Het Internet of Things (IoT) verandert ons leven. Nu IoT niet meer weg te denken is uit de consumptiemaatschappij, neemt de technologie een steeds belangrijkere rol in binnen alle sectoren. Dat is geen toeval. Het Internet of Things creëert aanzienlijke toegevoegde waarde voor zowel privébedrijven als overheidsorganisaties.

Het eerste ‘ding’ op het internet werd ontwikkeld in 1982: een drankautomaat van de Carnegie Mellon University in Pittsburgh, Pennsylvania, die verslag uitbracht over het aantal beschikbare drankjes en de temperatuur ervan. Het was toen een unicum, maar sinds 2008 of 2009 zijn er meer dingen verbonden met het internet dan er mensen op de wereldbol leven. Sindsdien kende het ‘Internet of Things’ (IoT) een snelle groei. Wereldwijd zijn nu zo’n 27 miljard apparaten aangesloten op het datanetwerk, waaronder sensoren, huishoudelijke apparaten, machines, windturbines, medische apparaten, auto’s … en dat cijfer zal naar verwachting blijven stijgen. Volgens voorspellingen zal het aantal ‘dingen’ in 2020 de 30 miljard overschrijden en in 2025 de 75 miljard. Vanaf dan zullen er voor elke mens op aarde bijna tien apparaten verbonden zijn met het internet. De IoT-markt zal exploderen, van een geschatte 248 miljard dollar in 2020 tot ruwweg 1,6 biljoen dollar in 2025.

Waardevolle data

Er is een goede reden waarom steeds meer apparaten met het internet verbonden zijn: Data zijn erg waardevol. Ruwe data (die kunnen worden aangeleverd door oa. een koelkast, een auto of een industriële klep) worden verwerkt om er nieuwe informatie uit af te leiden. Als die informatie wordt gebruikt om een actie te lanceren, zoals een onderhoud aanvragen, de remmen controleren of een klep sluiten, wordt er extra waarde gecreëerd. Hier zijn enkele voorbeelden die tonen hoe waarde wordt gecreëerd door het IoT:

  • PRODUCTVERBETERING: In de voedingsindustrie worden de kwaliteit, de veiligheid en de houdbaarheid van producten verbeterd door de voedselverwerkingstemperaturen, de leeftijd en de chemische samenstelling van grondstoffen te monitoren.
  • ONDERHOUDSEFFICIËNTIE: Ongeplande downtime in fabrieken of in transportsystemen is niet alleen funest voor de efficiëntie, het is ook duur en gevaarlijk. Door de suboptimale werking van bedrijfsmiddelen te detecteren (bijvoorbeeld bij fabrieksapparatuur), kan onderhoud worden uitgevoerd voordat de apparatuur defect raakt.
  • ANTI-VERSPILLING: Aan de hand van realtime-informatie over het verbruik van hulpbronnen, zoals elektriciteit die door een slim elektriciteitsnet stroomt, gas dat door buizen gaat of materiaal dat in een fabriek nodig is, kan een bedrijf de juiste hoeveelheid hulpbronnen aanwenden en lekken opsporen, waardoor er minder of zelfs niets wordt verspild.
  • DUURZAAMHEID: Slimme steden met IoT-toepassingen gebruiken sensoren om gegevens over de weer- en luchtkwaliteit te verzamelen. Wanneer de luchtkwaliteit ondermaats scoort, onderneemt de stad onmiddellijk actie (zoals gratis openbaar vervoer aanbieden) en kan ze gemakkelijk de impact van die corrigerende maatregelen meten.
  • (ENERGIE) EFFICIËNTIE: Een winkelcentrum met zonnepanelen genereert zelf een deel van de energie die het gebruikt. Een IoT-oplossing verzamelt en analyseert gegevens over het weer, het energieverbruik en de prijzen op de energiemarkt. Het systeem bepaalt dan automatisch de meest kostenefficiënte manier om de energie te gebruiken die het winkelcentrum opwekt. Zo kan het besluiten om de energie te gebruiken, op te slaan of te verkopen tegen een hoge marktprijs.
  • GEOPTIMALISEERDE PRODUCTIE: Het IoT speelt ook een belangrijke rol in de toekomst van de productie. Industrie 4.0 is een aanzet tot een nieuw paradigma voor productiehallen. Door alle onderdelen van de toeleverings- en productieketens met elkaar te verbinden, kan de productie worden geoptimaliseerd en onmiddellijk worden aangepast aan nieuwe situaties. Zo kunnen gepersonaliseerde producten worden gemaakt (met batchgrootte één) tegen competitieve prijzen.
  • BAANBREKENDE BUSINESSMODELLEN: De manier waarop sectoren zakendoen zal veranderen, waarbij businessmodellen zoals ‘pay per use’ en ‘as a service’ de eenvoudige verkoop van machines zal vervangen.

