Spis treści:
Przemysłowy Internet Rzeczy (z ang. IIoT, Industrial Internet of Things) otwiera szerokie pole manewru przede wszystkim w zakresie branży produkcyjnej. Wszechstronne, wielofunkcyjne sieci to już nie tylko wizja przyszłości. Standard komunikacji mobilnej 5G jeszcze bardziej zwiększy dynamikę wdrażania tych rozwiązań. Zaczynamy przegląd IIoT odnotowując jego zastosowania w produkcji.
Stoimy u progu nowej rewolucji przemysłowej Internetu Rzeczy. Z wykorzystaniem przemysłowego internetu rzeczy zmieni się nie tylko sposób pracy maszyn, ale i sposób, w jaki żyjemy, pracujemy i odnosimy się do siebie nawzajem. Ta transformacja pod szyldem Industry 4.0 (z ang. Przemysł 4.0) może się okazać tak niesamowita, że nie będzie przypominać niczego, co dotychczas znamy choćby koncepcyjnie jako IoT. Nie wiemy jeszcze, jak to się rozwinie, ale pewnym jest, odpowiedź musi być wszechstronna, zintegrowana i angażująca systemy bezpieczeństwa od sektora publicznego i prywatnego po środowisko akademickie i społeczeństwo obywatelskie. Wdrażanie tych systemów i procesów wymaga dużego nakładu energii.
Rewolucja przemysłowa (kolejna)
Ludzkość kocha rewolucje. Rewolucja romantyczna, francuska, hippisowska – niektóre wystąpiły tylko raz, inne powracają w nowym wydaniu. Za każdym razem znaczą też nieco co innego. Pierwsza rewolucja przemysłowa oznaczała przejście do nowych procesów produkcyjnych w Europie i Stanach Zjednoczonych w okresie od około 1760 roku do lat mniej więcej 1820-1840. Ścieżka rozwoju oznaczała odejście od ręcznych metod produkcji na rzecz maszyn. Manufaktury powoli znikały, pojawiały się zmechanizowane fabryki.
Nowe koncepcje maszyn przemysłowych i nie tylko, nowe procesy produkcji chemicznej i wytwarzania stopów, coraz bardziej powszechne zastosowanie energii parowej i wodnej, wreszcie powstanie zmechanizowanego systemu fabrycznego, cała szalona gama urządzeń, a w konsekwencji obserwacja nowych procesów i związanych z nimi danych. Zaczęło się zmieniać w przemyśle, a odczuło to prawie każde państwo ówczesnego świata. Te wszystkie efekty przemysłowych przemian są ważne. Bez nich nie byłoby przemysłowego Internetu rzeczy, o sztucznej inteligencji moglibyśmy sobie pomarzyć albo nawet nie, albo nie byłoby w ogóle Internetu ani przemysłu w dzisiejszym rozumieniu.
Internet Rzeczy IoT dla domu
Jeszcze mały interwał zanim przejdziemy do duuużych zastosowań przemysłowych. Korzystanie z inteligentnych systemów sterowania to już w wielu miejscach standard. Na niesamowitych rozwiązaniach mieszczących się w większym zbiorze pomysłów Internetu Rzeczy może skorzystać nowoczesny dom.
Jeszcze niedawno podziwialiśmy wykonane z właściwą tylko Włochom gracją Arduino Opla IoT Kit. To świeże rozwiązanie to propozycja rynkowego giganta Arduino zaangażowanego w programowalne sterowniki, wszelakie płytki i kompatybilne z coraz szerszą gamą urządzeń akcesoria.
Rynek smart home, albo określany jako automatyka budynkowa, bo tyczy się przecież nie tylko domowego ogniska, jako nieodłączny komponent IoT jest jak ocean – można tu znaleźć propozycje producentów spod znaku:
Koncepcja ugruntowuje się w sektorze konsumenckim. Wciąż pojawiają się nowe przykłady takie jak np. usługa Google Nest – z angielskiego gniazdo, dzięki któremu stworzymy dom z arteriami łączności i wyposażymy go w termostaty, kamery czy dzwoniki do drzwi. Łączymy go przez Internet z aplikacjami i usługami w chmurze, i gotowe.
Kroki na drodze do udanego Przemysłu 4.0
Po pierwsze – cel. Namierzenie problemu IIoT, który chcemy rozwiązać. Trzeba skupić uwagę na elementach i warunkach, które będziemy musieli monitorować. To nie tylko inteligentne rozwiązania i technologie, które zapierają dech w piersiach. To proces rozwoju, ale proces, dzięki któremu usprawnimy metody produkcji, ale też taki, który wymaga od swoich użytkowników staranności i precyzji. Każda firma decydująca się na przemysłowy Internet Rzeczy IIoT musi podjąć taką decyzję z uwzględnieniem kosztów, możliwości i bezpieczeństwa, do którego jeszcze wrócimy. Zanim zwrócimy uwagę na możliwości nowego serwisu i produktów.
