IIoT: Industriële Buzzwords Omzetten in Echte Business-Winst

Het Industrial Internet of Things maakt geavanceerde productie mogelijk

Er zijn genoeg productie-catchphrases: het Industrial Internet of Things (IIoT), Industrie 4.0 en de Digitale Fabriek. "Soms is het veel buzzwords. Soms zit er veel realiteit achter," zei Roger Hart, research and development manager van Siemens (Berlijn en München, Duitsland). "Digitalisering verandert veel dingen. Het drijft in veel gevallen nieuwe businessmodellen," zei Hart. "Mensen ontdekken dat zodra ze meer en meer van hun productie digitaliseren, ze in staat zijn om meer en meer aspecten van de data en informatie die ze kunnen verzamelen te monitiseren."

IIoT verwijst naar "verbonden" industriële apparatuur capabel van het genereren, verzamelen en transmissie van data van machines. Onderhoud kan via apparaten zoals tabletcomputers of smartphones gebeuren. Meer data wordt gegenereerd en het wordt breder gedeeld binnen een productie-operatie.

"Het is niet alleen, 'Hey hier is hoe we dit moeten automatiseren,'" zei Tim Wormus, een Siemens regionaal vicepresident. De IIoT, zei hij, stelt fabricanten in staat "om verbinding te maken met al deze verschillende apparaten en dan samen te brengen voor een cohesief geheel."

Grote Namen in de IIoT

Grote namen in productie, zoals Siemens en General Electric Co. (Boston), zijn onder degene die werken om de catchphrases in realiteit om te zetten.

"De kern van GE's inspanningen op het gebied van het Industrial Internet of Things ligt rond de convergentie van ons werk in het creëren van digital twins, of digitale modellen van onze industriële systemen," zei Peter Koudal, GE senior research scientist, supply chain technologies.

"Met de vooruitgang in rekenkracht over de afgelopen decennia, hebben we nu de mogelijkheid om niet alleen de belangrijkste data te verzamelen en te analyseren," vervolgde hij. "We kunnen [ook] krachtigere digital twins creëren en besturingssystemen in onze machines bouwen om volledig voordeel te halen uit die twins. Dit is wat het opkomen van de IIoT mogelijk maakt."

Siemens ziet digital twins in drie gebieden. "Digital twin van het product; de digital twin van productie, wat het plannen van je productieprocessen mogelijk maakt; en de digital twin van prestaties," zei Bill Boswell, vicepresident marketing voor Siemens' cloud-applicaties-oplossingengroep. "Als je een IoT-ingeschakeld product hebt, moet je het in het product engineeren. We hebben de tools die dat mogelijk maken."

Anders gezegd, is een digital twin "een virtueel model van een proces of systeem, en fungeert als een brug tussen de fysieke en digitale wereld," zei J.J. Chuang, general manager, DMG Mori Software Technology Solutions USA, deel van DMG Mori USA (Hoffman Estates, IL). "De virtuele wereld vereist data-aggregatie van de fysieke wereld voor data-analyse en systeem-monitoring via een IIoT-gebaseerd systeem om problemen op te lossen voordat ze zelfs voorkomen en downtime te voorkomen met simulaties."

DMG Mori, in promotiemateriaal, zei dat het "zijn machines fit voor digitalisering heeft gemaakt sinds 2013" met de CELOS-app en gebruikersinterface. Het bedrijf zei dat het zijn reeks CELOS-diensten uitbreidt "met intelligente software en connective hardware." DMG Mori zei dat meer dan 10.000 CELOS-machines geïnstalleerd zijn.

Volgens uitvoerenden maakt de IIoT nog meer automatisering mogelijk dan voorheen.

"IIoT brengt een robuustere zending, controle en IT [information technology] samen," zei John Younes, co-founder en COO van Litmus Automation (Toronto, ON en San Jose, CA). "IT zal nu meer toezicht hebben op alle apparaten op de fabrieksvloer over meerdere planten."

