Jak zbudować optymalne rozwiązania przemysłowe w okresie globalizacji Internetu Rzeczy?

W dobie globalnego rozpowszechnienia przemysłowego Internetu Rzeczy, maszyny produkcyjne doposażono w setki czujników dostarczających informacje do systemu wspierającego zarządzanie. Użytkownicy nowoczesnych narzędzi IoT czerpią niepodważalne korzyści biznesowe z ogromnych ilości danych, gromadzonych przez czujniki. Cyfryzacja przemysłu zakłada wykorzystanie danych napływających z urządzeń do poprawy wydajności, wczesnego eliminowania błędów czy optymalizacji modelu zarządzania. Przekształcenie przemysłu ciężkiego w działalność opartą na mierzalnych danych stanowi obietnicę rozbudzającą wyobraźnię.

Jednak aby dane z czujnika okazały się przydatne, muszą zostać wyeksportowane do całościowego oprogramowania. Dane mają wartość biznesową tylko wtedy, gdy umożliwiają wysnuwanie skutecznych wniosków i podejmowanie na ich podstawie konkretnych decyzji. Łączenie technologii operacyjnej (OT) z systemami informatycznymi jest zwykle znacznie bardziej złożone niż projektowanie sieci dla różnych oddziałów biurowych.

„Ogólnie rzecz biorąc, rozwiązania IoT uwydatniają kompleksowość czynników kształtujących środowisko IT/OT. Urządzenia komunikacyjne i komputerowe muszą nie tylko spełniać swoje pierwotne funkcje, lecz pozostawać przy tym całkowicie odpornymi na niekorzystne warunki pogodowe, żrące substancje chemiczne, wstrząsy, czy uderzenia” – mówi Risto-Matti Ratilainen, architekt rozwiązań chmurowych i szef zespołu ds. danych chmurowych w firmie Etteplan.

Risto-Matti Ratilainen może wykazać się ogromnym doświadczeniem w przemysłowych projektach związanych z łącznością.

„Lokalizacja instalacji zawsze ma wpływ na łączność. W warunkach przemysłowych może wystąpić wiele zakłóceń elektromagnetycznych, które często sprawiają, że sieci bezprzewodowe okazują się zawodne. Kolejnym czynnikiem komplikującym nawiązywanie połączeń bezprzewodowych jest umieszczenie sprzętu w pomieszczeniach przypominających żelbetowy bunkier. Grube ściany budynku przemysłowego nie ułatwiają tutaj zadania urządzeniom IoT.

W niektórych przypadkach kluczową kwestią obniżającą efektywność systemu pozostaje odległe położenie ze słabym zasięgiem Internetu.

Doskonałym przykładem omawianego tutaj zagadnienia jest projekt realizowany dla naszego klienta – firmy Tana, która potrzebowała systemu zdalnego monitorowania w czasie rzeczywistym dla swoich rozdrabniaczy odpadów i kompaktorów rozmieszczonych na całym świecie. Największym wyzwaniem było tutaj zaprojektowanie stabilnego systemu zbierania danych, przenoszenia ich do rozwiązań chmurowych, a następnie zapewnienie wglądu do tych informacji firmie Tana, jej klientom i sieci partnerskiej za pośrednictwem portalu internetowego”.

Na rynku dostępnych jest wiele różnych rozwiązań łączności, których liczba zwiększa się z każdym rokiem. Tak duża liczba możliwości wcale nie ułatwia zadania przedsiębiorstwom przemysłowym, przynajmniej na etapie wyboru właściwej technologii.

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​klienci są na ogół świadomi tych wszystkich możliwości. Często mówi się o 4G, 5G, LTE-M, NB-IoT, sieciach prywatnych różnych dostawców i innych podobnych rozwiązaniach. Podawanie suchych informacji okazuje się jednak niewystarczające. Klienci biznesowi oczekują bowiem dyskusji na temat praktycznych aspektów użytkowych, która pomoże im dokonać właściwego wyboru” – mówi Ratilainen.

