IoT ja Teollisuus 4.0: käytännön opas digitaaliseen muutokseen

MarketsandMarkets raportoi, että maailmanlaajuisten Industry 4.0 -markkinoiden arvo on 52,17 miljardia dollaria vuonna 2023. Markkinoiden odotetaan kasvavan 182,01 miljardiin dollariin vuoteen 2028 mennessä 28,4 prosentin CAGR:llä. Tämä nopea kasvu osoittaa, kuinka paljon valmistajat, energiantoimittajat ja infrastruktuurin ylläpitäjät investoivat digitalisaatioon. Niiden tavoitteena on lisätä tehokkuutta, joustavuutta ja kilpailukykyä. Tämän muutoksen ytimessä on kyky kerätä, siirtää ja käyttää operatiivista dataa mittakaavassa.

Esineiden internet (IoT ) on käytännön perusta, joka tekee tämän mahdolliseksi. IoT yhdistää koneet, anturit ja teollisen omaisuuden ohjelmistoihin. Tämä muuttaa fyysiset toiminnot jatkuviksi tietovirroiksi. Näitä virtoja voidaan seurata, analysoida ja automatisoida. Tämä tukee ennakoivaa kunnossapitoa, seuraa suorituskykyä reaaliajassa ja parantaa päätöksentekoa. Se vaikuttaa tehtaisiin, toimitusketjuihin ja keskeiseen infrastruktuuriin. Todellisessa käytössä luotettavat ja turvalliset yhteydet ovat ratkaisevan tärkeitä. Tämä pätee erityisesti silloin, kun omaisuuserät ovat hajautettu eri paikkoihin tai maihin. Näin ollen teollisuus 4.0 ja IoT eivät ole erillisiä käsitteitä. Yhdessä ne määrittelevät, miten nykyaikaisia teollisia toimintoja nykyään rakennetaan, skaalataan ja optimoidaan.

IoT:n ja teollisen IoT:n (IIoT)ymmärtäminen

Sekaannusten välttämiseksi on tärkeää erottaa yleinen IoT ja teollinen IoT (IIoT) toisistaan. IoT tarkoittaa kaikkia liitettyjä laitteita. Tähän kuuluvat älykkäät kodin termostaatit, puettavat laitteet, yhdistetyt autot ja kaupunki-infrastruktuuri. IIoT keskittyy IoT-sovelluksiin teollisuudessa. Siihen kuuluvat tehtaat, sähköverkot, liikenneverkot ja raskas kalusto.

Ajattele asiaa näin:

• Yleinen IoT keskittyy kuluttaja- ja kaupallisiin käyttötarkoituksiin, kuten älykkäisiin koteihin ja toimistoihin. Tällöin mukavuus ja mittakaava ovat tärkeitä.
• IIoT keskittyy teolliseen käyttöön. Se asettaa etusijalle luotettavuuden, turvallisuuden, laitteiden pitkät elinkaaret ja vakaan liitettävyyden.

IIoT:llä on tärkeä rooli teollisuus 4.0:ssa. Älykkäät tehtaat ja verkottuneet toiminnot perustuvat koneiden ja työkalujen jatkuvaan tietovirtaan. Ilman IIoT:tä reaaliaikaista näkyvyyttä ja laajamittaista automaatiota on vaikea saavuttaa.

Yleisiä IIoT-laitteita ovat mm:

• Koneiden tärinäanturit
• Koneiden lämpötila-anturit
• Älykkäät mittarit energiajärjestelmissä
• Tuotantolinjojen ohjaimet
• omaisuuden ja ajoneuvojen seurantalaitteet

Nämä laitteet muodostavat teollisuus 4.0:n selkärangan.

Teollisten vallankumousten kehitys: 1.0:sta nykypäivään

Jokaisessa teollisessa vallankumouksessa on otettu käyttöön teknologioita, jotka ovat muuttaneet tavaroiden tuotantotapaa. Teollisuus 4.0 on tämän matkan viimeisin vaihe, mutta sen ymmärtämiseksi täysin on tarkasteltava aiempia vaiheita.

IoT:n rooli teollisuus 4.0:ssa

IoT on avainasemassa teollisuus 4.0:ssa. Se yhdistää laitteet, kerää tietoja ja mahdollistaa reaaliaikaisen viestinnän teollisuusympäristöissä.

Pohjimmiltaan anturit ja toimilaitteet löytyvät koneista, työkaluista ja infrastruktuurista. Anturit keräävät tietoja, kuten lämpötilaa, painetta, tärinää, sijaintia tai energiankulutusta. Toimilaitteet auttavat järjestelmiä toimimaan. Ne voivat säätää koneen asetuksia tai pysäyttää prosessin, kun tietyt kynnysarvot täyttyvät.