Wat meer is, zei Younes, "IT zal ook moeten samenwerken met OT [operational technology] om een robuustere automatiseringsstrategie te bieden." Een gebied waar fabricanten verwachten dat de IIoT een rol zal spelen is de inzet van collaboratieve robots alsook het verbeteren van de prestaties van conventionele robots.

IIoT Bevordert Cobots

Collaboratieve robots, bekend als cobots, zijn capabel van werken in nabijheid van mensen. Tot nu toe hebben robots taken uitgevoerd terwijl ze gescheiden waren van menselijke operators en productie-medewerkers.

De IIoT met "geavanceerde sensoren en het netwerk van slimme apparaten... bevordert collaboratieve robots op de shopfloor en stelt mensen en robots in staat om veilig en efficiënt samen te werken in een ongekaafde omgeving," zei DMG Mori's Chaung. Met meer cobots, "zouen werknemers en robots efficiënt samenwerken in een ongekaafde cel zonder het risico op schade en letsel."

GE klinkt een vergelijkbare noot.

"Op dit stadium treden we een periode binnen waar je zult zien dat robots en mensen meer collaboratief zullen werken," zei Koudal. "De sleutel om deze samenwerking sterker te maken is het in staat stellen van robots om meer instinctief te relateren tot mensen zoals twee mensen zich tot elkaar zouden relateren. De integratie van kunstmatige intelligentie en machine learning zal de sleutels zijn om ons op deze pad te duwen."

Robotfabrikant FANUC Corp. (Oshino, Japan en Hoffmann Estates, IL) heeft actief cobot-modellen ontwikkeld, zoals de CR-35iA, die een payload heeft van 35 kg (77 lb). De robot stopt wanneer zijn sensoren contact detecteren met een operator of objecten binnen een werkcel.

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

"IIoT zal 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 reactie op vragen van Manufacturing Engineering. "IIoT kan helpen veranderingen in diverse veiligheidsinstellingen van elk robotsysteem te detecteren en de fabriek te notificeren als er onverwachte veranderingen optreden om ervoor te zorgen dat het systeem veilig blijft zoals het ontworpen was."

Daarnaast schreven ze, "Op de lange termijn betekent IIoT voor traditionele robots het detecteren van inefficiënties en problemen vroeger om tijd en geld te besparen, terwijl ook kwaliteit verbeterd wordt. Dit zal hetzelfde zijn voor collaboratieve robot-systemen die in planten geïmplementeerd worden die IIoT benutten."

Cyberbeveiligingsbehoefte

Newton's Derde Wet is dat voor elke actie, er een gelijke en tegenovergestelde reactie is. Met de IIoT, is het equivalent voor elke vooruitgang in technologie, de grotere de behoefte aan cyberbeveiliging.

"Meeste industriële apparaten waren nooit bedoeld om blootgesteld te worden via een open netwerklink aan het Internet," zei Younes van Litmus Automation. "Als gevolg, hebben ze de juiste beveiliging niet op de juiste plaats om data te beschermen tegen stelen of gehackt worden.

"Veel systemen zijn ook niet in staat om met de cloud te praten of bidirectionele communicatie te ondersteunen," vervolgde hij. "Data moet beveiligd worden met gestandaardiseerde, enterprise-klasse beveiligingsprotocollen en -mechanismen. OEM's en fabricanten moeten apparaten authenticeren en data-transport van eind tot eind versleutelen."

"Het is cruciaal dat beveiliging op elk niveau aangepakt wordt bij het bouwen van een IIoT-oplossing," zei Joe Gazzarato, FANUC-directeur Zero Down Time Cloud-systeem en applicatie-ontwikkeling. "Er moeten meer partnerschappen zijn tussen oplossingsleveranciers en informatietechnologie-bedrijven."

In FANUC's geval, partnerde het met Cisco voor cyberbeveiliging voor Zero Down Time, zijn IIoT-applicatie, ook bekend als ZDT. "Partners zoals Cisco kunnen oplossingsleveranciers helpen met best practices voor in-plant netwerkarchitecturen, firewall-configuraties, IIoT-data in transmissie en in rust beschermen, etc.," zei Gazzarato.

