Повышение промышленной безопасности через интеграцию IoT и IIoT

Интернет во своих множественных формах с момента своего появления позволяет людям соединяться и общаться для различных целей. С развитием технологий эта способность интернета обеспечивать связь постепенно проникает в другие аспекты повседневных дел мира. Интеграция интернета с другими технологиями в промышленности инициировала новую промышленную революцию, названную «Индустрия 4.0». Развития в областях Интернета вещей (IoT), машинного обучения (ML), искусственного интеллекта (AI) и др. сделали возможным представление и реализацию промышленности, работающей в рамках устойчивости и максимизирующей использование ресурсов, при этом повышающей качество продукции и минимизирующей общие затраты на производство. Помимо прямого влияния на то, как осуществляется производство, Индустрия 4.0 на пути к революции и в других аспектах промышленности, таких как транспорт, безопасность и др. Эта статья погрузится в то, как Индустрия 4.0 использует свои инструменты, в частности IoT, для обеспечения повышенной безопасности как для людей, так и для машин.

Понимание базовой идеи промышленной безопасности с использованием IoT

Интернет вещей — это сеть физических объектов, которые взаимосвязаны и обладают способностью отправлять и получать данные друг от друга через интернет. Эти устройства могут быть простыми, как датчик уровня освещенности, или сложными, как автоматизированный манипулятор. Они обмениваются данными, которые затем обрабатываются и принимаются соответствующие меры, все без необходимости человеческого вмешательства. Эта самая природа технологии делает ее идеальной платформой для внедрения лучших протоколов безопасности, основанных на мониторинге в реальном времени и автоматическом вмешательстве.

Очень базовая реализация этой идеи — развернуть датчики по всей площади завода, которые непрерывно отслеживают важные параметры: температуру, влажность, уровень токсичных газов и т.д. Обработка может основываться на AI и ML, где алгоритмам подаются данные ожидаемых уровней этих параметров, и они настроены так, чтобы принудительно применять меры безопасности при отклонении данных датчиков от ожидаемых уровней. Другой пример — интегрировать алгоритмы, способные обнаруживать и отличать работников, в системы обработки IoT-управляемых автономных роботов, чтобы машины могли предвидеть, приведет ли их следующее действие к прямому столкновению с человеком, и развертывать меры для предотвращения этой возможности.

В процессах, где требуется высокая точность, незначительное отклонение может вызвать серьезные опасности. Наличие IoT-системы, которая непрерывно отслеживает различные параметры всего высокоточного процесса с помощью датчиков, помогает обнаружить любую аномалию и отреагировать на эти аномалии быстрее, чем любая человеческая мониторинговая система. Такие протоколы мониторинга также можно расширить до превентивного обслуживания, то есть своевременного ТО, которое предотвращает потенциальные непредвиденные простои из-за внезапного отказа оборудования. IoT-системы также можно настроить так, что отказ одного оборудования в кластере не обязательно приведет к остановке всего процесса.

Используя IoT и его функцию M2M (Machine-to-Machine — машина-машина), неисправный процесс может быть остановлен, а его нагрузка автоматически перераспределена на другие похожие машины в том же кластере со скоростью, недостижимой для традиционных систем мониторинга и принуждения.

Обеспечение безопасности в строительстве и транспорте

Развивая идею использования датчиков для мониторинга, строительных рабочих можно оснастить умными носимыми устройствами, которые будут отслеживать состояние рабочего вместе с параметрами среды. Эти данные собираются и обрабатываются для каждого работника индивидуально, и необходимые тревоги и подсказки развертываются при любом отклонении от прогнозируемой модели. Различные экологические переменные могут включать влажность, скорость ветра и т.д. Такая система может помочь предотвратить несчастные случаи вроде падений с высоты и т.д.

В смежной сфере транспорта и логистики IoT-системы можно применить на нескольких уровнях для безопасности и мониторинга. Один такой уровень — прямой мониторинг поведенческих паттернов водителей и обработка этих данных через установленные ML-модели для определения, пригоден ли водитель к управлению транспортным средством. Это можно передать центральному диспетчеру автопарка для принятия дальнейших решений. Другое применение — на последней миле процесса доставки, когда несколько транспортных средств ожидают сходиться по путям. IoT-управляемые грузовики могут помочь решить оптимальный курс действий в случае большого числа машин и совпадающих сроков доставки, избегая происшествий.

Перспективы будущего IoT-систем безопасности

Двинувшись дальше простого оснащения существующего оборудования IoT для улучшения их безопасности, следующим шагом станет применение машин на базе IoT для полной замены существующих процессов таким образом, чтобы опасности для безопасности минимизировались кардинально. Например, по данным Управления по безопасности и охране труда США, в 2020 году спотыкания, падения и скольжения составили наибольшее количество нарушений безопасности. Это неизбежно может привести к серьезным последствиям для безопасности рабочих. Такие опасности можно смягчить правильным проектированием производственных площадей в сочетании с внедрением IoT-автоматизированных систем вместо человеческих рабочих, которые гораздо более надежны и менее склонны к таким ошибкам. Рассмотрев другое серьезное нарушение — пожары от электропроводки, IoT-системы можно внедрить для обеспечения своевременного вмешательства и даже предотвращения таких опасностей.

В заключение, через различные упомянутые реализации, внедрение IoT-технологий выглядит перспективным для улучшения безопасности на промышленных рабочих местах, либо путем мониторинга и реагирования на отклонения, либо путем устранения зависимости от человеческого фактора полностью для определенных задач. Второй шаг, в частности, имеет важные последствия тем, что устранение рабочих мест на заводе ведет к появлению возможностей трудоустройства в других сферах, где требования кардинально отличаются от текущих промышленных. Человеческий элемент будет переквалифицирован на более интеллектуальные позиции, что уменьшит число людей на производстве, что было огромным фактором человеческих жертв.