Na gruncie przemysłowym rozpoczynajmy także stopniowo. Urządzenia PLC i czujniki to dopiero początek przemysłowe. Warto na tym etapie zadbać o fachowe doradztwo IT, które pomoże nam dobrać oprogramowanie. Każdy przemysł, usługi i rolnictwo potrzebują dobrego zespołu, który wskaże możliwości sterowania i przekaże nam kluczowe informacje, a nie tylko frazesy z języka korzyści. Efektywność zależy od różnych czynników – ryzyka awarii, kosztów, aktualnej sytuacji na rynku, elastyczności zastosowanych technologii, słowem: firmy potrzebują rzetelnej informacji.
Jeśli firma zakłada osiągnięcie poprawy wydajności, to należy wziąć pod uwagę stworzenie sieci oferującej połączenie danych zapisanych w sterownikach PLC. Połączone testery i inteligentne czujniki pomogą w zakresie ewentualnej naprawy i konserwacji. Czujniki dostarczą dla nas dane o różnych parametrach i panujących warunkach w czasie rzeczywistym.
Jeśli głównym celem projektu jest uzyskanie dostępu do danych produkcyjnych i zorganizowanie ich w bardziej przejrzysty sposób, to trzeba zrozumieć, jak przebiegają wszystkie procesy. Wszystkie kluczowe atrybuty takie jak moc, prędkość i inne zmienne będą dostępne w systemie. Warto udostępnić je za pomocą protokołów. Nie wywrze to wpływu na system sterowania. Przejście do chmury powinno być tak naprawdę późnym stadium. Przetestujmy wszystko lokalnie. Rozwieje to obawy związane z bezpieczeństwem, nie ograniczy użycia danych w chmurze w przyszłości.
Komunikacja a Internet Rzeczy
Jednym z wyzwań IIoT jest podłączanie starszych urządzeń, które są nieprzystosowane do sieci Ethernet. Sieci w standardzie IEEE 802.11 mogą być dobrym rozwiązaniem, ale ich zasięg i inne ograniczenia mogą stanowić przeszkodę. Sami wiecie, jak to bywa w domu – przestawiamy router o jedno pomieszczenie bliżej urządzenia odbierającego i wszystko działa lepiej. Przeszkodą są nie tylko ściany, ale nawet ich „zawartość”. Sieci LoRaWan mają potężny zasięg, więc mogą być świetne, jeżeli dysponujemy np. dużą halą. Zanim Przemysłowy Internet Rzeczy będzie mógł stać się prawdziwym początkiem rewolucji przemysłowej, stanie przed nami konieczność znalezienia rozwiązania dla sieci czujników.
5 pomysłów w zasięgu IIoT
Zebraliśmy kilka ciekawych przykładów. Jednocześnie sztandarowych i praktycznie pokazujących, co można zrobić z IIoT.
Korzyści z autonomicznych pojazdów przemysłowych
O samochodach przyszłości na razie dość. Pochód robotów już w toku, a roje autonomicznych pojazdów, technologia AMR i technologia AGV znalazły drogę do hal fabrycznych jako sposób na zwiększenie szybkości i dokładności rutynowych operacji. Internet of Things:
- umożliwia wykonywanie zautomatyzowanych zadań w sposób kontrolowany i przewidywalny przy minimalnym nadzorze człowieka,
- daje potencjał do usprawniania operacji wewnątrz zakładów, szczególnie w takich obszarach jak obsługa i transport komponentów,
- wpływa pozytywnie na wydajność,
- obniża ryzyko awarii lub wypadku,
- obniża koszty
- poprawia gromadzenie danych.
W czym drzemie przyszłość logistyki? Roboty AMR, ukryte koszty i jak ich uniknąć
Roboty AMR to początek nowej ery przemysłu, szeroko rozumianych usług i biznesu. Wszystko to wskazuje na to, że nowoczesne środowisko produkcyjne nie musi być już uzależnione od kosztownych, nieelastycznych technologii.
W czym różnica? Zautomatyzowane pojazdy kierowane i przenośniki były instalowane jako środki do przemieszczania materiałów i części w fabrykach jeszcze przed początkami ery Przemysłu 4.0 i Internet of Things. Jednak większość z tych systemów opierała się na wstępnie ustalonych trasach, które nie oferowały żadnych odchyleń. Dzięki konwergencji technologii takich jak robotyka, czujniki, kamery, łączność 5G, szeroko rozumiane nowoczesne oprogramowanie, big data i sztuczna inteligencja, roboty są w stanie bezpiecznie poruszać się po halach fabrycznych. Niektórzy wybiegający w przyszłość producenci już wyprzedzają wprowadzanie takich systemów. We Włoszech fabryki firmy Faurecia są przebudowywane tak, aby umożliwić robotom nawigowanie po trasach za pomocą wewnętrznych map. Pracownicy wchodzą w interakcję z robotami z interfejsem smartfonów, tabletów lub komputerów osobistych. Do instruowania ich wystarczy jeden przycisk.
