ซอฟต์แวร์ Iot ขับเคลื่อนการปฏิวัติโรงงานอัจฉริยะอย่างไร

คำว่าโรงงานอัจฉริยะไม่ได้เป็นเพียงคำศัพท์อีกคำหนึ่งเท่านั้น แต่ยังหมายถึงการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในการดำเนินการด้านการผลิต หัวใจสำคัญของการเปลี่ยนแปลงนี้คือซอฟต์แวร์ Iot ที่ควบคุมทุกอย่างอย่างเงียบๆ ตั้งแต่ประสิทธิภาพของเครื่องจักรไปจนถึงการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์และประสิทธิภาพการใช้พลังงาน แม้ว่าฮาร์ดแวร์จะได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก ( หุ่นยนต์ เซ็นเซอร์ ฯลฯ ) แต่เลเยอร์ซอฟต์แวร์ก็เชื่อมโยงทุกอย่างเข้าด้วยกัน ทำให้เกิดความมหัศจรรย์ที่แท้จริงของการผลิตอัจฉริยะ

แล้วซอฟต์แวร์ Iot ขับเคลื่อนการปฏิวัติครั้งนี้ได้อย่างไร?

เรามาดูรายละเอียดกันตั้งแต่ระบบพื้นฐานที่ทำงานในโรงงานไปจนถึงการวิเคราะห์บนคลาวด์ที่ซับซ้อนที่ขับเคลื่อนการตัดสินใจ

1. การเชื่อมต่อเครื่องจักร ระบบ และผู้คน

ในระดับพื้นฐานที่สุด ซอฟต์แวร์ Iot ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อได้ อุปกรณ์และเครื่องจักรที่เคยถูกแยกออกจากกัน ปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของระบบนิเวศดิจิทัลที่ใหญ่ขึ้น เซ็นเซอร์ที่ติดอยู่กับอุปกรณ์จะสร้างข้อมูลแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับอุณหภูมิ การสั่นสะเทือน ความเร็ว การสึกหรอ ฯลฯ แต่ถ้าไม่มีซอฟต์แวร์ ข้อมูลนั้นก็เป็นเพียงสัญญาณรบกวน

แพลตฟอร์ม Iot นำเข้าข้อมูลนี้ ตีความ และพุชไปยังแดชบอร์ด การแจ้งเตือน และระบบอัตโนมัติ

ตัวอย่างเช่น:

• เครื่อง CNC ตรวจจับการสั่นสะเทือนที่ผิดปกติ
• ซอฟต์แวร์ Iot ตีความข้อมูลการสั่นสะเทือน
• การแจ้งเตือนจะถูกส่งไปยังการบำรุงรักษา
• ระบบจะปรับการทำงานหรือกำหนดเวลาการซ่อมแซมโดยอัตโนมัติ

การวนซ้ำแบบเรียลไทม์ประเภทนี้จะเป็นไปไม่ได้หากไม่มีแพลตฟอร์มมิดเดิลแวร์และแอปพลิเคชันแบบกำหนดเองที่ทำหน้าที่เป็นสมองของการดำเนินการ

2. การตรวจสอบแบบเรียลไทม์และการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์

การหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนเป็นตัวการสำคัญในการผลิต ทุกนาทีที่เครื่องจักรออฟไลน์ มันต้องเสียเงิน ซอฟต์แวร์ Iot เปลี่ยนแปลงเกมด้วยการเปิดใช้งานการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ ซึ่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับการคาดเดาหรือกำหนดการตายตัว แต่ขึ้นอยู่กับข้อมูลสภาพเครื่องจักรจริง

มันทำงานอย่างไร:

• ซอฟต์แวร์รวบรวมข้อมูลจากอุปกรณ์ทุกวันตลอด 24 ชั่วโมง
• ใช้โมเดลการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อตรวจจับรูปแบบที่บ่งบอกถึงความล้มเหลวในอนาคต
• โดยจะแจ้งให้ช่างเทคนิคทราบก่อนเกิดเหตุขัดข้อง

แทนที่จะบำรุงรักษาแบบปฏิกิริยา โรงงานจะเปลี่ยนไปใช้การบำรุงรักษาตามเงื่อนไขหรือแบบคาดการณ์ล่วงหน้า ซึ่งช่วยลดต้นทุน ยืดอายุอุปกรณ์ และปรับปรุงความปลอดภัย

