Teollinen esineiden internet (IIoT) määritellään joukoksi laitteita ja sovelluksia, joiden avulla suuret organisaatiot voivat luoda päästä{0}}päähän-yhteytetyn ympäristön ytimestä reunaan. Se sisältää myös perinteisen fyysisen infrastruktuurin, kuten kontit ja logistiikka-autot, joiden avulla voidaan kerätä tietoja, reagoida tapahtumiin ja tehdä tietoisempia päätöksiä älylaitteiden avulla.
Teollinen esineiden internet (IIoT) on esineiden internetin (IoT) laajennus, ja sillä on monia sovelluksia kuluttajatilassa. IoT-käyttötapauksia ovat esimerkiksi älykodin laitteet, kuten Amazon Echo, jotka sammuttavat valot etänä Alexa-äänentunnistuksen avulla.
Teollisissa toimissa tekniikkaa on otettu laajasti{0}}kaupallisesti käyttöön ympäristöissä, joissa on monimutkainen infrastruktuuri ja suuria laitteita. Sitä vastoin teollinen IoT voi hallita lämmitys-, ilmanvaihto- ja ilmastointijärjestelmiä (HVAC) etänä koko tehtaalla. Tämä on vain yksi teollinen IoT-käyttötapaus liiketoiminnan johtamisen virtaviivaistamiseen ja parantamiseen.
Miten teollinen IoT toimii?
Teollinen IoT on IoT:n alaluokka, jossa yritykset määrittelevät uudelleen, miten ne voivat yhdistää, valvoa, analysoida ja toimia teollisuusdatan perusteella kustannusten alentamiseksi ja kasvun edistämiseksi.
Teollisen IoT:n ideana on käyttää teollisissa tiloissa "tyhmien laitteiden" vuosien aikana tuottamaa dataa. Älykkäät kokoonpanolinjan koneet eivät ainoastaan pysty kaappaamaan ja analysoimaan tietoja nopeammin, vaan ne myös välittävät tärkeämpiä tietoja nopeammin, mikä auttaa tekemään liiketoimintapäätöksiä nopeammin ja tarkemmin.
Tietotekniikan (IT) ja toimintateknologian (OT) integraatio ohjaa teollista esineiden Internetiä. Se on verkkomatriisi, joka yhdistää laitteet laitteisiin, kerää dataa anturitekniikan avulla, analysoi sitä ja integroi sen suoraan palveluina toimiviin alustoihin. Teollinen IoT tuo uuden aikakauden teollisissa käyttötapauksissa, jossa on monia mahdollisuuksia taloudelliseen kasvuun.
Teollinen IoT kerää suuria määriä kenttädataa tehtaalta, välittää sen yhdistettyjen solmujen kautta, analysoi sen palvelimilla ja muuntaa tiedon käyttökelpoisiksi oivalluksiksi pilvialustalla. Tämä kannustaa yrityksiä tekemään parempia päätöksiä omien markkinoidensa ja kohdeyleisönsä kannalta. Toisin sanoen Industrial IoT on järjestelmä, joka yhdistää reunalaitteita, kuten toimilaitteita, antureita, ohjaimia, kytkettyjä kytkimiä, yhdyskäytäviä ja teollisia henkilökohtaisia tietokoneita (IPC) pilveen.
Miten teollisuus 4.0 ja teollinen IoT liittyvät toisiinsa?
Teollisuus 4.0 on neljännen teollisen vallankumouksen tuote. Neljäs teollinen vallankumous määritellään perinteisen automatisoidun valmistuksen yhdistämiseksi älykkäiden teknologioiden ja autonomisten viestintälaitteiden tuottamiin teollisiin prosesseihin.
Termi "teollisuus 4.0", lyhennettynä I4.0 tai I4, syntyi vuonna 2011 Saksan hallituksen aloitteena, joka on kannattanut voimakkaasti teollisten prosessien digitalisointia viimeisen 20 vuoden aikana.
