Internetul Industrial al Lucrurilor (IIoT) este definit ca un set de dispozitive și aplicații care permit organizațiilor mari să creeze un mediu conectat end-to-end de la nucleu la margine. Include, de asemenea, infrastructura fizică tradițională, cum ar fi containerele și camioanele logistice, pentru a colecta date, a reacționa la evenimente și a lua decizii mai informate cu ajutorul dispozitivelor inteligente.
Internetul Industrial al Lucrurilor (IIoT) este o extensie a Internetului Lucrurilor (IoT) și are multe aplicații în spațiul de consum. Cazurile de utilizare IoT includ, de exemplu, dispozitive inteligente de acasă, cum ar fi Amazon Echo, care utilizează recunoașterea vocală Alexa pentru a stinge luminile de la distanță.
În operațiunile industriale, tehnologia a fost adoptată comercial pe scară largă în medii cu infrastructură complexă și echipamente mari. În schimb, IoT industrial poate gestiona de la distanță sistemele de încălzire, ventilație și aer condiționat (HVAC) în cadrul unei fabrici. Acesta este doar un caz de utilizare IoT industrial pentru eficientizarea și îmbunătățirea managementului operațiunilor de afaceri.
Cum funcționează IoT industrial?
Industrial IoT este o subcategorie a IoT în care companiile redefinisc modul în care se pot conecta, monitoriza, analiza și acționa asupra datelor industriale pentru a reduce costurile și a stimula creșterea.
Ideea din spatele IoT industrial este de a folosi datele care au fost generate de-a lungul anilor de „dispozitive prostute” în instalațiile industriale. Mașinile inteligente de pe linia de asamblare nu numai că pot captura și analiza mai rapid datele, dar sunt și mai rapide în comunicarea informațiilor importante, ceea ce ajută la luarea deciziilor de afaceri mai rapid și mai precis.
Integrarea tehnologiei informației (IT) și a tehnologiei operațiunilor (OT) conduce Internetul industrial al obiectelor. Este o matrice de rețea care conectează dispozitive la dispozitive, colectează date prin tehnologia senzorilor, le analizează și le integrează direct în platforme care acționează ca servicii. Industrial IoT va anunța o nouă eră a cazurilor de utilizare industrială, cu multe oportunități de expansiune economică.
Industrial IoT colectează cantități mari de date de teren de la nivelul fabricii, le transmite prin noduri conectate, le analizează pe servere și transformă informațiile în informații utile pe o platformă cloud. Acest lucru încurajează companiile să ia decizii mai bune pentru piețele specifice și publicul țintă. Cu alte cuvinte, Industrial IoT este un sistem care conectează dispozitive de vârf, cum ar fi actuatoare, senzori, controlere, comutatoare conectate, gateway-uri și computere personale industriale (IPC) la cloud.
Cum sunt legate industria 4.0 și IoT industrial?
Industria 4.0 este un produs al celei de-a patra revoluții industriale. A patra revoluție industrială este definită ca integrarea producției automate tradiționale cu procese industriale alimentate de tehnologii inteligente și dispozitive de comunicare autonome.
Termenul „Industria 4.0”, abreviat ca I4.0 sau I4, a apărut în 2011 ca o inițiativă a guvernului german care a pledat cu fermitate pentru digitalizarea proceselor industriale în ultimii 20 de ani.
După cum este descris de Boston Consulting Group, Internetul Industrial al Lucrurilor (IoT) este pilonul principal al Industriei 4.0, pe lângă fabricarea aditivă sau imprimarea 3D, realitate augmentată (AR), robotică autonomă, analiză de date mari, cloud computing, securitate cibernetică, integrare orizontală și verticală a sistemelor și simulare. Acest lucru se datorează comunicării autonome între mașini și medii digitale descentralizate capabile să rezolve automat problemele care anterior necesitau intervenția umană.
