Pramoninis daiktų internetas (IIoT) apibrėžiamas kaip įrenginių ir programų rinkinys, leidžiantis didelėms organizacijoms sukurti sujungtą aplinką -to{1}} nuo branduolio iki krašto. Tai taip pat apima tradicinę fizinę infrastruktūrą, pavyzdžiui, konteinerius ir logistikos sunkvežimius, skirtą duomenims rinkti, reaguoti į įvykius ir priimti labiau pagrįstus sprendimus išmaniųjų įrenginių pagalba.
Pramoninis daiktų internetas (IIoT) yra daiktų interneto (IoT) plėtinys ir turi daug pritaikymų vartotojų erdvėje. „IoT“ naudojimo atvejai apima, pavyzdžiui, išmaniuosius namų įrenginius, tokius kaip „Amazon Echo“, kurie naudoja „Alexa“ balso atpažinimą, kad nuotoliniu būdu išjungtų šviesą.
Pramoninėse operacijose ši technologija buvo plačiai-pritaikyta komerciniais tikslais aplinkoje su sudėtinga infrastruktūra ir didele įranga. Priešingai, pramoninis daiktų internetas gali nuotoliniu būdu valdyti šildymo, vėdinimo ir oro kondicionavimo (ŠVOK) sistemas visoje gamykloje. Tai tik vienas pramoninio daiktų interneto naudojimo atvejis, skirtas supaprastinti ir tobulinti verslo operacijų valdymą.
Kaip veikia pramoninis daiktų internetas?
Pramoninis daiktų internetas yra daiktų interneto subkategorija, kurioje įmonės iš naujo apibrėžia, kaip gali prisijungti, stebėti, analizuoti ir veikti pagal pramonės duomenis, kad sumažintų išlaidas ir paskatintų augimą.
Pramoninių daiktų interneto idėja yra naudoti duomenis, kuriuos daugelį metų generavo „kvailiai įrenginiai“ pramoninėse patalpose. Surinkimo linijos išmaniosios mašinos gali ne tik greičiau užfiksuoti ir analizuoti duomenis, bet ir greičiau perduoti svarbią informaciją, o tai padeda greičiau ir tiksliau priimti verslo sprendimus.
Informacinių technologijų (IT) ir operacijų technologijų (OT) integracija skatina pramoninį daiktų internetą. Tai tinklo matrica, jungianti įrenginius su įrenginiais, naudojant jutiklių technologiją renkami duomenys, juos analizuojama ir tiesiogiai integruojama į platformas, kurios veikia kaip paslaugos. Pramoninis daiktų internetas paskelbs naują pramoninio naudojimo atvejų erą su daugybe ekonomikos plėtros galimybių.
Pramoninis daiktų internetas renka didelius lauko duomenų kiekius iš gamyklos aukšto, perduoda juos per prijungtus mazgus, analizuoja serveriuose ir paverčia informaciją veiksmingomis įžvalgomis debesų platformoje. Tai skatina įmones priimti geresnius sprendimus konkrečioms rinkoms ir tikslinei auditorijai. Kitaip tariant, pramoninis daiktų internetas yra sistema, jungianti kraštinius įrenginius, tokius kaip pavaros, jutikliai, valdikliai, prijungti jungikliai, šliuzai ir pramoniniai asmeniniai kompiuteriai (IPC) su debesimi.
Kaip „Pramonė 4.0“ ir „Industrial IoT“ yra susiję?
Pramonė 4.0 yra ketvirtosios pramonės revoliucijos produktas. Ketvirtoji pramonės revoliucija apibrėžiama kaip tradicinės automatizuotos gamybos integravimas su pramoniniais procesais, kuriuos maitina išmaniosios technologijos ir autonominiai ryšio įrenginiai.
Terminas „Pramonė 4.0“, sutrumpintai vadinamas I4.0 arba I4, atsirado 2011 m. kaip Vokietijos vyriausybės iniciatyva, kuri per pastaruosius 20 metų tvirtai pasisakė už pramonės procesų skaitmeninimą.
Kaip apibūdino Boston Consulting Group, pramoninis daiktų internetas (IoT) yra pagrindinis pramonės 4.0 ramstis, be papildomos gamybos arba 3D spausdinimo, papildytos realybės (AR), autonominės robotikos, didelių duomenų analizės, debesų kompiuterijos, kibernetinio saugumo, horizontalių ir vertikalių sistemų integravimo ir modeliavimo. Taip yra dėl autonominio ryšio tarp mašinų ir decentralizuotos skaitmeninės aplinkos, galinčios automatiškai išspręsti problemas, kurioms anksčiau reikėjo žmogaus įsikišimo.
