Co wyróżnia IIoT?

Przede wszystkim inne są oczekiwania wobec IoT i IIoT. Internet Rzeczy jest zorientowany na poprawę jakości życia użytkowników końcowych, dlatego to ich opinia jest decydująca. W tym zakresie biorą oni pod uwagę zwłaszcza łatwość instalacji i użytkowania i korzyści, jakie zapewnia im pod względem ich komfortu i/lub oszczędności (czasu, środków finansowych). Na przykład smart urządzenie, które konfiguruje się jednym kliknięciem, zyska na popularności w porównaniu z takim, którego instalacja jest złożona.

IIoT z kolei jest mniej skoncentrowany na użytkowniku, zamiast tego za priorytetowe uznając cele biznesowe, na przykład redukcję kosztów eksploatacji maszyn i/lub ograniczenie ich przestojów. W rezultacie nieudany projekt interfejsu użytkownika albo skomplikowana instalacja mogą urządzenie IoT w opinii użytkowników całkiem zdyskwalifikować, natomiast w przypadku rozwiązania IIoT, o ile zapewni ono zakładane korzyści biznesowe, tego typu niedoskonałości są w pewnych granicach bardziej akceptowalne.

Odwrotnie jest jeśli, chodzi o dostępność. Wymagania stawiane pod tym względem Przemysłowemu Internetowi Rzeczy są bardziej rygorystyczne – jeżeli jest on wykorzystywany w monitorowaniu i sterowaniu produkcją, nawet krótka awaria (niedostępność zasobów w chmurze, przeciążony serwer, brak połączenia z Internetem) może skutkować kosztownymi przestojami. Rozwiązania stosowane, aby temu zapobiec, jak redundancja i większe marginesy wydajności sprzętu, zwiększają koszty, co w pewnym zakresie jest dopuszczalne. W przypadku Internetu Rzeczy z kolei zwykle głównym skutkiem awarii są niedogodności, a ponieważ rynek konsumencki cechuje wrażliwość na cenę, raczej nie wdraża się rozwiązań, które by ją zwiększały, w zamian zapewniając 100% dostępność.

Przemysłowy Internet Rzeczy Automatyzując wgląd w procesy produkcyjne w czasie rzeczywistym, umożliwia wykrycie nieefektywnych obszarów działalności i wąskich gardeł oraz ukrytych możliwości ich usprawnienia, Zwiększa efektywność wykorzystania maszyn, dzięki śledzeniu w czasie rzeczywistym wskaźników wydajności, jak OEE (Overall Equipment Effectiveness) i OPE (Overall Process Effectiveness), Zwiększa produktywność pracowników, m.in. dzięki rozwiązaniom takim jak pick to light czy narzędziom, które automatycznie dostosowują ustawienia do wykonywanych zadań, Zmniejsza koszty kontroli jakości, dzięki jej automatyzacji, Poprawia jakość produkcji, dzięki ciągłemu monitorowaniu zmiennych procesowych i środowiskowych, Ułatwia zarządzanie obiektami przemysłowymi i zmniejszanie kosztów operacyjnych, m.in. dzięki efektywniejszemu wykorzystaniu energii i innych mediów, Umożliwia śledzenie zapasów i optymalizowanie łańcuchów dostaw.

W IIoT większe wymagania dotyczą również dużej precyzji, głównie czujników, małych opóźnień transmisji oraz wytrzymałości urządzeń na trudne warunki pracy. Oczekuje się poza tym, że będą niezawodne dłużej niż urządzenia konsumenckie – wyjątek stanowią niektóre rozwiązania IoT dla opieki zdrowotnej czy smart city.

Generalnie ilość danych w sieciach Przemysłowego Internetu Rzeczy jest większa niż w IoT, a do ich przetwarzania potrzeba większych zasobów, dlatego że zwykle wymagana jest koordynacja większej liczby urządzeń – nawet kilku tysięcy w przypadku dużej fabryki, w porównaniu z typową siecią IoT, na przykład inteligentnym systemem sterowania oświetleniem z kilkoma węzłami, które wymieniają się najwyżej kilkoma pakietami danych dziennie.

Wymagania bezpieczeństwa są priorytetem zarówno w sieciach Internetu Rzeczy, jak i jego wersji dla przemysłu – w obu przypadkach udany atak hakerski może skutkować naruszeniem prywatności albo przejęciem kontroli nad smart urządzeniem, a za jego pośrednictwem pozostałymi, które z nim współpracują. Jest to niebezpieczne zarówno w sieci domowej, szpitalnej, inteligentnym systemie zarządzania infrastrukturą miejską, jak i w fabryce.

