اینترنت اشیا صنعتی چیست؟
اینترنت اشیا صنعتی (IIoT) استفاده از عملگرها و سنسورهای هوشمند برای بهبود فرآیندهای صنعتی و تولیدی می‌باشد. IIoT که به عنوان اینترنت صنعتی یا صنعت ۴٫۰ (انقلاب صنعتی چهارم) نیز شناخته می‌شود، از توان دستگاه‌های هوشمند و تجزیه و تحلیل بلادرنگ (real-time) برای بهره بردن از داده‌های جمع‌آوری شده (که «دستگاه‌های غیرهوشمند» در طی سال‌ها جمع کرده‌اند) استفاده می‌کند. فلسفه‌ی IIoT این است که دستگاه‌های هوشمند نه تنها در جمع‌آوری و تحلیل بلادرنگ داده‌ها از انسان‌ها بهتر عمل می‌کنند، بلکه در ارائه‌ی اطلاعات مهمی که در سرعت بخشیدن و دقیق‌تر کردن تصمیمات تجاری استفاده می‌شوند نیز بهتر هستند.
سنسورها و عملگرهای متصل، این قابلیت را برای شرکت‌ها فراهم می‌کنند که علاوه بر پشتیبانی از تلاش‌های هوشمندانه کسب و کاری، ناکارآمدی‌ها و مشکلات را زودتر تشخیص بدهند و در زمان و هزینه‌های مالی صرفه‌جویی کنند. IIoT به ویژه در زمینه‌ی تولید، قابلیت‌های بسیاری را برای کنترل کیفیت، فعالیت‌های پایدار و سبز (حفاظت زیست‌محیطی)، پیگیری‌پذیری زنجیره‌ی تامین و بهره‌وری کلی زنجیره‌ی تامین فراهم می‌آورد. در یک محیط صنعتی، IIoT در فرآیندهایی مانند تعمیر و نگهداری پیش‌بینانه (PdM)، سرویس میدانی بهبودیافته، مدیریت انرژی و پیگیری دارایی‌ها، نقشی کلیدی دارد.
IIoT چطور کار می‌کند؟
IIoT شبکه‌ای از دستگاه‌های هوشمند است که با هدف تشکیل یک سیستم به یکدیگر متصل می‌شوند تا داده‌ها را جمع‌آوری، مبادله و تحلیل کرده و بر آنها نظارت کنند. اکوسیستم هر IoT صنعتی عبارت است از:
- دستگاه‌های متصل که می‌توانند اطلاعات درباره‌ی خودشان را حس، مخابره و ذخیره کنند؛
- زیرساخت‌های ارتباطی داده‌های عمومی و یا خصوصی؛
- تجزیه و تحلیل و اپلیکیشن‌هایی که از داده‌های خام، اطلاعات تجاری تولید می‌کنند؛
- فضای نگهداری برای ذخیره‌ی داده‌هایی که توسط دستگاه‌های IIoT تولید می‌شوند و
- مردم.
این دستگاه‌های لبه (edge) و دارایی‌های هوشمند، اطلاعات را مستقیما به زیرساخت‌های ارتباطی داده‌ها ارسال می‌کنند که در آنجا به اطلاعاتی عملی درباره‌ی نحوه‌ی عملکرد یک دستگاه تبدیل می‌شوند. این اطلاعات را می‌توان برای تعمیر و نگهداری پیش‌بینانه و همچنین بهینه‌سازی فرآیندهای کسب و کاری استفاده کرد.
کدام صنایع از IIoT استفاده می‌کنند؟
صنایع بی‌شماری از اینترنت اشیا صنعتی استفاده می‌کنند. یک مثال، صنعت خودروسازی است که از دستگاه‌های IIoT در فرآیند تولید استفاده می‌کند. صنعت خودروسازی به صورت گسترده از ربات‌های صنعتی استفاده می‌کند و IIoT به شکل فعالانه می‌تواند از این سیستم‌ها نگهداری کند و مشکلات را قبل از آنکه تولید را مختل کنند، شناسایی کند.
صنعت کشاورزی نیز به طور وسیع از دستگاه‌های IIoT استفاده می‌کند. سنسورهای صنعتی، داده‌های مرتبط با مواد مغذی در خاک، رطوبت و… را جمع‌آوری می‌کنند که امکان تولید محصولاتی مطلوب را برای کشاورزان فراهم می‌آورد.
