ITC^PRO: ereignisbasierte Füllstandmessung
im Rhenus Enterprise Lab

Die Füllstandmessung mit dem Rhenus-Füllstandsensor ITC^PRO adressiert die zentrale Frage, wie sich Entsorgungslogistik durch ereignisbasierte Füllstandsmessung ökologisch und ökonomisch verbessern lässt.

Der low-cost Füllstandsensor arbeitet berührungslos, arbeitet ultra-low-power, erfasst den Füllstatus von Sicherheits- und Wertstoffbehältern ereignisbasiert, überträgt die Daten per NB-IoT und stößt bedarfsgerechte Abholungen an. Smart Contracts auf einer Distributed-Ledger-Infrastruktur erzeugen manipulationssichere Prozessketten bis hin zur automatisierten Zahlungsabwicklung.

Das Rhenus Enterprise Lab startete 2017 mit dem Ziel, das Behältermanagement von Entsorgungsunternehmen weitgehend zu automatisieren und im nächsten Schritt zu autonomisieren.
Kern des Projekts ist der ITC^PRO als Füllstandsensor, der auf nicht-bildgebender Laser-Time-of-Flight-Technologie basiert und Füllstände von Datenschutz- und Wertstoffbehältern ereignisbasiert erfasst. Die Messdaten fließen als Rohdaten direkt in ERP-Systeme ein, automatisieren die Erfassung der Füllwerte, organisieren Abholungen und unterstützen die Optimierung der Touren.

Rhenus verfolgte zudem ein infrastrukturloses Sensordesign: ITC^PRO nutzt standardisierte Mobilfunknetze, lässt sich in bestehende oder neue Software integrieren und liefert ungefilterte Daten ohne Vorverarbeitung. Der energieeffiziente, kostengünstige ITC^PRO Füllstandsensor eignet sich für große Behälterflotten; diese energieeffiziente Füllstandmessung unterstützt langfristige Einsatzszenarien.

Die Industrie steht vor mehreren Herausforderungen: Datenschutzvorgaben wie EU-DS-GVO, Bundesdatenschutzgesetz und DIN 66399 erfordern rechtssichere Prozesse. Bisher schätzen Dienstleister den Füllstand vieler Behälter, was zu unnötigen Fahrten, Überläufen, zusätzlichem Ressourcenverbrauch und höherem CO2-Footprint führt. Zusätzlich erschweren zahlreiche in sich geschlossene Insellösungen sowie heterogene Infrastrukturen die flächendeckende Einführung ereignisbasierter Füllstandsmessung.

Nutzen Sie ITC^PRO als Referenz für datenbasierte Füllstandmessung.

Unser Leistungsangebot:

• IoT-Entwicklungen für datenbasierte Entsorgungslogistik, insbesondere der kostengünstige, energieeffiziente ITC^PRO Füllstandsensor auf Basis nicht-bildgebender Laser-Time-of-Flight-Technologie
• Ereignisbasierte Messung und Übertragung der Füllstandshöhe von Datenschutzbehältern sowie Wertstoffbehältern
• Echtzeit-Datenübertragung über den Mobilfunkstandard NB-IoT für tiefe Gebäudedurchdringung und großflächige Abdeckung
• Integration der Messdaten als Rohdaten in ERP- oder andere Backend-Systeme der Dienstleister zur automatisierten Abholung
• Einsatz in Innen- sowie Außenbereichen durch robuste, wartungsarme Auslegung ohne lokale Infrastruktur
• Energieeffiziente Elektronik mit ultra-low-power Füllstandsensor für lange Batterielaufzeiten
• Skalierbarkeit für große Flotten von Sicherheits- und Wertstoffbehältern
• Validierung der Prozessdaten durch Smart Contracts mit automatisierter Zahlungsabwicklung

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»Dank des ITC^PRO Füllstandsensors reduziert sich die Zahl der Leerfahrten. Abholfahrten lassen sich energie- und kosteneffizient planen und der CO2-Footprint der Kunden sinkt. Füllstandmessung wird damit zu einem messbaren Hebel für ökologische und ökonomische Verbesserungen in der Entsorgungslogistik.«
Leon Siebel-Achenbach, MBA, Projektbetreuer im Rhenus Enterprise Lab, Fraunhofer IML

Die Lösung: ITC^PRO für ereignisbasierte Füllstandmessung

Die Projektlösung basiert auf dem Rhenus-Füllstandsensor ITC^PRO, der mittels nicht-bildgebender Laser-Time-of-Flight-Technologie die Füllstandhöhe im Behälterinneren erfasst. Der Sensor arbeitet als ultra-low-power Füllstandsensor und misst berührungslos. Die Messung erfolgt ereignisbasiert, etwa beim Erreichen definierter Füllstände. Über den Mobilfunkstandard NB-IoT lässt sich der Sensor bidirektional ansprechen; Nutzer passen Schwellenwerte flexibel an und setzen den Sensor in verschiedenen Behältertypen ein. Die Daten gelangen über den Mobilfunkstandard NB-IoT unmittelbar in ERP- oder andere Backend-Systeme des Dienstleisters als Rohdaten ohne Vorverarbeitung.

