IoT ve výrobě

Zajímavost ze světa 

Připojené stroje a čidla jsou součástí sítě a stávají se tak cílem kybernetických útoků. Bezpečnost průmyslových automatizačních a řídicích systémů popisuje samostatná norma, která se těmto prostředím věnuje odděleně od běžné IT bezpečnosti.[3] 

Co v článku najdete 

• Co je IoT ve výrobě 
• Jak fungují připojená čidla a stroje 
• Jaký je vztah IoT, MES a chytré továrny 
• K čemu se IoT ve výrobě využívá 
• Jak IoT souvisí s Průmyslem 4.0 
• Proč je u IoT klíčová kybernetická bezpečnost 
• Jak začít s IoT ve výrobě 
• Jaké chyby firmy při zavádění IoT dělají 

Co je IoT ve výrobě 

IoT je zkratka anglického Internet of Things, tedy internet věcí. Ve výrobě znamená připojení strojů, čidel a zařízení do sítě, aby spolu mohly sdílet data [1]. Stroj přestává být osamocený a stává se zdrojem informací o tom, jak skutečně běží. 

Často se používá i pojem průmyslový internet věcí, zkratka IIoT. Zdůrazňuje, že jde o nasazení v náročném prostředí výroby, ne o spotřební elektroniku. Stroje a čidla zde musí být odolné a spolehlivé, protože jejich data slouží k řízení výroby [1]. 

Smysl IoT není v připojení samotném, ale v datech, která připojené stroje poskytují. Teprve když se data sbírají a vyhodnocují, vzniká přehled o stavu výroby a prostor pro lepší rozhodování [2]. 

IoT se proto nevyplatí zavádět kvůli technologii samotné. Vždy by mělo jít o konkrétní otázku, na kterou data odpovídají, třeba proč stroj často stojí nebo kde se ztrácí kapacita. Když je cíl jasný, je snazší vybrat čidla i způsob, jak data zpracovat a propojit s řízením výroby [2]. 

Jak fungují připojená čidla a stroje 

Základem IoT jsou čidla, která měří fyzikální veličiny, a komunikační prvky, které naměřená data odesílají dál. Čidlo sleduje například teplotu, tlak, vibrace nebo počet vyrobených kusů a hodnoty putují do nadřízeného systému [1]. 

Prvek	Co dělá
Čidlo	Měří veličinu, jako je teplota nebo otáčky
Řídicí jednotka stroje	Sbírá hodnoty a hlásí stav stroje
Komunikační síť	Přenáší data z dílny do systémů
Sběrný systém	Ukládá a předzpracovává naměřená data
MES	Vyhodnotí data a propojí je s výrobou

Zdroj: Kletti, J. (2007). Manufacturing Execution System – MES. Springer.

Aby data dávala smysl, mustí se sbírat jednotně a v reálném čase. Právstě sběr provozních dat z dílny je jedna ze základních funkcí výrobního informačního systému [4]. IoT tyto funkce rozšiřuje o data přímo ze strojů. 

Jaký je vztah IoT, MES a chytré továrny 

IoT sám o sobě jen sbírá data. Aby z nich vznikl užitek, je třeba je zpracovat a propojit s řízením výroby. To je úkol systému MES, který stojí mezi nadřízeným ERP a stroji [2]. MES převede surová data ze strojů na přehled o zakázkách, výkonu a poruchách. 

Rozdělení rolí mezi plánování podniku a řízení výroby popisuje norma ČSN EN 62264, známá jako ISA-95 [5]. ERP plánuje zakázky a zdroje, MES řídí a sbírá data z dílny a IoT mu dodává údaje přímo ze strojů. Společně tvoří základ chytré továrny. 

Vrstva	Co řeší	Příklad
IoT	Sběr dat ze strojů a čidel	Měření teploty a otáček
MES	Řízení výroby a vyhodnocení dat	Stav zakázek a poruch
ERP	Plánování zakázek a zdrojů	Materiál, kapacity, finance

Zdroj: ČSN EN 62264 (ISA-95). Integrace podnikových a řídicích systémů.

K čemu se IoT ve výrobě využívá 

Nejčastější využití IoT je monitoring strojů v reálném čase. Firma vidí, které stroje běží, které stojí a proč. Tato data jsou podkladem pro výpočet ukazatelů výkonu a pro hledání úzkých míst [4]. 

• Monitoring stavu strojů a využití kapacit v reálném čase 
• Prediktivní údržba podle skutečného opotřebení, ne podle kalendáře 
• Sledování spotřeby energií a materiálu 
• Včasné odhalení odchylek a poruch 
• Podklady pro ukazatele výkonu výroby 

Využití	Co přináší
Monitoring strojů	Přehled, co běží a co stojí
Prediktivní údržba	Zásah podle skutečného opotřebení
Sledování spotřeby	Přehled o energiích a materiálu
Odhalení odchylek	Včasné varování před poruchou

Zdroj: VDI 5600 Blatt 1:2016. Manufacturing Execution Systems.

Prediktivní údržba je dobrý příklad přínosu. Místo plánovaných odstávek podle kalendáře se zásah provede, až když data ukazují blížící se opotřebení. Tím klesá počet neplánovaných prostojů [1]. Podobně monitoring v reálném čase umožní zachytit pomalý nárůst zmetkovitosti dřív, než se projeví na celé dávce. 

