IOT et industrie : À propos de l'IoT industriel: définition, cas d'utilisation et exemples d'application

Qu'est-ce que l'IoT industriel ou IIoT? L'Internet des objets industriel est l'utilisation d'appareils intelligents connectés dans des applications industrielles à des fins telles que l'automatisation, la surveillance à distance et la maintenance prédictive. L'IIoT est une version plus robuste de l'Internet des objets, ou IoT qui est le domaine des appareils connectés dans les applications commerciales et grand public. Dans les cas d'utilisation de l'IoT industriel, les appareils intelligents peuvent être déployés dans les véhicules de construction, la robotique de la chaîne d'approvisionnement, l'énergie solaire et éolienne, les systèmes de capteurs agricoles, l'irrigation intelligente, etc. Ces applications IIoT ont généralement un point commun: elles sont déployées dans des environnements difficiles.

Il existe des cas d'utilisation IIoT de l'industrie légère tels que les compteurs et des cas d'utilisation de l'industrie lourde tels que les convoyeurs utilisés dans l'industrie minière, où les appareils peuvent être soumis à un large éventail de facteurs environnementaux, de la chaleur et du froid extrêmes à l'humidité et aux vibrations.

L'Internet des objets industriel consiste à déployer des machines intelligentes pour capturer et déplacer des données, détecter les changements de température, de débit ou de volume, automatiser les procédures d'efficacité, de précision et de sécurité, livrer les données entre de bonnes mains pour l'analyse et la prise de décision, et s'assurer que tous de ces processus se déroulent à temps, de manière fiable et sécurisée.

L'IIoT et la sécurité et la productivité des travailleurs

L'utilisation des appareils intelligents s'est rapidement développée, et aujourd'hui – avec l'énorme croissance des tendances IoT et IIoT – il est difficile de trouver une industrie qui n'est pas touchée par ce phénomène. Cela conduit à quelques questions:

Pourquoi l'IoT et l'IdOT se développent-ils si rapidement?
Qu'est-ce que cela signifie pour les travailleurs et les emplois?

La réponse à la première question est que l'IdO et l'IdO répondent aux inefficacités, à la perte de revenus et au besoin pour les organisations de travailler plus intelligemment, pas plus. L'automatisation peut créer des améliorations et des efficacités sans précédent qui ne sont tout simplement pas possibles avec une main-d'œuvre humaine. Cela ne veut pas dire que les humains ne sont pas nécessaires. Au contraire, des ingénieurs, des développeurs d'applications, des scientifiques des données et des travailleurs de tous horizons sont nécessaires pour mettre ces solutions en place et les utiliser.

À titre d'exemple simple, considérons le travailleur agricole qui devait auparavant conduire d'un coin éloigné de la superficie à l'autre pour s'assurer que les systèmes d'arrosage ou les ventilateurs de gel étaient allumés au bon moment. Aujourd'hui, ce travailleur peut vérifier les systèmes à partir d'un ordinateur portable, s'assurer que tout fonctionne correctement et se rendre uniquement à l'emplacement qui a réellement besoin d'entretien. Si un système d'irrigation à pivot central a dérapé, par exemple, le travailleur peut utiliser le GPS pour identifier rapidement son emplacement, puis s'assurer qu'il est remis dans la bonne position. En d'autres termes, l'Internet industriel des objets vise à améliorer l'efficacité et la précision tout en réduisant les coûts.

Cela conduit à une réponse à la deuxième question. L'impact de l'IIoT sur les travailleurs et les emplois est qu'il les rend plus efficaces et améliore la productivité. Il réduit également le «travail occupé» et la probabilité d'erreurs dans des tâches telles que l'enregistrement des données, qui sont mieux gérées par un appareil intelligent. La détection automatisée et la collecte de données dans des endroits dangereux et difficiles à atteindre réduisent même les risques pour la vie humaine. Et il obtient les bonnes données au bon endroit pour une évaluation plus tôt. Lorsqu'un employé peut recevoir une alerte par téléphone intelligent qu'un réservoir est bas ou qu'un équipement doit être entretenu, cela augmente la probabilité que les problèmes puissent être résolus tôt, avant qu'ils ne deviennent plus chers ou catastrophiques.

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Exemples de cas d'utilisation de l'IoT industriel

L'une des meilleures façons de comprendre comment les entreprises commerciales et industrielles utilisent l'IoT est grâce aux nombreux exemples d'applications IIoT. Voyons quelques-uns d'entre eux.

