Przemysłowy Internet Rzeczy (Industrial Internet of Things ? IoT) staje się jednym z podstawowych elementów prowadzenia wysoce efektywnych procesów produkcyjnych. Dane stanowią bazę do podejmowania odpowiednich działań na poziomie usprawnień dokonywanych w fabrykach, a także są kluczowe podczas podejmowania strategicznych decyzji biznesowych.
Jak podkreśla Jędrzej Kowalczyk, prezes zarządu w firmie FANUC Polska, termin ?Internet Rzeczy? został użyty po raz pierwszy przez Kevina Ashtona w 1999 roku. Mówił, że jednoznacznie identyfikowalne przedmioty mogą pośrednio albo bezpośrednio gromadzić,
przetwarzać lub wymieniać dane za pośrednictwem sieci komputerowej. To dość jasne i ogólne twierdzenie może być rozumiane wielorako, w zależności od tego, z jaką dziedziną mamy do czynienia. Inaczej postrzegane będzie np. w przypadku szeroko rozumianej energetyki, a nieco inaczej w przemyśle produkcyjnym.
Koncentrując się na produkcji, Internet Rzeczy to podstawa nowego ładu w przemyśle, niezbędne narzędzie w nadchodzącej czwartej rewolucji przemysłowej. Umożliwia on już dziś bowiem nie tylko komunikację między ludźmi czy między ludźmi a maszynami. Coraz częściej jego zakres zastosowań jest szerszy i odnosi się także do komunikacji pomiędzy samymi urządzeniami i maszynami. Z produkcyjnego punktu widzenia Internet Rzeczy można więc zdefiniować jako zdolność poszczególnych maszyn i urządzeń do gromadzenia i analizowania danych oraz wymiany tych danych z innymi urządzeniami w celu usprawnienia procesu produkcji.
Zamysłem koncepcji IoT jest umożliwienie ogółowi urządzeń pracujących w jednej sieci wyniesienia produkcji na znacznie wyższy poziom. Dotyczy to przede wszystkim elastyczności i efektywności produkcji. Co najważniejsze, nie musi dotyczyć jednego zakładu, a znacznie szerszej skali ? szeregu fabryk, całego łańcucha od poddostawców do odbiorców, a nawet całych regionów czy krajów.
W opinii Mariusza Hetmańczyka, eksperta Platformy Przemysłu Przyszłości, prof. Politechniki Śląskiej, na obecnym etapie rozwoju technologii Przemysłowy Internet Rzeczy nie jest już tylko ciekawostką, ale koniecznością. Wzrost złożoności maszyn oraz procesów, zmienność produkcji, konieczność szybkiego reagowania na zapotrzebowanie rynku, założenie ciągłego podwyższania wskaźników wydajności (przy jednoczesnym zmniejszaniu awaryjności), konieczność śledzenia produktów, a także wzrastające wymagania odnośnie monitorowania parametrów pracy maszyn otwierają nowe pola zastosowań systemów IIoT.
Zdaniem Jerzego Greblickiego, doradcy zarządu ds. Przemysłu 4.0 i dyrektora branży Radical Automation w firmie AIUT, rozwój i upowszechnienie wykorzystania rozwiązań z obszaru Internetu Rzeczy wspiera biznes, rynek konsumenta, służyć ma też poprawie jakości życia mieszkańców miast (smart city). Jednak to automatyzacja i cyfryzacja procesów przemysłowych staje się głównym kierunkiem wdrożeń ekosystemów IIoT i zastosowań technologii IoT. Zakres zmian, które można zaobserwować, definiowany obecnie jako Przemysł 4.0, obejmuje wiele obszarów i jest niemal pewne, że Internet Rzeczy dotknie wszystkich gałęzi gospodarki.
Upowszechnienie IoT w najbliższych latach jest jak najbardziej realne
Jędrzej Kowalczyk, prezes zarządu w firmie FANUC Polska
Obserwując obecne trendy i coraz doskonalsze narzędzia, jakimi dysponujemy (np. automatyczne wysyłanie e-maili, identyfikowanie produktu na wielu etapach linii produkcyjnej), możemy być przekonani, że upowszechnienie IoT w najbliższych latach jest jak najbardziej realne. Rozwiązania, które do niedawna uważane były jedynie za wymysły twórców science fiction, dziś już z powodzeniem funkcjonują w naszej rzeczywistości, jak choćby samochody bez kierowców. Naszym zdaniem podobnie będzie z IoT, czy szerzej, z koncepcją Przemysłu 4.0. Jednak, by tak się stało, niezbędne jest wypracowanie nowych metod projektowania funkcjonalnie zintegrowanych systemów heterogenicznych (dziś często rozproszonych), powiązanych z procesami fizycznymi w zmieniających się środowiskach. Ponadto konieczne jest uzyskanie bardzo wysokiego poziomu niezawodności systemów. Systemy cyberfizyczne, w szczególności te, od których może zależeć życie człowieka, muszą być całkowicie pewne. Pewność, z jaką możemy używać tych systemów, oraz ich ogólnie rozumiana niezawodność, składają się z szeregu czynników, takich jak: niezawodność sprzętu i oprogramowania, bezpieczeństwo danych, np. przekazywanych przez czujniki, zaufanie użytkownika w stosowaniu ekstremalnie ważnych systemów cyberfizycznych. Pewność stosowania takiego systemu oznacza, że system jest wysoce niezawodny w działaniu, jednocześnie jest zdolny do predykcji, rozpoznawania nowych sytuacji w otoczeniu oraz ma zdolność szybkiej reakcji na niespodziewane zdarzenia w otoczeniu.
Na pewno w najbliższym czasie można się spodziewać dalszego rozwijania narzędzi zarówno z obszaru hardware, jak i software. W przypadku software zapewne duży nacisk będzie położony na rozszerzanie wspomnianych już protokołów komunikacyjnych, dzięki czemu będzie można łączyć maszyny i urządzenia z powszechną siecią internetową oraz automatycznie wymieniać dane za jej pośrednictwem. Dodatkowo takie podejście będzie coraz częściej integrowane ze zdolnością do samodzielnego podejmowania decyzji przez maszynę (np. na podstawie oceny sytuacji na konkretnej linii produkcyjnej przez system wizyjny). Z punktu widzenia sprzętowego (hardware) szczególnym zainteresowaniem powinny się cieszyć inteligentne moduły wymiany danych, a także coraz szybsze procesory i jeszcze większe pamięci, pozwalające na analizę jeszcze większej ilości danych.
Warto wspomnieć również o roli sztucznej inteligencji w analizie coraz większych zbiorów danych. Sztuczna inteligencja (SI), służąc agregowaniu ogromnych ilości danych, analizie i wyciąganiu wniosków czy opracowaniu symulacji zmian i trendów, już dziś rewolucjonizuje biznes. A w przyszłości uzależni strategiczne procesy decyzyjne od algorytmów bazujących na SI.
Cel ? optymalizacja procesów przemysłowych
Jak powszechnie wiadomo, podstawowym zadaniem systemów IIoT jest optymalizacja procesów przemysłowych ? od efektywności pracy po zużycie zasobów surowcowych, co pozwala zredukować ryzyko oraz koszty działalności. Zdaniem Grzegorza Pawłowskiego, Marketing Managera w firmie DSR, zastanawiając się nad wdrożeniem IoT, należy zidentyfikować obszary, w których występują problemy wynikające z niekompletności danych dotyczących ważnych elementów procesów produkcyjnych. Następnie trzeba sprawdzić sposób, w jaki te dane mogą być uzyskiwane automatycznie, i wiedzieć, jak z nich skorzystać, aby móc zoptymalizować proces produkcji. Nieodzowne może być skorzystanie z konsultacji firm mających doświadczenie we wdrażaniu rozwiązań opartych na IoT.
Jak wyjaśnia Mariusz Hetmańczyk, ekspert Platformy Przemysłu Przyszłości, wśród wielu obszarów i celów wdrożeń IIoT można znaleźć m.in.: dążenie do uzyskania w pełni scyfryzowanej fabryki; zdalne zarządzanie obiektami lub grupami połączonych obiektów technicznych; monitorowanie przepływu produkcji; zarządzanie zapasami oraz kontrolę gospodarki magazynowej, logistyki i optymalizację łańcucha dostaw; bezpieczeństwo i ochronę instalacji przemysłowych; kontrolę jakości; wspomaganie obsługi urządzeń automatyki przemysłowej; zastosowania w inteligentnej robotyce oraz autonomicznych urządzeniach transportowych; wspomaganie służb utrzymania ruchu w zakresie metod konserwacji opartej na metodzie predictive maintenance; zarządzanie oraz optymalizację zużycia energii.