Pramonė 4.0 apima pramoninį daiktų internetą, skaitmeninimą ir įmonių tvarumą platesniame kontekste. Pramonės daiktų internetas yra pramonės 4.0 varomoji jėga, be kurios nebūtų pramonės 4.0. kitaip tariant, pramoninis daiktų internetas apsiriboja duomenų aptikimu, duomenų perdavimu, duomenų skaičiavimu, duomenų apdorojimu ir konkrečiomis domeno{4}} išmaniosiomis programomis.
Pramoninio daiktų interneto architektūra
Įprasta pramoninių daiktų interneto architektūra apibūdina skaitmeninių sistemų išdėstymą taip, kad jos kartu užtikrintų tinklo ir duomenų ryšį tarp jutiklių, daiktų interneto įrenginių, duomenų saugyklos ir kitų sluoksnių. Todėl pramoninė IoT architektūra turi turėti šiuos dalykus.
1. IoT įrenginiai tinklo pakraštyje
Tai yra tinklo objektų grupės, esančios daiktų interneto ekosistemos pakraštyje. Jie yra kuo arčiau duomenų šaltinio vietos. Paprastai tai yra belaidės pavaros ir jutikliai pramoninėje aplinkoje. Apdorojimo blokas arba mažas skaičiavimo įrenginys ir stebėjimo galinių taškų rinkinys. „Edge IoT“ įrenginiuose gali būti tradicinių įrenginių, naudojamų apleistų teritorijų aplinkoje, kameros, garsiakalbiai, jutikliai ir kiti matuokliai bei monitoriai.
Kas vyksta atokiausiame tinklo krašte? Jutikliai ima duomenis iš savo aplinkos ir stebimų elementų, tada informaciją paverčia metrika ir skaičiais, kuriuos daiktų interneto platformos gali analizuoti ir paversti veiksmingomis įžvalgomis. Pavaros valdo procesus, vykstančius stebimoje aplinkoje. Jie keičia fizinę aplinką, kurioje generuojami duomenys.
2. Kraštinių duomenų valdymas ir pradinis apdorojimas
Be aukštos-kokybės, didžiulio duomenų kiekio, sudėtingos analizės ir dirbtinio intelekto neįmanoma išnaudoti viso savo potencialo. Duomenų apdorojimas įmanomas net jutiklių lygiu.
Šiuo atžvilgiu greičiausias atsakymas yra krašto kompiuterija, nes duomenys iš anksto{0}}apdorojami tinklo pakraštyje, pačiame jutiklyje. Čia galima analizuoti skaitmeninius ir agreguotus duomenis. Surinkus atitinkamas įžvalgas, galima pereiti į kitą etapą, užuot siuntus visą surinktą informaciją. Šis papildomas apdorojimas sumažina duomenų, siunčiamų į duomenų centrą arba debesį, kiekį.
3. Debesis išplėstiniam apdorojimui
„Edge“ įrenginių išankstinio apdorojimo galimybės yra ribotos. Nors kraštas buvo kiek įmanoma priartintas, kad būtų apribotas vietinės skaičiavimo galios suvartojimas, naudotojai turės naudoti debesį gilesniam ir kruopštesniam apdorojimui.
Ir tuo metu reikia nuspręsti, ar teikti pirmenybę kraštinių įrenginių judrumui ir betarpiškumui, ar pažangioms debesų kompiuterijos įžvalgoms. Debesu{1}}pagrįsti sprendimai gali atlikti daug apdorojimo. Čia duomenys iš skirtingų šaltinių gali būti apibendrinti ir pateikti įžvalgų, kurių nėra.
Pramoninės IoT architektūros kontekste debesys turės.
Stebulės:Be telemetrijos ir įrenginio valdymo, jis suteikia saugias nuorodas į lauko sistemas. Jei reikia, šakotuvas gali užtikrinti nuotolinį ryšį su vietinėmis sistemomis keliose vietose. Jis palaiko visus komunikacijos elementus, tokius kaip ryšio valdymas, saugūs ryšio kanalai ir įrenginio autentifikavimas bei autorizacija.
Saugykla:Naudojamas informacijai saugoti prieš ir po apdorojimo.
Analytics:Prisideda prie duomenų apdorojimo ir analizės.
Vartotojo sąsaja:Pateikiamas galutiniam vartotojui pateiktų analizės rezultatų vizualizavimas, dažniausiai naudojant žiniatinklio naršyklės sąsają, taip pat el. paštu, SMS ir telefono įspėjimais.
