사물 인터넷 기술
산업 제조
산업 인터넷의 5년 후 사물(IIoT) 연결되고 지능적인 기계와 장치의 이 강력한 새 시대에 대해 많은 논의와 글이 기업 의식으로 떠올랐습니다. 대부분의 정보가 디지털 환경에 흩어져 있기 때문에 RTI는 '무엇 ,' '왜 ,' '어떻게 ,' 및 '어디서 ' IIoT. 이 자료에 대한 귀하의 피드백을 환영합니다. [email protected]으로 문의하십시오.
인터넷은 사람들이 의사소통하는 방식, 하는 일, 함께 일하는 방식을 변화시켰습니다. 이제 관심은 기계에 대해서도 동일한 작업을 수행하는 것으로 옮겨졌습니다. 지난 몇 년 동안 시스템 개발자는 센서, 에지 노드 및 분석을 상호 연결하여 스마트 시스템을 구축하고 운영을 중요한 생산성 환경으로 전환하는 데 주력해 왔습니다. 이러한 연결된 시스템이 산업용 IoT(IIoT)라고 불리는 것을 구성합니다.
이 4차 산업 혁명은 산업 자동화 역사상 가장 파괴적이며 의료에서 에너지, 운송, 제조에 이르는 산업에 영향을 미칩니다. 변화의 속도뿐만 아니라 기술의 도약도 가속화되고 있습니다. 향후 몇 년 동안 모든 산업 분야의 엔지니어는 기계와 프로세스를 보다 강력한 컴퓨팅 및 분석 기능과 연결하여 생성된 새로운 기능을 활용할 수 있는 방법을 찾을 것입니다.
일반적인 정의부터 시작하겠습니다. IIoT는 산업 응용 프로그램을 실행하는 기계, 장치 및 센서의 상호 연관되고 자동화된 사용을 나타냅니다. 빅 데이터에 중점을 두고 있습니다. 및 머신러닝 , IIoT를 통해 산업체와 기업은 인간 대 기계 상호 작용에 대한 의존도를 낮추면서 운영 효율성과 안정성을 높일 수 있습니다. 또한 수집 및 공유되는 유용한 데이터로부터 새로운 비즈니스 모델 또는 수익원을 가능하게 합니다.
영향력 있는 Industrial Internet Consortium은 IIoT 시스템을 사물, 기계, 컴퓨터 및 사람의 인터넷으로 정의하며, 혁신적인 비즈니스 결과를 위해 고급 데이터 분석을 사용하여 지능형 산업 운영을 가능하게 합니다.
IIoT에 대한 더 자세한 소개를 보려면 RTI CEO Stan Schneider의 전자책 Rise of the Robot Overlords를 다운로드하여 읽으십시오. 간략한 소개를 위해 이 IDG 비디오에서 간략한 개요를 제공합니다.
"사물 인터넷"이라는 용어는 1999년 MIT Auto-ID Lab의 공동 설립자인 Kevin Ashton이 Proctor &Gamble에서 발표한 프레젠테이션에서 처음 등장했습니다. IoT의 초기 작업 가정 기반 소비자 응용 프로그램에 중점을 두었습니다. 가장 초기에 연결된 냉장고가 달걀이 떨어졌다는 것을 알리면서 발생했던 과대 광고를 기억하십니까?
IoT는 연결된 모든 애플리케이션(소비자 및 산업용)의 상위 집합입니다. 일반적으로 웨어러블, 온도 제어, 홈 보안 시스템, 쇼핑, 여행 계획 애플리케이션 등과 같은 소비자 시장의 연결된 애플리케이션을 설명하는 데 사용됩니다. 다양한 시장 분석가에 따르면 IoT는 엔터테인먼트에서 여행, 쇼핑, 개인 건강 관리에 이르기까지 산업을 혼란에 빠뜨렸으며 추정 시장 규모는 수천억 달러에 달합니다. 스마트 커넥티드 애플리케이션의 편리성과 서비스에 대한 소비자 수요가 동일한 데이터를 수집하고 새로운 성장 기회로 활용하려는 기업의 관심과 일치함에 따라 급속한 성장은 시장의 힘의 결과입니다.
IIoT(산업용 IoT)는 IoT의 하위 집합이며 특히 운송, 제조, 에너지 및 농업과 같은 산업 애플리케이션에 중점을 둡니다. 특히 IIoT는 복잡성, 상호 운용성 및 보안 요구 사항이 높아짐에 따라 기술 요구 사항이 다릅니다. 개인 피트니스 장치를 모니터링하는 동일한 기술은 자율 비행 택시 또는 원격 로봇 수술과 같은 고급 산업 응용 프로그램을 실행하는 데 필요한 시스템과 완전히 다릅니다. IoT와 IIoT 모두 기술적인 문제가 있지만 자율 산업 애플리케이션의 위험과 복잡성은 본질적으로 더 높습니다.
