Executive Roundtable:Sensing dan IIoT

Industri manufaktur sedang mengalami transformasi digital di seluruh dunia, didorong oleh pandemi COVID-19, yang mempercepat adopsi Industri 4.0. Pergeseran ke digital ini mendorong kemajuan dalam sensor pintar yang tidak hanya menangkap data penginderaan, tetapi juga menafsirkan data tersebut menjadi wawasan yang dapat ditindaklanjuti untuk berbagai aplikasi di ruang Industrial Internet of Things (IIoT).

Pasar sensor pintar diperkirakan akan tumbuh pada CAGR 19 persen selama periode perkiraan (2021-2026), menurut Market Research Future. Apa yang mendorong meningkatnya permintaan untuk sensor pintar dan industri mana yang akan melihat permintaan terbesar untuk teknologi sensor di tahun-tahun mendatang? Ringkasan Teknologi mengajukan pertanyaan kepada empat pakar industri untuk mengumpulkan pandangan mereka tentang prospek masa depan untuk sensor pintar dan IIoT.

Peserta meja bundar kami termasuk Dean Bartles, Chief Executive Officer dan Presiden, Grup Penerapan Teknologi Manufaktur , Jeffrey Case, Direktur Teknik Desain dan NPD, PCB Piezotronics, Inc. , Brad Walters, Pendiri dan CEO, Monnit , Aric Prost, Direktur Global Senior, OEM, Stratus Technologies .

Ringkasan Teknologi: Penggunaan sensor "pintar" menjadi lebih umum karena IIoT dan Industri 4.0 lebih umum di bidang manufaktur. Bagaimana sensor pintar digunakan untuk meningkatkan produksi?

Dean Bartles: Contoh yang bagus tentang bagaimana sensor pintar digunakan untuk meningkatkan manufaktur adalah program yang dimiliki perusahaan saya dengan DOD untuk membuat prototipe rantai pasokan manufaktur aditif. Ada keinginan besar untuk mengadopsi suku cadang buatan aditif logam di pasar kedirgantaraan dan pertahanan. Keuntungannya termasuk kerumitan desain, kecepatan dalam produksi, bobot ringan, dll. Namun, variabilitas yang saat ini ditemukan pada suku cadang yang diproduksi dengan aditif logam dari mesin ke mesin dan bahkan bagian ke bagian masih menjadi hambatan utama untuk adopsi. Menggunakan sensor dan perangkat tepi IoT, kami mengumpulkan data proses real-time selama proses pencetakan seperti energi laser, kecepatan pemindaian, jarak palka, kelembaban ruang, dll. dan kemudian memberikan data ini kepada pelanggan bersama dengan suku cadang yang diproduksi. Pelanggan kemudian dapat menginterogasi file data untuk memastikan semua parameter dipertahankan dalam rentang tertentu selama proses pembuatan, sehingga memberikan tingkat kepercayaan yang lebih tinggi dalam integritas suku cadang.

Kasus Jeffrey: Sensor pintar sedang digunakan di fasilitas manufaktur di semua industri untuk mengumpulkan informasi penting yang, dengan analisis yang benar, dapat menciptakan solusi yang mengurangi atau menghilangkan waktu henti yang tidak direncanakan (biaya penggantian suku cadang, tenaga kerja, dan biaya peluang yang hilang); meningkatkan keamanan dengan mengganti sensor yang dipasang secara permanen untuk pengukuran yang memerlukan campur tangan manusia; dan meningkatkan produktivitas melalui kontrol umpan balik yang tepat dan pemantauan variasi dalam proses produksi, memastikan stabilitas manufaktur.

Brad Walters: Mendorong efisiensi yang lebih besar adalah manfaat utama dari mengintegrasikan platform sensor pintar ke dalam lingkungan manufaktur. Sensor cerdas menciptakan pabrik yang lebih cerdas tempat Anda dapat memantau, mengontrol, dan meningkatkan hampir setiap aspek operasi dengan wawasan berbasis data waktu nyata; memprediksi pemeliharaan peralatan dan dengan cepat memicu protokol sebelum malfungsi atau kegagalan; mengotomatiskan pencatatan data untuk analisis tren yang disederhanakan, pencatatan, dan kepatuhan terhadap peraturan; dan waspada terhadap masalah lingkungan dan peralatan. Sensor yang menghubungkan orang, mesin, peralatan, dan inventaris ke kemampuan pemberdayaan IIoT memungkinkan produsen untuk memproduksi dengan transparansi, efisiensi, dan kualitas keseluruhan yang lebih baik.