صنعت نفت و گاز نیز از دستگاه‌های اینترنت اشیا صنعتی استفاده می‌کنند. برخی از شرکت‌های نفتی، از هواپیماهای بدون سرنشین و خودمختار برای عکس‌برداری بصری و حرارتی برای تشخیص و شناسایی مشکلات در خطوط لوله استفاده می‌کنند. این اطلاعات با داده‌های جمع‌آوری شده از سایر سنسورها ادغام می‌شود تا ایمنی عملیات تضمین شود.
مزایای IIoT چیست؟
یکی از مهم‌ترین مزایای دستگاه‌های IIoT مورد استفاده در صنایع تولیدی این است که امکان تعمیر و نگهداری پیش‌بینانه را فراهم می‌سازند. سازمانها می‌توانند از داده‌های بلادرنگ ایجادشده توسط سیستم‌های IIoT برای پیش‌بینی زمان مناسب تعمیر و سرویس کردن یک دستگاه استفاده کنند. به این شکل، تعمیرات ضروری را می‌توان قبل از وقوع خطا و خرابی انجام داد. این کار، به خصوص در خطوط تولید سودمند است، چرا که ممکن است خرابی یک دستگاه، منجر به توقف خط تولید و هزینه‌های گزاف شود. با توجه فعالانه به تعمیر و نگهداری تجهیزات، سازمانها می‌توانند به بهره‌وری عملیاتی بالاتری دست یابند.
مزیت دیگر IIoT خدمات بهینه‌تر میدانی است. فناوری‌های IIoT به تکنسین‌های خدمات میدانی کمک می‌کنند مشکلات احتمالی در تجهیزات مشتریان را قبل از آنکه به مشکلی بزرگ منجر شود شناسایی کنند، تا تکنسین‌ها بتوانند قبل از بروز مشکل برای مشتریان، ایرادات را رفع کنند. این تکنولوژی‌ها همچنین می‌توانند اطلاعاتی را درباره‌ی قطعاتی که نیاز به تعمیر دارند، به تکنسین‌های میدانی ارائه کنند. به این شکل، تکنسین‌ها در زمان ارائه‌ی خدمات میدانی، قطعات لازم را برای انجام تعمیرات به همراه خواهند داشت.
پیگیری دارایی‌ها (asset tracking) یک مزیت دیگر IIoT است. تامین‌کنندگان، تولیدکنندگان و مشتریان می‌توانند از طریق سیستم‌های مدیریت دارایی، موقعیت، وضعیت و شرایط تولیدات را در زنجیره‌ی تامین پیگیری و ردیابی کنند. این سیستم در صورت بروز آسیب در کالاها و یا ریسک آسیب به آنها، به صورت آنی به افراد مرتبط یک پیام هشدار ارسال می‌کند که به آنها فرصت عکس‌العمل آنی یا پیشگیرانه را برای بهبود وضعیت می‌دهد.
اینترنت اشیا صنعتی همچنین رضایتمندی مشتری را افزایش می‌دهد. زمانی که محصولات به اینترنت اشیا متصل می‌شوند، تولیدکننده می‌تواند داده‌های مربوط به چگونگی استفاده از محصولات توسط مشتریان را جمع‌آوری و تحلیل کند که به تولیدکنندگان و طراحان محصول، امکان ساخت محصولاتی مشتری‌محور را می‌دهد.
IIoT همچنین مدیریت تاسیسات را بهبود می‌بخشند. تجهیزات تولید در برابر استهلاک آسیب‌پذیر هستند که ممکن بر اثر شرایطی خاص در کارخانه‌ها، شدت آن افزایش یابد. سنسورها می‌توانند بر لرزش، دما و سایر عواملی که ممکن است شرایطی نامطلوب ایجاد کنند، نظارت داشته باشند.
آیا IIoT امنیت دارد؟
در ابتدا، تولیدکنندگان دستگاه‌های IoT را بدون توجه چندانی به امنیت ساختند، که موجب ایجاد این نگرش شد که دستگاه‌های IoT به شکل ذاتی ناامن هستند. با توجه به شباهت‌های بین دستگاه‌های اینترنت اشیا و اینترنت اشیا صنعتی، مهم است که در نظر بگیریم که استفاده از دستگاه‌های IIoT ایمن است یا خیر.