Maintenance prédictive

Les applications de maintenance prédictive cherchent à identifier le moment où un processus métier ou un équipement critique risque de tomber en panne, de sorte qu'une maintenance proactive et préventive peut être planifiée pour résoudre les problèmes à l'avance et éviter les temps d'arrêt. Les méthodes traditionnelles peuvent être très coûteuses et les travailleurs peuvent par inadvertance manquer des indicateurs que l'équipement rencontre des problèmes. Dans de nombreux cas, les techniciens et les préposés à l'entretien ont traditionnellement dû se rendre sur des sites éloignés pour effectuer des vérifications manuelles, pour ensuite effectuer un autre voyage avec un bon de travail, des pièces de rechange ou des batteries. Le fait d'être averti qu'un problème se développe permet de dépanner et de résoudre un problème avec un seul roulement de camion, souvent avant même que le client final ne soit au courant du problème. Il en résulte de meilleures pratiques de maintenance, des coûts réduits et une satisfaction client accrue.

Voici quelques exemples d'applications de maintenance prédictive IIoT dans tous les secteurs.

Surveillance des processus – exploitation minière: Dans le jeu classique «Rock, Paper, Scissors», la roche peut être battue par le papier. Cependant, dans le monde réel, le rock bat tout. Dans les applications minières, les grandes bandes transporteuses transportent la terre (beaucoup de roches) d'une zone à l'autre sur de longues distances, sur un mile dans certains cas, où le matériau est traité pour extraire des minéraux précieux. Si la bande transporteuse et l'équipement de support «tombent» ou s'arrêtent, cela peut coûter à une mine des millions de dollars de revenus perdus. Pour garantir que les convoyeurs fonctionnent sans interruption, 24h / 24 et 7j / 7, des capteurs sont ajoutés au convoyeur pour recueillir des points de données et envoyer ces données via un appareil radio (par exemple Digi XBee®) à une passerelle, puis à une application de surveillance à distance. Digi Remote Manager® peut aider à surveiller ces passerelles et appareils dans différentes mines et carrières pour éviter les temps d'arrêt indésirables.
Maintenance des équipements – ascenseurs: Une entreprise d'ascenseurs veut s'assurer que les clients qui installent leur produit reçoivent un service de la plus haute qualité. Plutôt que d'attendre qu'un problème se produise qui affecte les opérations quotidiennes et la satisfaction de la clientèle, l'entreprise installe des capteurs dans des centaines de milliers d'ascenseurs installés. Ces capteurs communiquent des points de données via une passerelle vers un environnement cloud qui fournit des informations et des notifications automatisées aux techniciens de terrain.
Surveillance des actifs – construction: une société de gestion de l'énergie fournit des solutions à des clients tels que les entreprises de construction. Ils développent une gamme d'outils IoT pour aider ces organisations à s'assurer qu'elles optimisent l'utilisation des véhicules et identifient les problèmes avant qu'ils n'entraînent une perte de revenus. Pour prédire la défaillance du flexible hydraulique avant qu'elle n'entraîne une panne de l'équipement, un nettoyage coûteux du fluide hydraulique et potentiellement des blessures, la société développe une solution connectée qui surveille l'équipement, identifie et signale les points de données qui indiquent une défaillance potentielle et permet aux clients de configurer des conditions d'alerte et recevez des notifications automatisées.

Exemple d'application de maintenance prédictive

Dans l'exemple de maintenance prédictive suivant, un module radio collecte les données de l'équipement dans un élévateur à grains et les envoie à un routeur industriel, qui fournit ensuite ces données aux applications basées sur le cloud pour la visibilité et le traitement ultérieur. Si les données indiquent certaines conditions, un technicien peut le voir dans l'application en ligne ou recevoir des alertes d'une application telle que Digi Remote Manager®. Le technicien peut effectuer un processus de dépannage à distance ou envoyer du personnel sur le site pour effectuer la maintenance requise.

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Surveillance à distance

La surveillance à distance est au centre de nombreuses applications industrielles, car il est traditionnellement inefficace, coûteux et souvent difficile ou risqué de garder un œil sur ce qui se passe avec les équipements sur le terrain. L'équipement qui nécessite une surveillance peut être situé à des postes éloignés, au sommet de l'éclairage public, à l'intérieur d'un puits ou au fond d'une mine, ce qui rend non seulement impossible la surveillance régulière de cet actif, mais aussi coûteux et risqué.

