آشنایی مقدماتی با اینترنت اشیا صنعتی (IIoT)

اینترنت اشیا صنعتی(IIoT)  مجموعه‌ای از سنسور، ابزارها و دستگاه‌های مستقلی است که از طریق اینترنت به برنامه‌های صنعتی متصل می‌شوند. این شبکه جمع‌آوری داده‌ها، تحلیل، آنالیز و بهره‌وری و کاهش هزینه‌های تولید را میسر می‌کند. اینترنت اشیا صنعتی از قدرت ماشین‌های هوشمند و تجزیه و تحلیل بلادرنگ استفاده می‌کند تا از داده‌هایی که ماشین‌های ساده، سال‌ها در محیط‌های صنعتی تولید کرده‌اند استفاده کند. در این راهنمای مقدماتی، اینترنت اشیا صنعتی (IIoT) را بررسی خواهیم کرد. ما توضیح خواهیم داد که IIoT (Industrial Internet of Things) در واقع چیست، چگونه بر فناوری صنعتی تأثیر می گذارد و مزایا و چالش های پشت این انقلاب فناوری، چیست.

اینترنت اشیا IoT چیست و انواع آن کدامند؟

اینترنت اشیا (IoT) اصطلاحی است که بسیاری از ما آن را شنیده ایم- اما دقیقاً به چه معناست؟ به طور خلاصه، اینترنت اشیا یک اصطلاح گسترده است که برای اشاره به تمام دستگاه هایی که به اینترنت متصل هستند، فراتر از ترکیب آشنای رایانه های شخصی، لپ تاپ ها، تلفن ها و تبلت ها استفاده می شود. اینترنت اشیا اولین بار برای توصیف دستگاه ها و محصولات متصل به دیجیتال در فضای مصرف کننده استفاده شد. انواع اینترنت اشیاIoT را می‌توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد:

• IoT مصرفی: این نوع بیشتر در دستگاه‌های شخصی دیده می‌شود؛ مثل تلویزیون‌های هوشمند یا موبایل‌هایی که به سرویس‌های ابری متصل‌اند. تأخیر در تبادل داده مشکلی ایجاد نمی‌کند چون کاربر انسانی می‌تواند سیستم را مجدد راه‌اندازی کند.
• ارتباط ماشین به ماشین (M2M): در این مدل، دستگاه‌ها با هم تبادل داده می‌کنند، مانند سیستم‌های ردیابی خودروها یا مانیتورینگ تجهیزات ساختمان. ساختار معمولاً client-server است و حجم داده‌ها کم است اما باید قابل‌اعتماد باشند.
• اینترنت اشیا صنعتی (IIoT): پیشرفته‌ترین مدل IoT، مخصوص کاربردهای صنعتی است. در این سیستم‌ها، دستگاه‌ها به‌صورت مستقل با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند (peer-to-peer) و وظایف کنترلی را بدون نیاز به اپراتور انسانی انجام می‌دهند.

جهت خرید انواع تجهیزات اتوماسیون صنعتی تماس بگیرید: ۰۲۱۹۱۰۹۹۲۲۰

تاریخچه اینترنت اشیا IoT و صنعت Industry 4.0

اینترنت اشیا ممکن است مفهومی بسیار مدرن به نظر برسد، اما برخی از فناوری‌های اصلی صنعت ۴.۰ به دهه ۱۹۶۰ برمی‌گردد. کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی در واقع یک کامپیوتر صنعتی اولیه است در سال ۱۹۶۸ اختراع شد و برای تنظیم دقیق فرآیند تولید طراحی شد. اولین سیستم های کنترل توزیع شده برای تنظیمات صنعتی در دهه ۱۹۷۰ ظاهر شد و جرقه ای برای تکمیل تدریجی کار دستی با اتوماسیون در کارخانه ها شد.