Z kolei, jak tłumaczy Mateusz Kluba, starszy specjalista ds. wdrożeń ? Team Leader w firmie BPSC, główne siły zwracające przedsiębiorstwa przemysłowe w kierunku IoT to rosnąca potrzeba scentralizowania kontroli nad wieloma procesami zachodzącymi w firmie oraz konieczność zarządzania ogromną ilością danych wymagających przetwarzania i integracji. To dlatego najszybciej rosnącym sektorem w ramach IIoT, według ekspertów, stają się systemy wspomagające zarządzanie, które w sektorze przemysłowym odpowiadają za cztery główne zadania: skrócenie czasu wypuszczenia produktu na rynek, obniżenie całkowitego kosztu wytwarzania, bardziej efektywne wykorzystanie zasobów i zarządzanie ryzykiem operacyjnym.
Obiecujące perspektywy rozwoju rynku IoT w przemyśle
Grzegorz Pawłowski, Marketing Manager w firmie DSR
Badanie kierunku rozwoju polskiego rynku IoT względem trendów światowych, przeprowadzone jakiś czas temu przez PMR Market Experts pokazało, że 79% badanych firm zgadza się ze stwierdzeniem, że do roku 2021 większość przychodów związanych z IoT w Polsce będzie przypadać na wdrożenia na rynku biznesowym. 70% tych samych respondentów potwierdziło, że kluczową barierą dla rozwoju rynku IoT pozostanie bezpieczeństwo danych. Zainteresowanie zakładów produkcyjnych w Polsce pozostaje więc często pomiędzy troską o bezpieczeństwo danych czy zagrożeniem cyberatakami a analizą korzyści wynikających z wdrożenia IIoT.
Ostatnio wyraźnie jednak wzrasta zainteresowanie korzyściami biznesowymi, zwłaszcza że podstawowe dane produkcyjne z maszyn nie są danymi wrażliwymi. Dodatkowo coraz powszechniejsze są rozwiązania oparte na przesyłaniu i analizie danych z urządzeń IIoT w chmurze obliczeniowej, a jej dostawcy dbają o bezpieczeństwo często lepiej niż same przedsiębiorstwa.
Barierami we wdrażaniu Internetu Rzeczy w przemyśle są również: nieświadomość korzyści związanych z wykorzystaniem IIoT oraz ograniczone środki na inwestycje w tym obszarze. Ograniczenia inwestycyjne niweluje ostatnio możliwość elastycznej subskrypcji rozwiązań opartych na IIoT w chmurze obliczeniowej. Firmy mogą np. rozpocząć monitorowanie oraz analizę danych z kilku maszyn i sprawdzić efekty ekonomiczne decyzji podjętych na tej podstawie. Potem łatwo podłączyć do systemów analitycznych kolejne maszyny, linie produkcyjne czy wydziały. Pojawia się też coraz więcej przykładów wdrożeń systemów rejestracji produkcji i zarządzania utrzymaniem ruchu wykorzystujących IIoT, które pozwoliły na zaoszczędzenie wydatków czy wzrost przychodów o miliony złotych, znacznie przewyższając zainwestowane w te rozwiązania środki. Perspektywy rozwoju rynku Internetu Rzeczy w przemyśle w Polsce wyglądają więc bardzo obiecująco.
Szereg korzyści
Jak podkreśla Jędrzej Kowalczyk z firmy FANUC Polska, korzyści z zastosowania nowoczesnych rozwiązań w produkcji jest bardzo wiele. Wśród nich warto wymienić:
Monitoring produkcji w czasie rzeczywistym
Ponieważ IIoT łączy inteligentne maszyny, ich sterowniki i czujniki oraz umożliwia zbieranie i udostępnianie pozyskiwanych przez nie dużych ilości danych, obecnie możliwe jest monitorowanie w czasie rzeczywistym praktycznie całego procesu produkcji w zakładzie. Pozwala to na błyskawiczne reagowanie na zakłócenia w tym procesie, pomaga oszczędzać czas i materiały oraz przyczynia się do zmniejszenia zapasów produkcji w toku. Zaplanowana produkcja może być porównywana z faktyczną w czasie rzeczywistym, a ponadto możliwe jest prowadzenie inwentaryzacji produkcji podczas jej trwania. Technologia IIoT umożliwia realizację produkcji na czas oraz jej pełną synchronizację w zakresie surowców i gotowych produktów.
Zdalne zarządzanie sprzętem
Korzystanie z maszyn i urządzeń pracujących w ramach jednej sieci pozwala na zdalne zarządzanie produkcją. Pracownik fabryki może zarządzać lub monitorować stan maszyn z dowolnego miejsca, za pomocą urządzeń mobilnych. W praktyce oznacza to, że nie musi fizycznie udawać się na halę produkcyjną, np. w celu uruchomienia procesu wytwórczego, wprowadzenia zmian lub przeprowadzenia działań konserwacyjnych. Inteligentne czujniki zainstalowane na maszynach mogą być wykorzystane do lepszego monitorowania i rozumienia tego, co w danym momencie dzieje się w hali produkcyjnej. Ponadto istnieje możliwość planowego ustanawiania zautomatyzowanych procedur proaktywnego zarządzania sprzętem, oszczędzania energii oraz zmniejszania ogólnych kosztów operacyjnych.
Korzyści płynące z IIoT
Paweł Zabój, Product Manager Industry 4.0 w firmie Comarch
Żyjemy w czasie bardzo dynamicznych zmian w otaczającym nas świecie. Dla jednych będzie to rewolucja, dla innych ewolucja rozwiązań, które przez lata budowały znany nam świat. Internet wydaje się naturalnym czynnikiem napędowym, dającym nowe możliwości budowania usług czy produktów. W ostatnich latach zauważalnie wkroczył na parkiet rozwiązań przemysłowych, tworząc popularyzujące się dzisiaj pojęcie IIoT. Jakie zatem korzyści płyną z wdrażania rozwiązań Internetu Rzeczy w przemyśle?
Przemysł staje dzisiaj przed bardzo trudnym zadaniem wzrostu kosztów produkcji. Z jednej strony mamy rosnące ceny energii, surowców, a z drugiej wzrost płac i ciągły niedobór pracowników na rynku. Dla przedsiębiorcy chcącego utrzymać konkurencyjność swoich usług pojęcie ciągłego doskonalenia oraz szczupłego wytwarzania musi być nadrzędnym celem każdej decyzji biznesowej. Chcąc doskonalić proces produkcyjny, trzeba mieć realne dane na jego temat. Dotychczas odbywało się to przez gromadzenie papierowej dokumentacji, tworzenie stosów raportów, które następnie trzeba było wprowadzać do systemów informatycznych.
Dzisiaj, w dobie czwartej rewolucji przemysłowej, wystarczy podłączyć kluczowe maszyny do chmury. Na podstawie sygnałów ze sterowników, czujników jesteśmy w stanie analizować dane z rzeczywistego procesu produkcyjnego. Mając prawdziwe dane, możemy skupić się na największych problemach linii produkcyjnych, co przekłada się na wzrost produktywności i efektywniejsze wykorzystanie czasu pracowników i parku maszynowego. Nie można w pełni kontrolować procesu bez odpowiednich informacji o jego przebiegu.
Kolejną istotną zaletą wykorzystania IIoT jest monitoring stanu produkcji w czasie rzeczywistym. Umożliwia on szybką wymianę informacji o realizacji planu produkcyjnego pomiędzy działami produkcyjnymi i logistycznymi. Dodatkowo kierownictwo zakładu, informowane na bieżąco o problemach, jest w stanie podejmować decyzje i reagować na problemy w zdecydowanie krótszym czasie. W ten sposób można zapobiec marnotrawstwu systemów produkcyjnych, które im bardziej są rozbudowane, tym trudniej o szybki przepływ informacji.
Lepsza identyfikacja produktów oraz komunikacja danych
Przemysłowy Internet Rzeczy umożliwia łączenie systemów kodów kreskowych z systemami RFID oraz eliminuje wiele nieodłącznych problemów komunikacyjnych, umożliwiając tym systemom zbieranie i udostępnianie wielkich ilości danych dotyczących produktów, materiałów, realizowanych procesów, lokalizacji i przemieszczania. W efekcie możliwe jest bardziej efektywne zarządzanie procesami i maszynami w czasie rzeczywistym.
