Industrial Internet of Things (IIoT) definieras som en uppsättning enheter och applikationer som gör det möjligt för stora organisationer att skapa en slut-till-uppkopplad miljö från kärnan till kanten. Det inkluderar även traditionell fysisk infrastruktur, såsom containrar och logistiklastbilar, för att samla in data, reagera på händelser och fatta mer välgrundade beslut med hjälp av smarta enheter.
The Industrial Internet of Things (IIoT) är en förlängning av Internet of Things (IoT) och har många tillämpningar inom konsumentområdet. IoT-användningsfall inkluderar till exempel smarta hemenheter som Amazon Echo, som använder Alexa röstigenkänning för att släcka lampor på distans.
Inom industriell verksamhet har tekniken fått stor- kommersiell användning i miljöer med komplex infrastruktur och stor utrustning. Däremot kan industriell IoT fjärrstyra värme-, ventilations- och luftkonditioneringssystem (HVAC) i hela en anläggning. Detta är bara ett industriellt IoT-användningsfall för att effektivisera och förbättra hanteringen av affärsverksamheten.
Hur fungerar Industriell IoT?
Industriell IoT är en underkategori av IoT där företag omdefinierar hur de kan ansluta, övervaka, analysera och agera på industriell data för att minska kostnaderna och driva tillväxt.
Tanken bakom Industrial IoT är att använda den data som har genererats genom åren av "dumma enheter" i industrianläggningar. Intelligenta maskiner på löpande band kan inte bara fånga och analysera data snabbare, utan de är också snabbare på att kommunicera viktig information, vilket hjälper till att fatta affärsbeslut snabbare och mer exakt.
Integrationen av informationsteknik (IT) och operationsteknologi (OT) driver det industriella Internet of Things. Det är en nätverksmatris som kopplar enheter till enheter, samlar in data genom sensorteknik, analyserar den och integrerar den direkt i plattformar som fungerar som tjänster. Industriell IoT kommer att förebåda en ny era av industriella användningsfall med många möjligheter till ekonomisk expansion.
Industriell IoT samlar in stora mängder fältdata från fabriksgolvet, överför den genom anslutna noder, analyserar den på servrar och omvandlar informationen till handlingsbara insikter på en molnplattform. Detta uppmuntrar företag att fatta bättre beslut för sina specifika marknader och målgrupper. Industriell IoT är med andra ord ett system som kopplar samman kantenheter som ställdon, sensorer, kontroller, anslutna switchar, gateways och industriella persondatorer (IPC) till molnet.
Hur är Industry 4.0 och Industrial IoT relaterade?
Industri 4.0 är en produkt av den fjärde industriella revolutionen. Den fjärde industriella revolutionen definieras som integrationen av traditionell automatiserad tillverkning med industriella processer som drivs av smarta teknologier och autonoma kommunikationsenheter.
Termen "Industry 4.0", förkortad till I4.0 eller I4, uppstod 2011 som ett initiativ från den tyska regeringen som starkt har förespråkat digitalisering av industriella processer under de senaste 20 åren.
Som beskrivs av Boston Consulting Group är Industrial Internet of Things (IoT) huvudpelaren i Industry 4.0, förutom additiv tillverkning eller 3D-utskrift, augmented reality (AR), autonom robotik, big data-analys, molnberäkning, cybersäkerhet, horisontell och vertikal systemintegration och simulering. Detta beror på autonom kommunikation mellan maskiner och decentraliserade digitala miljöer som automatiskt kan lösa problem som tidigare krävde mänskligt ingripande.
Industry 4.0 omfattar Industrial Internet of Things, digitalisering och företagens hållbarhet i ett bredare sammanhang. Industriell IoT är drivkraften bakom Industry 4.0, utan vilken det inte skulle finnas någon Industry 4.0. Industriell IoT är med andra ord begränsad till datadetektering, dataöverföring, databeräkning, databehandling och domänspecifika smarta applikationer.-
Arkitekturen för det industriella Internet of Things
En typisk industriell IoT-arkitektur beskriver arrangemanget av digitala system så att de tillsammans tillhandahåller nätverks- och dataanslutning mellan sensorer, IoT-enheter, datalagring och andra lager. Därför måste en industriell IoT-arkitektur ha följande.
