Trabalho de Dispositivos e Redes de Sistemas Logísticos
Standards for Container Identification
Miguel Godinho Gomes Matias Ferreira (54446)
DRSL cadeira de
Mestrado em Eng. e Gestão Industrial
Índice
Introdução................................................................................................................................... 3
Evolução Histórica ..................................................................................................................... 3
Contexto Actual.......................................................................................................................... 4
Marcações do Contentor............................................................................................................. 5
Tecnologia .................................................................................................................................. 6
Optical Character Recognition (OCR) ................................................................................... 6
Optical Character Recognition Aplicado ao Processo............................................................ 8
Tags de Identificação................................................................................................................ 10
Leitor (Transceiver – Trasmitter/Receiver) ......................................................................... 10
Etiqueta (Tag) ....................................................................................................................... 11
Etiquetas Activas .................................................................................................................. 11
Etiquetas Passivas ................................................................................................................ 12
Aplicação de RFID Tags ao Processo .................................................................................. 12
Futuro das Tecnologias de ID de Contentores.......................................................................... 14
Bibliografia............................................................................................................................... 16
2
Introdução
Este trabalho visa estudar os padrões de identificação de contentores, nomeadamente as
tecnologias utilizadas para este fim, referindo como são aplicadas, as suas vantagens e limitações,
bem como uma análise ao futuro dessas mesmas tecnologias nesta indústria em particular.
Evolução Histórica
A revolução no que diz respeito ao transporte de mercadorias através de contentores,
aconteceu na década de 50, quando foi feita a estandardização de algumas características
particulares dos contentores bem como de algumas tecnologias aplicáveis ao processo de
manuseamento dos contentores. Hoje em dia, a estandardização de várias características de
contentores é muito mais abrangente e cobre áreas bastante diversas, como por exemplo,
terminologia, equipamentos complementares, normas de identificação electrónicas, selos electrónicos
de segurança ou especificidades electrónicas de troca de informação.
Todas estas medidas, umas mais do que outras, foram em parte responsáveis por permitir o
crescimento que se verificou na contentorização, revolucionando a indústria transportadora nos
últimos 40 anos.
Os mercados estão cada vez mais globalizados e a utilização de contentores continua a
aumentar, e perante novas ameaças de segurança como o terrorismo, é necessário tomar medidas
que tornem possível chegar a um equilíbrio económico entre segurança das mercadorias, custo de
transporte e rapidez de entrega. Uma vez mais, normas de estandardização apresentam-se como
parte da solução para chegar a esse equilíbrio, já que obviamente, os custos operacionais vão ser
muito mais reduzidos se a tecnologia e os todos equipamentos utilizados na indústria forem idênticos.
O crescimento da utilização de contentores, como se pode ver na Figura 1, pode ser
interpretado como o reflexo directo dos benefícios que este tipo de transporte ofereceu e continua a
oferecer hoje em dia. A contentorização representa hoje em dia, cerca de 90% da expedição de carga
(exceptuando a carga a granel), e reduziu significativamente, o tempo e o custo da movimentação de
bens através dos oceanos para o mercado. As normas de contentorização promoveram a remoção de
barreiras técnicas ao comércio, ajudaram à abertura de alguns mercados em várias regiões do globo
e tornaram possível a permuta de bens de transporte sem custos num contexto global.
Figura 1: Taxa média do crescimento do número de contentores transportados.
Contexto Actual
Como já foi dito, nos últimos anos temos vindo a assistir a um aumento no número de
contentores transportados, esta tendência aliada à competitividade inerente ao facto dos grandes
fornecedores dos serviços de transporte deste tipo originarem de países desenvolvidos, torna cada
vez mais necessário o desenvolvimento de sistemas automatizados que simplifiquem o processo,
neste caso de identificação de contentores, com o objectivo de aumentar a sua eficiência e
produtividade.
Tecnologias para identificar contentores podem ser extremamente úteis em várias etapas do
manuseamento destes num parque ou terminal de contentores, nomeadamente, descargas,
transporte dentro do parque ou na gestão do seu conteúdo. O código de cada contentor é
frequentemente utilizado nestas situações e sistemas de reconhecimento automáticos da identidade
de cada contentor estão, hoje em dia, na base dos sistemas automatizados nos parques deste tipo,
por oposição à leitura manual que era feita por operários até à alguns anos atrás.
