اینترنت اشیای صنعتی (IIoT): تحول دیجیتال در صنایع

اینترنت اشیا صنعتی (IIoT) چیست؟

اینترنت اشیا صنعتی (IIoT) به استفاده از حسگرهای هوشمند، محرک‌ها و سایر دستگاه‌ها مانند برچسب‌های شناسایی فرکانس رادیویی (RFID) برای بهبود فرآیندهای تولید و صنعتی اشاره دارد. این دستگاه‌ها به‌صورت شبکه‌ای به هم متصل هستند تا جمع‌آوری، تبادل و تحلیل داده‌ها را فراهم کنند. بینش‌های به‌دست‌آمده از این فرآیند به افزایش کارایی عملیاتی و قابلیت اطمینان کمک می‌کند. IIoT که به‌عنوان اینترنت صنعتی نیز شناخته می‌شود، در صنایع مختلفی از جمله تولید، مدیریت انرژی، خدمات عمومی، نفت و گاز و غیره استفاده می‌شود.
IIoT از قدرت ماشین‌های هوشمند و تحلیل بلادرنگ (Real-Time Analytics) بهره می‌برد تا از داده‌هایی که سال‌ها توسط ماشین‌های غیرهوشمند در محیط‌های صنعتی تولید شده‌اند، استفاده کند. فلسفه اصلی پشت IIoT این است که ماشین‌های هوشمند نه‌تنها در جمع‌آوری و تحلیل داده‌ها به‌صورت بلادرنگ از انسان‌ها بهتر عمل می‌کنند، بلکه در انتقال اطلاعات مهم که می‌تواند برای تصمیم‌گیری‌های تجاری سریع‌تر و دقیق‌تر استفاده شود نیز برتر هستند.
حسگرها و محرک‌های متصل به شرکت‌ها امکان می‌دهند ناکارآمدی‌ها و مشکلات را زودتر شناسایی کنند، در زمان و هزینه صرفه‌جویی کنند و از تلاش‌های هوش تجاری (Business Intelligence) پشتیبانی کنند. به‌ویژه در صنعت تولید، IIoT پتانسیل ارائه کنترل کیفیت، شیوه‌های پایدار و سبز، ردیابی زنجیره تأمین و بهبود کلی کارایی زنجیره تأمین را دارد. در محیط‌های صنعتی، IIoT برای فرآیندهایی مانند نگهداری پیش‌بینانه (Predictive Maintenance)، خدمات میدانی پیشرفته، مدیریت انرژی و ردیابی دارایی‌ها کلیدی است.

اینترنت اشیای صنعتی (IIoT) چگونه کار می‌کند؟

IIoT شبکه‌ای از دستگاه‌های هوشمند است که به هم متصل شده‌اند تا سیستم‌هایی را تشکیل دهند که داده‌ها را نظارت، جمع‌آوری، تبادل و تحلیل می‌کنند. هر اکوسیستم اینترنت اشیای صنعتی شامل موارد زیر است:

• دستگاه‌های متصل: دستگاه‌هایی که می‌توانند حس کنند، ارتباط برقرار کنند و اطلاعاتی درباره خود ذخیره کنند.
• زیرساخت ارتباطات داده عمومی و خصوصی: برای انتقال داده‌ها.
• تحلیل و برنامه‌ها: که اطلاعات تجاری را از داده‌های خام تولید می‌کنند.
• فضای ذخیره‌سازی: برای داده‌های تولیدشده توسط دستگاه‌های IIoT.
• انسان‌ها: که از داده‌ها برای تصمیم‌گیری استفاده می‌کنند.

این دستگاه‌های لبه (Edge Devices) و دارایی‌های هوشمند اطلاعات را مستقیماً به زیرساخت ارتباطات داده ارسال می‌کنند، جایی که به اطلاعات قابل‌اجرا درباره نحوه عملکرد یک قطعه خاص از ماشین‌آلات تبدیل می‌شود. این اطلاعات می‌توانند برای نگهداری پیش‌بینانه و همچنین بهینه‌سازی فرآیندهای تجاری استفاده شوند.