1. IoT-enheter i kanten av nätverket
Dessa är grupperingar av nätverksobjekt som ligger i utkanten av IoT-ekosystemet. Dessa är placerade så nära platsen för datakällan som möjligt. Dessa är vanligtvis trådlösa ställdon och sensorer i industriella miljöer. En bearbetningsenhet eller liten datorenhet och en samling observationsslutpunkter. Edge IoT-enheter kan inkludera traditionella enheter i brunfältsmiljöer, kameror, högtalare, sensorer och andra mätare och monitorer.
Vad händer i den mest avlägsna kanten av nätverket? Sensorer tar data från sin omgivning och objekten de övervakar, förvandlar sedan informationen till mätvärden och siffror som IoT-plattformar kan analysera och omvandla till handlingsbara insikter. Ställdon styr de processer som äger rum i den observerade miljön. De förändrar den fysiska miljön där data genereras.
2. Kantdatahantering och initial bearbetning
Utan hög-kvalitet kan enorma mängder data, sofistikerad analys och artificiell intelligens inte förverkliga sin fulla potential. Databehandling är möjlig även på sensornivå.
I detta avseende ger edge computing det snabbaste svaret, eftersom data förbehandlas- i kanten av nätverket, vid själva sensorn. Här kan digitala och aggregerade data analyseras. När relevanta insikter har samlats in är det möjligt att gå vidare till nästa steg istället för att skicka all insamlad information. Denna extra bearbetning minskar mängden data som skickas till datacentret eller molnet.
3. Moln för avancerad bearbetning
Edge-enheter är begränsade i sina förbearbetningsmöjligheter. Medan kanten har förts så nära som möjligt för att begränsa förbrukningen av lokal datorkraft, kommer användare att behöva använda molnet för djupare och mer grundlig bearbetning.
Och vid den tidpunkten måste ett val göras om man ska prioritera smidigheten och omedelbarheten hos edge-enheter eller de avancerade insikterna i cloud computing. Molnbaserade-lösningar kan utföra en stor mängd bearbetning. Här kan data från olika källor aggregeras och ge insikter som inte finns i kanten.
I samband med en industriell IoT-arkitektur kommer molnet att ha.
Hubs:Förutom telemetri och enhetskontroll ger den säkra länkar till fältsystem. Om det behövs kan navet tillhandahålla fjärranslutning till lokala system på flera platser. Den upprätthåller alla kommunikationselement som anslutningshantering, säkra kommunikationskanaler och enhetsautentisering och auktorisering.
Lagring:Används för att lagra information före och efter bearbetning.
Analytics:Bidrar till databearbetning och analys.
Gräns-snittet:Ger visualisering av analysresultaten som levereras till slutanvändaren, vanligtvis via ett webbläsargränssnitt, men även via e-post, SMS och telefonvarningar.
4. Internet Gateway
Här samlas sensordata in och omvandlas till digitala kanaler för vidare bearbetning vid internetgatewayen. Efter att ha erhållit den aggregerade och digitaliserade informationen överför gatewayen den över Internet så att den kan bearbetas ytterligare innan den laddas upp till molnet. Gatewayen förblir en del av edge-datainsamlingssystemet. Den ligger i anslutning till ställdon och sensorer och utför initial databehandling vid kanten.
Gateways kan distribueras som antingen hårdvara eller mjukvara.
Hårdvara:Hårdvarugateways är autonoma enheter. Tillhandahåller trådbundna (analoga och digitala) och trådlösa gränssnitt för nedströms sensoranslutning. Internetanslutning tillhandahålls också, antingen lokalt eller via en standardlänk till en router.
Programvara:På en PC kan en mjukvarugateway installeras istället för att ansluta till en hårdvarugateway. Mjukvaran körs i bakgrunden eller förgrunden och tillhandahåller uppströms och nedströms kommunikationslänkar som maskinvaruingångspunkter, med PC:n som tillhandahåller det fysiska gränssnittet. Den mjukvarubaserade-gatewayen ger tillgång till synsensorinställningar och sensordatapresentation via användargränssnittet.
5. Anslutningsprotokoll
Att överföra data över industriella IoT-system kräver protokoll. Dessa protokoll bör helst vara industri-standard, väl-definierade och säkra. Protokollspecifikationen kan innehålla de fysiska egenskaperna för anslutningen och kabeldragningen, proceduren för att upprätta kommunikationskanalen och formatet för data som ska skickas över den kanalen.
Några vanliga protokoll som används i industriella IoT-arkitekturer inkluderar.
Advanced Message Queuing Protocol (AMQP):Det här är ett-anslutningsstyrt, dubbelriktat, multiplexerat, kompakt data-kodat meddelandeprotokoll. Till skillnad från HTTP är AMQP byggd för IIoT-orienterad molnanslutning.