IIoT 지원은 산업 간, 공공-민간 협업에서 큰 발전을 이루었습니다. 지난 몇 년 동안 수천 개의 대학, 회사, 컨소시엄 및 표준 조직이 IIoT가 안전하고 확장 가능하며 안정적인 방식으로 작동하도록 하는 데 필요한 기술 혁신을 위해 협력했습니다.
Industrie 4.0(Industrie 4.0이라고도 함)은 2010년 독일 정부가 "하이테크 전략 2020"의 일환으로 시작했습니다. Industrie 4.0은 연결된 가치 사슬에 관한 것입니다. :산업 산업은 사물과 프로세스를 연결하고 자동으로 통합하여 사이버 물리적 시스템을 형성할 수 있습니다. Industrie 4.0의 궁극적인 목표는 새로운 기술을 사용하여 제조 환경의 가치를 높이고 폐기물을 줄이는 것입니다.
IIoT 초기에 Industrie 4.0과 IIoT 지지자 모두 두 이니셔티브를 차별화하기 위해 상당한 노력을 기울였습니다. 다소 철저한 분석 후, 이것은 이제 접근 방식의 차이점보다 유사점이 더 많다는 합의로 바뀌었습니다. 오늘날 Industrie 4.0은 종종 산업용 사물 인터넷(IIoT)과 같은 의미로 사용됩니다. 두 용어 모두 생산성과 결과를 개선하기 위해 기계를 다른 기계/장치 및 분석과 연결하는 것을 의미합니다.
<강한> 
IIoT 애플리케이션은 다음을 포함한 거의 모든 산업에서 사용됩니다.
IIoT는 다음을 포함한 다양한 산업 애플리케이션도 실행합니다.
일반적인 IIoT 시스템에서는 에지(센서, 원격 장치 및 컴퓨터)에서 클라우드(중앙 집중식 컴퓨터 시스템)에 이르기까지 여러 장치 간에 그리고 여러 네트워크에서 데이터를 공유해야 합니다. 이는 엄격한 안전 및 보안 요구 사항은 말할 것도 없고 데이터의 엄청난 양으로 인해 네트워크, 특히 원격 작업에 걸쳐 있는 네트워크를 쉽게 압도할 수 있기 때문에 어렵습니다. 이러한 상호 연결된 시스템에는 증가하는 데이터 볼륨, 성능 요구 사항, 보안 위험 및 안전 인증을 관리하기 위한 새로운 방법이 필요합니다.
IIoT 데이터 흐름 관리는 IIoT 애플리케이션이 설계된 대로 작동하도록 하는 데 중요합니다. Industrial Internet Consortium에서 제시한 입증된 아키텍처는 데이터 버스입니다. 유휴 기록 데이터를 관리하는 데이터베이스와 달리 데이터 버스는 이동 중인 데이터를 관리합니다.
데이터 버스는 IIoT에서 실시간 데이터를 배포 및 관리하는 데이터 중심 소프트웨어 프레임워크로, 애플리케이션과 장치가 하나의 통합 시스템으로 함께 작동할 수 있습니다. 데이터버스는 애플리케이션 및 통합 로직을 단순화합니다. 메시지를 교환하는 대신 소프트웨어 구성 요소는 공유 및 필터링된 데이터 개체를 통해 통신합니다. 애플리케이션은 로컬에 캐시된 이러한 데이터 개체의 값을 직접 읽고 씁니다.
데이터버스 작동 방식에 대한 자세한 내용은 해당 주제에 대한 RTI 웹페이지를 참조하세요.
<강한> 
이전에 설명한 것처럼 IIoT 애플리케이션은 데이터 밀도가 높고 높은 안정성이 필요합니다. 연결 계층 또는 프레임워크는 대용량 데이터의 신속한 교환을 수용하는 데 중요합니다. 산업 인터넷 컨소시엄은 연결 솔루션의 혼란스러운 환경을 매핑하고 명확히 하기 위해 산업 인터넷 연결 프레임워크(IICF)를 발표했습니다. 격리된 시스템에서 데이터를 잠금 해제하고, 이전에 폐쇄된 구성 요소와 하위 시스템(브라운필드) 간의 데이터 공유 및 상호 운용성을 가능하게 하고, 산업 내 및 산업 전반에 걸쳐 새로운 애플리케이션(그린필드) 개발을 가속화하는 데 도움이 되는 권장 사항을 제공합니다.