تفاوت بین IoT و IIoT چیست؟

اگرچه اینترنت اشیا (IoT) و اینترنت اشیای صنعتی (IIoT) فناوری‌های مشترکی مانند پلتفرم‌های ابری (Cloud Platforms)، حسگرها، اتصال‌پذیری، ارتباطات ماشین به ماشین (M2M) و تحلیل داده‌ها دارند، اما برای اهداف متفاوتی استفاده می‌شوند.
اینترنت اشیا (IoT) دستگاه‌ها را در بخش‌های مختلفی مانند کشاورزی، مراقبت‌های بهداشتی، شرکت‌ها، مصرف‌کنندگان، خدمات عمومی، دولت و شهرها متصل می‌کند. فناوری اینترنت اشیا شامل دستگاه‌های هوشمند، بندهای تناسب‌اندام (Fitness Bands) و سایر برنامه‌هایی است که معمولاً در صورت بروز مشکل، موقعیت‌های اضطراری ایجاد نمی‌کنند.
از سوی دیگر، برنامه‌های IIoT ماشین‌ها و دستگاه‌ها را در بخش‌هایی مانند نفت و گاز، خدمات عمومی و تولید متصل می‌کنند. خرابی سیستم و توقف در استقرارهای IIoT می‌تواند منجر به موقعیت‌های پرریسک یا حتی تهدیدکننده زندگی شود. برنامه‌های IIoT بیشتر بر بهبود کارایی، سلامت یا ایمنی تمرکز دارند، در حالی که برنامه‌های اینترنت اشیا بیشتر کاربرمحور هستند.

کدام صنایع از IIoT استفاده می‌کنند؟

صنایع متعددی از اینترنت اشیای صنعتی (IIoT) بهره می‌برند، از جمله:

• صنعت خودروسازی: این صنعت از ربات‌های صنعتی استفاده می‌کند و IIoT می‌تواند به نگهداری پیش‌فعال این سیستم‌ها و شناسایی مشکلات احتمالی قبل از اختلال در تولید کمک کند. همچنین دستگاه‌های IIoT برای جمع‌آوری داده‌ها از سیستم‌های مشتریان و ارسال آن به سیستم‌های شرکت استفاده می‌شوند تا مشکلات نگهداری احتمالی شناسایی شوند.
• صنعت کشاورزی: حسگرهای صنعتی داده‌هایی در مورد مواد مغذی خاک، رطوبت و سایر متغیرها جمع‌آوری می‌کنند و به کشاورزان امکان تولید محصول بهینه را می‌دهند.
• صنعت نفت و گاز: برخی شرکت‌های نفتی ناوگانی از هواپیماهای خودکار را نگهداری می‌کنند که از تصویربرداری بصری و حرارتی برای شناسایی مشکلات احتمالی در خطوط لوله استفاده می‌کنند. این اطلاعات با داده‌های حسگرهای دیگر ترکیب می‌شود تا عملیات ایمن تضمین شود.
• خدمات عمومی: IIoT در اندازه‌گیری برق، آب و گاز و همچنین برای نظارت از راه دور تجهیزات صنعتی مانند ترانسفورماتورها استفاده می‌شود.

مزایای IIoT چیست؟

دستگاه‌های IIoT در صنعت تولید مزایای زیر را ارائه می‌دهند:

