Промисло́вий інтерне́т рече́й () — система об'єднаних комп'ютерних мереж та підключених до них промислових (виробничих) об'єктів із вбудованими датчиками та програмним забезпеченням для збору та обміну даними, з можливістю віддаленого контролю та управління в автоматизованому режимі. Таке підключення дозволяє збирати, обмінюватися та аналізувати дані, що потенційно сприяє вдосконаленню та оптимізації керування процесами, підвищенню продуктивності та ефективності виробництва, а також іншим економічним перевагам. IIoT — це результат еволюції розподіленої системи керування (DCS), що дозволяє досягти вищого ступеня автоматизації.

Як підмножина ширшого поняття інтернету речей (IoT), IIoT орієнтований виключно на промисловий сектор з метою підвищення продуктивності, ефективності та безпеки, на відміну від споживчого IoT, що зосереджений на покращенні якості повсякденного життя.

Загальна характеристика Промисловий інтернет речей став можливим завдяки таким технічним рішенням, як кіберфізичні системи, хмарні обчислення, кордонні обчислення, мобільні технології, машино-машинна взаємодія, адитивні технології, передова робототехніка, великі дані, інтернет речей, технологія RFID та . П'ять найважливіших з них описані нижче:

Кіберфізичні системи (CPS): базова технологічна платформа для IoT та IIoT, а отже, головний засіб для підключення фізичних машин, які раніше були роз'єднані. CPS інтегрує динаміку фізичного процесу з динамікою програмного забезпечення та комунікації, забезпечуючи методики абстрагування та моделювання, проєктування та аналізу. CPS дозволяють створювати "розумне" обладнання, здатне до самодіагностики та взаємодії з іншими системами. Хмарні обчислення: завдяки хмарним обчисленням ІТ-сервіси та ресурси можна завантажувати та отримувати з Інтернету, на відміну від прямого підключення до сервера. Файли можна зберігати на хмарних системах зберігання даних, а не на локальних пристроях зберігання даних, що надає майже необмежені ресурси для зберігання величезних обсягів даних та виконання складних аналітичних завдань. Кордонні обчислення: парадигма розподілених обчислень, яка наближає обчислення і сховище комп'ютерних даних до місця, де вони потрібні. На відміну від хмарних обчислень, кордонні обчислення стосуються децентралізованої обробки даних на периферії мережі. Промисловий Інтернет для трансформації продуктивності, продуктів та послуг у промисловому світі вимагає радше архітектури кордон-плюс-хмара, ніж тієї, що базується на суто централізованій хмарі Аналітика великих даних: аналіз великих даних – це процес дослідження великомасштабних та різноманітних наборів даних, або великих даних. Штучний інтелект і машинне навчання — це галузь інформатики, в якій створюються інтелектуальні машини, що працюють і реагують як люди. Машинне навчання є ключовою частиною штучного інтелекту, що дозволяє програмному забезпеченню точніше прогнозувати результати без явного програмування. Також можливим є поєднання штучного інтелекту з периферійними обчисленнями, щоб отримати промислові інтелектуальні рішенняF. Foukalas and A. Tziouvaras, "Edge Artificial Intelligence for Industrial Internet of Things Applications: An Industrial Edge Intelligence Solution". Існує багато варіантів використання штучного інтелекту з IIoT, наприклад: моніторинг технічного стану об'єкта та , оптимізація процесів, федеративне навчання.

Архітектура Рівнева модель

Типова IIoT-система будується за модульною чотирирівневою архітектурою, де кожен рівень виконує специфічні функції: Рівень пристроїв (): фізичний рівень, що складається з кіберфізичних систем, сенсорів, машин та інших пристроїв, які безпосередньо взаємодіють з промисловим середовищем і збирають дані. Мережевий рівень (): відповідає за агрегацію та передачу даних. Він включає фізичні мережі, хмарні обчислення та протоколи зв'язку, такі як Wi-Fi, Bluetooth та промислові протоколи. Сервісний рівень (): на цьому рівні знаходяться програмні додатки, які обробляють, аналізують та комбінують дані, перетворюючи їх на корисну інформацію для прийняття рішень. Рівень контенту (): верхній рівень, що є інтерфейсом користувача. Він відображає оброблену інформацію на екранах комп'ютерів, планшетах або інших пристроях.

