Полное руководство по IIoT (промышленный Интернет вещей)

Ресурс для понимания промышленного Интернета вещей, изучения полезных вариантов использования и подготовки к общим проблемам

В условиях более низкой маржи, роста инфляции и усиления конкуренции многие компании проводят цифровую трансформацию, чтобы оставаться конкурентоспособными на современном рынке.

Промышленный Интернет вещей — это критически важная технология для компаний, стремящихся создать умные фабрики и захватить большую долю рынка. На самом деле многие компании уже внедрили решения для подключения, чтобы сократить расходы и повысить эффективность работы.

Но что такое «Промышленный Интернет вещей»? И как эта концепция способствует цифровой трансформации для улучшения бизнес-моделей и повышения операционной эффективности? Это серебряная пуля? Как производители на самом деле используют эти решения, чтобы получить выгоду?

Ниже мы углубимся в технологию, лежащую в основе Industrial IoT. Мы также расскажем о распространенных вариантах использования, проблемах и преимуществах, чтобы предоставить вам исчерпывающий обзор.

Что такое промышленный Интернет вещей (IIoT)?

Промышленный Интернет вещей (IIoT) относится к использованию Интернета вещей (IoT) в промышленных средах. Сюда входит сбор данных с интеллектуального подключенного оборудования, датчиков, приводов и систем.

После сбора эти данные очищаются, настраиваются и анализируются в облаке. Затем он предоставляет ценную информацию в режиме реального времени менеджерам, операторам и другим конечным пользователям. В передовых приложениях и робототехнике эти идеи могут разрабатывать прогнозирующие и описательные решения и даже запускать автономные или полуавтономные действия машин. Это делает оборудование быстрее, эффективнее и с меньшей вероятностью подвержено человеческому фактору. Это также повышает безопасность работников, повышает качество и снижает затраты.

Промышленный Интернет вещей использует искусственный интеллект (ИИ), машинное обучение (МО) и другое программное обеспечение или вычислительные инструменты для согласования устройств и платформ. Это создает киберфизическую систему с гораздо большей эффективностью и возможностями, чем традиционные системы мониторинга производства.

Статистика показывает, что к 2025 году ожидается более 30,9 млрд устройств IoT, и производство будет играть большую роль в разработке бизнес-моделей, обеспечивающих прибыльность. Все это является частью растущей трансформации, связанной с Четвертой промышленной революцией, Индустрией 4.0.

Важность IIoT

Производство, погрязшее в ручных процессах и реактивном обслуживании машин, является идеальной отраслью для эффективного использования массивов данных, которые производят машины, но которые ранее не использовались. Данные имеют большое значение, и доступ к ним, а также возможность манипулировать ими с помощью алгоритмов, основанных на бизнес-аналитике, означает получение информации. Дело не только в цифрах, но и в том, что эти цифры означают.

Промышленный Интернет вещей дает возможность в режиме реального времени, во времени и месте узнавать, что происходит на заводе, вплоть до отдельной машины и производственного цикла. Эта возможность участвовать в диагностическом обслуживании и автоматизированных процессах — это только начало того, для чего можно использовать данные и интерактивность.

Иногда называемое «передовым производством», будущее промышленного Интернета вещей включает в себя не только пассивные датчики, которые будут передавать и анализировать данные, но и создание соединений с машинами, которые позволят активировать процессы:машины, которые могут самокорректироваться, когда они не работают в пределах определенных параметров, для пример.

Таким образом, хотя это может показаться технологией, снова устраняющей необходимость участия человека, IoT следует рассматривать как средство, позволяющее вносить изменения в производственные процессы, которые ставят клиента на первое место. Быстрый вывод на рынок, производство по запросу и более простые уровни настройки — это всего лишь три преимущества подключения, обеспечиваемого Интернетом вещей.

Во всяком случае, улучшение связи и процессов между человеком и машиной приведет к тому, что люди избавятся от повторяющихся ручных задач, что позволит им сосредоточить свое внимание на исключениях и улучшениях, которые повысят коммерческую ценность производителя.

Что побуждает производителей переходить на промышленный Интернет вещей?

Первоначальный интерес к промышленному IoT был связан с эффективностью. Производители могут сэкономить время и усилия, внедрив графики профилактического обслуживания, избегая незапланированных простоев и используя исторические данные для обоснования будущих решений производственного цикла. Все это способствует способности производителя быть конкурентоспособным на оживленных глобальных рынках.

