Primene IoT tehnologije u industrijskoj automatizaciji

Aleksandar Maričić dipl.ecc.
Narodni muzej Kraljevo
aleksandar.maricic@nmkv.rs

Abstract:
The Internet of Things (IoT) is a key technology that enables the connection and communication between devices and systems through the internet. In industry, IoT technologies are increasingly applied in automation to enhance efficiency, reduce costs, and enable predictive maintenance of machines. This paper explores how IoT contributes to industrial automation, with a particular focus on the advantages in improving the efficiency of manufacturing processes and implementing predictive maintenance. Key aspects of IoT applications in industry are analyzed, including sensors, data collection, real-time analytics, and integration with Manufacturing Execution Systems (MES). Additionally, the benefits of predictive maintenance enabled by IoT are discussed, including reducing downtime, optimizing resources, and long-term savings. Finally, the paper provides insights into future trends in industrial automation with the application of IoT technologies and their potential for further development.

Keywords: IoT, industrial automation, predictive maintenance, sensors, efficiency, MES, manufacturing processes

Apstrakt: Internetom povezani sistemi i uređaji (IoT) predstavlja ključnu tehnologiju koja omogućava povezivanje i komunikaciju između uređaja i sistema putem interneta. U industriji, IoT tehnologije se sve više primenjuju u automatizaciji kako bi se povećala efikasnost, smanjili troškovi i omogućilo prediktivno održavanje mašina. Ovaj rad istražuje kako IoT doprinosi industrijskoj automatizaciji, sa posebnim fokusom na prednosti u poboljšanju efikasnosti proizvodnih procesa i implementaciji prediktivnog održavanja. Analizirani su ključni aspekti IoT primena u industriji, uključujući senzore, prikupljanje podataka, analitiku u stvarnom vremenu i integraciju sa sistemima za upravljanje proizvodnjom (MES). Pored toga, razmatrane su prednosti prediktivnog održavanja koje omogućava IoT, uključujući smanjenje vremena zastoja, optimizaciju resursa i dugoročnu uštedu. Na kraju, rad daje uvid u buduće trendove u industrijskoj automatizaciji uz primenu IoT tehnologija i njihov potencijal za dalji razvoj.

Ključne reči: IoT, industrijska automatizacija, prediktivno održavanje, senzori, efikasnost, MES, proizvodni procesi

1. Uvod

U poslednjim decenijama, industrija je postala sve zavisnija od naprednih tehnologija koje omogućavaju unapređenje proizvodnih procesa. Jedna od tih tehnologija je Tehnologija internetom povezanih sistema i rueđaja (IoT), koji omogućava povezivanje uređaja i sistema u realnom vremenu. IoT u industriji, poznat kao IIoT (Industrial Internet of Things), igra ključnu ulogu u optimizaciji proizvodnih procesa, poboljšanju efikasnosti i implementaciji prediktivnog održavanja. Prediktivno održavanje, koje se temelji na analizi podataka u stvarnom vremenu prikupljenih sa IoT uređaja, omogućava identifikovanje potencijalnih problema na mašinama pre nego što dođe do ozbiljnih kvarova, čime se smanjuje nepotrebno zaustavljanje proizvodnje.

2. IoT u industrijskoj automatizaciji

IoT tehnologija omogućava povezivanje mašina, uređaja i sistema u industrijskim okruženjima putem senzora, aktuatora i komunikacionih protokola. Ovi uređaji prikupljaju podatke u stvarnom vremenu koji se analiziraju kako bi se optimizovao rad sistema. IoT u industrijskoj automatizaciji omogućava:

• Povećanje efikasnosti proizvodnje – Kontinuirano praćenje stanja mašina i sistema pomaže u identifikaciji neučinkovitosti, omogućavajući pravovremeno prilagođavanje procesa.
• Poboljšanje kvaliteta proizvoda – Praćenje parametara poput temperature, pritiska i brzine u realnom vremenu omogućava bolju kontrolu kvaliteta proizvodnje.
• Automatizaciju upravljanja resursima – IoT može pomoći u optimizaciji korišćenja energije, materijala i radne snage, što dovodi do smanjenja troškova i povećanja profitabilnosti.

