The Industrial Internet of Things (IIoT) er defineret som et sæt af enheder og applikationer, der gør det muligt for store organisationer at skabe et end-to-end forbundet miljø fra kernen til kanten. Det omfatter også traditionel fysisk infrastruktur, såsom containere og logistiklastbiler, til at indsamle data, reagere på begivenheder og træffe mere informerede beslutninger ved hjælp af smarte enheder.
The Industrial Internet of Things (IIoT) er en forlængelse af Internet of Things (IoT) og har mange applikationer i forbrugerområdet. IoT-brugssager omfatter for eksempel smarte hjemmeenheder som Amazon Echo, der bruger Alexa stemmegenkendelse til at slukke lyset eksternt.
Inden for industrielle operationer har teknologien oplevet stor-kommerciel anvendelse i miljøer med kompleks infrastruktur og stort udstyr. I modsætning hertil kan industriel IoT fjernstyre varme-, ventilations- og klimaanlæg (HVAC) systemer i hele et anlæg. Dette er blot en industriel IoT-brugssag til at strømline og forbedre styringen af forretningsdrift.
Hvordan fungerer industriel IoT?
Industrielt IoT er en underkategori af IoT, hvor virksomheder omdefinerer, hvordan de kan forbinde, overvåge, analysere og handle på industrielle data for at reducere omkostninger og drive vækst.
Ideen bag Industrial IoT er at bruge de data, der er blevet genereret gennem årene af "dumb devices" i industrielle faciliteter. Intelligente maskiner på samlebåndet kan ikke kun fange og analysere data hurtigere, men de er også hurtigere til at kommunikere vigtig information, hvilket hjælper med at træffe forretningsbeslutninger hurtigere og mere præcist.
Integrationen af informationsteknologi (IT) og driftsteknologi (OT) driver det industrielle Internet of Things. Det er en netværksmatrix, der forbinder enheder til enheder, indsamler data gennem sensorteknologi, analyserer dem og integrerer dem direkte i platforme, der fungerer som tjenester. Industrielt IoT vil indvarsle en ny æra af industrielle use cases med mange muligheder for økonomisk ekspansion.
Industrielt IoT indsamler store mængder feltdata fra fabriksgulvet, transmitterer det gennem forbundne noder, analyserer det på servere og transformerer informationen til brugbar indsigt på en cloudplatform. Dette tilskynder virksomheder til at træffe bedre beslutninger for deres specifikke markeder og målgrupper. Med andre ord er Industrial IoT et system, der forbinder edge-enheder såsom aktuatorer, sensorer, controllere, tilsluttede switche, gateways og industrielle personlige computere (IPC'er) til skyen.
Hvordan er Industry 4.0 og Industrial IoT relateret?
Industri 4.0 er et produkt af den fjerde industrielle revolution. Den fjerde industrielle revolution er defineret som integrationen af traditionel automatiseret fremstilling med industrielle processer drevet af smarte teknologier og autonome kommunikationsenheder.
Udtrykket "Industry 4.0", forkortet til I4.0 eller I4, opstod i 2011 som et initiativ fra den tyske regering, der har slået til lyd for digitalisering af industrielle processer gennem de sidste 20 år.
Som beskrevet af Boston Consulting Group er Industrial Internet of Things (IoT) hovedsøjlen i Industry 4.0, foruden additiv fremstilling eller 3D-print, augmented reality (AR), autonom robotik, big data-analyse, cloud computing, cybersikkerhed, horisontal og vertikal systemintegration og simulering. Dette skyldes autonom kommunikation mellem maskiner og decentraliserede digitale miljøer, der er i stand til automatisk at løse problemer, som tidligere krævede menneskelig indgriben.
Industri 4.0 omfatter det industrielle internet af tingene, digitalisering og virksomheders bæredygtighed i en bredere sammenhæng. Industriel IoT er drivkraften bag Industry 4.0, uden hvilken der ikke ville være nogen Industry 4.0. med andre ord, Industrielt IoT er begrænset til datadetektion, datatransmission, databeregning, databehandling og domænespecifikke smarte applikationer-.
Arkitektur af det industrielle Internet of Things
En typisk industriel IoT-arkitektur beskriver arrangementet af digitale systemer, så de tilsammen giver netværks- og dataforbindelse mellem sensorer, IoT-enheder, datalagring og andre lag. Derfor skal en Industriel IoT-arkitektur have følgende.
