Tööstuslik asjade internet (IIoT) on defineeritud kui seadmete ja rakenduste kogum, mis võimaldab suurtel organisatsioonidel luua -otsa-lõpuni ühendatud keskkonna tuumast servani. See hõlmab ka traditsioonilist füüsilist infrastruktuuri, nagu konteinerid ja logistikaveokid, et koguda andmeid, reageerida sündmustele ja teha nutiseadmete abil teadlikumaid otsuseid.
Tööstuslik asjade internet (IIoT) on asjade Interneti (IoT) laiendus ja sellel on tarbimisruumis palju rakendusi. IoT kasutusjuhtude hulka kuuluvad näiteks nutikodu seadmed, nagu Amazon Echo, mis kasutavad Alexa häältuvastust, et lülitada tuled eemalt välja.
Tööstustegevuses on seda tehnoloogiat laialdaselt{0}}kasutatud äriliselt keeruka infrastruktuuri ja suurte seadmetega keskkondades. Seevastu tööstuslik asjade internet saab kaughaldada kütte-, ventilatsiooni- ja kliimaseadmeid (HVAC) kogu tehases. See on vaid üks tööstusliku IoT kasutusjuht äritegevuse juhtimise sujuvamaks muutmiseks ja täiustamiseks.
Kuidas tööstuslik asjade internet töötab?
Tööstuslik asjade internet on asjade Interneti alamkategooria, kus ettevõtted määratlevad uuesti, kuidas nad saavad ühendada, jälgida, analüüsida ja tegutseda tööstusandmetega, et vähendada kulusid ja kiirendada kasvu.
Industrial IoT idee on kasutada andmeid, mida on aastate jooksul tööstusrajatistes "rumalate seadmete" genereeritud. Koosteliini intelligentsed masinad ei suuda mitte ainult andmeid kiiremini koguda ja analüüsida, vaid ka olulise teabe edastamisel kiiremini, mis aitab teha äriotsuseid kiiremini ja täpsemalt.
Infotehnoloogia (IT) ja operatsioonitehnoloogia (OT) integreerimine juhib tööstuslikku asjade internetti. See on võrgumaatriks, mis ühendab seadmed seadmetega, kogub anduritehnoloogia abil andmeid, analüüsib neid ja integreerib need otse teenustena toimivatesse platvormidesse. Tööstuslik asjade internet kuulutab uut tööstusliku kasutuse ajastut, kus on palju võimalusi majanduse laienemiseks.
Tööstuslik asjade internet kogub tehasepõrandalt suurel hulgal väliandmeid, edastab need ühendatud sõlmede kaudu, analüüsib neid serverites ja muudab teabe pilveplatvormil kasutatavaks ülevaateks. See julgustab ettevõtteid tegema oma konkreetsete turgude ja sihtrühma jaoks paremaid otsuseid. Teisisõnu, tööstuslik asjade internet on süsteem, mis ühendab pilvega ääreseadmeid, nagu täiturid, andurid, kontrollerid, ühendatud lülitid, lüüsid ja tööstuslikud personaalarvutid (IPC).
Kuidas on tööstus 4.0 ja tööstuslik asjade internet seotud?
Tööstus 4.0 on neljanda tööstusrevolutsiooni toode. Neljandat tööstusrevolutsiooni defineeritakse kui traditsioonilise automatiseeritud tootmise integreerimist tööstuslike protsessidega, mida toidavad nutikad tehnoloogiad ja autonoomsed sideseadmed.
Mõiste "Tööstus 4.0", lühendatult I4.0 või I4, tekkis 2011. aastal Saksamaa valitsuse algatusena, mis on viimase 20 aasta jooksul tugevalt propageerinud tööstusprotsesside digitaliseerimist.
Nagu kirjeldas Boston Consulting Group, on tööstuslik asjade internet (IoT) tööstus 4.0 põhisammas, lisaks lisatootmisele või 3D-printimisele, liitreaalsusele (AR), autonoomsele robootikale, suurandmete analüütikale, pilvandmetöötlusele, küberturvalisusele, horisontaalsete ja vertikaalsete süsteemide integreerimisele ning simulatsioonile. Selle põhjuseks on autonoomne side masinate vahel ja detsentraliseeritud digitaalsed keskkonnad, mis suudavad automaatselt lahendada probleeme, mis varem nõudsid inimese sekkumist.
