De voordelen van slimme IIoT-gefundeerde fabrieken ontsluiten

Het Industrial Internet of Things (IIoT) blijft de potentie van de Vierde Industriële Revolutie, ook wel Industrie 4.0 genoemd, naar voren schuiven. Deze industriële era kenmerkt zich door ingebedde automatiseringstechnologieën en krachtige draadloze sensoren die productie en fabricage in slimme, verbonden fabrieken sturen.

Evolutie naar meer automatisering

Veel IIoT-apparaten in autonome systemen van slimme fabrieken combineren kunstmatige intelligentie (AI), mobile edge computing (MEC)-infrastructuur, camera's, besturingssystemen, computervision, augmented reality (AR), robotica en machine learning (ML) voor realtime, interactieve datacommunicatie. Deze innovatieve automatiseringstechnologieën evolueren continu van "sciencefiction" naar grootschalige commerciële adoptie.

Naarmate deze era van digitale transformatie voortgaat, zien we toenemend robotica aangedreven door IoT, AI, ML en meer innovaties in slimme, verbonden fabrieken. We leven in een buitengewone tijd van connectiviteit, interoperabiliteit en automatisering die ver uitgaat eenvoudige machine-to-machine (M2M)-interactie. IoT-gegevens van een divers platform van draadloze sensoroplossingen kunnen de operaties van verbonden fabrieken transformeren.

Een tijd van realtime beslissingen

Vandaag de dag nemen verbonden fabriekmachines veel van hun eigen IoT-AI-ML-gefundeerde, realtime beslissingen om processen te controleren en automatiseren en de productie naadloos te laten verlopen. Tegelijkertijd monitoren managers in het hoofdkantoor en op de werkvloer apparatuur, werknemers en machines op afstand met laag-energie, langafstand draadloze sensoren en nemen ze snel datagestuurde beslisseten om:

• Kosten en operationele efficiëntie te verbeteren
• Productie en productveiligheid te verbeteren
• Machine- en apparatuuronderhoud te voorspellen
• Zakelijke processen en waarde te transformeren

Waardevolle datainzichten komen van verbonden machines

Uptime is alles in de productie. Als één machine defect raakt of faalt, kan dit een rimpelwerking creëren van verhoogde time-to-market en potentiële schadelijke downtime tot aan productlevering en klantenservice.

Data uit het IIoT is de "valuta" van de slimme, verbonden fabriek. Het produceert reactieve, voorspellende en zelfs transformatieve waarde door fundamenteel te beïnvloeden hoe en wanneer een persoon of machine controle overneemt, correcties doorvoert, onderhoud uitvoert en productie stroomlijnt. Actievermogen data uit het IIoT is het belangrijkste voordeel van een verbonden fabriek.

Het gebruik van data om dashboards, analytische tools en operationele managementsystemen te voeden, leidt een organisatie tot betere innovatie, efficiëntie en winstgevendheid. Draadloze sensordata activeert de waarde van het IIoT door de hele fabriek heen — van snellere correctieve reacties tot voorspellend beheer tot transformatieve zakelijke innovatie.

Laat fabrieksensordata bloeien

Mensen en machines moeten naadloos samenwerken en informatie delen om ideale productieprestaties te orchestraseren. Draadloze sensoren ingebouwd in of bevestigd aan vrijwel alle assets kunnen de data leveren die managers nodig hebben om de fabriek draaiende te houden en processen te verfijnen.

Fabrikanten kunnen veel strategieën gebruiken om ervoor te zorgen dat draadloze sensordata hen de meeste waarde geeft uit hun verbonden fabriek. De volgende zijn drie belangrijke benaderingen voor datamanagement.

• Benut de autonoom functies van besturingssystemen. Veel kritieke assets werken samen als een naadloze eenheid in een verbonden fabriek. Maar twee van de belangrijkste assets zijn industriële besturingssystemen (ICS's) en programmeerbare logische controllers (PLC's). Een ICS werkt om industriële processen te draaien en automatiseren door collectief data, apparaten, systemen, netwerken en besturingen door de hele fabriek te managen. In vergelijking kan een PLC zelfstandig staan als een sensordataverzamelingshub of geïntegreerd worden in een ICS als een kritiek besturingselement van het algehele systeem.

Voorspellend onderhoud hangt af van ICS's en PLC's. De realtime data van sensoren die ze ontvangen, verwerken en in actie brengen, is vitaal voor het draaien, onderhouden en automatiseren van een fabriek.