Optymalizacja produkcji za pomocą analizy danych
Lean Manufacturing, Six Sigma oraz inne wzorce ciągłego ulepszania zarządzania produkcją wymagają dostępności dużej ilości danych. IIoT to technologia, która umożliwia pozyskiwanie oraz efektywne agregowanie danych dotyczących produktów, procesów itd. To właśnie takich narzędzi i technologii potrzebują ludzie odpowiedzialni za ciągłe ulepszanie obsługiwanych przez nich procesów do identyfikacji problemów, znajdowania ich głównych przyczyn, wdrażania ulepszeń oraz sprawdzania ich w praktyce.
W przemyśle przede wszystkim liczy się bezpieczeństwo i niezawodność systemów
Marek Maciejewski, Senior Sales Engineer, Systems and IoT w firmie ifm electronic
Wiele nowoczesnych systemów zastosowanych w przemyśle w pewien sposób realizuje już idee Internetu Rzeczy (np. automatyczne powiadomienia z układów drganiowych, które zapisują dane i wskazują miejsca, gdzie może dojść do awarii maszyny), lecz nie spotkałem się z twierdzeniem, że to jest Internet Rzeczy.
W przemyśle przede wszystkim liczy się bezpieczeństwo i niezawodność systemów. Dobrze jest mieć rozwiązanie, które pozwala w łatwy i prosty sposób uzyskać informacje o tym, że np. jakość oleju się pogorszyła albo że ilość smaru jest na niskim poziomie i trzeba go uzupełnić. Natomiast wyzwaniem jest sposób panowania nad przebiegiem (nadmiarem) informacji. Nie chodzi o to, aby kolekcjonować dane z ostatnich kilku lat, ale o to, aby odpowiednie informacje były przekazywane do odpowiednich osób w odpowiednim czasie. Inna rzecz jest taka, że warunki panujące w przemyśle bywają bardzo agresywne i nie każdy czujnik/system jest w stanie je przetrwać. Jeśli jest wybór między systemami oferującymi niezawodność, ale o niskim stopniu cyfryzacji, a systemami nowoczesnymi, jednak o wątpliwej niezawodności ? to zawsze wygra ten pierwszy.
Jeśli mamy przestój produkcji, to zawsze zaczyna się serwisowanie maszyn, wymiana zużytych części, smarowanie itd. Tylko nie zawsze mamy pewność, że serwisujemy te maszyny, które powinny być serwisowane na samym początku. Niektórzy klienci podczas postojów serwisują maszyny, które ich zdaniem wymagają szybkiej reakcji, a po starcie produkcji uszkodzeniu ulegają inne. Dlatego też aktualne informacje o stanie maszyn są w stanie wpłynąć na poprawienie efektywności prac serwisowych.
Przemysł nieuchronnie czeka coraz większa cyfryzacja praktycznie na każdym poziomie. Natomiast nie są to rzeczy, które da się wprowadzić z dnia na dzień. Raczej jest to proces, który trwa. Firmy, które będą ignorować istniejące trendy na rynku, z czasem będą z niego wypadać.
Ulepszona komunikacja z dostawcami i klientami
Rozwiązania IIoT umożliwiają również efektywne komunikowanie się z dostawcami poprzez dostarczanie im niezbędnych informacji operacyjnych w celu zdalnej obsługi i optymalizacji procesów. Komunikacja z dostawcami oparta na IIoT może być rozszerzona o informacje dotyczące wielkości produkcji, stanów magazynowych, zapasów produkcji w toku i zapasów materiałów. Wszystko to ma na celu wspieranie dostaw z magazynu na czas, programów zarządzania stanami magazynowymi przez dostawców oraz lepszego zarządzania zapasami i materiałami.
Przemysłowy Internet Rzeczy zapewnia klientom firmy produkcyjnej wielokanałowy podgląd stanów magazynowych gotowych już towarów. Umożliwia to producentowi zmniejszanie stanów magazynowych, obniżanie kosztów transportu, magazynowania i dystrybucji oraz lepszą obsługę klienta końcowego. IIoT pomaga pracownikom działów produkcji i dystrybucji w dostawie właściwych produktów na określone miejsca w ustalonym czasie, co sprawia, że klienci są zadowoleni.
Autonomiczne roboty mobilne a IIoT
Jesper Sonne Thimsen, dyrektor sprzedaży w regionie Europy Środkowo-Wschodniej w firmie Mobile Industrial Robots
Rosnące usieciowienie fabryk i magazynów wymaga coraz inteligentniejszych rozwiązań, także w obszarze intralogistyki. Autonomiczne roboty mobilne (autonomous mobile robots ? AMRs) dobrze wpisują się w ten kierunek, zapewniając elastyczny i przejrzysty przepływ materiałów. Roboty AMR mają wbudowane czujniki i kamery, które zbierają dane i wysyłają je do zaawansowanego algorytmu planującego. Dzięki temu robot nawiguje w sposób autonomiczny i bezpieczny, a dane mogą dodatkowo przyczynić się do zwiększenia efektywności procesów w przedsiębiorstwie. Autonomiczny sposób nawigacji, zaawansowany software oraz duży zakres udźwigu sprawiają, że roboty AMR są nowoczesną alternatywą dla transportu ręcznego, wózków widłowych i systemów AGV. Ponadto wprowadzenie autonomicznych robotów mobilnych do transportu materiałów może pomóc zoptymalizować procesy oraz przyczynić się do przekierowania pracowników do obszarów wymagających kreatywnego lub krytycznego myślenia. Autonomiczne roboty mobilne są też przystosowane do współpracy z innymi maszynami w ramach Przemysłowego Internetu Rzeczy ? interfejs API pozwala na integrację z innymi systemami komunikacyjnymi.
Generalna tendencja jest taka, że różne procesy w przemyśle produkcyjnym są automatyzowane stopniowo, począwszy od samej produkcji. Prostota obsługi, możliwość szybkiego przeprogramowania, podłączenia do systemu ERP, do inteligentnej infrastruktury przedsiębiorstwa, bezpieczeństwo pracy w pobliżu ludzi ? te elementy sprawiają, że roboty AMR są coraz częściej wybierane do zautomatyzowania procesów intralogistycznych w ramach koncepcji Przemysłu 4.0 i IIoT. Widzimy ten trend także w Polsce, zwłaszcza w przypadku bardzo dużych powierzchni produkcyjnych i magazynowych.
Usprawnienie procedur decyzyjnych w obszarze zarządzania
IIoT umożliwia personelowi kierowniczemu otrzymywanie bieżących danych dotyczących produkcji. Te informacje stanowią podstawę do świadomego zarządzania procesami wytwórczymi, reagowania na nieprzewidziane problemy i wprowadzania optymalizacji umożliwiających pomnażanie zysków z produkcji. Natychmiastowy dostęp do dostarczanych z czujników informacji pozwala przede wszystkim skrócić czas przestojów maszyn, ponieważ menedżerowie mogą wykryć wąskie gardła w procesach produkcji. Możliwe jest też usuwanie problemów związanych z utrzymaniem maszyn, zanim nastąpi przerwa w działaniu całej linii produkcyjnej skutkująca stratami finansowymi.
Zalety korzystania z systemów IIoT
Mariusz Hetmańczyk, ekspert Platformy Przemysłu Przyszłości, prof. Politechniki Śląskiej
Pierwszą z istotnych zalet systemów IIoT jest stale malejący koszt zakupu, implementacji oraz użytkowania narzędzi oferowanych w zakresie Przemysłowego Internetu Rzeczy. Taki stan wynika z szerokiej dostępności sieci bezprzewodowych (krótkiego zasięgu ? Bluetooth, RFID; średniego zasięgu ? Wi-Fi, ZigBee, Thread; szerokiego zasięgu WAN ? NB-IoT, LTE-Cat M1, LoRaWAN, Sigfox) oraz czujników (coraz częściej wykazujących cechy inteligencji). Duża liczba rozwiązań może być istotnym bodźcem sprzyjającym stosowaniu IIoT, ponieważ początkowy nakład inwestycyjny jest niski w stosunku do osiąganych korzyści.
W zakresie monitorowania maszyn i procesów można zauważyć zalety związane z: poprawą jakości (ciągłe monitorowanie parametrów pracy), kompleksowym wdrożeniem PDM, pełną dostępnością oraz możliwością zdalnego dostępu do danych, wzrostem wydajności maszyn (osiąganym przez skrócenie czasów przestoju oraz eliminację niepożądanych awarii), optymalizacją produktów i procesów. Nie bez znaczenia pozostaje także zwiększenie komfortu i bezpieczeństwa pracowników, jak również wydajności procesów, operatorów i służb utrzymania ruchu.
