Vă gândiți să utilizați IoT în producție? Citiți asta mai întâi

Un sondaj recent realizat de McKinsey dezvăluie că producătorii care au reușit să treacă la Industria 4.0 înainte de pandemie s-au simțit mai bine pregătiți pentru a face față crizei. De fapt, 94% dintre respondenți au mărturisit că IoT în producție, alături de alte tehnologii, a jucat un rol cheie în menținerea operațiunilor lor în funcțiune în aceste vremuri tulburi.

Cercetarea demonstrează că implementarea soluțiilor și serviciilor IoT poate ajuta nu numai sectorul industrial să navigheze în criza post-pandemie, ci și să îmbunătățească rata de creștere a afacerilor cu aproximativ 25%.

Continuați să citiți pentru a descoperi aplicațiile IoT în producție și provocările la care vă puteți aștepta dacă vă gândiți să oferiți unităților de producție un upgrade IoT.

Adoptarea IoT în producție în cifre

Digitalizarea a câștigat popularitate în sectorul de producție în ultimii ani, iar această tendință este de așteptat să continue. De exemplu, se estimează că piața de producție inteligentă va crește de la aproximativ 250 de miliarde de dolari în 2021 la 658 de miliarde de dolari până în 2029.

Conceptul de fabrică inteligentă nu se limitează cu siguranță la Internetul lucrurilor. De asemenea, se bazează pe alte tehnologii, cum ar fi inteligența artificială (AI), viziunea computerizată, big data și diferite tipuri de automatizare. Dar chiar dacă ne concentrăm exclusiv pe IoT, putem vedea că această tehnologie este promițătoare. McKinsey se așteaptă ca sectorul industrial IoT să atingă 500 de miliarde de dolari până în 2025 (în creștere de la 290 de miliarde de dolari în 2020).

Cu o prognoză și mai bună pentru Internetul lucrurilor în producție, Cisco consideră că această industrie va fi printre cei mai mari beneficiari ai IoT în viitorul apropiat, deoarece tehnologia va avea un impact uriaș de 3,9 trilioane de dolari asupra acestui sector.

Dar ce spun producătorii? Potrivit unui sondaj recent realizat de PwC în rândul companiilor industriale, 91% dintre respondenți au investit în fabrici digitale, aproape jumătate dintre participanți așteaptă rentabilitatea investiției după cinci ani, în timp ce 3% speră la o rambursare rapidă în primul an.

Top 6 cazuri de utilizare IoT în producție

IoT transformă sectorul de producție în trei dimensiuni:

1. Urmărirea activelor industriale
2. Asigurarea sigurantei
3. Permite întreținerea predictivă
4. Experimentarea schimbărilor de proces și a designului produselor
5. Câștigarea vizibilității în lanțul de aprovizionare de producție
6. Monitorizarea operațiunilor de la distanță și externalizate

Urmărirea activelor industriale

Information Technology & Innovation Foundation (ITIF) raportează că soluțiile IoT care monitorizează utilizarea mașinilor pot crește productivitatea producției cu până la 25%.

Dispozitivele IoT agregează datele de la mașinile din fabrică și le transmit în cloud pentru analize detaliate pentru a produce informații despre parametrii de utilizare ai mașinii, cum ar fi timpul de configurare, timpul de mers în gol și opririle minore, printre altele. Acest lucru oferă operatorilor de mașini o vedere detaliată a performanței și îi informează despre probleme potențiale - de exemplu, dacă o mașină este inactivă prea mult timp în timp ce o altă mașină cu funcționalități similare este suprautilizată.

În plus, angajații pot folosi IoT în producție pentru a localiza rapid articolele în depozite mari. Richard Soley, director executiv la The Industrial Internet Consortium, a evidențiat această problemă spunând: „Clientul a descoperit că lucrătorii săi își petreceau 47% din timp doar căutând instrumentele potrivite, dar cu o soluție IIoT, lucrătorului i se poate spune că unealta de care aveau nevoie era la 10 metri în spatele lor și la stânga.”