4. Interneto vartai
Čia jutiklio duomenys surenkami ir konvertuojami į skaitmeninius kanalus, kad būtų galima toliau apdoroti interneto šliuze. Gavęs apibendrintus ir suskaitmenintus duomenis, šliuzas perduoda juos internetu, kad būtų galima toliau apdoroti prieš įkeliant į debesį. Vartai išlieka krašto duomenų rinkimo sistemos dalimi. Jis yra greta pavarų ir jutiklių ir krašte atlieka pradinį duomenų apdorojimą.
Šliuzai gali būti naudojami kaip aparatinė arba programinė įranga.
Techninė įranga:Aparatūros šliuzai yra autonominiai įrenginiai. Teikia laidines (analogines ir skaitmenines) ir belaides sąsajas, skirtas tolesniam jutiklių prijungimui. Taip pat suteikiamas interneto ryšys vietoje arba per standartinę nuorodą į maršrutizatorių.
Programinė įranga:Kompiuteryje galima įdiegti programinės įrangos šliuzą, o ne prisijungti prie aparatinės įrangos šliuzo. Programinė įranga veikia fone arba pirmame plane ir teikia pirmyn ir pasroviui ryšio ryšius kaip aparatinės įrangos įėjimo taškus, o kompiuteris suteikia fizinę sąsają. Programinės įrangos{2}}šliuzas leidžia pasiekti regėjimo jutiklio nustatymus ir jutiklio duomenų pateikimą per vartotojo sąsają.
5. Prisijungimo protokolai
Norint perduoti duomenis per pramonines daiktų interneto sistemas, reikalingi protokolai. Idealiu atveju šie protokolai turėtų būti pramonės-standartiniai, gerai-apibrėžti ir saugūs. Protokolo specifikacijoje gali būti nurodytos fizinės ryšio ir laidų charakteristikos, ryšio kanalo nustatymo procedūra ir tuo kanalu siunčiamų duomenų formatas.
Kai kurie įprasti pramoninėse daiktų interneto architektūrose naudojami protokolai apima.
Išplėstinis pranešimų eilės protokolas (AMQP):Tai yra{0}}vadomas, dvikryptis, multipleksuotas, kompaktiškas duomenų-užkoduotas pranešimų perdavimo protokolas. Skirtingai nuo HTTP, AMQP sukurtas IIoT{4}}orientuotam debesies ryšiui.
MQ telemetrijos perdavimas (MQTT):Tai kompaktiškas kliento{0}}serverio pranešimų siuntimo protokolas. MQTT teikia pirmenybę IIoT įrenginiams dėl trumpo pranešimų rėmelio dydžio ir minimalios kodo vietos.
Apriboto taikymo protokolas (CoAP):Tai į datagramą orientuotas protokolas, kuris gali būti įdiegtas transportavimo lygmenyje, įskaitant vartotojo duomenų gramų protokolą (UDP). CoAP yra suglaudinta HTTP versija, sukurta IIoT reikalavimams.
6. Pramoninės IoT platformos
Pramoninės IoT sistemos dabar gali koordinuoti, stebėti ir kontroliuoti operacijas visoje vertės grandinėje. Šios platformos valdo įrenginio duomenis ir valdo analizę, duomenų vizualizavimą ir dirbtinio intelekto (DI) užduotis kraštiniams įrenginiams ir, kai kuriais atvejais, jutikliams tiesiai į debesį ir atgal.
Pramoninio interneto nuorodų architektūra (IIRA) gali būti naudojama kaip nuoroda kuriant sudėtingas sistemas pramoninėje IoT erdvėje. Apskritai, IIRA sistema pasisako už tai, kad organizacijos sukurtų sistemas naudodamos sisteminį metodą, apimantį grįžtamąjį ryšį ir iteraciją. Be to, rekomenduojama pritaikyti pramoninius daiktų interneto dizainus konkretiems verslo sektoriams, pvz., energetikai, sveikatos priežiūrai, transportui ir vyriausybei.
Pramoninio daiktų interneto pranašumai
Pramoninis daiktų internetas siūlo šiuos privalumus.
1.Padidintas efektyvumas
Didžiausias pramoninių daiktų interneto pranašumas yra galimybė padėti įmonėms automatizuoti ir taip maksimaliai padidinti veiklos efektyvumą. Be to, fizinius įrenginius galima prijungti prie programinės įrangos sprendimų per jutiklius, kurie nuolat stebi našumą. Tai leidžia organizacijoms geriau suprasti konkrečių įrenginių ir viso parko veikimo efektyvumą. Be to, pramoninis daiktų internetas leidžia priimti duomenis-pagrįstus sprendimus- ir nuotoliniu būdu stebėti visus gamybos procesus.