Zaletą systemów IIoT jest również możliwość etapowego wdrażania rozwiązań, co wiąże się z pełną skalowalnością i otwartością sieci. Włączenie urządzeń IIoT do klasycznych systemów automatyzacji procesów produkcyjnych staje się łatwiejsze dzięki wprowadzeniu standardu sieci polowych opartych na Ethernecie przemysłowym.
W zakresie systemów magazynowych można wymienić korzyści polegające na: optymalizacji łańcucha dostaw, lepszym zarządzaniu transakcjami, obniżeniu kosztów działania systemów Warehouse Management System poprzez bezpośrednie pozyskiwanie danych oraz możliwość połączenia z systemami Enterprise Resource Planning, śledzeniu przepływu produktów itp.
Realizacja autonomicznego transportu wewnętrznego materiałów
Sieci transmisji danych IIoT potrafią połączyć prawie wszystko, w tym również sprzęt do transportu wewnętrznego materiałów, taki jak wózki samojezdne (automated guided vehicles ? AGV) i automatyczne systemy składowania i pobierania (automated storage and retrieval systems ? ASRS). Dzięki takim rozwiązaniom linia produkcyjna może automatycznie wezwać wózek samojezdny, aby odebrał gotowe produkty lub przywiózł materiały. Natomiast wózek samojezdny może wezwać system ASRS, aby umieścił niektóre produkty w magazynie, zaś system obsługi linii produkcyjnej może wezwać system ASRS, aby przysłał więcej surowców, co z kolei powoduje wezwanie wózka samojezdnego. Wszystkie te operacje mogą być realizowane autonomicznie, dzięki wzajemnej komunikacji urządzeń i modułów na linii, wózka i systemu ASRS w czasie rzeczywistym.
Zdaniem Jerzego Greblickiego z firmy AIUT czerpanie z potencjału zaawansowanej analizy danych pozyskiwanych w ramach ekosystemu przemysłowego IoT przekłada się na usprawnienie procesów logistycznych. Związane jest to z coraz częstszym stosowaniem rozwiązań RFID i technologii radiowych do identyfikowania i śledzenia ruchu robotów, części, półproduktów i narzędzi w procesach produkcyjnych oraz do ich efektywnego przemieszczenia między magazynem a stanowiskiem produkcyjnym. Ogromny skok w tym zakresie widać na rynku wspomnianych już pojazdów AGV. Wyposażone w inteligentne oprogramowanie i systemy bezpieczeństwa stały się autonomicznymi robotami, które mogą zostać wykorzystane w charakterze nośników produktów, ale także mobilnego stanowiska produkcyjnego, stanowiąc nowe ogniwo inteligentnej linii produkcyjnej.
Jak wynika z przeprowadzonej ankiety redakcyjnej, głównymi obszarami, w których respondenci oczekują największych korzyści z wdrożenia IIoT, są przede wszystkim: ulepszona analiza danych (52%); łączność między ludźmi, danymi i maszynami, utrzymanie ruchu (48%); ulepszone zbieranie danych oraz zwiększona inteligentna automatyka (45%); zwiększony przepływ informacji, zwiększenie innowacji oraz skrócony czas nieplanowanych przestojów i optymalizacja oszczędności kosztów (37%); lepsze decyzje, planowanie, zwiększona automatyzacja oraz poprawa wskaźnika OEE (30%); łatwa integracja systemów oraz wdrożenie konserwacji zapobiegawczej (26%); elastyczność w stosunku do klientów oraz obsługa maszyn i urządzeń (22%); poprawa cyberbezpieczeństwa oraz zwiększona mobilność (18%). Ok. 15% ankietowanych wskazało na: projektowanie i testowanie, skrócenie czasu projektowania i prac inżynierskich, lepszy przydział zasobów, większą wydajność, lepsze samouczenie się maszyn oraz modernizację, 12% na ? ulepszone usługi.
Globalny rynek IIoT ma osiągnąć do 2025 roku ponad 900 miliardów dolarów
Mariusz Siwek, Channel Director CEE North w firmie Infor
Internet Rzeczy (IoT), dążąc do cyfrowego przekształcenia całych branż i poprawy ich wydajności, wykorzystuje technologie, takie jak czujniki przemysłowe, platformy chmurowe, rozwiązania do komunikacji i analizy. Organizacje wdrażają strategię IoT, wprowadzając ją do całej gamy produktów, w różnych sektorach przemysłu i różnych zastosowaniach. Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT) to podzbiór szerszej kategorii rozwiązań ? Internetu Rzeczy, który koncentruje się na spełnieniu szczególnych wymagań tej technologii w odniesieniu do przemysłu wytwórczego, wydobycia ropy i gazu oraz usług komunalnych.
Według Grand View Research globalny rynek IIoT ma osiągnąć do 2025 roku wartość 933,62 miliarda dolarów. Zgodnie z raportem wartość całego tego sektora przekroczyła w ubiegłym roku 100 miliardów dolarów, a jego roczna stopa wzrostu (CAGR) wyniosła ponad 25%. Pytanie nie brzmi już zatem: czy przedsiębiorstwa przestawią się na digitalizację procesów utrzymania i konserwacji, tylko jak szybkoto nastąpi. Transformacja cyfrowa pozwala organizacjom skoncentrować swoją uwagę na optymalizacji działań, zwiększaniu produktywności i wydajności dzięki analizie predykcyjnej już dostępnych informacji, pozyskiwanych z posiadanych systemów. Ale nie chodzi jedynie o utrzymanie ciągłości działania. Przedsiębiorstwa będą korzystać z każdej, nawet najmniejszej nadarzającej się okazji do zwiększenia wydajności przyczyniającej się w konsekwencji do znacznych oszczędności i zwiększenia konkurencyjności.
Ciekawym przykładem wykorzystania technologii Przemysłowy Internet Rzeczy w produkcji procesowej jest rolnictwo, gdzie IIoT pozwala poprawić wydajność każdego metra kwadratowego ziemi uprawnej, która jest cennym i ograniczonym zasobem. Współczesne gospodarstwa niezależnie od wielkości korzystają z zaawansowanych technologii, takich jak systemy nawigacji GPS, pozwalające ustalić lokalizację maszyn i przyczynić się do lepszego zagospodarowania terenu. Co najważniejsze, cyfrowe rolnictwo pomaga efektywnie zmniejszyć ilość odpadów produkcyjnych, zoptymalizować nakłady pracy, zmniejszyć zużycie paliw i nawozów, a przez to zwiększyć zyski i lepiej chronić środowisko naturalne.
IIoT a utrzymanie ruchu w zakładach przemysłowych
Niewątpliwą korzyścią z zastosowania IIoT jest bardziej efektywne utrzymanie ruchu. Jak wyjaśnia Jędrzej Kowalczyk z firmy FANUC Polska, IoT umożliwia łatwe wdrożenie alarmów z systemu utrzymania ruchu opartego na stanie technicznym sprzętu (condition-based maintenance). Przemysłowy Internet Rzeczy jest kluczową technologią i narzędziem pozwalającym na wdrożenie utrzymania ruchu zorientowanego na niezawodność (reliability-centered maintenance) oraz wykorzystanie wzorców uczenia maszynowego do wspierania konserwacji prognozowanej (predictive maintenance). To przyczynia się do zwiększenia wydajności produkcji, skrócenia czasu przestojów, zwiększenia dyspozycyjności maszyn oraz uzyskania większego zwrotu z zainwestowanego kapitału, dzięki lepszemu wykorzystaniu i większej wydajności maszyn.
Z badań firmy McKinsey & Company wynika, że wdrożenie strategii predictive maintenance może zaoszczędzić firmie w dłuższej perspektywie od 10 do nawet 40% kosztów związanych z utrzymaniem ruchu oraz zmniejszyć nakłady potrzebne na inwestycje w sprzęt i maszyny o 5%. Według prognoz ekspertów w samej branży produkcyjnej przyswojenie predykcyjnego utrzymania ruchu może wygenerować niemal 630 miliardów dolarów oszczędności do roku 2025.
Predykcyjne utrzymanie ruchu opiera się przede wszystkim na optymalnym użytkowaniu maszyn. Wiąże się to z koniecznością zbierania informacji na temat stanu poszczególnych urządzeń pracujących w hali produkcyjnej. Zbierane dane pozwalają przewidywać trendy ich funkcjonowania w przyszłości, a także podejmować wszelkie działania naprawcze, konserwujące i zapobiegawcze w odpowiednim czasie.