Pentru vizibilitate în timp real a activelor, puteți echipa articolele cu etichete RFID sau Bluetooth. Robert Schmid, tehnolog șef la Deloitte Digital, a raportat că unul dintre clienții săi a economisit 3 milioane de dolari anual pe fiecare dintre liniile de producție, după ce și-a montat echipamentele cu senzori de urmărire a locației.

Asigurarea sigurantei

Senzorii IoT pot urmări condițiile de lucru și pot detecta scurgerile de materiale periculoase. De exemplu, senzorii de gaz pot detecta vapori toxici, notificând în timp util un manager de la locul de muncă care poate evacua angajații și poate minimiza daunele.

Un alt caz de utilizare IoT în producție este protejarea angajaților. Departamentul Muncii din SUA a raportat 4.764 de răni mortale legate de muncă numai în 2020. Folosirea dispozitivelor portabile la nivelul fabricii ar putea ajuta fabricile să rezolve această problemă descurajantă. Dispozitivele purtabile pot aduna date despre starea de sănătate a lucrătorilor. Ele pot capta datele biometrice ale oamenilor, cum ar fi ritmul cardiac și temperatura corpului, și pot detecta și raporta orice tipare neobișnuită. Acest lucru îi ajută pe managerii de tură să identifice lucrătorii care nu se simt bine și sunt deosebit de susceptibili la căderi și alte răni.

Un exemplu de IoT în producție vine de la Nation Waste, Inc., o companie de reciclare a deșeurilor. Firma este foarte conștientă de pericolele pe care le prezintă substanțele toxice și mașinile grele pentru sănătatea umană. Nation Waste și-a echipat angajații cu soluții portabile IBM Watson IoT și cu senzori montați la locul de muncă. Acest lucru a permis managerilor să detecteze orice semn de oboseală, deshidratare și epuizare în rândul angajaților și să acționeze pe baza acestor informații. Această inițiativă a condus la o reducere cu 60% a costurilor legate de vătămare.

Permite întreținerea predictivă

Marii producători pierd în jur de 323 de ore de producție pe an din cauza perioadelor de nefuncționare a echipamentelor. Dacă adunăm veniturile pierdute și potențialele penalități financiare pentru nerespectarea termenelor limită, costurile asociate cu defecțiunile utilajelor se pot ridica la 532.000 USD pe oră pentru fabricile mari de producție. Utilizarea IoT în producție poate identifica funcționarea defectuoasă a echipamentelor în stadii incipiente, reducând la minimum timpul de nefuncționare și, potrivit McKinsey, reducând costurile de întreținere cu aproximativ 40%.

Senzorii IoT montați pe echipamente industriale vor colecta date legate de performanță, inclusiv presiune, vibrații etc., în timp real. Aceste informații sunt transmise către gateway sau direct către cloud și sunt combinate cu datele de configurare ale mașinii și istoricul utilizării acestuia pentru a detecta orice tipare anormale. Managerii de etaj al fabricii vor avea acces la analiză și vor programa inspecții și întreținere ulterioare, astfel încât impactul asupra procesului de producție să fie minim.

Un exemplu sunt anvelopele pentru camioane compatibile IoT, unde senzorii adună date despre utilizarea anvelopelor pentru a programa întreținerea și înlocuirea, evitând situația în care anvelopa explodează în timpul unei călătorii de transport, oprind vehiculul și întârziind livrarea. Volvo și-a echipat camioanele cu senzori IoT, ceea ce a dus la o reducere cu 70% a timpului de diagnosticare și la o scădere cu 25% a timpului de reparație.

Pe lângă reducerea timpului de nefuncționare, întreținerea predictivă crește durata de viață a echipamentului, reduce costurile și scade riscul de accidente. Este un înlocuitor mai eficient și mai sigur pentru întreținerea tradițională cu inspecții programate, mai ales că uneori mașinile de producție nu sunt ușor accesibile și nu este sigur să fii în preajma lor.