IICF는 IIoT 시스템에서 사용되는 여러 도메인별 연결 기술에 잠겨 있지 않은 데이터를 열기 위한 참조 아키텍처를 정의합니다. 그것은 도메인 특정 기술의 기능적 측면과 비기능적 측면의 충실도를 손상시키지 않고 구문 상호 운용성을 제공할 수 있는 몇 가지 핵심 연결 표준 중 하나에 대한 게이트웨이를 사용합니다. 이 프레임워크는 IIoT 애플리케이션의 민첩성과 볼륨에 필요한 P2P 통신을 위해 위에서 설명한 대로 데이터 버스 아키텍처를 권장합니다.
운영을 간소화하는 것 외에도 IIoT는 공급업체 관계를 다시 작성하고 수익성을 재정의하며 환경에서 비용, 제품으로의 전달 방식을 재창조할 것입니다. 따라서 IIoT 시스템은 단독으로 생성될 수 없습니다. 투자를 감안할 때 몇 년, 심지어 수십 년 동안 실행되도록 설계해야 합니다. 이러한 차세대 시스템을 개발하기 위해 노력하는 IIoT 시스템 엔지니어, 설계자 및 개발자는 자신의 시스템이 알려지지 않은 것과 완벽하게 작동해야 한다는 근본적인 사실에서 시작해야 합니다. 디자이너라면 현재의 경험을 넘어 지능형 컴퓨팅이 지배할 미래를 내다보는 것이 과제입니다. 무엇보다 미래의 알려지지 않은 시스템과 확장 및 통합할 수 있는 시스템에 대해 생각해야 합니다.
새로운 시스템은 '미래에 대비'하고 데이터 기반 시스템에 필요한 상호 운용성, 확장성 및 보안을 보장하기 위해 입증된 IIoT 표준을 기반으로 해야 합니다. Industrial Internet Reference Architecture는 시스템 설계자가 공통 프레임워크 및 개념을 기반으로 시스템을 설계할 수 있는 표준 기반 아키텍처 템플릿 및 방법론을 제공합니다. 2015년 Industrial Internet Consortium에서 처음 게시한 최신 버전은 2019년 6월에 출시되었으며 다운로드할 수 있습니다.
많은 통신 미들웨어 표준과 제품이 있습니다. OMG(Object Management Group®)의 DDS(Data Distribution Service TM) 표준은 복잡한 분산 시스템을 위해 개발되었습니다. DDS는 고유한 데이터 중심적이며 IIoT 시스템에서 계층화된 데이터 버스 아키텍처를 구현하는 데 이상적입니다. 해저 로봇부터 우주 발사를 포함한 NASA 이니셔티브에 이르기까지 수천 개의 시스템에 성공적으로 배포되었습니다. DDS는 IIoT 애플리케이션 요구 사항을 충족하기 위해 데이터 연결, 최고의 안정성 및 확장 가능한 아키텍처를 제공하는 미들웨어 프로토콜 및 API 표준입니다. DDS의 데이터 중심성은 모든 메시지에 애플리케이션이 수신하는 데이터를 이해하는 데 필요한 컨텍스트 정보를 포함하도록 합니다. 개발자는 특정 코드를 작성하는 대신 DDS를 사용하여 데이터/데이터 값을 공유하는 방법과 시기를 지정할 수 있습니다. DDS가 산업 시스템과 어떻게 작동하는지에 대한 짧은 비디오를 보십시오.
DDS는 개방형 인터페이스를 가지고 있으며 자동차(AUTOSAR Adaptive), 항공전자(FACE), 그리드 현대화(OpenFMB), 의료(OpenICE, MD PnP)를 포함한 산업의 표준에 채택되었습니다. ) 그리고 더. DDS는 또한 Industrial Internet Consortium에서 지정한 핵심 연결 표준입니다.
IIoT는 간소화 및 자동화하여 생산성 향상, 보다 효율적인 운영, 비용 절감 및 수익 창출 기회로 이어집니다. 예측 유지 관리를 통한 보다 효율적인 운영과 결합된 더 높은 수준의 자동화 및 개선된 제품 품질은 IIoT가 운영을 간소화할 수 있는 방법 중 일부일 뿐입니다. 직원은 더 높은 가치의 작업을 수행하도록 이동할 수 있습니다.