Również Paweł Zabój, Product Manager Industry 4.0 w firmie Comarch zauważa, że wdrożenie rozwiązania z zakresu Przemysłowego Internetu Rzeczy jest jednocześnie znaczącym krokiem w kierunku zmiany podejścia dotyczącego utrzymania ruchu. Wiele zakładów wdraża dzisiaj Total Productive Maintenance, które istotnie zwiększa dostępność maszyn. Nie jest to jednak koniec drogi w udoskonalaniu procesów produkcyjnych. Zbieranie danych bezpośrednio z maszyn poprzez różnego rodzaju czujniki jest podstawą do wdrożenia predykcyjnego podejścia do utrzymania ruchu. Pozwala to na odpowiednie przygotowanie się do wykonania prac na maszynach. Można zaplanować dostępność odpowiedniego personelu, części zamiennych, co przekłada się bezpośrednio na maksymalne ograniczenie czasu przestoju linii produkcyjnej.
Podobnego zdania jest Marcin Makowiecki, inżynier projektów w firmie Automatech, który uważa, że najważniejszą funkcjonalnością dla utrzymania ruchu, którą oferuje IIoT, jest konserwacja predyktywna. Wykrycie niesprawnego elementu maszyny i jego wymiana zanim spowoduje większe uszkodzenia pozwoli zaoszczędzić czas i zminimalizować koszty naprawy. Obecnie przewidywanie uszkodzeń nie jest na bardzo wysokim poziomie i jest oparte na prostych algorytmach. Zaawansowana analiza pozwoli na łączenie ze sobą danych i przewidywanie awarii na podstawie pozornie niezawiązanych ze sobą informacji.
Ważne jest jednak, aby działy utrzymania ruchu były odpowiednio przygotowane do obsługi maszyn zintegrowanych w IIoT. Osoby pracujące w działach utrzymania ruchu powinny być przeszkolone w zakresie obsługi oprogramowania i urządzeń. Dodatkowo powinny być wyposażone w niezbędne oprogramowanie i licencje służące do obsługi i diagnostyki maszyny. Odpowiednie przygotowanie zwiększy pewność w obsłudze urządzeń i przyspieszy diagnostykę urządzeń.
W przypadku wystąpienia błędu w oprogramowaniu można go szybko zidentyfikować i poprawić. Z perspektywy integratora najważniejsza jest możliwość zdalnego dostępu do maszyny. W takiej sytuacji można udzielać wsparcia technicznego bez konieczności przyjazdu na miejsce. Jest to szczególnie ważne na początku wdrażania nowego rozwiązania, kiedy nie zostały jeszcze wykryte wszystkie błędy.
Przyszłość to bez wątpienia Industry 4.0
Janusz Jakieła, Sales Manager Poland w firmie KUKA
Internet Rzeczy to zdecydowanie jedyna droga, która może zapewnić przedsiębiorcom efektywność w działaniu zakładów przemysłowych. W dzisiejszej rzeczywistości cyfrowy i realny świat to dwa byty tworzące nierozerwalną całość. Polskie firmy z branży przemysłowej coraz odważniej, pewniej, szybciej chcą i wdrażają rozwiązania, które wpływają na podniesienie jakości usług oraz produktów, zwiększają wydajność procesów produkcyjnych, poprawiają płynność poszczególnych prac.
Internet Rzeczy od 1999 roku, kiedy oficjalnie zaczęto o nim mówić, do dzisiaj stał się integralną częścią rozwoju w skali globalnej. Przedsiębiorstwa, które jeszcze nie podjęły konkretnych kroków w kwestii edukacji i implementacji IIoT, wkrótce zostaną w tyle. Wdrożenie inteligentnych rozwiązań z zakresu automatyki i robotyki to przede wszystkim szansa na zwiększenie wydajności pracy fabryk. Pierwszym krokiem powinna być analiza dotychczasowych procesów. Dopiero po wnikliwym określeniu sytuacji wyjściowej należy rozpocząć działania. Warto skorzystać tu z pomocy doświadczonych dostawców takich rozwiązań.
Internet Rzeczy to integracja maszyn, urządzeń, linii, wszystkich elementów występujących fizycznie z siecią, która daje możliwość zarządzania i monitorowania ich pracy w dowolnym miejscu i czasie. Dostęp do wszelkich danych związanych z procesami produkcyjnymi pozwala w czasie rzeczywistym je optymalizować. Inżynierowie zostają natychmiast informowani o awariach czy błędach, będących przyczyną spowolnienia poszczególnych procesów. Możliwa jest więc szybka reakcja i niedopuszczenie do opóźnień czy przestojów na linii produkcyjnej, które często generują znaczące straty.
Już wkrótce Internet Rzeczy stanie się naturalną i nieodłączną częścią wszystkich obszarów naszego życia. Warto zgłębić ten temat już teraz. Niezależnie od zasięgu działania oraz wielkości zakładu produkcyjnego przyszłość to bez wątpienia Industry 4.0.
Internet Rzeczy ? podstawa fabryki przyszłości
Jak twierdzi Jędrzej Kowalczyk z firmy FANUC Polska, IoT traktujemy jako podstawę fabryki przyszłości. Zgodnie z tą koncepcją maszyny i roboty będą współpracować ze sobą, wymieniając dane w czasie rzeczywistym, a produkty będą informować o swoim stanie. To z kolei sprawi, że wszystkie wymagania klientów, bez względu na unikalny charakter produktu czy zamawiany nakład, będą miały szansę zostać zrealizowane z zyskiem. Elastyczny proces produkcji pozwoli na wprowadzanie zmian w ostatniej chwili oraz umożliwi zniwelowanie zakłóceń zewnętrznych (np. opóźnione dostawy, nagły spadek lub wzrost zapotrzebowania itp.). Jednocześnie będzie istniała możliwość produkowania w krótszych cyklach, dzięki czemu nawet produkcja masowa będzie mogła stać się elastyczna i łatwo dopasowująca się do zmian rynkowych. Procesy produkcyjne staną się bardziej wydajne, a dodatkowo zwiększy się możliwość monitorowania i oszczędzania zużywanych zasobów energetycznych. Elastyczne fabryki przyszłości staną się miejscem bardziej przyjaznym pracownikom, którzy będą mogli wykonywać bardziej odpowiedzialne zadania i unikać pracy w niekorzystnym dla nich środowisku.
IIoT jest naturalną konsekwencją modernizacji parku maszynowego
Marcin Makowiecki, inżynier projektów w firmie Automatech
Zainteresowanie Przemysłowym Internetem Rzeczy w Polsce rośnie. Większość zakładów, dla których realizujemy projekty, oczekuje najnowszych technologii. Już od wielu lat dostępny jest sprzęt, który pozwala na stworzenie lokalnej sieci w maszynie. Obecnie następuje szybki rozwój w kierunku sieciowego łączenia komponentów automatyki przemysłowej, takich jak: napędy, aparatura pulpitowa, czujniki. Wdrażanie IIoT jest naturalną konsekwencją modernizacji parku maszynowego. Kolejnym etapem budowy systemu Internetu Rzeczy w zakładzie jest połączenie wszystkich maszyn we wspólną sieć. Jest to etap, na którym obecnie znajduje się większość zakładów w Polsce. Prawie wszystkie nasze projekty są podłączone do sieci wewnątrzzakładowej i przez nią pobierane są dane z naszych systemów. Następnie dane są prezentowane w systemach SCADA lub przechowywane na dyskach.
Zapisane dane nie mają wartości, jeżeli nie zostaną przetworzone. Ich wartość zdecydowanie wzrasta, kiedy na ich podstawie można wyciągnąć wnioski, zoptymalizować procesy czy przewidzieć awarię. Jest to trudny etap, ponieważ jest nowy dla wielu zakładów. Nie ma gotowych rozwiązań i dla każdego zakładu trzeba zaprojektować i przygotować rozwiązanie od początku. Wykonywanie analizy danych wiąże się z wykonywaniem zaawansowanych obliczeń oraz z dużą ilością danych; przetwarzanie ich na własnej infrastrukturze oznacza duże koszty początkowe. Pojawia się więc idea analizy danych w chmurach przemysłowych. Niestety, związane są z tym liczne zagrożenia wyciekiem danych czy atakiem na sieć zakładową. Te przeszkody zostaną pokonane z czasem, wraz z wdrażaniem kolejnych bezpiecznych i działających systemów.