Fabrikanten kunnen geavanceerde diagnostiek, analyses en inzichten benutten met data van sensorsystemen om productiviteit te verhogen, kosten te verlagen en veiligheid te verbeteren. Een ICS ligt aan de kern van deze inspanning. De geautomatiseerde processen geïnitieerd vanuit ICS's maken IT- en operationele technologie (OT)-professionals vrij om de fabriek te optimaliseren zonder zich zorgen te hoeven maken over reactieve of routine onderhoudstaken. Fabrieksmanagers kunnen van tevoren weten over machineprestatieproblemen en overstappen van repetitief, gepland onderhoud naar voorspellend onderhoud. Met sensordata gefilterd via een ICS, weten technici welke machines te controleren en wanneer ze onderhoud nodig hebben.

• Verwijder databarrières en silo's. Dataverzamelingen mogen niet binnen individuele afdelingen blijven. Het was essentieel om datasilo's te elimineren toen de informatie-era begon, en het is nog meer imperatief sinds machines met elkaar en met ons gaan praten.

Een schat aan doorbraakideeën en zakelijk veranderende kansen kan komen uit het mijnbouw van IIoT-data — dat is een van de primaire voordelen. Data-analyse moet naadloos gebeuren over het spectrum van micro- tot macroniveau — van individuele machineprestatieanalyse tot de verbonden fabriek collectief. Je bent in de beste positie om te innoveren wanneer barrières worden verwijderd voor IIoT-data toegang en analyse voor iedereen, van productielijn onderhoudsmanagers tot business analisten tot topmanagement.

• Hanteer een slankere aanpak voor datadelen. Op wereldwijde industriële schaal genereert het IIoT data in massive volumes. Zelfs op een aanzienlijk kleinere schaal kan fabrieksmanagement nog overweldigd raken door de snelheid en het volume van data. Edge computing kan helpen door actievermogen sensordata te bieden aan frontline fabrieksmanagers en machines om snelle of geautomatiseerde realtime beslissingen te nemen. Met slimme sensoren en gateways die edge computing doen — de methode van efficiënt vastleggen, opslaan en verwerken van data waar het gegenereerd wordt — hoeven managers geen grote hoeveelheid ruwe data te analyseren om actie te ondernemen. Ze hoeven ook niet te wachten tot data naar de cloud wordt gestuurd, geëxporteerd, gemapt en geanalyseerd om tot dezelfde conclusie te komen die edge-apparaten al leverden.

Hoewel het belangrijk is om data-toegang en analyse consistent te verbeteren, is het cruciaal om niet iedereen die geen data-analist is te overladen. Houd data-alerts, feeds en rapporten beperkt tot wat van toepassing is op een persoon's rol. Wanneer je significante nieuwe datainzichten verkrijgt, zorg dan dat belangrijke stakeholders ervan op de hoogte zijn en deel waarom specifieke datapunten belangrijk zijn voor verschillende afdelingen.

Draadloze sensorplatforms ondersteunen onderhoud en zakelijke optimalisatie

Het is belangrijk om een zorgvuldige, systematische aanpak te hanteren voor fabrieksautomatisering. Het maakt misschien niet uit hoe geautomatiseerd je fabriek is als je niet bewust bent dat een machine te veel trilt. De trillende machine kan betekenen dat het klaar is om te malfunctioneren. Op zijn beurt kan deze storing het gehele, of een deel van, een geautomatiseerd systeem van machines offline laten gaan, wat onverwachte, onnodige downtime creëert. De les hier is dat automatisering kan instorten zelfs als slechts één tandwiel los zit.

Een platform van laag-energie, langafstand draadloze sensoren verspreid over een fabriek kan dit verhelpen — een fundamentele oplossing die onafhankelijk draait van, maar complementair aan, automatiseringssystemen. Dit sensornetwerk kan bestaan uit versnellingsmeters, trilmeters, spanning- en stroomdetectie en -meting, helling, passieve infrarood (PIR) beweging, temperatuur, luchtkwaliteit, vochtigheid, en nog veel meer.

Een in netwerk verbonden draadloos sensorplatform dat voornamelijk op de achtergrond werkt, zorgt ervoor dat de primaire prestatie- en conditiemonitoring van je verbonden fabriek niet alleen voorspellend is, maar getransformeerd wordt in zakelijke optimalisatie en innovatie.

Kerncomponenten van sensorplatform

Om tempo te houden met de evolutie van Industrie 4.0, werken verbonden fabrieken aan de implementatie van het volgende.