Industria 4.0 cuprinde Internetul Industrial al Lucrurilor, digitalizarea și sustenabilitatea corporativă într-un context mai larg. Industrial IoT este forța motrice din spatele Industriei 4.0, fără de care nu ar exista Industrie 4.0. cu alte cuvinte, IoT industrial se limitează la detectarea datelor, transmiterea datelor, calcularea datelor, procesarea datelor și aplicații inteligente specifice domeniului.
Arhitectura Internetului Industrial al Lucrurilor
O arhitectură tipică IoT industrial descrie aranjarea sistemelor digitale astfel încât împreună să ofere conectivitate la rețea și la date între senzori, dispozitive IoT, stocarea datelor și alte straturi. Prin urmare, o arhitectură Industrial IoT trebuie să aibă următoarele.
1. Dispozitive IoT la marginea rețelei
Acestea sunt grupări de obiecte de rețea situate la marginea ecosistemului IoT. Acestea sunt situate cât mai aproape de locația sursei de date. Acestea sunt de obicei actuatoare și senzori fără fir în medii industriale. O unitate de procesare sau un mic dispozitiv de calcul și o colecție de puncte finale de observare. Dispozitivele Edge IoT pot include dispozitive tradiționale în medii dezafectate, camere, difuzoare, senzori și alte contoare și monitoare.
Ce se întâmplă la marginea cea mai îndepărtată a rețelei? Senzorii preiau date din mediul înconjurător și din elementele pe care le monitorizează, apoi transformă informațiile în valori și cifre pe care platformele IoT le pot analiza și transforma în informații utile. Actuatorii controlează procesele care au loc în mediul observat. Ele modifică mediul fizic în care sunt generate datele.
2. Managementul datelor marginale și procesarea inițială
Fără cantități masive de date de înaltă calitate, analizele sofisticate și inteligența artificială nu își pot realiza întregul potențial. Procesarea datelor este posibilă chiar și la nivelul senzorului.
În acest sens, edge computing oferă cel mai rapid răspuns, deoarece datele sunt preprocesate la marginea rețelei, la senzorul însuși. Aici pot fi analizate date digitale și agregate. Odată ce au fost adunate informații relevante, este posibil să treceți la etapa următoare în loc să trimiteți toate informațiile colectate. Această procesare suplimentară reduce cantitatea de date trimisă către centrul de date sau cloud.
3. Cloud pentru procesare avansată
Dispozitivele Edge sunt limitate în capabilitățile lor de preprocesare. În timp ce marginea a fost adusă cât mai aproape posibil pentru a limita consumul de putere de calcul locală, utilizatorii vor trebui să utilizeze cloud-ul pentru o procesare mai profundă și mai amănunțită.
Și în acel moment, trebuie făcută o alegere dacă să acordați prioritate agilității și imediatității dispozitivelor de vârf sau perspectivelor avansate ale cloud computingului. Soluțiile bazate pe cloud pot efectua o cantitate mare de procesare. Aici, datele din diferite surse pot fi agregate și pot oferi informații care nu sunt disponibile la margine.
În contextul unei arhitecturi industriale IoT, cloud-ul va avea.
Huburi:Pe lângă telemetrie și controlul dispozitivelor, oferă legături securizate către sistemele de teren. Dacă este necesar, hub-ul poate oferi conectivitate de la distanță la sistemele locale din mai multe locații. Menține toate elementele de comunicare, cum ar fi gestionarea conexiunilor, canalele de comunicare securizate și autentificarea și autorizarea dispozitivului.
Depozitare:Folosit pentru a stoca informații înainte și după procesare.
Analytics:Contribuie la prelucrarea și analiza datelor.
Interfata utilizator:Oferă vizualizarea rezultatelor analizei livrate utilizatorului final, de obicei printr-o interfață de browser web, dar și prin e-mail, SMS și alerte telefonice.