Voici quelques-uns des nombreux exemples de télésurveillance dans les applications industrielles.

Surveillance des réservoirs – pétrole et gaz: jeter des roches dans un réservoir ou utiliser un bâton pour taper sur un réservoir pour déterminer les niveaux de fluide ont été des pratiques courantes dans le passé qui peuvent être considérablement améliorées avec les applications IIoT. Les réservoirs des puits de pétrole de production doivent être surveillés pour s'assurer qu'il n'y a pas de débordement, ce qui peut entraîner de lourdes amendes et des coûts de nettoyage. La surveillance des réservoirs sur site avec des produits chimiques injectés en fond de trou pour réduire la corrosion des pipelines est également une partie importante des opérations quotidiennes. Pour réduire les risques et optimiser l'efficacité, une entreprise peut installer une solution automatisée de surveillance des réservoirs qui envoie des relevés de niveau selon les besoins (par exemple à la minute, toutes les heures ou tous les jours) pour permettre aux responsables de terrain de gérer les enlèvements ou les livraisons ainsi que les appels de maintenance préventive basés sur données réelles et lectures de niveau. Cette étape évite également le coût de l'envoi de personnel dans chacun des réservoirs selon un programme de rotation, quels que soient les niveaux des réservoirs. Au lieu de cela, ils n'envoient du personnel qu'en cas de besoin.
Surveillance des débits – agriculture: les pivots centraux en agriculture sont un moyen courant de distribuer l'eau dans les champs de cultures. L'eau passe par un tuyau et est distribuée par des gicleurs lorsque le pivot central se déplace lentement en cercle. Une fuite dans un pivot central ou toute autre ligne d'irrigation peut causer des dommages majeurs et coûter des milliers de dollars en réparations et en pertes de ressources. La surveillance à distance de la pression et du mouvement peut aider à identifier de manière proactive les problèmes sur un pipeline d'irrigation. Des têtes bouchées, des fuites ou même des raccords déconnectés peuvent être détectés tôt et des alarmes sont envoyées pour aider les agriculteurs à éviter les problèmes, à maintenir la croissance des cultures et à limiter le capital dépensé pour résoudre les problèmes.
Surveillance des processus chimiques – raffineries: la gestion à distance ne doit pas nécessairement être à 100 miles. Dans de nombreux cas, il ne peut être qu'à 100 pieds ou à un terrain de football. La surveillance dans les installations de traitement se fait traditionnellement avec des installations filaires. Un défi est que les câbles sont coûteux à installer et à entretenir. Un autre défi est que les systèmes câblés peuvent être soumis à des environnements corrosifs et à d'autres facteurs tels que les tremblements de terre et les événements météorologiques catastrophiques. Une usine de traitement peut avoir des centaines ou des milliers de capteurs en place pour collecter des données, par exemple pour surveiller un lot de produits chimiques, s'assurer qu'il est sous contrôle et éviter les déversements ou les explosions. Aujourd'hui, de telles entreprises se tournent vers l'Internet des objets industriel pour surveiller et automatiser davantage les processus, comme prendre des mesures et les enregistrer dans un système basé sur le cloud pour l'analyse, la création de rapports et les alertes accessibles depuis des appareils mobiles.

Exemple d'application de surveillance à distance

Dans cet exemple de surveillance à distance, un module radio collecte les données d'un réservoir industriel et les achemine via un processeur intégré vers des applications basées sur le cloud pour la surveillance, les alertes et les ajustements.

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Automatisation des processus

L'automatisation de processus qui nécessiteraient autrement une intervention humaine, des mouvements de camions ou un travail manuel inefficace est une autre raison courante pour déployer des applications connectées dans l'espace industriel. L'éventail des cas d'utilisation est vaste, mais les raisons de la mise en place de ces processus d'Internet des objets industriels se résument à nouveau à quelques facteurs clés: efficacité, réduction des coûts et réduction des risques.

Voici quelques exemples d'automatisation dans l'IIoT.

