Industrieel IoT: meer dan een hype

Industrieel IoT: meer dan een hype
Industriële IoT-toepassingen bevinden zich op het raakvlak tussen operationele technologie (OT) en informatietechnologie (IT). Waylay’s automatisatieplatform faciliteert deze interactie door een naadloze orkestratie tussen sensoren, applicaties en online diensten.
Piet Vandaele
Internet of Things (IoT) komt vaak in het nieuws. Zo bestempelde onderzoeksbureau Gartner IoT als één van de meest gehypte technologieën van het moment.1 Maar wat is nu eigenlijk IoT? Er bestaan verschillende definities die een aantal eigenschappen gemeen hebben. We spreken over IoT als:
• Sensoren en actuatoren deel uitmaken van fysische objecten. Dit hoeven niet noodzakelijk industriële machines te zijn. Sensoren bevinden zich evengoed in smartphones en meer alledaagse gebruiksvoorwerpen. Sensoren kunnen allerlei parameters in de omgeving meten: versnelling, licht, electro-magnetisme, waterpeil, druk, gas, trilling, vocht, temperatuur, snelheid, positie, et cetera. Een actuator is de tweelingsbroer van een sensor: een sensor kan voelen in de omgeving; een actuator kan acties ondernemen op die omgeving; licht, geluid, …
• De sensoren en actuatoren zijn verbonden met een informatienetwerk dat toelaat om data uit te wisselen, ofwel tussen de sensoren/actuatoren onderling, ofwel met achterliggende servers. Dit informatienetwerk is veelal IP-gebaseerd, en vele IoT-oplossingen zijn geconnecteerd met internet.
Meer dan een slimme woning
Doorgaans legt de populaire media de nadruk op IoT-toepassingen die zichtbaar zijn voor eindgebruikers. Zo worden tal van gadgets uitvoerig toegelicht en ook slimme huizen, wearable technologie en auto’s zonder bestuurder krijgen veel aandacht.
IoT is echter veel breder inzetbaar. Het onderzoeksbureau Beecham Research haalt de volgende sectoren aan: gebouwen, energie, consumenten, gezondheidszorg, industrie, transport, veiligheid en bewaking, retail, IT en netwerken. Met andere woorden het IoT zal uiteindelijk zijn stempel drukken op zowat elke sector (figuur 1) .
Figuur 1. IoT/M2M-sectoren volgens Beecham Research
 
De voorspellingen van het aantal geconnecteerde toestellen lopen nogal uiteen maar algemeen gaat men ervan uit dat het er tegen 2020 minstens 20 miljard zullen zijn.2 Bovendien zal een belangrijk deel van de explosieve groei van het aantal geconnecteerde toestellen in minder ‘sexy’ toepassingen liggen, zoals bijvoorbeeld in bedrijven en bij de overheid (figuur 2) .
Figuur 2. De meeste IoT-toestellen zullen voor zakelijk gebruik zijn
 
Het is ook zo dat in een residentiële context nog meer onzekerheid bestaat over zinvolle toepassingen van IoT en de businesscase niet altijd duidelijk is. Is een geconnecteerde koelkast werkelijk een goed idee? Hoeveel mensen gebruiken hun wearables nog na een drietal maanden? De zoektocht naar zinvolle interacties tussen mensen en dingen staat hier dan ook centraal. In de bedrijfswereld zijn de drijfveren voor IoT-toepassingen veel duidelijker.
Operationele efficiëntie
Als bedrijven eenmaal met IoT aan de slag gaan, zijn er meerdere mogelijke toepassingen. We kunnen de mogelijkheden in ruwweg vijf categorieën opdelen:
1. Notificaties en alarmen: sensordata kunnen continu verwerkt worden om (indien nodig) alarmen te genereren. Dit type van toepassing is doorgaans vrij eenvoudig: periodiek worden sensordata gelezen en vergeleken met een vooraf geconfigureerde drempelwaarde. Wanneer de drempelwaarde wordt overschreden, gaat een alarm af. Naast een fysische actuator kan dit bijvoorbeeld ook een e-mail, een sms of een nieuw ticket in een softwaresysteem zijn. Een paar voorbeelden: het vanaf afstand monitoren van de temperatuur van diepvriezers of koelruimtes waarbij een alarm afgaat als de temperatuur stijgt; het genereren van een alarm wanneer gas of vocht wordt gedetecteerd in een gebouw; een waarschuwing wanneer de energieopbrengst van bepaalde zonnepanelen een verdacht patroon vertoont.
2. Configuratie: Als een toestel vanaf afstand kan worden aangestuurd, dan is het mogelijk om bepaalde parameters aan te passen. Bij een slim deurslot kan je vanaf afstand de deur vergrendelen of openen met je smartphone. In een industriële context kan men in sommige gevallen een interventie ter plaatse vermijden door vanaf afstand bepaalde machineparameters aan te passen. Het updaten van de firmware van het toestel ‘over the air’ gaat nog een stap verder. We zijn vertrouwd met software-updates van onze smartphone, maar hetzelfde principe wordt dus ook toepasbaar op meer en meer toestellen. Zo kan men niet alleen bepaalde softwarefouten corrigeren, maar eveneens nieuwe functionaliteit introduceren. Denk bijvoorbeeld aan het up-to-date houden van wegenkaarten in de GPS van de wagen.