บริษัทยักษ์ใหญ่อย่าง Siemens , GE และ Bosch ได้ฝังความสามารถเหล่านี้ไว้ในแพลตฟอร์มโรงงานอัจฉริยะของตนแล้ว แต่ไม่ใช่สำหรับยักษ์ใหญ่ในอุตสาหกรรมเท่านั้น ตอนนี้เฟรมเวิร์ก Iot แบบโอเพ่นซอร์สและซอฟต์แวร์โมดูลาร์ยังช่วยให้แม้แต่ผู้ผลิตขนาดกลางก็สามารถเข้าถึงพลังนี้ได้

3. Edge Computing: การตัดสินใจในท้องถิ่น

หนึ่งในแนวโน้มที่เพิ่มขึ้นในซอฟต์แวร์ Iot สำหรับโรงงานอัจฉริยะคือข้อมูลการประมวลผลแบบ Edge Computing ซึ่งใกล้เคียงกับที่ถูกสร้างขึ้น แทนที่จะส่งทุกอย่างไปยังระบบคลาวด์

ทำไมเรื่องนี้ถึงสำคัญ?

• ความเร็ว : การตัดสินใจเกิดขึ้นในหน่วยมิลลิวินาที ไม่ใช่วินาที
• ความน่าเชื่อถือ : ไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตอย่างต่อเนื่อง
• ความปลอดภัย : เสี่ยงต่อภัยคุกคามภายนอกน้อยลง

ตัวอย่างเช่น หากแขนหุ่นยนต์ตรวจพบความต้านทานขณะเชื่อม ซอฟต์แวร์ภายในเครื่องบนอุปกรณ์ Edge จะสามารถปรับความดันหรืออุณหภูมิได้ทันทีโดยไม่ต้องรอคำสั่งจากคลาวด์

Iot Stack สมัยใหม่จำนวนมากรองรับโมเดลไฮบริด โดยมีการกระจายซอฟต์แวร์ระหว่าง Edge Node (Raspberry Pi, PCS อุตสาหกรรม ฯลฯ) และคลาวด์ ทำให้เกิดระบบที่ยืดหยุ่นและยืดหยุ่น

4. Digital Twins: จำลองโรงงานในซอฟต์แวร์

Digital Twins เป็นหนึ่งในแอพพลิเคชั่นซอฟต์แวร์ Iot ที่ทันสมัยที่สุด แฝดดิจิทัลคือแบบจำลองเสมือนจริงของสินทรัพย์หรือระบบทางกายภาพ ซึ่งอัปเดตแบบเรียลไทม์ผ่านข้อมูล Iot

กรณีการใช้งานได้แก่:

• จำลองการเปลี่ยนแปลงก่อนที่จะนำไปใช้ในโลกแห่งความเป็นจริง
• ฝึกอบรมพนักงานใหม่ในสภาพแวดล้อมเสมือนจริงที่ปลอดภัย
• การระบุความไร้ประสิทธิภาพในขั้นตอนการทำงาน

ซอฟต์แวร์จะซิงค์โมเดลเสมือนกับข้อมูลเซ็นเซอร์จากโรงงานจริงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งทำให้เกิดการทดลอง การเพิ่มประสิทธิภาพ และข้อมูลเชิงลึกในระดับที่ไม่เคยทำได้มาก่อน

เหมือนกับการมีภาพเอ็กซ์เรย์สำหรับโรงงานของคุณ ซึ่งขับเคลื่อนโดยการผสมผสานระหว่างข้อมูลเซ็นเซอร์ อัลกอริธึมซอฟต์แวร์ และกลไกการจำลอง

5. การเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานและความยั่งยืน

พลังงานเป็นตัวขับเคลื่อนต้นทุนอย่างมากในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม และความยั่งยืนไม่ใช่ทางเลือกอีกต่อไป ซอฟต์แวร์ Iot ช่วยให้โรงงานสามารถปรับวิธีและเวลาในการใช้พลังงานได้อย่างเหมาะสม

ตัวอย่างเช่น:

• ระบบ HVAC อัจฉริยะจะปรับการไหลเวียนของอากาศตามจำนวนผู้เข้าพักและระดับความร้อน
• แสงสว่างจะปรับโดยอัตโนมัติตามแสงโดยรอบและกำหนดเวลา
• เครื่องปิดในช่วงเวลาที่ไม่มีการใช้งานสูงสุดหรือเมื่อไม่ได้ใช้งาน

