Narrow Band IoT v průmyslu – příklady, jak díky novým technologiím jednoduše ušetřit

Optimalizace je jeden z cílů moderního průmyslu. A to jak na straně výnosů, tedy zejména maximálnímu se přizpůsobení požadavkům zákazníků a tomu podřízenému rychlému vývoji produktů či služeb, tak straně nákladové, kde cílem je co nejefektivnější výroba. Klíčová pro to je automatizace.

Pod ni nebo pro ni pak mohou spadat i tak sexy pojmy jako strojové učení nebo umělá inteligence.

Jedna technologie je však zcela nová a pro stále zrychlující automatizovaný svět může být velmi přínosná. Mám na mysli mobilní IoT, zejména ve spojení se sítěmi páté generace, avšak ve spojení takovém, které mnoho odborníků teprve objevuje.

Již od roku 2017 je Česká republika, jako jedna z prvních na světě (spolu s Holandskem) téměř 100% pokryta speciální mobilní sítí pro IoT, která využívá protokoly standardu 5G. Moc se o tom neví, i tak tu ale vznikla komunita desítek vývojářů zařízení, jejichž největší předností je schopnost nezávislého fungování bez nutnosti napájení po dobu mnoha let.

V médiích jste se již se zkratkami jako NB-IoT nebo LTE-M pravděpodobně setkali. Vězte, že evropské a zejména české firmy jsou v této oblasti průkopníky a mají za sebou již i úspěšné projekty s tisícovkami instalovaných zařízeni.

Jako příklady mohou sloužit například tyto úspěšné instalace.

Sledování pohybu výrobní linky – predictive maintenance

Výrobní linka je složitý organizmus, který je však již po svém vyprojektování, tedy dokonce ještě před instalací, zastaralý. Ze začátku chybí jen minimum funkcí, protože moderní linky již jsou vybaveny velkým množstvím různých senzorů a sběrnic, které je mohou nahradit. Postupně ale přibývá požadavků, které standardní cestou - tedy například připojením nových čidel do stávajících sériových sběrnic - je obtížné, ne-li nemožné vyřešit.

V jedné továrně tak řešili celkem závažný problém s přidíráním vodících kol vozíků nesoucích polotovary. Jednou za čas se kola vozíku přidřela a vozík zastavil celou linku. Nastalo vyšetřování, který vozík zástavu způsobil a po jeho nalezení složitý proces posunu všech vozíků do místa, kde by mohla být ložiska vadného vyměněna. Linka tak byla mimo provoz i několik hodin.
Řešení bylo napohled velmi snadné, ale možné jen díky mobilním senzorům. Vedle linky byly instalovány mobilní stojany s teplotními senzory. Ty pak měřily teplotu kol projíždějících vozíků. Ve chvíli, kdy překročila stanovenou hodnotu, byla obsluha upozorněna a ložiska byla u tohoto vozíku preventivně vyměněna v příhodném servisním místě. Místo odstávek v řádu hodin tak linka od té doby měla několik málo patnáctiminutových přestávek. K úplnému zadření kol vozíku už od té doby nedošlo.

Sledování výkonu výrobní linky a upozornění na výpadky

Pěkný příklad, který umožňuje srovnání s jinými možnostmi komunikace, je sledování výkonu výrobní linky a upozornění na výpadky. Výrobní společnost používá sofistikovaný systém pro sledování výkonu jednotlivých linek na principu sledování odběru elektrické energie. Spotřeba byla téměř identická, přesto však při „ruční“ analýze reálné produkce byly mezi výrobními linkami rozdíly. Manuální analýzu z logistických dat však nebylo možné provádět často, protože byla náročná na čas i pracovní sílu. Na výstupní bod – místo kde linku opouštěly hotové výrobky – tak bylo instalováno jednoduché mobilní zařízení s vlastní baterií a bez nutnosti zásahů do linky. To sledovalo počet vyrobených dílů v reálném čase a předávalo data do výrobní aplikace. Tam se tato data porovnala se spotřebou elektrické energie, kterou bylo možné na této lince také sledovat. Ve spojení s informacemi z docházkového systému pak bylo možné velmi rychle identifikovat nedostatečně produktivní obsluhu. A teď to nejlepší. Nasazení mobilního IoT sledování bylo tak levné, že ROI nedosahoval ani 3 měsíce.

