Industrijski internet stvari (IIoT) je definiran kao skup uređaja i aplikacija koje omogućavaju velikim organizacijama da kreiraju kraj-do-povezano okruženje od jezgra do ruba. Takođe uključuje tradicionalnu fizičku infrastrukturu, kao što su kontejneri i logistički kamioni, za prikupljanje podataka, reagovanje na događaje i donošenje bolje informisanih odluka uz pomoć pametnih uređaja.
Industrijski internet stvari (IIoT) je proširenje Interneta stvari (IoT) i ima mnoge primjene u potrošačkom prostoru. Slučajevi upotrebe IoT-a uključuju, na primjer, pametne kućne uređaje kao što je Amazon Echo, koji koriste Alexa prepoznavanje glasa za daljinsko isključivanje svjetla.
U industrijskim operacijama, tehnologija je doživjela široko-komercijalno usvajanje u okruženjima sa složenom infrastrukturom i velikom opremom. Nasuprot tome, industrijski IoT može daljinski upravljati sistemima grijanja, ventilacije i klimatizacije (HVAC) u cijelom postrojenju. Ovo je samo jedan industrijski IoT slučaj upotrebe za pojednostavljenje i poboljšanje upravljanja poslovnim operacijama.
Kako funkcionira industrijski IoT?
Industrijski IoT je potkategorija IoT-a u kojoj poduzeća redefiniraju kako se mogu povezati, nadgledati, analizirati i djelovati na industrijske podatke kako bi smanjili troškove i potaknuli rast.
Ideja koja stoji iza industrijskog IoT-a je korištenje podataka koje su godinama generirali "glupi uređaji" u industrijskim objektima. Inteligentne mašine na montažnoj traci ne samo da mogu brže da hvataju i analiziraju podatke, već su i brže u komunikaciji važnih informacija, što pomaže u donošenju poslovnih odluka brže i preciznije.
Integracija informacione tehnologije (IT) i operativne tehnologije (OT) pokreće industrijski internet stvari. To je mrežna matrica koja povezuje uređaje s uređajima, prikuplja podatke putem senzorske tehnologije, analizira ih i integrira direktno u platforme koje djeluju kao usluge. Industrijski IoT će najaviti novu eru industrijskih slučajeva upotrebe s mnogo mogućnosti za ekonomsku ekspanziju.
Industrijski IoT prikuplja velike količine terenskih podataka iz fabrike, prenosi ih kroz povezane čvorove, analizira ih na serverima i transformiše informacije u praktične uvide na platformi u oblaku. Ovo podstiče kompanije da donose bolje odluke za svoja specifična tržišta i ciljnu publiku. Drugim riječima, Industrial IoT je sistem koji povezuje rubne uređaje kao što su aktuatori, senzori, kontroleri, povezani prekidači, gatewayi i industrijski personalni računari (IPC) sa oblakom.
Kako su Industrija 4.0 i industrijski IoT povezani?
Industrija 4.0 je proizvod četvrte industrijske revolucije. Četvrta industrijska revolucija definirana je kao integracija tradicionalne automatizirane proizvodnje s industrijskim procesima koji se pokreću pametnim tehnologijama i autonomnim komunikacijskim uređajima.
Izraz "Industrija 4.0", skraćeno I4.0 ili I4, pojavio se 2011. godine kao inicijativa njemačke vlade koja se snažno zalagala za digitalizaciju industrijskih procesa u posljednjih 20 godina.
Kako opisuje Boston Consulting Group, industrijski internet stvari (IoT) je glavni stub industrije 4.0, pored aditivne proizvodnje ili 3D štampanja, proširene stvarnosti (AR), autonomne robotike, analitike velikih podataka, računarstva u oblaku, sajber bezbednosti, horizontalne i vertikalne integracije sistema i simulacije. Ovo je zbog autonomne komunikacije između mašina i decentralizovanih digitalnih okruženja sposobnih da automatski rešavaju probleme koji su prethodno zahtevali ljudsku intervenciju.