แพลตฟอร์ม Iot จะวิเคราะห์ข้อมูลจากมิเตอร์ เซ็นเซอร์ และฟีดกริดเพื่อลดของเสียและแม้แต่รวมแหล่งพลังงานหมุนเวียนเข้าด้วยกัน เนื่องจากราคาพลังงานสูงขึ้นและกฎระเบียบคาร์บอนที่เข้มงวดขึ้น การเพิ่มประสิทธิภาพเหล่านี้ไม่เพียงแต่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังมีความสำคัญต่อธุรกิจด้วย

6. การมองเห็นห่วงโซ่อุปทานและการติดตามทรัพย์สิน

โรงงานอัจฉริยะไม่ใช่เกาะ พวกมันเป็นโหนดในห่วงโซ่อุปทานที่เชื่อมต่อกันขนาดใหญ่ ซอฟต์แวร์ Iot เพิ่มคุณค่าที่นี่ด้วยการติดตามชิ้นส่วน พาเลท และผลิตภัณฑ์แบบเรียลไทม์

แท็ก RFID, ตัวติดตาม GPS และบีคอน BLE ป้อนเข้าสู่แพลตฟอร์ม Iot ที่แสดง:

• สินทรัพย์อยู่ที่ไหน
• พวกเขาได้รับการจัดการอย่างไร
• ไม่ว่าจะเสี่ยงต่อความเสียหายหรือความล่าช้าก็ตาม

ข้อมูลเชิงลึกแบบเรียลไทม์นี้ช่วยให้สามารถผลิตได้ทันเวลา ลดของเสีย และปรับปรุงความพึงพอใจของลูกค้า สำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยานยนต์หรือการบินและอวกาศ ซึ่งชิ้นส่วนอาจข้ามหลายทวีป การมองเห็นในระดับนี้ถือเป็นข้อได้เปรียบทางการแข่งขันอย่างมาก

7. เปิดใช้งานการทำงานร่วมกันระหว่างมนุษย์และเครื่องจักร

แม้จะมีระบบอัตโนมัติเพิ่มขึ้น แต่มนุษย์ยังคงเป็นศูนย์กลางของการผลิต ซอฟต์แวร์ Iot ปรับปรุงการทำงานของมนุษย์ ไม่ใช่แทนที่การทำงาน

ตัวอย่าง:

• แอพ Augmented Reality จะแนะนำพนักงานผ่านการซ่อมแซมที่ซับซ้อน
• อุปกรณ์สวมใส่จะตรวจสอบความเหนื่อยล้าหรือการสัมผัสกับสภาวะที่เป็นอันตราย
• แดชบอร์ดบนมือถือช่วยให้หัวหน้างานตอบสนองต่อการแจ้งเตือนได้ทันที

พื้นโรงงานปลอดภัยขึ้น มีประสิทธิผลมากขึ้น และพึ่งพาความรู้ของชนเผ่าน้อยลง แรงงานที่มีทักษะได้รับการเสริมศักยภาพด้วยเครื่องมือที่ดีกว่า และแรงงานที่มีทักษะน้อยสามารถทำอะไรได้มากขึ้นด้วยคำแนะนำจากระบบอัจฉริยะ

8. บทบาทของมาตรฐานและการทำงานร่วมกัน

หนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดของ Iot ในโรงงานคือการบูรณาการ เครื่องจักรจากผู้ขายหลายรายมักจะพูดภาษาต่างกัน ซอฟต์แวร์ Iot ทำหน้าที่เป็นนักแปล

มาตรฐาน เช่น OPC UA, MQTT และ RESTful API ช่วยให้สามารถทำงานร่วมกันระหว่างอุปกรณ์รุ่นเก่าและระบบใหม่ได้ แพลตฟอร์มสมัยใหม่จำนวนมากได้รับการออกแบบมาให้เป็นกลางกับผู้ขาย ช่วยให้สามารถอัปเกรดได้ทีละน้อย แทนที่จะต้องใช้กลยุทธ์การริปและแทนที่ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง

โรงงานอัจฉริยะที่ประสบความสำเร็จต้องอาศัยซอฟต์แวร์ที่สามารถพูดคุยกับทุกสิ่งทั้งเก่าและใหม่ และปรับตัวตามเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้น

