Промышленный интернет вещей (IIoT) объясняется

Одна "умная" фабрика может генерировать объемы данных, сопоставимые с объемом данных небольшого города. Этот поток информации управляется промышленным IoT. IIoT означает промышленный Интернет вещей, который объединяет машины, датчики и людей в умную, быстро реагирующую систему. 

В отличие от традиционных систем, где данные могут быть собраны, но не использованы, IIoT позволяет превратить их в важные выводы и обоснованные действия. Решения IIoT позволяют собирать, анализировать и реагировать на данные в режиме реального времени. Это помогает отраслям повысить производительность, минимизировать время простоя и принимать более разумные и быстрые решения.

На самом деле многие крупные отрасли промышленности быстро внедряют промышленный IoT на своих предприятиях. От использования IoT на производственных предприятиях и нефтяных вышках до больниц и ферм - они способствуют новой волне инноваций. Машины, интегрированные с IIoT, могут думать, адаптироваться и сообщать о проблемах в режиме реального времени.

В этой статье мы рассмотрим, что такое промышленный IoT и каково его влияние на различные отрасли промышленности. Мы также рассмотрим роль компьютерного зрения в промышленных IoT-решениях. Компьютерное зрение - это область искусственного интеллекта (ИИ), которая позволяет машинам интерпретировать и понимать визуальные данные. Давайте начнем!

Что такое промышленный IoT (IIoT)?

Промышленный Интернет вещей - это система, позволяющая сделать машины умнее, подключив их к датчикам, пограничным устройствам и системам обработки данных в режиме реального времени. Это все равно что наделить заводское оборудование мозгом, позволяющим ему автоматически собирать данные, обмениваться ими и реагировать на них.

Решения IIoT, такие как датчики, RFID-метки и исполнительные механизмы, соединены сетью, которая позволяет машинам обмениваться данными друг с другом. Это позволяет предприятиям повысить эффективность, безопасность и надежность своей работы.

Возьмем, к примеру, IoT в производстве. Датчики IIoT играют ключевую роль в автоматизации конвейеров, постоянно контролируя производительность машин. Если производительность падает ниже ожидаемого уровня, система может обнаружить замедление и автоматически оповестить команды технического обслуживания для изучения и устранения проблемы.

Помимо производства, IIoT также используется в таких отраслях, как энергетика, коммунальное хозяйство и нефтегазовый сектор. Вместо того чтобы полагаться на устаревшие машины, работающие изолированно, IIoT открывает скрытые данные, которые всегда генерировали эти системы, и преобразует их в ценные сведения с помощью аналитики в режиме реального времени.

Как работает IIoT?

Промышленная автоматизация и IoT работают за счет использования сети интеллектуальных устройств и датчиков, которые постоянно общаются друг с другом и обмениваются данными в режиме реального времени. Эти устройства могут быть подключены к машинам, транспортным средствам или оборудованию на заводах, умных складах и других промышленных объектах.

Собранные данные передаются в центральную систему, расположенную в облаке или на месте с помощью пограничных вычислений. Там они анализируются с целью выявления закономерностей и получения информации. Эти данные помогают принимать более эффективные решения. Например, они могут быть использованы для раннего обнаружения проблем с производительностью, прогнозирования необходимости технического обслуживания машин, автоматизации рутинных задач и повышения безопасности на рабочем месте.

В решениях IIoT также обычно используются контуры обратной связи для внесения корректировок в режиме реального времени. На основе полученных данных машины могут автоматически изменять настройки, например скорость или температуру. Эти контуры могут также вызывать предупреждения для операторов или запускать автоматические действия, если что-то не работает так, как ожидалось. Это позволяет поддерживать эффективность работы и минимизировать время простоя.

Технологии IIoT, стимулирующие инновации

Теперь, когда мы лучше понимаем, что такое промышленный Интернет вещей и как он работает, давайте подробнее рассмотрим технологии IoT, используемые в промышленной автоматизации.

Вот краткий обзор основных компонентов:

• Пограничные вычисления: Пограничные вычисления позволяют обрабатывать данные в непосредственной близости от их источника, например датчиков или локальных шлюзов, чтобы сократить время ожидания и обеспечить немедленное реагирование. Например, они могут отключить перегревающееся оборудование до того, как произойдет повреждение.

• Облачные платформы: Они обеспечивают централизованное хранение данных, поддерживают крупномасштабную аналитику и предоставляют удаленный доступ. Они также могут объединять данные с нескольких сайтов для выявления тенденций, оптимизации производительности и поддержки стратегических решений.