Der Sensor ist als low-cost Lösung mit energieeffizienter Elektronik ausgelegt. Die Auslegung unterstützt lange Batterielaufzeiten bei geringem Wartungsaufwand. Die Konstruktion ist robust, für Innen- sowie Außenbereiche geeignet und benötigt keine lokale Infrastruktur. Montage, Hardware und Inbetriebnahme bilden ein kostenoptimiertes Gesamtkonzept, das flächendeckende Roll-outs erleichtert.

Aufbauend auf dem Serienstart bei der Deutschen Telekom IoT GmbH erweitern Rhenus und Commerzbank den Lösungsraum. Prozessdaten werden dezentral in das Distributed-Ledger Corda geschrieben, das als Alternative zu zentral gehosteten Plattformlösungen fungiert. Ein Smart Contract prüft Schreibrechte, Richtigkeit, Zugehörigkeit und Abhängigkeiten der Daten. Bei erfüllten Bedingungen löst das System die Bezahlung der Dienstleistung automatisch aus, inklusive digitaler Bestätigung und Rechnung. Die dezentrale Speicherung bei mehreren Partnern erhöht Datensouveränität und Nachvollziehbarkeit in der Kreislaufwirtschaft.

Nutzen Sie ein Enterprise Lab, um Logistikinnovationen gemeinsam mit Unternehmen und unserer Forschungseinrichtung strukturiert zu entwickeln.

Unser Leistungsangebot:

• Gemeinsame Entwicklung logistischer Innovationen durch Unternehmen und Forschung in einem Enterprise Lab
• Zugang zu modernen Laboren, Prototypenzentrum, Testhallen und Testflächen für rapid Prototyping
• Agile, interdisziplinäre Teams, die neue Lösungen iterativ entwickeln und erproben
• Direkte Überführung von Forschungsergebnissen in Anwendungen bei Industriepartnern
• Skalierbare Konzepte für Supply-Chain-, Kreislaufwirtschaft und Informationslogistik

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Der erste Anwendungsfall betrifft Sicherheitsbehälter für Akten und Datenträger, die aus Gründen des Datenschutzes verschlossen sind. Dienstleister konnten den Füllstatus dieser Behälter lange Zeit nicht visuell prüfen. Bisher schätzten viele Dienstleister den Füllstand, was Tourenplanung, Personalressourcen, insbesondere Fahrpersonal, CO2-Emissionen und die Servicequalität belastete.

Mit dem ITC^PRO werden Datentonnen zu »smarten Sicherheitsbehältern«. Der Sensor misst ereignisbasiert den Füllstand, meldet ein definiertes Füllniveau und löst den Abholprozess aus. Die Messdaten fließen in das ERP-System des Entsorgers ein und steuern die Einsatzplanung der Fahrzeuge. Die Lösung unterstützt Entsorger wie die Rhenus Data Office GmbH bei der Einhaltung der EU-DS-GVO, des Bundesdatenschutzgesetzes und der DIN 66399. NB-IoT sorgt für tiefe Gebäudedurchdringung, etwa bei Behältern in Kellern oder innenliegenden Bereichen.

Wesentliche Effekte im Use-Case:

• Reduktion von Leerfahrten und bedarfsgerechte Entsorgung
• Vermeidung überfüllter Behälter in sensiblen Bürobereichen
• Entlastung der Kunden von der manuellen Beauftragung von Leerungen
• Verbesserung des CO2-Footprints der Kunden durch optimierte Routenplanung
• Skalierbare Füllstandmessung für große Flotten an Sicherheitsbehältern
• Bessere Nutzung knapper Fahrerressourcen durch datenbasierte Tourenplanung

Im Anwendungsfeld »Smart Waste Management« digitalisieren Rhenus und Commerzbank gemeinsam die Supply Chain vom Ping des Sensors bis zur Abrechnung. Aufbauend auf den Füllstandsdaten des ITC^PRO und der ereignisbasierten Füllstandsmessung entsteht eine transparente Prozesskette. Die Projektpartner speichern die Daten dezentral, auch beim Kunden, und nutzen das Distributed-Ledger Corda als Alternative zu zentral gehosteten Plattformlösungen. So behalten alle Beteiligten Datensouveränität, während Anforderungen an Nachweisführung in der Kreislaufwirtschaft erfüllt werden.

Prozessdaten fließen in Echtzeit in das Distributed-Ledger ein. Ein Smart Contract validiert die ankommenden Datensätze, prüft Schreibrechte, Richtigkeit, Zugehörigkeit und Abhängigkeiten. Wenn die hinterlegten Bedingungen erfüllt sind, löst das System automatisch die Bezahlung der Entsorgungsleistung aus; Bestätigung der Transaktion und Rechnung liegen digital vor.