مانند سایر دستگاه‌های متصل، دستگاه‌های IIoT نیز باید بر اساس مدل و برند، ارزیابی شوند. این امکان وجود دارد که دستگاه یک تولیدکننده امن باشد و دستگاه یک تولیدکننده‌ی دیگر امن نباشد. با این حال، امنیت، نسبت به گذشته، به اولویتی مهم‌تر برای تولیدکنندگان این دستگاه‌ها تبدیل شده است.
در سال ۲۰۱۴، چند شرکت تکنولوژی از جمله AT&T و سیسکو و جنرال الکتریک و IBM و اینتل گرد هم آمدند تا کنسرسیوم صنعتی اینترنت (IIC) را تاسیس کنند. هر چند هدف اصلی این گروه، سرعت بخشیدن به بکارگیری IIoT و تکنولوژی‌های مرتبط بود، هم‌اکنون امنیت به اولویت آنها تبدیل شده، تا جایی که یک کارگروه امنیت را ایجاد کردند. سایر کارگروه‌های IIC عبارتند از تکنولوژی، هماهنگی، بازاریابی، صنعت و تحول دیجیتال.
خطرات و چالش‌های اینترنت اشیا صنعتی IIoT چیست؟
بزرگ‌ترین خطری که به IIoT مرتبط می‌شود، مساله امنیت است. بسیار مرسوم است که دستگاه‌های IIoT، حتی بعد از نصب در فرآیند تولید، از گذرواژه‌های پیش‌فرض استفاده می‌کنند. به همین شکل، بسیاری از دستگاه‌های IIoT داده‌ها را به شکل متن ساده (رمزنگاری‌نشده) ارسال می‌کنند. این شرایط باعث می‌شود که مهاجمان و هکرها بتوانند به داده‌های دستگاه‌ها IIoT دسترسی پیدا کنند. همچنین یک مهاجم می‌تواند با تحت کنترل گرفتن یک دستگاه IIoT ناایمن، از آن به عنوان بستری برای حمله به سایر منابع شبکه استفاده کند.
امنیت یک چالش بزرگ برای افرادی‌ست که مسئول دستگاه‌های IIoT یک سازمان هستند، اما این موضوع درباره‌ی مدیریت دستگاه‌ها نیز صدق می‌کند. هر چقدر یک سازمان بیشتر و بیشتر از دستگاه‌های IIoT استفاده کند، اهمیت استفاده از یک استراتژی مدیریت دستگاه‌ها افزایش می‌یابد. اگر بخواهیم دقیق‌تر بگوییم، سازمانها باید بتوانند به شکل موثر هر دستگاه IIoT را شناسایی کنند تا از استفاده از دستگاه‌های ایراددار جلوگیری شود. ایجاد روش‌های شناسایی هر دستگاه، برای کارهایی از قبیل تعویض یک دستگاه خراب یا رفرش کردن دستگاه نیز مهم است.
مدیریت پچ (patch)، یک چالش بزرگ دیگر در دستگاه‌های IIoT است. بسیار رایج است که تولیدکنندگان دستگاه‌ها، بروز رسانی ثابت‌افزارها (firmwareها) را به شکل منظم و دوره‌ای ارائه می‌کنند. سازمانها باید روش‌هایی بهینه برای بررسی دستگاه‌ها و در صورت نیاز نصب و بروز کردن آنها داشته باشند. علاوه بر این، چنین روشی باید با جدول زمانی تعمیر و نگهداری سازمان مطابقت داشته باشند تا در عملیات‌ها اختلالی ایجاد نشود.
فرق میان IoT و IIoT چیست؟
هر چند IoT و IIoT در تکنولوژی‌هایی از قبیل بسترهای ابری، سنسورها، اتصالات، ارتباطات دستگاه به دستگاه و تحلیل داده‌ها با یکدیگر مشابه هستند، اما برای اهدافی متفاوت استفاده می‌شوند.
اپلیکیشن‌های IoT (اینترنت اشیا) دستگاه‌ها را در سراسر چندین حوزه، از جمله کشاورزی، خدمات درمانی، سازمانی، مصرف‌کننده و خدمات آب و برق و گاز، همچنین دولت و شهرها متصل می‌کنند. دستگاه‌های IoT شامل لوازم خانگی هوشمند، مچ‌بندهای ورزشی و سایر کاربردها می‌شوند که در صورت بروز ایراد، مشکلاتی جدی و اورژانسی ایجاد نمی‌کنند.
