Industriālais lietiskais internets (IIoT) ir definēts kā ierīču un lietojumprogrammu kopums, kas ļauj lielām organizācijām izveidot -līdz-savienotu vidi no kodola līdz malai. Tas ietver arī tradicionālo fizisko infrastruktūru, piemēram, konteinerus un loģistikas kravas automašīnas, lai ar viedierīču palīdzību apkopotu datus, reaģētu uz notikumiem un pieņemtu pārdomātākus lēmumus.
Industriālais lietiskais internets (IIoT) ir lietiskā interneta (IoT) paplašinājums, un tam ir daudz lietojumu patērētāju telpā. IoT lietošanas gadījumi ietver, piemēram, viedās mājas ierīces, piemēram, Amazon Echo, kas izmanto Alexa balss atpazīšanu, lai attālināti izslēgtu apgaismojumu.
Rūpnieciskajās darbībās šī tehnoloģija ir piedzīvojusi liela mēroga{0}}komerciālu izmantošanu vidēs ar sarežģītu infrastruktūru un lielu aprīkojumu. Turpretim rūpnieciskais IoT var attālināti pārvaldīt apkures, ventilācijas un gaisa kondicionēšanas (HVAC) sistēmas visā rūpnīcā. Šis ir tikai viens industriālās IoT lietošanas gadījums, lai racionalizētu un uzlabotu uzņēmējdarbības operāciju pārvaldību.
Kā darbojas rūpnieciskais IoT?
Industriālais IoT ir IoT apakškategorija, kurā uzņēmumi no jauna definē, kā tie var savienot, pārraudzīt, analizēt un rīkoties ar rūpnieciskajiem datiem, lai samazinātu izmaksas un veicinātu izaugsmi.
Industriālā IoT ideja ir izmantot datus, kas gadu gaitā ir ģenerēti ar "mēmām ierīcēm" rūpnieciskajās iekārtās. Inteliģentās iekārtas montāžas līnijā var ne tikai ātrāk uztvert un analizēt datus, bet arī ātrāk nodot svarīgu informāciju, kas palīdz ātrāk un precīzāk pieņemt biznesa lēmumus.
Informācijas tehnoloģiju (IT) un operāciju tehnoloģiju (OT) integrācija virza rūpniecisko lietu internetu. Tā ir tīkla matrica, kas savieno ierīces ar ierīcēm, apkopo datus, izmantojot sensoru tehnoloģiju, analizē tos un integrē tos tieši platformās, kas darbojas kā pakalpojumi. Industriālais IoT vēstīs par jaunu rūpniecisko lietojumu laikmetu ar daudzām ekonomiskās paplašināšanās iespējām.
Industriālais IoT apkopo lielu daudzumu lauka datu no rūpnīcas grīdas, pārsūta tos caur savienotiem mezgliem, analizē tos serveros un pārveido informāciju izmantojamos ieskatos mākoņa platformā. Tas mudina uzņēmumus pieņemt labākus lēmumus saviem konkrētajiem tirgiem un mērķauditorijām. Citiem vārdiem sakot, rūpnieciskā IoT ir sistēma, kas savieno malas ierīces, piemēram, izpildmehānismus, sensorus, kontrolierus, savienotus slēdžus, vārtejas un rūpnieciskos personālos datorus (IPC) ar mākoni.
Kā nozare 4.0 ir saistīta ar rūpniecisko IoT?
Rūpniecība 4.0 ir ceturtās industriālās revolūcijas produkts. Ceturtā industriālā revolūcija tiek definēta kā tradicionālās automatizētās ražošanas integrācija ar industriālajiem procesiem, ko darbina viedās tehnoloģijas un autonomas sakaru ierīces.
Termins "Industry 4.0", saīsināts kā I4.0 vai I4, parādījās 2011. gadā kā Vācijas valdības iniciatīva, kas pēdējo 20 gadu laikā ir stingri iestājusies par rūpniecisko procesu digitalizāciju.
Kā aprakstījusi Boston Consulting Group, rūpnieciskais lietu internets (IoT) ir nozares 4.0 galvenais pīlārs, papildus papildu ražošanai vai 3D drukāšanai, paplašinātajai realitātei (AR), autonomai robotikai, lielo datu analīzei, mākoņdatniecībai, kiberdrošībai, horizontālo un vertikālo sistēmu integrācijai un simulācijai. Tas ir saistīts ar autonomu saziņu starp mašīnām un decentralizētu digitālo vidi, kas spēj automātiski atrisināt problēmas, kurām iepriekš bija nepieciešama cilvēka iejaukšanās.