Boston Consulting Groupin kuvauksen mukaan teollinen esineiden internet (IoT) on Teollisuus 4.0:n pääpilari, lisätyn valmistuksen tai 3D-tulostuksen, lisätyn todellisuuden (AR), autonomisen robotiikan, big datan analytiikan, pilvipalvelun, kyberturvallisuuden, horisontaalisten ja vertikaalisten järjestelmien integroinnin ja simuloinnin lisäksi. Tämä johtuu autonomisesta koneiden välisestä tiedonsiirrosta ja hajautetuista digitaalisista ympäristöistä, jotka pystyvät ratkaisemaan automaattisesti ongelmia, jotka aiemmin vaativat ihmisen toimia.
Teollisuus 4.0 kattaa teollisen esineiden internetin, digitalisaation ja yritysten kestävyyden laajemmassa kontekstissa. Teollinen IoT on Teollisuus 4.0:n liikkeellepaneva voima, jota ilman Teollisuus 4.0:aa ei olisi. toisin sanoen teollinen IoT rajoittuu tietojen havaitsemiseen, tiedonsiirtoon, tietojen laskentaan, tietojenkäsittelyyn ja toimialuekohtaisiin älykkäisiin sovelluksiin.
Teollisen esineiden internetin arkkitehtuuri
Tyypillinen teollinen IoT-arkkitehtuuri kuvaa digitaalisten järjestelmien järjestelyä siten, että ne yhdessä tarjoavat verkko- ja dataliitettävyyden anturien, IoT-laitteiden, tietovaraston ja muiden kerrosten välillä. Siksi teollisessa IoT-arkkitehtuurissa on oltava seuraavat ominaisuudet.
1. IoT-laitteet verkon reunalla
Nämä ovat IoT-ekosysteemin reunalla sijaitsevien verkkoobjektien ryhmiä. Nämä sijaitsevat mahdollisimman lähellä tietolähteen sijaintia. Nämä ovat tyypillisesti langattomia toimilaitteita ja antureita teollisuusympäristöissä. Prosessointiyksikkö tai pieni laskentalaite ja kokoelma havainnointipäätepisteitä. Edge IoT -laitteisiin voi kuulua perinteisiä laitteita, jotka sijaitsevat hylätyissä ympäristöissä, kameroita, kaiuttimia, antureita ja muita mittareita ja näyttöjä.
Mitä verkon kaukaisimmassa reunassa tapahtuu? Anturit ottavat dataa ympäristöstään ja valvomistaan kohteista ja muuttavat tiedot mittareiksi ja numeroiksi, joita IoT-alustat voivat analysoida ja muuntaa käyttökelpoisiksi oivalluksiksi. Toimilaitteet ohjaavat havaittavassa ympäristössä tapahtuvia prosesseja. Ne muuttavat fyysistä ympäristöä, jossa tiedot tuotetaan.
2. Reunatietojen hallinta ja alkukäsittely
Ilman korkealaatuista{0}}valtavia tietomääriä kehittynyt analytiikka ja tekoäly eivät voi hyödyntää kaikkia potentiaaliaan. Tietojen käsittely on mahdollista jopa anturitasolla.
Tässä suhteessa reunalaskenta tarjoaa nopeimman vastauksen, koska tiedot esikäsitellään verkon reunalla, itse anturilla. Täällä voidaan analysoida digitaalista ja aggregoitua dataa. Kun asiaankuuluvat oivallukset on kerätty, on mahdollista siirtyä seuraavaan vaiheeseen sen sijaan, että kaikki kerätyt tiedot lähetettäisiin. Tämä lisäkäsittely vähentää datakeskukseen tai pilveen lähetettävän tiedon määrää.
3. Pilvi edistynyttä käsittelyä varten
Edge-laitteiden esikäsittelyominaisuudet ovat rajalliset. Vaikka reuna on tuotu mahdollisimman lähelle paikallisen laskentatehon kulutuksen rajoittamiseksi, käyttäjien on hyödynnettävä pilveä syvempään ja perusteellisempaan käsittelyyn.