MQ Telemetri Transport (MQTT):Detta är ett kompakt klient-servermeddelandeprotokoll. MQTT gynnar IIoT-enheter på grund av dess korta meddelanderamstorlek och minimala kodutrymme.
Constrained Application Protocol (CoAP):Detta är ett datagramorienterat protokoll som kan distribueras över transportlagret inklusive User Datagram Protocol (UDP). CoAP är en komprimerad version av HTTP utvecklad för IIoT-krav.
6. Industriella IoT-plattformar
Industriella IoT-system kan nu samordna, övervaka och kontrollera verksamheten över hela värdekedjan. Dessa plattformar styr enhetsdata och hanterar analyser, datavisualisering och artificiell intelligens (AI) för edge-enheter och, i vissa fall, sensorer direkt till molnet och tillbaka.
Industrial Internet Reference Architecture (IIRA) kan användas som referens för att utveckla komplexa system i det industriella IoT-utrymmet. Generellt sett förespråkar IIRA:s ramverk att organisationer utformar ramverk med hjälp av en systemansats som inkluderar feedback och iteration. Dessutom rekommenderar den att anpassa industriella IoT-designer för specifika affärssektorer, såsom energi, hälsovård, transporter och statlig användning.
Fördelar med industriell IoT
Industriell IoT erbjuder följande fördelar.
1. Ökad effektivitet
Den största fördelen med Industriell IoT är dess förmåga att hjälpa företag att automatisera och därmed maximera operativ effektivitet. Dessutom kan fysiska enheter kopplas till mjukvarulösningar genom sensorer som kontinuerligt övervakar prestanda. Detta gör det möjligt för organisationer att bättre förstå den operativa effektiviteten för specifika enheter och hela flottor. Dessutom möjliggör industriell IoT data-drivet beslutsfattande-och fjärrövervakning av alla produktionsprocesser.
2. Öka produktionen
Genom att öka enhetsanvändningen kan organisationer med IoT-tillverkningsprocesser öka sin produktivitet. Som tidigare nämnts tillhandahåller nätverksanslutna enheter en kontinuerlig ström av data som kan ge insikt i utrustningens funktion. Detta kan förbättra utrustningens totala effektivitet och maximera maskinens prestanda under drifttiden. Dessutom förbättrar användningen av industriella IoT-enheter utnyttjandet av mänskligt kapital. Smarta enheter kan användas för att utföra snåla, repetitiva och farliga aktiviteter och på så sätt frigöra anställda för andra, mer strategiska produktionsrelaterade-uppgifter.
3. Minska fel
Användningen av industriell IoT tvingar företag att automatisera sin produktionsverksamhet. Att eliminera den mänskliga faktorn från industriell verksamhet eliminerar ineffektiviteten som gör att defekta produkter lämnar löpande bandet. Med färre kvalitetsbrister förbättras ett företags lönsamhet på grund av ökad kundnöjdhet och varumärkeskännedom.
4. Förutsägande underhållskrav
Förutsägande underhåll är en strategi för att undvika tillgångsfel genom att analysera produktionsdata för att upptäcka mönster och förutsäga kommande problem.
Integrering av industriella IoT-sensorer i industriell utrustning möjliggör tillståndsbaserade hanteringsmeddelanden. Dessa sensorer registrerar temperatur, luftfuktighet och andra miljövariabler i arbetsområdet, såväl som materialsammansättningen och hur transportfaktorer har eller kan påverka transporten. Alla dessa data är användbara för prediktivt underhåll. Som ett resultat kan tillgångsfel undvikas, kostnaderna minskas och maskinens stilleståndstid minimeras.
5. Säkerställ arbetarnas säkerhet
Smart tillverkning möjliggör större säkerhet, med alla industriella IoT-sensorer som samarbetar för att övervaka anställdas och arbetsplatsens säkerhet. Ett integrerat säkerhetssystem skyddar arbetsplatsen, produktionslinjen och personalen. I händelse av en incident kan hela anläggningen meddelas, aktiviteter kan stoppas och ledningen kan medla för att lösa problemet. Incidenten kan också generera användbar information som kan användas för att undvika att det upprepas i framtiden.
6. Energikostnadsbesparingar
Industriell verksamhet är en viktig källa till global kraftförsörjning, vilket är skadligt för hållbarheten och det övergripande resultatet. Kontinuerlig övervakning av system som använder sensorer och små enheter kan avslöja ineffektivitet som leder till avfall. Detta inkluderar inte bara övervakningsutrustning, utan även integrerade operationer som reglering av temperatur, vattenanvändning, luftfuktighet och belysning av utrustning. Dessutom, med framsteg inom IoT-teknik, förbrukar sensorer mindre energi, vilket verkligen är en välsignelse.