Архітектурні шаблони впровадження

В основі сучасних IIoT-архітектур лежить симбіотична взаємодія кордонних (Edge) та хмарних (Cloud) обчислень. Це не вибір "або-або", а доповнюючі парадигми: Кордонні обчислення () передбачають обробку даних безпосередньо на "краю" мережі, близько до їх джерела. Це забезпечує обробку в реальному часі з мінімальною затримкою, що є критичним для рішень, де час реакції має вирішальне значення. Хмарні обчислення () надають майже необмежені ресурси для зберігання великих обсягів даних та виконання складних, некритичних за часом обчислень, таких як тренування моделей штучного інтелекту для предиктивного обслуговування.

Industrial Internet Consortium (IIC) пропонує трирівневий архітектурний шаблон, що відображає цей підхід: Кордонний (периферійний) рівень (): Збирає дані з кінцевих вузлів (сенсорів, машин) і виконує їх первинну обробку. Рівень платформи (): Обробляє та аналізує дані, що надходять з граничного рівня, а також керує пристроями. Корпоративний рівень (): Інтегрує дані та результати аналізу в бізнес-системи підприємства (ERP, CRM) та надає інтерфейси для користувачів.

Історична довідка Історія IIoT починається зі створення у 1968 році програмованого логічного контролера (ПЛК), який використовувався компанією General Motors у своєму підрозділі з виробництва автоматичних трансмісій. Ці ПЛК дозволяли точно керувати окремими елементами виробничого ланцюжка. У 1975 році компанії Honeywell і запровадили перші у світі розподілені системи керування (DCS) TDC 2000 і CENTUM system, відповідно. Розподідені системи керування (DCS) стали наступним кроком у забезпеченні гнучкого керування процесами у масштабах всього підприємства шляхом розподілу керування по всій системі, що дозволяє усувати одиничну точку відмови з центральної диспетчерської, та з додатковою перевагою резервного копіювання.

З появою Ethernet у 1980 році, люди почали досліджувати концепцію мережі розумних пристроїв уже в 1982 році, коли модифікований автомат Coke в Університеті Карнегі-Меллон став першим пристроєм такого роду, підключеним до Інтернету, що зміг повідомляти сервісну службу про наявні свої запаси та чи були щойно завантажені напої холодними. Ще у 1994 році передбачалися ширші промислові застосування, оскільки Реза Раджі ( описав цю концепцію в журналі IEEE Spectrum як «[переміщення] невеликих пакетів даних до великого набору вузлів, щоб інтегрувати та автоматизувати все, від побутової техніки до цілих заводів»

Концепція Інтернету речей вперше стала популярною в 1999 році завдяки Центру автоматичної ідентифікації в Массачусетському технологічному інституті та пов'язаними з цим публікаціям з аналізу ринкуAnalyst Anish Gaddam interviewed by Sue Bushell in Computerworld, on 24 липня 2000 («M-commerce key to ubiquitous internet»). На той момент Кевін Ештон, один із засновників Центру автоматичної ідентифікації) розглядав радіочастотну ідентифікацію (RFID) як передумову для появи інтернету речей. Якби всі предмети та люди в повсякденному житті були оснащені ідентифікаторами, комп'ютери могли б керувати ними та обліковувати їх. Окрім використання RFID, маркування речей може здійснюватися за допомогою таких технологій, як NFC, штрихкоди, QR-коди та цифрові водяні знаки.

Сучасна концепція IIoT виникла після появи хмарних технологій у 2002 році, що дозволили зберігати дані для аналізу історії подій, та розробки протоколу у 2006 році, який забезпечив безпечний віддалений зв'язок між пристроями, програмами та джерелами даних без необхідності втручання людини чи використання додаткових інтерфейсів.