Industrija 4.0 obuhvata industrijski internet stvari, digitalizaciju i korporativnu održivost u širem kontekstu. Industrijski IoT je pokretačka snaga industrije 4.0, bez koje ne bi bilo industrije 4.0. drugim riječima, industrijski IoT je ograničen na otkrivanje podataka, prijenos podataka, računanje podataka, obradu podataka i pametne aplikacije{4}}specifične za domene.
Arhitektura industrijskog interneta stvari
Tipična industrijska IoT arhitektura opisuje uređenje digitalnih sistema tako da zajedno pružaju mrežnu i podatkovnu povezanost između senzora, IoT uređaja, pohrane podataka i drugih slojeva. Stoga, industrijska IoT arhitektura mora imati sljedeće.
1. IoT uređaji na rubu mreže
Ovo su grupe mrežnih objekata koji se nalaze na rubu IoT ekosistema. Oni se nalaze što bliže lokaciji izvora podataka. To su obično bežični aktuatori i senzori u industrijskim okruženjima. Jedinica za obradu ili mali računarski uređaj i zbirka krajnjih tačaka posmatranja. Edge IoT uređaji mogu uključivati tradicionalne uređaje u braunfild okruženjima, kamere, zvučnike, senzore i druge mjerače i monitore.
Šta se dešava na najudaljenijoj ivici mreže? Senzori uzimaju podatke iz svog okruženja i stavki koje nadziru, zatim pretvaraju informacije u metrike i brojeve koje IoT platforme mogu analizirati i pretvoriti u uvide koji se mogu primijeniti. Aktuatori kontrolišu procese koji se odvijaju u posmatranom okruženju. Oni mijenjaju fizičko okruženje u kojem se podaci generiraju.
2. Upravljanje rubnim podacima i početna obrada
Bez visokog-kvaliteta, ogromne količine podataka, sofisticirana analitika i umjetna inteligencija ne mogu ostvariti svoj puni potencijal. Obrada podataka je moguća čak i na nivou senzora.
U tom smislu, računarstvo na rubu daje najbrži odgovor, jer se podaci unaprijed-obrađuju na rubu mreže, na samom senzoru. Ovdje se mogu analizirati digitalni i agregirani podaci. Nakon što se prikupe relevantni uvidi, moguće je prijeći na sljedeću fazu umjesto slanja svih prikupljenih informacija. Ova dodatna obrada smanjuje količinu podataka koji se šalju u podatkovni centar ili oblak.
3. Oblak za naprednu obradu
Edge uređaji su ograničeni u svojim mogućnostima predprocesiranja. Iako je ivica privedena što je moguće bliže ograničavanju potrošnje lokalne računarske snage, korisnici će morati da koriste oblak za dublju i temeljitiju obradu.
I u tom trenutku mora se napraviti izbor da li da se da prioritet agilnosti i neposrednosti rubnih uređaja ili naprednim uvidima u računalstvo u oblaku. Rješenja zasnovana na oblaku-mogu izvršiti veliku količinu obrade. Ovdje se podaci iz različitih izvora mogu agregirati i pružiti uvide koji nisu dostupni na rubu.
U kontekstu industrijske IoT arhitekture, oblak će imati.
čvorišta:Pored telemetrije i kontrole uređaja, pruža sigurne veze sa terenskim sistemima. Ako je potrebno, čvorište može pružiti daljinsko povezivanje s lokalnim sistemima na više lokacija. Održava sve komunikacijske elemente kao što su upravljanje vezom, sigurni kanali komunikacije i autentikacija i autorizacija uređaja.
Skladištenje:Koristi se za pohranjivanje informacija prije i nakon obrade.
analitika:Doprinosi obradi i analizi podataka.
Korisničko sučelje:Pruža vizualizaciju rezultata analize koji se isporučuju krajnjem korisniku, obično preko sučelja web pretraživača, ali i putem emaila, SMS-a i telefonskih upozorenja.