Tiedot kulkevat liitettyjen järjestelmien kautta ohjelmistoalustoille. Siellä niitä voidaan seurata, analysoida ja käyttää päätösten automatisointiin. Tuloksena syntyy jatkuva palautesilmukka, joka yhdistää fyysisen maailman ja digitaaliset järjestelmät.

Käytännössä tämä tarkoittaa seuraavaa:

• Tuotantopäälliköt näkevät reaaliajassa, mitä tehtaalla tapahtuu.
• Huoltotiimit voivat havaita varhaiset merkit laitevioista ennen kuin rikkoutuminen tapahtuu.
• Toimintaa voidaan optimoida todellisten suorituskykytietojen eikä oletusten perusteella.

Tämä koneiden ja järjestelmien välinen viestintä muuttaa perinteiset tehtaat älykkäiksi, verkottuneiksi toiminnoiksi. Luotettava liitettävyys on kriittinen osa tätä kokonaisuutta. Monissa teollisuuslaitoksissa IoT-yhteydet ovat avainasemassa. Com4:n Global IoT SIM Cards on erityisen arvokas erityisesti silloin, kun omaisuus on hajautettu useisiin toimipisteisiin tai maihin.

Teollisuus 4.0:n mahdollistavat ydinteknologiat

Kyberfyysiset järjestelmät (CPS)

CPS yhdistää fyysiset koneet digitaalisiin ohjausjärjestelmiin. Tämän kokoonpanon avulla prosesseja voidaan valvoa ja säätää automaattisesti reaaliaikaisen datan avulla.

Big Data ja analytiikka

Teollisuusjärjestelmät tuottavat suuria määriä dataa. Analytiikka-alustat muuttavat tämän tiedon hyödyllisiksi oivalluksiksi. Nämä oivallukset auttavat optimoinnissa, laadunvalvonnassa ja kunnossapidon suunnittelussa.

Pilvi- ja reunalaskenta

Edge computing käsittelee tietoja nopeasti lähellä koneita. Pilvialustat puolestaan tarjoavat laajamittaista tallennusta, kehittynyttä analysointia ja laajan näkymän järjestelmiin.

Tekoäly ja koneoppiminen

Tekoäly ja koneoppiminen auttavat löytämään kuvioita, ennustamaan vikoja ja automatisoimaan päätöksiä. Ne ovat erityisen hyödyllisiä laadunvalvonnassa ja ennakoivassa kunnossapidossa.

Teollisuusyhteydet (4G, 5G, NB-IoT ja satelliitti)

Luotettavat yhteydet ovat teollisuus 4.0:n selkäranka. Siihen kuuluvat soluteknologiat ja satelliittiviestintä. Siihen liittyy yleensä ratkaisuja, kuten kiinteä langaton yhteys tai maailmanlaajuinen satelliittiyhteys. Valinta riippuu tietystä käyttötilanteesta.

Maailman talousfoorumin kaltaisten ryhmien mukaan teollisuus 4.0 määritellään näiden teknologioiden yhdistelmällä.

IoT:n edut teollisuus 4.0:ssa

IoT:n liiketoiminnallinen arvo teollisuus 4.0:ssa on hyvin käytännönläheinen ja mitattavissa.

Yksi vahvimmista arvoa tuottavista tekijöistä on seisokkiaikojen väheneminen. Pelkästään ennakoivan kunnossapidon avulla voidaan säästää suuria kustannuksia välttämällä odottamattomia tuotantoseisokkeja.

Muita tärkeitä hyötyjä ovat mm:

• Korkeampi tuottavuus, koska koneita käytetään tehokkaammin.
• Alhaisemmat käyttökustannukset, koska energianhallinta on parempaa ja hätäkorjauksia on vähemmän.
• Parempi tuotteiden laatu jatkuvan seurannan ja automaattisten tarkastusten ansiosta.
• Nopeammat ja paremmat päätökset, koska esimiehet näkevät, mitä tapahtuu reaaliajassa.

Sensorita käyttää rakentamisessa ja jätehuollossa kytkettyjä antureita. Ne seuraavat jätesäiliöitä eri työmailla. Tämä auttaa logistiikkasuunnittelussa ja vähentää ylimääräisiä noutoja. Se säästää siis aikaa ja rahaa.

IIoT:n käyttötapaukset teollisuus 4.0:ssa

IIoT tuottaa jo tuloksia monilla teollisuudenaloilla. Seuraavassa on joitakin sen merkityksellisimpiä käyttötapauksia:

Valmistus

• Ennakoiva kunnossapito tärinä- ja ääniantureiden avulla, kuten Soundsensing-tapauksessa.
• Reaaliaikainen tuotannon seuranta pullonkaulojen havaitsemiseksi varhaisessa vaiheessa.
• Automaattinen laadun tarkastus yhdistettyjen kameroiden ja antureiden avulla.