4. Internet Gateway
Aici datele senzorului sunt colectate și convertite în canale digitale pentru procesare ulterioară la poarta de internet. După obținerea datelor agregate și digitizate, gateway-ul le transmite prin Internet pentru a putea fi prelucrate în continuare înainte de a fi încărcate în cloud. Poarta de acces rămâne parte a sistemului de colectare a datelor de margine. Este adiacent actuatoarelor și senzorilor și efectuează procesarea inițială a datelor la margine.
Gateway-urile pot fi implementate fie ca hardware, fie ca software.
Hardware:Gateway-urile hardware sunt dispozitive autonome. Oferă interfețe cu fir (analogic și digital) și fără fir pentru conectivitatea senzorilor din aval. Conexiunea la internet este, de asemenea, furnizată, fie local, fie printr-o legătură standard către un router.
Software:Pe un PC, un gateway software poate fi instalat în loc să se conecteze la un gateway hardware. Software-ul rulează în fundal sau în prim-plan și oferă legături de comunicație în amonte și în aval ca puncte de intrare hardware, computerul furnizând interfața fizică. Gateway-ul bazat pe software permite accesul la setările senzorului de vedere și prezentarea datelor senzorului prin interfața cu utilizatorul.
5. Protocoale de conectare
Transmiterea datelor prin sistemele industriale IoT necesită protocoale. În mod ideal, aceste protocoale ar trebui să fie standard în industrie, bine definite și sigure. Specificația protocolului poate conține caracteristicile fizice ale conexiunii și cablajului, procedura de stabilire a canalului de comunicație și formatul datelor care trebuie trimise prin acel canal.
Unele protocoale comune utilizate în arhitecturile IoT industriale includ.
Protocol avansat de așteptare a mesajelor (AMQP):Acesta este un protocol de mesagerie ghidat de conexiune, bidirecțional, multiplexat, compact, codificat cu date. Spre deosebire de HTTP, AMQP este construit pentru conectivitate în cloud orientată spre IIoT.
MQ Telemetry Transport (MQTT):Acesta este un protocol de mesagerie client-server compact. MQTT favorizează dispozitivele IIoT datorită dimensiunii scurte a cadrului de mesaje și spațiului minim de cod.
Protocolul de aplicare constrâns (CoAP):Acesta este un protocol orientat pe datagramă care poate fi implementat peste stratul de transport, inclusiv User Datagram Protocol (UDP). CoAP este o versiune comprimată a HTTP dezvoltată pentru cerințele IIoT.
6. Platforme industriale IoT
Sistemele industriale IoT sunt acum capabile să coordoneze, să monitorizeze și să controleze operațiunile de-a lungul lanțului valoric. Aceste platforme controlează datele dispozitivului și gestionează activități de analiză, vizualizare a datelor și inteligență artificială (AI) pentru dispozitivele de vârf și, în unele cazuri, senzori direct în cloud și înapoi.
Industrial Internet Reference Architecture (IIRA) poate fi folosită ca referință pentru dezvoltarea sistemelor complexe în spațiul industrial IoT. În general, cadrul IIRA susține ca organizațiile să proiecteze cadre folosind o abordare de sistem care include feedback și iterare. În plus, recomandă personalizarea designurilor Industrial IoT pentru anumite sectoare de afaceri, cum ar fi energia, sănătatea, transportul și utilizarea guvernamentală.
Avantajele IoT industrial
Industrial IoT oferă următoarele avantaje.
1.Eficiență crescută
Cel mai mare avantaj al Industrial IoT este capacitatea sa de a ajuta companiile să automatizeze și astfel să maximizeze eficiența operațională. În plus, dispozitivele fizice pot fi conectate la soluții software prin intermediul senzorilor care monitorizează continuu performanța. Acest lucru permite organizațiilor să înțeleagă mai bine eficiența operațională a anumitor dispozitive și a întregii flote. În plus, IoT industrial permite luarea deciziilor bazate pe date și monitorizarea de la distanță a tuturor proceselor de producție.
