Разбор промышленного Интернета вещей: как датчики и возможности подключения повышают эффективность

Промышленный Интернет вещей — это не просто модное слово. В эпоху Четвёртой промышленной революции, где главенствуют сетевые технологии и инновации на основе данных, центральное место занимает IIoT. Он подразумевает использование подключенных к интернету датчиков, устройств и машин для оптимизации операционных процессов промышленных компаний.

Grand View Research прогнозирует потенциальный среднегодовой темп роста рынка промышленного Интернета вещей на уровне 23.2% в период с 2023 по 2030 год, а его предполагаемый размер превысит до 1,693.30 млрд долларов США к 2030 годуЭтот надежный прогноз объясняет, почему внедрение IIoT в 2023 году показало рекордный рост, несмотря на нестабильность экономики. Большинство преобразований в рамках «Индустрии 4.0» теперь связаны с «умными» фабриками с подключенным оборудованием и интегрированной аналитикой данных. Это руководство расскажет вам о текущем состоянии IIoT, его реальных приложениях, преимуществах для предприятий и обо всем, что с этим связано. Давайте начнем!

Что такое промышленный Интернет вещей или IIoT

Проще говоря, IIoT обеспечивает интернет-подключение оборудования в заводских цехах, транспортных средств на транспортных площадках и технологий на других промышленных объектах, позволяя повысить эффективность на основе данных. Основной принцип, лежащий в основе промышленного IoT-подключения, заключается в следующем: то, что можно измерить и контролировать, можно оптимизировать. IIoT интегрирует датчики и средства подключения, применяя их непосредственно к промышленным активам, таким как оборудование, транспортные средства и инструменты сотрудников.

Представьте себе мир, в котором машины могут беспрепятственно взаимодействовать друг с другом, а огромные объёмы данных о машинах могут быть преобразованы в обоснованную бизнес-информацию о качестве продукции, состоянии оборудования, прозрачности цепочки поставок и многом другом. По сути, промышленный Интернет вещей устраняет «слепые зоны» и делает данные физического мира доступными для более интеллектуальной промышленной автоматизации.

Как работает промышленный Интернет вещей

Экосистема IIoT опирается на датчики, связь, обработку данных и аналитику, работающие совместно на трех уровнях:

Краевой слой: состоит из механического оборудования, оснащенного промышленными датчиками Интернета вещей, а также аппаратного обеспечения, такого как шлюзы Интернета вещей, которые объединяют и обрабатывают потоки данных с промышленных активов перед передачей через корпоративные сети или публичные облака.

Уровень платформыЦентрализованная вычислительная инфраструктура для получения, хранения и анализа больших объёмов данных с промышленных объектов. Локальные серверы или облачные платформы Интернета вещей предоставляют возможности управления подключенными устройствами и инструменты для создания пользовательских приложений. Также обеспечивается безопасная интеграция данных с устаревшими корпоративными системами, такими как ERP-системы.

Уровень приложений: относится к программному обеспечению для Интернета вещей, предназначенному для конкретных сценариев использования, которое представляет собранные данные Интернета вещей в виде панелей управления и визуализаций. Операторы линий и руководители объектов используют эти приложения для отслеживания общей эффективности оборудования, движения в цепочке поставок или других бизнес-приоритетов.

В рамках всеобъемлющей архитектуры промышленного Интернета вещей вы найдете общие вспомогательные системы связи, такие как LPWAN (маломощные глобальные сети — например, NB-IoT или LoRaWAN) или WiFi, которые обеспечивают расширенное беспроводное покрытие на больших физических площадях, заполненных тяжелой техникой.

Ключевые технологии в архитектуре IIoT

По мере того, как развертывание IIoT становится всё более разнообразным и сложным, набор поддерживаемых технологий также продолжает развиваться. Вот некоторые основные элементы современного стека технологий IIoT:

• ДатчикиДатчики, подключенные к промышленным объектам, таким как двигатели, компрессоры и производственные линии, передают данные в режиме реального времени на модули подключения Интернета вещей. К ним относятся температура, давление, влажность, вибрация, напряжение и т. д., которые регулярно и надежно регистрируют телеметрические данные с различных устройств.
• Протоколы подключения: ИТ-инфраструктура для бесперебойной связи между датчиками, шлюзами и уровнями платформы/приложения с использованием таких стандартов, как Wi-Fi, 5G, Bluetooth LE (низкое энергопотребление) и т. д. Технологии LPWAN покрывают большие расстояния и требования к низкому энергопотреблению в некоторых реализациях.
• Облачная и вычислительная инфраструктура: использование IaaS из Azure, AWS или гибридных моделей для быстрого масштабирования размещенных хранилищ, обработки и аналитических мощностей.
• Аналитика и искусственный интеллект: Извлечение информации с помощью статистического моделирования, машинного обучения и искусственного интеллекта для руководства прогностическим анализом сбоев, динамическим планированием, целевым управлением кампаниями и т. д.