Chytré baterie vysokozdvižných vozíků

Mnoho průmyslových a logistických provozů se neobejde bez mechanizovaných pomocníků. Ti z velké části využívají bateriové napájení elektrických motorů. Baterie sice mají velkou kapacitu, přesto se stává, že kvůli chybě obsluhy nejsou správně nabity a drahý pomocník se zastaví a je nutné jej po dobu dobíjení vysadit z provozu. Pokud se sejde několik takových strojů, může už být celkový výkon provozu znatelně ovlivněn. A to se nezmiňujeme o nákladech na výměnu či nové baterie v případech, kdy nabíjení není prováděno v souladu s doporučeními výrobců z důvodu nutnosti rychlého nabití jen proto, aby byl stroj k dispozici. Tato úloha by byla řešitelná i se stávajícími mobilními technologiemi 3G/LTE, ale žádná firma nechce platit zbytečně za méně ekonomické řešení. Již jsou totiž k dispozici chytré senzory, které se montují přímo na baterii stroje a sledují důležité parametry – například hodnoty proudu a napětí při nabíjení a vybíjení baterie, teplotu a stav elektrolytu. Pro komunikaci používají technologii NB-IoT a náklady na celé řešení jsou tak minimální. Spotřeba senzoru je zanedbatelná a náklady na komunikaci jsou nižší než v případě řešení s vlastní komunikační sítí například s technologií LoRa. Výsledkem je pak dokonalý přehled o stavu baterií, možnost rychlé reakce a výměny baterie ve špatném stavu, nebo provedení údržby mimo pracovní směny. Opět je výhodou, že náklad na pořízení takového řešení je splacen z úspor za výpadky v provozu zařízení do jednoho roku.

V prezentaci úspěšných příkladů nasazení chytrých mobilních senzorů bychom tak mohli dále pokračovat. V zásadě je však potenciálním kandidátem na nasazení NB-IoT senzorů každá část výrobního procesu, kde by možnost získání informací rychle a velmi levně znamenala snížení nákladů nebo rychlejší dodávky zákazníkům.

Česká republika je nejen centrem vývoje zařízení pro tyto nové technologie, ale díky své průmyslové minulosti i současnosti i obrovskému potenciálu chytrých a přemýšlivých odborníků i ideálním místem, kde jsou tyto moderní technologie nasazovány do produkce.

Autorem článku je pan Karel Krčmář, zakladatel společnosti M2MC.

Karel Krčmář, zakladatel společnosti M2MC

Karel Krčmář je zakladatelem společnosti M2MC, která vyvinula unikátní prototypovací zařízení PGBoard. Do světa komunikací vstoupil počátkem milénia jako obchodní ředitel českého zastoupení nadnárodního operátora Telia International Carrier. Byl zodpovědný za obchodní aktivity, které zahájil podpisem první smlouvy TIC se zákazníkem v Čechách a po pěti letech končil jako Country Manager společnosti s tržním podílem 50 % zahraničních internetových linek pro operátory.

V následujících letech se podílel na mezinárodních projektech, jako bylo založení a rozvoj společnosti pro sledování objektů pomocí mobilních technologií. Cenné zkušenosti získal i u největších hráčů IT světa Hewlett-Packard a IBM. Právě v IBM, kde byl zodpovědný za divizi technologických služeb, se na základě výzkumu LowPower IoT sítí v centru v Curychu rozhodl přivést tuto technologii i do České republiky. Tato snaha byla nakonec naplněna založením vlastní společnosti, která v České republice vybudovala první mobilní IoT síť s technologií Sigfox.

Po prodeji svého podílu ve firmě v roce 2017 se rozhodl pokračovat v rozvoji IoT spoluprací s mobilními operátory. Dnes jeho společnost M2M Communication (M2MC) umožňuje zájemcům o nejmodernější IoT komunikaci nejrychlejší cestu k propojení jejich zařízení a aplikací. Unikátní integrační platforma miotiq.com, kterou M2MC využívá, je nástrojem jak zařízení zprovoznit v řádu minut s velmi malými náklady – typicky v řádu jednotek EUR ročně.