IIoT:van catchphrase tot realiteit

Het industriële internet der dingen maakt geavanceerde productie mogelijk

Er zijn tal van slogans op het gebied van fabricage:het Industrial Internet of Things (IIoT), Industry 4.0 en de Digital Factory. “Soms zijn het veel modewoorden. Soms zit er veel realiteit achter”, zegt Roger Hart, onderzoeks- en ontwikkelingsmanager van Siemens (Berlijn en München, Duitsland). “De digitalisering verandert veel. Het zorgt in veel gevallen echt voor nieuwe bedrijfsmodellen, "zei Hart. "Mensen ontdekken dat als ze meer en meer van hun productie digitaliseren, ze in staat zijn om meer en meer aspecten van de gegevens en de informatie die ze kunnen verzamelen te gelde te maken."

IIoT verwijst naar "verbonden" industriële apparatuur die gegevens van machines kan genereren, verzamelen en verzenden. Onderhoud kan plaatsvinden via apparaten zoals tabletcomputers of smartphones. Er worden meer gegevens gegenereerd en deze worden op grotere schaal gedeeld binnen een productiebedrijf.

"Het is niet alleen:'Hé, hier is hoe we dit moeten automatiseren'", zegt Tim Wormus, een regionale vice-president van Siemens. Het IIoT, zei hij, stelt fabrikanten in staat "verbinding te maken met al deze verschillende apparaten en vervolgens samen te werken voor een samenhangend geheel."

Grote namen in het IIoT

Grote namen in de maakindustrie, zoals Siemens en General Electric Co. (Boston), behoren tot degenen die eraan werken om de slogans werkelijkheid te laten worden.

"De kern van GE's inspanningen op het gebied van het Industrial Internet of Things ligt rond de convergentie van ons werk bij het creëren van digitale tweelingen, of digitale modellen van onze industriële systemen", zegt Peter Koudal, senior onderzoeker van GE, supply chain technologies.

"Met de vooruitgang in rekenkracht van de afgelopen decennia, hebben we nu de mogelijkheid om niet alleen de belangrijkste gegevens te verzamelen en te analyseren", vervolgde hij. “We kunnen [ook] krachtigere digitale tweelingen maken en besturingssystemen in onze machines inbouwen om optimaal te profiteren van die tweelingen. Dit is wat de opkomst van het IIoT mogelijk maakt.”

Siemens ziet digitale tweelingen op drie gebieden. “Digitale tweeling van het product; de digitale tweeling van productie, die de planning uit uw productieprocessen mogelijk maakt; en de digitale tweeling van prestaties”, zegt Bill Boswell, vice-president marketing voor Siemens’ cloud-applicatieoplossingengroep. “Als je een IoT-product hebt, moet je dat in het product engineeren. We hebben de tools die dat mogelijk maken.”

Anders gezegd, een digitale tweeling "is een virtueel model van een proces of systeem en dient als een brug tussen de fysieke en digitale wereld", zegt J.J. Chuang, algemeen directeur, DMG Mori Software Technology Solutions USA, onderdeel van DMG Mori USA (Hoffman Estates, IL). "De virtuele wereld vereist gegevensaggregatie van de fysieke wereld voor gegevensanalyse en systeembewaking via een IIoT-gebaseerd systeem om problemen op te lossen voordat ze zich voordoen en uitvaltijd te voorkomen met behulp van simulaties."

DMG Mori zei in promotiemateriaal dat het "zijn machines sinds 2013 geschikt maakt voor digitalisering" met de CELOS-app en gebruikersinterface. Het bedrijf zei dat het zijn aanbod van CELOS-services uitbreidt "met intelligente software en verbindende hardware". DMG Mori zei dat er meer dan 10.000 CELOS-machines zijn geïnstalleerd.

Volgens leidinggevenden maakt het IIoT nog meer automatisering mogelijk dan voorheen.

"IIoT brengt een robuustere verzending, controle en IT [informatietechnologie] samen", zegt John Younes, mede-oprichter en COO van Litmus Automation (Toronto, ON en San Jose, CA). "IT heeft nu meer overzicht op alle apparaten op de fabrieksvloer in meerdere fabrieken."