2. Padidinti gamybą
Didinant įrenginių naudojimą, organizacijos, turinčios IoT gamybos procesus, gali padidinti savo produktyvumą. Kaip minėta anksčiau, tinklo įrenginiai teikia nuolatinį duomenų srautą, kuris gali suteikti informacijos apie įrangos veikimą. Tai gali pagerinti bendrą įrangos efektyvumą ir maksimaliai padidinti mašinos našumą veikimo metu. Be to, pramoninių daiktų interneto įrenginių naudojimas pagerina žmogiškojo kapitalo panaudojimą. Išmanieji įrenginiai gali būti naudojami atlikti niekšingą, pasikartojančią ir pavojingą veiklą, todėl darbuotojai atlaisvinami kitoms, strateginėms su gamyba susijusioms{4}} užduotims.
3. Klaidų mažinimas
Pramoninio daiktų interneto naudojimas verčia įmones automatizuoti savo gamybos operacijas. Žmogiškojo faktoriaus pašalinimas iš pramoninių operacijų pašalina neefektyvumą, dėl kurio nekokybiški gaminiai išeina iš surinkimo linijos. Sumažėjus kokybės defektams, įmonės pelningumas gerėja dėl padidėjusio klientų pasitenkinimo ir prekės ženklo pripažinimo.
4. Numatyti techninės priežiūros reikalavimai
Nuspėjamoji priežiūra yra strategija, skirta išvengti turto gedimų analizuojant gamybos duomenis, siekiant nustatyti modelius ir numatyti artėjančias problemas.
Pramoninių daiktų interneto jutiklių integravimas į pramoninę įrangą leidžia teikti būsenomis{0}}pagrįstus valdymo pranešimus. Šie jutikliai registruoja temperatūrą, drėgmę ir kitus aplinkos kintamuosius darbo vietoje, taip pat medžiagų sudėtį ir tai, kaip transportavimo veiksniai turi arba gali paveikti transportavimą. Visi šie duomenys yra naudingi nuspėjamai priežiūrai. Dėl to galima išvengti turto gedimų, sumažinti išlaidas ir sumažinti mašinos prastovos laiką.
5. Užtikrinti darbuotojų saugą
Išmanioji gamyba užtikrina didesnę saugą, nes visi pramoniniai daiktų interneto jutikliai bendradarbiauja stebint darbuotojų ir darbo vietos saugą. Integruota saugos sistema saugo darbo vietą, gamybos liniją ir personalą. Įvykus incidentui, gali būti pranešta visam objektui, veikla gali būti sustabdyta, o vyresnioji vadovybė gali tarpininkauti sprendžiant problemą. Įvykis taip pat gali sukurti naudingos informacijos, kuri gali būti panaudota siekiant išvengti pasikartojimo ateityje.
6. Energijos sąnaudų taupymas
Pramonės operacijos yra pagrindinis pasaulinio energijos tiekimo šaltinis, o tai kenkia tvarumui ir bendrai rezultatui. Nuolat stebint sistemas, kuriose naudojami jutikliai ir maži prietaisai, gali atsirasti neefektyvumas, dėl kurio atsiranda atliekų. Tai apima ne tik stebėjimo įrangą, bet ir integruotas operacijas, tokias kaip temperatūros, vandens naudojimo, drėgmės ir įrangos apšvietimo reguliavimas. Be to, tobulėjant daiktų interneto technologijoms, jutikliai sunaudoja mažiau energijos, o tai tikrai yra palaima.
7. Gerinti lauko aptarnavimą ir klientų patirtį
Pramoninis IoT gali padėti pagerinti lauko paslaugų teikimą. Jį lemia tokie aspektai kaip laikas, kontekstas ir techniko dalyvavimas konkrečioje paslaugos operacijoje. Pramoninis daiktų internetas taip pat leidžia matyti{2}}duomenis realiuoju laiku. Tai reiškia, kad originalios įrangos gamintojai (OĮG), galutiniai vartotojai ir visos kitos suinteresuotosios šalys žinos apie kylančius pavojus ir sunkumus, todėl patirtis bus teigiama.
Pramoninio daiktų interneto pavyzdžiai
Nuo mažmeninės prekybos iki gamybos, dauguma žinomų pramonės šakų ir įmonių tam tikru būdu naudojo pramoninį daiktų internetą. Štai keletas svarbių pramoninio daiktų interneto, turinčio teigiamų verslo rezultatų, pavyzdžių.