Koudal bij GE neemt een vergelijkbare kijk.

"Eenvoudig gezegd, cyberbeveiliging moet nog alertiger worden," zei hij. "En het kan geen eendimensionale strategie zijn waar je gewoon een betere firewall bouwt. Bijvoorbeeld, geloven we dat het gebruik van digital twins en controls je in staat kan stellen een systeem te hebben dat niet alleen als schild fungeert, maar ook actie onderneemt om een gegeven cyberdreiging af te weren of te neutraliseren, net als ons menselijk immuunsysteem."

GE ontwikkelt een cyberbeveiligingstechnologie genaamd Digital Ghost, wat Koudal zei "de werelds eerste industriële immuunsysteem zou zijn."

Bij Siemens, "Wij hebben een groep van meer dan 1000 mensen die aan cyberbeveiliging op planten werken," zei Boswell. "De data is de klant's. Je moet bijblijven met de mensen die proberen je uit te slimmen."

Plaats voor de Kleine Kerel?

Een vraag die blijft is of IIoT zich kan uitstrekken buiten zijn grote productie-voorstanders zoals GE en Siemens. Veel productie wordt nog steeds uitgevoerd op middelgrote tot kleine job shops, die onderdelen en assemblages produceren.

Volgens GE is de IIoT een natuurlijke voor de kleinere fabricanten.

"In sommige gevallen kunnen het de kleine- en midden-grote winkels zijn die nieuwe oplossingen als eerste ontwikkelen," zei GE's Koudal. "Naarmate fysieke en digitale technologieën geconvergeerd zijn en de IIoT-ruimte is ontkomen, hebben we een toenemende democratisering van productie gezien. Dit stelt meer bedrijven en ondernemers, groot en klein, in staat om deel te zijn van het productie-ecosysteem."

FANUC houdt ook kleinere klanten in gedachten voor de IIoT.

"'Makkelijk te deployen' en 'makkelijk te beveiligen' zijn twee essentiële kenmerken voor elke IIoT-applicatie om succesvol naar beneden te schalen voor gebruik in kleinere operaties, vooral in job shops," zei Gazzarato. "We focusden op deze behoefte toen we ZDT voorbereidden om onze kleinere klanten eerder dit jaar te introduceren. We partnerden met Cisco en gebruikten hun IR809 industriële router met rekenkracht als platform voor onze makkelijk te deployen en beveiligen ZDT Data Collector."

Siemens werkt ook met kleinere gebruikers. De technologie is zo dat "het het makkelijk maakt voor een klein bedrijf om te beginnen, misschien zelfs zonder een persoon on-site," zei Boswell. "We hebben een geïndustrialiseerde PC... het is een makkelijk apparaat om in je netwerk te pluggen. Je kunt op en draaiend zijn in 15 minuten tot een paar uur."

IIoT-voorstanders zeggen dat de technologie momentum heeft op de fabrieksvloer.

"Wat je krijgt zijn controls en optimalisatiesystemen met veel grotere breinen om te zien, te denken en te handelen op inzichten op hun eigen, of ze nu draaien om specifieke producten en sub-componenten te controleren en optimaliseren of gehele supply-chain-systemen, productiesystemen of sub-systemen," zei GE's Koudal. "Omdat de digital twins continu kunnen leren en aanpassen, worden de controls en optimalisatietechnologieën achter een automatiseringsstrategie steeds waardevolder over tijd."

Toch erkennen zelfs de voorstanders dat sommige fabricanten terughoudend zijn.

"Er zijn veel mensen die niet weten hoe ze met IoT moeten beginnen," zei Boswell van Siemens. "Ik denk dat van kleine bedrijven, tot heel grote bedrijven, dat een waar verklaring is." Zijn advies? "Doe een beetje-project om te beginnen. Ga erin en probeer het. Als je het niet doet, kunnen je concurrenten het wel doen."