Internet rzeczy – czym jest i gdzie znajduje zastosowanie?

Internet rzeczy (IoT od Internet of Things)) to koncepcja sieciowania obiektów fizycznych wyposażonych w elektronikę, oprogramowanie i łączność internetową. Dzięki temu mogą one łączyć się z Internetem oraz komunikować się pomiędzy sobą. Internet rzeczy jest zarówno procesem łączenia obiektów z Internetem, jak również cyfrową siecią urządzeń elektronicznych, łączącą te obiekty. Proces dokonuje się dzięki wykorzystaniu technologii takich jak czujniki, systemy wbudowane, sieci sensorowe, technologie przetwarzania danych w chmurze itp. Technologia IoT łączy wszystkie elementy, zdolne przesyłać zebrane dane w ramach jednej sieci. Urządzenia połączone w ramach IoT obejmują zarówno zwykłe przedmioty gospodarstwa domowego, jak i zaawansowaną aparaturę przemysłową. Z perspektywy zastosowania IoT, wszystkie te obiekty są „rzeczami” (things), stąd nazwa koncepcji. Wszelkie urządzenia zintegrowane IoT mogą komunikować się, przetwarzać, analizować dane i wymieniać między sobą informacje, same przeprowadzać diagnostykę, wykrywać awarie i odpowiednio wcześnie im zapobiegać.

Istotą IoT jest automatyzacja zakładająca brak konieczności interakcji między ludźmi lub między człowiekiem a komputerem. Interakcja człowiek-maszyna jest wykorzystywana jedynie do ustawiania parametrów, konfiguracji usług czy uzyskania dostępu do informacji. Kluczowa w tym pojęciu jest komunikacja bez udziału użytkownika, co wyklucza komputery czy telefony, rozumiane w tym przypadku jako urządzenia nastawione na interakcję z człowiekiem.

Internet rzeczy – jak działa?

Internet rzeczy bazuje na pozyskiwaniu informacji ze świata rzeczywistego za pomocą różnorodnych czujników, a następnie ich analizowaniu i podejmowaniu działań w tzw. świecie wirtualnym. Automatyzacja struktury IoT składa się z wielu detali. Fundamentem jest bezprzewodowe przesyłanie danych i zdalna komunikacja. Elementy składowe to urządzenia, sterowniki, systemy pomiarowe, bramki sieciowe oraz serwery do przechowywania danych. Obiekty fizyczne, stanowiące składniki IoT, muszą posiadać możliwość pozyskiwania informacji o otaczającym je środowisku.

Elementy zastosowania technologii IoT.

• Gromadzenie informacji.

Urządzenia brzegowe, czyli komputery, pralki, lodówki, odkurzacze, czy inteligentne opaski, za pośrednictwem znajdujących się w nich czujników, gromadzą informacje. Każde urządzenie brzegowe ma wiele czujników, odpowiedzialnych za monitoring. To one zbierają dane, które następnie przesyłane są dalej, czyli do chmury, gdzie następuje ich analiza. Im więcej danych zostanie zebranych, tym dokładniej i skuteczniej zostaną wykonane powierzone im zadania. W przeciwnym kierunku wysyłane są zalecania, umożliwiające prawidłową pracę urządzenia brzegowego.

• Bezprzewodowa komunikacja między urządzeniami.

Komunikacja to główny element technologii IoT. Wszystkie urządzenia działające w obrębie jednej sieci muszą się ze sobą komunikować, aby móc przetwarzać i dzielić się zebranymi informacjami. IoT komunikuje ze sobą urządzenia za pomocą sieci bezprzewodowej Wi-Fi, Ethernet’u lub Bluetooth’a czy Zigbee. Tzw. urządzenia smart, wyręczają człowieka w wielu czynnościach i sprawiają, że do połączenia dochodzi automatycznie.

• Bramki sieciowe.

Element ten służy do komunikacji między urządzeniami brzegowymi a systemem sterowania, czyli np. aplikacją zainstalowaną na smartfonie.

• Sieć 5G.