9. ความปลอดภัย: ดาบสองคม

การเชื่อมโยงทุกอย่างเข้าด้วยกันทำให้เกิดความเสี่ยงใหม่ๆ ซอฟต์แวร์ Iot จะต้องได้รับการเสริมความแข็งแกร่งต่อ:

• การเข้าถึงที่ไม่ได้รับอนุญาต
• มัลแวร์
• การละเมิดข้อมูล
• การดัดแปลงทางกายภาพ

การรักษาความปลอดภัยไม่ได้เป็นเพียงคุณสมบัติ แต่เป็นข้อกำหนดพื้นฐาน ซึ่งหมายถึงการใช้กระบวนการบูตที่ปลอดภัย การถ่ายโอนข้อมูลที่เข้ารหัส การรับรองความถูกต้องแบบหลายปัจจัย และการตรวจสอบภัยคุกคามแบบเรียลไทม์

โรงงานที่ถูกแฮ็กไม่เพียงแต่สูญเสียข้อมูลเท่านั้น แต่ยังอาจได้รับผลกระทบในโลกแห่งความเป็นจริงอีกด้วย เช่น การปิดระบบ ความเสี่ยงด้านความปลอดภัย แม้กระทั่งความเสียหายทางกายภาพ นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมซอฟต์แวร์ Iot จึงได้รับการออกแบบให้มีความปลอดภัยโดยการออกแบบ ไม่ใช่แบบที่คิดไว้ในภายหลัง

10. การผลิตอัจฉริยะที่เป็นประชาธิปไตย

ไม่กี่ปีที่ผ่านมา โรงงานอัจฉริยะรู้สึกเหมือนเป็นสิ่งที่มีเพียงยักษ์ใหญ่อย่าง Tesla หรือ Bosch เท่านั้นที่สามารถซื้อได้ แต่ด้วยความก้าวหน้าในซอฟต์แวร์ Iot โดยเฉพาะเครื่องมือโอเพ่นซอร์สและแพลตฟอร์มโมดูลาร์ อุปสรรคต่างๆ กำลังลดลง

โซลูชั่นเช่น:

• Node-RED สำหรับการเขียนโปรแกรมโฟลว์โค้ดต่ำ
• ThingsBoard หรือ Kaa สำหรับการจัดการอุปกรณ์
• Grafana สำหรับแสดงข้อมูลโรงงานเป็นภาพ
• AWS Iot หรือ Azure Iot สำหรับการประมวลผลแบ็กเอนด์ที่ปรับขนาดได้

สิ่งเหล่านี้ช่วยให้ผู้เล่นรายเล็กสามารถสร้างความสามารถอันชาญฉลาดเพิ่มขึ้นได้ โดยไม่ต้องลงทุนล่วงหน้าจำนวนมาก

และสำหรับผู้ที่ต้องการดำเนินการอย่างรวดเร็ว การร่วมมือกับผู้ให้บริการพัฒนาซอฟต์แวร์ที่มีประสบการณ์จะสร้างความแตกต่างอย่างมาก

ความคิดสุดท้าย

โรงงานอัจฉริยะไม่ได้ถูกกำหนดโดยหุ่นยนต์ที่ฉูดฉาดหรือภาพแห่งอนาคต สิ่งเหล่านี้ถูกกำหนดโดยความฉลาด—การรวบรวม การตีความ และการดำเนินการกับข้อมูล และความฉลาดนั้นมาจากซอฟต์แวร์

ไม่ว่าจะเป็นการทำให้เครื่องจักรคาดการณ์ความล้มเหลวของตนเอง จำลองสายการผลิตทั้งหมดในพื้นที่เสมือน หรือเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานให้เหลือเพียงวัตต์ ซอฟต์แวร์ Iot คือกลไกที่ขับเคลื่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรม 4.0

และเราเพิ่งเริ่มต้น

เมื่อซอฟต์แวร์กลายเป็นโมดูลาร์มากขึ้น ชาญฉลาดมากขึ้น และเข้าถึงได้มากขึ้น คาดว่าโรงงานอัจฉริยะจะเปลี่ยนจากระดับล้ำหน้าไปสู่เรื่องธรรมดา อนาคตเชื่อมโยงกัน และอยู่ในสายการผลิตแล้ว