1. IoT-enheder i kanten af netværket
Disse er grupperinger af netværksobjekter placeret på kanten af IoT-økosystemet. Disse er placeret så tæt som muligt på placeringen af datakilden. Disse er typisk trådløse aktuatorer og sensorer i industrielle miljøer. En behandlingsenhed eller lille computerenhed og en samling af observationsendepunkter. Edge IoT-enheder kan omfatte traditionelle enheder i brownfield-miljøer, kameraer, højttalere, sensorer og andre målere og skærme.
Hvad sker der i den fjerneste kant af netværket? Sensorer tager data fra deres omgivelser og de elementer, de overvåger, og transformerer derefter informationen til metrikker og tal, som IoT-platforme kan analysere og omdanne til brugbar indsigt. Aktuatorer styrer de processer, der finder sted i det observerede miljø. De ændrer det fysiske miljø, hvori dataene genereres.
2. Edge data management og indledende behandling
Uden høj-kvalitet kan enorme mængder data, sofistikerede analyser og kunstig intelligens ikke realisere deres fulde potentiale. Databehandling er mulig selv på sensorniveau.
I denne forbindelse giver edge computing det hurtigste svar, da data er forbehandlet- i kanten af netværket, ved selve sensoren. Her kan digitale og aggregerede data analyseres. Når relevant indsigt er indsamlet, er det muligt at gå videre til næste trin i stedet for at sende al den indsamlede information. Denne ekstra behandling reducerer mængden af data, der sendes til datacentret eller skyen.
3. Cloud til avanceret behandling
Edge-enheder er begrænsede i deres forbehandlingsmuligheder. Mens kanten er blevet bragt så tæt som muligt for at begrænse forbruget af lokal computerkraft, bliver brugerne nødt til at udnytte skyen til en dybere og mere grundig behandling.
Og på det tidspunkt skal der træffes et valg, om man vil prioritere smidigheden og umiddelbarheden af edge-enheder eller den avancerede indsigt i cloud computing. Cloud-baserede løsninger kan udføre en stor mængde behandling. Her kan data fra forskellige kilder aggregeres og give indsigt, som ikke er tilgængelig i kanten.
I sammenhæng med en industriel IoT-arkitektur vil skyen have.
Hubs:Ud over telemetri og enhedskontrol giver det sikre links til feltsystemer. Om nødvendigt kan hub'en give fjernforbindelse til lokale systemer på tværs af flere lokationer. Den vedligeholder alle kommunikationselementer såsom forbindelsesstyring, sikre kommunikationskanaler og enhedsgodkendelse og -autorisation.
Opbevaring:Bruges til at gemme information før og efter behandling.
Analytics:Bidrager til databehandling og analyse.
Brugergrænseflade:Giver visualisering af analyseresultaterne leveret til slutbrugeren, normalt gennem en webbrowser-grænseflade, men også via e-mail, SMS og telefonalarmer.
4. Internet Gateway
Her opsamles sensordataene og konverteres til digitale kanaler til videre behandling ved internetgatewayen. Efter at have opnået de aggregerede og digitaliserede data, transmitterer gatewayen dem over internettet, så de kan behandles yderligere, inden de uploades til skyen. Gatewayen forbliver en del af edge-dataindsamlingssystemet. Det støder op til aktuatorer og sensorer og udfører indledende databehandling ved kanten.
Gateways kan implementeres som enten hardware eller software.
Hardware:Hardware-gateways er autonome enheder. Giver kablede (analoge og digitale) og trådløse interfaces til downstream sensortilslutning. Internetforbindelse er også tilvejebragt, enten lokalt eller via et standardlink til en router.
Software:På en pc kan en software-gateway installeres i stedet for at forbinde til en hardware-gateway. Softwaren kører i baggrunden eller forgrunden og giver opstrøms- og nedstrømskommunikationsforbindelser som hardwareindgangspunkter, hvor pc'en leverer den fysiske grænseflade. Den software-baserede gateway giver adgang til synssensorindstillinger og sensordatapræsentation via brugergrænsefladen.
5. Forbindelsesprotokoller
Transmission af data på tværs af industrielle IoT-systemer kræver protokoller. Disse protokoller bør ideelt set være industri-standard, vel-definerede og sikre. Protokolspecifikationen kan indeholde de fysiske karakteristika for forbindelsen og ledningerne, proceduren for etablering af kommunikationskanalen og formatet af de data, der skal sendes over denne kanal.
Nogle almindelige protokoller, der bruges i industrielle IoT-arkitekturer, omfatter.
Advanced Message Queuing Protocol (AMQP):Dette er en forbindelses-styret, to-, multiplekset, kompakt data-kodet meddelelsesprotokol. I modsætning til HTTP er AMQP bygget til IIoT-orienteret skyforbindelse.