Fundamentem dobrej decyzji staje się określenie, co jest naprawdę potrzebne. Wstępna analiza zapotrzebowania ukierunkowuje wybory dotyczące łączności.

“Zakres potrzeb firm przemysłowych pozostaje bardzo różnorodny. Zazwyczaj najważniejszą potrzebą okazuje się po prostu integracja OT/IT w przemyśle. Czasem wystarczy zebrać dane szeregów czasowych przy stosunkowo małych wymaganiach dotyczących przepustowości sieci. W innych sytuacjach klient potrzebuje danych produkcyjnych w czasie rzeczywistym do poprawy procesu kontroli jakości, monitorowania, rekonfiguracji i raportowania. Tego typu implementacje wymagają transferów wideo w wysokiej rozdzielczości, co z kolei pociąga za sobą konieczność zapewnienia dużej przepustowości łącza i dużej pojemności urządzeń do archiwizowania danych.”

Dojrzałość każdej technologii staje się krytycznym czynnikiem w przemyśle. Nie ma tu miejsca na niesprawdzone, nowe rozwiązania łącznościowe. W rozwiązaniach IoT duży nacisk kładzie się na bezpieczeństwo danych, do których dostępu nie mogą uzyskać osoby nieuprawnione. Należy również wziąć pod uwagę cenę systemu łączności. Nie możemy zapominać, że każda implementacja musi okazać się opłacalna i dostarczać wysokiej wartości dodanej.

Natychmiastowa dystrybucja surowych danych generowanych przez czujniki ma niewielką wartość użytkową. Gdyby pozwolić na eksport wszystkich danych z czujników IoT, sieci i magazyny danych zostałyby błyskawicznie zalane nieistotnymi informacjami. Dlatego określony poziom przetwarzania brzegowego jest ważny dla utrzymania wydajności całej infrastruktury. Dane należy skompresować przed ich rozesłaniem do docelowym miejsc. Punkty końcowe IoT, czyli wszystkie urządzenia podłączone do firmowej sieci, powszechnie obsługują protokół MQTT, który świetnie sprawdza się przy sekwencyjnej transmisji danych.

“Podczas korzystania z natywnych punktów końcowych IoT w chmurze, należy wziąć pod uwagę sposób kompresji danych i przesyłania ich do chmury. Konieczne staje się zaplanowanie systemu zarządzania danymi w chmurze. Warto przy tym odpowiedzieć sobie na następujące pytania: jak długo dane są przechowywane, w jakim trybie będą dostępne i kto może uzyskać do nich wgląd?” – wyjaśnia Risto-Matti Ratilainen.

Jeśli zaś chodzi o przeznaczenie danych, należy w pierwszej kolejności poddać ocenie ich wartość dla całej infrastruktury biznesowej. Producenci sprzętu IoT dość często potrzebują wewnętrznych danych telemetrycznych w celu wyjaśnienia błędów i możliwości przeprowadzenia zdalnej naprawy. Dostęp klienta może być zapewniony jako usługa dodatkowa, która umożliwia monetyzację systemu IoT.

Firmy przemysłowe potrzebują coraz lepszego modelu zarządzania flotą pojazdów i maszyn produkcyjnych. Proces zdalnego zarządzania należy uczynić łatwiejszym, tańszym i bardziej zrównoważonym. Wysyłanie ludzi do naprawy maszyny generuje koszty operacyjne i środowiskowe.

Popularnym trendem w dzisiejszym świecie przemysłu staje się wykorzystanie danych z czujników do tworzenia cyfrowych bliźniaków.

W cyfrowych bliźniakach zintegrowanych z rozwiązaniami IoT tkwi ogromny potencjał. Używamy ich w rozmaitych symulacjach. Za ich pomocą możemy np. dokonać optymalizacji farmy wiatrowej w czasie rzeczywistym, dostosowując kąty łopat do warunków wiatru i wilgotności. Usługi w chmurze otwierają nowe możliwości w dziedzinie grafiki 3D, dzięki czemu wizualizacja cyfrowego bliźniaka staje się o wiele bardziej atrakcyjna dla klienta” — dodaje z nieskrywanym entuzjazmem Ratilainen.