اینترنت اشیا همانطور که امروز می شناسیم برای اولین بار در دهه بعد مورد توجه قرار گرفت. با این حال، تا اوایل دهه ۲۰۰۰ بود که اینترنت اشیا برای اولین بار از آزمایشگاه های دانشگاه خارج شد و به محصولات قابل خرید رفت. این رشد با توسعه فناوری‌های فعال مانند بلوتوث، ارتباطات میدان نزدیک (NFC) و شبکه‌های سلولی G/5G4 تسریع شد. در دهه ۲۰۰۰ پیشرفت‌های بیشتری دنبال شد، از جمله ایجاد فناوری‌های رایانش ابری که اکنون در همه جا حاضر هستند، که تکامل IIoT را سرعت بخشید.

ممکن است اصطلاح Industry 4.0 را در رابطه با اینترنت اشیا شنیده باشید. اگرچه گاهی اوقات این اصطلاحات به جای یکدیگر استفاده می شوند، اما مترادف یکدیگر نیستند. این به این دلیل است که IoT و IIoT در واقع زیر مجموعه های Industry 4.0 هستند. Industry 4.0 اصطلاح گسترده تری است که شامل استفاده سریع از مزایای ناشی از تمام فناوری های اتوماسیون پیشرفته در حال حاضر در دسترس صنعت و تولید هوشمند است، از جمله:

• ارتباط ماشین به ماشین (M2M)
• پیاده سازی سیستم های مستقل
• محاسبات ابری یکپارچه
• هوش مصنوعی و فناوری‌های «شناختی» مرتبط مانند تشخیص تصویر

چه کسی اصطلاح IIoT و Industry 4.0 را ابداع کرد؟ ما می دانیم که اینترنت اشیا در ابتدا از کجا آمده است، اما تعیین دقیق اینکه چه کسی IIoT را ساخته است دشوارتر است. اصطلاح “صنعت ۴.۰” در سال ۲۰۱۱ توسط دولت آلمان برای تشویق استفاده از فناوری اطلاعات در تولید ابداع شد. هدف این بود که نشان دهد که اتوماسیون مدرن و فناوری اشتراک داده از نظر اهمیت با سه انقلاب صنعتی قبلی برابری می کند:

1. توسعه فناوری تولید بخار و آب در نیمه دوم قرن ۱۸ و نیمه اول قرن ۱۹
2. برقی‌سازی گسترده، همراه با گسترش راه‌آهن در نیمه دوم قرن نوزدهم، توسعه‌های متعدد فنی و صنعتی را ممکن ساخت. تلفن، خودرو، عکاسی و تصاویر متحرک همه تقریباً بین سال‌های ۱۸۷۰ و آغاز جنگ جهانی اول ظاهر شدند.
3. انقلاب دیجیتال – یعنی ایجاد فناوری اطلاعات مدرن در نیمه دوم قرن بیستم

شاید ندانیم چه کسی اصطلاح «اینترنت صنعتی اشیاء» را به طور قطع ابداع کرده است، اما نام «صنعت ۴.۰» منطقی است و به تقویت درک معنای پشت این مفهوم کمک می‌کند.

اینترنت اشیا صنعتی IIoT چیست و چطور کار میکند؟

اینترنت اشیای صنعتی (Industrial Internet of Things یا IIoT) مفهومی پیشرفته در صنعت مدرن است که به اتصال تجهیزات، ماشین‌آلات و حسگرهای صنعتی به اینترنت اطلاق می‌شود. هدف این اتصال، انتقال داده‌ها از تجهیزات فیزیکی به سامانه‌های دیجیتال برای تحلیل، کنترل و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید و عملیات صنعتی است.

در ساده‌ترین بیان، IIoT مجموعه‌ای از دستگاه‌های متصل به شبکه را در بر می‌گیرد که اطلاعات را از محیط صنعتی جمع‌آوری کرده و آن‌ها را به‌صورت محلی یا از راه دور به اشتراک می‌گذارند. حسگرها داده‌هایی همچون دما، فشار، ارتعاش یا وضعیت عملکرد تجهیزات را اندازه‌گیری می‌کنند. این داده‌ها ابتدا از طریق گیت‌وی‌ها به شبکه محلی منتقل شده و سپس با کمک کنترل‌کننده‌ها (مانند PLC یا PAC)، به فضای ابری یا سرورهای مرکزی ارسال می‌شوند.