MQ Telemetri Transport (MQTT):Dette er en kompakt klient-servermeddelelsesprotokol. MQTT favoriserer IIoT-enheder på grund af dens korte meddelelsesrammestørrelse og minimale kodeplads.
Constrained Application Protocol (CoAP):Dette er en datagram-orienteret protokol, der kan implementeres over transportlaget, inklusive User Datagram Protocol (UDP). CoAP er en komprimeret version af HTTP udviklet til IIoT-krav.
6. Industrielle IoT-platforme
Industrielle IoT-systemer er nu i stand til at koordinere, overvåge og kontrollere operationer på tværs af værdikæden. Disse platforme styrer enhedsdata og administrerer analyse, datavisualisering og kunstig intelligens (AI) opgaver for edge-enheder og, i nogle tilfælde, sensorer direkte til skyen og tilbage.
Industrial Internet Reference Architecture (IIRA) kan bruges som reference til udvikling af komplekse systemer i det industrielle IoT-rum. Generelt fortaler IIRA's ramme for, at organisationer designer rammer ved hjælp af en systemtilgang, der inkluderer feedback og iteration. Derudover anbefaler det at tilpasse industrielle IoT-designs til specifikke forretningssektorer, såsom energi, sundhedspleje, transport og offentlig brug.
Fordele ved industriel IoT
Industrielt IoT tilbyder følgende fordele.
1. Øget effektivitet
Den største fordel ved Industrielt IoT er dets evne til at hjælpe virksomheder med at automatisere og dermed maksimere driftseffektiviteten. Derudover kan fysiske enheder forbindes til softwareløsninger gennem sensorer, der kontinuerligt overvåger ydeevnen. Dette gør det muligt for organisationer bedre at forstå den operationelle effektivitet af specifikke enheder og hele flåder. Derudover muliggør industriel IoT data-drevet beslutningstagning-og fjernovervågning af alle produktionsprocesser.
2. Øge produktionen
Ved at øge enhedsbrugen kan organisationer med IoT-fremstillingsprocesser øge deres produktivitet. Som tidligere nævnt giver netværksenheder en kontinuerlig strøm af data, der kan give indsigt i udstyrets drift. Dette kan forbedre udstyrets overordnede effektivitet og maksimere maskinens ydeevne under driftstiden. Derudover forbedrer brugen af industrielle IoT-enheder udnyttelsen af menneskelig kapital. Smarte enheder kan bruges til at udføre underordnede, gentagne og farlige aktiviteter og dermed frigøre medarbejdere til andre, mere strategiske produktions-relaterede opgaver.
3. Reduktion af fejl
Brugen af industriel IoT tvinger virksomheder til at automatisere deres produktionsoperationer. Eliminering af den menneskelige faktor fra industrielle operationer eliminerer den ineffektivitet, der får defekte produkter til at forlade samlebåndet. Med færre kvalitetsfejl forbedres en virksomheds rentabilitet på grund af øget kundetilfredshed og brandgenkendelse.
4. Forudsigelige vedligeholdelseskrav
Prediktiv vedligeholdelse er en strategi til at undgå aktivfejl ved at analysere produktionsdata for at spotte mønstre og forudsige forestående problemer.
Integration af industrielle IoT-sensorer i industrielt udstyr giver mulighed for tilstandsbaserede-administrationsmeddelelser. Disse sensorer registrerer temperatur, luftfugtighed og andre miljøvariabler i arbejdsområdet, såvel som sammensætningen af materialer og hvordan transportfaktorer har eller kan påvirke transporten. Alle disse data er nyttige til forudsigelig vedligeholdelse. Som et resultat kan aktivfejl undgås, omkostningerne reduceres og maskinens nedetid minimeres.
5. Sørg for arbejdernes sikkerhed
Smart fremstilling muliggør større sikkerhed, hvor alle industrielle IoT-sensorer samarbejder om at overvåge medarbejdernes og arbejdspladsens sikkerhed. Et integreret sikkerhedssystem beskytter arbejdspladsen, produktionslinjen og personalet. I tilfælde af en hændelse kan hele anlægget underrettes, aktiviteterne kan stoppes, og den øverste ledelse kan mægle for at løse problemet. Hændelsen kan også generere nyttig information, som kan bruges til at undgå en gentagelse i fremtiden.
6. Energiomkostningsbesparelser
Industriel drift er en vigtig kilde til global strømforsyning, hvilket er skadeligt for bæredygtigheden og den overordnede bundlinje. Kontinuerlig overvågning af systemer, der bruger sensorer og små enheder, kan afsløre ineffektivitet, der fører til spild. Dette omfatter ikke kun overvågningsudstyr, men også integrerede operationer såsom regulering af temperatur, vandforbrug, fugtighed og belysning af udstyr. Derudover, med fremskridt inden for IoT-teknologi, bruger sensorer mindre energi, hvilket bestemt er en velsignelse.