В совокупности эти основные информационные технологии образуют основу для полной реализации Интернета вещей на умных заводах, в сетевых продуктах и автоматизированных цепочках поставок.

Что может IIoT? Основные варианты использования и области применения

В обрабатывающей промышленности, на транспорте, в коммунальном хозяйстве и других отраслях промышленности приложения промышленного Интернета вещей повышают безопасность, увеличивают эффективность и даже создают новые источники дохода. Вот некоторые из наиболее ценных примеров использования:

Предиктивное обслуживание

Раннее оповещение о сбоях оборудования на основе телеметрии Интернета вещей ежегодно экономит миллионы долларов, позволяя избежать простоев. Вспомните умные насосы на нефтеперерабатывающих заводах или сетевые станки с ЧПУ на производственных предприятиях.

Отслеживание активов

Знание местоположения и состояния основного оборудования, транспортных средств и грузов в режиме реального времени позволяет повысить эффективность их использования и усовершенствовать процессы.

Отслеживание цепочки поставок

Связанная логистика повышает прозрачность перемещения груза и использование активов, сводя к минимуму отходы, кражи и т. д.

Безопасность труда

Носимые устройства для промышленного персонала помогают обеспечивать соблюдение политик безопасности работников путем мониторинга экологических рисков или отсутствия надлежащей подготовки по эксплуатации оборудования с помощью интегрированных платформ.

Энергопитание

Для коммунальных предприятий и объектов с высоким потреблением энергии, таких как нефтеперерабатывающие заводы, промышленный Интернет вещей позволяет отслеживать модели потребления с целью сокращения отходов и повышения устойчивости.

Автоматизация и робототехника

Знания, полученные из данных IIoT, помогают оптимизировать цепочки поставок, складскую логистику и производство в цехах с помощью интеллектуальных машин, запрограммированных с использованием этого интеллекта.

Большинство решений промышленного Интернета вещей были направлены на повышение эффективности использования ценных активов, в то время как некоторые способствовали повышению операционной эффективности в цепочках поставок. Далее будут рассмотрены преимущества, подчёркивающие чисто коммерческую логику быстрого внедрения IIoT ведущими предприятиями.

Преимущества внедрения промышленного мониторинга Интернета вещей

Хотя точные статистические данные различаются в разных источниках, первые пользователи IIoT в таких отраслях, как производство, логистика и коммунальное хозяйство, по-видимому, получают выгоду в нескольких ключевых областях:

Улучшенное время безотказной работы: По оценкам некоторых источников, даже повышение доступности активов на 1–2% благодаря предиктивным оповещениям может сэкономить операторам тяжёлой промышленности миллионы долларов в год за счёт сокращения сбоев и простоев. Этот эффект продолжает накапливаться по всем инвестициям в тяжёлое машиностроение в горнодобывающей, нефтегазовой, авиационной и коммунальной отраслях, отслеживаемым программами IIoT.

Более высокая эффективность: По предварительным данным, детальная операционная прозрачность открывает потенциальную экономию трудозатрат в некоторых случаях, достигающую нескольких процентов. Рост производительности за счёт автоматизации ручной отчётности также, вероятно, способствует повышению эффективности.

Лучшая гибкость: Динамическая адаптация к колебаниям с помощью данных IIoT помогает компаниям эффективнее справляться с неопределенностью. Эта технология, по всей видимости, поможет в прогнозировании спроса и корректировке мощностей.

Повышенная безопасность: По оценкам отраслевых организаций, первые примеры применения промышленного Интернета вещей для обеспечения безопасности работников, такие как обнаружение газа и мониторинг работы одиноких работников, демонстрируют многообещающие результаты в плане снижения уровня несчастных случаев на рабочих местах.

Очевидно, что для промышленных компаний объединение существующих инвестиций в механические активы имеет коммерческий смысл, учитывая различные пути извлечения выгоды из получаемых потоков данных.

Индустрия 4.0 против IIoT против IoT – что"В чем разница?

Учитывая взрывную популярность сетевых решений, вы часто будете сталкиваться с тем, что некоторые технологические термины используются практически взаимозаменяемо. Однако между IoT, IIoT и Индустрией 4.0 существуют определённые различия, которые полезно подчеркнуть:

Под Интернетом вещей в широком смысле подразумеваются многочисленные ориентированные на потребителя разработки, такие как носимые устройства, умная бытовая техника, подключенные к сети транспортные средства и т. д., использующие встроенные датчики и подключение к Интернету.