اما معماری‌های پیشرفته‌تر IIoT تنها به انتقال ساده داده بسنده نمی‌کنند. در این ساختارها، ارتباط میان اجزای مختلف نرم‌افزاری به‌جای تبادل مستقیم پیام‌ها، از طریق اشیای داده‌ی مشترک انجام می‌گیرد. این اشیای داده، پیش از انتقال پالایش، فیلتر و سازمان‌دهی می‌شوند و امکان تحلیل لحظه‌ای و تصمیم‌گیری هوشمند را فراهم می‌سازند.

در چنین سیستم‌هایی، مفهوم «لبه» (Edge) نقش کلیدی دارد. لایه لبه شامل حسگرها، کنترلرها، رایانه‌های محلی و تجهیزات فیلد است که در نزدیکی منبع داده قرار دارند و بخش بزرگی از پردازش اطلاعات را پیش از ارسال به فضای ابری انجام می‌دهند. این کار، علاوه‌بر کاهش تأخیر و بار شبکه، امکان واکنش سریع به رویدادهای حیاتی را نیز فراهم می‌کند. 

اجزای کلیدی در اینترنت اشیای صنعتی (IIoT) 

اینترنت اشیای صنعتی از کنار هم قرار گرفتن چند فناوری اصلی شکل می‌گیرد. این اجزا در کنار هم امکان پایش هوشمند، ارتباط بلادرنگ و تصمیم‌گیری دقیق را فراهم می‌کنند:

• حسگرها و تجهیزات متصل: وظیفه جمع‌آوری اطلاعاتی مانند دما، لرزش، یا عملکرد دستگاه‌ها را برعهده دارند.
• شبکه‌های ارتباطی: پروتکل‌هایی مانند MQTT و OPC-UA ارتباط سریع و امن بین دستگاه‌ها را برقرار می‌کنند.
• تحلیل داده و هوش مصنوعی: داده‌ها با کمک الگوریتم‌ها پردازش می‌شوند تا الگوها شناسایی و عملکرد سیستم پیش‌بینی شود.
• پلتفرم‌های مدیریتی: این نرم‌افزارها نظارت بر سیستم و ارائه گزارش‌های لحظه‌ای را ساده‌تر می‌کنند.
• امنیت اطلاعات: محافظت از داده‌های صنعتی در برابر نفوذ و حملات سایبری با رمزنگاری و احراز هویت انجام می‌شود.

اینترنت اشیا صنعتی (IIoT) در مقابل اینترنت اشیا (IoT)

تفاوت اصلی بین IoT و IIoT در برنامه نهفته است. به جای ردیاب‌های پوشیدنی تناسب اندام و کنترل صوتی، IoT صنعتی بر گردآوری و تجزیه و تحلیل بی‌درنگ تک تک داده‌ها از حسگرهای متصل متمرکز می‌شود، که امکان بهبود سریع راندمان و بهره‌وری، کنترل آنی موجودی و صرفه‌جویی قابل توجه در هزینه را فراهم می‌کند. کنترل مستقیم و خودکار یک دستگاه توسط رایانه گاهی اوقات به عنوان یک سیستم فیزیکی سایبری شناخته می شود.

اینترنت اشیا صنعتی مبتنی بر یک رویکرد تثبیت شده برای تولید تحت کنترل کامپیوتر است: «سیستم کنترل توزیع شده». این عملکردهای کنترلی در سراسر شبکه تخصیص داده می شوند و چندین دستگاه مستقل به هم متصل می شوند، که÷ هر کدام قادر به تنظیم و بهینه سازی بخش خود از خط تولید بدون سیستم کنترل مرکزی و خطر مربوط به یک نقطه خرابی هستند. IIoT از محاسبات ابری مدرن استفاده می‌کند تا امکان اشتراک‌گذاری، تجسم و تجزیه و تحلیل داده‌ها را فراهم کند – همه در زمان واقعی.

