Раскрытие преимуществ умных заводов с поддержкой IIoT

Промышленный интернет вещей (IIoT) продолжает расширять потенциал Четвертой промышленной революции, известной как Индустрия 4.0. Эта индустриальная эра характеризуется внедренными технологиями автоматизации и мощными беспроводными датчиками, которые управляют производством на умных подключенных заводах.

Тренд к большей автоматизации

Многие устройства IIoT в автономных системах умных заводов объединяются с искусственным интеллектом (ИИ), инфраструктурой мобильных периферийных вычислений (MEC), камерами, системами управления, компьютерным зрением, дополненной реальностью (AR), робототехникой и машинным обучением (ML) для интерактивного обмена данными в реальном времени. Эти инновационные технологии автоматизации постоянно эволюционируют от «научной фантастики» к массовому коммерческому внедрению.

По мере развития этой эры цифровой трансформации мы все чаще видим робототехнику, питаемую IoT, ИИ, ML и другими инновациями на умных подключенных заводах. Мы живем в необычную эпоху связности, интероперабельности и автоматизации, выходящую далеко за рамки простого взаимодействия «машина-машина» (M2M). Данные IoT с разнообразной платформы беспроводных решений для 감жирования могут трансформировать операции подключенных заводов.

Эра решений в реальном времени

Сегодня станки подключенных заводов принимают многие свои решения, основанные на IoT, ИИ и ML, в реальном времени для управления и автоматизации процессов и бесперебойного ведения производства. Одновременно управление в главном офисе и на заводском полу удаленно мониторит оборудование, рабочих и станки с помощью малоэнергопотребляющих дальнодействующих беспроводных датчиков и быстро принимает основанные на данных решения для:

• Повышения затратной и операционной эффективности
• Улучшения производства и безопасности продукции
• Прогнозирования технического обслуживания станков и оборудования
• Трансформации бизнес-процессов и ценности

Ценные аналитические данные от подключенных станков

Время бесперебойной работы — это всё в производстве. Когда один станок выходит из строя, это может создать каскадные эффекты: увеличение времени вывода на рынок и потенциально вредное простой вплоть до доставки продукции и сервиса клиентов.

Данные от IIoT — это «валюта» умного подключенного завода. Они создают реактивную, предиктивную и даже трансформационную ценность, принципиально влияя на то, как и когда человек или машина берет управление, вносит коррекции, проводит техническое обслуживание и оптимизирует производство. Действенные данные от IIoT — главный преимущество подключенного завода.

Использование данных для питания панелей мониторинга, аналитических инструментов и систем операционного управления ведет организацию к лучшей инновации, эффективности и прибыльности. Данные беспроводных датчиков активируют ценность IIoT по всему заводу — от более быстрых корректирующих реакций до предиктивного управления и трансформационной бизнес-инновации.

Помогите данным датчиков завода процветать

Люди и машины должны сотрудничать и беспрепятственно обмениваться информацией для оркестровки идеальной производственной производительности. Беспроводные датчики, встроенные в или прикрепленные практически ко всем активам, могут доставлять данные, необходимые менеджерам для поддержания работы завода и улучшения процессов.

Производители могут использовать множество стратегий, чтобы обеспечить максимальную ценность от данных беспроводных датчиков своего подключенного завода. Ниже приведены три важных подхода к управлению данными.

• Используйте автономные функции систем управления. Многие критические активы работают вместе как бесшовное целое на подключенном заводе. Но два из самых важных активов — это промышленные системы управления (ICS) и программируемые логические контроллеры (PLC). ICS работает на запуске и автоматизации промышленных процессов путем коллективного управления данными, устройствами, системами, сетями и контролями по всему заводу. В сравнении, PLC может работать автономно как хаб сбора данных датчиков или интегрироваться в ICS как критически важный компонент управления общей системы.

Предиктивное техническое обслуживание зависит от ICS и PLC. Данные в реальном времени от датчиков, которые они получают, обрабатывают и используют, жизненно важны для запуска, обслуживания и автоматизации завода.