• نگهداری پیش‌بینانه (Predictive Maintenance): سازمان‌ها می‌توانند از داده‌های بلادرنگ تولیدشده توسط سیستم‌های IIoT برای پیش‌بینی زمان نیاز به سرویس‌دهی یک ماشین استفاده کنند. این امکان را فراهم می‌کند که نگهداری لازم قبل از خرابی انجام شود. این امر به‌ویژه در خط تولید، جایی که خرابی یک ماشین ممکن است منجر به توقف کار و هزینه‌های هنگفت شود، مفید است. با رسیدگی پیش‌فعال به مشکلات نگهداری، سازمان می‌تواند کارایی عملیاتی بهتری به‌دست آورد.
• خدمات میدانی کارآمدتر: فناوری‌های IIoT به تکنسین‌های خدمات میدانی کمک می‌کنند تا مشکلات احتمالی در تجهیزات مشتریان را قبل از تبدیل شدن به مسائل بزرگ شناسایی کنند و به آن‌ها امکان می‌دهند مشکلات را قبل از تأثیر بر مشتریان برطرف کنند. این فناوری‌ها همچنین اطلاعاتی در مورد قطعات موردنیاز برای تعمیر ارائه می‌دهند و اطمینان می‌دهند که تکنسین‌ها قطعات لازم را در هنگام مراجعه خدماتی به همراه دارند.
• ردیابی دارایی‌ها (Asset Tracking): تأمین‌کنندگان، تولیدکنندگان و مشتریان می‌توانند از سیستم‌های مدیریت دارایی برای ردیابی مکان، وضعیت و شرایط محصولات در سراسر زنجیره تأمین استفاده کنند. سیستم هشدارهای فوری به ذینفعان ارسال می‌کند اگر کالاها آسیب ببینند یا در معرض خطر آسیب باشند، و به آن‌ها فرصت می‌دهد اقدامات فوری یا پیشگیرانه انجام دهند.
• افزایش رضایت مشتری: هنگامی که محصولات به اینترنت اشیا متصل هستند، تولیدکننده می‌تواند داده‌هایی در مورد نحوه استفاده مشتریان از محصولات خود جمع‌آوری و تحلیل کند، که به تولیدکنندگان و طراحان محصول امکان می‌دهد نقشه‌های محصولی مشتری‌محورتر بسازند.
• مدیریت بهتر تأسیسات: تجهیزات تولیدی مستعد ساییدگی و پارگی هستند که می‌تواند با شرایط خاص در کارخانه تشدید شود. حسگرها می‌توانند لرزش‌ها، دما و سایر عواملی که ممکن است منجر به شرایط عملیاتی غیربهینه شوند را نظارت کنند.

آیا IIoT امن است؟

در ابتدا، تولیدکنندگان دستگاه‌های اینترنت اشیا توجه کمی به امنیت داشتند، که منجر به این تصور شد که دستگاه‌های اینترنت اشیا ذاتاً ناامن هستند. با توجه به شباهت‌های بین اینترنت اشیا و IIoT، ارزش دارد که بررسی شود آیا استفاده از دستگاه‌های IIoT ایمن است یا خیر.
مانند هر دستگاه متصل دیگری، دستگاه‌های IIoT باید به‌صورت دستگاه به دستگاه ارزیابی شوند. ممکن است دستگاه یک تولیدکننده امن باشد در حالی که دستگاه دیگری نباشد. با این حال، امنیت اکنون بیش از هر زمان دیگری در اولویت تولیدکنندگان دستگاه قرار دارد. برای مثال، روش‌های امنیتی استفاده‌شده در IIoT ممکن است شامل احراز هویت چندمرحله‌ای (Multifactor Authentication)، رمزنگاری پایان‌به‌پایان (End-to-End Encryption) و ایجاد سطوح مجوز سفارشی باشد.
در سال 2014، چندین شرکت فناوری از جمله AT&T، Cisco، General Electric، IBM و Intel کنسرسیوم اینترنت صنعتی (Industrial Internet Consortium – IIC) را تشکیل دادند که در سال 2020 به کنسرسیوم اینترنت اشیای صنعتی (Industry IoT Consortium) تغییر نام داد. اگرچه هدف اصلی این گروه تسریع پذیرش IIoT و فناوری‌های مرتبط است، اما امنیت را در اولویت قرار داده و حتی یک گروه کاری امنیتی تشکیل داده است. گروه‌های کاری دیگر IIC شامل فناوری، ارتباط، بازاریابی، صنعت و تحول دیجیتال هستند.