اینترنت اشیا صنعتی تنها در چند دهه کوتاه به بخش بزرگی تبدیل شده است. اکنون بیش از ۶۰ درصد از تولیدکنندگان جهانی از فناوری های IIoT برای بهینه سازی و تجزیه و تحلیل استفاده می کنند و انتظار می رود که سازندگان در سال ۲۰۲۳ بیش از ۷۰ میلیارد دلار برای راه حل های IIoT هزینه کنند.

مقاله پیشنهادی: مصارف PLC در صنایع و مزایای آن

کاربرد اینترنت صنعتی اشیا چیست؟

با گسترش فناوری‌های هوشمند و شکل‌گیری صنعت ۴.۰، بسیاری از صنایع به‌دنبال راهکارهایی برای بهبود عملکرد، کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری هستند. اینترنت اشیای صنعتی (IIoT) یکی از فناوری‌هایی است که این اهداف را ممکن می‌کند. در IIoT، دستگاه‌ها و حسگرها به شبکه متصل شده و داده‌ها را به‌صورت لحظه‌ای ارسال می‌کنند. این اطلاعات از طریق اینترنت یا فضای ابری به سیستم‌های مرکزی منتقل شده و در تصمیم‌گیری، کنترل و پایش فرایندها به‌کار می‌روند. صنایع مهم استفاده‌کننده از IIoT عبارتند از:

• تولید و کارخانه‌های هوشمند: پایش دائمی تجهیزات، تحلیل داده‌ها و پیش‌بینی خرابی‌ها باعث افزایش بهره‌وری و کاهش توقف تولید می‌شود.

• زنجیره تأمین و انبارداری: ردیابی دقیق کالاها، مدیریت موجودی و بهینه‌سازی مسیرهای حمل‌ونقل با کمک داده‌های بلادرنگ انجام می‌شود.

• نفت، گاز و معادن: با توجه به شرایط دشوار کاری، کنترل از راه دور و نظارت هوشمند بر تجهیزات، ایمنی و عملکرد را افزایش می‌دهد.

• انرژی و تاسیسات: IIoT مصرف انرژی را بهینه کرده و عملکرد شبکه‌های برق و سیستم‌های تهویه را هوشمندانه کنترل می‌کند.

• ساختمان‌ها و زیرساخت‌ها: کنترل خودکار نور، دما و امنیت با کاهش مصرف انرژی و هزینه همراه است.

• حمل‌ونقل و لجستیک: مدیریت ناوگان و پیش‌بینی نیازهای تعمیراتی باعث کاهش مصرف سوخت و افزایش ایمنی می‌شود.

• صنایع پزشکی: IIoT با اتصال تجهیزات پزشکی به شبکه، امکان نظارت لحظه‌ای، پیشگیری از خرابی و افزایش ایمنی درمان را فراهم می‌کند. همچنین با جمع‌آوری داده‌های سلامت مانند ضربان قلب یا خواب، به تشخیص زودهنگام بیماری‌ها کمک می‌کند. کاربرد دیگر آن در ردیابی داروهاست که از تقلب جلوگیری کرده و اصالت دارو را تضمین می‌کند.
• کشاورزی و دامداری: استفاده از IIoT در کشاورزی و دامداری باعث نظارت هوشمند بر شرایط محیطی مانند رطوبت، دما و آبیاری می‌شود. این فناوری با اتصال سنسورها و ماشین‌آلات، به افزایش بهره‌وری کاشت و برداشت و کاهش هزینه‌ها کمک می‌کند. همچنین، در پایش سلامت و تغذیه دام‌ها نقش مؤثری دارد و کیفیت تولید را ارتقاء می‌دهد.
• حوزه بانکداری: یکی از نمونه‌های شناخته‌شده و موفق دستگاه‌های خودپرداز (ATM) هستند. این تجهیزات هوشمند سال‌هاست که به بانک‌ها در ساده‌سازی خدمات، کاهش نیاز به نیروی انسانی در شعب، و ارائه خدمات ۲۴ ساعته به مشتریان کمک کرده‌اند. خودپردازها نمونه‌ای از کاربردهای عملی IoT در بانکداری هستند که نشان می‌دهند چگونه فناوری می‌تواند همزمان بهره‌وری را افزایش دهد و هزینه‌ها را کاهش دهد.