Świadomość polskich przedsiębiorców
Jak wynika z ankiety redakcyjnej, pogłębianie wiedzy na temat IIoT jest: ważne (41%), bardzo ważne (30%), umiarkowanie ważne (15%), mało ważne (11%) lub nieważne (3%).
Okazuje się, że głównym źródłem informacji o IIoT są m.in.: Internet (wyszukiwarka) ? 71%, prasa branżowa (w formie drukowanej i online) ? 45%, seminaria/konferencje ? 37% ? rys. 1.
Patrząc kilka lat wstecz można dostrzec, że nakłady na robotyzację i automatyzację produkcji wyraźnie przyspieszyły, jednak ? jak podkreśla Mateusz Kluba z firmy BPSC ? do smart fabryk jeszcze sporo nam brakuje. Polskie firmy mają bardzo zrównoważone podejście do rozwoju Internetu Rzeczy, co w ocenie eksperta jest pozytywne. Nie zachłystujemy się nową technologią, ale staramy się sprawdzać, gdzie dana inwestycja jest dla nas najbardziej opłacalna i w którym obszarze uzyskamy najszybszy z niej zwrot. Przedsiębiorcy kalkulują i analizują każdą inwestycję.
Firmy głównie inwestują w automatyzację wąskich gardeł w procesach logistycznych przy wykorzystaniu systemów informatycznych. Można tu wymienić rozwiązania względnie proste, czego przykładem może być robot paletyzujący, wyposażony w algorytm rozpoznawania obrazu. Urządzenie samo tworzy jednostkę logistyczną i przekazuje informacje o niej do systemu ERP. Na tej podstawie ERP tworzy zadanie dla operatora wózka, który w danej chwili wie, że produkt jest przygotowany i wskazuje, gdzie go należy umieścić w magazynie.
Jak wynika z przeprowadzonego badania, w zakładach 70% respondentów planowane są inwestycje w rozwiązania wpisujące się w Przemysłowy Internet Rzeczy (rys. 2), których realizacja ma nastąpić: w bliżej nieokreślonym czasie (38%), w ciągu najbliższych 2?3 lat (35%), w ciągu najbliższego roku (23%) lub w ciągu najbliższych 5 lat (4%) ? rys.3. Z sondażu wynika, że w ciągu najbliższych 2?3 lat 67% przedsiębiorców zamierza zwiększyć budżet na inicjatywy związane z IIoT.
Zdaniem ankietowanych najbardziej użyteczne we wspieraniu IIoT są: sieci przewodowe lub bezprzewodowe, magistrale danych dla urządzeń (63%); interfejsy HMI, systemy SCADA, programy do archiwizacji danych, zarządzanie alarmami, komputery typu PC oraz IPC, urządzenia mobilne oraz komponenty wbudowane (56%); procesy technologiczne, systemy dyskretne lub wizyjne, czujniki, nadajniki (52%); systemy ogrzewania, wentylacji, klimatyzacji, chłodnictwa (HVAC/R) oraz ich komponenty (41%); systemy sterowania ruchem i robotyka oraz oprogramowanie CMMS, EAM, ERP, MES (37%); rozdział energii elektrycznej, generacja energii, oświetlenie (32%); silniki, napędy i serwomechanizmy (30%); projektowanie, analityka, systemy PLM, ERP, MES, przetwarzanie wsadowe, harmonogramowanie (26%); przyrządy do analizy lub sprzęt do kalibracji (18%); pompy, zawory oraz nastawniki (15%).
W opinii respondentów najbardziej użytecznymi w zakładzie atrybutami szkieletu programowego IIoT są: technologie mobilne (56%); interoperacyjność i otwarte standardy łączące ludzi, procesy oraz dane (52%); analityka (48%); technologia chmury (30%); bezpieczeństwo (26%); technologia edge computing (18%) ? rys. 4.
Główne bariery w implementacji IIoT
Łukasz Otta, dyrektor ds. transformacji cyfrowej w firmie Siemens Polska
Prawdopodobnie w awangardzie zmian związanych z IIoT znajdzie się najszybciej adaptujący nowinki technologiczne przemysł samochodowy. W przyszłości kluczowe dla branży automotive będą technologie Internetu Rzeczy, ułatwiające wymianę informacji pomiędzy czujnikami i poszczególnymi elementami samochodu a światem zewnętrznym. Niektóre rozwiązania IIoT już obecnie są wdrożone w fabrykach samochodów. Dzięki inteligentnemu zarządzaniu automatyką produkcji na jednej linii może być obecnie budowane wiele modeli.
Jednakże rozwój Przemysłowego Internetu Rzeczy napotyka na bariery w implementacji ? nie tylko w Polsce, ale i na świecie. Zapewne największą z nich jest obawa o szeroko rozumiane bezpieczeństwo i ochronę prywatności. Brakuje wciąż standardów dotyczących bezpieczeństwa danych, co ma szczególne znaczenie dla rozbudowy infrastruktury w oparciu o IIoT. Konieczna jest przede wszystkim certyfikacja rozwiązań. Druga przeszkoda w rozwoju to szeroko rozumiana bariera społeczno-legislacyjna. Istotna jest ciągła edukacja oraz wprowadzenie przejrzystych, zrozumiałych dla wszystkich regulacji prawnych o zasięgu europejskim w kwestiach związanych z wykorzystaniem pasma radiowego, normami dla promieniowania elektromagnetycznego i ochrony środowiska. Ostatnia, trzecia, to bariera technologiczna. Coraz więcej rozwiązań IIoT będzie wymagać wyższej przepustowości sieci, mniejszych opóźnień w przesyłaniu danych i coraz większej szybkości przepływu. Z pomocą przychodzi nam sieć 5G, która powinna się przyczynić do szerszego rozwoju i wykorzystania technologii IIoT w połączeniu z obszarami, takimi jak robotyka, rozszerzona rzeczywistość, sztuczna inteligencja, a także uczenie maszynowe. Z chwilą gdy przezwyciężymy te wszystkie bariery, możliwy będzie rozwój Przemysłowego Internetu Rzeczy na ?pełnej prędkości?.
Czynniki hamujące rynek
Jędrzej Kowalczyk z firmy FANUC Polska, nawiązując do raportu pt. ?Internet Rzeczy ? Polska Przyszłości?, opracowanego przez Ministerstwo Cyfryzacji w 2019 r., zauważa, że na drodze rozwoju IIoT w Polsce stoją następujące kwestie:
?brak edukacji kierunkowej i specjalistycznej ? obecnie tylko pojedyncze uczelnie oferują specjalizacje związane z IoT, co może przełożyć się na brak możliwości sprostania rosnącemu zapotrzebowaniu na wykwalifikowane kadry w tej dziedzinie;
?brak zamówień na rozwiązania IoT ze strony dużych spółek Skarbu Państwa ? problem ze skalowaniem rozwiązań na rodzimym rynku przez polskich producentów systemów IoT;
?brak ewidencji nowatorskich i wdrożonych prototypowych rozwiązań ? asymetria informacji, ograniczająca wymianę wiedzy pomiędzy uczestnikami rynku;
?nieprecyzyjne ramy prawne dotyczące IoT ? zagadnienia IoT rozproszone pomiędzy wieloma aktami prawnymi bez zachowania spójności;
?obecne zastosowania (głównie w sektorze logistyki i ochrony mienia) ograniczające się do rozwiązań M2M (Machine to Machine) ? może to utrudnić rozwój rodzimych rozwiązań IoT dla rynku konsumenckiego;
?obowiązujące przepisy prawa dotyczące gromadzenia, przechowywania, wykorzystywania danych oraz dzielenia się nimi, znacznie ograniczające rozwój IoT w Polsce. Jednym z ważniejszych wyzwań natury prawnej powiązanych z danymi są zagadnienia związane z własnością intelektualną. Jako że infrastruktura IoT bazuje na modelu chmurowym (cloud computing) oraz koncepcji Big Data, podobnych wyzwań będzie niestety przybywać lawinowo.
Jak wyjaśnia Marcin Makowiecki z firmy Automatech, wydaje się, że obecnie największa bariera występuje na poziomie integracji systemów maszynowych z zakładowymi. Kluczowe jest, aby nowa maszyna po prostu działała. Na drugi plan schodzi monitorowanie jej parametrów. Dopiero po pewnym czasie, gdy maszyna działa w sposób stabilny, myśli się o jej integracji z systemem zakładowym. Przychodzi etap, który wymaga współpracy wielu osób specjalizujących się w różnych dziedzinach: automatyków, specjalistów IT, inżynierów procesów, programistów SCADA.