Rūpniecība 4.0 aptver rūpniecisko lietu internetu, digitalizāciju un korporatīvo ilgtspējību plašākā kontekstā. Industriālais IoT ir nozares 4.0 virzītājspēks, bez kura nebūtu nozares 4.0. citiem vārdiem sakot, rūpnieciskā IoT aprobežojas ar datu noteikšanu, datu pārraidi, datu aprēķinu, datu apstrādi un domēna{4}}specifiskām viedajām lietojumprogrammām.
Rūpnieciskā lietu interneta arhitektūra
Tipiska industriālā IoT arhitektūra apraksta digitālo sistēmu izkārtojumu tā, lai tās kopā nodrošinātu tīkla un datu savienojumu starp sensoriem, IoT ierīcēm, datu krātuvi un citiem slāņiem. Tāpēc rūpnieciskajai IoT arhitektūrai ir jābūt šādai.
1. IoT ierīces tīkla malā
Tie ir tīkla objektu grupējumi, kas atrodas IoT ekosistēmas malā. Tie atrodas pēc iespējas tuvāk datu avota atrašanās vietai. Parasti tie ir bezvadu izpildmehānismi un sensori rūpnieciskā vidē. Apstrādes vienība vai neliela skaitļošanas ierīce un novērojumu galapunktu kolekcija. Edge IoT ierīcēs var būt iekļautas tradicionālās ierīces degradētās teritorijās, kameras, skaļruņi, sensori un citi mērītāji un monitori.
Kas notiek tīkla visattālākajā malā? Sensori ņem datus no apkārtnes un uzraugāmajiem vienumiem, pēc tam pārveido informāciju par metriku un skaitļiem, ko IoT platformas var analizēt un pārvērst par praktiski izmantojamiem ieskatiem. Izpildmehānismi kontrolē procesus, kas notiek novērojamajā vidē. Tie maina fizisko vidi, kurā dati tiek ģenerēti.
2. Malu datu pārvaldība un sākotnējā apstrāde
Bez augstas-kvalitātes, milzīga datu apjoma, sarežģītas analīzes un mākslīgā intelekta nevar pilnībā realizēt savu potenciālu. Datu apstrāde ir iespējama pat sensoru līmenī.
Šajā ziņā ātrāko atbildi sniedz malu skaitļošana, jo dati tiek iepriekš{0}}apstrādāti tīkla malā, pie paša sensora. Šeit var analizēt digitālos un apkopotos datus. Kad ir apkopotas atbilstošās atziņas, ir iespējams pāriet uz nākamo posmu, nevis sūtīt visu savākto informāciju. Šī papildu apstrāde samazina uz datu centru vai mākoni nosūtīto datu apjomu.
3. Mākonis uzlabotai apstrādei
Edge ierīču priekšapstrādes iespējas ir ierobežotas. Lai gan mala ir pietuvināta pēc iespējas tuvāk, lai ierobežotu vietējās skaitļošanas jaudas patēriņu, lietotājiem būs jāizmanto mākonis dziļākai un rūpīgākai apstrādei.
Un tajā brīdī ir jāizdara izvēle, vai par prioritāti piešķirt malas ierīču veiklību un tūlītēju darbību vai uzlaboto mākoņdatošanas ieskatu. Uz mākoņa- balstīti risinājumi var veikt lielu apstrādes apjomu. Šeit datus no dažādiem avotiem var apkopot un sniegt ieskatus, kas nav pieejami pašā malā.
Rūpnieciskās IoT arhitektūras kontekstā mākonim būs.
Centrmezgli:Papildus telemetrijai un ierīču vadībai tas nodrošina drošas saites uz lauka sistēmām. Ja nepieciešams, centrmezgls var nodrošināt attālu savienojumu ar vietējām sistēmām vairākās vietās. Tā uztur visus saziņas elementus, piemēram, savienojumu pārvaldību, drošus sakaru kanālus un ierīces autentifikāciju un autorizāciju.
Uzglabāšana:Izmanto informācijas glabāšanai pirms un pēc apstrādes.
Analytics:Veicina datu apstrādi un analīzi.
Lietotāja interfeiss:Nodrošina gala lietotājam piegādāto analīzes rezultātu vizualizāciju, parasti izmantojot tīmekļa pārlūkprogrammas saskarni, kā arī e-pastu, SMS un tālruņa brīdinājumus.