Sterowanie i rozbudowa Internet of Things jest możliwa dzięki wdrożeniu nowej generacji sieci telekomunikacyjnych 5G. Ten standard przesyłki danych pozwala na szybszą komunikację i wydajność, zniwelowanie opóźnień oraz znacznie wpływa na stabilność sieci połączonych urządzeń. Informacje do chmury przesyłane są za pomocą szybkich łączy. Sieć 5G zapewnia dużą prędkości i przepustowość przesyłu bez zakłóceń. Z takiego połączenia może korzystać znacznie więcej użytkowników niż w sieci LTE. Obecnie na całym świecie tworzy się infrastruktura sieci, czyli stacje nadawcze i wieże z nadajnikami, po to, by jak najszybciej pokryć jak największy teren zasięgiem 5G.

Przykłady zastosowania IoT.

• Na poziomie życia codziennego technologia IoT znajduje zastosowanie w użytku domowym. W inteligentnych domach możliwy jest monitoring, zdalne sterowanie oświetleniem, ogrzewaniem czy urządzeniami domowymi za pomocą smartfonów lub asystentów głosowych.
• W sektorze zdrowia mają zastosowanie przenośne urządzenia monitorujące, jak inteligentne opaski czy zegarki, pozwalające śledzić wskaźniki zdrowotne, puls, sen, czy aktywność fizyczną. Może to pomóc w monitorowaniu pacjentów z chorobami przewlekłymi i umożliwić zdalne konsultacje lekarskie. Urządzenia IoT pomagają także w kuracji pacjenta, monitorując w czasie rzeczywistym reakcje jego organizmu na podawane leki.
• Zastosowanie w przemyśle – przemysłowy Internet rzeczy IIoT (ang. Industrial Internet of Things) skupia się na urządzeniach związanych z produkcją. Zespoły urządzeń, kamer i czujników, wykorzystujące IoT, znajdują zastosowanie w monitorowaniu i optymalizacji procesów produkcyjnych. Industrial Internet of Things (IIoT) to podstawa tak zwanej czwartej rewolucji przemysłowej, czyli koncepcja inteligentnej fabryki. Nowoczesne fabryki wykorzystują rozbudowaną infrastrukturę czujnikową do zbierania i analizowania olbrzymich ilości danych na temat stanu maszyn, przebiegu procesów produkcyjnych, zużycia energii czy parametrów wytwarzanych produktów. Informacje służą do sterowania produkcją, monitorowania jakości, przewidywania awarii, automatycznej optymalizacji przebiegu procesów czy redukcji zużycia materiałów i energii.
• W rolnictwie przemysłowym technologia IoT może wspomóc monitorowanie stanu upraw. Czujniki środowiskowe są wykorzystywane do uzyskiwania informacji w czasie rzeczywistym o warunkach pogodowych i klimatycznych, umożliwiając np. optymalizację zużycia wody i nawozów.
• W logistyce IoT pomaga w monitorowaniu warunków transportu i śledzeniu ładunków. Urządzenia informują o warunkach na drodze oraz pilnują zachowań kierowców. W gospodarce magazynowej technologia IoT pomaga w optymalizacji ograniczonej przestrzeni magazynu i wspiera efektywne operacje zarządzania łańcuchem dostaw.
• W energetyce technologia Iot wspiera człowieka w monitorowaniu i optymalizacji zużycia energii, co pozwala na zmniejszenie kosztów i poprawę efektywności energetycznej. Urządzenia mogą monitorować stan źródeł w celu optymalizacji przesyłu energii oraz przeciwdziałać usterkom.
• W handlu detalicznym urządzenia IoT jak kamery, czujniki półek oraz sztuczna inteligencja pomagają śledzić aktualne zapotrzebowanie na towary w celu optymalizacji łańcucha zamówień.
• W skali makro IoT znajduje zastosowanie w inteligentnych miastach. Wykorzystywany jest np. do poprawy jakości życia mieszkańców poprzez monitorowanie jakości powietrza czy sterowanie sygnalizacją świetlną. Urządzenia mogą ułatwić zarządzanie drogami i ruchem ulicznym, aby zapewnić płynniejszy przepływ pojazdów. Sieć połączonych inteligentnych kamer przyczynia się do poprawienia bezpieczeństwa mieszkańców oraz pomaga zoptymalizować przestrzeń publiczną.