Os métodos convencionais de reconhecimento automático dos contentores estão divididos
em duas classes principais, claramente distintas, métodos de leitura óptica dos códigos ou tags de
identificação. O método mais utilizado hoje em dia tem como base a tecnologia OCR, mas esta
tecnologia serve somente para identificar os contentores, e num mundo cada vez mais desenvolvido
onde operações logísticas assumem cada vez uma importância maior e há um esforço geral para
reduzir custos e oferecer soluções cada vez mais completas de modo a cativar os clientes, esta
tecnologia acaba por ser algo escassa, assim uma “nova” tecnologia apresenta-se como solução e
representa uma ameaça à OCR, trata-se de RFID.
Assim faremos uma descrição de cada tecnologia em particular, onde faremos referencia às
vantagens e desvantagens bem como às potencialidades que cada uma oferece.
Marcações do Contentor
Um contentor tem várias marcações, para além do código de identificação, contém outras
informações que podem ser obrigatórias, ou não. Como podemos ver na Figura 2, existem diversas
informações espalhadas ao longo da traseira do contentor, podemos ver no canto superior direito o
código de identificação, e mais abaixo, informações relativamente à tara e à capacidade do contentor
que tal como o código de identificação, são obrigatórias.
Podem ainda ser necessárias mais marcações ou avisos, se a carga transportada assim o
exigir, mais uma vez na Figura 2, embora na imagem não seja totalmente visível devido à qualidade
da fotografia, pode-se afirmar que a carga transportada é corrosiva, pois essa informação é dada pelo
símbolo quadrangular branco e preto que se encontra do lado esquerdo da traseira do contentor.
Figura 2: Informação Presente num Contentor
O código de identificação de um contentor, pode-se ver um exemplo na Figura 3, segue normas
definidas (ISO 6346) e é composto por, vários campos, entre eles:
z
Código do Proprietário (“ABC”);
z
Identificador da Categoria do Equipamento (“U”);
z
Número de Série (“123456”);
z
Dígito de Controle (“7”);
Figura 3: Exemplo de um código de ID de um
contentor.
Apenas os primeiros três campos referidos anteriormente são relevantes para a identificação
do contentor, e representam um único código de identificação para cada um. Neste exemplo em
particular, a identificação seria, “ABCU 123456”. O campo respeitante ao código do proprietário é
confirmado através de uma lista onde figuram todos os códigos das companhias. O segundo campo,
neste caso, “U” é quase sempre o mesmo para todos contentores, diz respeito à categoria do mesmo.
Relativamente ao dígito de controle, este serve para verificar a validade os dez caracteres que
formam o código, para minimizar erros de leitura ou de transmissão, esta validação é feita através de
um sistema de cálculo caracterizado por atribuir valores numéricos às letras que compõe o código de
proprietário que depois são utilizados juntamente com os algarismos do número de série num
conjunto de operações aritméticas que, caso normal, resultam na obtenção do dígito de controle.
Tecnologia
Optical Character Recognition (OCR)
A tecnologia usada para ler os códigos de contentores opticamente, designa-se por Optical
Character Recognition, ou simplesmente, tecnologia OCR. Este sistema caracteriza-se por conseguir
ler automaticamente os códigos de identificação e se necessário as matriculas dos camiões que os
transportam, esta tecnologia funciona através da procura de padrões em imagens que depois são
comparados com os padrões das letras do alfabeto e dos caracteres da numeração arábica. Este
sofisticado sistema de processamento de imagem pode ser utilizado em vários locais do parque ou
terminal de contentores. O equipamento necessário para o funcionamento deste sistema consiste
basicamente em câmaras para capturar imagens da área do contentor onde figura o código e um
software que procede à leitura dessas mesmas imagens, e posteriormente indica os caracteres que
compõem o código, como pode ser observado na Figura 4.