IIoT занимается адаптацией аналогичных информационных технологий, в частности, для повышения эффективности и оптимизации надежности процессов, связанных с объектами тяжелой промышленности, о которых упоминалось ранее, — например, буровым оборудованием на нефтяных месторождениях или оборудованием в заводских цехах.

Индустрия 4.0 представляет собой продолжающуюся цифровую трансформацию в производственном секторе, но подпитываемую базовыми строительными блоками IIoT, такими как датчики оборудования и аналитика данных производственной линии.

Итак, в заключение:

Интернет вещей — это мегатренд

IIoT фокусирует компоненты Интернета вещей на промышленных сценариях использования, таких как предиктивное обслуживание

В центре внимания Индустрии 4.0 — развитие производственного подсектора посредством интеллектуальных фабрик на базе промышленного Интернета вещей и связанных процессов.

Проблемы внедрения IIoT

Как бы многообещающе ни звучал промышленный Интернет вещей, его широкомасштабное внедрение по-прежнему сталкивается с технологическими и организационными препятствиями, такими как:

• Отделы операционных технологий (OT) испытывают трудности с обеспечением совместимости сложного устаревшего оборудования с обновлениями Интернета вещей и обнаружением ложных срабатываний датчиков. Тесное взаимодействие между отделами имеет жизненно важное значение.
• Опасения по поводу внутренних рисков, слабых стандартов аутентификации и незашифрованных потоков данных затрудняют миграцию в облако, критически важную для консолидации аналитики с участием ИТ-отделов предприятия. Нормативные требования также усложняют управление данными IIoT.
• Некоторые специализированные отрасли, такие как фармацевтическое оборудование, отстают в определении универсальных стандартов оборудования и связи для промышленного интернета вещей. Отсутствие интегрированной платформы приводит к сложности и затратам.
• Недостаток внутренних знаний и опыта в области науки о данных или полного спектра технологий замедляет прогресс или увеличивает зависимость от консалтинговых услуг. Устранение пробелов в навыках остаётся актуальной задачей.

Как MOKO помогает внедрять промышленный Интернет вещей

Многим компаниям сложно перейти от этапа проверки концепции IIoT к полномасштабному внедрению из-за технологических и других барьеров. Именно здесь на помощь приходит опытный производитель промышленных устройств IoT, такой как MOKO.

С более чем 200 продуктами Интернета вещей, включая различные Bluetooth-маяки IIoTMOKO предлагает гибкий подход к развертыванию, ориентированный на ваши сценарии использования, а не только на поддержку устройств. Наши сертифицированные инженеры внедряют сенсорные приборы и коммуникационное оборудование, полностью адаптированное для раскрытия потенциала производительности или экономии средств, характерных для ваших приложений. Мы делаем процесс цифровизации ваших активов и операций более плавным.

Начало работы с решениями промышленного Интернета вещей

Хотя отдача от внедрения IIoT говорит сама за себя, тщательное планирование и дисциплинированное исполнение имеют решающее значение на начальных этапах закладки технологической основы в существующих промышленных средах.

Вот несколько рекомендаций, которым следует следовать:

1. Определите болевые точки: Составьте карту текущих операционных проблем, таких как повторяющиеся простои, узкие места в поставках и т. д., влияющих на бюджет, чтобы четко обозначить, на улучшение каких целей направлены инвестиции в IIoT.
2. Количественная оценка потенциального воздействия: Составьте прогнозы относительно возможного повышения эффективности или экономии средств за счет решения приоритетных проблем с помощью обсуждаемых вариантов использования IIoT.
3. Начните с малого, масштабируйте хорошо: Ограничьте первоначальное применение высокопроизводительного оборудования или рабочих процессов, а не сложной системы управления на всей площадке, чтобы обеспечить плавное пилотное тестирование перед расширением на уровне предприятия. Сначала рассмотрите возможность пробного использования облачных технологий.
4. Технология монитора Fit: Убедитесь, что показания датчиков точно отражают состояние оборудования или условия эксплуатации. Аналогичным образом, убедитесь, что потоки данных надежно агрегируются на платформах для аналитики и приложений.
5. Стимулируйте внедрение с помощью ранних результатов: Демонстрация быстрых операционных побед укрепляет уверенность заинтересованных сторон в обеспечении устойчивых инвестиций, необходимых для раскрытия полного долгосрочного потенциала IIoT.

Прокладывая путь к необходимым изменениям при подключении устаревшей физической инфраструктуры к современным цифровым платформам, опытные партнеры по промышленному оборудованию Интернета вещей, такие как MOKO, помогают операторам промышленных решений ускорить получение выгоды.

ПРОДОЛЖИТЬ ЧТЕНИЕ О ПРОМЫШЛЕННОМ ИНТЕРНЕТЕ ВЕЩЕЙ

• Разница между технологиями IIoT и IoT