3. Prediktivno održavanje uz IoT

Prediktivno održavanje predstavlja pristup održavanju mašina koji se temelji na analizi podataka prikupljenih putem IoT uređaja. Za razliku od tradicionalnog održavanja (preventivnog ili reagovanja na kvarove), prediktivno održavanje omogućava da se kvarovi identifikuju pre nego što se dogode, čime se značajno smanjuje vreme zastoja i trošak popravki.

Ključne prednosti prediktivnog održavanja uz pomoć IoT-a uključuju:

• Smanjenje neplaniranih zastoja – Upozorenja u stvarnom vremenu na osnovu podataka sa senzora omogućavaju brze intervencije pre nego što dođe do ozbiljnih problema.
• Optimizacija životnog veka opreme – Pravovremena zamena delova ili korekcija procesa može produžiti životni vek mašina.
• Smanjenje troškova – Precizna analiza podataka omogućava smanjenje nepotrebnih troškova povezivanih sa prekomernim održavanjem ili kasnim reakcijama na kvarove.

4. Tehnologije koje podržavaju IoT u industrijskoj automatizaciji

Za efikasnu implementaciju IoT u industriji, potrebne su sledeće tehnologije:

• Senzori i aktuatori – Ovi uređaji prikupljaju podatke o fizičkim parametrima kao što su temperatura, vibracija, pritisak i brzina. Ovi podaci omogućavaju precizno praćenje stanja opreme i sistema.
• Komunikacioni protokoli – IoT uređaji koriste različite protokole kao što su MQTT, HTTP i OPC-UA za razmenu podataka u industrijskom okruženju.
• Analitički alati i platforme – Alati za analizu podataka, kao što su veštačka inteligencija i mašinsko učenje, pomažu u interpretaciji podataka i donošenju odluka o održavanju ili optimizaciji.

5. Case study: Implementacija IoT u industriji

U industrijskim postrojenjima širom sveta, primena IoT u automatizaciji i održavanju već pokazuje značajne rezultate. Na primer, u proizvodnim fabrikama automobila, IoT senzori prate rad mašina, omogućavajući prediktivno održavanje na osnovu analize vibracija i temperature. Kroz implementaciju IoT-a, fabrike su smanjile vreme zastoja za 30%, a trošak održavanja opreme smanjen je za 25%.

6. Zaključak

IoT tehnologija je ključna za budućnost industrijske automatizacije, sa velikim potencijalom za poboljšanje efikasnosti i implementaciju prediktivnog održavanja. Industrije koje usvajaju ove tehnologije mogu očekivati smanjenje troškova, povećanje produktivnosti i dugoročne koristi kroz bolju kontrolu nad proizvodnim procesima. U budućnosti, kako IoT tehnologije nastavljaju da se razvijaju, njihov uticaj na industrijsku automatizaciju će biti još značajniji, donoseći još veće uštede i efikasnost.

Referenca:

1. Zahariev, L., & Nikov, K. (2023). Internet of Things and Industry 4.0: A Review of IoT Applications in Manufacturing. Journal of Industrial Technology, 29(3), 45-56.
2. Sharma, A., & Kumar, R. (2021). Predictive Maintenance using IoT in Manufacturing Industry: An Overview. International Journal of IoT and Embedded Systems, 10(2), 145-158.
3. Zhang, H., & Xu, Y. (2022). IoT-Driven Industrial Automation for Smart Manufacturing: A Comprehensive Review. Journal of Advanced Manufacturing Systems, 21(4), 305-320.
4. Jones, M., & Lee, D. (2020). Machine Learning and Predictive Maintenance for Industrial IoT. Springer.
5. Zhou, L., & Li, X. (2021). Real-Time Monitoring and Predictive Maintenance in Manufacturing Using IoT. Industrial Engineering & Management Systems, 30(1), 29-40.