A grande vantagem desta tecnologia consiste no baixo custo de implementação, não é
necessário colocar qualquer tipo de marcação para além daquela legislativamente obrigatória em
cada contentor, não é necessária a existência de vários locais onde os contentores são identificados,
uma vez que a identificação é feita muito rapidamente não existindo grandes constrangimentos
temporais. A principal desvantagem do reconhecimento óptico é o facto da exactidão de leitura dos
códigos ser bastante mais reduzida, principalmente devido aos efeitos que ameaçam a integridade
dos códigos, danificando-os, como por exemplo, riscos. No entanto, este é um problema aceitável
visto que a maioria das vezes e através do julgamento humano, é possível obter sem grandes
problemas, os caracteres que compõem o código do contentor, até porque estes estão colocados em
várias das faces do contentor, assim é altamente improvável que todos estes códigos estejam
danificados ao ponto da sua leitura ser impossível para um humano.
Figura 4: Software de um Sistema OCR
No entanto este sistema tem que ser versátil, porque, embora os códigos de identificação
sejam alvo de normas que os regularizam, existem diversas variações que não facilitam o trabalho
deste tipo de software, como se pode observar na Figura 5, os padrões de escrita do código variam
bastante, além disso, há que contar com as variações no contraste entre as cores que formam o
código e a cor do contentor e até no tamanho das letras e o espaçamento entre elas.
Figura 5: Variações no layout dos códigos de ID.
Optical Character Recognition Aplicado ao Processo
Os códigos de identificação estão escritos no topo, na face lateral, na dianteira e na traseira
do contentor, no entanto, é aconselhável que as câmaras responsáveis por captar as imagens se
foquem na parte traseira do contentor, como se vê na Figura 6, pois é a que oferece melhores
condições para a captura das imagens. Isto acontece devido à maior facilidade em fotografar e
analisar o campo de visão de uma câmara apontada à traseira do que seria se esta fosse apontada à
face lateral do contentor, outro argumento que favorece a leitura do código colocado na parte traseira
é o facto do código presente no topo do contentor apresentar maiores níveis de deterioração,
causados pelo empilhamento.
Figura 6: Disposição do Sistema de Câmaras
Relativamente ao sistema de câmaras e dispositivos necessários para a obtenção de uma
boa qualidade fotográfica das imagens, os sistemas utilizados têm normalmente um layout
semelhante ao descrito na Figura 7.
Figura 7: Exemplo de um Sistema de Reconhecimento de ID de Contentores
Este sistema contempla:
1. Sensores de Activação das Câmaras que detectam se um determinado contentor passou por
uma localização específica e uma câmara capaz de fotografar através de um mecanismo
externo;
2. Um sensor que detecta a luminosidade e o brilho no exterior;
3. Uma câmara que captura uma imagem que contém todo o código de identificação do
contentor em questão;
4. Dispositivo iluminador para ser usado caso a luminosidade esteja a baixo de um valor
predefinido;
5. Controlo do obturador que controla o brilho da fotografia consoante as condições e as
mudanças externas;
6. Um filtro especialmente apropriado para lidar com as combinações entre as cores do
contentor com a cor do código impresso.
Tags de Identificação
As tags ou etiquetas de identificação de contentores utilizam a tecnologia de Radio
Frequency ID, ou RFID. Este tipo de tecnologia está a crescer em vários ramos industriais, e tal
também acontece no transporte utilizando contentores, sendo esta considerada a tecnologia do
futuro.
Existem inúmeras aplicações da tecnologia RFID, ela pode ser aplicada para proceder a
funções de identificação, de tracking até de segurança.
Um sistema RFID é composto por um leitor (também designado por transceiver –
transmitter/receiver) e uma etiqueta (tag), e ambos possuem antenas que são utilizadas para
comunicarem entre si.
O leitor gera um campo electromagnético que é captado pela antena da etiqueta quando esta
entra no perímetro de alcance do mesmo, esse mesmo campo tem a capacidade de gerar uma
corrente induzida que serve para alimentar o circuito interno da etiqueta, nomeadamente se esta for
do tipo passivo. O microchip interno da tag processa as ondas que recebeu e emite outras como
resposta que são captadas pelo leitor e seguidamente interpretadas pelo seu processador.