از طرف دیگر، اپلیکیشن‌های IIoT (اینترنت اشیا صنعتی) ماشین‌ها و دستگاه‌هایی را در صنایعی مانند نفت و گاز، آب و برق و گاز شهری و همچنین صنعت تولید به اینترنت وصل می‌کنند. ایرادات و خرابی‌های سیستم و مدت از کارافتادگی (downtime) در پیاده‌سازی‌های IIoT می‌تواند به ایجاد موقعیت‌هایی با خطر بالا منجر شود، حتی ممکن است جان افراد را به خطر بیندازد. کاربردهای IIoT همچنین بر خلاف ماهیت کاربرمحور کاربردهای IoT، بیشتر مربوط به افزایش بهره‌وری و بهبود سلامت و ایمنی و امنیت می‌شوند.
کاربردهای IIoT و مثال‌هایی از آنها چیست؟
در دنیای واقعی، پیاده‌سازی IIoT ربات‌های هوشمند، ABB، یک شرکت نیرو و رباتیک، از سنسورهای متصل، برای نظارت بر نیازهای تعمیر و نگهداری ربات‌های خود، برای انجام تعمیرات قبل از آسیب دیدن قطعات استفاده می‌کنند.
همچنین ایرباس، تولیدکننده‌ی جت‌های تجاری، آنچه را که آن را کارخانه‌ی آینده نامیده‌اند، تاسیس کرده‌اند که یک قدم تازه در تولید دیجیتال برای ساده کردن عملیات و تقویت بهره‌وری است. ایرباس سنسورهایی را در دستگاه‌ها و ابزار خود در فروشگاه‌ها قرار داده و کارکنان خود را به تکنولوژی‌های قابل پوشیدن مانند عینک‌های هوشمند صنعتی مجهز کرده است، با هدف کاهش خطاها و بهبود ایمنی در محل کار.
یک تولیدکننده‌ی رباتیک دیگر، شرکت Fanuc، از سنسورها در کنار تجزیه و تحلیل مبتنی بر ابر داده‌ها، برای پیش‌بینی خرابی‌های قریب‌الوقوع اجزا و قطعات در ربات‌های خود استفاده می‌کند. انجام این کار موجب می‌شود تا مدیر کارخانه بتواند جدول زمانی مناسب را برای تعمیرات و نگهداری از تجهیزات تنظیم کند، در هزینه‌ها صرفه‌جویی کنند و مانع از کار افتادگی (downtime) احتمالی شود.
شرکت اتریشی تولیدکننده‌ی خودرو Magna Steyr، از IIoT برای پیگیری و ردگیری دارایی‌ها از جمله ابزار و قطعات ماشین و همچنین سفارش خودکار موجودی در صورت نیاز، استفاده می‌کند. این شرکت همچنین در حال آزمایش «بسته‌بندی هوشمند» است که با استفاده از بلوتوث تقویت شده تا قطعات را در انبارها پیگیری و ردیابی کنند.
تامین‌کنندگان اینترنت اشیا صنعتی IIoT چه شرکت‌هایی هستند؟
چندین تامین‌کننده با بسترهای IIoT وجود دارند، از جمله:
- ABB Ability. یک شرکت IIoT که در اتصال، هوش ماشین و نرم‌افزار تخصص دارند.
- Aveva Wonderware. یک شرکت که رابط انسان-ماشین (HMI) و بسترهای لبه برای OEMs (تولیدکنندگان قطعات اصل) و کاربران نهایی تولید می‌کند.
- Axzon. یک شرکت IIoT که روی تولید هوشمند خودرو، تعمیرات و نگهداری پیش‌بینانه و زنجیره‌ی سرد، تمرکز دارد.
- Cisco IoT. یک شرکت شبکه که برای اتصالات شبکه‌ای، مدیریت اتصالات، کنترل داده و مبادلات داده و محاسبات لبه‌ای، بسترهایی را ارائه می‌دهد.
- Fancu Field System. یک شرکت که بسترهایی برای اتصال نسل‌ها، تولیدات و مدلهای مختلف تجهیزات صنعتی IoT ایجاد کرده است.