Die Commerzbank integriert Zahlungs- und Finanzierungsfunktionen direkt in die Supply Chain und unterstützt Unternehmen dabei, Zahlungszeitpunkte steuerbar zu halten. Rhenus und Fraunhofer IML nutzen diesen Use-Case, um rechtssichere, papierlose Abrechnungsprozesse zu erproben und auf zukünftige Gesetzesanforderungen im Bereich Aktenvernichtung, Datenträgerentsorgung und Smart Waste Management vorzubereiten.

Ein weiterer Anwendungsfall ist die Übertragung der Füllstandsmessung auf kommunale Wertstoffbehälter. Rhenus führt Gespräche mit einem Recyclingdienstleister, der das System bei Glas- und Altpapiercontainern einsetzen möchte. Ziel ist eine flächendeckende, ereignisbasierte Füllstandsmessung, die kommunale Entsorgungsprozesse unterstützt. Elektronische Füllstandsmessung entwickelt sich bei kommunalen Ausschreibungen zu einem wichtigen Kriterium, um Emissionen und Ressourceneinsatz zu senken.

Die Sensorik erfasst die Füllstände der Container per nicht-bildgebender Laser-Time-of-Flight-Technologie. Die Datenübertragung über NB-IoT eignet sich im öffentlichen Raum durch große Funkzellradien auch für Standorte ohne herkömmlichen Mobilfunkempfang oder bestehende Kommunikationsinfrastruktur. Wertstoffbehälter können so zu intelligenten Behältern werden, die ihren Status erfassen und Abholungen auslösen.

Potenzielle Effekte:

• Vermeidung überfüllter Glas- und Altpapiercontainer im kommunalen Raum
• Verringerung unnötiger Fahrten zu kaum gefüllten Containern
• Bessere Auslastung von Fahrzeugflotten im kommunalen Entsorgungsdienst
• Übertragbarkeit der Lösung auf weitere Wertstofffraktionen und Standorte

Das Enterprise Lab von Rhenus und Fraunhofer IML bildet den organisatorischen Rahmen für das Projekt. Rhenus verfügt über mehr als hundert Jahre Erfahrung in der Logistik und deckt Supply-Chain-Management, Warehousing und Transport ab. Unser Institut hat das Konzept der Enterprise Labs 2013 etabliert und stellt moderne Labore, Prototypenzentrum, Testhallen, Testflächen und Coworking Spaces bereit.

Im Rhenus Enterprise Lab arbeiten interdisziplinäre Teams agil zusammen. Forschende und Praktiker entwickeln Prototypen, unterstützen das rapid Prototyping, testen Bauteile und validieren neue digitale Prozesse. Der ITC^PRO ging diesen Weg von der Idee über Prototyping und Feldeinsatz bis zur Serienreife. 2020 bewährte sich das System in einem Pilotprojekt, im selben Jahr begann der Roll-out auf mehrere Großkunden.

Die Zusammenarbeit mit weiteren Lab-Partnern wie der Deutschen Telekom und der Commerzbank erweitert den Fokus. Telekom-Expertinnen und -Experten brachten den Einsatz von Narrowband IoT ein, Commerzbank-Spezialisten entwickelten auf Basis von Corda Smart-Contract-Lösungen. Das Enterprise Lab fungiert damit als Plattform, auf der Füllstandmessung, IoT und Distributed-Ledger-Technologien zu integrierten Logistiksystemen zusammenwachsen.

Der Rhenus-Füllstandsensor ITC^PRO ist bereits in großer Stückzahl im Einsatz. Serienprojekte zeigen wirtschaftliche Vorteile insbesondere bei größeren Behälterflotten und längeren Einsatzzeiträumen.

Die Lösung adressiert Entsorger, die eine gesetzeskonforme Entsorgung von Akten und Datenträgern anstreben und Emissionen aus Transporten senken wollen. Rhenus und Fraunhofer IML prüfen, inwieweit die Erfahrungen auf weitere interne und externe Logistikabläufe der Rhenus-Gruppe übertragbar sind. Dazu zählen auch kommunale Wertstoffcontainer und andere Behältersysteme. Elektronische, energieeffiziente Füllstandsmessung entwickelt sich dabei zu einem wichtigen Baustein der Kreislaufwirtschaft.

Parallel treiben die Partner den Ausbau der Distributed-Ledger-Infrastruktur voran. Diese Infrastruktur dient als Alternative zu zentral gehosteten Plattformlösungen. In Kooperation mit der Commerzbank entstehen revisionssichere Dokumentationsverfahren mit angegliederter Zahlungsabwicklung auf Basis von Smart Contracts. Damit legen die Projektpartner Grundlagen, um zukünftige Kundenanforderungen und gesetzliche Vorgaben im Bereich Aktenvernichtung, Datenträgerentsorgung und Smart Waste Management zu erfüllen.