Одним із перших наслідків впровадження промислового інтернету речей (шляхом оснащення об'єктів мініатюрними ідентифікаційними пристроями або машинозчитуваними ідентифікаторами) буде створення миттєвого та безперервного контролю запасів. Ще однією перевагою впровадження системи IIoT є можливість створення цифрового двійника системи. Використання такого цифрового двійника забезпечує можливість подальшої оптимізації системи, дозволяючи експериментувати з новими даними з хмари без необхідності зупиняти виробництво або жертвувати безпекою, оскільки нові процеси можна віртуально вдосконалювати, доки вони не будуть готові до впровадження. Цифровий двійник також може служити навчальним майданчиком для нових співробітників, яким не доведеться турбуватися про реальний вплив на систему, що працює в режимі реального часу.

Стандарти та фреймворк Критична роль стандартів у сфері IIoT полягає у забезпеченні інтероперабельності — здатності систем та компонентів від різних виробників безперешкодно взаємодіяти між собою. Стандартизація допомагає уникнути прив'язки до одного постачальника, сприяє конвергенції інформаційних (ІТ) та операційних технологій (ОТ) і створює єдиний технологічний простір для інновацій.

Розробкою стандартів та рекомендацій для IIoT займаються численні організації, які можна поділити на дві основні групи з різними ролями: Організації з розробки стандартів (SDO): Це акредитовані інституції (наприклад, ISO, IEC, IEEE), що створюють формальні, офіційно визнані стандарти. Вони розробляють детальні технічні специфікації, які забезпечують сумісність на глобальному рівні. Промислові консорціуми: Це об'єднання компаній (наприклад, Industrial Internet Consortium (IIC), Plattform Industrie 4.0), що спільно працюють над визначенням вимог, розробкою архітектур та найкращих практик. Вони часто ідентифікують потребу у стандарті, який потім формально розробляється SDO.

Ці організації розробили низку ключових протоколів, стандартів та фреймворків, які є основою для побудови сучасних IIoT-систем: MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) — стандартизований у 2014 році спрощений мережевий протокол обміну повідомленнями за моделлю «видавейь-підписник» на основі TCP/IP, що ідеально підходить для двонаправленого зв'язку в умовах обмеженої пропускної здатності OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) — стандарт для безпечної та надійної передачі даних між промисловими пристроями, машинами та програмними системами, що надають єдиний інтерфейс для управління об'єктами автоматизації і технологічними процесами. Створення і підтримку специфікацій OPC координує міжнародна некомерційна організація OPC Foundation, створена в 1994 році провідними виробниками засобів промислової автоматизації.. OMG DDS (Data Distribution Service): стандарт проміжного програмного забезпечення для комунікацій у реальному часі, що використовується в критично важливих системах для обміну повідомленнями між пристроями за принципом «видавець-підписник» IIRA (Industrial Internet Reference Architecture) — еталонна архітектура, розроблена консорціумом IIC (), що надає загальну структуру та лексику для проєктування IIoT-систем. TSN (Time-Sensitive Networking) — стандарт передачі даних у реальному масштабі часу в детермінованих Ethernet-мережах. Розроблений цільовою групою Time-Sensitive Networking task group, що була утворена робочою групою з стандартизації IEEE 802.1. Робоча група TSN була сформована у листопаді 2012 року. Одним з важливих застосувань TSN є передача у реальному часі відео- та аудіопотоків, команд управління автономними системами, цифровим промисловим виробництвом тощо.

Застосування та галузі промисловості Термін «промисловий інтернет речей» часто зустрічається у виробничій галузі, маючи на увазі промисловий варіант інтернету речей. Потенційні переваги промислового інтернету речей включають підвищення продуктивності, аналітику та трансформацію робочого місця. Прогнозується, що потенціал зростання завдяки впровадженню IIoT призведе до генерування 15 трильйонів доларів світового ВВП до 2030 року.