IIoT w przemyśle

Potencjał Internetu Rzeczy można w przemyśle wykorzystać na wiele sposobów. Jedno z głównych zastosowań IIoT to automatyczne i zdalne zarządzanie i monitorowanie zasobów przedsiębiorstwa i procesów technologicznych w ramach centralnego systemu, również w zakładach rozproszonych geograficznie. Pozwala to na nadzorowanie postępów w produkcji w czasie rzeczywistym, jak i analizowanie danych historycznych w celu doskonalenia procesów – dzięki IIoT decyzje mogą być podejmowane w oparciu o informacje, które w inny sposób trudno jest pozyskać. Pozwala to na szybsze wdrażanie ulepszeń – dzięki danym z sieci Przemysłowego IoT osoby odpowiedzialne za optymalizowanie procesów w przemysłowym modelu biznesowym (inżynierowie procesu, jakości, produkcji) mogą uzyskiwać dostęp do cennych informacji i analizować je sprawniej niż metodami tradycyjnymi, i w oparciu na nich automatycznie oraz zdalnie dokonywać niezbędnych korekt.

Jednym z najważniejszych przemysłowych zastosowań IoT jest konserwacja predykcyjna. Pozwala ona na wykrywanie konieczności interwencji w pracę maszyny zanim nastąpi jej awaria – unika się dzięki temu sytuacji, w których trzeba ją wyłączyć z użytkowania, z czym wiążą się przestoje w produkcji. W tym celu wykorzystuje się czujniki monitorujące stan urządzenia. Wyniki pomiarów są analizowane centralnie w czasie rzeczywistym i jeżeli wskazują na wzrost prawdopodobieństwa usterki, zgłaszany jest alarm.

Protokół MQTT - co warto o nim wiedzieć? MQTT to prosty, lekki protokół transmisji danych, oparty na komunikacji typu publikuj-subskrybuj. Korzysta się w nim z węzła-brokera, za pośrednictwem którego inne węzły publikują wiadomości i/albo je subskrybują. Dzięki temu ich nadawca i odbiorca nie mają bezpośredniego połączenia. MQTT zaprojektowano pod kątem łączy o małej przepustowości, dużych opóźnieniach i węzłów o ograniczonych zasobach, przy jednoczesnym zagwarantowaniu pewności dostarczenia wiadomości. Stąd wynika popularność tego protokołu w komunikacji M2M (Machine to Machine) i w sieciach IIoT. Czym jest broker? Broker to centralny węzeł odpowiedzialny za odbiór wiadomości, ich filtrowanie, określanie, kto je subskrybował i przesyłanie ich do odbiorców. Przechowuje także sesje wszystkich węzłów, w tym subskrypcje i nieodebrane wiadomości. Kolejnym jego zadaniem jest uwierzytelnianie i autoryzacja węzłów. W zależności od realizacji broker może równocześnie zarządzać nawet tysiącami węzłów. Czym jest klient? Urządzenia i oprogramowanie, na przykład router OPC, połączone z brokerem są klientami. Mogą wysyłać do niego komunikaty i je od niego odbierać. Wiadomości są wysyłane z gwarancją dotarcia opisywaną stopniem QoS (Quality of Service) – przy 0 komunikat jest wysyłany raz bez względu na to, czy dotarł do brokera, przy 1 jest wysyłany wielokrotnie, dopóki broker nie potwierdzi odbioru, przy 2 klient wysyła wiadomość tylko raz i upewnia się, że dotarła do brokera. Czym jest temat? Temat to etykieta wiadomości, na podstawie której broker je filtruje. Składa się z jednego lub więcej poziomów tematycznych oddzielonych ukośnikiem jak w ścieżce dostępu do pliku. Klient nie musi tworzyć tematu przed jego opublikowaniem lub subskrypcją – broker akceptuje je bez uprzedniej inicjalizacji. Kiedy korzystać z MQTT? MQTT jest dobrym wyborem w przypadku sieci, w których występują opóźnienia powodowane ograniczeniami przepustowości i/albo przerwami w transmisji. Jeżeli połączenie między klientem subskrybującym a brokerem zostanie przerwane, buforuje on komunikaty i wysyła je ponownie do subskrybenta, gdy ten jest znów online. W przypadku zerwania połączenia między klientem publikującym a brokerem bez wcześniejszego powiadomienia broker może rozłączyć się i wysłać subskrybentowi wiadomość z pamięci podręcznej.

Ważną dziedziną zastosowań IIoT jest też kontrola jakości. Dzięki Przemysłowemu IoT można ją rozszerzyć na wszystkie etapy produkcji, od źródła surowców aż po odbiór wyrobu przez klienta. Pozwala to na poprawę standardu produktów i mniejsze straty surowców, dzięki temu, że powody spadku jakości w łańcuchu produkcyjnym można łatwiej diagnozować i szybciej na nie reagować. Szczególnie skorzystać mogą na tym branże takie jak farmaceutyczna czy spożywcza, w których producenci, gwarantując jakość wyrobów, biorą odpowiedzialność za zdrowie i życie odbiorców.

Kolejne zastosowanie Przemysłowego IoT to zautomatyzowane monitorowanie stanu magazynów, pozwalające uniknąć sytuacji, w której braki surowców, materiałów eksploatacyjnych albo części zamiennych powodują przestoje. Kontrolować też można łańcuch dostaw, co pozwala na wykrycie słabych ogniw. IIoT pozwala ponadto w czasie rzeczywistym nadzorować sytuację w zakładzie, co poprawia bezpieczeństwo pracowników oraz efektywniej nim zarządzać, m.in. ograniczając zużycie energii.