Bovendien, zei Younes, "zal IT ook moeten samenwerken met OT [operationele technologie} om een ​​robuustere automatiseringsstrategie te bieden."
Een gebied waar fabrikanten verwachten dat het IIoT een rol gaat spelen, is de inzet van collaboratieve robots als evenals het verbeteren van de prestaties van conventionele robots.

IIoT promoot cobots

Collaboratieve robots, ook wel cobots genoemd, zijn in staat om dicht bij de mens te werken. Tot nu toe hebben robots taken uitgevoerd terwijl ze gescheiden waren van menselijke operators en productiemedewerkers.
Het IIoT met "geavanceerde sensoren en het netwerk van slimme apparaten... bevordert collaboratieve robots op de werkvloer en stelt mens en robot in staat om veilig en efficiënt in een niet-gekooide omgeving,” zei DMG Mori's Chaung. Met meer cobots zouden "werkers en robots efficiënt samenwerken in een cel zonder kooi zonder risico op schade en verwondingen."

GE klinkt een soortgelijke noot.

"In dit stadium gaan we een periode in waarin je robots en mensen meer zult zien samenwerken", zei Koudal. “De sleutel om deze samenwerking sterker te maken, is dat de robots instinctief met mensen kunnen omgaan, zoals twee mensen met elkaar zouden omgaan. De integratie van kunstmatige intelligentie en machine learning zal de sleutel zijn om ons op dit pad te duwen.”

Robotmaker FANUC Corp. (Oshino, Japan en Hoffmann Estates, IL) is actief bezig met het ontwikkelen van cobotmodellen, zoals de CR-35iA, die een laadvermogen heeft van 35 kg (77 lb). De robot stopt wanneer de sensoren contact met een operator of objecten in een werkcel detecteren.

Volgens het bedrijf zal IIoT een boost zijn voor robots in het algemeen.

"IIoT zal een groter gebruik van ALLE robots mogelijk maken, niet alleen collaboratieve robots", schreven Amanda Nixon, een FANUC-ingenieur voor collaboratieve robots, en Greg Buell, senior engineer voor collaboratieve robots, in antwoord op vragen van Manufacturing Engineering. "IIoT kan helpen bij het detecteren van wijzigingen in verschillende veiligheidsinstellingen van elk robotsysteem en de fabriek op de hoogte stellen als er ongeplande wijzigingen optreden om ervoor te zorgen dat het systeem veilig blijft zoals het is ontworpen."

Bovendien schreven ze:"Op de lange termijn betekent IIoT voor traditionele robots dat inefficiënties en problemen eerder worden gedetecteerd om tijd en geld te besparen en tegelijkertijd de kwaliteit te verbeteren. Dit zal hetzelfde zijn voor collaboratieve robotsystemen die worden ingezet in fabrieken die IIoT gebruiken.”

Behoefte aan cyberbeveiliging

De derde wet van Newton is dat er voor elke actie een gelijke en tegengestelde reactie is. Met het IIoT is het equivalent voor elke vooruitgang in technologie, hoe groter de behoefte aan cyberbeveiliging.
“De meeste industriële apparaten waren nooit bedoeld om te worden blootgesteld via een open netwerkverbinding met internet”, zegt Younes van Litmus Automation. "Als gevolg daarvan hebben ze niet de juiste beveiliging om gegevens te beschermen tegen diefstal of hacking.

"Veel systemen kunnen ook niet met de cloud praten of bidirectionele communicatie ondersteunen", vervolgde hij. “Gegevens moeten worden beveiligd met behulp van gestandaardiseerde beveiligingsprotocollen en -mechanismen van ondernemingsklasse. OEM's en fabrikanten moeten apparaten authenticeren en het gegevenstransport van begin tot eind versleutelen."

"Het is van cruciaal belang dat beveiliging op elk niveau wordt aangepakt bij het bouwen van een IIoT-oplossing", zegt Joe Gazzarato, FANUC-directeur Zero Down Time Cloud System and application development. "Er moeten meer samenwerkingsverbanden komen tussen leveranciers van oplossingen en informatietechnologiebedrijven."