4. Internet Gateway
Ovdje se podaci senzora prikupljaju i pretvaraju u digitalne kanale za dalju obradu na internet prolazu. Nakon pribavljanja agregiranih i digitaliziranih podataka, gateway ih prenosi preko Interneta kako bi se mogli dalje obraditi prije nego što budu otpremljeni u oblak. Gateway ostaje dio sistema za prikupljanje rubnih podataka. Nalazi se u blizini aktuatora i senzora i vrši početnu obradu podataka na rubu.
Gateway-i se mogu implementirati kao hardver ili softver.
hardver:Hardverski gateway-i su autonomni uređaji. Pruža žičane (analogne i digitalne) i bežične sučelje za povezivanje senzora. Internet konekcija je također omogućena, bilo lokalno ili putem standardne veze do rutera.
softver:Na računaru se može instalirati softverski gateway umjesto povezivanja na hardverski gateway. Softver radi u pozadini ili u prvom planu i pruža uzvodne i nizvodne komunikacijske veze kao hardverske ulazne tačke, pri čemu PC pruža fizički interfejs. Softverski-bazirani gateway omogućava pristup postavkama senzora vida i prezentaciji podataka senzora kroz korisnički interfejs.
5. Protokoli za povezivanje
Za prijenos podataka kroz industrijske IoT sisteme potrebni su protokoli. Ovi protokoli bi idealno trebali biti industrijski-standardni, dobro-definirani i sigurni. Specifikacija protokola može sadržavati fizičke karakteristike veze i ožičenja, proceduru za uspostavljanje komunikacijskog kanala i format podataka koji se šalju preko tog kanala.
Neki uobičajeni protokoli koji se koriste u industrijskim IoT arhitekturama uključuju.
Advanced Message Queuing Protocol (AMQP):Ovo je protokol za razmjenu poruka-vođeni, dvosmjerni, multipleksirani, kompaktni{2}}kodirani podaci. Za razliku od HTTP-a, AMQP je napravljen za IIoT-orijentisano povezivanje u oblak.
MQ telemetrijski transport (MQTT):Ovo je kompaktni klijent{0}}serverski protokol za razmjenu poruka. MQTT favorizira IIoT uređaje zbog svoje kratke veličine okvira poruke i minimalnog prostora koda.
Protokol ograničene aplikacije (CoAP):Ovo je datagram orijentisan protokol koji se može primeniti preko transportnog sloja uključujući korisnički protokol za datagram (UDP). CoAP je komprimovana verzija HTTP-a razvijena za potrebe IIoT-a.
6. Industrijske IoT platforme
Industrijski IoT sistemi sada mogu koordinirati, nadgledati i kontrolirati operacije u cijelom lancu vrijednosti. Ove platforme kontroliraju podatke uređaja i upravljaju zadacima analitike, vizualizacije podataka i umjetne inteligencije (AI) za rubne uređaje i, u nekim slučajevima, senzore direktno u oblak i nazad.
Industrijska internet referentna arhitektura (IIRA) može se koristiti kao referenca za razvoj složenih sistema u industrijskom IoT prostoru. Generalno, IIRA-in okvir zagovara da organizacije dizajniraju okvire koristeći sistemski pristup koji uključuje povratne informacije i ponavljanje. Osim toga, preporučuje se prilagođavanje industrijskog IoT dizajna za specifične poslovne sektore, kao što su energetika, zdravstvo, transport i korištenje vlade.
Prednosti industrijskog interneta stvari
Industrijski IoT nudi sljedeće prednosti.
1. Povećana efikasnost
Najveća prednost industrijskog IoT-a je njegova sposobnost da pomogne kompanijama da automatizuju i na taj način maksimiziraju operativnu efikasnost. Dodatno, fizički uređaji se mogu povezati sa softverskim rješenjima putem senzora koji kontinuirano prate performanse. Ovo omogućava organizacijama da bolje razumiju operativnu efikasnost određenih uređaja i čitavog voznog parka. Osim toga, industrijski IoT omogućava-odlučivanje{4}}na osnovu podataka i daljinsko praćenje svih proizvodnih procesa.