اینترنت اشیای صنعتی، پل ارتباطی میان تجهیزات صنعتی و تصمیم‌گیری‌های هوشمند است. هر صنعتی که به دنبال پایش دقیق، خودکارسازی و بهینه‌سازی فرایندها باشد، به IIoT نیاز خواهد داشت.

مطلب مرتبط: آشنایی با مبانی شبکه ارتباطی صنعتی

امنیت در اینترنت اشیا صنعتی IIOT

در دنیای امروز، یکی از دغدغه‌های اصلی درباره اینترنت اشیا صنعتی (IIoT) بحث امنیت آن است. واقعیت این است که مانند هر فناوری دیگری، امنیت IIoT به نوع تجهیزات و شرکت سازنده بستگی دارد. برخی دستگاه‌ها از سطح بالایی از ایمنی برخوردارند، در حالی که برخی دیگر ممکن است آسیب‌پذیر باشند. بنابراین، نمی‌توان به طور کلی گفت که همه تجهیزات IIoT امن یا ناامن هستند—باید مورد به مورد بررسی شوند.

نکته مثبت اینجاست که امنیت، امروز یکی از اولویت‌های اصلی تولیدکنندگان تجهیزات IIoT محسوب می‌شود. نمونه‌ای از این رویکرد، تشکیل کنسرسیوم اینترنت صنعتی (IIC) در سال ۲۰۱۴ توسط شرکت‌های بزرگی همچون AT&T، سیسکو، اینتل، IBM و جنرال الکتریک است. این ائتلاف که در ابتدا برای توسعه و گسترش کاربردهای IIoT شکل گرفت، خیلی زود تمرکز ویژه‌ای روی امنیت قرار داد و یک کارگروه تخصصی امنیت نیز به آن اضافه شد. به‌طور کلی، امنیت در اینترنت اشیا صنعتی به شدت جدی گرفته شده و در طراحی و ساخت تجهیزات جدید، جزو عناصر کلیدی محسوب می‌شود. بنابراین، با انتخاب درست محصولات از برندهای معتبر، می‌توان از مزایای IIoT بهره برد و در عین حال از تهدیدات امنیتی جلوگیری کرد.

مزایا و چالش های IIoT در تولید

مزایا IIOT:

• بهینه سازی خط تولید: حسگرهای صنعتی اینترنت اشیا نظارت مستمر بر خط تولید را از ابتدا تا محصول نهایی امکان پذیر می کنند. این به اپراتورها امکان می دهد تا به طور مداوم فرآیند تولید را تنظیم کنند و در زمان و هزینه صرفه جویی کنند
• مدیریت موجودی و زنجیره تامین: تولید بر روی عرضه مواد اولیه و اجزای سازنده متوقف می شود. برچسب‌های RFID (شناسایی فرکانس رادیویی) و فن‌آوری‌های مشابه، امکان ردیابی قطعات و لوازم را به طور مداوم، در زمان واقعی، از مکانی به مکان دیگر می‌دهند و نظارت مستمر موجودی و تنظیمات جبرانی را فراهم می‌کنند.
• ارزیابی بسته‌بندی: حسگرهای صنعتی اینترنت اشیا به تولیدکنندگان اجازه می‌دهند تا وضعیت بسته‌بندی را در حین حمل و نقل و ذخیره‌سازی نظارت کنند و حتی نحوه تعامل مشتریان با آن را ارزیابی کنند که باعث بهبود طراحی می‌شود.
• داده‌های تولید بی‌درنگ: دستگاه‌های IIoT می‌توانند داده‌های عملیاتی بی‌درنگ را به تامین‌کنندگان ارائه کنند، تنظیمات پاسخ‌گو را ممکن می‌سازد و همچنین امکان مدیریت از راه دور واحدهای کارخانه را فراهم می‌کند.
• داده‌های تعمیر و نگهداری: دستگاه‌های صنعتی اینترنت اشیاء می‌توانند در صورت بروز خطا و نیاز به تعمیر، هشدار صادر کنند. هشدارهای مشابهی را می توان در پاسخ به مسائل عملیاتی، مانند دمای عملیاتی بالاتر از حد توصیه شده یا لرزش بیش از حد، که می تواند نشان دهنده خرابی سخت افزاری قریب الوقوع باشد، صادر کرد. این هشدارها مزایای واضحی را در برنامه ریزی تعمیر و نگهداری از قبل، به حداقل رساندن زمان خرابی و کاهش خطر حوادث ارائه می دهند. چنین داده هایی را می توان با سوابق بهداشتی و ایمنی ترکیب کرد تا بهبود قابل توجهی در ایمنی کلی ایجاد کند
• کنترل کیفیت: داده‌های IIoT از منابع متعدد، از جمله تامین‌کنندگان، فرآیندهای تولید و کاربران نهایی، همگی می‌توانند برای بهبود کلی در طراحی و تولید محصولات ترکیب شوند.