- Linx Global Manufacturing. یک شرکت توسعه و تولید محصولات که IoTهای سفارشی، بسترهای کاربردهای خاص و بسترهای مدیریت داده سفارشی ارائه می‌کنند.
- MindSphere by Siemens. یک محصول IoT صنعتی که بر پایه‌ی هوش مصنوعی (AI) و تحلیل پیشرفته کار می‌کند.
- Plataine. یک شرکت IIoT که در استفاده از AI برای تولید بینش عملی در تولید، تخصص دارد.
- Predix by GE. یک بستر برای اتصال، بهینه‌سازی و مقیاس‌گذاری کاربردهای صنعتی دیجیتال.
IIoT و ۵G
۵G یک استاندارد جدید برای شبکه‌های همراه است. ۵G به خصوص برای افزایش توان عملیاتی و ارسال سریع داده با تاخیر کم طراحی شده است. ۵G از سرعت دانلود تا ۲۰Gbps (گیگابیت بر ثانیه) با تاخیر کمتر از میلی‌ثانیه پشتیبانی می‌کند.
ظهور ۵G به دو صورت اساسی استفاده از دستگاه‌های IIoT را تحت تاثیر قرار می‌دهد. اول آنکه توان عملیاتی بالا و تاخیر کم ۵G به دستگاه‌ها امکان به اشتراک‌گذاری بلادرنگ داده‌ها را می‌دهد. در گذشته این کار تنها در صورتی ممکن بود که دستگاه‌ها در یک شبکه‌ی خصوصی با اتصالات سرعت بالا قرار می‌گرفتند. این اتصال بلادرنگ از استفاده‌هایی مانند ماشین‌های بدون راننده و شهرهای هوشمند، پشتیبانی می‌کند.
راه دیگری که ۵G استفاده از IIoT را تحت تاثیر قرار می‌دهد این است که ممکن است موجب افزایش دستگاه‌ها بشود. عملیات‌های صنعتی ممکن است از هزاران دستگاه متصل به ۵G استفاده کنند. سرعت بالا و تاخیر پایین ۵G همچنین به این معناست که دستگاه‌های IIoT در مکان‌های دورافتاده که نبود اتصال با سرعت بالا استفاده از IIoT را ناممکن ساخته بود، مورد استفاده قرار خواهند گرفت.
آینده‌ی اینترنت اشیا صنعتی IIoT چیست؟
آینده‌ی اینترنت اشیا صنعتی IIoT به یک روند به نام صنعت ۴٫۰ گره خورده است. صنعت ۴٫۰ در واقع چهارمین انقلاب صنعتی است.
صنعت ۱٫۰ همان اولین انقلاب صنعتی بود که در اواخر قرن هجدهم شروع شد، با استفاده‌ی کارخانه‌ها از دستگاه‌هایی در خط تولید خود که توسط نیروی آب یا نیروی بخار آب کار می‌کردند. صنعت ۲٫۰ در آغاز قرن بیستم با استفاده از برق و خطوط تولید و مونتاژ، محقق شد. صنعت ۳٫۰ در اواخر قرن بیستم پدیدار شد و به استفاده از کامپیوترها در فرآیند تولید مربوط بود.
صنعت ۴٫۰ جایگاه ما در دوران فعلی است. صنعت ۴٫۰ بر اساس استفاده از دستگاه‌های الکترونیک متصل به یکدیگر، به خصوص دستگاه‌های IIoT است.
در آینده، دستگاه‌های IIoT نقشی بزرگ در تحولات دیجیتال خواهند داشت، به خصوص که سازمانها تلاش می‌کنند خطوط تولید و زنجیره‌ی تامین خود را دیجیتال‌سازی کنند. به علاوه، تجزیه و تحلیل کلان‌داده نیز دچار فرگشت شده و از داده‌های IIoT استفاده خواهند کرد. این کار باعث می‌شود که سازمانها بتوانند تغییر شرایط را به شکل بلادرنگ تشخیص بدهند و بر طبق آن عمل کنند.
دستگاه‌های IIoT چندین سال است که در عرضه شده‌اند، اما به کارگیری گسترده آنها در دنیای واقعی، همچنان در دوران ابتدایی خود است. این وضعیت با رایج‌تر شدن ۵G و توجه بیشتر سازمانها به قابلیت‌های IIoT تغییر خواهد کرد.