4. Interneta vārteja
Šeit sensoru dati tiek savākti un pārveidoti ciparu kanālos tālākai apstrādei interneta vārtejā. Pēc apkopoto un digitalizēto datu iegūšanas vārteja tos pārsūta internetā, lai tos varētu tālāk apstrādāt pirms augšupielādes mākonī. Vārteja joprojām ir daļa no malas datu vākšanas sistēmas. Tas atrodas blakus izpildmehānismiem un sensoriem un veic sākotnējo datu apstrādi malā.
Vārtejas var izvietot kā aparatūru vai programmatūru.
Aparatūra:Aparatūras vārtejas ir autonomas ierīces. Nodrošina vadu (analogās un digitālās) un bezvadu saskarnes pakārtotā sensora savienojumam. Tiek nodrošināts arī interneta savienojums, vai nu lokāli, vai izmantojot standarta saiti uz maršrutētāju.
Programmatūra:Datorā var instalēt programmatūras vārteju, nevis izveidot savienojumu ar aparatūras vārteju. Programmatūra darbojas fonā vai priekšplānā un nodrošina augšupējās un lejupējās saziņas saites kā aparatūras ieejas punktus, un dators nodrošina fizisko saskarni. Programmatūras-vārteja ļauj piekļūt redzes sensora iestatījumiem un sensoru datu prezentācijai, izmantojot lietotāja interfeisu.
5. Savienojuma protokoli
Lai pārsūtītu datus pa rūpnieciskajām IoT sistēmām, ir nepieciešami protokoli. Ideālā gadījumā šiem protokoliem vajadzētu būt nozares-standartiem, labi-definētiem un drošiem. Protokola specifikācijā var būt ietverti savienojuma un vadu fiziskie parametri, saziņas kanāla izveides procedūra un pa šo kanālu nosūtāmo datu formāts.
Daži plaši izplatīti protokoli, ko izmanto rūpnieciskajās IoT arhitektūrās, ietver.
Advanced Message Queuing Protocol (AMQP):Šis ir savienojuma-vadīts, divvirzienu, multipleksēts, kompakts datu-kodēts ziņojumapmaiņas protokols. Atšķirībā no HTTP, AMQP ir paredzēts IIoT{4}}orientētai mākoņa savienojumam.
MQ telemetrijas transports (MQTT):Šis ir kompakts klienta{0}}servera ziņojumapmaiņas protokols. MQTT dod priekšroku IIoT ierīcēm tā īso ziņojumu rāmja izmēra un minimālās koda vietas dēļ.
Ierobežotās lietojumprogrammas protokols (CoAP):Šis ir uz datagrammu orientēts protokols, ko var izvietot transporta slānī, tostarp User Datagram Protocol (UDP). CoAP ir saspiesta HTTP versija, kas izstrādāta IIoT prasībām.
6. Industriālās IoT platformas
Rūpnieciskās IoT sistēmas tagad spēj koordinēt, uzraudzīt un kontrolēt darbības visā vērtību ķēdē. Šīs platformas kontrolē ierīču datus un pārvalda analīzi, datu vizualizāciju un mākslīgā intelekta (AI) uzdevumus malas ierīcēm un dažos gadījumos sensoriem tieši uz mākoni un atpakaļ.
Industriālā interneta atsauces arhitektūru (IIRA) var izmantot kā atsauci sarežģītu sistēmu izstrādei rūpnieciskajā IoT telpā. Kopumā IIRA sistēma atbalsta to, ka organizācijas izstrādā ietvarus, izmantojot sistēmas pieeju, kas ietver atgriezenisko saiti un iterāciju. Turklāt tas iesaka pielāgot industriālo IoT dizainu konkrētām uzņēmējdarbības nozarēm, piemēram, enerģētikai, veselības aprūpei, transportam un valdības vajadzībām.
Rūpnieciskā IoT priekšrocības
Rūpnieciskais IoT piedāvā šādas priekšrocības.
1. Paaugstināta efektivitāte
Industriālā IoT lielākā priekšrocība ir tā spēja palīdzēt uzņēmumiem automatizēt un tādējādi maksimāli palielināt darbības efektivitāti. Turklāt fiziskas ierīces var savienot ar programmatūras risinājumiem, izmantojot sensorus, kas nepārtraukti uzrauga veiktspēju. Tas ļauj organizācijām labāk izprast konkrētu ierīču un visu autoparku darbības efektivitāti. Turklāt industriālais IoT nodrošina ar datiem-vadītu lēmumu-pieņemšanu un visu ražošanas procesu attālo uzraudzību.
