Industrielles IoT und die Bausteine ​​für Industrie 4.0

Wenn Sie etwas Neues bauen möchten, hilft es, neue Bausteine.

Die Erste Industrielle Revolution kam Ende des 18. Jahrhunderts, weil sie neue Infrastrukturen lieferte – neue Bausteine ​​für die Wirtschaft unter anderem in Form von Dampfkraft und mechanisierten Werkzeugen.

Die zweite industrielle Revolution im frühen 20. Jahrhundert profitierte von Elektrizität, Erdöl und Automatisierung.

In ähnlicher Weise haben Technologien wie das Aufkommen des PCs, das Internet und die Fortschritte in der Telekommunikation die Wirtschaft in den letzten Jahrzehnten verändert.

Obwohl sich Ökonomen nicht einig über die Verwendung des Begriffs „Dritte industrielle Revolution“ zur Beschreibung dieser Fortschritte sind, sind die Auswirkungen dieser technologischen Bausteine ​​auf die Wirtschaft beträchtlich. Hier kommt Industrie 4.0 ins Spiel, die eine vierte industrielle Revolution verspricht, die eine Reihe neuer Technologien nutzt.

Das Versprechen von Industrie 4.0 ist, dass neue Bausteine ​​zur Verfügung stehen, die eine neue Ära des Wandels für die Industrien einleiten könnten. IoT und seine industrielle Manifestation Industrial IoT sind zwei Beispiele. IIoT ist ein wesentlicher Baustein dieser digitalen Revolution. Es ermöglicht uns, Sensor-, Mess- und Überwachungstechnologien unterschiedlicher Art einzusetzen, um physikalische Prozesse in digitale Informationen zu übersetzen. Diese Informationsdaten können dann analysiert und modelliert werden, um digitale Zwillinge des physischen Prozesses zu erstellen, die es Unternehmen ermöglichen, virtuelle sensorgestützte Modelle zu optimieren und zu testen, bevor sie in der realen Welt eingesetzt werden.

Einer der wichtigsten Bausteine, die industrielle IoT-Anwender aufbauen müssen, ist die drahtlose Konnektivität. Obwohl die kabelgebundene Konnektivität zweifellos eine Welle beeindruckender Technologien ermöglicht hat, wird ihre Angemessenheit zunehmend in Frage gestellt, da das IIoT Einzug hält. Nehmen wir als Beispiel die Fertigung. Obwohl Hersteller seit vielen Jahrzehnten auf die Automatisierung am Fließband setzen, werden die kabelgebundenen Netzwerke, die sie normalerweise verwenden, um Geräte und Maschinen zu verbinden, nicht ausreichen, um alle verschiedenen IIoT-Geräte zu verbinden, die in einer Fabrik der Zukunft auftauchen werden.

Denken Sie an Hunderte und möglicherweise Tausende von Geräten, die verbunden werden müssen. Diese Geräte könnten die Bestandsverfolgung für Werkzeuge, Ersatzteile und Inventar, Umgebungsüberwachung und zustandsbasierte Überwachung vorhandener Maschinen umfassen, um die Leistung zu messen. Sie könnten auch Fahrerlose Transportfahrzeuge, digitale persönliche Schutzausrüstung (PSA) in die Liste aufnehmen, um nur zwei weitere Beispiele zu nennen. Viele dieser Anwendungen beinhalten Mobilität. Auch für Anwendungen, bei denen dies nicht der Fall ist, sind die Verdrahtungskosten erheblich. Drahtlose Netzwerke unterstützen nicht nur Mobilität, sondern vereinfachen auch die Installation und Einrichtung und senken die Kosten.

Stellen Sie sich über die Fertigung hinaus einen riesigen Tagebau mit autonomen Bohr- und Sprengmaschinen, autonomen Erztransportern, ferngesteuerten Ladern und Zügen sowie umherziehenden Arbeitern vor. Ebenso klar ist, dass mobile, drahtlose Konnektivität von entscheidender Bedeutung ist. Dasselbe gilt für die Fernüberwachung von Patienten oder das Sammeln von Daten von Turbinen in einem Offshore-Windpark.

Industrieanlagen sind oft mobil. Auch wenn ein Vermögenswert feststeht, ist er es selten dauerhaft. Aus diesem Grund werden 4G/LTE- und 5G-Netze oft in einem Atemzug mit Industrie 4.0 und IIoT genannt. Der 5G-Funkstandard, der in diesem Jahr erstmals eingeschränkt ausgerollt wird, wurde speziell für die Unterstützung von IIoT-Anwendungen entwickelt. Im Gegensatz zu einigen drahtlosen Netzwerktechnologien wie Wi-Fi sind Mobilfunktechnologien sehr sicher, zu 99,999 % zuverlässig und können eine große Anzahl von Sensoren und Geräten mit extrem niedrigen Latenzen verarbeiten. Für autonome Anwendungen, bei denen die Reaktionszeiten extrem schnell sein müssen, sind diese Überlegungen entscheidend.