Irrigation intelligente – Le bon vieux temps d'arrosage selon un calendrier juste parce que vous avez de l'eau s'évapore lentement (jeu de mots voulu). Aujourd'hui, les agriculteurs adoptent une technologie pour surveiller les conditions du sol et les conditions météorologiques, entre autres facteurs, pour déterminer quand et où l'eau est nécessaire. Des capteurs d'humidité du sol connectés à des modules sans fil qui relaient les données des capteurs aux passerelles, puis au cloud, permettent aux agriculteurs de surveiller les conditions de croissance. Et l'automatisation du processus d'arrosage basé sur les relevés d'humidité garantit une utilisation efficace des ressources en eau – où, quand et pendant combien de temps cet arrosage est nécessaire.
Modification automatique – Le secteur de l'énergie se tourne aujourd'hui vers l'automatisation pour modifier les comportements des équipements en fonction des conditions. Par exemple, le vent refroidit souvent les choses par une chaude journée d'été. Mais trop de vent peut causer des ravages dans toutes sortes d'environnements, tels que l'agriculture, les éoliennes et les installations solaires. Lorsque des vents violents se lèvent dans un champ solaire, les stations météorologiques peuvent surveiller quand la vitesse du vent peut atteindre des seuils dommageables. La communication sans fil à partir d'une passerelle peut envoyer des commandes aux panneaux solaires pour passer à une position de sécurité qui peut aider à réduire ou à éviter d'endommager ces actifs coûteux.
Fans de gel – Rien de tel qu'un gel précoce pour ruiner votre récolte de fin d'année. De même, un gel tardif au printemps peut endommager les plantes prêtes à fleurir. La technologie des capteurs sans fil combinée à des ventilateurs géants sur les cultures de haute valeur dans les vergers et les vignobles permet aux agriculteurs de surveiller les conditions météorologiques afin de pouvoir allumer les ventilateurs pour limiter les dommages causés par le gel précoce / tardif. C'est un peu comme avoir un système de chauffage et de climatisation pour vos cultures. Cependant, ces ventilateurs doivent traditionnellement être allumés manuellement lorsque des températures de gel inattendues arrivent. Cela signifie que les agriculteurs doivent faire le tour de chacun des points où ils ont installé des ventilateurs autour de leur superficie, souvent au milieu de la nuit. Une application qui automatise ces processus peut non seulement détecter quand les températures se dirigent vers la plage de gel, mais également déclencher un processus pour démarrer les ventilateurs. Pendant ce temps, l'agriculteur peut se reposer facilement la nuit et peut voir d'un coup d'œil à partir d'un appareil mobile quels ventilateurs ont été allumés et s'ils fonctionnent correctement.

Exemple d'application d'automatisation de processus

Dans l'exemple d'automatisation de processus suivant, les capteurs de sol collectent des données, qui sont acheminées par un module Digi XBee avec MicroPython vers une passerelle industrielle Digi XBee, puis vers des applications de surveillance et de contrôle à distance basées sur le cloud. L'une de ces applications lance automatiquement les processus, tandis qu'une autre permet aux gestionnaires de réseau ou aux administrateurs de s'assurer que tous les appareils et processus fonctionnent comme prévu.

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Considérations importantes pour les applications IoT industrielles

Il y a beaucoup de choses à considérer lors de l'évaluation des bons appareils et de la configuration de votre application Industrial IoT. Il s'agit notamment de questions sur la distance sur laquelle vos appareils IIoT auront besoin de transmettre des données ainsi que la fréquence de soumission des données, si la technologie RF ou cellulaire est appropriée pour votre application, et de nombreuses autres décisions qui ont un impact sur la planification globale, le déploiement, l'évolutivité et la gestion de votre projet et qui finissent par affecter votre coût total de possession.

Nous couvrirons quelques-unes des choses à considérer lors de la préparation de la conception, de la construction et du déploiement de votre projet. Si vous avez des questions ou êtes prêt à évaluer des solutions, les membres de l'équipe Digi peuvent s'associer à vous pour effectuer une évaluation complète des besoins de votre application. Les équipes de conception et d'ingénierie de Digi sont également disponibles pour tout niveau d'assistance dans le développement de votre application IIoT. Contactez-nous pour entamer cette conversation.