7. Forbedre feltservice og kundeoplevelse
Industrielt IoT kan hjælpe med at forbedre leveringen af felttjenester. Det bestemmes af aspekter som tid, kontekst og teknikers involvering i en bestemt serviceoperation. Industrielt IoT giver også mulighed for-realtidsdatasynlighed. Det betyder, at producenter af originalt udstyr (OEM'er), slutforbrugere og alle andre interesserede parter vil være opmærksomme på de risici og vanskeligheder, der opstår, hvilket resulterer i en positiv oplevelse.
Eksempler på industriel IoT
Fra detailhandel til fremstilling har de mest bemærkelsesværdige industrier og virksomheder brugt Industriel IoT på en eller anden måde. Her er nogle bemærkelsesværdige eksempler på industriel IoT med positive forretningsresultater:.
1. PepsiCo bruger industriel IoT til aktivsporing
Indlejrede industrielle IoT-komponenter i transport, flåde og emballage kan hjælpe med at spore lagerbeholdning fra start til slut. Det bør også opretholde en balance mellem udbud og efterspørgsel ved at spore lagerniveauer. pepsiCo er et eksempel på en virksomhed, der bruger denne industrielle IoT-brugssag. Den anvender en række teknologier til at tilpasse sig markedets efterspørgsel, administrere synlighed af lagersystemer og automatisk justere genopfyldningsregler.
2. BMW bruger Industrial IoT til at skabe digitale tvillinger af sine produkter.
En digital tvilling er en industriel IoT-applikation, hvor en kompleks samling af sensorer bruges til at bygge en nøjagtig simulering af et produkt eller produktionsmiljø ned til mindste detalje og fysiske egenskaber.BMW bruger industriel IoT, kunstig intelligens (AI) og fordybende teknologier til at bygge en digital kopi af hele en fabriks produktionsproces. Dette giver organisationer mulighed for at udvikle, evaluere og optimere produkter i et virkeligt-miljø uden de tilknyttede omkostninger eller risici.
3. Larsen & Toubro (L&T) bruger industriel IoT til fjernovervågning og omkostningsbesparelser
Energi- og forsyningssektoren bruger store operationelle infrastrukturer, nogle gange under farlige forhold, der ikke er egnede til manuel drift. I disse situationer kan industrielle IoT-enheder indsamle og overføre kritiske driftsdata uden tilstedeværelse af en menneskelig operatør. For eksempel installerer L&T en fjernovervåget grøn brintstation i Gujarat, Indien. Ved hjælp af industriel IoT kan L&T reducere drifts- og energiomkostninger og få relevant indsigt i energianlæggets funktion.
4. Et irsk destilleri bruger industriel IoT til miljøovervågning
Fødevare- og drikkevareindustrien er stærkt afhængig af evnen til at producere og opbevare produkter under ideelle miljøforhold. Industrielle IoT-systemer kan overvåge miljøændringer og advare gulvledere om produktnedbrydning, før det opstår. Destillerier, der producerer alkoholholdige drikkevarer, er et ideelt eksempel på industriel IoT, fordi de opererer under skrøbelige miljøforhold. Destillerileverandøren Frilli implementerede for nylig industriel IoT-teknologi til et irsk drikkevaremærke for at give automatisering, effektivitet og harmonisering af processer.
5. Airbus udnytter boschs industrielle iot-platform til at skabe smarte fabrikker
Airbus søger at eliminere fejlfunktioner ved at integrere industrielle IoT-sensorer i maskiner og udstyr på produktionsgulvet og forsyne medarbejderne med bærbare enheder såsom industrielle smarte briller. En fejl i processen kan koste organisationen millioner af dollars at rette op på. Airbus bruger digital intelligens til at optimere driften og øge produktiviteten efter samarbejdet med Bosch om at lancere Fremtidens Fabrik.
I dag er Industriel IoT en fast bestanddel for store virksomheder og et af de vigtigste tilbud fra store cloud-udbydere såsom Microsoft og Amazon Web Services (AWS). Industriel IoT udvider avanceret dataanalyse og cloud-funktioner til industrielle applikationer såsom udstyrsvedligeholdelse, anlægsdrift, forsyningskædestyring og personalesikkerhed. Data fra industrielle IoT-platforme kan endda hjælpe med at simulere og teste produkter i digitale miljøer, sømløst integrere digitale og fysiske systemer for eksponentielt at forbedre industrielle resultater.