Но помимо эффективности есть инновации. Производители видят преимущества накопления массивов данных, чтобы они могли разрабатывать новые продукты быстрее и с меньшими затратами. Конечным драйвером здесь является клиент. Возможность взять идею и воплотить ее в соответствии с конкретными потребностями клиента позволяет добиться беспрецедентной персонализации.

Кроме того, промышленный Интернет вещей создает среду не только «передового», но и «умного» производства. Соединение и данные, которые может производить IoT, не просто хранятся в цеху, но могут распространяться далеко за его пределы, включая всю цепочку поставок, от сырьевых ресурсов, управления запасами и прогнозирования спроса, вплоть до производства и отгрузки. Возможность доступа к необработанным данным позволяет оптимизировать все бизнес-процессы, что ведет к росту.

На любом устройстве, подключенном к облачному программному обеспечению, IIoT обеспечивает гибкость и скорость в том, что раньше было медленным и подверженным ошибкам процессом выяснения того, что означают данные.

Технологии, лежащие в основе промышленных решений Интернета вещей

Промышленный Интернет вещей работает на основе информации, полученной путем сбора данных в режиме реального времени. Каждую секунду компании-производители генерируют невероятное количество транзакционных и операционных данных. Большая часть этих данных утеряна или неструктурирована, а это означает, что лица, принимающие решения, не получают от них никакой пользы. Но когда они собраны и развернуты на платформе промышленного Интернета вещей, их можно превратить в идеи и решения для множества бизнес-потребностей.

Процесс начинается с промышленного оборудования — машин, которые производят товары для каждого рынка по всему миру. Традиционная автоматизация машин часто использует проприетарное программное обеспечение, способное захватывать и анализировать их оборудование. С появлением Интернета стал возможен промышленный Интернет, а развертывание подключения стало проще.

Устройства IIoT стали меньше, проще в установке и стали независимыми от OEM-производителей, что позволило связать новое производственное оборудование со встроенными датчиками и старое аналоговое оборудование, оснащенное датчиками. Эта инновационная технология означала, что можно было получить бесконечное количество промышленных приложений, все из которых полагались на данные, генерируемые обычным функционированием оборудования.

В дополнение к традиционным кабелям и линиям T1 современные устройства IIoT также включают интеллектуальные датчики, которые можно подключать через сотовую связь или Wi-Fi.

Сочетание программной платформы и распространения подключенных устройств означает, что компании-производители имеют полный контроль над заводским цехом и производственным процессом. Возможность анализировать данные в режиме реального времени означает, что интегрированные решения могут изменять стандартные процедуры и способствовать постоянному совершенствованию.

Благодаря полностью подключенной фабрике, собирающей данные в режиме реального времени, производители могут сосредоточиться на областях, требующих улучшения, получить доступ к практическим сведениям и разработать упреждающие стратегии с помощью предписывающей и прогнозной аналитики.

IoT в сравнении с IndustriaI IoT

Промышленный Интернет вещей (IIoT) не следует путать с Интернетом вещей (IoT).

IoT использует проводную или беспроводную связь для подключения, управления и предоставления услуг на устройства в доме или на предприятии. Чаще всего он используется в потребительских устройствах, таких как автомобили, термостаты или бытовая техника, которые можно подключить к Интернету для сбора и передачи данных.

IIoT – это совокупность датчиков, связи оборудования, систем автоматизации и аналитических платформ, используемых для контроля и оптимизации операций в промышленной среде.

Для устройств IIoT подключение — это услуга, а сбор данных позволяет услуге адаптировать индивидуальный подход к пользователю. Connectivity — это цифровой инструмент, сочетающий расширенную аналитику, специализированные периферийные устройства, датчики и средства связи для создания и управления экосистемой, предназначенной для оптимизации, рационализации и повышения эффективности производственной среды.

Каковы преимущества IIoT?

Промышленные решения IoT позволяют производителям начать более эффективно использовать операционные данные за счет сбора и стандартизации производственных данных в режиме реального времени. Теоретически это создает неограниченное количество вариантов использования, от простого мониторинга простоев оборудования до прогнозирования тенденций на основе исторических данных. Вот несколько преимуществ развертывания эффективного решения Интернета вещей.

Улучшенные производственные процессы и производительность

Вмешательство человека в оборудование происходит медленно и подвержено ошибкам. Анализируя данные, собранные в режиме реального времени, производители могут принимать обоснованные решения.

