Wykorzystanie Internetu jako kanału do wymiany informacji jest obecnie powszechne. Szacuje się, że na ok. 50 petabajtów danych dostępnych w Internecie w większości źródłem informacji jest człowiek jako pośrednik między właściwym ich źródłem a komputerem połączonym z globalną siecią. Człowiek ma jednak ograniczone możliwości percepcji szybkozmiennych sygnałów, a także ich interpretacji. Oznacza to, że duża część przesłanych ważnych informacji jest niewykorzystywana w praktyce. Jednocześnie ilość danych potrzebna do sprawnego działania systemów produkcyjnych, logistycznych i automatycznego sterowania rośnie, ponieważ rosną wymagania co do sprawności i optymalności działania wszystkich systemów. Aby spełnić te wymagania, konieczne jest wyeliminowanie (wszędzie tam, gdzie jest to możliwe) człowieka jako pośrednika w przepływie informacji od obserwowanych zjawisk do systemów obliczeniowych dokonujących ich interpretacji i generujących decyzje sterujące.

Dynamiczny rozwój urządzeń posiadających dostęp do sieci spowodował, że idea ta stała się nie tylko realna, ale jest wręcz wskazywana przez firmy doradcze jako jeden z kluczowych motorów rozwojowych światowej gospodarki przyszłości. Skala zastosowania rozwiązań IoT jest ogromna: od miniaturowych dodatków do odzieży, poprzez inteligentne sprzęty domowe, automatykę budynkową po systemy sterowania produkcją przemysłową.  

W przypadku procesów wytwórczych można wyróżnić szereg systemów, które mogą potencjalnie stać się pośrednikiem między kanałem informacyjnym a fizycznym otoczeniem. Systemy te można podzielić według kryterium kierunku przepływu informacji na sensory różnych wielkości fizycznych mierzalnych w procesach wytwarzania i urządzenia wykonawcze mogące w pewien sposób (określony cyfrową informacją) wpływać na stan procesów wytwarzania.

Połączyć rzeczy z chmurą
Dlaczego Internet może być lepszym rozwiązaniem w komunikacji między sensorami i urządzeniami wykonawczymi niż lokalna sieć w jednym ze standardów przemysłowych? Wykorzystanie Internetu umożliwia obniżenie kosztów wdrożenia systemu komunikacji. W większości przedsiębiorstw istnieje już sieć komputerowa połączona z Internetem i przy niewielkich nakładach jej funkcjonalność może być poszerzona o bezpośrednią komunikację między obiektami fizycznymi. Kolejnym argumentem przemawiającym za przewagą Internetu jest ciągły wzrost wykorzystania systemów obliczeniowych w chmurze. Dane z sensorów rozmieszczonych w różnych miejscach procesu wytwarzania mogą być przetwarzane online oraz archiwizowane. Zaletą tego rozwiązania są niewielkie nakłady na wykonanie zaawansowanych obliczeń i utrzymanie serwerów danych o dużych pojemnościach.

Kolejną bardzo ważną zaletą jest ogólnoświatowa dostępność Internetu. W procesach decyzyjnych zarówno na poziomie operacyjnym, jak i strategicznym przestaje się liczyć odległość. Decyzje mogą być podejmowane z każdego punktu na świecie. W każdym z nich można także synchronizować w czasie procesy realizowane w różnych lokalizacjach (np. oddziałach firmy).

Internet Rzeczy w zastosowaniach przemysłowych dopiero nabiera kształtu przydatnej technologii, ale biznes już teraz pokłada w nim nadzieję. IoT powinien połączyć „rzeczy” z „chmurą obliczeniową”, zintegrować się z istniejącą infrastrukturą, radzić sobie z zarządzaniem analizą generowanych danych i zapewniać ich bezpieczeństwo. Jest to duże wyzwanie dla inżynierii produkcji i informatyki.

Lepiej zapobiegać niż leczyć
W trakcie poszukiwań najbardziej efektywnych, a jednocześnie możliwych do zastosowania obszarów wykorzystania IoT zaproponowano kilka koncepcji użycia tej technologii w przemyśle. Zagadnienie jest rozległe, skupmy się zatem tylko na systemach diagnostyki maszyn, narzędzi i oprzyrządowania produkcyjnego.

Współczesne maszyny technologiczne są konstruowane jako systemy mechatroniczne, a ich funkcje są realizowane przez technologie mechaniczne, elementy elektroniki i automatyki oraz w znacznym stopniu informatyki. Taki sposób konstruowania ułatwia działanie systemów diagnostycznych, ponieważ te wykorzystują sygnały ukazujące bieżące stany podzespołów w formie cyfrowej. Systemy sterowania maszyn to wyspecjalizowane komputery, w które z kolei wbudowane są systemy sterowania procedurami diagnostycznymi. To pozwala na włączenie wielu maszyn (np. obrabiarek) do Internetu Rzeczy, ponieważ istnieje możliwość wyposażenia ich w układy transmisji danych cyfrowych z lokalnych systemów sterowania do sieci komputerowej i przez Internet do chmury obliczeniowej. Efektem wykorzystania takiej technologii jest możliwość zastosowania złożonych algorytmów do wykrycia zaistniałych uszkodzeń podzespołów maszyny, predykcji stanów awaryjnych w przyszłości, oszacowania czasu do możliwego wystąpienia awarii czy identyfikacji miejsca i prawdopodobnej przyczyny uszkodzenia.

Podobną rolę w sprawnym przebiegu procesów technologicznych odgrywa diagnostyka narzędzi i przyrządów produkcyjnych. W tym obszarze można także liczyć na efekty wprowadzenia Internetu Rzeczy. Podobnie jak w przypadku diagnostyki maszyn, zmierzone parametry zużycia technologicznego lub wymiarowego narzędzi można przetransmitować przez Internet do chmury obliczeniowej. Obecne tam algorytmy mogą wygenerować decyzję o wysłaniu i automatycznej wymianie narzędzia zapasowego. Jednocześnie system informatyczny rejestruje informacje ze wszystkich zintegrowanych stanowisk roboczych potrzebne do podjęcia decyzji o zamówieniu narzędzi standardowych lub uruchomieniu produkcji narzędzi specjalnych. Decyzje te zapadają po konsultacji z bazą zasobów magazynu narzędzi w narzędziowni. W ten sposób zostaje zrealizowana zasada porozumiewania się rzeczy bez udziału człowieka.

Koncepcja zarządzania zasobami narzędzi i oprzyrządowania przy użyciu Internetu Rzeczy pozwala na obniżenie kosztów zarówno diagnostyki, jak i gospodarki narzędziowej. Zabezpiecza także – przy założeniu skuteczności algorytmów predykcji zużycia – przed poważnymi awariami powstałymi w efekcie nagłego zniszczenia narzędzia na skutek nadmiernego zużycia lub obciążenia.