1. PepsiCo naudoja pramoninį daiktų internetą turtui sekti
Įterpti pramoniniai daiktų interneto komponentai transporte, parke ir pakuotėse gali padėti stebėti atsargas nuo pradžios iki pabaigos. Ji taip pat turėtų išlaikyti pusiausvyrą tarp pasiūlos ir paklausos, stebėdama atsargų lygį. „pepsiCo“ yra įmonės, kuri naudoja šį pramoninių daiktų interneto naudojimo atvejį, pavyzdys. Ji naudoja daugybę technologijų, skirtų prisitaikyti prie rinkos paklausos, valdyti atsargų sistemų matomumą ir automatiškai koreguoti papildymo taisykles.
2. BMW naudoja pramoninį daiktų internetą, kad sukurtų skaitmeninius savo produktų dvynius.
Skaitmeninis dvynys yra pramoninė daiktų interneto programa, kurioje sudėtingas jutiklių rinkinys naudojamas siekiant sukurti tikslų produkto ar gamybos aplinkos modeliavimą iki smulkmenų ir fizinių savybių. BMW naudoja pramoninį daiktų internetą, dirbtinį intelektą (AI) ir įtraukias technologijas, kad sukurtų skaitmeninę viso gamyklos gamybos proceso kopiją. Tai leidžia organizacijoms kurti, vertinti ir optimizuoti produktus realioje-pasaulio aplinkoje be susijusių išlaidų ar rizikos.
3. Larsen & Toubro (L&T) naudoja pramoninį daiktų internetą nuotoliniam stebėjimui ir išlaidų taupymui
Energetikos ir komunalinių paslaugų sektoriuose naudojama didelė eksploatacinė infrastruktūra, kartais pavojingomis sąlygomis, netinkamomis rankiniam valdymui. Tokiose situacijose pramoniniai daiktų interneto įrenginiai gali rinkti ir perduoti svarbius veiklos duomenis be žmogaus. Pavyzdžiui, L&T diegia nuotoliniu būdu stebimą žaliojo vandenilio stotį Gudžarate, Indijoje. Naudodama pramoninį daiktų internetą, L&T gali sumažinti eksploatacines ir energijos sąnaudas bei gauti atitinkamų įžvalgų apie energetinės gamyklos funkcionavimą.
4. Airijos spirito varykla aplinkos stebėjimui naudoja pramoninį daiktų internetą
Maisto ir gėrimų pramonė labai priklauso nuo gebėjimo gaminti ir laikyti produktus idealiomis aplinkos sąlygomis. Pramoninės IoT sistemos gali stebėti aplinkos pokyčius ir įspėti grindų valdytojus apie produkto gedimą prieš tai įvykstant. Distiliavimo gamyklos, gaminančios alkoholinius gėrimus, yra idealus pramoninio daiktų interneto pavyzdys, nes jos veikia pažeidžiamomis aplinkos sąlygomis. Distiliavimo gamyklų tiekėjas „Frilli“ neseniai įdiegė pramoninę daiktų interneto technologiją Airijos gėrimų prekės ženklui, kad užtikrintų procesų automatizavimą, efektyvumą ir suderinimą.
5. „airbus“ naudoja „Bosch“ pramoninę iot platformą, kad sukurtų išmaniąsias gamyklas
„Airbus“ siekia pašalinti gedimus integruodama pramoninius daiktų interneto jutiklius į mašinas ir įrangą gamybos aukšte ir aprūpindama darbuotojus nešiojamais prietaisais, tokiais kaip pramoniniai išmanieji akiniai. Proceso klaidos ištaisymas organizacijai gali kainuoti milijonus dolerių. „Airbus“ naudoja skaitmeninę žvalgybą, kad optimizuotų veiklą ir padidintų produktyvumą po to, kai bendradarbiaudama su „Bosch“ paleido ateities gamyklą.
Šiandien pramoninis daiktų internetas yra pagrindinis didelių įmonių elementas ir vienas iš pagrindinių pagrindinių debesijos paslaugų teikėjų, tokių kaip „Microsoft“ ir „Amazon Web Services“ (AWS), pasiūlymų. Pramoninis daiktų internetas išplečia pažangias duomenų analizės ir debesies galimybes, įtraukiant pramonines programas, tokias kaip įrangos priežiūra, gamyklos operacijos, tiekimo grandinės valdymas ir personalo sauga. Duomenys iš pramoninių daiktų interneto platformų netgi gali padėti modeliuoti ir išbandyti produktus skaitmeninėje aplinkoje, sklandžiai integruojant skaitmenines ir fizines sistemas, kad būtų eksponentiškai pagerinti pramonės rezultatai.