L' Industrial Internet of things , o in inglese " Industrial Internet of Things ( IIoT )" è l'applicazione della tecnologia di Internet e dell'area industriale dell'Internet delle cose per interconnettersi all'interno di architetture géodistribuées sensori, apparecchiature industriali intelligenti e sistemi informatici.
L'obiettivo dell'Industrial Internet of Things è, attraverso la trasformazione digitale, sviluppare processi di produzione e di business altamente automatizzati. Diverse iniziative industriali cercano di sviluppare e diffondere tecnologie industriali basate sull'IIoT. I principali sono:
L'IIot è reso possibile da tecnologie come cybersecurity , cloud computing , advanced computing , tecnologie mobili, machine-to-machine , stampa 3D , robotica avanzata, big data, Internet of Things , tecnologia RFID e cognitive computing , cinque dei più importanti di cui sono descritti di seguito:
I sistemi IIoT sono tipicamente progettati come un'architettura modulare e stratificata della tecnologia digitale. Il livello del dispositivo si riferisce ai componenti fisici: CPS, sensori o macchine. Il livello di rete è costituito da bus di rete fisici, cloud computing e protocolli di comunicazione che aggregano e trasportano i dati al livello di servizio , che consiste in applicazioni che manipolano e combinano i dati in informazioni che possono essere visualizzate sul cruscotto del conducente. Il livello superiore dello stack è il livello del contenuto o l'interfaccia utente.
Livello di contenuto | Dispositivi dell'interfaccia utente (ad esempio, display, tablet, occhiali intelligenti) |
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Livello di servizio | Applicazioni, software per analizzare i dati e trasformarli in informazioni |
Livello di rete | Protocolli di comunicazione, wifi, cloud computing |
Livello dispositivo | L'attrezzatura: CPS, macchine, sensori |
La storia dell'IIoT inizia con l'invenzione del PLC (Programmable Logic Controller) di Dick Morley nel 1968, utilizzato da General Motors nella sua divisione di produzione di trasmissioni automatiche. Questi PLC consentivano un controllo preciso dei singoli elementi della linea di produzione. Nel 1975, Honeywell e Yokogawa hanno introdotto rispettivamente il primo DCS, il TDC 2000 e il sistema CENTUM. Questi DCS sono stati il passo successivo per consentire un controllo di processo flessibile a livello di impianto, con l'ulteriore vantaggio delle ridondanze in standby distribuendo il controllo in tutto il sistema, eliminando un singolo punto di guasto in una sala di controllo centrale.
Con l'introduzione di Ethernet nel 1980, le persone iniziarono a esplorare il concetto di una rete di dispositivi intelligenti già nel 1982, quando una macchina Coca-Cola modificata alla Carnegie Mellon University divenne il primo dispositivo connesso a Internet in grado di segnalare il proprio inventario e scoprire se il le bevande appena caricate erano fredde. Già nel 1994, erano previste applicazioni industriali più grandi, con Reza Raji che descriveva il concetto di IEEE Spectrum come "lo spostamento di piccoli pacchetti di dati su un ampio insieme di nodi, in modo da integrare e automatizzare tutto, dagli elettrodomestici a intere fabbriche".
Il concetto di Internet of Things ha guadagnato popolarità per la prima volta nel 1999, grazie all'Auto-ID Center del MIT e alle relative pubblicazioni di analisi di mercato. L'identificazione a radiofrequenza ( RFID ) è stata quindi considerata da Kevin Ashton (uno dei fondatori del primo Centro di identificazione automatica) come un prerequisito per l'Internet of Things. Se tutti gli oggetti e le persone nella vita quotidiana fossero dotati di identificatori, i computer potrebbero gestirli e inventarli. Oltre all'uso dell'RFID, la marcatura degli oggetti può essere ottenuta attraverso tecnologie come la comunicazione sul campo vicino, codici a barre , codici QR e filigrana digitale .
L'attuale design di IIoT è nato dopo l'emergere della tecnologia cloud nel 2002, che consente di archiviare i dati per esaminare le tendenze storiche, e lo sviluppo del protocollo OPC Unified Architecture nel 2006, che ha consentito comunicazioni sicure e remote tra dispositivi, programmi e fonti di dati senza intervento umano o interfacce.
Una delle prime conseguenze dell'implementazione dell'Internet delle cose industriale (dotando gli oggetti di minuscoli identificatori o identificatori leggibili dalla macchina) sarebbe quella di creare un controllo dell'inventario istantaneo e incessante. Il vantaggio dell'implementazione di un sistema IIoT è la capacità di creare un gemello digitale del sistema. L'utilizzo di questo gemello digitale ottimizza ulteriormente il sistema consentendo la sperimentazione di nuovi dati dal cloud senza dover interrompere la produzione o sacrificare la sicurezza, poiché i nuovi processi possono essere virtualmente perfezionati fino a quando non sono pronti per essere implementati. Un gemello digitale può anche fungere da campo di formazione per i nuovi assunti che non dovranno preoccuparsi dei reali impatti sul sistema live.