Расширенная аналитика может выявлять тенденции, которые в противном случае не были бы обнаружены, и отслеживать их с помощью предписанного решения, которое улучшает производственные процессы по всем направлениям. Он также может выявлять различия между производительностью оператора, отклонениями по сменам и другими областями, чтобы способствовать более эффективному использованию рабочей силы и производственных мощностей. Эти улучшения повышают общую производительность и раскрывают скрытые возможности.

Улучшенное управление запасами

В условиях роста цен и более высоких затрат на содержание запасов запасы стали еще более важной частью цепочки поставок, чем всего несколько лет назад. Промышленные системы управления, использующие IIoT, расширяют возможности сбора данных за пределы производственного цеха. Эти системы собирают данные со всего предприятия, используя устройства, ориентированные на транспортировку, или привязываясь к программному обеспечению для инвентаризации через API.

Готовые товары можно отслеживать, а их влияние и доступность включаются в расширенный анализ на платформе. Оттуда его можно добавить в финансовое программное обеспечение или ERP-систему, чтобы обеспечить точный контроль над запасами.

Высокое качество

Традиционные программы качества сосредоточены на аудите, проверке и предотвращении. В таких отраслях, как обработка с ЧПУ, где медицинские, автомобильные и аэрокосмические детали разрабатываются с учетом точных допусков, небольшие отклонения могут означать высокий процент брака в цеху или нарушения безопасности, если деталь доходит до конечного пользователя без проверки.

Измерение точности резки, веса, температуры и других данных с помощью устройств IIoT позволяет операторам анализировать данные и вносить коррективы до того, как производственные единицы отклонятся от заданных параметров. Этот анализ экономит время, материалы, трудозатраты, затраты и снижает износ оборудования.

Данные могут быть получены даже для частоты вращения шпинделя и двигателя. Это помогает производителям разрабатывать алгоритмы машинного обучения для выявления сбоев, которые могут привести к снижению качества. С помощью периферийных устройств, периферийных вычислений или возможностей, встроенных в платформу IIoT, многие настройки качества можно запрограммировать так, чтобы машина выполняла их автономно или полуавтономно.

Экономия затрат

Системы IIoT могут способствовать экономии средств в производственных компаниях. Во-первых, возможность обнаруживать и исправлять аномалии экономит трудозатраты, потери материала и время простоя. Во-вторых, анализ данных с помощью расширенной аналитики позволяет промышленному Интернету вещей выявлять тенденции и закономерности, которые упускают из виду люди. Эта аналитическая возможность позволяет оптимизировать процессы и снизить эксплуатационные расходы.

Кроме того, подключенные устройства могут предоставлять информацию, которая позволяет компаниям разрабатывать стратегии профилактического обслуживания для сокращения времени простоя, снижения стоимости запасных частей и продления срока службы оборудования.

Отслеживание и защита активов

Капитальное оборудование является одной из самых высоких статей расходов для производственных компаний. Благодаря технологии IIoT, мониторингу в реальном времени, предписаниям по профилактическому обслуживанию и другим инструментам компании могут разрабатывать стратегии поддержания работоспособности активов на отдельном заводе или в масштабе всего предприятия.

Усовершенствованные платформы машинных данных, такие как MachineMetrics, могут анализировать данные об оборудовании для выявления проблем со сроком службы инструмента, состояния станка и других переменных. Они также могут предписывать действия по поддержанию машин в хорошем рабочем состоянии.

Улучшенный дизайн продукта

Традиционный дизайн продукта был удален из производственного процесса и стал расточительно итеративным. Помимо увеличения затрат на НИОКР и разработки, производственные данные в режиме реального времени не были доступны для включения в процесс проектирования.

Технологии IIoT могут связать процесс проектирования и разработки с данными в реальном времени, генерируемыми в реальных условиях эксплуатации. Эти данные можно анализировать для создания цифровых двойников, которые моделируют срок службы продукта и выявляют проблемные области. Это позволяет разработчикам исправлять недостатки в текущих проектах и ​​разрабатывать новые продукты с более высокими характеристиками.

Эти аналитические данные позволяют компаниям разрабатывать упреждающие бизнес-стратегии для снижения затрат на разработку, увеличения доходов и разработки новых продуктов или услуг.

В каких отраслях используется IIoT?