As vantagens que o RFID apresenta relativamente à tecnologia OCR se olharmos apenas
para fins de identificação de contentores não são muito impressionantes, é certo que a taxa de
identificação é praticamente de 100%, mas a tecnologia OCR também tem uma taxa de identificação
bem sucedida elevada e mesmo, caso isso não se verifique, a inspecção humana dos códigos
garante a resolução dessas situações. A grande vantagem do RFID reside no número de
funcionalidades que podem ser desempenhadas para além de simplesmente identificação de
contentores, nomeadamente, tracking de contentores, soluções muito eficazes de segurança,
vantagens operacionais, controlo a vários níveis da mercadoria, etc.
As desvantagens residem no custo de implementação desta tecnologia, e de ainda ser
relativamente pouco utilizada nesta área industrial em particular, o que eventualmente poderá ser algo
impeditivo devido à falta de experiência e de adequação à utilização do RFID em contentores.
Leitor (Transceiver – Trasmitter/Receiver)
O leitor, pode ser fixo ou móvel, é o dispositivo encarregado de obter as informações
presentes nas etiquetas assim que estas estiverem dentro do seu perímetro de alcance. Existem dois
tipos de leitores, os “read only” e os “read/write”, os primeiros são utilizados com etiquetas passivas,
já que estas apenas enviam dados e aos leitores cabe-lhes apenas efectuar a leitura. Relativamente
aos leitores “read/write”, estes são normalmente utilizados com tags activas, que ao contrário das
passivas, para além de enviar também têm a capacidade de receber e armazenar informações.
Os leitores mais modernos já tem capacidade para suportar diversos suportes e protocolos de
troca de informação, como por exemplo, TCP/IP ou Ethernet, exemplificado na Figura 8. E também já
existem dispositivos electrónicos como PDA's ou até determinados telemóveis que podem
desempenhar a função de leitor de tags RFID.
Figura 8: Leitor de RFID
Portátil
Etiqueta (Tag)
Uma etiqueta é geralmente composta por dois componentes, um pequeno chip de silício ou
um circuito integrado que possui um número único de identificação e uma antena que transmite e
recebe ondas de rádio.
Como já foi feita referência, existem dois tipos principais de etiquetas, as activas e as
passivas.
Etiquetas Activas
As tags activas, Figura 9, caracterizam-se por possuírem um abastecimento próprio de
energia, através de uma pequena bateria interna que fornece energia continuamente ao circuito. Por
essa razão, podem ser feitas trocas de informação até cinco quilómetros de distância,
consideravelmente mais do que no caso das passivas.
Este tipo de etiquetas são mais apropriadas para aplicações de um grau de complexidade
mais elevado e em situações onde a quantidade de informação necessária a armazenar seja maior.
O ponto negativos das etiquetas activas é o seu custo elevado, que pode variar de dezenas a
centenas de dólares dependendo das especificações desejadas.
Figura 9: Etiqueta RFID
Activa
Etiquetas Passivas
As tags passivas, Figura 10, não têm sistema de abastecimento de energia próprio,
dependem da corrente induzida causada pelo campo electromagnético do leitor, por isso, o raio de
acção é algo limitado. Por outro lado, essa lacuna é a grande responsável pelo facto do custo deste
tipo de etiquetas ser muito mais reduzido relativamente às activas, e assim possibilitar uma utilização
muito mais abrangente.
Figura 10: Etiqueta
RFID Passiva
Aplicação de RFID Tags ao Processo
Como é óbvio, a tecnologia RFID oferece bastantes mais possibilidades à contentorização do
que meramente, tags de identificação. Assim, as principais áreas em que esta tecnologia é aplicada
nesta indústria são, identificação, tracking, segurança através de selos electrónicos (e-seals) e
etiquetas para fins da cadeia de abastecimento.
Relativamente no que à identificação de contentores diz respeito, geralmente a tag
responsável pela identificação é a mesma do que a responsável pelo tracking, se for caso disso. Ou
seja, o facto de determinado contentor possuir uma etiqueta que ofereça capacidades de tracking,
naturalmente dispensa o contentor de ter outra tag exclusivamente para fins de identificação, seria de
algo modo, redundante. O inverso não é verdade, as tags de identificação não são boas soluções
quando se quer fazer, eficazmente, o tracking de um contentor.