3. Bij automatisatie worden een aantal manuele interventies vervangen door een softwareproces dat continu in de achtergrond loopt. Op basis van sensordata beslist een algoritme autonoom om bepaalde acties uit te voeren. Zo kan je bijvoorbeeld de thermostaat in een lokaal aansturen op basis van een bewegingssensor in combinatie met informatie afkomstig uit een software-reservatiesysteem: als niemand de vergaderzaal geboekt heeft en er bevindt zich niemand in het lokaal, dan mag de thermostaat een graadje lager. Als een toestel een foutcode uitstuurt, dan kan een geautomatiseerd proces ervoor zorgen dat het juiste wisselstuk wordt meegenomen bij de volgende interventie.
4. De optimalisatie van het onderhoudsschema van toestellen kan eveneens de operationele efficiën tie verhogen. Veelal gebeurt het onderhoud van machines nu periodiek of wanneer zich een probleem voordoet. Sensordata laten toe dit proces intelligenter te maken. Ze laten toe om het optimale moment voor onderhoud te bepalen gebaseerd op meer en accuratere data. Dit reduceert niet alleen onderhoudskosten, maar voorkomt problemen waarbij bepaalde apparaten niet langer functioneren. Dit type van onderhoud wordt ‘predictive maintenance’ genoemd. In bepaalde industrietakken, zoals de olieen gasindustrie, productielijnen, et cetera, is de kost van ‘downtime’ van machines heel groot en de belangstelling voor predictive maintenance bijgevolg bijzonder groot.
5. Innovatie. Deze laatste categorie valt misschien het moeilijkst te omschrijven. De eerste vier categorieën kunnen min of meer beschouwd worden als een voortzetting van huidige bedrijfsprocessen, maar dan op een efficiëntere wijze. Innovatie betekent dingen op een heel andere manier gaan doen. IoT laat productgeöriënteerde bedrijven evolueren naar service-geöriënteerde bedrijven.
Naast de eenmalige verkoop van een product kunnen deze bedrijven in een geconnecteerde wereld immers ook meer en meer diensten aanleveren, zoals onderhoudsdiensten en software-abonnementen, waarbij nieuwe functies door middel van een firmware-upgrade ter beschikking worden gesteld. Producten zijn niet langer statisch maar evolueren na de initiële aankoop. Sensordata laten deze bedrijven ook toe om meer te weten te komen over het gebruik van de producten en bieden zo ook suggesties voor toekomstige productverbeteringen. De impact voor bedrijven kan aanzienlijk zijn, niet alleen het verkoopsmodel verandert, maar de introductie van IoT vergt ook een heel palet aan nieuwe competenties binnen de bedrijfsmuren. Zo is IoT onlosmakelijk verbonden met een stijgend belang van software en data binnen een organisatie. Het is duidelijk dat we vandaag de dag nog maar aan het begin staan. We verwachten dat IoT ook zal leiden tot heel radicale innovatie, waar nieuwe bedrijven de pioniers zullen zijn.
IoT is een blijver
Het potentieel van IoT mag duidelijk zijn, maar we praten er al zo lang over: in 1999 gebruikte Kevin Ashton als eerste de term Internet of Things toen hij experimenteerde met RFID-technologie bij zijn toenmalige werkgever Procter&Gamble. Waarom zou het nu lukken? IoT bouwt verder op een aantal technologietrends die elkaar versterken:
1. Cloud: cloud biedt heel schaalbare rekencapaciteit en goedkope data-opslag, twee componenten die essentieel zijn voor betaalbare IoT-oplossingen.
2. Mobiel: mobiele toestellen geven ons niet alleen de user-interfaces maar ondersteunen tal van sensoren die gebruikt kunnen worden in IoT-toepassingen. Bovendien kunnen externe sensoren vaak via Bluetooth met smartphones worden verbonden, en zo fungeren mobiele toestellen ook als gateway tussen het lokale sensornetwerk en de cloud.
3. API-economie: de user-interface is niet langer het primaire model voor software interactie, dit gebeurt tegenwoordig hoofdzakelijk door softwareprocessen die met elkaar communiceren via API’s (Application Programming Interfaces).
API’s zorgen voor modulariteit. Zo zullen vandaag de dag heel weinig SaaS-bedrijven zelf een betalingsmodule schrijven, maar zullen in plaats daarvan een beroep doen op een betaltingsmodule van bedrijven zoals stripe.com. Diezelfde modulariteit met herbruikbare componenten zal ook IoT ten goede komen en de instapkosten verlagen.
4. Big data en analytics: Data is niet hetzelfde als informatie. Is de data eenmaal beschikbaar, dan heb je technologie nodig die de data kan verwerken en nieuwe inzichten kan genereren.
De vooruitgang in technologieën, zoals artificiële intelligentie, machine learning en big data, spelen allen in de kaart van IoT.
Oude wijn…?
“Oude wijn in nieuwe zakken”, zo luidt het spreekwoord. Is IoT werkelijk nieuw of is het een modewoord voor iets wat al jaren bestaat? Ja en nee. Het is inderdaad zo dat we al jaren sensoren aan een netwerk kunnen koppelen. Deze oplossingen werden machine-to-machine (M2M)-oplossingen genoemd. IoT verschilt echter in een aantal wezenlijke aspecten van M2M. M2M-toepassingen vormen een subset van IoT, en worden veelal gebruikt voor monitoring.
Maar ook vanuit conceptueel oogpunt zijn er een paar belangrijke verschillen:
• IoT-oplossingen zijn doorgaans gebouwd in en voor de cloud. Dit betekent dat ze gemakkelijker schalen en meer elastisch zijn: afhankelijk van het gebruik kunnen automatisch resources aanof uitgeschakeld worden. Verwacht wordt dat het aantal geconnecteerde toestellen met een grootte-orde zal stijgen, dus er is zeker een nood aan schaalbare oplossingen. Maar evenzeer laat een cloudmodel toe om naar beneden te schalen. De initiële investeringskost voor een M2M-oplossing ligt vrij hoog. Veel IoT-oplossingen hebben een abonnementsmodel met weinig tot geen software-investeringen vooraf. Dit maakt IoT veel toegankelijker voor de ‘long-tail’ van kleine niche toepassingen.
• IoT-oplossingen zijn ook meer modulair opgebouwd en API gedreven. M2M-oplossingen zijn doorgaans vrij gesloten en interactie met andere softwaresystemen ligt vrij moeilijk. IoT vertrekt vanuit een andere gedachte. Sensordata worden naar de cloud gebracht, maar kunnen door verschillende toepassingen gebruikt worden via een API-interface. IoT-toepassingen kunnen ook gemakkelijker evolueren. M2M-toepassingen zijn vaak geschreven voor een specifieke toepassing en latere aanpassingen zijn vrij moeilijk.
Twee werelden komen samen
IoT brengt twee werelden samen, de wereld van operationele technologie en de ITen internetwereld. Zo zien cloudreuzen, consumer electronics-producten, telecommunicatiebedrijven, traditionele leveranciers aan bedrijven, en IT-bedrijven, allen brood in IoT.
Operationele technologie speelde zich binnen een gesloten ecosteem af, denk maar aan SCADA of de proprietary-technologie gebruikt in oplossingen voor automatisatie voor gebouwen. Het internet en IT-systemen beperkten zich tot de virtuele wereld.
Als deze twee werelden samenkomen kan dit leiden tot een echt win-winmodel. Het wordt eenvoudiger om operationele technologie aan te passen, te laten evolueren en te laten samenwerken met andere oplossingen. Informatietechnologie kan nu ook doordringen in het dagelijkse leven. Maar ook technisch brengt IoT twee werelden samen (figuur 3) .
Figuur 3. IoT brengt twee werelden samen
 