Производители могут использовать расширенную диагностику, аналитику и инсайты, используя данные от систем датчиков, чтобы повысить производительность, снизить затраты и улучшить безопасность. ICS находится в центре этого устремления. Автоматизированные процессы, инициированные ICS, освобождают ИТ- и операционных технологий (OT) специалистов для оптимизации завода без необходимости заботиться о реактивных или рутинных задачах технического обслуживания. Менеджеры завода могут заранее узнать о проблемах производительности станков и перейти к предиктивному, а не регламентному техническому обслуживанию. С данными датчиков, отфильтрованными через ICS, техники могут знать, какие станки контролировать и когда им нужно обслуживание.

• Устраните барьеры и изоляцию данных. Наборы данных не должны оставаться в рамках отдельных отделов. Было важно устранить изоляцию данных в начале информационной эры, и это стало еще более неизбежным, منذ машины начали общаться друг с другом и с нами.

Обилие прорывных идей и возможностей, меняющих бизнес, может прийти от анализа данных IIoT — это одно из его основных преимуществ. Анализ данных должен проводиться бесшовно по спектру от микро до макро уровней — от анализа производительности отдельного станка до коллективного подключенного завода. Вы находитесь в лучшей позиции для инноваций, когда барьеры устранены для доступа к данным IIoT и их анализа для всех — от менеджеров по обслуживанию производственной линии до бизнес-аналитиков и руководителей.

• Примите более стройный подход к обмену данными. На глобальном промышленном масштабе IIoT генерирует данные в огромных объемах. Даже на значительно меньшем масштабе управление заводом все равно может быть перегружено скоростью и объемом данных. Периферийные вычисления могут помочь, предоставляя действенные данные датчиков передовым менеджерам завода и машинам для принятия быстрых или автоматизированных решений в реальном времени. С умными датчиками и шлюзами, выполняющими периферийные вычисления — метод эффективного захвата, хранения и обработки данных там, где они генерируются — менеджерам не нужно анализировать большое количество необработанных данных для принятия мер. Им также не нужно ждать, пока данные будут отправлены в облако, экспортированы, сопоставлены и проанализированы, чтобы прийти к тому же выводу, который уже дали периферийные устройства.

Хотя важно постоянно улучшать доступ к данным и их анализ, критически важно не перегружать тех, кто не является аналитиком данных. Держите оповещения, потоки и отчеты по данным только в том, что применимо к роли человека. Когда вы получаете значимые новые инсайты из данных, обеспечьте информирование ключевых заинтересованных сторон и объясните, почему конкретные точки данных важны для разных отделов.

Платформы беспроводных датчиков поддерживают обслуживание и бизнес-оптимизацию

Важно придерживаться тщательного, системного подхода к автоматизации завода. Может не иметь значения, насколько автоматизирован ваш завод, если вы не знаете, что станок вибрирует слишком сильно. Вибрирующий станок может означать, что он готов к поломке. В свою очередь, этот сбой может вызвать выход из строя всей или части автоматизированной системы станков, создавая непланируемый, ненужный простой. Урок здесь в том, что автоматизация может рухнуть, даже когда только одна шестеренка ослабла.

Платформа малоэнергопотребляющих дальнодействующих беспроводных датчиков, распределенная по заводу, может исправить это — базовое решение, работающее независимо, но дополнительно к системам автоматизации. Эта сеть датчиков может включать акселерометры, виброметры, детекторы и измерители напряжения и тока, датчики наклона, пассивные инфракрасные (PIR) датчики движения, температуру, качество воздуха, влажность и многое другое.

Сетевая платформа беспроводных датчиков, работающая преимущественно за кулисами, гарантирует, что первичный мониторинг производительности и состояния вашего подключенного завода не только предиктивен, но и трансформирован в бизнес-оптимизацию и инновации.

Ключевые компоненты платформы датчиков

Чтобы сохранять темп эволюции Индустрии 4.0, подключенные заводы работают над внедрением следующего.