Многие отрасли используют устройства и технологии IIoT. Некоторые из наиболее распространенных отраслей, использующих решения IIoT, включают:

Электроэнергетика

Электроэнергетические компании располагают огромными ресурсами, выходящими далеко за рамки производства. Возможность развертывания глубокой аналитики, которая анализирует потребление энергии и прогнозирует тенденции, приводит к более эффективному управлению производством и энергопотреблением. Цифровые инструменты, которые позволяют этим производителям визуализировать всю свою сеть с точки зрения производительности и работоспособности, изменили правила игры.

Нефтегазовая промышленность

Промышленная среда значительно различается от отрасли к отрасли. Газовая промышленность состоит из крупномасштабного производства на больших расстояниях. Возможность автоматизации задач, которые ранее выполнялись лично, имеет решающее значение для отраслей, где раннее обнаружение аномалий может предотвратить экологическую катастрофу и повысить безопасность работников.

Автомобильная промышленность

Автомобильная промышленность быстро освоила технологию четвертой промышленной революции. Эта высокооплачиваемая отрасль связывает системы IIoT с другими новыми технологиями, такими как робототехника, для создания интеллектуальных производственных сред.

Сегодняшняя автомобильная промышленность активно инвестирует в программное обеспечение. IIoT позволил создать экосистему производства и мониторинга производства, напрямую связанную с продажами, маркетингом, цепочкой поставок и финансированием. Это дает отрасли полное представление о производственных условиях, а также позволяет получать данные от постоянно расширяющихся бортовых подключений и связывать их вместе для повышения ценности.

ЧПУ

Компании, занимающиеся станками с ЧПУ, являются дискретными производителями. Поскольку они производят разные предметы, есть проблемы, связанные со временем настройки, настройками, оптимизацией процессов, обучением и использованием рабочей силы и многим другим. Именно здесь аналитика больших данных и передовые приложения IIoT могут значительно повысить прибыльность.

Анализируя данные от встроенных датчиков, модернизированных устройств, данные о частоте и другие входные данные, компания, производящая станки с ЧПУ, может найти способы максимизировать производительность и снизить затраты. Этого можно достичь за счет оптимизации процессов, новой планировки цеха, профилактического обслуживания, оптимизации срока службы инструмента и многого другого.

Узнайте, как производители внедряют Интернет вещей и раскрывают ключевые варианты использования, из нашей электронной книги.

Риски и проблемы

С промышленным IoT связано несколько проблем, включая стоимость, опыт и безопасность. Ниже мы подробно рассмотрим эти риски и проблемы.

Инвестиционные затраты

При использовании любой новой технологии стоимость принятия и внедрения занимает одно из первых мест в списке соображений. Как и во всех отраслях, производственные компании склонны понимать новые технологии с точки зрения традиционных ИТ. Инфраструктура, обучение и обслуживание локальных систем с закрытой сетью были значительными. Мысль о замене или устаревании этих систем пугает.

Также отсутствует понимание того, какой будет рентабельность инвестиций в будущем. Если обещания верны, преимущества IIoT перевешивают затраты. А поскольку распространение устройств и разработка программного обеспечения продолжаются, инвестиционные затраты будут продолжать снижаться. Уже существуют доступные устройства, программное обеспечение и поставщики облачных услуг для специализированных систем.

Обучение и опыт

Операторы и штатный ИТ-персонал часто сомневаются в подходе к IIoT, так как они участвовали в многочисленных проектах и ​​обучении «следующей большой вещи».

Сотрудники также страдают от той же проблемы, упомянутой в разделе о расходах выше, поскольку их знания основаны на том, как была построена ИТ-инфраструктура. Этим сотрудникам следует показать, что цифровые инструменты и расширенная аналитика помогают всем работать эффективнее.

ИТ-специалисты оценят, что такие платформы, как MachineMetrics, повышают универсальность существующей ИТ-структуры. Наша платформа может обмениваться данными с использованием существующих кабелей и оборудования, а также предлагает новые возможности подключения, такие как Wi-Fi и сотовая связь, чтобы увеличить влияние сети.

Безопасность

Возможно, ни одна из проблем не касается потенциальных пользователей IIoT, как безопасность. Проблемы с безопасностью в IIoT могут возникать из-за слабого шифрования, небезопасных мобильных интерфейсов, небезопасных веб-интерфейсов и сетевых служб. Эти опасения по поводу безопасности вполне понятны, учитывая, что до 50 % критически важных операций в инфраструктуре используют устаревшее программное обеспечение.

