Miten rakennetaan optimaalinen teollinen ratkaisu globaalin IoT:n aikakaudella

Globaalin teollisen IoT:n aikakaudella koneissa on paljon antureita – hyvästä syystä. Laitteiden valmistajat ja omistajat saavat antureiden keräämästä valtavasta datamäärästä selkeää liiketoiminnallista hyötyä. Tämä data on teollisuuden digitalisaation kannalta korvaamattoman arvokasta. Sen avulla raskas teollisuus voi muuttua datalähtöisemmäksi liiketoiminnaksi.

Anturidatasta ei kuitenkaan ole mitään hyötyä, jos se jätetään lojumaan sinne, mistä se on kerätty. Data on siirrettävä muualle, jotta siitä saadaan irti kaikki mahdollinen liiketoiminnallinen arvo. Operatiivisten teknologioiden (OT) yhdistäminen IT-järjestelmiin on usein paljon monimutkaisempaa kuin toimistolaitteiden liittäminen verkkoon.

”Yleisesti ottaen IoT-ratkaisut korostavat sitä, että ei ole olemassa vain yhtä IT-/OT-ympäristöä. Esimerkiksi tietojenkäsittelylaitteiden on siedettävä erilaisia sääolosuhteita, syövyttäviä kemikaaleja ja tärinää”, sanoo Etteplanin data- ja pilvitiimejä johtava pilviratkaisuarkkitehti Risto-Matti Ratilainen.

Hänellä on runsaasti kokemusta teollisuuden käyttötapauksista ja niihin liittyvistä verkkoyhteyshaasteista.

”Laitteen sijainti vaikuttaa aina verkkoyhteyksiin. Teollisissa ympäristöissä voi esiintyä paljon sähkömagneettisia häiriöitä, mikä voi tehdä langattomista verkoista epäluotettavia. Toisaalta laitteet voivat sijaita teräsbetonibunkkereita muistuttavissa tiloissa – se ei ole mitenkään poikkeuksellista, ja se vaikeuttaa langattomien yhteyksien luomista.”

Joissakin tapauksissa isoin ongelma on etäinen sijainti, jossa internet-yhteydet toimivat heikosti.

”Tästä täydellinen esimerkki on asiakkaamme Tana, jonka piti järjestää eri puolilla maailmaa sijaitsevien jätemurskaintensa ja -puristintensa etävalvonta livenä. Tärkeintä oli kerätä dataa käyttökohteesta, siirtää se pilvilaskentaympäristöön ja tarjota Tanalle, sen asiakkaille ja kumppaniverkostolle tietoa verkkoportaalin kautta.”

Markkinoilla on tätä nykyä monia erilaisia verkkoyhteysratkaisuja, ja uusia ilmestyy jatkuvasti. Tässä useiden teknologioiden viidakossa voi olla vaikea suunnistaa.

”Kokemukseni mukaan asiakkaat ovat hyvin tietoisia kaikista vaihtoehdoista. Puheessa vilahtelevat usein 4G, 5G, LTE-M, NB-IoT, eri palveluntarjoajien privaattiverkot jne. Mutta asiakkaat odottavat sparrausta ja keskustelua kokemuksista tehdäkseen oikean valinnan”, Ratilainen sanoo.

Ensimmäiseksi on selvitettävä, mitä todella tarvitaan, sillä se vaikuttaa verkkoyhteysratkaisun valintaan.

”Valinnanvaraa on runsaasti. Tyypillisesti ensisijaisena tarpeena on vain OT-/IT-integraatio. Joskus pelkkä aikasarjadatan kerääminen riittää, jolloin verkkokapasiteetille asetetut vaatimukset ovat suhteellisen pienet. Toisinaan taas asiakas voi haluta reaaliaikaista tuotantodataa laadunvarmistukseen, valvontaan, uudelleenkonfigurointiin ja raportointiin. Tämä saattaa vaatia suurta kaistanleveyttä ja kapasiteettia edellyttävän teräväpiirtovideon käyttöä.”

Teknologian kypsyys on teollisessa tuotannossa kriittinen tekijä. Se rajoittaa mahdollisuuksia käyttää markkinoiden uusimpia verkkoyhteysratkaisuja. IoT-ratkaisuissa korostuu merkittävästi myös tietoturvallisuus, jotta asiattomien pääsy järjestelmiin estyy. Myös verkkoyhteyksien hinta on otettava huomioon, sillä ratkaisun toteutuksen tulee olla kustannustehokasta.

Kaiken antureiden keräämän datan siirtäminen sellaisenaan on harvoin mielekästä. Se saisi verkot ja datavarastot täyttymään turhasta informaatiosta. Siksi tarvitaan jonkin verran reunalaskentaa tiedon pakkaamiseksi ennen sen lähettämistä minnekään. Lisäksi IoT-päätepisteet tukevat laajasti MQTT-protokollaa, joka sopii hyvin tapahtumatyyppiseen sarjamuotoiseen tiedonsiirtoon.

”Etenkin pilvinatiiveja IoT-päätepisteitä käytettäessä on otettava huomioon, miten data pakataan ja siirretään pilveen. Lisäksi on suunniteltava tiedonhallinta pilvessä: kuinka kauan dataa säilytetään, miten siihen pääsee ja kuka”, Ratilainen valottaa.

Mitä tulee datan tarkoitukseen, on tärkeää miettiä, mitä hyötyä siitä on koko arvoketjulle. Laitevalmistajat haluavat usein sisäistä telemetriadataa vikojen selvittämiseksi ja etäkunnossapitoa varten. Asiakkaille voidaan antaa datan käyttöoikeudet lisäpalveluna, jolloin IoT-ratkaisulla voidaan ansaita tuloa.

”Teollisuusyritysten tarve paremmalle laitteistonhallinnalle kasvaa jatkuvasti. Kunnossapidon pitää olla helpompaa, halvempaa ja vastuullisempaa. Ihmisten lähettäminen korjaamaan konetta on samalla sekä kustannuskysymys että ympäristökysymys.”

Anturidatan käyttö digitaalisten kaksosten luomiseen on päivänpolttava aihe.

”Digitaaliset kaksoset yhdistettyinä IoT-ratkaisuihin tarjoavat paljon potentiaalia. Käytämme niitä jo simulointeihin, esimerkiksi tuulipuiston reaaliaikaiseen optimointiin säätämällä siipikulmia tuuliolosuhteiden ja kosteuden mukaan. Pilvipalvelut tarjoavat myös loistavia 3D-grafiikkoja, joiden avulla voi visualisoida digitaalista kaksosta asiakkaille”, Ratilainen hehkuttaa.