Tööstus 4.0 hõlmab tööstuslikku asjade internetti, digitaliseerimist ja ettevõtte jätkusuutlikkust laiemas kontekstis. Tööstuslik asjade internet on Tööstus 4.0 liikumapanev jõud, ilma milleta poleks tööstust 4.0. teisisõnu, tööstuslik asjade internet piirdub andmete tuvastamise, andmeedastuse, andmetöötluse, andmetöötluse ja domeeni{4}}spetsiifiliste nutirakendustega.
Tööstusliku asjade interneti arhitektuur
Tüüpiline tööstuslik asjade Interneti arhitektuur kirjeldab digitaalsete süsteemide paigutust nii, et need koos pakuvad võrgu- ja andmeühendust andurite, asjade Interneti-seadmete, andmesalvestuse ja muude kihtide vahel. Seetõttu peab tööstuslikul asjade interneti arhitektuuril olema järgmine.
1. IoT-seadmed võrgu servas
Need on IoT ökosüsteemi serval asuvate võrguobjektide rühmitused. Need asuvad andmeallika asukohale võimalikult lähedal. Tavaliselt on need juhtmevabad ajamid ja andurid tööstuslikes keskkondades. Töötlemisüksus või väike arvutusseade ja vaatluse lõpp-punktide kogu. Edge IoT seadmed võivad sisaldada traditsioonilisi mahajäetud keskkonnas olevaid seadmeid, kaameraid, kõlareid, andureid ning muid arvestiid ja monitore.
Mis juhtub võrgu kõige kaugemas servas? Andurid võtavad andmeid oma ümbruskonnast ja jälgitavatest üksustest, seejärel muudavad teabe mõõdikuteks ja numbriteks, mida IoT platvormid saavad analüüsida ning muuta need kasutatavaks ülevaateks. Täiturid juhivad vaadeldavas keskkonnas toimuvaid protsesse. Need muudavad füüsilist keskkonda, milles andmed genereeritakse.
2. Edge andmehaldus ja esmane töötlemine
Ilma kvaliteetse{0}}suurte andmemahtudeta ei suuda keerukas analüütika ja tehisintellekt oma täit potentsiaali realiseerida. Andmetöötlus on võimalik isegi anduri tasemel.
Sellega seoses annab kõige kiirema vastuse servaarvutus, kuna andmeid eeltöödeldakse-võrgu servas, anduris endas. Siin saab analüüsida digitaalseid ja koondandmeid. Kui asjakohane arusaam on kogutud, on võimalik kogu kogutud teabe saatmise asemel liikuda edasi järgmisse etappi. See lisatöötlus vähendab andmekeskusesse või pilve saadetavate andmete hulka.
3. Pilv täiustatud töötlemiseks
Edge-seadmete eeltöötlusvõimalused on piiratud. Kuigi kohaliku arvutusvõimsuse tarbimise piiramiseks on serv viidud võimalikult lähedale, peavad kasutajad kasutama pilve sügavamaks ja põhjalikumaks töötlemiseks.
Ja sel hetkel tuleb teha valik, kas seada esikohale servaseadmete paindlikkus ja vahetu mugavus või pilvandmetöötluse täiustatud arusaamad. Pilve{1}}põhised lahendused võivad läbi viia suure hulga töötlusi. Siin saab erinevatest allikatest pärit andmeid koondada ja anda ülevaate, mis pole äärepealt saadaval.
Tööstusliku IoT arhitektuuri kontekstis on pilvel.
Jaoturid:Lisaks telemeetriale ja seadmete juhtimisele pakub see turvalisi linke välisüsteemidega. Vajadusel võib jaotur pakkuda kaugühendust kohalike süsteemidega mitmes kohas. See haldab kõiki suhtluselemente, nagu ühenduse haldamine, turvalised sidekanalid ning seadme autentimine ja autoriseerimine.
Hoiustamine:Kasutatakse teabe salvestamiseks enne ja pärast töötlemist.
Analytics:Aitab kaasa andmete töötlemisele ja analüüsile.
Kasutajaliides:Pakub lõppkasutajale edastatud analüüsitulemuste visualiseerimist tavaliselt veebibrauseri liidese, aga ka e-posti, SMS-i ja telefoniteadete kaudu.