IIoT는 또한 생성된 데이터를 통해 새로운 수익원을 창출합니다. 스마트 기계 및 장치에서 수집한 정보는 보다 효율적으로 운영되는 운영에서 통찰력, 가치 및 이익을 추가합니다. 성능 또는 사용 데이터는 새로운 제품 또는 서비스, 새로운 비즈니스 모델 및 추가 수익원을 형성하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어 제조업체는 다른 제조업체와 새로운 자산 공유 모델을 만들어 활용도가 낮거나 최대 용량에 리소스를 공유할 수 있습니다. 데이터는 비용 절감 또는 성장 기회를 나타내는 패턴에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.
예를 들어, IIoT 장치가 에너지 소비를 모니터링하는 스마트 빌딩에서 건물 소유자는 데이터를 사용하여 효율성을 최적화할 수 있습니다. 회의실에 아무도 없을 때 에어컨이 작동 중이거나 조명이 꺼져 있는지 확인합니다. 이것은 이제 일상적인 관행이 되어 에너지와 비용을 절감할 수 있습니다. 그러나 건물 소유주는 IIoT에서 생성한 데이터를 유틸리티 공급자에게 판매하여 더 많은 수익을 창출할 수 있습니다. 그 유틸리티는 차례로 이 데이터를 수천 개의 건물 데이터와 집계하여 에너지 소비를 예측하고 규제하는 데 도움을 줄 것입니다.
간단히 말하면 IIoT는 생산성과 품질을 개선하는 동시에 기업이 새로운 방향으로 확장하는 데 도움이 되는 리소스를 확보할 수 있습니다.
IIoT의 이점은 많지만 채택을 가로막는 장벽은 여전히 존재합니다. 가장 큰 두 가지 장애물은 보안과 상호 운용성입니다. 업계 경영진의 생각을 이해하려면 이 짧은 동영상에서 대화를 들어보세요.
물리적 시스템이 온라인 상태가 되면 상당한 이점이 있지만 외부 및 내부 위협으로 인한 위험도 증가합니다. 사이버 공격은 기껏해야 막대한 재정적 손실과 심각한 부상 또는 최악의 사망을 초래하는 시스템 손상을 일으킬 수 있습니다. IIoT 보안은 시스템이 구축된 후 추가 보호 계층이 아니라 처음부터 IIoT 시스템에 설계되어야 하는 것입니다. 보안에 대한 몇 가지 우수한 리소스가 있지만 여전히 IIoT 시스템의 최우선 관심사입니다.
상호 운용성은 또 다른 과제입니다. 연결된 IIoT 시스템은 시스템 전반과 지리적 영역 전반에 걸쳐 신속하고 즉각적이며 100% 정확한 데이터 교환에 의존합니다. 센서에서 기계, 엔터프라이즈 시스템에 이르기까지 데이터를 원활하게 수집, 분석, 저장, 검색 및 조치해야 합니다. IIoT 센서, 장치 및 애플리케이션 간의 상호 운용성 및 표준 부족은 IIoT 시스템의 통신을 방해합니다. 앞서 설명
사물 인터넷 기술
산업용 IoT를 이해하고 가치 있는 사용 사례를 탐색하며 일반적인 문제에 대비하기 위한 리소스 더 좁은 마진, 상승하는 인플레이션, 그 어느 때보다 치열한 경쟁으로 인해 많은 기업이 오늘날의 시장에서 경쟁력을 유지하기 위해 디지털 혁신을 겪고 있습니다. 산업용 IoT는 스마트 공장을 만들고 더 많은 시장 점유율을 확보하려는 기업에게 중요한 기술입니다. 실제로 많은 기업에서 이미 비용을 절감하고 보다 효율적인 운영을 달성하기 위해 연결 솔루션을 채택했습니다. 하지만 산업용 IoT가 정확히 무엇인가요? 그리고 이 개념이 비즈니스
제조업체는 최신 PLM 도구를 사용하여 디지털 제조의 최첨단 협업 설계 및 시각화 솔루션 구현에서 우위를 점할 수 있습니다. 제품 수명 주기 관리(PLM) 도구가 포함된 디지털 제조 솔루션은 제조업체가 궁극적으로 산업용 사물 인터넷(IIoT)의 약속을 완전히 실현할 수 있는 큰 잠재력을 보유하고 있습니다. 최근 몇 년 동안 증강 현실(AR)을 포함하여 매우 사실적인 시각화를 통합하는 PLM 솔루션의 새로운 협업 가상 도구는 제조에 대한 IIoT의 약속을 더 크게 실현하는 데 도움이 되었습니다. 최신 PLM 제품을 통해 제조업체