A escolha do tipo de etiqueta irá depender muito das especificações que os responsáveis
pretenderem. Se for necessário monitorizar a posição do contentor em todas as etapas do processo,
representando assim um acompanhamento muito mais dinâmico do percurso percorrido dentro do
parque ou das instalações em questão, e não apenas nos pontos de atracagem ou pontos de
identificação de contentores específicos, a escolha acertada passa por uma etiqueta activa. Nos
casos em que não será necessário um acompanhamento tão especial do contentor e basta identificalo em alguns pontos particulares do percurso, uma tag passiva é provavelmente a opção mais
acertada, visto o seu custo ser muito menor relativamente às etiquetas activas.
Outro factor que pode desempenhar um papel decisivo na escolha da tag de identificação a
utilizar, é a questão da segurança. Esta questão é uma preocupação que especialmente os EUA têm
prestado bastante atenção, e tentam agora assegurar que são feitas inspecções nos pontos de
origem e requerem validações altamente credíveis relativamente aos conteúdos dos contentores.
Como pode ser também necessário fazer a monitorização dos contentores em vias terrestres e nas
pequenas movimentações que acontecem dentro de cada parque ou terminal marítimo, etiquetas de
RFID activas são a solução. Pois esta tag combinada com outras tecnologias como GPS ou até selos
electrónicos, torna possível um acompanhamento muito fiável e seguro em tempo real do contentor.
Um sistema de identificação através de tags de RFID pode ser esquematizado de forma
semelhante ao da Figura 11.
Figura 11: Esquema de um Possível Sistema de Identificação de
Contentores Utilizando Tecnologia RFID.
Primeiramente, em cima e à esquerda temos as tags presentes no contentor, ou seja, a
etiqueta de identificação e possivelmente outras etiquetas que possam desempenhar outras funções
mais especificas, neste caso, incluí a titulo de exemplo, uma etiqueta, mais complexa, de segurança
que é, actualmente, cada vez mais utilizada. Estas são activadas assim que entrarem no campo de
acção do leitor de RFID e o processo de comunicação da informação presente nelas ocorre
imediatamente, seguidamente o leitor processa essa informação e transmite-a para a unidade de
identificação automática dos contentores que será onde o contentor será efectivamente identificado.
Essa informação segue então para um controlo de comunicação central que depois transmite a as
informações relativas ao contentor aos sistemas mais ao nível do utilizador.
O sistema de operações é talvez o sistema que pode aproveitar melhor este tipo de
informações uma vez que existe de facto uma optimização do fluxo de informação, e permite a
automatização de processos que por sua vez liberta recursos humanos e encurta tempos
operacionais.
Os sistemas externos que referi no esquema, podem ser de vária ordem, mas gostaria de
referir as potencialidades que pode oferecer, particularmente, no campo da gestão dos eventos da
cadeia de abastecimento, este é um conceito que ainda não está muito desenvolvido mas pode ser
muito importante para empresas transportadoras bem como para os clientes e fornecedores uma vez
que a monitorização do contentor e da carga pode ser muito mais “apertada” através de mensagens
automáticas informando acerca da posição ou até de eventuais problemas que seriam detectados
muito mais cedo, o que pode evitar avultados prejuízos.
Futuro das Tecnologias de ID de Contentores
Hoje em dia, a tecnologia dominante no que toca à identificação de contentores continua a
ser a OCR, isto acontece porque a tecnologia de RFID ainda não foi completamente aceite pelos
responsáveis das empresas transportadoras ou responsáveis portuários.
No entanto, cada vez mais esta resistência ao RFID se vai desgastando, e à medida que os
preços relativos ao equipamento necessário para a instalação deste tipo de tecnologias vão baixando,
cada vez aparecem mais empresários dispostos a investir no RFID. A questão essencial, prende-se
realmente com os custos inerentes à adopção desta tecnologia, o custo unitário de uma etiqueta
passiva varia entre de alguns cêntimos até à unidade de USD, podendo ultrapassar este valor
dependendo de algumas características variáveis como a memória por exemplo. Relativamente aos
custos das tags activas, são muito mais elevados, o preço unitário pode variar entre $10 a $50 USD.