خطرات و چالش‌های IIoT چیست؟

بزرگ‌ترین خطرات مرتبط با استفاده از IIoT به امنیت مربوط می‌شود. معمول است که دستگاه‌های IIoT حتی پس از ورود به تولید، از رمزهای عبور پیش‌فرض استفاده کنند. به‌طور مشابه، بسیاری از دستگاه‌های IIoT داده‌ها را به‌صورت متن ساده منتقل می‌کنند. این شرایط می‌تواند برای مهاجم دسترسی به داده‌های یک دستگاه IIoT را نسبتاً آسان کند. به همین ترتیب، یک مهاجم می‌تواند یک دستگاه IIoT ناامن را تصاحب کند و از آن به‌عنوان بستری برای حمله به سایر منابع شبکه استفاده کند.
امنیت و مدیریت دستگاه چالش‌های عمده‌ای برای افرادی هستند که مسئول دستگاه‌های IIoT یک سازمان هستند. با افزودن دستگاه‌های IIoT بیشتر، اتخاذ یک استراتژی مدیریت دستگاه مؤثر اهمیت فزاینده‌ای پیدا می‌کند. به‌طور خاص، سازمان‌ها باید بتوانند دستگاه‌های IIoT را به‌طور مثبت شناسایی کنند تا از استفاده از دستگاه‌های غیرمجاز جلوگیری شود. ایجاد روشی برای شناسایی هر دستگاه به‌صورت جداگانه نیز برای وظایفی مانند جایگزینی دستگاه خراب یا نوسازی دستگاه حیاتی است.
مدیریت وصله (Patch Management) چالش دیگری برای دستگاه‌های IIoT است. تولیدکنندگان دستگاه‌ها به‌طور فزاینده‌ای به‌روزرسانی‌های دوره‌ای فریمور را منتشر می‌کنند. سازمان‌ها باید روشی کارآمد برای بررسی دستگاه‌ها داشته باشند تا ببینند آیا آخرین فریمور را دارند یا خیر و در صورت لزوم فریمور جدید را مستقر کنند. همچنین، چنین ابزاری باید به برنامه نگهداری تعیین‌شده سازمان پایبند باشد تا عملیات را مختل نکند.

کاربردها و نمونه‌های IIoT چیست؟

در یک استقرار واقعی IIoT از رباتیک هوشمند، ABB، یک شرکت فعال در حوزه قدرت و رباتیک، از حسگرهای متصل برای نظارت بر نیازهای نگهداری ربات‌های خود استفاده می‌کند تا تعمیرات را قبل از خرابی قطعات انجام دهد.
به همین ترتیب، Airbus، تولیدکننده هواپیماهای تجاری، ابتکاری به نام کارخانه آینده (Factory of the Future) را راه‌اندازی کرده است که یک پروژه تولید دیجیتال برای ساده‌سازی عملیات و افزایش تولید است. Airbus حسگرها را در ماشین‌ها و ابزارهای کف کارخانه ادغام کرده و کارکنان را به فناوری‌های پوشیدنی مانند عینک‌های هوشمند صنعتی (Industrial Smart Glasses) مجهز کرده است تا خطاها را کاهش دهد و ایمنی محل کار را افزایش دهد.

Fanuc، تولیدکننده رباتیک دیگر، از حسگرها در ربات‌های خود همراه با تحلیل داده‌های مبتنی بر ابر استفاده کرده است تا خرابی قریب‌الوقوع قطعات را پیش‌بینی کند. این امر به مدیر کارخانه امکان می‌دهد نگهداری را در زمان‌های مناسب برنامه‌ریزی کند، هزینه‌ها را کاهش دهد و از توقف احتمالی جلوگیری کند.
Magna Steyr، یک تولیدکننده خودرو اتریشی، از IIoT برای ردیابی دارایی‌های خود، از جمله ابزارها و قطعات خودرو، و همچنین برای سفارش خودکار موجودی در صورت نیاز استفاده می‌کند.

فروشندگان IIoT چه کسانی هستند؟

فروشندگان متعددی پلتفرم‌های IIoT ارائه می‌دهند، از جمله:

• ABB Ability: ABB در اتصال‌پذیری، نرم‌افزار و هوش ماشین تخصص دارد.
• Aveva: در اوایل سال 2023 توسط Schneider Electric خریداری شد، Aveva پلتفرم‌های هوش مصنوعی، تحول دیجیتال، IIoT و لبه IoT را برای تولیدکنندگان تجهیزات اصلی و کاربران نهایی توسعه می‌دهد.
• Cisco IoT: Cisco پلتفرم‌هایی برای اتصال‌پذیری شبکه، مدیریت اتصال، کنترل و تبادل داده و محاسبات لبه (Edge Computing) ارائه می‌دهد.
• Fanuc: Fanuc رباتیک، اتوماسیون و تحلیل پیشرفته را ترکیب می‌کند تا پیشنهادات اینترنت اشیای صنعتی ارائه دهد.
• GE Predix Platform: این پلتفرم نرم‌افزاری IIoT به اتصال، بهینه‌سازی و مقیاس‌بندی برنامه‌های صنعتی دیجیتال کمک می‌کند.
• Plataine: Plataine در استفاده از هوش مصنوعی برای تولید بینش‌های قابل‌اجرا در تولید تخصص دارد.
• Siemens Insights Hub: Insights Hub اینترنت اشیای صنعتی مبتنی بر هوش مصنوعی و تحلیل پیشرفته ارائه می‌دهد.