В дебатах о безопасности IIoT есть как положительная сторона, так и предостережение. Положительным моментом является то, что облачная безопасность и поставщики услуг, которые предлагают платформы через такие службы, за последние несколько лет быстро повысили безопасность, значительно сократив количество взломов.

Недостатком является то, что большинство нарушений происходит из-за слабых паролей или других действий компании, а не из-за самого облачного провайдера. Эта реальность означает, что в конечном итоге, хотя безопасность всегда важна, ответственность за обеспечение контроля данных и доступа зависит от протоколов, принятых самими компаниями, точно так же, как они должны были делать с внутренними системами.

Как выглядит будущее IIoT?

IIoT — одна из самых захватывающих технологических тенденций в современном мире, но многие компании все еще находятся на ранних стадиях внедрения.

Будущее IIoT увидит больше подключенных устройств, более строгую безопасность и снижение стоимости внедрения. Ожидается, что в период с 2022 по 2027 год объем продаж IIoT вырастет на 16,7 % в год и достигнет 263,4 млрд долларов США.

По мере того как на рынок выходит все больше производителей устройств и программных решений, затраты на внедрение будут снижаться. Однако, поскольку многие компании достигают двузначных показателей производительности, восприятие затрат и выгод может быстро измениться по мере того, как компании ищут конкурентные преимущества.

Как приступить к внедрению промышленных решений IoT

Прекрасным примером эффективного использования промышленного Интернета вещей является мониторинг оборудования. Интернет вещей, который ранее был исключительно ручным процессом, обеспечивает доступ к данным, создаваемым машинами, в режиме реального времени, а преодоление любых функциональных разрозненных хранилищ внутри организации означает более быстрое и целенаправленное принятие решений на всех уровнях.

«Используя возможности Интернета вещей, данные автоматически собираются с машин и используются для визуализации и уведомлений в реальном времени, а также для исторической аналитики, чтобы помочь фабричным работникам принимать более быстрые и обоснованные решения». (Источник)

Ключом к успешному внедрению IoT в производственном секторе является понимание и работа над решением присущих проблем:

1. Устаревшее устаревшее оборудование для взаимодействия с новыми интернет-технологиями. Поскольку покупка новых машин не входит в планы многих производителей, внедрение промышленного Интернета вещей означает модернизацию существующих устройств. Мониторинг машин может эффективно функционировать благодаря адаптивным датчикам и камерам, которые позволяют отслеживать агрегаты и собирать данные на беспрецедентном уровне.
2. Стабильное подключение и безопасность. Для получения данных крайне важна ИТ-инфраструктура с соответствующей беспроводной технологией, обеспечивающей стабильное подключение. Это не вопрос настройки беспроводного маршрутизатора WIFI! Это соединение также должно быть защищено с помощью аутентификации и шифрования данных. Эта потребность возвращает вас к стабильности соединений, если учесть добавление пропускной способности. Чтобы выбрать правильный путь для такого рода ИТ-инфраструктуры, нужно вложить время и деньги, но как только они будут установлены, удобство использования беспроводных облачных подключений в режиме реального времени станет феноменальным:вы будете удивляться, как раньше работали без них!
3. Промышленный Интернет вещей еще молод. Это приводит к отсутствию передовых практик, которые обычно обнаруживаются во всех областях технологий. Это особенно важно в сфере безопасности. Чтобы свести к минимуму сбои, необходимо хорошо спланировать, как можно взломать систему, а также передовые методы управления такими случаями.

Готовы ли вы сделать следующий шаг на пути к IIoT?

MachineMetrics — это ведущая платформа для сбора, управления, анализа данных и принятия мер в отношении данных производственного оборудования. Преобразуйте информацию, основанную на машинных данных, в действия с помощью подключения к машине по принципу «включай и работай», простых в использовании приложений и мощных интеграций, которые позволяют сотрудникам, работающим на переднем крае, и другим производственным системам работать эффективно и результативно.

Сегодня сотни производителей по всему миру подключили тысячи машин к MachineMetrics для мониторинга производительности, выявления узких мест, прогнозирования отказов машин и автоматизации рабочих процессов, связанных с работой производственного оборудования. Мы хотели бы показать вам, как это сделать. Закажите демонстрацию с нашей командой, чтобы увидеть MachineMetrics в действии, или посетите нашу страницу платформы, чтобы узнать больше.

Платформа IIoT, созданная для производства

Заказать демо