Logistiikka ja toimitusketju

• Omaisuuserien ja kaluston seuranta, jotta tiedetään, missä tavarat ovat ja missä kunnossa.
• Elintarvikkeiden ja lääkkeiden kylmäketjun seuranta.
• Älykkäämpi reitti- ja varastosuunnittelu reaaliaikaisten tietojen perusteella.

Energia ja infrastruktuuri

• Sähköverkon osien, tunneleiden, siltojen tai putkistojen etävalvonta, kuten Gomeron tapauksessa.
• Nopeampi vikojen havaitseminen ja tehokkaampi kunnossapidon suunnittelu.

Elintarvikkeiden jakelu ja kenttätoiminnot

• Just Eat Norwayn tapauksessa verkotetut järjestelmät auttavat suurten, hajautettujen toimintojen hallinnassa. Toimintavalmius ja luotettavuus ovat tässä tapauksessa avainasemassa.

Com4 tarjoaa liitettävyyspaketteja sekä IoT-lisätuotteita, kuten yksityisiä APN:iä ja VPN:iä. Nämä työkalut varmistavat, että laitteet ja alustat kommunikoivat turvallisesti ja luotettavasti.

Haasteet ja käytännön näkökohdat

Selkeistä eduista huolimatta IoT:n käyttöönotto Teollisuus 4.0:ssa ei ole vailla haasteita.

• Turvallisuus ja tietosuoja on otettava huomioon alusta alkaen. Jokainen liitetty laite on potentiaalinen tunkeutumispaikka, jos sitä ei ole suojattu asianmukaisesti.
• Integrointi olemassa oleviin järjestelmiin on usein odotettua vaikeampaa. Monissa tehtaissa käytetään edelleen vanhoja koneita, joita ei ole koskaan suunniteltu liitettäviksi toisiinsa.
• Tiedonhallinta monimutkaistuu laitteiden määrän kasvaessa. Tarvitaan selkeät säännöt tietojen saatavuudelle, tallentamiselle ja käytölle.
• Ihmiset ja prosessit ovat yhtä tärkeitä kuin teknologia. Tiimit tarvitsevat uusia taitoja, ja organisaatioiden on mukautettava päätöksentekotapoja.

Menestyvät yritykset aloittavat usein selkeästä käyttötapauksesta. Ne todistavat sen arvon ja skaalautuvat sitten vähitellen.

IoT:n ja teollisuus 4.0:n tulevaisuus

Teollisuus 4.0:n seuraava vaihe menee vielä pidemmälle. Digitaaliset kaksoset voivat simuloida kokonaisia tehtaita tai järjestelmiä. Tämä auttaa meitä testaamaan muutoksia ennen niiden soveltamista reaalimaailmassa. Tekoäly siirtyy entistä lähemmäs koneita reunalaskennan avulla. Yksityiset 5G-verkot ja edistykselliset soluratkaisut tulevat käyttämään sovelluksia, jotka tarvitsevat pientä viivettä ja suurta luotettavuutta. iSIM- ja eSIM-tekniikoita tullaan käyttämään entistä enemmän.

Suunta on selvä. Teollisuusjärjestelmistä tulee entistä itsenäisempiä, kytketympiä ja datalähtöisempiä.

Teollisuus 4.0 ja IoT muuttavat teollisuusyritysten työskentelyä, kilpailua ja lisäarvon tuottamista. IoT ja IIoT tarjoavat tiedon ja liitettävyyden perustan. Pilvilaskenta, analytiikka ja tekoäly muuttavat tiedot oivalluksiksi ja toimiksi.

Keskeiset arvontekijät ovat selvät: suurempi tehokkuus, alhaisemmat kustannukset, parempi laatu ja joustavammat toiminnot. Onnistuminen edellyttää myös käytännönläheistä lähestymistapaa. Siinä on otettava huomioon turvallisuus, integrointi ja se, kuinka valmis organisaatio on.

Liiketoimintajohtajien kannalta strategiset toimintatavoitteet ovat seuraavat:

• Aloita vaikuttavista, hyvin määritellyistä käyttötapauksista.
• Rakenna skaalautuva ja turvallinen yhteys- ja tietoperusta.
• Suhtaudu teollisuus 4.0:aan pitkän aikavälin muutoksena, ei kertaluonteisena projektina.

IoT-aloitteita skaalautuville organisaatioille kumppanuus Com4:n kaltaisten kokeneiden palveluntarjoajien kanssa on avainasemassa. Autamme varmistamaan, että infrastruktuuri on luotettava ja turvallinen. Tämä tuki on ratkaisevan tärkeää maailmanlaajuisissa, teollisen tason käyttöönotoissa.