• Связь 5G: технология 5G может обеспечить высокоскоростную связь с низкой задержкой для тысяч подключенных устройств. Это открывает путь к оперативной автоматизации, мобильной робототехнике и контролю качества в режиме реального времени.

• Датчики и исполнительные механизмы: Датчики собирают важные данные, такие как температура, давление и вибрация. Приводы используют эти данные для физической регулировки. Работая вместе, они обеспечивают непрерывный мониторинг и автоматическое реагирование в режиме реального времени.

• искусственный интеллект и машинное обучение (ML): Эти передовые технологии позволяют анализировать данные для выявления закономерностей, прогнозирования сбоев и оптимизации процессов. Со временем они улучшают процесс принятия решений, сокращают время простоя и повышают общую эффективность.

Преимущества IIoT в различных отраслях промышленности

Далее мы рассмотрим некоторые из ключевых преимуществ IIoT и узнаем, как они меняют принципы работы в различных отраслях промышленности.

Многие компании уже используют промышленные IoT-решения. Более того, ожидается, что к 2030 году число подключенных устройств IoT во всем мире превысит 31 миллиард. Причина столь широкого признания и внедрения этих решений заключается в том, что IIoT предлагает очевидную, измеримую ценность. 

Одним из важнейших аспектов решений IIoT является их тесная связь с системой контроля в режиме реального времени. Непрерывно собирая и анализируя данные, эти системы дают организациям мгновенное представление об их деятельности.

Еще одно главное преимущество IIoT заключается в том, что он обеспечивает более плавное управление производством. Благодаря использованию данных в режиме реального времени машины и процессы могут быть скорректированы на месте, что сокращает задержки и повышает эффективность работы. Это также снижает затраты на техническое обслуживание, поскольку проблемы можно обнаружить на ранней стадии и быстро устранить. 

Кроме того, решения IIoT повышают энергоэффективность, сокращают количество отходов и снижают потребность в ручном труде. Они повышают безопасность на рабочем месте, обнаруживая опасные условия на ранней стадии и автоматически принимая меры для предотвращения несчастных случаев.

Распространенные варианты использования IIoT

IIoT активно переосмысливает методы работы в современных отраслях. От здравоохранения и логистики до строительства и сельского хозяйства - организации внедряют технологии IIoT для достижения более интеллектуальных, быстрых и надежных результатов.

Производство энергии с помощью промышленных технологий IoT

Энергетическая отрасль обычно ассоциируется с крупногабаритным, тяжелым оборудованием, таким как буровые установки, нефтеперерабатывающие заводы и морские буровые установки. Хотя эти системы обеспечивают работу отрасли на протяжении десятилетий, промышленный Интернет вещей (IIoT) меняет их закулисное функционирование.

Энергетические компании используют IIoT для повышения эффективности и расширения своей деятельности. Это дает поставщикам энергии больше возможностей для контроля, позволяя получать информацию о происходящем на местах в режиме реального времени. 

Поскольку замена всей энергосистемы на интеллектуальные системы не всегда целесообразна, IIoT позволяет модернизировать существующую инфраструктуру без серьезных изменений. Это также упрощает мониторинг удаленного оборудования, например насосных станций или ветряных турбин, чтобы операторы электростанций могли поддерживать бесперебойную работу и дольше вырабатывать электроэнергию.

‍

Отличным примером использования IIoT в энергетике является их применение для мониторинга электроцентробежных насосов (ЭЦН). Эти насосы устанавливаются внутри нефтяных скважин для перемещения жидкостей на поверхность и необходимы для добычи нефти. Однако иногда они могут ломаться без предупреждения, что приводит к задержкам и дорогостоящему ремонту.

Чтобы предотвратить это, группа исследователей создала систему под названием I²OT-EC framework. Она объединяет промышленный IoT и пограничные вычисления. Система может отслеживать такие факторы, как температура и давление, в режиме реального времени. Это позволяет выявлять проблемы на ранней стадии, планировать техническое обслуживание до возникновения поломок и поддерживать бесперебойную работу насосов.

Как решения IIoT меняют современное здравоохранение

IIoT в сфере здравоохранения, также известный как медицинский IoT, помогает сделать системы здравоохранения более эффективными и менее напряженными для медицинских работников. Соединяя медицинские приборы с системами искусственного интеллекта, IIoT способствует принятию более эффективных решений, снижает риск человеческих ошибок, улучшает результаты лечения пациентов и помогает больницам и клиникам работать более слаженно.