I framework IIoT aiutano a supportare l'interazione tra "cose" e consentono strutture più complesse come il calcolo distribuito e lo sviluppo di applicazioni distribuite.
Il termine "Internet delle cose industriale" è spesso utilizzato nelle industrie manifatturiere, in riferimento al sottoinsieme industriale dell'IIoT. I potenziali vantaggi dell'Internet delle cose industriale includono una migliore produttività, analisi e trasformazione del posto di lavoro. Si prevede che il potenziale di crescita dell'implementazione dell'IIoT genererà 15 trilioni di dollari di PIL globale entro il 2030.
Sebbene la connettività e l'acquisizione dei dati siano indispensabili per l'IIoT, non sono gli obiettivi finali, ma piuttosto la base e il percorso verso qualcosa di più grande. Di tutte le tecnologie, la manutenzione predittiva è un'applicazione "più semplice", in quanto si applica alle risorse e ai sistemi di gestione esistenti. Secondo alcuni studi, i sistemi di manutenzione intelligenti possono ridurre i tempi di fermo non pianificati e aumentare la produttività, che dovrebbe far risparmiare fino al 12% rispetto alle riparazioni programmate, ridurre i costi di manutenzione complessivi fino al 30% ed eliminare guasti fino al 70% Cyberphysical systems (CPS) sono la tecnologia di base dei grandi dati industriali e costituiranno un'interfaccia tra l'uomo e il mondo cibernetico.
L'integrazione di sistemi di rilevamento e attuazione connessi a Internet può ottimizzare il consumo energetico complessivo. Si prevede che i dispositivi IIoT saranno integrati in tutte le forme di dispositivi che consumano energia (interruttori, prese, lampadine, televisori, ecc.) E potranno comunicare con la società di servizi per bilanciare efficacemente la produzione e il consumo di energia. Oltre alla gestione energetica domestica, l'IIoT è particolarmente rilevante per la rete intelligente in quanto fornisce sistemi per raccogliere e agire sulle informazioni di energia e potenza in modo automatizzato in casa. Mirare a migliorare l'efficienza, l'affidabilità, l'economia e la sostenibilità della produzione di elettricità e distribuzione. Utilizzando dispositivi AMI (Advanced Metering Infrastructure) collegati alla dorsale Internet, le utility elettriche possono non solo raccogliere dati dalle connessioni degli utenti finali, ma anche gestire altri dispositivi di automazione, distribuzione come trasformatori e richiusori.
Dal 2016 saranno possibili altre applicazioni concrete, come l'integrazione di led intelligenti per indirizzare i clienti a parcheggi vuoti o per evidenziare cambiamenti nel traffico, l'utilizzo di sensori sui depuratori d'aria. '' Acqua per avvisare i gestori tramite computer o smartphone quando le parti devono essere sostituite, attaccando tag RFID alle apparecchiature di sicurezza per tracciare il personale e garantirne la sicurezza, integrare i computer negli utensili elettrici per registrare e monitorare il livello di coppia dei vari serraggi e la raccolta di dati da diversi sistemi per consentire la simulazione di nuovi processi.
L'uso dell'IIoT nella produzione automobilistica implica la digitalizzazione di tutte le parti della produzione. Software, macchine e persone sono interconnesse, consentendo a fornitori e produttori di reagire rapidamente ai cambiamenti degli standard. IIoT consente una produzione efficiente e redditizia spostando i dati dei clienti nei sistemi aziendali e quindi in diverse sezioni del processo di produzione. Con IIoT, nuovi strumenti e funzionalità possono essere inclusi nel processo di produzione. Ad esempio, le stampanti 3D semplificano la modellatura degli strumenti di pressatura stampando la forma direttamente da pellet di acciaio. Questi strumenti offrono nuove possibilità di design (con grande precisione). La personalizzazione del veicolo è resa possibile anche dall'IIoT grazie alla modularità e connettività di questa tecnologia. Mentre in passato lavoravano separatamente, l'IIoT ora consente agli esseri umani e ai robot di cooperare. I robot si occupano di attività pesanti e ripetitive, quindi i cicli di produzione sono più veloci e il veicolo arriva sul mercato più velocemente. Le fabbriche possono identificare rapidamente potenziali problemi di manutenzione prima che portino a tempi di inattività e molti di loro si spostano in un impianto di produzione 24 ore su 24, a causa della sicurezza e della maggiore efficienza. La maggior parte delle case automobilistiche ha stabilimenti di produzione in diversi paesi, dove vengono costruiti diversi componenti dello stesso veicolo. L'IIoT consente di collegare tra loro questi stabilimenti produttivi, creando così la possibilità di muoversi all'interno degli stabilimenti. I dati importanti possono essere controllati visivamente, consentendo alle aziende di reagire più rapidamente alle fluttuazioni della produzione e della domanda.