Korzyści z zastosowania IoT.

Internet rzeczy (IoT) umożliwia uzyskanie w czasie rzeczywistym obrazu funkcjonowania systemu dzięki gromadzeniu, agregowaniu i analizowaniu informacji o wszystkich jego elementach. Wdrażanie rozwiązań opartych o IoT niesie ze sobą szereg korzyści w postaci wzrostu wydajności i produktywności, obniżenia kosztów operacyjnych, lepszej kontroli jakości, optymalizacji procesów produkcyjnych i logistycznych, przewidywania awarii maszyn oraz otwarcia nowych możliwości w zakresie analityki biznesowej i modeli rozliczeń opartych o rzeczywiste wykorzystanie zasobów. IoT usprawnia zgodność z przepisami dotyczącymi standardów bezpieczeństwa i jakości, ochrony środowiska, łańcucha dostaw itd. IoT dostarcza pełnej, aktualnej wiedzy o kluczowych procesach i zasobach, pozwalając precyzyjnie optymalizować działalność i redukować ryzyko.

Wyzwania przy wdrażaniu IoT

Internet rzeczy stwarza problemy związane z bezpieczeństwem danych i ochroną prywatności. IoT łączy z internetem miliardy urządzeń, a to oznacza konieczność zabezpieczenia takiej samej liczby punktów danych, z których każdy stanowi potencjalny punkt ataku. Urządzenia działające obecnie w systemie IoT łatwo jest bowiem zhakować, przejąć, uszkodzić lub wykorzystać niezgodnie z przeznaczeniem. Oczywiście, niezbędne jest zatem zapewnianie właściwej ochrony urządzeń podłączonych do internetu.

W skali biznesowej, wraz z rozwojem technologii Internetu rzeczy, projekty wymagają zaprojektowania i integracji wielu elementów – sieci sensorów, infrastruktury sprzętowej i programowej do przetwarzania i analizy danych, systemów backendowych (ERP, MES itd.) oraz warstwy prezentacji (dashboardy, mobilne aplikacje itd.). Kluczowe jest także zapewnienie bezpieczeństwa transmisji i przechowywania ogromnych ilości często wrażliwych danych operacyjnych. Ponadto po zaimplementowaniu infrastruktury sensorycznej pojawia się wyzwanie efektywnej analizy i interpretacji napływających strumieni danych tak, aby przełożyły się one na konkretną wartość biznesową.

Inne ograniczenie dotyczy przepustowości łączy. Gdy do globalnej sieci podłączonych zostaje kilkadziesiąt miliardów urządzeń, bardzo często mogą wystąpić awarie. Dopiero wprowadzenie i rozpowszechnienie sieci 5G może spopularyzować Internet rzeczy i spowodować, że będzie to coś więcej niż lokalna sieć połączonych ze sobą urządzeń w prywatnych domach. Systemy oczyszczania miasta, komunikacji miejskiej oraz elektrownie i wodociągi będą w stanie wtedy razem współpracować bez obawy o słabą transmisję danych, awarie lub inne zagrożenia.

Aplikacje oparte na IoT w systemie MONACO

Elementy automatyki przemysłowej, które umożliwiają efektywne zbieranie informacji w czasie rzeczywistym ze stanowisk produkcyjnych, a następnie ich transfer do systemów biznesowych przedsiębiorstwa, wykorzystywane są również w systemie MONACO (Internet rzeczy w systemie MONACO). Informacje dotyczące realizacji produkcji mogą być automatycznie pobierane bezpośrednio z maszyn, systemów logistyki przedsiębiorstwa, systemów automatyki oraz przy udziale pracowników zatrudnionych na produkcji czy w działach utrzymania ruchu i logistyki.