Например, за пациентами можно постоянно наблюдать с помощью носимых устройств, таких как мониторы сердечного ритма и глюкозы. Эти устройства могут обнаруживать ранние признаки проблем со здоровьем и даже отправлять экстренные сигналы врачам в режиме реального времени. По мере развития этих технологий разрабатываются все более специализированные решения IIoT для удовлетворения конкретных медицинских потребностей.

Интересным примером такого медицинского устройства на базе IIoT является компания Impedimed. Это устройство, которое может определить риск развития лимфедемы - распространенного побочного эффекта лечения рака молочной железы, вызывающего отек рук или ног. 

Это IoT-устройство выглядит как весы. Пациенты могут вставать на него босиком и опираться руками на платформу. Оно посылает мягкий электрический ток через тело, чтобы измерить уровень жидкости и состав тела. Результаты обрабатываются менее чем за минуту с помощью облачного программного обеспечения, затем передаются через веб-портал и добавляются в электронную медицинскую карту пациента, чтобы врачи могли легко их просмотреть.

‍

Более разумное земледелие с помощью промышленных IoT-решений

Аналогичным образом IoT в сельском хозяйстве может помочь фермерам. Используя инструменты IoT, фермеры могут лучше управлять своими посевами и поголовьем скота, получая информацию в режиме реального времени и с большей точностью. IoT-устройства можно поместить в почву, прикрепить к технике или даже надеть на животных, чтобы отслеживать такие условия, как температура, влажность, влажность почвы, уровень питательных веществ и поведение животных. 

Собранные данные можно анализировать, чтобы помочь фермерам принимать решения о поливе, внесении удобрений, борьбе с вредителями и общем управлении фермой на основе данных. Эти данные в режиме реального времени позволяют им более эффективно использовать удобрения, сокращать количество отходов и планировать оптимальные маршруты для сельскохозяйственных машин. Это помогает экономить время и ресурсы, повышая производительность.

‍

IIoT в производстве: Более разумное производство в масштабе

Промышленный IoT в производстве подразумевает использование умных, подключенных устройств и датчиков для сбора данных в реальном времени с машин и производственных линий. Затем эти данные обрабатываются и анализируются для получения информации, которая помогает заводам работать более эффективно.

С помощью решений IIoT производители могут обнаруживать и устранять проблемы на ранней стадии, сокращать время простоя благодаря предиктивному обслуживанию и более эффективно управлять запасами с помощью датчиков на границе. В результате повышается качество продукции, ускоряется реагирование на любые проблемы и снижаются эксплуатационные расходы. 

Кроме того, IoT в Индустрии 4.0 способствует повышению гибкости производства, облегчая производителям переход от одного типа продукции к другому или адаптацию заказов. Это также делает производство товаров и материалов более гибким, точным и экономически эффективным. Использование IoT в производстве также позволяет обеспечить безопасность и надежность оборудования.

Например, обеспечение безопасности и надежности оборудования для химического производства имеет решающее значение, особенно когда речь идет о работе с токсичными или легковоспламеняющимися химическими веществами. Традиционные методы технического обслуживания часто не позволяют получить информацию в режиме реального времени. Использование IIoT в производстве химикатов может помочь решить эту проблему. 

Интересно, что некоторые производители теперь используют IIoT вместе с дополненной реальностью (AR) для обслуживания оборудования. Дополненная реальность - это технология, которая отображает цифровую информацию, такую как изображения, данные или инструкции, поверх реальной картины, обычно через смарт-очки или гарнитуры. 

В этом случае беспроводные датчики и пограничные вычисления контролируют оборудование в режиме реального времени и отправляют данные непосредственно на AR-гарнитуры, которые носят команды технического обслуживания. Это позволяет техническим специалистам видеть перед собой данные о производительности или предупреждения в реальном времени, что помогает им быстро выявлять проблемы, снижать затраты на обслуживание и принимать более быстрые и обоснованные решения.

‍

Роль компьютерного зрения в промышленных IoT

Еще одной передовой технологией, вносящей свой вклад в решения IoT, является компьютерное зрение. Компьютерное зрение - это направление искусственного интеллекта, которое занимается обработкой и анализом визуальных данных. 

В частности, модели компьютерного зрения, такие как Ultralytics YOLO11, поддерживают различные задачи, такие как обнаружение объектов (идентификация и определение местоположения объектов на изображении) и оценка позы (определение положения и ориентации человека или объекта). 