Drugą barierą może być brak planu implementacji IIoT, bowiem już na etapie projektowania budowy Internetu Rzeczy oraz wdrażania nowych maszyn powinna być uwzględniana możliwość podłączenia do IoT i przewidzenia, jakie dane będą potrzebne. Jeżeli producent zastosuje sprzęt niewyposażony w interfejsy sieciowe lub interfejsy niezgodne z danym systemem, może się okazać, że w późniejszym okresie nie będzie możliwości integracji. Wiąże się to z dużą ilością różnych protokołów komunikacyjnych i wciąż dużym chaosem w tej kwestii. Każdy producent urządzeń czy oprogramowania posiada swoje własne rozwiązania lub wdraża rozwiązania, które są dla niego najbardziej dostępne. W przypadku gdy nowe urządzenia są niezgodne z obecną infrastrukturą, nie będzie możliwości ich integracji ze sobą.
Obecnie najtrudniejszym etapem jest analiza danych. Jest to nowy obszar, nieznany dla automatyków. Można powiedzieć, że traktowany jest bardziej jako popularne hasło niż poważne rozwiązanie techniczne. Potrzebny jest czas, aby inżynierowie mogli poznać nowe rozwiązania, widzieli realne korzyści i rozumieli sposób działania nowego podejścia do automatyki.
Rozwój IIoT hamują ponadto zagrożenia, jakie się z nim wiążą. Jeżeli wszystkie urządzenia są połączone w jednej sieci, wystarczy podłączyć się do jednego urządzenia sieciowego, żeby mieć dostęp do wszystkich pozostałych. Atak na zakładową sieć maszyn może mieć poważne konsenkwencje. Jest to zagrożenie, którego obawiają się przedsiębiorstwa na całym świecie.
Z kolei Mateusz Kluba z firmy BPSC uważa, że największą ? choć nie jedyną ? barierą we wdrażaniu Internetu Rzeczy w przemyśle jest przede wszystkim niskie nasycenie systemami klasy ERP w sektorze wytwórczym. Od lat o tym się mówi i mimo że przybywa firm, które wdrożyły oprogramowanie lub je wymieniają na rozwiązania wyższego rzędu, to nasz krajowy dystans do średniej unijnej jest duży, ponad 10-procentowy. Trzeba to jasno powiedzieć ? dziś jesteśmy w stanie digitalizować się szybciej. Według Eurostatu w 2018 roku tylko co trzecia polska firma produkcyjna miała system klasy ERP, a to dowodzi, że ? mówiąc eufemistycznie ? mamy spore pole do rozwoju.
W Polsce dominuje opinia, że zaawansowane technologie zarezerwowane są dla dużych firm, co ? jak twierdzi Mateusz Kluba ? jest mitem. Jest wręcz przeciwnie, dzięki cyfryzacji mniejsi gracze mogą skutecznie konkurować z największymi przedsiębiorstwami. Co więcej, sam proces wdrażania, np. systemu, w mniejszej strukturze jest szybszy, tańszy i w krótszym czasie widoczne są jego efekty.
Według eksperta z firmy BPSC drugim, równie ważnym hamulcem rozwoju IoT w polskim przemyśle jest niedostateczna znajomość nowoczesnych narzędzi, umożliwiających zbliżenie się do standardu Industry 4.0. Hasło ?Przemysł 4.0? w debacie publicznej funkcjonuje od dawna i jest odmieniane przez wszystkie przypadki, jednak tak naprawdę wdrożeń jest stosunkowo niewiele, ponieważ przedsiębiorcy obawiają się zmian, z jakimi to pojęcie się wiąże. Tymczasem wprowadzanie rozwiązań, które podsuwa nam czwarta rewolucja przemysłowa, można przeprowadzać etapami, zaczynając od tych obszarów, w których zmiany przyniosą najwięcej korzyści, a następnie digitalizować kolejne. Warto pamiętać o tym, że firmy, które nadal będą się wzbraniały przed cyfryzacją albo wprowadzą ją z opóźnieniem, będą musiały liczyć się z tym, że ich działalność ograniczy się wyłącznie do prostego wytwarzania komponentów i części. Będą miały problem np. z szybką odpowiedzią na potrzebę modyfikacji komponentu ze strony zlecającego, a to m.in. umożliwia IIoT.
Teraz jest najlepszy moment na zmiany
Mateusz Kluba, starszy specjalista ds. wdrożeń ? Team Leader w firmie BPSC
Rozwój ekosystemu Przemysłowego Internetu Rzeczy opiera się na wykorzystaniu aplikacji, które będą w coraz większym stopniu pośredniczyć w wymianie danych pomiędzy maszynami, jako priorytet ustanawiając szeroko rozumianą integrację. Poziom automatyzacji procesów produkcyjnych i logistycznych w niektórych firmach jest zaawansowany, ale jeszcze trudno mówić o w pełni autonomicznych zakładach. Jednak większość firm ma dużo do nadrobienia. Według Eurostatu tylko co trzecia firma produkcyjna w Polsce jest wyposażona w system ERP. Jak podaje GUS, w roku 2018 tylko 11,4% firm przetwórstwa przemysłowego korzystało z płatnych usług chmury obliczeniowej, a te właśnie rozwiązania są podstawą do wdrażania rozwiązań IIoT.
Pomimo postępującego wykorzystania systemów klasy ERP w Polsce, dane z maszyn wciąż często wprowadza się do systemu ręcznie, bo producenci maszyn nie są skorzy do współpracy i integracji z zewnętrznymi systemami informatycznymi. Widać to szczególnie w zakładach produkcyjnych, w których park maszynowy nie należy do najnowszych. Warto zauważyć, że otrzymywane informacje często nie pozwalają też na wyciągnięcie istotnych wniosków, a to ma bezpośrednie przełożenie na efektywność i koszty związane z produkcją.
Większość wdrażanych rozwiązań IIoT implementowanych jest pilotażowo lub fragmentarycznie. Niemniej jednak nie ma wątpliwości, że teraz jest najlepszy moment, żeby tak pokierować rozwojem infrastruktury IT w firmie, by w niedalekiej przyszłości była ona gotowa na znaczące wdrożenie rozwiązań Przemysłowego Internetu Rzeczy. Odpowiednie przygotowanie firmy pod względem systemowym i operacyjnym na pojawienie się innowacyjnych technologii pozwoli znaczenie uprosić i skrócić uruchomienie IIoT w strukturze firmy.
Co napędza rozwój rynku?
Jak wyjaśnia Mateusz Kluba z firmy BPSC, motorem napędowym rozwoju IIoT jest czwarta rewolucja przemysłowa, czyli połączenie dwóch światów: fizycznego z wirtualnym. Industry Internet of Things to przede wszystkim inteligentna i bezpieczna wymiana informacji między tymi światami. Urządzenia IoT bez udziału człowieka potrafią się wymieniać informacjami, co pozwala im z jednej strony na bardziej efektywne funkcjonowanie, a z drugiej na optymalizację całego procesu produkcyjnego. Czujniki, sensory, skanery, kamery itp. potrafią poprzez sieć przekazywać dane operacyjne do centralnego systemu zarządzania, jakim jest ERP. Biorą udział w procesach, nie tylko zastępując czynności wykonywane dotychczas przez ludzi, ale w dużej mierze realizując zadania, które wcześniej nie były znane. Nic dziwnego, że, jak podaje Gartner, tylko w tym roku na świecie będzie działało ponad 20 mld urządzeń IoT podłączonych do sieci. Accenture przewiduje, że globalna wartość rynku Przemysłowego Internetu Rzeczy w 2020 roku wyniesie 500 mld dolarów. Wydaje się, że idea Przemysłu 4.0, która od lat jest trendem dominującym, będzie pobudzać wydatki przemysłu w IoT.
Powołując się na analizę ?Global Industrial IoT? firmy doradczej Research & Markets, światowy rynek IoT dla przemysłu do 2024 roku będzie rósł w tempie 8,67% rocznie. Rozwój Internetu Rzeczy w przemyśle wynika z wysokiego popytu na inteligentne aplikacje, które podnoszą produktywność. Drugim powodem są coraz niższe koszty tych innowacyjnych technologii.