• Werken op een industriële, draadloze, laag-energie sensorplatform gericht op realtime data-overdracht, voorspellend onderhoud en het verhogen van uptime. Een draadloos sensornetwerk kan ontworpen worden om:
  • Energie te consumeren alleen tijdens het communiceren van sensoren, waardoor energie bespaard wordt en de batterijduur verlengd
  • Directe alerts leveren via SMS, e-mail of spraakoproep wanneer vooraf ingestelde parameters worden overschreden
  • Trenddata en datalogboeken leveren voor algemene inzichten en compliance data
  • Dataverzameling, -overdracht en -analyse stroomlijnen met vooraf geconfigureerde algoritmen en on-demand verwerking met sensoren en edge gateways in plaats van handmatig machines te monitoren en data te verzamelen op klemborden. Vervolgens de data filteren via besturingssystemen met application programming interfaces (API's), seriële Modbus-gateways en PLC's. Alleen actievermogen data en sensoralerts zullen in realtime door deze praktijk stromen, en ruwe data kan gelogd of opgeslagen worden in een database voor latere analyse.
  • Integreren met gebouwbeheersystemen (BMS) via het Building Automation and Control Network (BACnet™) datacommunicatieprotocol of Modbus TCP/IP
• Risicomanagement versterken door een end-to-end databeveiligingsplatform toe te voegen aan het sensornetwerk door de hele fabriek.
  • Sensor systemen inzetten die dataversleuteling omvatten met het Diffie-Hellman sleuteluitwisselingsalgoritme en 128-bit Advanced Encryption Standard (AES-128) Cipher Block Chaining (CBC) symmetrische sleutelversleuteling om data te beschermen tegen inbraken.
  • Webservers en browsers verbonden met een sensornetwerk beveiligen met Transport Layer Security (TLS) versleuteling.
  • 256-bit Secure Hash Algorithm 3 (SHA-3) authenticatie toevoegen om data te beschermen van het moment van generatie tot consumptie. Een beveiligde datatoken wordt geëvalueerd via een cryptografische hash-functie tegen een unieke per-sensor geheime sleutel.
• Betrouwbaarheid van langafstand draadloze sensorcommunicatie versterken met draadloze Frequency-Hopping Spread Spectrum (FHSS). Met dit betrouwbare langafstand en robuuste spectrum, spreiden en hoppen signalen tussen snel veranderende radiofrequenties. Dit communicatiespectrum is zeer weerstandig tegen interferentie, en signalen zijn moeilijk te onderscheppen omdat ze alleen over extreem korte intervallen transmitteren. Dit maakt FHSS essentieel cyberveilig. Met FHSS hebben datacommunicaties van draadloze sensoren:
  • Sterke immuuniteit voor verstoring door fysieke obstructies, externe draadloze radiofrequentiesystemen en elektromagnetische interferentie (EMI)
  • Tot 1200+ ft. connectiviteit in productieomgevingen
• Verbonden fabrieksmanagers kunnen een geïntegreerd draadloos systeem gebruiken voor het optimaliseren van alle aspecten van de operaties van een fabriek. Ze kunnen automatiseringssystemen parallel implementeren met het optimaliseren van onderhouds- en productieprocessen, bijvoorbeeld.
  • Autonome geleide voertuigen toevoegen voor orderpicking en verpakking, materiaalhantering, plaatsing en levering.
  • Industriële robots gebruiken voor boog- en puntlassen, machines bedienen, producten spuiten, tillen en monteren, lijmen en onderdelen verbinden, en meer.
  • Versnellingsmeters bevestigen aan montagebanden en robotarmen, trilmeters aan machinemotoren, hellingssensoren om veilige machine-operatie te detecteren, en stroommeters om energieverbruik te monitoren.
  • Temperatuur- en vochtigheidssensoren installeren in HVAC-systemen, productiegebieden en motoren, alsook PIR-bewegingsensoren in beperkte en productiecontrolegebieden.

Conclusie

Fabrikanten zouden een IIoT-sensorplatform moeten implementeren dat realtime, actievermogen data levert om machinedowntime te voorspellen, operationele efficiënties te verhogen, de bottom line te verbeteren en de voordelen van de nieuwste industriële revolutie te plukken.

Dit artikel is geschreven door Brad Walters, Founder en CEO van Monnit (South Salt Lake, UT). Voor meer informatie, contacteer Mr. Walters op Dit e-mailadres wordt beschermd tegen spambots. Je hebt JavaScript nodig om het te kunnen zien. of bezoek hier .