معایب IIOT:

با وجود مزایای قابل‌توجه، IIoT بدون چالش نیست.

• هزینه راه‌اندازی بالا: به‌ویژه برای کسب‌وکارهای کوچک، مانعی جدی به شمار می‌رود.
• ریسک‌های امنیتی: چرا که شبکه‌های متصل می‌توانند در معرض حملات سایبری قرار گیرند.
• هزینه آموزش: از سوی دیگر، پذیرش فناوری توسط نیروی انسانی نیازمند آموزش و فرهنگ‌سازی است تا بهره‌برداری مؤثر از سیستم‌های هوشمند ممکن شود.

آینده اینترنت اشیا صنعتی IIoT چیست؟

• هم اینترنت اشیاء و هم اینترنت اشیا صنعتی دائما در حال تکامل هستند. همانطور که فناوری های جدید در دسترس قرار می گیرند و کسب و کارها به طور فزاینده ای به مزایای IIoT علاقه مند می شوند، امکانات بیشتر و بیشتری باز می شود. این همچنین پیش‌بینی‌های متعددی را در مورد اینکه اینترنت اشیا در آینده به کجا می‌رود، به همراه دارد.در حالی که تشخیص دقیق آینده IIoT دشوار است، اتصال دیجیتال این پتانسیل را دارد که ماهیت صنعت را تغییر دهد و بر تجارت در سراسر جهان تأثیر بگذارد.

شبکه های IIoT

مانند هر فناوری اطلاعات دیگری، اینترنت اشیاء صنعتی از انواع پروتکل ها (فرمت های ارتباط داده) و انواع شبکه استفاده می کند. در نتیجه، اگر قصد دارید یک زیرساخت IIoT برای محل تولید خود ایجاد کنید، مهم است که در مورد هر یک شفاف باشید. دستگاه های IIoT بسته به عوامل متعددی از جمله فاصله آن ها از یکدیگر، میزان داده ای که باید مبادله کنند، مکانی که در آن استفاده خواهد شد یا ملاحظات مصرف انرژی می توانند از راه حل های شبکه متفاوتی استفاده کنند. لیست شبکه های مناسب IIoT همیشه در حال گسترش است، اما نمونه های کلیدی عبارتند از:

• وای فای (Wi-Fi): این فناوری شبکه بی سیم از زمانی که به روش استاندارد برای اتصال رایانه های شخصی، تلفن های هوشمند و تبلت ها به اینترنت تبدیل شد، برای بسیاری از ما بسیار آشنا شده است. این یک مشتق از شبکه اترنت سیمی است که بر اساس استاندارد بی سیم IEEE (انستیتو مهندسین برق و الکترونیک) ۸۰۲.۱۱ است.
• بلوتوث (Bluetooth): بلوتوث همچنین به طور گسترده در فناوری مصرف کننده استفاده می شود، یک استاندارد اتصال کوتاه برد مبتنی بر استفاده از امواج رادیویی با فرکانس فوق العاده بالا است.
• Zigbee 3.0: یک شبکه کم مصرف است که به طور گسترده در تنظیمات صنعتی و کارخانه استفاده می شود. پروتکل مرتبط Dotdot توسط همین تیم ایجاد شد و این به یک روش جهانی پذیرفته شده بین المللی برای اتصال ایمن بین دستگاه های مختلف اینترنت اشیا تبدیل شده است.
• LoRaWAN: (شبکه وسیع برد بلند) اتصالات ایمن دو طرفه را در شبکه های بسیار بزرگ فراهم می کند.
• سیگفاکس (Sigfox): Sigfox که در فرانسه توسعه یافته است، اشیاء کم مصرف و همیشه روشن مانند کنتور برق و ساعت‌های هوشمند را به هم متصل می‌کند و به آن‌ها اجازه می‌دهد به طور مداوم مقادیر کمی داده را مبادله کنند.