Experimentarea schimbărilor de proces și a designului produselor

IoT pentru producție poate fi implementat împreună cu AI și alte tehnologii pentru a crea gemeni digitali de produse noi și fabrici întregi. Un geamăn digital este un model de computer al unei anumite mașini, al unui proces sau al întregii fabrici cu toate echipamentele și alte active. Imită starea și interacțiunile componentelor din lumea reală. Managerii și inginerii pot folosi această tehnologie pentru a efectua experimente, a testa noi procese și a observa consecințele înainte de a aplica schimbările în viața reală.

Gemenii digitali pot ajuta la simularea noilor linii de producție și la detectarea zonelor care necesită optimizare, la planificarea designului depozitelor, la rularea actualizărilor de produse și la optimizarea proceselor existente pentru a elimina ineficiența. Unilever, un producător britanic de bunuri de larg consum, operează opt fabrici gemene digitale situate în SUA, Europa și Asia. Împreună cu business intelligence, tehnologia a permis companiei să reducă numărul de alerte care necesită prezență fizică în fabrică cu 90% pe zi.

Echipele de producție pot folosi, de asemenea, gemeni digitali pentru a experimenta un produs. De exemplu, Ford dezvoltă de obicei șapte modele virtuale pentru fiecare dintre vehiculele sale. Fiecare model acoperă un aspect diferit de producție.

Câștigarea vizibilității în lanțul de aprovizionare de producție

Soluțiile de management al lanțului de aprovizionare bazate pe IoT oferă producătorilor acces la informații în timp real despre locația și starea articolelor individuale, precum și la camioanele de livrare. Părțile interesate pot monitoriza, de asemenea, circumstanțele de depozitare și livrare a articolelor, cum ar fi umiditatea, temperatura etc. Cu lanțul de aprovizionare convențional, managerii pot vedea că articolele sunt deteriorate numai după ce sunt livrate. Dar, odată cu producția inteligentă IoT, a devenit posibil să se detecteze orice deteriorare sau încălcare a recomandărilor de stocare în timp ce articolul este încă în tranziție și să declanșeze ajustări ale condițiilor.

De exemplu, gândiți-vă la o companie farmaceutică care livrează o comandă către un centru de distribuție folosind șoferi terți. Articolele sensibile la temperatură sunt plasate într-un recipient cu senzori atașați. Dacă sistemul de răcire eșuează, senzorii vor detecta creșterea temperaturii și vor notifica imediat compania farmaceutică cu privire la încălcările condițiilor de depozitare. Compania va contacta șoferul pentru a-i cere să reseteze sistemul de răcire, prevenind astfel potențiala alterare a medicamentului.

Un exemplu de astfel de sistem alimentat de IoT este Efento Transport, care asigură transportul în siguranță a vaccinurilor și medicamentelor care necesită monitorizare continuă a temperaturii. Senzorii wireless citesc și transmit date de temperatură. Sistemul monitorizează valorile și alertează părțile implicate dacă citirile depășesc pragurile predefinite.

Producătorii pot plasa, de asemenea, senzori IoT pe podelele fabricii pentru a ști ce articole sunt fabricate pentru a evita plasarea comenzilor duble. De exemplu, fabrica inteligentă Ericsson din Texas a poziționat acest tip de urmărire a activelor și a economisit până la 5% din costurile achizițiilor de piese de schimb.

Monitorizarea operațiunilor de la distanță și externalizate

Potrivit Deloitte, directorii de producție din SUA raportează că în prezent este cu 36% mai greu să găsești candidați calificați în sector, comparativ cu 2018. Această lipsă de talent și capacități locale îi obligă pe producători să-și diversifice locațiile operațiunilor. Atunci când achiziționează unități de producție într-un alt oraș sau externalizează operațiunile către o terță parte, companiile doresc în continuare să monitorizeze standardele și viteza de producție. Senzorii IoT pot trimite date de performanță în timp real către sediul central pentru a evalua eficiența producției și condițiile din fabrică și pot identifica funcționarea defectuoasă a echipamentelor fără a deplasa fizic la unitate.