4. Interneti-värav
Siin kogutakse andurite andmed ja teisendatakse need digitaalseteks kanaliteks edasiseks töötlemiseks Interneti-lüüsis. Pärast koondatud ja digiteeritud andmete saamist edastab lüüs need üle Interneti, et neid saaks enne pilve üleslaadimist edasi töödelda. Lüüs jääb servaandmete kogumise süsteemi osaks. See asub täiturmehhanismide ja andurite kõrval ning teostab esialgset andmetöötlust servas.
Lüüsi saab juurutada kas riist- või tarkvarana.
Riistvara:Riistvaraväravad on autonoomsed seadmed. Pakub juhtmega (analoog- ja digitaalseid) ja juhtmevabasid liideseid allavoolu andurite ühendamiseks. Pakutakse ka Interneti-ühendust kas kohapeal või ruuteri standardse lingi kaudu.
Tarkvara:Arvutisse saab riistvaralüüsiga ühenduse loomise asemel installida tarkvaralüüsi. Tarkvara töötab taustal või esiplaanil ning pakub riistvara sisenemispunktidena üles- ja allavoolu sidelinke, kusjuures arvuti tagab füüsilise liidese. Tarkvara-põhine lüüs võimaldab kasutajaliidese kaudu juurdepääsu nägemisanduri sätetele ja anduri andmete esitusele.
5. Ühendusprotokollid
Andmete edastamine tööstuslike asjade Interneti-süsteemide kaudu nõuab protokolle. Need protokollid peaksid ideaalis olema tööstusharu-standardsed, hästi-defineeritud ja turvalised. Protokolli spetsifikatsioon võib sisaldada ühenduse ja juhtmestiku füüsilisi omadusi, sidekanali loomise protseduuri ja selle kanali kaudu saadetavate andmete vormingut.
Mõned tööstuslike asjade Interneti arhitektuurides kasutatavad tavalised protokollid hõlmavad.
Advanced Message Queuing Protocol (AMQP):See on ühendusega-juhitav, kahe-suunaline, multipleksitud, kompaktne andmeside-kodeeritud sõnumsideprotokoll. Erinevalt HTTP-st on AMQP loodud IIoT{4}}orienteeritud pilveühenduse jaoks.
MQ telemeetriatransport (MQTT):See on kompaktne klient{0}}serveri sõnumsideprotokoll. MQTT eelistab oma lühikese sõnumiraami suuruse ja minimaalse koodiruumi tõttu IIoT-seadmeid.
Piiratud rakenduse protokoll (CoAP):See on datagrammile orienteeritud protokoll, mida saab juurutada üle transpordikihi, sealhulgas User Datagram Protocol (UDP). CoAP on HTTP tihendatud versioon, mis on välja töötatud IIoT nõuete jaoks.
6. Tööstuslikud asjade Interneti platvormid
Tööstuslikud IoT-süsteemid on nüüd võimelised koordineerima, jälgima ja kontrollima toiminguid kogu väärtusahelas. Need platvormid juhivad seadmete andmeid ja haldavad analüütikat, andmete visualiseerimist ja tehisintellekti (AI) ülesandeid servaseadmete ja mõnel juhul ka andurite jaoks otse pilve ja tagasi.
Tööstusliku Interneti-viitearhitektuuri (IIRA) saab kasutada võrdlusalusena keerukate süsteemide arendamiseks tööstuslikus IoT-ruumis. Üldiselt toetab IIRA raamistik, et organisatsioonid kujundaksid raamistikud süsteemipõhise lähenemisviisi abil, mis hõlmab tagasisidet ja iteratsiooni. Lisaks soovitab see kohandada tööstuslike asjade interneti disainilahendusi konkreetsete ärisektorite jaoks, nagu energia, tervishoid, transport ja valitsuse kasutus.
Tööstusliku IoT eelised
Tööstuslik asjade internet pakub järgmisi eeliseid.
1. Suurenenud efektiivsus
Industrial IoT suurim eelis on selle võime aidata ettevõtetel automatiseerida ja seeläbi maksimeerida tegevuse efektiivsust. Lisaks saab füüsilisi seadmeid ühendada tarkvaralahendustega sensorite kaudu, mis pidevalt jälgivad jõudlust. See võimaldab organisatsioonidel paremini mõista konkreetsete seadmete ja tervete autoparkide töötõhusust. Lisaks võimaldab tööstuslik asjade internet andmepõhist-otsuste-tegemist ja kõigi tootmisprotsesside kaugjälgimist.