Ja siinä vaiheessa on tehtävä valinta, asetetaanko etusijalle reunalaitteiden ketteryys ja välittömyys vai pilvitekniikan edistyneet oivallukset. Pilvi-pohjaiset ratkaisut voivat suorittaa suuren määrän käsittelyä. Täällä eri lähteistä peräisin olevat tiedot voidaan koota yhteen ja tarjota oivalluksia, joita ei ole saatavilla reunalla.
Teollisen IoT-arkkitehtuurin yhteydessä pilvellä on.
Keskittimet:Telemetrian ja laiteohjauksen lisäksi se tarjoaa turvalliset linkit kenttäjärjestelmiin. Keskitin voi tarvittaessa tarjota etäyhteyden paikallisiin järjestelmiin useissa eri paikoissa. Se ylläpitää kaikkia viestintäelementtejä, kuten yhteydenhallintaa, suojattuja viestintäkanavia sekä laitteen todennusta ja valtuutusta.
Varastointi:Käytetään tietojen tallentamiseen ennen ja jälkeen käsittelyn.
Analyysi:Osallistuu tietojen käsittelyyn ja analysointiin.
Käyttöliittymä:Tarjoaa loppukäyttäjälle toimitettujen analyysitulosten visualisoinnin, yleensä verkkoselaimen käyttöliittymän kautta, mutta myös sähköpostin, tekstiviestien ja puhelinhälytysten kautta.
4. Internet-yhdyskäytävä
Täällä anturidata kerätään ja muunnetaan digitaalisiksi kanaviksi jatkokäsittelyä varten Internet-yhdyskäytävässä. Saatuaan kootun ja digitoidun tiedon yhdyskäytävä lähettää ne Internetin kautta, jotta sitä voidaan käsitellä edelleen ennen pilveen lataamista. Yhdyskäytävä pysyy osana reunatiedonkeruujärjestelmää. Se on toimilaitteiden ja antureiden vieressä ja suorittaa alustavan tietojenkäsittelyn reunalla.
Yhdyskäytäviä voidaan ottaa käyttöön joko laitteistona tai ohjelmistona.
Laitteisto:Laitteistoyhdyskäytävät ovat itsenäisiä laitteita. Tarjoaa langalliset (analogiset ja digitaaliset) ja langattomat liitännät alavirran anturiliitäntöihin. Internet-yhteys on myös saatavilla joko paikallisesti tai vakiolinkin kautta reitittimeen.
Ohjelmisto:PC-tietokoneeseen voidaan asentaa ohjelmistoyhdyskäytävä laitteistoyhdyskäytävän yhdistämisen sijaan. Ohjelmisto toimii taustalla tai etualalla ja tarjoaa ylä- ja alavirran viestintälinkkejä laitteiston sisääntulopisteinä, ja PC tarjoaa fyysisen liitännän. Ohjelmistopohjainen-yhdyskäytävä mahdollistaa pääsyn näkösensorin asetuksiin ja anturitietojen esittämiseen käyttöliittymän kautta.
5. Yhteysprotokollat
Tietojen siirtäminen teollisten IoT-järjestelmien välillä vaatii protokollia. Näiden protokollien tulisi ihanteellisesti olla alan-standardeja, hyvin-määriteltyjä ja turvallisia. Protokollaspesifikaatio voi sisältää yhteyden ja johdotuksen fyysiset ominaisuudet, viestintäkanavan muodostamismenettelyn ja kanavan kautta lähetettävän datan muodon.
Joitakin yleisiä teollisissa IoT-arkkitehtuureissa käytettyjä protokollia ovat mm.