2. Creșteți producția
Prin creșterea gradului de utilizare a dispozitivelor, organizațiile cu procese de producție IoT își pot crește productivitatea. După cum am menționat mai devreme, dispozitivele în rețea oferă un flux continuu de date care poate oferi o perspectivă asupra funcționării echipamentelor. Acest lucru poate îmbunătăți eficiența generală a echipamentului și poate maximiza performanța mașinii în timpul timpului de funcționare. În plus, utilizarea dispozitivelor industriale IoT îmbunătățește utilizarea capitalului uman. Dispozitivele inteligente pot fi folosite pentru a efectua activități ușoare, repetitive și periculoase, eliberând astfel angajații pentru alte sarcini mai strategice legate de producție.
3. Reducerea erorilor
Utilizarea IoT industrial obligă companiile să-și automatizeze operațiunile de producție. Eliminarea factorului uman din operațiunile industriale elimină ineficiențele care fac ca produsele defecte să iasă din linia de asamblare. Cu mai puține defecte de calitate, profitabilitatea unei companii se îmbunătățește datorită satisfacției crescute a clienților și recunoașterii mărcii.
4. Cerințe de întreținere predictivă
Întreținerea predictivă este o strategie de evitare a defecțiunilor activelor prin analiza datelor de producție pentru a identifica modele și a prezice problemele iminente.
Integrarea senzorilor industriali IoT în echipamentele industriale permite notificări de management bazate pe condiție. Acești senzori înregistrează temperatura, umiditatea și alte variabile de mediu din zona de lucru, precum și compoziția materialelor și modul în care factorii de transport au sau ar putea afecta transportul. Toate aceste date sunt utile pentru întreținerea predictivă. Ca rezultat, defecțiunile activelor pot fi evitate, costurile reduse și timpul de nefuncționare al mașinii poate fi minimizat.
5. Asigurați siguranța lucrătorilor
Fabricarea inteligentă oferă o mai mare siguranță, toți senzorii industriali IoT colaborând pentru a monitoriza siguranța angajaților și la locul de muncă. Un sistem de siguranță integrat protejează locul de muncă, linia de producție și personalul. În cazul unui incident, întreaga unitate poate fi notificată, activitățile pot fi oprite, iar conducerea superioară poate media pentru a rezolva problema. Incidentul poate genera, de asemenea, informații utile care pot fi folosite pentru a evita o reapariție în viitor.
6. Economii de energie
Operațiunile industriale reprezintă o sursă majoră de alimentare cu energie electrică la nivel mondial, ceea ce este în detrimentul durabilității și al rezultatului general. Monitorizarea continuă a sistemelor care utilizează senzori și dispozitive mici poate dezvălui ineficiențe care duc la risipă. Aceasta include nu numai echipamente de monitorizare, ci și operațiuni integrate, cum ar fi reglarea temperaturii, utilizarea apei, umiditatea și iluminarea echipamentelor. În plus, odată cu progresele în tehnologia IoT, senzorii consumă mai puțină energie, ceea ce este cu siguranță un avantaj.
7. Îmbunătățiți serviciile pe teren și experiența clienților
Industrial IoT poate ajuta la îmbunătățirea furnizării de servicii pe teren. Este determinat de aspecte precum timpul, contextul și implicarea tehnicianului într-o anumită operațiune de service. Industrial IoT permite, de asemenea, vizibilitatea datelor în timp real. Aceasta înseamnă că producătorii de echipamente originale (OEM), consumatorii finali și orice alte părți interesate vor fi conștienți de riscurile și dificultățile care apar, rezultând într-o experiență pozitivă.
Exemple de IoT industrial
De la comerțul cu amănuntul la producție, cele mai notabile industrii și întreprinderi au folosit Industrial IoT într-un fel. Iată câteva exemple notabile de IoT industrial cu rezultate pozitive în afaceri:.