2. Povećati proizvodnju
Povećanjem upotrebe uređaja, organizacije sa IoT proizvodnim procesima mogu povećati svoju produktivnost. Kao što je ranije spomenuto, umreženi uređaji pružaju kontinuirani tok podataka koji mogu pružiti uvid u rad opreme. Ovo može poboljšati ukupnu efikasnost opreme i maksimizirati performanse mašine tokom vremena rada. Osim toga, korištenje industrijskih IoT uređaja poboljšava korištenje ljudskog kapitala. Pametni uređaji se mogu koristiti za obavljanje sitnih, ponavljajućih i opasnih aktivnosti, čime se zaposlenici oslobađaju za druge, strateškije proizvodne{4}}zadatke.
3. Smanjenje grešaka
Upotreba industrijskog IoT-a prisiljava kompanije da automatiziraju svoje proizvodne operacije. Eliminacijom ljudskog faktora iz industrijskih operacija eliminiše se neefikasnost koja uzrokuje da neispravni proizvodi izađu sa montažne trake. Uz manje nedostataka u kvalitetu, profitabilnost kompanije se poboljšava zbog povećanog zadovoljstva kupaca i prepoznatljivosti brenda.
4. Zahtjevi prediktivnog održavanja
Prediktivno održavanje je strategija za izbjegavanje kvarova sredstava analizom proizvodnih podataka kako bi se uočili obrasci i predvidjeli nadolazeći problemi.
Integracija industrijskih IoT senzora u industrijsku opremu omogućava obavještenja upravljanja na osnovu stanja-. Ovi senzori bilježe temperaturu, vlažnost i druge varijable okoline u radnom području, kao i sastav materijala i kako faktori transporta imaju ili bi mogli utjecati na transport. Svi ovi podaci su korisni za prediktivno održavanje. Kao rezultat toga, kvarovi sredstava mogu se izbjeći, troškovi smanjiti, a vrijeme zastoja stroja svedeno na minimum.
5. Osigurajte sigurnost radnika
Pametna proizvodnja omogućava veću sigurnost, sa svim industrijskim IoT senzorima koji sarađuju kako bi nadgledali sigurnost zaposlenika i na radnom mjestu. Integrisani sigurnosni sistem štiti radno mjesto, proizvodnu liniju i osoblje. U slučaju incidenta, cijeli objekat može biti obaviješten, aktivnosti se mogu zaustaviti, a viši menadžment može posredovati u rješavanju problema. Incident također može generirati korisne informacije koje se mogu koristiti za izbjegavanje ponavljanja u budućnosti.
6. Uštede troškova energije
Industrijske operacije su glavni izvor globalnog snabdijevanja električnom energijom, što je štetno za održivost i ukupni rezultat. Kontinuirano praćenje sistema pomoću senzora i malih uređaja može otkriti neefikasnosti koje dovode do otpada. Ovo uključuje ne samo opremu za nadzor, već i integrisane operacije kao što su regulacija temperature, potrošnje vode, vlažnosti i osvjetljenja opreme. Uz to, s napretkom u IoT tehnologiji, senzori troše manje energije, što je svakako blagodat.
7. Poboljšajte usluge na terenu i korisničko iskustvo
Industrijski IoT može pomoći u poboljšanju pružanja usluga na terenu. Određuju ga aspekti kao što su vrijeme, kontekst i uključenost tehničara u određenu operaciju usluge. Industrijski IoT također omogućava vidljivost podataka-u realnom vremenu. To znači da će proizvođači originalne opreme (OEM-i), krajnji potrošači i sve druge zainteresirane strane biti svjesni rizika i poteškoća koje nastaju, što će rezultirati pozitivnim iskustvom.