Appareils industriels vs outils de prototypage:

Une étape critique pour les applications IoT industrielles – et en fait tout produit professionnel qui sera confronté à des défis environnementaux tels que les températures fluctuantes ou les vibrations – est de trouver le bon produit pour le travail. Si vous développez un produit pour une application telle qu'un service de partage de vélos en ville, par exemple, l'application peut ne pas être techniquement considérée comme une application industrielle, mais ses exigences sont similaires car elle devra être capable de gérer les mouvements de secousses, les changements de température et l'humidité. Certains types d'appareils peuvent gérer des facteurs environnementaux difficiles, et certains sont moins adaptés. Il est donc essentiel d'évaluer la robustesse d'un produit et s'il est conçu pour l'application prévue.

Il existe de nombreux modules à faible coût qui sont excellents pour le prototypage rapide et pour les projets étudiants, tels que Raspberry Pi et Arduino. Le coût attractif est une bonne raison d'utiliser ces produits dans les phases initiales. Mais vous voudrez un produit de classe industrielle conçu pour une viabilité à long terme dans des environnements exigeants lorsque vous recherchez des produits adaptés aux applications IIoT.

Certains des facteurs à évaluer dans un produit comprennent:

Contrôle qualité de fabrication
Disponibilité et stabilité à long terme du produit
Plages de température testées
Flexibilité de conception et programmabilité
Disponibilité des outils de support et des bibliothèques de code
Possibilité de mettre à jour de façon proactive le micrologiciel, en particulier lorsque votre déploiement évolue au-delà de quelques appareils
Certifications dans les régions où votre application sera déployée.

Commencer avec un outil de prototypage est un excellent moyen de prouver un concept; mais lorsque vous êtes prêt à aller sur le terrain avec des appareils déployés, assurez-vous de sélectionner des appareils industriels.

Stratégie de gestion à distance

Les méthodes de maintenance traditionnelles consistant à envoyer un camion sur le terrain pour surveiller ou gérer l'équipement deviennent rapidement impraticables et coûteuses lorsque vous avez des dizaines, voire des centaines, voire des milliers d'appareils à entretenir. Tout comme votre téléphone portable, qui a des mises à jour de micrologiciel qui sont régulièrement publiées, les appareils ont des mises à jour de micrologiciel et des correctifs de sécurité qui doivent être envoyés à chacun des appareils de votre réseau IIoT pour garder ces appareils à jour et sécurisés. Une solution de gestion à distance vous permet d'envoyer des corrections de bugs et des améliorations de fonctionnalités à tous vos appareils sur le terrain, quelle que soit la taille de votre réseau.

Pour mettre en œuvre une stratégie de gestion à distance, recherchez une solution qui vous permettra d'effectuer des mises à niveau du micrologiciel à distance, la connectivité des appareils et des diagnostics à distance de n'importe où, à l'aide d'un appareil intelligent. Par exemple, Digi Remote Manager® est une solution basée sur le cloud qui offre ces capacités et plus encore, vous permettant de définir des alertes pour une gamme de conditions, de télécharger des fichiers et de surveiller automatiquement les configurations des appareils et de les réinitialiser à la version correcte en cas de falsification.

La mise en place d'un système de gestion à distance est très économique par rapport au coût d'envoi d'un camion-nacelle pour mettre à niveau manuellement le micrologiciel sur un appareil monté sur un panneau ou un lampadaire, et permet à votre gestionnaire de réseau de garder un œil sur tous les appareils, indépendamment le nombre d'appareils que vous avez sur votre réseau ou leur emplacement dans le monde.

Conclusion

L'évaluation et la prise de décision qui entrent dans le développement et le déploiement d'une application IIoT peuvent être intimidantes. Digi peut soutenir votre quête pour identifier la bonne solution à vos besoins à tout moment du processus, de la définition initiale du projet aux services d'ingénierie et de certification complets. Que vous souhaitiez démontrer le retour sur investissement d'un nouveau produit ou que vous ayez à respecter un délai strict pour la conformité ou les pressions du marché, Digi peut s'associer avec vous pour atteindre ces objectifs. Le délai de mise sur le marché peut être particulièrement critique lorsqu'il existe une fenêtre d'opportunité de courte durée pour devancer la concurrence. Travailler avec une entreprise qui a fait ses preuves dans le conseil professionnel et le support technique vous donne non seulement l'assurance que vous pouvez respecter les délais et les dates de lancement, mais vous aide également à effectuer des revues de conception et à obtenir une assistance en matière de certification lorsque vos ressources sont épuisées. Contactez-nous pour évaluer les options.

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