IoT en AI

De enorme hoeveelheden data die door het IoT worden aangeleverd, bevatten vaak waardevolle informatie die niet kan worden gevonden met eenvoudige analytische technieken zoals statistiek. Artificiële intelligentie (AI) daarentegen is doorgaans erg goed in het volbrengen van dit soort taken. Zo kan het zelfstandig patronen herkennen in gemeten waarden uit de productieketen en die informatie gebruiken om het productieproces voortdurend te verbeteren. Daarom is artificiële intelligentie een van de belangrijkste oorzaken van de huidige IoT-boom. Tegelijk drijft het Internet of Things de continue ontwikkeling van AI aan. De training van neurale netwerken vereist enorme hoeveelheden data die in veel gevallen tot voor kort niet beschikbaar waren. Het IoT bracht daar verandering in, omdat de verbonden ‘dingen’ steeds meer data leveren die worden gebruikt om AI-algoritmes te ontwikkelen, te verbeteren en te trainen.

Dataverwerking: Cloud en Edge

Het verwerken van IoT-data of het trainen en inschakelen van AI-modellen in het industriële IoT gebeurt tegenwoordig met een combinatie van Edge Computing en Cloud Computing. De Cloud wordt doorgaans gehost in een datacenter ergens in de wereld dat verbonden is met de gegevensbronnen in het veld via een internetverbinding. Edge Computing levert processorkracht die vanaf een afstand beheerd wordt, om analyses of andere complexe taken direct ter plaatse uit te voeren. De Cloud is uitermate geschikt om enorme hoeveelheden data op te slaan en te verwerken en om AI-modellen te trainen. Edge werkt dicht bij de gegevensbronnen in het bedrijf van de klant en kan daardoor sneller reageren, een dure overdracht van grote hoeveelheden ruwe data naar de Cloud vermijden, de gegevens beschermen door de data lokaal te bewaren en de betrouwbaarheidsproblemen vermijden die ontstaan bij een ‘best-effort’-verbinding met de Cloud. Edge Computing kan worden geïntegreerd op toepassingsgerichte industriële pc’s en op alle losstaande computerbronnen, zoals netwerkswitches, controllers of veldapparaten.

IoT voedt de digital twin

Een integraal onderdeel van het ‘Industriële IoT’-concept is dat de onderdelen worden aangevuld door ‘Digital Twins’ in de virtuele wereld. Een Digital Twin is een virtuele weergave van functionaliteiten en gegevens die verbonden zijn aan een apparaat of technisch systeem. Daaronder valt de volledige levenscyclus van het product: Over de ontwerp- en engineeringfase kan de twin fysieke eigenschappen van het apparaat, CAD-tekeningen en functiebeschrijvingen bevatten. In verband met de productieplanning bevat hij bijvoorbeeld de montagehandleiding. Bij de uitvoering van de productie begint het informatie te verzamelen over de productieomstandigheden van het eigenlijke product, zoals de kwaliteit ervan. Tijdens de bediening en het onderhoud worden alle relevante gegevens zoals kritische sensoruitlezingen, fouten en service-events geregistreerd. Het is de taak van het IoT om gegevens over de productie en werking te verzamelen en die in te voeren in de digital twin om de virtuele voorstellingen up-to-date te houden.

5G als voortstuwing 

Het Internet of Things zal naar verwachting een enorme boost krijgen van het mobiele netwerk van de volgende generatie. Een voordeel van 5G is dat sensoren goedkoop op het internet kunnen worden aangesloten, zonder veel energie te verbruiken en met snelle responstijden. Dat maakt het bijzonder waardevol voor bijvoorbeeld industrie en zelfrijdende auto’s. Tot nu toe werden apparaten meestal aangesloten via kabels of bestaande radiostandaarden zoals wifi, bluetooth of ZigBee.

“Cyberrisico’s negeren kan uw zaak ruïneren”

De grootste risico’s van het Internet of Things zijn spionnen en cyberaanvallen, omdat elke netwerksensor en elke koelkast die gelinkt is met het internet theoretisch misbruikt kan worden als gateway naar een netwerk. Uiterst gevoelige gegevens kunnen dan worden verwijderd of gewijzigd, met destructieve gevolgen. Siemens ziet dit als een gewichtig aandachtspunt tijdens dagelijkse interacties met klanten. Natalia Oropeza, Chief Cybersecurity Officer bij Siemens, vat het economische risico kort samen: “Cyberrisico’s negeren kan uw zaak ruïneren.” Siemens heeft een uitgebreide cybersecuritystrategie ontwikkeld om deze voortdurende dreiging optimaal onder controle te houden.

DIt artikel versheen op  Siemens Stories.