پروتکل‌های کلیدی در اینترنت اشیای صنعتی (IIoT)

در قلب هر سیستم IIoT، پروتکل‌هایی قرار دارند که نقش زبان مشترک میان دستگاه‌ها، سنسورها و سامانه‌های کنترلی را بازی می‌کنند. این پروتکل‌ها مجموعه‌ای از قوانین و استانداردها هستند که امکان تبادل دقیق، امن و به‌موقع داده‌ها را در بستر شبکه‌های صنعتی فراهم می‌کنند. در ادامه با مهم‌ترین پروتکل‌های ارتباطی در اینترنت اشیای صنعتی آشنا می‌شوید:

• MQTT: پروتکل MQTT یا Message Queuing Telemetry Transport یک پروتکل سبک‌وزن بر پایه مدل انتشار/اشتراک است که برای ارتباط در شرایطی با پهنای باند پایین و اتصال‌های ناپایدار طراحی شده است. به دلیل طراحی ساده و مصرف منابع بسیار کم، انتخابی ایده‌آل برای تجهیزاتی است که به‌طور مداوم داده‌هایی همچون دما، فشار یا وضعیت را گزارش می‌دهند. این پروتکل از قابلیت کیفیت خدمات (QoS) برای تضمین تحویل داده‌ها بهره می‌برد و با استفاده از رمزنگاری و احراز هویت امنیت ارتباط را تضمین می‌کند.
• CoAP: پروتکل CoAP یا Constrained Application Protocol بر پایه مدل درخواست/پاسخ بنا شده و طراحی آن به‌گونه‌ای است که برای دستگاه‌هایی با توان پردازشی پایین و اتصال محدود کاملاً مناسب باشد. این پروتکل از معماری RESTful استفاده می‌کند و ساختاری مشابه HTTP دارد، اما بسیار سبک‌تر است. با توجه به سرعت پاسخگویی بالا و رمزنگاری داخلی، CoAP در سیستم‌هایی که به پاسخ سریع و منابع کم‌مصرف نیاز دارند، عملکردی مؤثر از خود نشان می‌دهد.
• OPC UA: پروتکل OPC UA (Unified Architecture) از قدرتمندترین پروتکل‌های مورد استفاده در صنایع پیشرفته به شمار می‌رود. این پروتکل مبتنی بر معماری سرویس‌محور (SOA) است و امکان تعریف سرویس‌ها و ساختارهای داده پیچیده را فراهم می‌کند. OPC UA انتخابی عالی برای شبکه‌هایی با حجم بالای داده، نیاز به امنیت بالا و اتصال پایدار است. از جمله مزایای آن می‌توان به مقیاس‌پذیری، پشتیبانی از رمزنگاری قدرتمند و قابلیت تعامل با طیف وسیعی از تجهیزات صنعتی اشاره کرد.
• Modbus:اگرچه Modbus یکی از قدیمی‌ترین پروتکل‌های صنعتی است، اما همچنان در بسیاری از سیستم‌های کنترل و اتوماسیون مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پروتکل بیشتر در شبکه‌های محلی (LAN) به‌کار گرفته می‌شود و برای ارتباط لحظه‌ای (real-time) بین تجهیزات مختلف مناسب است.
• AMQP: پروتکل AMQP یا Advanced Message Queuing Protocol برای مدیریت صف‌های پیام بین سیستم‌های مختلف استفاده می‌شود. این پروتکل امکان ارسال غیرهم‌زمان پیام‌ها با قابلیت اطمینان بالا را فراهم می‌کند و در سیستم‌هایی که نیاز به توزیع پیام در مقیاس وسیع دارند بسیار کاربردی است.