Advanced Message Queuing Protocol (AMQP):Tämä on yhteys-ohjattu, kaksi-suuntainen, multipleksoitu, kompakti data-koodattu viestintäprotokolla. Toisin kuin HTTP, AMQP on suunniteltu IIoT{4}}pilviyhteyksiin.
MQ Telemetria Transport (MQTT):Tämä on kompakti asiakas{0}}palvelinviestintäprotokolla.MQTT suosii IIoT-laitteita lyhyen viestikehyksen koon ja minimaalisen kooditilan vuoksi.
CoAP (Constrained Application Protocol):Tämä on datagrammi-suuntautunut protokolla, joka voidaan ottaa käyttöön siirtokerroksen yli, mukaan lukien User Datagram Protocol (UDP) -protokolla. CoAP on HTTP:n pakattu versio, joka on kehitetty IIoT-vaatimuksia varten.
6. Teolliset IoT-alustat
Teolliset IoT-järjestelmät pystyvät nyt koordinoimaan, valvomaan ja ohjaamaan toimintoja koko arvoketjussa. Nämä alustat ohjaavat laitetietoja ja hallitsevat analytiikkaa, datan visualisointia ja tekoälyn (AI) tehtäviä reunalaitteille ja joissakin tapauksissa antureille suoraan pilveen ja takaisin.
Industrial Internet Reference Architecture (IIRA) -arkkitehtuuria voidaan käyttää referenssinä monimutkaisten järjestelmien kehittämisessä teollisessa IoT-tilassa. Yleisesti IIRA:n viitekehys suosittelee, että organisaatiot suunnittelevat puitteet käyttämällä järjestelmälähestymistapaa, joka sisältää palautteen ja iteroinnin. Lisäksi se suosittelee teollisten IoT-mallien räätälöimistä tietyille liiketoiminta-aloille, kuten energia-, terveydenhuolto-, kuljetus- ja valtion käyttöön.
Teollisen IoT:n edut
Teollinen IoT tarjoaa seuraavat edut.
1. Lisääntynyt tehokkuus
Teollisen IoT:n suurin etu on sen kyky auttaa yrityksiä automatisoimaan ja siten maksimoimaan toiminnan tehokkuuden. Lisäksi fyysisiä laitteita voidaan yhdistää ohjelmistoratkaisuihin jatkuvasti suorituskykyä valvovien antureiden kautta. Tämä antaa organisaatioille mahdollisuuden ymmärtää paremmin tiettyjen laitteiden ja kokonaisten kaluston toiminnan tehokkuutta. Lisäksi teollinen IoT mahdollistaa tietoihin perustuvan-päätösten-teon ja kaikkien tuotantoprosessien etävalvonnan.
2. Lisää tuotantoa
Laitteiden käyttöä lisäämällä organisaatiot, joilla on IoT:n valmistusprosesseja, voivat lisätä tuottavuuttaan. Kuten aiemmin mainittiin, verkkolaitteet tarjoavat jatkuvan tietovirran, joka voi tarjota tietoa laitteiden toiminnasta. Tämä voi parantaa laitteiston yleistä tehokkuutta ja maksimoida koneen suorituskyvyn ajon aikana. Lisäksi teollisten IoT-laitteiden käyttö parantaa inhimillisen pääoman hyödyntämistä. Älylaitteita voidaan käyttää vähäpätöisten, toistuvien ja vaarallisten toimintojen suorittamiseen, mikä vapauttaa työntekijöitä muihin, strategisempiin tuotantoon liittyviin-tehtäviin.
3. Virheiden vähentäminen
Teollisen IoT:n käyttö pakottaa yritykset automatisoimaan tuotantoaan. Inhimillisen tekijän poistaminen teollisesta toiminnasta poistaa tehottomuudet, jotka aiheuttavat viallisten tuotteiden poistumisen kokoonpanolinjalta. Laatuvirheiden vähentyessä yrityksen kannattavuus paranee asiakastyytyväisyyden ja brändin tunnettuuden lisääntymisen myötä.