Aric Prost: Penurunan biaya sensor dan pemancar yang signifikan ditambah dengan peningkatan teknologi nirkabel telah memungkinkan OEM, pembuat mesin, dan tim operasi untuk memasang sensor dan mengumpulkan data yang sebelumnya tidak dapat diakses. Ini adalah keunggulan industri tempat data dihasilkan, dan kemampuan untuk mengukur lebih banyak variabel proses secara lebih akurat memberikan wawasan yang lebih baik dan mencapai janji IIoT dan Industri 4.0. Peluangnya adalah lompatan maju dalam pemantauan dan kontrol untuk mendorong hasil yang diinginkan seperti produk berkualitas lebih tinggi, lebih sedikit waktu henti, atau peningkatan hasil.

Ringkasan Teknologi: Fusi data sensor memberikan kemampuan untuk menggabungkan berbagai teknologi sensor dalam satu aplikasi. Apa tantangan yang dihadapi produsen dalam mengelola — dan menggunakan secara efektif — peningkatan volume data yang dikumpulkan?

Dean Bartles: Proliferasi sensor di bidang manufaktur sangat penting untuk memanfaatkan sepenuhnya efisiensi yang dijanjikan Industri 4.0. Namun, karena teknologi sensor sudah ada di mana-mana di toko-toko manufaktur di mana pun, kemampuan untuk memanfaatkan data yang dihasilkan secara optimal dapat menjadi sangat cacat kecuali data dari berbagai sensor dapat diselaraskan dalam format bahasa yang sama. Standar akan menjadi kunci untuk memungkinkan harmonisasi tersebut. Salah satu standar yang telah diadopsi secara luas adalah MTConnect. Dengan data yang seragam, pengembang dan integrator dapat berfokus pada aplikasi manufaktur yang berguna dan produktif daripada terjemahan, yang akan menjadi kunci keberhasilan penggabungan data sensor di masa mendatang.

Kasus Jeffrey: Tantangan untuk fusi sensor termasuk sinkronisasi berbagai jenis sensor dan sistem sensor, terutama ketika ada ketergantungan waktu, dan memastikan jaringan komunikasi yang kompatibel. Selain itu, komputasi tepi menjadi semakin penting pada tingkat sensor untuk meminimalkan jumlah data yang dikumpulkan dan dianalisis, yang memengaruhi daya pemrosesan dan persyaratan penyimpanan data.

Brad Walters: Penggabungan data sensor adalah manfaat utama IIoT karena keputusan yang dibuat dari beberapa titik data adalah keputusan bernilai lebih tinggi. Tapi itu bisa menjadi tantangan ketika produsen mencari sistem sensor yang berbeda dari berbagai vendor dan mengumpulkan semua data itu sendiri. Anda dapat mengelola volume data secara efektif dengan memiliki platform sensor tunggal yang menggabungkan jenis sensor yang dikombinasikan dengan agregasi data, pemfilteran, algoritme fusi, dan deduplikasi data redundan di edge. Peredam volume data paling berharga yang dapat Anda miliki adalah pemrosesan tepi dan pemfilteran melalui gateway di tingkat sensor. Sangat ideal bagi sensor untuk segera melaporkan peristiwa dan pelanggaran ambang batas saat mendeteksi kondisi yang telah dikonfigurasi sebelumnya, daripada terus-menerus melaporkan data sepele pada interval yang sering. Dengan cara ini, sistem sensor dengan edge gateway dapat dengan cepat menggabungkan data yang relevan dari semua jenis sensor dan menggunakan serangkaian API yang kuat untuk menggabungkan dan mencocokkan data dari sistem analitik lain secara bersamaan.