سخن نهایی

در این مقاله توضیح دادیم که اینترنت اشیا صنعتی (IIoT) نسل پیشرفته‌ای از IoT است که با اتصال هوشمند تجهیزات صنعتی از طریق پروتکل‌هایی مثل MQTT، OPC UA و Modbus، امکان جمع‌آوری داده، خودکارسازی فرایندها و بهبود ارتباط بین ماشین و انسان را فراهم می‌کند. صنایع مختلف پزشکی، تولید، انرژی، حمل‌ونقل و کشاورزی، از این فناوری برای افزایش بهره‌وری، کاهش هزینه‌ها و ارتقای کیفیت بهره می‌برند. IIoT با ارائه داده‌های دقیق از مصرف منابع و عملکرد دستگاه‌ها، تصمیم‌گیری مدیریتی را هوشمندانه‌تر می‌کند. با این حال، پیاده‌سازی آن نیازمند سرمایه‌گذاری اولیه قابل‌توجه است. همچنین، اتصال گسترده تجهیزات می‌تواند ریسک‌های امنیتی ایجاد کند. آموزش کارکنان و رعایت الزامات امنیت سایبری، شرط موفقیت در اجرای این فناوری است.

سوالات متداول درباره اینترنت اشیا صنعتی (IIOT)

تفاوت اینترنت اشیا (IoT) و اینترنت اشیا صنعتی (IIoT) چیست؟
IoT بیشتر در کاربردهای خانگی و مصرفی دیده می‌شود؛ اما IIoT به‌طور خاص برای محیط‌های صنعتی طراحی شده و روی اتصال تجهیزات کارخانه‌ای و بهینه‌سازی فرایندهای تولید تمرکز دارد.

آیا IIoT برای همه صنایع مناسب است؟
خیر. IIoT بیشترین اثربخشی را در صنایعی مانند تولید، انرژی، حمل‌ونقل و نفت و گاز دارد. در صنایع کوچک‌تر باید قبل از اجرا، هزینه و مزایا به‌دقت بررسی شوند.

برای تضمین امنیت IIoT چه اقداماتی لازم است؟
استفاده از رمزنگاری، کنترل دسترسی، به‌روزرسانی منظم نرم‌افزار، مانیتورینگ مداوم و آموزش کاربران از مهم‌ترین اقدامات امنیتی در IIoT هستند.

آیا IIoT می‌تواند جایگزین MES شود؟
خیر. IIoT مکملی سبک و مقرون‌به‌صرفه برای MES محسوب می‌شود و قابلیت‌هایی مانند اتصال ابری و تحلیل داده را به سیستم‌های سنتی اضافه می‌کند.

چرا اینترنت اشیا صنعتی برای مهندسان مهم است؟
IIoT با فراهم‌کردن داده‌های دقیق از مراحل تولید، امکان تحلیل، بهینه‌سازی و افزایش کارایی خطوط تولید را فراهم می‌کند.

اینترنت اشیا صنعتی چگونه کار می‌کند؟
سنسورها داده‌ها را از دستگاه‌ها جمع‌آوری کرده، از طریق شبکه محلی به فضای ابری منتقل می‌کنند و در آن‌جا تحلیل می‌شوند. این داده‌ها شامل مواردی مانند دما، لرزش یا مصرف انرژی هستند.

کاربران محتواهای زیر را نیز خوانده اند...

تفاوت PLC با PC چیست؟ اتوماسیون صنعتی چیست و چه کاربردی دارد بررسی سیستم های کنترل صنعتی و نقش آن در اتوماسیون آشنایی با مبانی شبکه ارتباطی صنعتی انکودر چیست|بررسی انواع انکودر راهنمای جامع نصب و راه اندازی اینورتر درایو PLC چیست؟مصارف پی ال سی در صنایع و مزایای آن چوک اینورتر چیست و انواع آن کدامند