4. Ennakoivat huoltovaatimukset
Ennakoiva huolto on strategia, jolla vältetään omaisuushäiriöt analysoimalla tuotantotiedot kuvioiden havaitsemiseksi ja tulevien ongelmien ennustamiseksi.
Teollisten IoT-anturien integrointi teollisuuslaitteisiin mahdollistaa olosuhteisiin perustuvan{0}}hallintailmoituksen. Nämä anturit tallentavat lämpötilan, kosteuden ja muut ympäristömuuttujat työalueella sekä materiaalien koostumuksen ja kuinka kuljetustekijät vaikuttavat tai voivat vaikuttaa kuljetuksiin. Kaikki nämä tiedot ovat hyödyllisiä ennakoivassa kunnossapidossa. Tuloksena voidaan välttää omaisuushäiriöt, vähentää kustannuksia ja minimoida koneen seisokit.
5. Varmista työntekijöiden turvallisuus
Älykäs valmistus mahdollistaa suuremman turvallisuuden, kun kaikki teolliset IoT-anturit valvovat yhdessä työntekijöiden ja työpaikan turvallisuutta. Integroitu turvajärjestelmä suojaa työpaikkaa, tuotantolinjaa ja henkilöstöä. Häiriötapauksessa koko laitokselle voidaan ilmoittaa, toiminta voidaan keskeyttää ja ylin johto voi toimia sovittelijana asian ratkaisemiseksi. Tapaus voi myös tuottaa hyödyllistä tietoa, jonka avulla voidaan välttää toistuminen tulevaisuudessa.
6. Energiakustannussäästöt
Teolliset toiminnot ovat merkittävä globaali sähkönlähde, mikä on haitallista kestävälle kehitykselle ja kokonaistulokselle. Jatkuva antureita ja pieniä laitteita käyttävien järjestelmien valvonta saattaa paljastaa tehottomuutta, joka johtaa hukkaan. Tämä ei sisällä vain valvontalaitteita, vaan myös integroituja toimintoja, kuten laitteiden lämpötilan, vedenkäytön, kosteuden ja valaistuksen säätöä. Lisäksi IoT-tekniikan edistymisen myötä anturit kuluttavat vähemmän energiaa, mikä on varmasti siunaus.
7. Paranna kenttäpalvelua ja asiakaskokemusta
Teollinen IoT voi auttaa parantamaan kenttäpalveluiden toimitusta. Sen määräävät esimerkiksi aika, konteksti ja teknikon osallistuminen tiettyyn palvelutoimintoon. Teollinen IoT mahdollistaa myös reaaliaikaisen-tietojen näkyvyyden. Tämä tarkoittaa, että alkuperäiset laitevalmistajat (OEM), loppukuluttajat ja muut kiinnostuneet osapuolet ovat tietoisia ilmaantuvista riskeistä ja vaikeuksista, mikä johtaa positiiviseen kokemukseen.
Esimerkkejä teollisesta IoT:stä
Vähittäiskaupasta valmistukseen useimmat merkittävimmät teollisuudenalat ja yritykset ovat käyttäneet teollista IoT:tä jollain tavalla. Tässä on joitain merkittäviä esimerkkejä teollisesta IoT:stä, jolla on positiivisia liiketoimintatuloksia:
1. PepsiCo käyttää teollista IoT:tä omaisuuden seurantaan
Sulautetut teolliset IoT-komponentit kuljetuksissa, kalustossa ja pakkauksissa voivat auttaa jäljittämään varastoa alusta loppuun. Sen tulisi myös ylläpitää tasapainoa kysynnän ja tarjonnan välillä seuraamalla varastotasoja. pepsiCo on esimerkki yrityksestä, joka hyödyntää tätä Industrial IoT -käyttötapausta. Se käyttää useita teknologioita mukautuakseen markkinoiden kysyntään, hallitakseen varastojärjestelmien näkyvyyttä ja säätääkseen automaattisesti täydennyssääntöjä.