De exemplu, senzorii de pe acoperiș pot detecta și raporta fumul și incendiul, în timp ce camerele conduse de IoT de la intrare pot monitoriza prezența angajaților și pot raporta accesul neautorizat.

Un exemplu de monitorizare de la distanță vine de la un producător portabil de produse sanitare, Armal. Compania a observat un consum excesiv de energie la iluminat și răcire la fabrica sa de producție la distanță. Una dintre probleme a fost mașina lor moștenită. Armal a angajat un consultant care a ajutat compania să-și digitalizeze echipamentele și să implementeze Internetul obiectelor în producție pentru a facilita monitorizarea în timp real, ceea ce a dus la reducerea costurilor de producție și energie cu 30%.

Impactul de afaceri al soluțiilor IoT asupra industriei de producție

Există multe beneficii în utilizarea IoT în producție. Iată cele mai proeminente:

Reducerea costurilor

IoT poate reduce costurile de producție în multe moduri, mai ales prin permiterea întreținerii predictive și monitorizarea consumului de energie.

Unul dintre principalele motive pentru pierderea veniturilor este timpul neașteptat și prelungit al echipamentelor. Un studiu arată că o astfel de piedică poate costa fabricile mari până la 260.000 USD pe oră. După cum am stabilit mai sus, senzorii IoT pot detecta defecțiunile sau chiar supraîncărcarea echipamentului și pot alerta managerul care poate rezolva această problemă în loc să aștepte până când mașina se defectează în mijlocul procesului de producție.

Implementarea soluțiilor IoT în fabrici ajută, de asemenea, la optimizarea consumului de energie. Chengdu Xihui Water Environmental Co., Ltd produce și operează stații de tratare a apelor uzate. După ce a instalat senzori IoT pe echipamentele sale, compania ar putea corela consumul cu prețurile la energie și ar putea profita de intervalele de timp în afara vârfului, reducându-și costurile cu energie cu 10%.

Luarea deciziilor informate

Senzorii IoT poziționați în jurul fabricii transmit continuu date în timp real, care sunt agregate, analizate și proiectate convenabil pe tablouri de bord personalizate. Echipa de conducere va avea toate informațiile importante în timp util la îndemână atunci când este nevoie. Fără IoT și analiză, managerii nu ar avea o înțelegere atât de solidă a nevoilor fabricii.

Crearea unui mediu de lucru sigur

Leziunile legate de muncă sunt alarmant de frecvente. Studiile din SUA arată că un angajat este rănit la locul de muncă la fiecare șapte secunde. Aceasta înseamnă 540 de răni pe oră. În plus, producția este una dintre primele cinci ocupații cu cel mai mare număr de răni care provoacă dizabilități.

Utilizarea soluțiilor IoT pentru producție poate ajuta la îmbunătățirea acestor statistici sumbre. Dispozitivele IoT pot urmări sănătatea angajaților și pot notifica superiorii lor dacă se confruntă cu oboseală, deshidratare sau orice altă afecțiune care crește probabilitatea de a greși. În continuare, senzorii pot monitoriza utilajele și pot identifica comportamente neobișnuite care pot duce la accidente. De asemenea, dispozitivele conectate pot monitoriza mediul de lucru și pot notifica scurgeri de gaz, incendiu și alte pericole. Și dacă are loc un accident, IoT poate facilita operațiunea de salvare, de exemplu, indicând zonele în care lucrătorii au rămas blocați.

Raționalizarea procesului de producție

Dispozitivele IoT pot ajuta lucrătorii să localizeze rapid articolele în depozite mari, în loc să petreacă ore întregi în roaming. Noile linii de produse pot fi testate virtual cu gemeni digitali în loc să înceapă producția și să eșueze. Senzorii ajută la monitorizarea stării mărfurilor transportate pentru a evita deteriorarea, ceea ce ar întârzia producția, deoarece managerii vor trebui să plaseze o nouă livrare și să o aștepte. Acestea sunt doar câteva exemple despre modul în care utilizarea IoT în industria de producție poate facilita producția.