• Работа на промышленном уровне, беспроводной платформе малоэнергопотребляющих датчиков, ориентированной на передачу данных в реальном времени, предиктивное техническое обслуживание и повышение времени бесперебойной работы. Беспроводная сеть датчиков может быть спроектирована для:

  • Потребления энергии только во время связи датчиков, тем самым экономя энергию и продлевая срок службы батареи
  • Мгновенной доставки оповещений через SMS, электронную почту или голосовой звонок при превышении заданных параметров
  • Предоставления трендовых данных и журналов данных для общих инсайтов и данных для соблюдения нормативов
  • Оптимизации сбора, передачи и аналитики данных с предварительно настроенными алгоритмами и обработкой по запросу с использованием датчиков и периферийных шлюзов вместо ручного мониторинга станков и сбора данных в чек-листах на досках. Затем фильтруйте данные через системы управления с использованием интерфейсов прикладного программирования (API), последовательных шлюзов Modbus и PLC. Только действенные данные и оповещения датчиков будут течь в реальном времени через эту практику, а необработанные данные могут быть зарегистрированы или сохранены в базе данных для последующего анализа.
  • Интеграции с системами управления зданиями (BMS) через протокол передачи данных Building Automation and Control Network (BACnet™) или Modbus TCP/IP

• Укрепление управления рисками путем добавления комплексной платформы безопасности данных к сети датчиков по всему заводу.

  • Использование систем датчиков, включающих шифрование данных с использованием алгоритма обмена ключами Диффи-Хеллмана и 128-битного симметричного шифрования Advanced Encryption Standard (AES-128) в режиме сцепления блоков шифротекста (CBC) для защиты данных от утечек.
  • Защита веб-серверов и браузеров, подключенных к сети датчиков, с помощью шифрования Transport Layer Security (TLS).
  • Добавление 256-битной аутентификации Secure Hash Algorithm 3 (SHA-3) для защиты данных от точки генерации до потребления. Безопасный токен данных оценивается через криптографическую хеш-функцию против уникального секретного ключа на датчик.

• Усиление надежности дальней беспроводной связи датчиков с помощью частотно-скачкообразного спектра с расширением спектра (FHSS). С этим надежным дальнодействующим и робастным спектром сигналы распространяются и прыгают среди быстро меняющихся радиочастот. Этот коммуникационный спектр высоко устойчив к помехам, а сигналы трудно перехватить, потому что они передаются только за экстремально короткие интервалы. Это делает FHSS по сути кибербезопасным. С FHSS коммуникации данных от беспроводных датчиков имеют:

  • Сильный иммунитет к нарушениям от физических препятствий, внешних беспроводных радиочастотных систем и электромагнитных помех (EMI)
  • Связность до 1200+ футов в производственных средах

• Менеджеры подключенных заводов могут использовать интегрированную беспроводную систему для оптимизации всех аспектов операций завода. Они могут внедрять системы автоматизации параллельно с оптимизацией процессов обслуживания и производства, например.

  • Добавление автономных управляемых транспортных средств для подбора и упаковки инвентаря, movimentации материалов, размещения и доставки.
  • Использование промышленных роботов для дуговой и точечной сварки, ухода за станками, покраски продуктов, подъема и сборки, клеения и соединения деталей и многого другого.
  • Установка акселерометров на сборочные линии и роботизированные манипуляторы, виброметров на двигатели станков, датчиков наклона для обнаружения безопасной работы станков и токомеров для мониторинга потребления энергии.
  • Установка датчиков температуры и влажности в системах HVAC, производственных зонах и двигателях, а также PIR датчиков движения в ограниченных и производственных контрольных зонах.

Итог

Производители должны внедрить платформу датчиков IIoT, которая доставляет действенные данные в реальном времени для прогнозирования простоя оборудования, повышения операционной эффективности, увеличения прибыли и получения выгод от последней промышленной революции.

Эта статья написана Бредом Уолтерсом, основателем и CEO Monnit (South Salt Lake, UT). Для получения дополнительной информации свяжитесь с г-ном Уолтерсом по адресу Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Вам нужно включить JavaScript, чтобы увидеть его. или посетите .