7. Förbättra fältservice och kundupplevelse
Industriell IoT kan hjälpa till att förbättra fälttjänstleveransen. Det bestäms av aspekter som tid, sammanhang och teknikers inblandning i en viss serviceoperation. Industriell IoT tillåter också-datasynlighet i realtid. Detta innebär att tillverkare av originalutrustning (OEM), slutkonsumenter och alla andra intresserade parter kommer att vara medvetna om de risker och svårigheter som uppstår, vilket resulterar i en positiv upplevelse.
Exempel på industriell IoT
Från detaljhandel till tillverkning, de flesta anmärkningsvärda industrier och företag har använt industriell IoT på något sätt. Här är några anmärkningsvärda exempel på industriell IoT med positiva affärsresultat:.
1. PepsiCo använder industriell IoT för tillgångsspårning
Inbäddade industriella IoT-komponenter i transport, flotta och förpackningar kan hjälpa till att spåra lager från början till slut. Det bör också upprätthålla en balans mellan utbud och efterfrågan genom att spåra lagernivåer. pepsiCo är ett exempel på ett företag som använder detta industriella IoT-användningsfall. Den använder ett antal tekniker för att anpassa sig till marknadens efterfrågan, hantera synlighet av lagersystem och automatiskt justera påfyllningsregler.
2. BMW använder Industrial IoT för att skapa digitala tvillingar av sina produkter.
En digital tvilling är en industriell IoT-applikation där en komplex samling av sensorer används för att bygga en exakt simulering av en produkt eller produktionsmiljö in i minsta detalj och fysisk funktion. BMW använder industriell IoT, artificiell intelligens (AI) och uppslukande teknologier för att bygga en digital kopia av en fabriks hela produktionsprocess. Detta gör det möjligt för organisationer att utveckla, utvärdera och optimera produkter i en verklig-miljö utan tillhörande kostnader eller risker.
3. Larsen & Toubro (L&T) använder industriell IoT för fjärrövervakning och kostnadsbesparingar
Energi- och energisektorerna använder stora operativa infrastrukturer, ibland under farliga förhållanden olämpliga för manuell drift. I dessa situationer kan industriella IoT-enheter samla in och överföra kritiska driftsdata utan närvaro av en mänsklig operatör. Till exempel distribuerar L&T en fjärrövervakad grön vätgasstation i Gujarat, Indien. Med hjälp av industriell IoT kan L&T minska drifts- och energikostnader och få relevanta insikter om hur energianläggningen fungerar.
4. Ett irländskt destilleri använder industriellt IoT för miljöövervakning
Livsmedels- och dryckesindustrin är starkt beroende av förmågan att producera och lagra produkter under idealiska miljöförhållanden. Industriella IoT-system kan övervaka miljöförändringar och varna golvansvariga för produktförsämring innan det inträffar. Destillerier som producerar alkoholhaltiga drycker är ett idealiskt exempel på industriell IoT eftersom de verkar under ömtåliga miljöförhållanden. Destillerileverantören Frilli har nyligen implementerat industriell IoT-teknik för ett irländskt dryckesmärke för att tillhandahålla automatisering, effektivitet och harmonisering av processer.
5. airbus utnyttjar boschs industriella iot-plattform för att skapa smarta fabriker
Airbus försöker eliminera funktionsfel genom att integrera industriella IoT-sensorer i maskiner och utrustning på tillverkningsgolvet och förse anställda med bärbara enheter som industriella smarta glasögon. Ett misstag i processen kan kosta organisationen miljontals dollar att rätta till. Airbus använder digital intelligens för att optimera driften och öka produktiviteten efter att ha samarbetat med Bosch för att lansera Framtidens fabrik.
Idag är Industrial IoT en bas för stora företag och ett av nyckelerbjudandena från stora molnleverantörer som Microsoft och Amazon Web Services (AWS). Industriell IoT utökar avancerad dataanalys och molnfunktioner till industriella applikationer som utrustningsunderhåll, anläggningsdrift, supply chain management och personalsäkerhet. Data från industriella IoT-plattformar kan till och med hjälpa till att simulera och testa produkter i digitala miljöer, genom att sömlöst integrera digitala och fysiska system för att exponentiellt förbättra industriella resultat.