2. BMW käyttää teollista IoT:tä tuotteidensa digitaalisten kaksosten luomiseen.
Digitaalinen kaksois on teollinen IoT-sovellus, jossa monimutkaisen anturikokoelman avulla luodaan tarkka simulaatio tuotteesta tai tuotantoympäristöstä viimeistä yksityiskohtaa ja fyysistä ominaisuutta myöten.BMW käyttää teollista IoT:tä, tekoälyä (AI) ja immersiivisiä teknologioita rakentaakseen digitaalisen kopion tehtaan koko tuotantoprosessista. Näin organisaatiot voivat kehittää, arvioida ja optimoida tuotteita todellisessa-ympäristössä ilman niihin liittyviä kustannuksia tai riskejä.
3. Larsen & Toubro (L&T) käyttää teollista IoT:tä etävalvontaan ja kustannussäästöihin
Energia- ja yleishyödylliset sektorit käyttävät suuria toiminnallisia infrastruktuureja, joskus vaarallisissa olosuhteissa, jotka eivät sovellu manuaaliseen käyttöön. Näissä tilanteissa teolliset IoT-laitteet voivat kerätä ja lähettää kriittistä toimintadataa ilman ihmisen läsnäoloa. Esimerkiksi L&T ottaa käyttöön etävalvottavan vihreän vetyaseman Gujaratiin, Intiaan. Teollisen IoT:n avulla L&T voi alentaa käyttö- ja energiakustannuksia ja saada olennaista näkemystä energialaitoksen toiminnasta.
4. Irlantilainen tislaamo käyttää teollista IoT:tä ympäristön seurantaan
Elintarvike- ja juomateollisuus on vahvasti riippuvainen kyvystä tuottaa ja varastoida tuotteita ihanteellisissa ympäristöolosuhteissa. Teolliset IoT-järjestelmät voivat seurata ympäristön muutoksia ja varoittaa lattiapäälliköitä tuotteen huonontumisesta ennen kuin se tapahtuu. Alkoholijuomia valmistavat tislaamot ovat ihanteellinen esimerkki teollisesta IoT:stä, koska ne toimivat herkissä ympäristöolosuhteissa. Tislaamotoimittaja Frilli otti äskettäin käyttöön teollisen IoT-teknologian irlantilaiselle juomabrändille prosessien automatisoimiseksi, tehokkuuden ja harmonisoinnin takaamiseksi.
5. airbus hyödyntää Bosch Industrial Iot -alustaa luodakseen älykkäitä tehtaita
Airbus pyrkii eliminoimaan toimintahäiriöitä integroimalla teollisten IoT-antureita valmistuskerroksen koneisiin ja laitteisiin ja tarjoamalla työntekijöille puettavia laitteita, kuten teollisuusälylaseja. Prosessissa tapahtuneen virheen korjaaminen voi maksaa organisaatiolle miljoonia dollareita. Airbus käyttää digitaalista älykkyyttä toimintojen optimointiin ja tuottavuuden lisäämiseen sen jälkeen, kun Boschin kanssa kumppanuus lanseerattiin tulevaisuuden tehtaalla.
Nykyään teollinen IoT on suurten yritysten perusratkaisu ja yksi tärkeimmistä pilvipalveluiden tarjoajista, kuten Microsoftista ja Amazon Web Servicesistä (AWS). Teollinen IoT laajentaa edistyksellistä data-analytiikkaa ja pilvivalmiuksia teollisuussovelluksiin, kuten laitteiden ylläpitoon, laitostoimintoihin, toimitusketjun hallintaan ja henkilöstöturvallisuuteen. Teollisten IoT-alustojen data voi jopa auttaa simuloimaan ja testaamaan tuotteita digitaalisissa ympäristöissä integroimalla saumattomasti digitaalisia ja fyysisiä järjestelmiä ja parantamaan eksponentiaalisesti teollisia tuloksia.