Un sondaj recent PwC a relevat că peste 80% dintre producătorii industriali au reușit să crească eficiența operațională cu ajutorul dispozitivelor conectate.

Oferă asistență post-producție

În setările de producție convenționale, vânzătorii pierd contactul cu clienții după ce își vând produsele. Ei nu vor ști cum funcționează produsele lor decât dacă clienții depun o reclamație. Cu IoT în producție, echipa de producție poate aduna informații despre produsele lor după implementare și poate încorpora corecții în noile versiuni. Ei pot, de asemenea, să dezvolte loialitate, oferind asistență clienților în timp util și mai bine informat în cazul în care echipamentul funcționează defectuos.

IoT și producție: provocări pe calea implementării

Securitate

Dispozitivele IoT sunt foarte vulnerabile la încălcări de securitate. Potrivit Kaspersky, au existat 1,5 miliarde de încălcări IoT în prima jumătate a anului 2021, ceea ce reprezintă deja mai mult decât dublul numărului pentru întregul an 2020. Iată cum descrie Ondrej Krehel, CEO la Lifars, o firmă de securitate cibernetică din New York. Probleme de securitate IoT, „Nu există niciun dispozitiv în lume care să fie 100% în siguranță împotriva tuturor amenințărilor externe. Orice dispozitiv conectat la Internet oriunde este vulnerabil la un anumit tip de atac. Cu toate acestea, având în vedere interconectivitatea dispozitivelor IoT, o simplă breșă ar putea fi catastrofală și ar putea expune probleme la o întreagă rețea de dispozitive [în întreaga întreprindere], în loc de doar unul.”

Amenințările la care se referă Ondrej includ:

• Programe rău intenționate avansate care preiau controlul asupra mediului industrial
• Rețele bot și atacuri distribuite de denial of services (DDoS).
• Furtul de date
• Ransomware care poate manipula mașinile

Atunci când fabricile tradiționale implementează IoT în producție, ele se transformă într-un sistem bazat pe IP în care fiecare dispozitiv conectat este vulnerabil și poate pune în pericol întreaga rețea. Istoria oferă multe exemple îngrozitoare de companii care suferă de breșe de securitate legate de IoT. De exemplu, Norsk Hydro, un mare producător multinațional de aluminiu, a căzut victimă a ransomware-ului LockerGora. Compania a trebuit să închidă multe dintre fabricile sale de producție și să le mute offline pe cele rămase. Întreaga încercare a costat-o ​​pe Norsk Hydro în jur de 75 de milioane de dolari.

Un alt producător ghinionist este Visser Precision care operează în domeniul apărării. Infrastructura companiei a fost pătrunsă de ransomware DoppelPaymer. Când au încercat să curețe consecințele acestui atac, cercetătorii au descoperit că hackerii au publicat în mod deschis documente sensibile, inclusiv acordurile nedezvăluite ale Visser Precision cu SpaceX și Tesla.

Pentru a minimiza riscurile de atac cibernetic, companiile care urmăresc IoT ar trebui să adopte paradigma „securitate prin proiectare”. Echipele de securitate trebuie să configureze dispozitivele conectate într-un mod care să le limiteze participarea la atacuri DDoS și alte atacuri și să utilizeze componente hardware și software fiabile. Securitatea dispozitivului nu este însă o investiție unică. Echipele dedicate vor trebui să monitorizeze rețeaua pentru a se asigura că software-ul este actualizat în mod constant pentru a ține pasul cu amenințările emergente și pentru a sesiza primele semne de atac.

În plus, este important să aveți grijă de date. Senzorii IoT adună o cantitate enormă de informații. Toate acestea trebuie colectate, transmise și stocate în siguranță, fără a încălca confidențialitatea și confidențialitatea.