Con il supporto di IIoT, è possibile archiviare e inviare grandi quantità di dati grezzi da apparecchiature di perforazione e stazioni di ricerca per l'archiviazione e l'analisi nel cloud. Utilizzando le tecnologie IIoT, l'industria del petrolio e del gas ha la capacità di connettere macchine, dispositivi, sensori e persone attraverso l'interconnettività, che può aiutare le aziende a far fronte meglio alle fluttuazioni della domanda e dei prezzi, a risolvere i problemi di sicurezza informatica e a ridurre al minimo l'impatto sul ambiente.
Lungo la catena di fornitura, l'IIoT può migliorare il processo di manutenzione, la sicurezza generale e la connettività. I droni possono essere utilizzati per rilevare possibili fughe di petrolio e gas in una fase iniziale e in luoghi difficili da raggiungere (ad esempio in mare). Possono anche essere utilizzati per identificare i punti deboli in reti di condotte complesse con sistemi di imaging termico integrati. Una maggiore connettività (integrazione e comunicazione dei dati) può aiutare le aziende a regolare i livelli di produzione sulla base di dati in tempo reale relativi a inventario, stoccaggio, ritmo di distribuzione e previsioni della domanda. Ad esempio, un rapporto di Deloitte afferma che implementando una soluzione IIoT che integra i dati da più fonti interne ed esterne (come il sistema di gestione dei lavori, il centro di controllo, gli attributi della pipeline, i punteggi dei rischi, i risultati delle ispezioni online, le valutazioni programmate e la cronologia delle perdite) , migliaia di chilometri di condotte possono essere monitorati in tempo reale. Questo aiuta a monitorare le minacce della pipeline, migliorare la gestione del rischio e fornire consapevolezza della situazione.
I vantaggi si applicano anche a processi specifici nell'industria petrolifera e del gas. Il processo di esplorazione di petrolio e gas può essere eseguito in modo più accurato con modelli 4D costruiti da immagini sismiche. Questi modelli mappano le fluttuazioni delle riserve di petrolio e dei livelli di gas, si sforzano di individuare l'esatta quantità di risorse necessarie e prevedono la vita dei pozzi. L'uso di sensori intelligenti e perforatrici automatiche consente alle aziende di monitorare e produrre in modo più efficiente. Inoltre, il processo di stoccaggio può anche essere migliorato con l'implementazione di IIoT raccogliendo e analizzando i dati in tempo reale per monitorare i livelli di inventario e il controllo della temperatura. IIoT può migliorare il processo di trasporto di petrolio e gas implementando sensori intelligenti e rilevatori termici per fornire dati di geolocalizzazione in tempo reale e monitorare i prodotti per motivi di sicurezza. Questi sensori intelligenti possono monitorare i processi di raffinazione e migliorare la sicurezza. La domanda di prodotti può essere prevista in modo più accurato e comunicata automaticamente alle raffinerie e agli impianti di produzione per adeguare i livelli di produzione.
Con l'espansione dell'IIoT, stanno emergendo nuovi problemi di sicurezza. Ogni nuovo dispositivo o componente che si collega all'IIoT può diventare una potenziale responsabilità. Gartner stima che entro il 2020 oltre il 25% degli attacchi noti contro le aziende riguarderà sistemi collegati all'IIoT, sebbene rappresenti meno del 10% dei budget per la sicurezza IT. Le misure di sicurezza informatica esistenti sono significativamente inferiori per i dispositivi connessi a Internet rispetto alle loro controparti IT tradizionali, il che potrebbe consentire la loro diversione per attacchi basati su DDoS da parte di botnet come Mirai . Un'altra possibilità è l'infezione di controller industriali connessi a Internet, come nel caso di Stuxnet , senza la necessità di un accesso fisico al sistema per diffondere il worm.
Inoltre, i dispositivi abilitati per IIoT possono consentire forme più "tradizionali" di crimine informatico, come nel caso della violazione dei dati di Target nel 2013, dove le informazioni sono state rubate dopo che gli hacker hanno ottenuto l'accesso alle reti. fornitore HVAC del partito. L'industria farmaceutica è stata lenta ad abbracciare i progressi dell'IIoT a causa di problemi di sicurezza come questi. Una delle sfide nel fornire soluzioni di sicurezza nelle applicazioni IIoT è la natura frammentata dell'hardware. Di conseguenza, le architetture di sicurezza si stanno rivolgendo a progetti basati su software o indipendenti dai dispositivi.