Aric Prost: Produsen menghadapi beberapa tantangan karena volume data edge yang dibuat. Pertama, data di pabrik atau fasilitas khas berasal dari sensor yang diproduksi oleh beberapa vendor yang menggunakan protokol komunikasi berbeda. Data itu harus dikumpulkan dan diintegrasikan. Kedua, lokasi tepi — bahkan lantai pabrik — menghadapi masalah bandwidth dan latensi saat dikirim ke ruang kontrol, apalagi ke cloud. Kemampuan untuk menganalisis data edge ini dan menerjemahkannya ke dalam wawasan didasarkan pada ketersediaan dan keandalannya. Analisis prediktif atau aplikasi AI mengandalkan set data lengkap ini. Kesenjangan komunikasi apa pun dalam waktu henti data atau peralatan dapat mengganggu model-model canggih tersebut. Untuk mengatasi tantangan ini, termasuk penggabungan data sensor, organisasi menerapkan komputasi tepi untuk mengumpulkan informasi yang dekat dengan peralatan, menyediakan pemrosesan dan historisasi untuk menghindari waktu henti dan kehilangan data.

Ringkasan Teknologi: Jika fasilitas menggunakan beberapa sensor dan sistem yang terhubung, bagaimana mereka memastikan bahwa mereka diamankan dengan benar untuk menjaga dari akses luar yang tidak diinginkan?

Dean Bartles: Cara paling aman untuk menjaga dari akses luar yang tidak diinginkan adalah dengan "mengalirkan" semuanya. Dengan kata lain, hindari penggunaan sensor Wi-Fi dan alih-alih gunakan sensor terprogram dan perangkat edge IoT terprogram dan miliki semua rute data melalui alat keamanan siber yang mengenkripsi dan menandai semua yang keluar dari fasilitas. Karena OEM terus mendorong "transparansi" ke dalam operasi manufaktur pemasok mereka, solusi teknologi akan menjadi yang terpenting.

Kasus Jeffrey: Meskipun tidak ada peluru perak dalam hal keamanan cyber industri, segmentasi jaringan adalah landasan untuk melindungi jaringan pribadi dari potensi kerentanan. Sistem sensor harus dikonfigurasi pada jaringan yang terisolasi dari sistem internal, dan akses ke jaringan sistem sensor harus dibatasi hingga minimum yang diperlukan. Kami mendorong semua pelanggan IIoT kami untuk mengikuti praktik terbaik keamanan dunia maya di jaringan sistem sensor internal mereka dan/atau sistem sensor kami, dengan memanfaatkan teknologi standar industri.

Brad Walters: Keamanan harus dipertahankan di semua titik komunikasi antara sensor, gateway, jaringan, pengontrol jaringan, dan cloud. Perangkat IoT yang kuat dan inisiatif tata kelola keamanan data untuk menegakkan kebijakan dapat membantu melindungi jaringan sensor dan data perusahaan. Anda juga tidak dapat menempatkan semua perlindungan Anda di benteng seperti firewall tetapi membiarkan sensor suhu di tangki ikan lobi rentan. Jika Anda menggunakan satu sistem manajemen sensor, Anda membatasi titik masuk luar. Bagaimanapun, setiap sistem perlu diperiksa keamanannya secara individual, kemudian secara keseluruhan sistem.

Aric Prost: Keamanan siber adalah yang terdepan dan pusat untuk teknologi operasional, dan gagasan tentang aset dengan celah udara semakin tidak realistis karena semakin banyak peralatan yang terhubung. Dengan menerapkan platform komputasi tepi dengan virtualisasi bawaan, tim OT dan TI memiliki sarana untuk menjalankan perangkat lunak keamanan siber yang dekat dengan peralatan penting bersama dengan aplikasi perangkat lunak industri lainnya. Dalam hal ini, platform komputasi tepi yang menjalankan perangkat lunak keamanan berada di antara sensor atau PLC dan jaringan lainnya.

Ringkasan Teknologi: Dalam industri apa Anda mengharapkan permintaan terbesar untuk teknologi sensor dalam lima tahun ke depan?