Zdaniem Mariusza Hetmańczyka, eksperta Platformy Przemysłu Przyszłości, o wzroście zainteresowania systemami IIoT może świadczyć również wielość rozwiązań przeznaczonych do konkretnych zastosowań, m.in. Internet przedmiotów konsumpcyjnych (Consumer Internet of Things ? CIoT), Internet wszystkiego (Internet of Everything ? IoE) czy Internet rzeczy robotycznych (Internet of Robotic Things ? IoRT).
Zastosowanie urządzeń oraz infrastruktury sieciowej IIoT wymaga jednak zwrócenia szczególnej uwagi na elementarne składowe cyberbezpieczeństwa (dotyczące aplikacji, informacji oraz sieci), a także planowanie odzyskiwania danych po awarii.
Warto nadmienić, że zastosowanie urządzeń Przemysłowego Internetu Rzeczy pozwala na ułatwienie implementacji takich elementów, jak: systemy cyberfizyczne, sztuczna inteligencja w sterowaniu i zarządzaniu, roboty współpracujące, cyfrowy bliźniak, narzędzia do analizy danych, duże zbiory danych oraz systemy rozszerzonej i wirtualnej rzeczywistości.
Natomiast Marcin Makowiecki z firmy Automatech twierdzi, że rozwojowi rynku IIoT sprzyja coraz większa liczba urządzeń umożliwiających podłączenie do Internetu Rzeczy oraz osiągnięcie korzyści, które się z nim wiążą. Nowoczesne sterowniki PLC, napędy, kamery przemysłowe są wyposażone w obsługę protokołów komunikacyjnych. Coraz częściej stosuje się aparaturę pulpitową lub urządzenia wykonawcze podłączone do sieci. W prosty sposób można ustawiać parametry oraz przeprowadzać diagnostykę. Dodatkowo komunikacja tych urządzeń staje się coraz bardziej intuicyjna. Możliwość podłączenia maszyny do zakładowego Internetu Rzeczy nie jest już problemem. Rozwojowi sprzyja również coraz mniejsza różnica lub całkowity brak w cenie urządzeń wyposażonych w rozwiązania IIoT w porównaniu z tymi, które są ich pozbawione.
Nie bez znaczenia jest, że następuje rozwój oprogramowania przeznaczonego do obsługi urządzeń przemysłowych. Producenci dążą do jak największego zintegrowania oprogramowania. Przy pomocy jednego środowiska można napisać program PLC, przygotować panel HMI, skonfigurować napędy, zaimplementować funkcje bezpieczeństwa. Te wszystkie funkcje są już dostępne w środowiskach programistycznych i ? jak prognozuje Marcin Makowiecki ? będzie to jeden z kierunków rozwoju.
Zdaniem eksperta w najbliższym czasie będzie następował rozwój małych urządzeń IIoT, takich jak: aparatura pulpitowa, czujniki, wyspy pneumatyczne. Będą one stopniowo zastępowały metody wykorzystywane do tej pory. Jest to trend, który widać od pewnego czasu i z pewnością producenci będą rozszerzali swoją ofertę produktową w tym kierunku.
Równolegle do rozwoju urządzeń wejściowych/wyjściowych będzie następował rozwój oprogramowania. Producenci dążą do stworzenia oprogramowania umożliwiającego konfigurację wszystkich urządzeń za pomocą jednego środowiska. Obecnie dostępnych jest już wiele możliwości. Będą one rozszerzane o nowe funkcje. Jedno zintegrowane środowisko do konfiguracji wszystkich urządzeń na wszystkich poziomach IIoT to kierunek, w którym zmierza rozwój oprogramowania.
Jerzy Greblicki, doradca zarządu ds. Przemysłu 4.0 i dyrektor branży Radical Automation w firmie AIUT
Wdrożenia rozwiązań IoT definiuje potrzeba biznesowa, a ta jest coraz bardziej widoczna. Rynek popytu nieustannie ewoluuje, zmuszając przedsiębiorstwa do reorganizacji dotychczasowej strategii realizacji procesu produkcji. Oparte na tradycyjnych systemach automatyki zakłady poszukują nowych rozwiązań, pozwalających na efektywne zarządzanie w oparciu o rzeczywisty stan fabryki. Wymaga to jednak monitorowania i poddawania wnikliwej analizie wszystkich procesów produkcji. W takim wypadku jedynie integracja systemów z dziedziny automatyki, informatyki, IoT i logistyki pozwoli na pełną optymalizację cyklu produkcyjnego, stąd też rosnący popyt na rozwiązania Przemysłowego Internetu Rzeczy. Nowe narzędzia do zarządzania logistyką i produkcją niezbędne są zwłaszcza dużym przedsiębiorstwom, gdzie skala i złożoność cykli produkcji oraz dostaw niejako wymusza doskonalenie procesów. Inteligentne systemy mogą nie tylko informować o konieczności napraw, ale przede wszystkim pozwalają przewidzieć możliwe awarie, dzięki czemu kosztowne przestoje stają się coraz mniej prawdopodobnym scenariuszem.
Dzisiejsze technologie pozwalają udoskonalać linie produkcyjne i maszyny już na etapie ich wirtualnego uruchomienia, śledzić cykl dowolnej linii produkcyjnej, a następnie każdego wytworzonego przedmiotu. W przypadku Virtual Commissioning mówimy o znaczącym przyspieszeniu rozruchu maszyn i linii produkcyjnych. System pozwala testować oprogramowanie, symulować mechanikę i automatykę zdefiniowanych procesów ? w efekcie wykrywać błędy konstrukcyjne i eliminować je już w fazie projektowej. Z naszych doświadczeń wdrożeniowych wynika, że to rozwiązanie dedykowane jest zwłaszcza dla dużych projektów lub gdy okres przeznaczony na przebudowę aktualnie istniejącej instalacji jest bardzo krótki.
W dalszej przyszłości będzie następowała rozbudowa rozwiązań analitycznych, chmurowych. Coraz częściej słyszy się o wysyłaniu danych z maszyn do analizy przez technologie Big Data. Nie ulega wątpliwości, że jeżeli zbierzemy dane produkcyjne oraz dane stanu technicznego maszyn z całego zakładu, to będą one duże. Można je przetwarzać na własnych serwerach, ale wymaga to dużej inwestycji w infrastrukturę już na samym początku. Dlatego przetwarzanie i analiza danych z zakładów będzie kierowana do chmury. Chmura umożliwia rozpoczęcie analizy od bardzo prostych funkcji, a w dalszej perspektywie czasowej nie ma ograniczeń co do wielkości i możliwości aplikacji. Rozwój chmury przemysłowej pozwoli na zatarcie różnic pomiędzy poziomami IIoT oraz pozwoli na zbudowanie prawdziwego Internetu Rzeczy.
Jak prognozuje Łukasz Otta, dyrektor ds. transformacji cyfrowej w firmie Siemens Polska, IoT jest tą technologią, która zrewolucjonizuje wytwarzanie w przemyśle. Wymusi także zmiany w sposobie funkcjonowania przedsiębiorstw. Dzięki Internetowi Rzeczy przedsiębiorstwa usprawniają swoje modele biznesowe, wynajdują nowe produkty i usługi. Minęło blisko 10 lat, zanim firmy dostosowały się w swoim działaniu do zmian, jakie przyniósł Internet i e-commerce. Teraz czas na to, by przygotowały się do rewolucji, jaką niesie ze sobą Internet Rzeczy.
Internet Rzeczy w zakładzie przemysłowym pozwoli przedsiębiorstwom pozyskiwać informacje o procesach wytwórczych i jakości wytwarzanych produktów oraz podzespołów. Jednak przemysłowy IoT dopiero staje się technologią budującą przewagę konkurencyjną. Według badania Siemens ?Smart Industry Polska 2018?, przeprowadzonego we współpracy z Ministerstwem Przedsiębiorczości i Technologii, wśród najpowszechniej stosowanych rozwiązań wspierających innowacyjność przedsiębiorstwa, IIoT wymieniany był przez 12% respondentów. To stosunkowo mało, bo technologia ta znajduje się dopiero na początku swojego rozwoju. Jednak już teraz wiąże się z nią duże nadzieje. Przemysłowy Internet Rzeczy jest, zdaniem badanych, jednym z tych rozwiązań, które znacznie przyczynią się do wzrostu zysków przedsiębiorstwa.
Agata Abramczyk
Raport powstał w oparciu o dane uzyskane z ankiety przeprowadzonej wśród czytelników magazynu Control Engineering Polska. Oprócz tego przy tworzeniu raportu bazowano na informacjach pochodzących od dostawców rozwiązań IoT. Raport nie odzwierciedla pełnego obrazu rynku.