Jak IoT souvisí s Průmyslem 4.0 

IoT je jedním z technologických pilířů konceptu Průmysl 4.0, který popisuje propojení strojů, dat a lidí do propojeného výrobního systému [1]. Bez připojených strojů a dat z nich by chytrá továrna neměla z čeho vycházet. 

Tato proměna je součásti širší změny, kterou Schwab popisuje jako čtvrtou průmyslovou revoluci se splýváním fyzického a digitálního světa [6]. IoT je v ní spojnicí mezi stroji na dílně a digitálními systémy, které je řídí a vyhodnocují. 

Proč je u IoT klíčová kybernetická bezpečnost 

Připojené stroje jsou součásti sítě a stávají se tak možným cílem útoku. Narušení řídicího systému ve výrobě může zastavit linku nebo poškodit zařízení, proto má bezpečnost u IoT zvláštní váhu [3]. 

Bezpečnost průmyslových automatizačních a řídicích systémů popisuje norma IEC 62443. Věnuje se těmto prostředím odděleně od běžné kancelářské IT bezpečnosti, protože výrobní sítě mají jiné nároky na dostupnost a spolehlivost [3]. Při zavádění IoT se proto bezpečnost řeší od začátku, ne až dodatečně. 

Oblast rizika	Opatření
Přístup do sítě	Oddělení výrobní a kancelářské sítě
Připojená zařízení	Správa identit a oprávnění
Přenos dat	Šifrování a kontrola integrity
Provoz	Monitoring a aktualizace zařízení

Zdroj: IEC 62443. Bezpečnost průmyslových automatizačních a řídicích systémů.

Jak začít s IoT ve výrobě 

• Určete stroje, kde data přinesou největší užitek 
• Vyberte čidla a způsob sběru dat podle prostředí 
• Propojte data se systémem MES a s plánováním v ERP 
• Nastavte bezpečnost sítě a připojených zařízení 
• Vyhodnoťte přínosy a rozšiřte řešení na další stroje 

Začít se vyplatí u úzkého místa výroby nebo u stroje, kde poruchy nejvíc bolí. Data ze stroje pak zpracuje výrobní informační systém a propojí je s výrobou [2]. Jak propojení výroby s ERP vypadá v praxi, popisuje průvodce MES systémem pro rok 2026. 

Jaké chyby firmy při zavádění IoT dělají 

• Sběr dat bez jasného cíle, k čemu se použijí 
• Data ze strojů nikam nepropojená s MES a plánováním 
• Podceněná kybernetická bezpečnost připojených zařízení 
• Nasazení na všechny stroje najednou bez pilotu 
• Žádné vyhodnocení přínosů po nasazení 

Většině těchto chyb se firma vyhne, pokud IoT vnímá jako zdroj dat pro řízení výroby přes MES a od začátku počítá s bezpečností podle norem pro průmyslové řídicí systémy [3]. 

Chcete data ze strojů využít 

IoT má smysl, až když se data ze strojů propojí s řízením výroby. Společnost NVSP dodává MES Manta propojené s ERP Helios a pomáhá se sběrem dat ze strojů i jejich vyhodnocením. Prohlédněte si nabídku produktů NVSP a nezávazně proberte, jak data z vašich strojů využít. 

Shrnutí 

IoT ve výrobě připojuje stroje a čidla do sítě, aby sbíraly data v reálném čase. Sebraná data zpracovává systém MES propojený s ERP a společně tvoří základ chytré továrny. IoT je jedním z pilířů Průmyslu 4.0. Nejčastěji se využívá k monitoringu strojů a prediktivní údržbě. Protože připojené stroje jsou součástí sítě, je u IoT klíčová kybernetická bezpečnost, kterou pro průmyslové řídicí systémy popisuje norma IEC 62443. Zavádět IoT se vyplatí po krocích, od stroje, kde data přinesou největší užitek. 

Časté otázky 

Co je IoT ve výrobě 

Je to připojení strojů a čidel do sítě tak, aby sbíraly a sdílely data v reálném čase [1]. Data pak zpracovává systém MES a využívají se k řízení výroby [2]. 

K čemu se IoT ve výrobě nejčastěji používá 

K monitoringu strojů v reálném čase a k prediktivní údržbě, kdy se zásah provede podle skutečného opotřebení, ne podle kalendáře [1]. Data slouží i pro ukazatele výkonu výroby [4]. 

Je IoT ve výrobě bezpečné 

Připojené stroje jsou součástí sítě, proto se bezpečnost řeší od začátku. Pro průmyslové řídicí systémy ji popisuje norma IEC 62443 odděleně od běžné kancelářské IT bezpečnosti [3]. 

Použité zdroje a literatura 

Knihy a učebnice 

[1] Kagermann, H. a kol. (2013). Recommendations for implementing Industrie 4.0. Acatech. 

[2] Kletti, J. (2007). Manufacturing Execution System – MES. Springer. ISBN 978-3540497448. 

[6] Schwab, K. (2016). The Fourth Industrial Revolution. World Economic Forum. ISBN 978-1944835002. 

Normy a standardy 

[3] IEC 62443. Bezpečnost průmyslových automatizačních a řídicích systémů. 

[4] VDI 5600 Blatt 1:2016. Manufacturing Execution Systems. 

[5] ČSN EN 62264 (ISA-95). Integrace podnikových a řídicích systémů.