اینترنت اشیا و 5G

5G استاندارد شبکه‌های موبایل است که برای ارائه سرعت انتقال داده بالا با تأخیر پایین طراحی شده است. 5G از سرعت دانلود تا 20 گیگابیت بر ثانیه با تأخیر زیر میلی‌ثانیه پشتیبانی می‌کند.
ظهور 5G احتمالاً استفاده از دستگاه‌های IIoT را به دو روش اصلی تحت تأثیر قرار می‌دهد:

• اتصال بلادرنگ: سرعت بالا و تأخیر پایین 5G امکان اشتراک‌گذاری داده‌ها به‌صورت بلادرنگ را برای دستگاه‌ها فراهم می‌کند. قبلاً این فقط در شبکه‌های خصوصی با اتصال پرسرعت ممکن بود. این اتصال بلادرنگ می‌تواند از موارد کاربردی مانند خودروهای بدون راننده و شهرهای هوشمند (Smart Cities) پشتیبانی کند.
• گسترش دستگاه‌ها: 5G احتمالاً منجر به افزایش تعداد دستگاه‌ها می‌شود. عملیات‌های صنعتی می‌توانند از هزاران دستگاه متصل به 5G استفاده کنند. سرعت بالا و تأخیر پایین 5G همچنین به این معناست که احتمالاً دستگاه‌های IIoT در سایت‌های دوردست که قبلاً به‌دلیل نبود اتصال پرسرعت استفاده از IIoT غیرعملی بود، استفاده خواهند شد.

آینده IIoT چیست؟

آینده اینترنت اشیای صنعتی (IIoT) به‌شدت با روندی به نام صنعت 4.0 (Industry 4.0) پیوند خورده است. صنعت 4.0 اساساً چهارمین انقلاب صنعتی است.

• صنعت 1.0 در اواخر دهه 1700 با استفاده از ماشین‌های مبتنی بر آب یا بخار در تولید رخ داد.
• صنعت 2.0 در آغاز قرن بیستم با معرفی برق و خطوط مونتاژ آغاز شد.
• صنعت 3.0 در اواخر قرن بیستم رخ داد و به استفاده از کامپیوترها در فرآیند تولید مرتبط بود.
  صنعت 4.0 امروزی مبتنی بر ادغام فناوری‌های جدیدتر در عملیات و امکانات تولیدی است. این فناوری‌ها شامل محاسبات ابری (Cloud Computing)، هوش مصنوعی (AI)، یادگیری ماشین (Machine Learning) و استفاده از دستگاه‌های الکترونیکی متصل—به‌ویژه دستگاه‌های IIoT—می‌شوند.
  در آینده، دستگاه‌های IIoT نقش مهمی در تحول دیجیتال ایفا خواهند کرد، به‌ویژه زمانی که سازمان‌ها تلاش می‌کنند خطوط تولید و زنجیره‌های تأمین خود را دیجیتالی کنند. علاوه بر این، تحلیل داده‌های بزرگ (Big Data Analytics) برای گنجاندن داده‌های IIoT تکامل خواهد یافت و به سازمان‌ها امکان می‌دهد شرایط در حال تغییر را به‌صورت بلادرنگ تشخیص داده و به‌طور مناسب پاسخ دهند.
  اگرچه دستگاه‌های IIoT چندین سال است که وجود دارند، پذیرش واقعی آن‌ها همچنان در حال رشد است. بر اساس گزارشی از Research and Markets، در سال 2022، اندازه بازار جهانی IIoT 221.7 میلیارد دلار بود و پیش‌بینی می‌شود تا سال 2028 به 516.6 میلیارد دلار برسد. به همین ترتیب، توسعه IIoT به‌عنوان سرویس (IIoT as a Service) نیز محبوب‌تر خواهد شد.
  نرخ‌های پذیرش همچنین ممکن است با فراگیرتر شدن 5G و آگاهی بیشتر سازمان‌ها از قابلیت‌های IIoT تغییر کند. منابع آنلاین متعددی برای سازمان‌هایی که می‌خواهند در مورد اینترنت اشیا و IIoT به‌روز شوند، در دسترس است.

منبع: techtarget