Wykorzystanie maszyn i optymalizacja procesów
Żaden producent nie chce inwestować w Przemysłowy Internet Rzeczy IIoT tylko po to, aby zobaczyć, czy na pewno będzie w pełni wykorzystywany, a na koniec przekonać się, że nie zarabia na siebie. Architektura IoT/IIOT stała się popularnym i potężnym środkiem monitorowania wykorzystania maszyn – wysyłając cenne dane o wydajności do operatorów za pośrednictwem pulpitów nawigacyjnych dają im znać, które maszyny pracują najbardziej efektywnie w porównaniu z resztą. Platformy, na które stawia Przemysłowy Internet Rzeczy, mogą stanowić kluczowy czynnik poprawy produkcji w fabryce, przede wszystkim poprzez eliminację wąskich gardeł i najsłabszych ogniw spowodowanych nie w pełni sprawnymi maszynami.
Współpracujący z platformą Machine Metrics Fastenal, producent materiałów i narzędzi z siedzibą w stanie Minnesota w USA, wprowadził sprzężenie MachineMetrics Edge do obsługi wszystkich urządzeń CNC poprzez port Ethernet. Starsze maszyny w Fastenal mogą udostępniać dane bezpośrednio do chmury za pośrednictwem cyfrowego i analogowego modułu IO.
W przypadku Fastenal oprogramowanie dało wgląd w wykorzystanie maszyn na godzinę, zmianę, dzień, tydzień i miesiąc, niemal w czasie rzeczywistym. Według Machine Metrics inicjatywa przyniosła wzrost produkcji o 150 000 wyprodukowanych części więcej, co przełożyło się na 11% wzrostu wykorzystania maszyn w ciągu pierwszych trzech miesięcy.
Koszty mediów w przedsiębiorstwie
Produkcja, wymaga dużo energii, która stanowi z kolei duży procent kosztów operacyjnych. To żadna prawda objawiona. Właściciele i menedżerowie fabryk coraz częściej sięgają po systemy zarządzania budynkami oparte na technologii IoT i IIoT, które łączą czujniki, silniki i siłowniki, sterowniki i inne urządzenia za pomocą jednej sieci IP. Umożliwia t o monitorowanie zużycia energii, oświetlenia, systemów HVAC i przeciwpożarowych. Dane mogą być również łączone z informacjami pochodzącymi z szerszych zbiorów takich jak prognozy pogody i informacje finansowe, w tym ceny mediów. Architektura ta znajduje coraz szersze zastosowanie w środowiskach produkcyjnych, nie tylko w kontekście smart home.
Inteligentny dom a oszczędzanie energii elektrycznej
Systemy smart home są nie tylko wygodne, ale także ekologiczne. Sprawdź, jak oszczędza się energię w inteligentnym domu!
BAE Systems współpracuje z firmą Schneider przy instalacji platformy systemu zarządzania budynkiem Ecostruxure w jednym ze swoich zakładów produkcyjnych w Wielkiej Brytanii. W tym konkretnym przypadku platforma Ecostruxure jest wykorzystywana do monitorowania HVAC w magazynie i biurach. Działa wraz z innymi urządzeniami takimi jak wentylatory, jednostki odzysku ciepła i panelowe grzejniki. W zakresie konfiguracji systemu integrator zbudował panele dla biur i magazynu oparte o sterowniki i moduły I/O, a także intuicyjne, dotykowe wyświetlacze typu tablet.
Wearables i bezpieczeństwo pracowników
Technologie inteligentnych ubrań (wearable, wearables) kojarzyły się dotychczas raczej z sektorem konsumenckim. Niezbyt trafne jest też tłumaczenie – chodzi o technologie noszone, czyli akcesoria, w które można wyposażyć pracowników. W środowisku przemysłowym urządzenia wearables są częściej wykorzystywane do zapewnienia bezpieczeństwa pracowników, a noszone na ciele czujniki są używane do monitorowania warunków środowiskowych i dostarczania informacji na temat parametrów życiowych, takich jak temperatura, puls czy rytm oddechu. I tak też na przykład niemiecki producent Audi używa egzoszkieletów w fabrykach, aby zapewnić pracownikom wsparcie podczas podnoszenia i przenoszenia ciężkich materiałów.
Według avnet.com takie możliwości zmniejszają obciążenie pleców o 20-30% i sprzyjają zdrowszej postawie ciała w dłuższej perspektywie. Coraz częściej takie urządzenia są wyposażone w technologię IoT, dzięki czemu specjaliści ds. medycyny pracy mogą wykorzystywać dokładniejsze dane i poszukiwać złotego środka.