2. Suurendada tootmist
Seadmete kasutamise suurendamisega võivad asjade Interneti tootmisprotsessidega organisatsioonid suurendada oma tootlikkust. Nagu varem mainitud, pakuvad võrguseadmed pidevat andmevoogu, mis võib anda ülevaate seadmete tööst. See võib parandada seadmete üldist tõhusust ja maksimeerida masina jõudlust tööaja jooksul. Lisaks parandab tööstuslike asjade interneti seadmete kasutamine inimkapitali ärakasutamist. Nutiseadmeid saab kasutada ebaharilike, korduvate ja ohtlike tegevuste sooritamiseks, vabastades seega töötajad muude, strateegilisema tootmisega{4}}seotud ülesannete jaoks.
3. Vigade vähendamine
Tööstusliku IoT kasutamine sunnib ettevõtteid oma tootmistoiminguid automatiseerima. Inimfaktori kõrvaldamine tööstuslikust tegevusest kõrvaldab ebatõhususe, mis põhjustab defektsete toodete väljumise konveierilt. Vähemate kvaliteedivigade korral paraneb ettevõtte kasumlikkus tänu suurenenud klientide rahulolule ja kaubamärgi tuntusele.
4. Prognoositavad hooldusnõuded
Ennustav hooldus on strateegia vararikke vältimiseks, analüüsides tootmisandmeid, et tuvastada mustreid ja ennustada eelseisvaid probleeme.
Tööstuslike asjade Interneti-andurite integreerimine tööstusseadmetesse võimaldab saada tingimustepõhiseid{0}}haldusmärguandeid. Need andurid salvestavad temperatuuri, niiskuse ja muid keskkonnamuutujaid tööpiirkonnas, samuti materjalide koostist ja seda, kuidas transporditegurid transportimist mõjutavad või võivad mõjutada. Kõik need andmed on kasulikud prognoositava hoolduse jaoks. Tänu sellele saab vältida vara rikkeid, vähendada kulusid ja minimeerida masina seisakuid.
5. Tagada töötajate ohutus
Nutikas tootmine võimaldab suuremat ohutust, kuna kõik tööstuslikud IoT andurid teevad koostööd, et jälgida töötajate ja töökoha ohutust. Integreeritud ohutussüsteem kaitseb töökohta, tootmisliini ja personali. Juhtumi korral saab teavitada kogu objekti, tegevused peatada ja tippjuhtkond saab probleemi lahendamiseks vahendada. Samuti võib juhtum genereerida kasulikku teavet, mida saab kasutada tulevikus kordumise vältimiseks.
6. Energiakulude kokkuhoid
Tööstuslikud tegevused on ülemaailmse energiavarustuse peamine allikas, mis kahjustab jätkusuutlikkust ja üldist kasumit. Andureid ja väikeseid seadmeid kasutavate süsteemide pidev jälgimine võib paljastada ebatõhususe, mis põhjustab raiskamist. See hõlmab mitte ainult seireseadmeid, vaid ka integreeritud toiminguid, nagu seadmete temperatuuri, veekasutuse, niiskuse ja valgustuse reguleerimine. Lisaks tarbivad andurid tänu asjade interneti tehnoloogia arengule vähem energiat, mis on kindlasti õnnistuseks.
7. Parandage väliteenust ja kliendikogemust
Tööstuslik asjade internet võib aidata parandada väliteenuste osutamist. Selle määravad sellised aspektid nagu aeg, kontekst ja tehniku osalemine konkreetses teenindustoimingus. Tööstuslik asjade internet võimaldab ka andmete reaalajas nähtavust-. See tähendab, et originaalseadmete tootjad (OEM-id), lõpptarbijad ja kõik teised huvitatud pooled on teadlikud tekkivatest riskidest ja raskustest, mille tulemuseks on positiivne kogemus.
Näited tööstuslikust asjade internetist
Alates jaemüügist kuni tootmiseni on enamik tähelepanuväärseid tööstusharusid ja ettevõtteid mingil moel kasutanud tööstuslikku asjade internetti. Siin on mõned märkimisväärsed näited tööstuslikust asjade internetist, millel on positiivsed äritulemused.