Viele der erweiterten Funktionen von 5G wurden als Aktualisierungen des 4G/LTE-Funkstandards integriert. Interne Nokia-Studien haben ergeben, dass 85 % der Anwendungen, die von 5G unterstützt werden könnten, heute von 4G/LTE unterstützt werden könnten.

Sowohl 4G/LTE als auch 5G können für private Netze mit kleinen Lösungen eingesetzt werden, wie zum Beispiel dem Aufbau eines temporären Netzes für Ersthelfer im Falle einer Naturkatastrophe. Sie können auch enorm komplexe Installationen ermöglichen, die Zehntausende von Geräten und Benutzern über Gebiete von bis zu 20.000 Quadratkilometern unterstützen.

Einer der anderen Bausteine ​​für IIoT ist Multi-Access-Edge-Computing (MEC). Der Transport der Informationen von Tausenden von Sensoren zu entfernten Rechenzentren in der Cloud führt zu Latenzen, die es für viele industrielle Anwendungen schwierig machen, mit ausreichender Geschwindigkeit zu reagieren. Bei der Videoüberwachung macht es beispielsweise wenig Sinn, Terabyte an Streaming-Videodaten zu transportieren, die ein nahezu unveränderliches Bild des Sicherheitsperimeters zeigen. Edge-Processing ermöglicht sehr geringe Latenzen und kann zur Analyse von Daten, einschließlich Video- oder Audiostreams, verwendet werden. Die Technologie ermöglicht, dass nur Filmmaterial, das sich auf anomales Verhalten bezieht, an einen entfernten Operator gesendet werden kann, der an einer Überprüfung interessiert sein könnte.

Glücklicherweise sind Edge-Processing-Ressourcen Teil der 5G-Architektur, bei der es sich um ein vollständig virtualisiertes, softwaredefiniertes Netzwerk handelt. Mit anderen Worten, das lokale 5G-Netzwerk kann problemlos die virtualisierten Edge-Computing-Ressourcen hosten, die von den lokalen IIoT-Anwendungen benötigt werden. Es kann in diesem Sinne als Plattform für den Aufbau verschiedener Arten von IIoT-basierten Anwendungen fungieren und bietet nicht nur digitale Konnektivität, sondern auch Edge-basierte Rechenressourcen.

Neben diesen Technologiebausteinen ist es für viele Branchen auch essenziell, zu lernen, diese Technologie ganzheitlich anzugehen. Das Versprechen von Smart Cities, Fabriken, Bergwerken und Krankenhäusern ist der Austausch von Daten und Informationen aus verschiedenen Bereichen. Die wahre Magie des maschinellen Lernens besteht darin, Korrelationen zwischen riesigen Datenmengen zu erkennen, die sonst menschlichen Analysten entgehen würden. Die Mitarbeiter der Operations Technology (OT) betrachten Technologie oft als Wegbereiter von Insellösungen. Sie müssen enger mit der IT zusammenarbeiten, die in der Regel einen ganzheitlichen Plattformansatz für die Technologie verfolgt. Diese Partnerschaft zwischen OT und IT wird entscheidend sein, um die Vorteile des industriellen IoT voll auszuschöpfen und Technologien wie 5G und Edge Computing zu unterstützen. Eine solche Zusammenarbeit, die von einer starken Unterstützung durch die Führungskräfte unterstützt wird, kann sicherstellen, dass Ihre technologischen Bausteine ​​optimal auf Ihre Geschäftsanforderungen abgestimmt sind.

Houman leitet die Marketingaktivitäten von Nokia für große Unternehmen und Hyperscaler. Er ist begeistert von all den neuen Möglichkeiten, wie Netzwerk-, Analyse- und IoT-Technologien angewendet werden können, um die Art und Weise, wie ihr Geschäft gemacht und geführt wird, zu verändern. Er hat auch das Marketing für das IP-Routing-Portfolio von Nokia geleitet. Zuvor war er daran beteiligt, das Cloud-Networking-Unternehmen Nuage Networks ins Leben zu rufen, ein Unternehmen, das sich auf die Virtualisierung von Rechenzentren und SDN über Rechenzentren und Zweigstellen (SD-WAN) hinweg spezialisiert hat. Außerdem hatte er Führungspositionen im Produktmanagement in risikokapitalfinanzierten Start-ups sowie in multinationalen Unternehmen inne. Houman hat einen MBA der UC Berkeley und einen Master in Elektrotechnik der Columbia University.