Investiții inițiale mari

Un alt factor care tinde să-i facă pe producători să ezite este aspectul financiar. Trebuie să investiți o sumă mare pentru a configura internetul obiectelor în producție, în timp ce rentabilitatea investiției ar putea dura ani. Cheltuielile includ hardware, cum ar fi senzori, gateway-uri etc., software, cloud sau alte unități de stocare, conectivitate și suport tehnic.

Puteți obține o estimare mai bună a bugetului necesar din articolul nostru recent despre costurile IoT.

Nu există nicio modalitate de a evita cheltuielile la transformarea unei fabrici sau a unui depozit, dar există modalități de a minimiza acele cheltuieli. De exemplu, puteți închiria echipamente cu senzori încorporați. În acest caz, nu trebuie să plătiți totul dintr-o dată, iar vânzătorul va rămâne implicat. Ei vor monitoriza echipamentul și se vor asigura că primește actualizări în timp util.

Probleme de interoperabilitate

O altă preocupare importantă este cum să încorporăm toate dispozitivele IoT în infrastructura companiei, având în vedere lipsa standardizării IoT și a protocoalelor de comunicare concurente. Situația poate deveni și mai grea dacă lucrezi într-un ecosistem de furnizori, companii de logistică și alți participanți și trebuie să fii interoperabil și cu aceștia.

Pentru a ocoli această problemă, factorii de decizie trebuie să comunice cu toți partenerii implicați și să rămână la curent cu standardele IoT în evoluție. De asemenea, optați întotdeauna pentru protocoale de comunicare IoT utilizate în mod obișnuit, deoarece acestea au de obicei caracteristici de securitate puternice și există o șansă mai bună de a fi interoperabil cu tehnologia partenerilor dvs.

Integrarea cu sistemele moștenite

Sistemele vechi joacă, de asemenea, un rol important în împiedicarea integrării și a digitalizării fabricii. Într-un sondaj de producție realizat de Forrester Consulting, 53% dintre respondenții cu maturitate scăzută au mărturisit că sistemele lor vechi nu sunt deloc capabile să comunice cu restul activelor.

Nu este întotdeauna posibil să înlocuiți sistemele vechi cu alternative mai prietenoase cu conectivitate, dar fabricile pot încă actualiza aceste mașini cu IoT în producție.

O opțiune este de a echipa mașinile izolate cu senzori inteligenți care pot colecta date despre performanța dispozitivului și le pot trimite către cloud sau un server local. O altă soluție, mai cuprinzătoare, este utilizarea unui kit de modernizare care conține senzori IoT pe lângă alte capacități, cum ar fi analiza predictivă. Unele dintre aceste kituri sunt produse de vânzători pentru un anumit tip de utilaje. Alții pot lucra cu diferite sisteme vechi. O altă posibilitate de modernizare a echipamentelor dezvoltate în era pre-IoT este utilizarea unui gateway. Nu numai că va conecta activul moștenit la restul sistemului, dar va oferi și capabilități suplimentare, cum ar fi securitatea.

În concluzie

IoT în producție poate aduce multe beneficii unității dvs. și vă poate ajuta să navigați în lumea post-pandemie. Transformarea fabricii este costisitoare, dar dacă rămâneți în urmă, s-ar putea să ajungeți să vă despărțiți cu sume și mai mari.

Dacă sunteți interesat să descoperiți cum alte tehnologii revoluționează sectorul industrial, consultați articolul nostru recent despre AI în producție.

Și dacă doriți să aflați mai multe despre Internetul lucrurilor, am publicat o postare detaliată despre arhitectura IoT și sfaturi de design.

Vă gândiți să vă transformați fabrica cu IoT? Intrați în legătură! Echipa ITRex vă va ajuta să construiți/cumpărați dispozitive IoT, să le conectați la o rețea și să implementați software personalizat, dacă este necesar. Chiar și echipamentele dvs. pre-Internet pot participa!

Publicat inițial la https://itrexgroup.com pe 2 iunie 2022.