1. PepsiCo kasutab varade jälgimiseks tööstuslikku asjade internetti
Manustatud tööstuslikud IoT komponendid transpordis, masinapargis ja pakendis võivad aidata jälgida laoseisu algusest lõpuni. Samuti peaks see säilitama tasakaalu pakkumise ja nõudluse vahel, jälgides varude taset. pepsiCo on näide ettevõttest, mis kasutab seda Industrial IoT kasutusjuhtumit. See kasutab turunõudlusega kohanemiseks, laosüsteemide nähtavuse haldamiseks ja täiendamise reeglite automaatseks kohandamiseks mitmeid tehnoloogiaid.
2. BMW kasutab oma toodetest digitaalsete kaksikute loomiseks tööstuslikku asjade internetti.
Digitaalne kaksik on tööstuslik asjade Interneti rakendus, milles keerukat andurite kogumit kasutatakse toote või tootmiskeskkonna täpse simulatsiooni loomiseks kuni viimse detaili ja füüsilise funktsioonini. BMW kasutab tööstuslikku asjade internetti, tehisintellekti (AI) ja ümbritsevaid tehnoloogiaid, et luua tehase kogu tootmisprotsessi digitaalne koopia. See võimaldab organisatsioonidel arendada, hinnata ja optimeerida tooteid reaalses-keskkonnas ilma kaasnevate kulude ja riskideta.
3. Larsen & Toubro (L&T) kasutab kaugseireks ja kulude kokkuhoiuks tööstuslikku asjade internetti
Energeetika- ja kommunaalsektoris kasutatakse suuri operatiivseid infrastruktuure, mõnikord ohtlikes tingimustes, mis ei sobi käsitsi juhtimiseks. Sellistes olukordades saavad tööstuslikud IoT-seadmed koguda ja edastada kriitilisi tööandmeid ilma inimoperaatori juuresolekuta. Näiteks võtab L&T Indias Gujaratis kasutusele kaugseirega rohelise vesinikujaama. Tööstusliku IoT abil saab L&T vähendada tegevus- ja energiakulusid ning saada asjakohaseid teadmisi energiajaama toimimisest.
4. Iiri piiritusetehas kasutab keskkonnaseireks tööstuslikku asjade internetti
Toidu- ja joogitööstus sõltub suuresti võimest toota ja säilitada tooteid ideaalsetes keskkonnatingimustes. Tööstuslikud IoT-süsteemid saavad jälgida keskkonnamuutusi ja hoiatada põrandahaldureid toote lagunemise eest enne selle toimumist. Alkohoolseid jooke tootvad piiritusetehased on ideaalne näide tööstuslikust asjade internetist, kuna need töötavad habras keskkonnatingimustes. Piiritusetehase tarnija Frilli võttis hiljuti Iiri joogibrändi jaoks kasutusele tööstusliku asjade interneti tehnoloogia, et tagada protsesside automatiseerimine, tõhusus ja ühtlustamine.
5. airbus kasutab nutikate tehaste loomiseks Boschi tööstuslikku platvormi
Airbus püüab rikkeid kõrvaldada, integreerides tööstuslike asjade Interneti andurid tootmiskorrusel asuvatesse masinatesse ja seadmetesse ning pakkudes töötajatele kantavaid seadmeid, näiteks tööstuslikke nutiprille. Protsessi vea parandamine võib organisatsioonile maksta miljoneid dollareid. Airbus kasutab operatsioonide optimeerimiseks ja tootlikkuse suurendamiseks digitaalset intelligentsust pärast koostööd Boschiga tulevikutehase käivitamiseks.
Tänapäeval on tööstuslik asjade internet suurettevõtete jaoks põhimaterjal ja üks peamisi pakkumisi suurematelt pilveteenuse pakkujatelt, nagu Microsoft ja Amazon Web Services (AWS). Tööstuslik asjade internet laiendab täiustatud andmeanalüüsi ja pilvevõimalusi tööstuslikele rakendustele, nagu seadmete hooldus, tehase toimingud, tarneahela juhtimine ja personaliohutus. Tööstuslike IoT platvormide andmed võivad isegi aidata simuleerida ja testida tooteid digitaalses keskkonnas, integreerides sujuvalt digitaalseid ja füüsilisi süsteeme, et tööstuslikke tulemusi eksponentsiaalselt parandada.