In het internet en meer algemeen in de IT-wereld, verkrijgt men informatie door die ergens op te vragen. Om het huidige weer te weten in mijn stad, kan ik een API-dienst als OpenWeathermapAPI bevragen. Als ik wil weten of er nog reservestukken van een bepaald machineonderdeel beschikbaar zijn, kan ik een inventarissoftwaresysteem bevragen.
In een operationele wereld worden sensordata geproduceerd, en eerder dan te wachten tot jij de data komt opvragen, worden deze data naar jou toegestuurd. MQTT, een populair IoT-messaging protocol, is gebaseerd op een ‘publish-subscribe’mechanisme waarbij je je abonneert op een stroom van data of events van een bepaalde databron. Kritiek in IoT is de mogelijkheid om data in real-time te verwerken, van zodra de data binnenkomt; met andere woorden de mogelijkheid om data in beweging te verwerken. Periodiek data opvragen werkt niet altijd in IoT: als ik aankom op kantoor (een gebeurtenis gebaseerd op mijn locatie), dan wil ik dat de lichten onmiddellijk aangaan, niet met een vertraging van vijftien minuten.
De hype voorbij Omdat IoT zich op de kruising van deze twee werelden bevindt, bestaat de uitdaging erin om zowel ‘streaming data’ als ‘data at rest’ op een gelijkwaardige manier te kunnen behandelen. Het optimisme rond de mogelijkheden van IoT is groot en gerechtvaardigd. De fundamentele bouwstenen voor succes zijn aanwezig: technologie, businesscase en marktpotentieel. We staan aan het begin van een (r)evolutie waarbij de convergentie tussen operationele en informatietechnologie heel wat mogelijkheden creëert.
Piet Vandaele (piet@waylay.io) is CEO van Waylay.
 

Tag

Onderwerp

IoT


Niet gevonden? Vraag het de redactie!

Heeft u het antwoord op uw vraag niet gevonden, of bent u op zoek naar specifieke informatie? Laat het ons weten! Dan zorgen we ervoor dat deze content zo snel mogelijk wordt toegevoegd, of persoonlijk aan u wordt geleverd!

Stel uw vraag