowanej technologii informatycznej. „Chcieliśmy stworzyć system, który mógłby automatycznie monitorować drogę drewna poprzez kolejne operacje jego przetwarzania na dużą skalę,” powiedział. W ramach systemu zastosowano elektroniczne przywieszki, by ścięte drzewa mogły „przekazywać” swoje dane na drodze z lasu do tartaku, a także technikę druku na płytach drewnianych na ich drodze przetwarzania w finalny produkt. „Dzięki temu, te drzewa, które nie nadają się do tartaku, nie będą tam kierowane. Właściwości tarcicy będą wykorzystywane w sposób zapewniający minimalizację strat,” ciągnie dalej Dr Uusijärvi. „Oznacza to wyższą jakość produktu, przy niższym koszcie środowiskowym.” Wprowadzenie monitorowania W projekcie opracowano system oparty na indywidualnych powiązanych danych (IAD). Znaczy to, że gdy drzewo zostaje ścięte i pocięte na kłody, każda z nich jest oznaczona elektronicznie specyficznym kodem wprowadzanym i zapisywanym w bazie danych; są to informacje takie jak rozmiar kłody, miejsce ścięcia oraz czas ścięcia. Dane dotyczące ściętych drzew i ich jakości mogą być następnie wykorzystane, zarówno w lesie, jak też w łańcuchu przetwórczym drewna, do podejmowania ważnych decyzji, sugeruje Dr Uusijärvi. Oprzyrządowanie umieszczone w pojazdach transportowych oraz sprzęcie przetwórstwa może wykorzystywać takie dane, by upewnić się, że dostarczana jest prawidłowa jakość drewna, stosownie do potrzeb. Technologia poprawia więc logistykę i uniemożliwia mieszanie kłód różnej jakości. Zespół projektowy opracował dwa elementy umożliwiające umieszczanie przywieszek na kłodach ― transponder z mikroprocesorem umieszczonym w drewnie oraz atramentowy system oznaczania. Elementy te dodawane są do ścinanych drzew, a dalsze informacje wprowadzane są, w miarę jak kłoda przechodzi przez poszczególne fazy przetwarzania. Naukowcy opracowali także pomocnicze technologie systemu, obejmujące aplikator automatycznego transpondera (ATA) przeznaczony do wkładania przywieszek do drewna; Automatyczną drukarkę (LogDots) wprowadzającą atrament, jak również systemy wsparcia oraz oprogramowanie do czytania oznaczeń. Ważną cechą systemu, podkreśla Dr Uusijärvi, jest to, że może się on sam poprawiać. „Dane zbierane są w miarę, jak drewno przechodzi przez system. Oznacza to, że zarejestrowane zostało drewno odpowiedniej jakości dla danych potrzeb, co następnym razem pozwala na podejmowanie lepszych decyzji,” twierdzi dalej. „Zapewnia to zminimalizowanie ilości drewna potrzebnego do określonego zastosowania”. Wykonalność Projekt bazował na wcześniejszym przedsięwzięciu finansowanym przez UE. „Projekt pod nazwą Lineset przekonał nas, że taki system identyfikalności byłby możliwy, a ponadto zbadał dokładnie korzyści, jakie mógłby on przynieść dla przemysłu,” mówi Dr Uusijärvi. „Ale musimy stworzyć nowy system, by było to praktyczne na skalę komercyjną.” „Pracowaliśmy nad efektywną adaptacją dostępnych na rynku systemów łączności oraz technologii przetwarzania danych,” dodaje. Kluczowym opracowaniem technologicznym było zastosowanie transponderów RFID (identyfikacja za pomocą częstotliwości radiowej), pracujących na ultra wysokich częstotliwościach. „Nie były one nigdy przedtem stosowane do drewna. Udało się nam udowodnić, że system taki jest możliwy do wykonania na skalę przemysłową,” mówi Dr Uusijärvi. Dla celów projektu wykonano około 30 000 transponderów. „Do ich produkcji zastosowaliśmy proces odlewania wtryskowego,” mówi. Transpondery testowane były w kilku miejscach, na kłodach między lasem a przetwórnią ― na sklejce z tartaku oraz u producentów słupów w Finlandii, Francji, Norwegii i Szwecji. „Osiągnęliśmy to wszystko, co zaplanowaliśmy,” dodaje. „Udowodniliśmy, że możliwe jest wytwarzanie transponderów na wielką skalę. Pokazaliśmy także, że metoda indywidualnych powiązań danych (IAD) pracuje i praktycznie przetestowaliśmy system przez dłuższy okres czasu. Następne czynności Potrzebne jest jednak dalsze rozwinięcie tych technologii, zanim będą one wykonalne na skalę komercjalną. „Musimy zminimalizować koszty oraz wielkość transponderów,” mówi Dr Uusijärvi. Obecny koszt transpondera przy masowej produkcji wynosi około 30 centów. „Koszt ten mógłby być nieco obniżony, bo jest wciąż za wysoki,” ciągnie dalej. „Po to żeby przemysł zastosował ten system, koszt musiałby być na poziomie około 3 centów, a to wymaga opracowania ciągłej technologii procesu wytwarzania, zamiast produkcji niskoseryjnej.” Innym ważnym czynnikiem jest zmniejszenie rozmiarów urządzenia. „Potrzebny jest ciągły proces, który zapewni wkładanie transponderów natychmiast po rozcięciu kłód lub dłużnic,” wyjaśnia Dr Uusijärvi. „Nie jest to możliwe przy obecnej wielkości transponderów oraz siły jaką trzeba włożyć, by wprowadzać je do kłód. Obecnie zajmuje to zbyt długi czas.” Jednak uważa on optymistycznie, że będzie możliwe zmniejszenie wielkości urządzenia o połowę, co powinno rozwiązać problem. „Mamy kilka dobrych koncepcji jak to zrobić. Umożliwi to dziesięciokrotne zredukowanie objętości, a wówczas siły konieczne do wprowadzania będą znacznie niższe.” mówi. Innym elementem wymagającym opracowania w dalszych fazach projektu jest poprawa widoczności atramentu. Zespół realizuje obecnie „wczesne stadia” negocjacji, dotyczące kontynuowania prac projektowych w ramach kolejnego wspólnego badania. „Wielu naszych partnerów będzie chętnie prowadzić dalej wspólną pracę,” potwierdza. W trzyletnim projekcie, zakończonym w marcu 2010 roku, partycypowało dwudziestu ośmiu partnerów. Oryginalny budżet projektu wynosił 12,6 miliona euro, na realizację projektu wydano 13,5 miliona euro, z czego 7,7 miliona uzyskano z budżetu przeznaczonego na badania w ramach Szóstego Programu Ramowego UE (FP6). W projekcie Indisputable Key zaprezentowano technologie, które umożliwią zastosowanie lepszej identyfikowalności w łańcuchu produkcyjnym drewna. Biorąc pod uwagę, iż wydajne zarządzanie naturalnymi zasobami stanowi problem dla wielu sektorów przemysłowych, wyzwaniem jest obecnie rozwinięcie systemu na skalę komercyjną.