Dean Bartles: Kemajuan signifikan telah dibuat oleh perusahaan-perusahaan besar di bidang kedirgantaraan, pertahanan, otomotif, makanan, medis, pemrosesan kimia, dll. Jadi, saya rasa pertanyaannya bukan “industri apa” melainkan “siapa” di dalam berbagai industri di mana kita akan melihat permintaan terbesar. Jelas, produsen kecil dan menengah (“SMM”) memiliki keuntungan terbesar dengan mengadopsi teknologi sensor ke dalam operasi manufaktur mereka. Sebuah survei baru-baru ini yang dilakukan oleh Manufacturing Leadership Council dari National Association of Manufacturers menempatkan “Membawa visibilitas rantai pasokan ujung ke ujung, transparansi, dan prediktabilitas ke tingkat berikutnya” sebagai hal terpenting kedua untuk tahun 2022. Untuk menyediakan OEM dengan transparansi, visibilitas, dan prediktabilitas dalam rantai pasokan yang mereka inginkan, SMM perlu menerapkan teknologi sensor yang jauh lebih besar daripada yang mereka miliki saat ini.

Kasus Jeffrey: Karena sensor menjadi lebih umum dengan peningkatan teknologi penginderaan, komputasi tepi, kecerdasan buatan, dan proliferasi jaringan komunikasi Industri 4.0, permintaan terbesar untuk teknologi sensor akan ada di semua operasi manufaktur di hampir semua pasar/industri. Baik pemeliharaan preventif maupun aplikasi otomatisasi proses mendorong permintaan yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam industri manufaktur. Berbagai macam teknologi penginderaan sedang digunakan di pasar otomatisasi proses untuk memfasilitasi kontrol yang lebih ketat pada proses manufaktur. Sementara sensor secara tradisional telah digunakan dalam aplikasi ini, Industri 4.0 menyediakan sensor yang terhubung ke internet yang mampu mengumpulkan, mentransfer, dan menampilkan data melalui jalan raya digital yang sudah ada dengan intervensi manusia yang minimal. Infrastruktur ini dapat dengan mudah memenuhi ROI perusahaan dan akan secara signifikan mendorong penjualan sensor selama lima tahun ke depan dan seterusnya.

Brad Walters: Sangat mudah untuk melihat bahwa pemeliharaan prediktif, pemantauan dan kontrol jarak jauh, dan sistem otonom di hampir setiap industri akan terus sangat bergantung pada kemajuan teknologi sensor pintar. Misalnya, para inovator di bidang minyak dan gas, pertanian, energi dan produksi listrik, kimia dan pertambangan, serta transportasi mengandalkan kemampuan jangkauan jauh sensor nirkabel yang menghasilkan daya tahan baterai jangka panjang, daya rendah, dan masa pakai baterai yang lama. Karena produsen, perawatan kesehatan, dan kota pintar terlihat lebih efisien, solusi penginderaan yang mempercepat fungsionalitas 4G LTE dan 5G, menghilangkan gangguan frekuensi, dan memungkinkan komputasi tepi multi-akses akan sangat berharga. Industri yang mengintegrasikan sensor pintar secara efektif akan membantu mendorong evolusi IIoT ke revolusi industri berikutnya.

Aric Prost: Kami melihat permintaan terbesar untuk teknologi sensor tidak datang dari industri tertentu tetapi dari kasus penggunaan khusus dalam industri di mana aset dan proses berada jauh atau tidak dapat diakses, penting untuk diukur, kecepatan tinggi, dan di mana keselamatan merupakan faktor penting. Teknologi sensor akan sangat penting untuk otomatisasi skala dan manajemen jarak jauh dalam kasus ini. Ada berbagai contoh yang meliputi Manufaktur Diskrit — mesin pengemasan yang kompleks, robotika, fabrikasi logam; Air dan Air Limbah — stasiun pompa jarak jauh dan tak berawak, pengukur aliran; Pembangkit Listrik – panel surya, ladang angin, dan gardu induk; Minyak dan Gas — stasiun pompa, stasiun pengukur aliran, platform produksi, dan banyak lainnya. Untuk aset dan kasus penggunaan ini, kelimpahan teknologi sensor dan konektivitas terbatas memerlukan "otak" di lokasi untuk memproses dan menyimpan data, memastikan ketersediaan waktu aktif, menjalankan agen keamanan siber, dan berpotensi menyediakan pemantauan dan kontrol tanpa campur tangan manusia. Platform komputasi tepi menyediakan kemampuan ini dan dengan demikian sarana untuk memanfaatkan data sensor untuk mewujudkan kemampuan Industri 4.0.

Bagaimana menurutmu? Bagikan pertanyaan dan komentar Anda di bawah.