Благодаря этим возможностям системы IoT могут распознавать визуальную информацию и реагировать на нее в режиме реального времени. Это особенно полезно в таких приложениях, как контроль качества на производстве. 

Например, на производстве IIoT может передавать визуальные данные с производственной линии в систему Vision AI. Затем модель компьютерного зрения, например YOLO11, анализирует изображения, чтобы обнаружить дефекты в продукции. Если модель выявляет какие-либо проблемы, они могут быть быстро отмечены и устранены без задержек. 

Это повышает качество продукции, снижает количество ошибок и делает работу более безопасной и эффективной. Для достижения еще более быстрых результатов можно использовать пограничные вычисления. В этом случае данные обрабатываются непосредственно на пограничных устройствах в точке сбора, что позволяет принимать решения в режиме реального времени без необходимости отправки информации в облако и избегать возможных задержек. 

‍

Задачи и проблемы IIoT

Теперь, когда мы увидели, как промышленные IoT-решения могут принести пользу различным отраслям, важно также более подробно рассмотреть проблемы, которые могут возникнуть при внедрении этих решений. Понимание этих проблем - ключ к получению максимальной отдачи от решений IIoT и обеспечению успешного внедрения. 

Вот некоторые ограничения, которые следует учитывать:

• Интеграция со старым оборудованием: На многих предприятиях до сих пор используются старые машины, которые не были рассчитаны на работу с технологиями IoT. Интеграция интеллектуальных функций промышленного IoT в эти устаревшие системы может быть дорогостоящей. Часто для этого требуются специальные адаптеры или преобразователи, обеспечивающие связь между старым и новым оборудованием.

• Проблемы кибербезопасности: Подключение устаревших машин к Интернету создает новые риски для безопасности. Поскольку эти машины изначально создавались без учета требований кибербезопасности, они более уязвимы для кибератак. На многих из них отсутствуют базовые средства защиты, такие как защита паролем или шифрование данных, что делает их легкой добычей для хакеров.

• Обслуживание интеллектуальных устройств: Несмотря на то что системы IIoT могут упростить работу, интеллектуальные устройства все равно нуждаются в регулярном уходе. Датчики и другое оборудование необходимо время от времени проверять, обновлять или заменять, чтобы все работало исправно. Если за ними не ухаживать должным образом, данные могут стать ненадежными и привести к проблемам.

• Нехватка квалифицированных кадров: Промышленный IoT объединяет традиционное оборудование с передовыми цифровыми технологиями, что требует от сотрудников сочетания обоих наборов навыков. Хотя некоторые организации могут столкнуться с пробелами в этой области, она также представляет собой прекрасную возможность для повышения квалификации и развития. При правильном обучении и поддержке команды могут успешно адаптироваться и в полной мере использовать преимущества IIoT.

Будущее IIoT: На пути к интеллектуальной автоматизации

По мере развития Индустрии 4.0 промышленная автоматизация и IoT выходят за рамки простого подключения различных устройств. Они помогают отраслям стать более самодостаточными и автоматизированными благодаря таким методам, как предиктивное обслуживание. Еще одним важным прорывом является использование цифровых двойников - виртуальных моделей машин или целых систем, которые используют данные в режиме реального времени для прогнозирования проблем и точной настройки операций.

По мере продвижения к полностью оцифрованным фабрикам все большее значение приобретают такие технологии, как краевой ИИ и компьютерное зрение. Краевой искусственный интеллект позволяет передавать интеллектуальные данные непосредственно машинам, ускоряя процесс принятия решений на месте и не требуя постоянного доступа к облаку. 

В сочетании с компьютерным зрением фабрики могут визуально контролировать производство в режиме реального времени, немедленно обнаруживать дефекты и реагировать на проблемы по мере их возникновения. Такой уровень автоматизации и понимания приближает отрасли к действительно интеллектуальным и самооптимизирующимся операциям. 

Проще говоря, промышленные отрасли становятся все более интеллектуальными. Этот сдвиг позволяет каждой части процесса, от технического обслуживания до контроля качества, руководствоваться данными и использовать интеллектуальные технологии.

Присоединяйтесь к нашему сообществу и репозиторию GitHub, чтобы узнать больше об искусственном интеллекте. Ознакомьтесь с нашими страницами решений, чтобы прочитать об ИИ в розничной торговле и компьютерном зрении в сельском хозяйстве. Узнайте о наших возможностях лицензирования и начните создавать системы компьютерного зрения уже сегодня!