2. Palielināt ražošanu
Palielinot ierīču lietojumu, organizācijas ar IoT ražošanas procesiem var palielināt savu produktivitāti. Kā minēts iepriekš, tīkla ierīces nodrošina nepārtrauktu datu plūsmu, kas var sniegt ieskatu iekārtu darbībā. Tas var uzlabot iekārtas kopējo efektivitāti un maksimāli palielināt iekārtas veiktspēju darbības laikā. Turklāt rūpniecisko IoT ierīču izmantošana uzlabo cilvēkkapitāla izmantošanu. Viedierīces var izmantot niecīgu, atkārtotu un bīstamu darbību veikšanai, tādējādi atbrīvojot darbiniekus citiem, stratēģiskākiem ar ražošanu{4}}saistītiem uzdevumiem.
3. Kļūdu samazināšana
Rūpnieciskā IoT izmantošana liek uzņēmumiem automatizēt savas ražošanas darbības. Cilvēciskā faktora izslēgšana no rūpnieciskām darbībām novērš neefektivitāti, kas izraisa bojātu produktu izvešanu no montāžas līnijas. Ar mazāku kvalitātes defektu skaitu uzlabojas uzņēmuma rentabilitāte, jo palielinās klientu apmierinātība un zīmola atpazīstamība.
4. Prognozējošās apkopes prasības
Paredzamā apkope ir stratēģija, lai izvairītos no līdzekļu kļūmēm, analizējot ražošanas datus, lai noteiktu modeļus un paredzētu gaidāmās problēmas.
Rūpniecisko IoT sensoru integrēšana rūpnieciskajās iekārtās ļauj saņemt pārvaldības paziņojumus, kas balstīti uz stāvokli{0}}. Šie sensori reģistrē temperatūru, mitrumu un citus vides mainīgos lielumus darba zonā, kā arī materiālu sastāvu un to, kā transportēšanas faktori ietekmē vai var ietekmēt transportēšanu. Visi šie dati ir noderīgi paredzamajai apkopei. Tā rezultātā var izvairīties no līdzekļu kļūmēm, samazināt izmaksas un samazināt iekārtu dīkstāves laiku.
5. Nodrošināt darbinieku drošību
Viedā ražošana nodrošina lielāku drošību, jo visi rūpnieciskie IoT sensori sadarbojas, lai uzraudzītu darbinieku un darba vietas drošību. Integrēta drošības sistēma aizsargā darba vietu, ražošanas līniju un personālu. Negadījuma gadījumā var informēt visu objektu, darbības var apturēt, un augstākā vadība var būt starpnieks, lai atrisinātu problēmu. Negadījums var arī radīt noderīgu informāciju, ko var izmantot, lai izvairītos no atkārtošanās nākotnē.
6. Enerģijas izmaksu ietaupījums
Rūpnieciskās darbības ir galvenais globālās elektroenerģijas piegādes avots, kas kaitē ilgtspējībai un vispārējai peļņai. Nepārtraukta sistēmu uzraudzība, izmantojot sensorus un mazas ierīces, var atklāt neefektivitāti, kas izraisa atkritumus. Tas ietver ne tikai uzraudzības aprīkojumu, bet arī integrētas darbības, piemēram, temperatūras, ūdens patēriņa, mitruma un aprīkojuma apgaismojuma regulēšanu. Turklāt, attīstoties IoT tehnoloģijai, sensori patērē mazāk enerģijas, kas noteikti ir svētīgs.
7. Uzlabot apkalpošanu un klientu pieredzi
Rūpnieciskais IoT var palīdzēt uzlabot lauka pakalpojumu sniegšanu. To nosaka tādi aspekti kā laiks, konteksts un tehniķa iesaistīšanās konkrētā pakalpojuma darbībā. Industriālais IoT nodrošina arī reāllaika-datu redzamību. Tas nozīmē, ka oriģinālo iekārtu ražotāji (OEM), gala patērētāji un visas citas ieinteresētās puses apzināsies riskus un grūtības, kas rodas, kā rezultātā tiks gūta pozitīva pieredze.
Rūpnieciskā IoT piemēri
No mazumtirdzniecības līdz ražošanai lielākā daļa ievērojamāko nozaru un uzņēmumu ir kaut kādā veidā izmantojuši rūpniecisko IoT. Šeit ir daži ievērojami industriālā IoT piemēri ar pozitīviem biznesa rezultātiem.