Para além dos custos com as etiquetas (sejam activas ou passivas) ainda há que contar com o custo
relativo a leitores, acções de formação, pessoal especializado, hardware e software especializado,
etc.
Na opinião de muitos peritos, o RFID vai ser a tecnologia do futuro no que diz respeito à
identificação de contentores, não devido propriamente devido à necessidade de melhorar o processo
de identificação mas devido, principalmente as outras vantagens que pode oferecer. Todas aquelas
vantagens que já foram referidas como, melhorar a segurança, proceder ao tracking do contentor ou a
capacidade de fornecer aos gestores informações acerca do estado e da situação do contentor ao
longo do percurso e dos pontos críticos da cadeia de abastecimento podem evitar várias situações
problemáticas que sem dúvida iriam mais tarde ou mais cedo causar prejuízos largamente superiores
aos custos de investimento.
Sendo assim, as grandes companhias transportadoras, a meu ver, têm três opções, continuar
a utilizar sistemas mais primitivos e limitados como a tecnologia OCR e adiar a adopção do RFID;
investir bastante capital na implementação do RFID ou optar por uma solução híbrida, que contemple
as duas tecnologias e assim efectuar uma transição lenta entre a OCR e o RFID.
Destas três alternativas parece-me que o investimento em massa em RFID será a menos
provável a um curto/médio prazo, uma vez que os preços associados à adopção dessa tecnologia
ainda estão muito elevados e caso se queira tirar proveito de todas as potencialidades do RFID, a
utilização de etiquetas activas é uma inevitabilidade e os seus preços ainda são completamente
proibitivos a uma larga escala.
Relativamente as outras duas alternativas, é difícil de prever qual será a opção das grandes
companhias, uma vez que essa decisão pode ser também considerada no âmbito da teoria de jogos,
isto é, pode ser feita consoante a escolha de uma empresa rival. Mas excluindo esse aspecto, cada
decisão tem alguns prós e contras que convém considerar.
Adiar a adopção da tecnologia RFID, é uma opção de baixo risco, já que obviamente, não
requer qualquer tipo de investimento, e pode ser uma boa escolha na medida em que, o preço das
tecnologias tende a descer ao longo do tempo, e quando o investimento for feito poderá ser
conseguido com custos muito mais reduzidos. Além deste aspecto, e embora tratando-se de uma
tecnologia relativamente simples, aplicações mais complexas podem causar alguns problemas
principalmente em fases iniciais, ao adiar a adopção do RFID os problemas de instalação serão muito
provavelmente menores pois as empresas responsáveis pelos produtos e serviços mais complexos
certamente vão estar mais experientes e com um know how mais apurado.
Uma solução híbrida poderia por sua vez dotar determinada transportadora de algumas
vantagens competitivas se os seus clientes estivessem interessados num serviço de transporte mais
seguro e controlado. Os custos de investimento não seriam muito elevados, já que a tecnologia seria
apenas aplicada a uma pequena percentagem de contentores. Provavelmente esta solução iria trazer
algumas complicações especialmente ao nível de coordenação operacional entre contentores que
têm que ser identificados através dos métodos de identificação usuais e os que utilizariam a
tecnologia RFID para esse processo, o que poderia aumentar os custos operacionais. Por outro lado,
começar a pensar neste tipo de tecnologia iria aumentar o know how da própria empresa,
preparando-a melhor para o futuro e também passaria a imagem de uma empresa moderna e
altamente tecnológica o que é sem dúvida muito importante.
Bibliografia
z
CUNHA, Alberto Ramos; DRSL; IST, 2008/2009
z
www.wikipedia.org
z
www.rfidjournal.com
z
www.containerhandbuch.de
z
http://www.chinos-rfid.eu/docs/public/papers/IAME2007RFID.pdf
z
http://www.chinos-rfid.eu/docs/public/papers/SSE2007RFIDSec.pdf
z
http://x.htsol.com/