1. PepsiCo utilizează Industrial IoT pentru urmărirea activelor
Componentele IoT industriale încorporate în transport, flotă și ambalaje pot ajuta la urmărirea inventarului de la început până la sfârșit. De asemenea, ar trebui să mențină un echilibru între cerere și ofertă prin urmărirea nivelurilor stocurilor. pepsiCo este un exemplu de companie care utilizează acest caz de utilizare Industrial IoT. Utilizează o serie de tehnologii pentru a se adapta la cererea pieței, pentru a gestiona vizibilitatea sistemelor de inventar și pentru a ajusta automat regulile de reaprovizionare.
2. BMW folosește Industrial IoT pentru a crea gemeni digitali ai produselor sale.
Un geamăn digital este o aplicație industrială IoT în care o colecție complexă de senzori este utilizată pentru a construi o simulare precisă a unui produs sau mediu de producție până la ultimul detaliu și caracteristică fizică. BMW folosește IoT industrial, inteligență artificială (AI) și tehnologii imersive pentru a construi o replică digitală a întregului proces de producție al unei fabrici. Acest lucru permite organizațiilor să dezvolte, să evalueze și să optimizeze produsele într-un mediu real, fără costurile sau riscurile asociate.
3. Larsen & Toubro (L&T) utilizează IoT industrial pentru monitorizare de la distanță și economii de costuri
Sectoarele energetice și utilități utilizează infrastructuri operaționale mari, uneori în condiții periculoase nepotrivite pentru funcționarea manuală. În aceste situații, dispozitivele Industrial IoT pot colecta și transmite date operaționale critice fără prezența unui operator uman. De exemplu, L&T instalează o stație de hidrogen verde monitorizată de la distanță în Gujarat, India. Folosind IoT industrial, L&T poate reduce costurile operaționale și energetice și poate obține informații relevante asupra funcționării centralei energetice.
4. O distilerie irlandeză folosește IoT industrial pentru monitorizarea mediului
Industria alimentară și a băuturilor se bazează în mare măsură pe capacitatea de a produce și depozita produse în condiții de mediu ideale. Sistemele industriale IoT pot monitoriza schimbările de mediu și pot avertiza managerii de etaj cu privire la degradarea produsului înainte ca aceasta să apară. Distilerii care produc băuturi alcoolice sunt un exemplu ideal de IoT industrial, deoarece funcționează în condiții de mediu fragile. Furnizorul de distilerie Frilli a implementat recent tehnologia industrială IoT pentru o marcă irlandeză de băuturi pentru a asigura automatizarea, eficiența și armonizarea proceselor.
5. Airbus folosește platforma industrial iot bosch pentru a crea fabrici inteligente
Airbus încearcă să elimine defecțiunile prin integrarea senzorilor IoT industriali în mașinile și echipamentele de la fabrica și oferind angajaților dispozitive portabile, cum ar fi ochelari inteligenți industriali. O greșeală în proces ar putea costa organizația milioane de dolari pentru a o corecta. Airbus folosește inteligența digitală pentru a optimiza operațiunile și pentru a crește productivitatea după ce a încheiat un parteneriat cu Bosch pentru a lansa Fabrica Viitorului.
Astăzi, Industrial IoT este un element de bază pentru întreprinderile mari și una dintre ofertele cheie de la furnizorii importanți de cloud, cum ar fi Microsoft și Amazon Web Services (AWS). Industrial IoT extinde analizele avansate de date și capabilitățile cloud la aplicații industriale, cum ar fi întreținerea echipamentelor, operațiunile fabricii, managementul lanțului de aprovizionare și siguranța personalului. Datele din platformele Industrial IoT pot ajuta chiar la simularea și testarea produselor în medii digitale, integrând perfect sistemele digitale și fizice pentru a îmbunătăți exponențial rezultatele industriale.