Primjeri industrijskog interneta stvari
Od maloprodaje do proizvodnje, najznačajnije industrije i preduzeća su na neki način koristila industrijski IoT. Evo nekoliko značajnih primjera industrijskog IoT-a s pozitivnim poslovnim rezultatima:
1. PepsiCo koristi industrijski IoT za praćenje imovine
Ugrađene industrijske IoT komponente u transportu, floti i ambalaži mogu pomoći u praćenju zaliha od početka do kraja. Takođe bi trebalo da održava ravnotežu između ponude i potražnje praćenjem nivoa zaliha. pepsiCo je primjer kompanije koja koristi ovaj industrijski IoT slučaj. Koristi brojne tehnologije za prilagođavanje potražnji tržišta, upravljanje vidljivošću sistema zaliha i automatsko prilagođavanje pravila dopune.
2. BMW koristi industrijski IoT za stvaranje digitalnih blizanaca svojih proizvoda.
Digitalni blizanac je industrijska IoT aplikacija u kojoj se kompleksna kolekcija senzora koristi za izgradnju precizne simulacije proizvoda ili proizvodnog okruženja do posljednjeg detalja i fizičke karakteristike. BMW koristi industrijski IoT, umjetnu inteligenciju (AI) i impresivne tehnologije za izgradnju digitalne replike cjelokupnog procesa proizvodnje u tvornici. Ovo omogućava organizacijama da razvijaju, procjenjuju i optimiziraju proizvode u stvarnom-svjetskom okruženju bez povezanih troškova ili rizika.
3. Larsen & Toubro (L&T) koristi industrijski IoT za daljinsko praćenje i uštedu troškova
Energetski i komunalni sektori koriste veliku operativnu infrastrukturu, ponekad u opasnim uslovima neprikladnim za ručni rad. U ovim situacijama, industrijski IoT uređaji mogu prikupljati i prenositi kritične operativne podatke bez prisustva ljudskog operatera. Na primjer, L&T postavlja daljinski nadgledanu stanicu zelenog vodonika u Gujaratu, Indija. Koristeći industrijski IoT, L&T može smanjiti operativne i energetske troškove i steći relevantne uvide u funkcioniranje energetskog postrojenja.
4. Irska destilerija koristi industrijski IoT za praćenje životne sredine
Industrija hrane i pića se u velikoj mjeri oslanja na sposobnost proizvodnje i skladištenja proizvoda u idealnim uvjetima okoline. Industrijski IoT sistemi mogu pratiti promjene u okolišu i upozoriti menadžere na degradaciju proizvoda prije nego što se dogodi. Destilerije koje proizvode alkoholna pića idealan su primjer industrijskog interneta stvari jer rade u osjetljivim uvjetima okoline. Dobavljač destilerije Frilli nedavno je implementirao industrijsku IoT tehnologiju za irski brend pića kako bi osigurao automatizaciju, efikasnost i harmonizaciju procesa.
5. Airbus koristi Bosch industrijsku iot platformu za stvaranje pametnih tvornica
Airbus nastoji eliminirati kvarove integracijom industrijskih IoT senzora u strojeve i opremu u proizvodnom podu i pružajući zaposlenima uređaje za nošenje kao što su industrijske pametne naočale. Greška u procesu mogla bi organizaciju koštati milione dolara za ispravljanje. Airbus koristi digitalnu inteligenciju za optimizaciju operacija i povećanje produktivnosti nakon partnerstva s Boschom za pokretanje Fabrike budućnosti.
Danas je industrijski IoT osnovni proizvod za velika preduzeća i jedna od ključnih ponuda velikih cloud provajdera kao što su Microsoft i Amazon Web Services (AWS). Industrijski IoT proširuje naprednu analizu podataka i mogućnosti oblaka na industrijske aplikacije kao što su održavanje opreme, rad postrojenja, upravljanje lancem nabavke i sigurnost osoblja. Podaci sa industrijskih IoT platformi mogu čak pomoći u simulaciji i testiranju proizvoda u digitalnim okruženjima, neprimetno integrirajući digitalne i fizičke sisteme za eksponencijalno poboljšanje industrijskih rezultata.