1. PepsiCo aktīvu izsekošanai izmanto rūpniecisko IoT
Iegultie rūpnieciskie IoT komponenti transportēšanā, autoparkā un iepakojumā var palīdzēt izsekot krājumiem no sākuma līdz beigām. Tai arī jāsaglabā līdzsvars starp piedāvājumu un pieprasījumu, izsekojot krājumu līmeni. pepsiCo ir piemērs uzņēmumam, kas izmanto šo rūpniecisko IoT lietošanas gadījumu. Tajā tiek izmantotas vairākas tehnoloģijas, lai pielāgotos tirgus pieprasījumam, pārvaldītu krājumu sistēmu redzamību un automātiski pielāgotu papildināšanas noteikumus.
2. BMW izmanto rūpniecisko IoT, lai izveidotu savu produktu digitālos dvīņus.
Digitālais dvīnis ir rūpnieciska IoT lietojumprogramma, kurā tiek izmantota sarežģīta sensoru kolekcija, lai izveidotu precīzu produkta vai ražošanas vides simulāciju līdz pat pēdējai detaļai un fiziskajai iezīmei. BMW izmanto rūpniecisko IoT, mākslīgo intelektu (AI) un visaptverošas tehnoloģijas, lai izveidotu visa rūpnīcas ražošanas procesa digitālo kopiju. Tas ļauj organizācijām izstrādāt, novērtēt un optimizēt produktus reālā-pasaules vidē bez saistītām izmaksām vai riskiem.
3. Larsen & Toubro (L&T) attālinātai uzraudzībai un izmaksu ietaupīšanai izmanto rūpniecisko IoT.
Enerģētikas un komunālo pakalpojumu nozarēs tiek izmantotas lielas operatīvās infrastruktūras, dažkārt bīstamos apstākļos, kas nav piemēroti manuālai darbībai. Šādās situācijās rūpnieciskās IoT ierīces var savākt un pārsūtīt kritiskos darbības datus bez operatora klātbūtnes. Piemēram, L&T izvieto attālināti uzraudzītu zaļā ūdeņraža staciju Gudžaratā, Indijā. Izmantojot rūpniecisko IoT, L&T var samazināt ekspluatācijas un enerģijas izmaksas un gūt atbilstošu ieskatu energocentrāles darbībā.
4. Īrijas spirta rūpnīca vides uzraudzībai izmanto rūpniecisko IoT
Pārtikas un dzērienu rūpniecība lielā mērā ir atkarīga no spējas ražot un uzglabāt produktus ideālos vides apstākļos. Industriālās IoT sistēmas var pārraudzīt vides izmaiņas un brīdināt grīdas vadītājus par produktu degradāciju, pirms tā notiek. Spirta rūpnīcas, kas ražo alkoholiskos dzērienus, ir ideāls industriālā IoT piemērs, jo tās darbojas trauslos vides apstākļos. Spirta rūpnīcu piegādātājs Frilli nesen Īrijas dzērienu zīmolam ieviesa rūpniecisko IoT tehnoloģiju, lai nodrošinātu procesu automatizāciju, efektivitāti un harmonizāciju.
5. airbus izmanto Bosch industriālo iot platformu, lai izveidotu viedas rūpnīcas
Airbus cenšas novērst darbības traucējumus, integrējot rūpnieciskos IoT sensorus ražošanas grīdas iekārtās un iekārtās un nodrošinot darbiniekiem valkājamas ierīces, piemēram, rūpnieciskās viedās brilles. Kļūda šajā procesā var izmaksāt organizācijai miljoniem dolāru, lai to labotu. Airbus izmanto digitālo inteliģenci, lai optimizētu darbības un palielinātu produktivitāti pēc tam, kad sadarbojas ar Bosch, lai uzsāktu nākotnes rūpnīcu.
Mūsdienās industriālais IoT ir galvenais lielajiem uzņēmumiem un ir viens no galvenajiem piedāvājumiem no galvenajiem mākoņpakalpojumu sniedzējiem, piemēram, Microsoft un Amazon Web Services (AWS). Industriālais IoT paplašina uzlabotas datu analītikas un mākoņdatošanas iespējas tādām rūpnieciskām lietojumprogrammām kā iekārtu apkope, rūpnīcas darbības, piegādes ķēdes pārvaldība un personāla drošība. Dati no rūpnieciskajām IoT platformām var pat palīdzēt simulēt un testēt produktus digitālajā vidē, nemanāmi integrējot digitālās un fiziskās sistēmas, lai eksponenciāli uzlabotu rūpnieciskos rezultātus.