In het geval van FANUC werkte het samen met Cisco voor cyberbeveiliging voor Zero Down Time, zijn IIoT-toepassing, ook bekend als ZDT. "Partners zoals Cisco kunnen leveranciers van oplossingen helpen met best practices voor interne netwerkarchitecturen, firewallconfiguraties, bescherming van IIoT-gegevens tijdens transmissie en in rust, enz.", aldus Gazzarato.

Koudal bij GE neemt een soortgelijk standpunt in.

"Simpel gezegd, cyberbeveiliging moet nog waakzamer worden", zei hij. “En het kan geen eendimensionale strategie zijn waarbij je gewoon een betere firewall bouwt. We geloven bijvoorbeeld dat het gebruik van digitale tweelingen en controles je in staat kan stellen om een ​​systeem te hebben dat niet alleen als een schild fungeert, maar ook actie onderneemt om een ​​bepaalde cyberdreiging af te weren of te neutraliseren, net als ons menselijke immuunsysteem.”

GE ontwikkelt een cyberbeveiligingstechnologie genaamd Digital Ghost, waarvan Koudal zei dat "het eerste industriële immuunsysteem ter wereld zou zijn."

Bij Siemens:"We hebben een groep van meer dan 1000 mensen die werken aan cyberbeveiliging in fabrieken", zei Boswell. “De gegevens zijn van de klant. Je moet gelijke tred houden met de mensen die je proberen te slim af te zijn.”

Plaats voor de kleine man?

Een vraag die overblijft is of IIoT verder kan gaan dan zijn grote voorstanders van productie, zoals GE en Siemens. Veel productie vindt nog steeds plaats in middelgrote tot kleine werkplaatsen, die onderdelen en samenstellingen produceren.

Volgens GE is het IIoT een vanzelfsprekendheid voor de kleinere fabrikanten.

"In sommige gevallen zijn het misschien de kleine en middelgrote winkels die eerst nieuwe oplossingen ontwikkelen", zegt Koudal van GE. “Naarmate fysieke en digitale technologieën zijn geconvergeerd en de IIoT-ruimte is ontstaan, hebben we een toenemende democratisering van de productie gezien. Hierdoor kunnen meer bedrijven en ondernemers, groot en klein, deel uitmaken van het productie-ecosysteem.”
FANUC houdt ook kleinere klanten in gedachten voor het IIoT.

"'Eenvoudig te implementeren' en 'gemakkelijk te beveiligen' zijn twee essentiële kenmerken voor elke IIoT-toepassing om met succes te schalen voor gebruik in kleinere operaties, vooral in jobshops," zei Gazzarato. “We hebben ons op deze behoefte gericht toen we ons voorbereidden om ZDT eerder dit jaar aan onze kleinere klanten te introduceren. We werkten samen met Cisco en gebruikten hun IR809 industriële router met rekencapaciteit als platform voor onze eenvoudig te implementeren en veilige ZDT Data Collector.”

Siemens werkt ook met kleinere gebruikers. De technologie is zodanig dat "het voor een klein bedrijf gemakkelijk is om aan de slag te gaan, misschien zelfs zonder dat er iemand ter plaatse komt", zei Boswell. "We hebben een geïndustrialiseerde pc ... het is een eenvoudig apparaat om op je netwerk aan te sluiten. Je kunt binnen 15 minuten tot een paar uur aan de slag.'
IoT-voorstanders zeggen dat de technologie momentum heeft op de fabrieksvloer.

“Wat je krijgt zijn controle- en optimalisatiesystemen met veel grotere hersens om zelf inzichten te zien, te denken en te handelen, of ze nu draaien om specifieke producten en subcomponenten te controleren en te optimaliseren of volledige supply chain-systemen, productiesystemen of sub- systemen”, zegt Koudal van GE. "Omdat de digitale tweeling continu kan leren en aanpassen, worden de besturings- en optimalisatietechnologieën achter een automatiseringsstrategie in de loop van de tijd steeds waardevoller."

Toch erkennen zelfs de voorstanders dat sommige fabrikanten aarzelen.

"Er zijn veel mensen die niet weten hoe ze met IoT moeten beginnen", zegt Boswell van Siemens. "Ik denk dat van kleine bedrijven tot zeer grote bedrijven, dat een waar statement is." Zijn advies? “Doe een hapklaar project om aan de slag te gaan. Stap in en probeer het. Als je het niet doet, kun je je concurrenten zijn.”