Teollisuudessa kerätään tietoa laitteilta ja järjestelmiltä useilla tavoilla. Yksittäisiltä laitteilta voi tulla erittäin suuri määrä tietoa lyhyen ajan sisällä. Tuoreena ilmiönä on teollisten IoT-yhdyskäytävien käyttäminen tiedon keräämisessä ja sen käsittelyssä. Yhdyskäytävillä on mahdollista kerätä niin tietoa kuin lähettää sitä eteenpäin muun muassa pilvipalveluun, johon voidaan tietoa kerätä turvallisesti. Markkinoilla on useita eri valmistajien IoT-yhdyskäytäviä, joissa on erilaisia ominaisuuksia.
Kirjoittajat: Markus Järvinen ja Reijo Heikkinen
IoT-yhdyskäytävä
Yhdyskäytävällä yhdistetään kaksi verkkoa toisiinsa eri protokollien avulla. Sillä yhdistetään toisiinsa sellaisia verkkoja, jotka eivät ole keskenään samankaltaiset. Yleinen yhdyskäytävä sovellutus on reititin, joka liittää yksityisen verkon internetiin. Yhdyskäytäviä on monenlaisia, joilla on erilaiset toimintaperiaatteet ja tehtävät. (Rouse & Burke 2018.) IoT-yhdyskäytävä on laite, joka yhdistää teollisuuden laitteet ja järjestelmät pilvipalveluun (kuva 1). Kaikki tieto kenttälaitteilta ja järjestelmiltä kulkevat yhdyskäytävän kautta pilvipalveluun. Myös pilvipalvelusta lähtevä tieto alajärjestelmiin kulkee yhdyskäytävän kautta. (Rouse & Lavery 2018.)
Kuva 1. IoT-yhdyskäytävän sijoitus järjestelmässä (Rouse & Burke 2018)
Tiedon kerääminen
Tietoliikenteessä ja yleisesti tiedon siirtämisessä antureilta päätelaitteille ja tietokantoihin yhteyskäytännöt ja standardit ovat erittäin tärkeitä. Niiden avulla tieto välittyy järjestelmien ja ohjelmien välillä. Standardit on tarkoitettu laitteiden helppokäyttöiseen liittämiseen eri järjestelmiin. (Collin & Saarelainen 2016, 181.) Teollisuuden sovelluksessa voi olla mukana paljon erilaisia kenttälaitteita, joilta kerätään tietoa. Tällöin voi olla käytössä useita erilaisia yhteyskäytäntöjä, joiden avulla kommunikoidaan tietyn laitteen kanssa. Teolliselta IoT-yhdyskäytävältä vaaditaan joustavuutta ja monipuolisuutta, jotta sitä voitaisiin hyödyntää sovelluksen teossa. IoT-yhdyskäytävän hyödyllisyyteen vaikuttaa muun muassa siinä olevat fyysiset liitynnät, käyttöjärjestelmä ja laitteen resurssit. Laitteen tehtävä vaikuttaa myös sen hyödyllisyyteen, koska se soveltuu parhaiten pilvipalvelun ja teollisuuden laitteiden tai järjestelmien yhdistämiseen.
Oikeiden työkalujen löytäminen on tärkeä asia IoT-yhdyskäytävän tiedon keräämisessä. Tavoitteena on löytää helpot ja luotettavat työkalut, joiden avulla voidaan aloittaa sovelluksen kehittäminen. Työkalulla voidaan helposti liittää teollisia laitteita pilvipalveluun. Monet ohjelmointikielet tarjoavat erilaisia valmiita kirjastoja, joiden avulla voidaan laitteiden liittäminen pilvipalveluun tehdä nopeasti. Järvisen opinnäytetyössä havaittiin, että sovellusta suunniteltaessa on tärkeää kartoittaa tarvittavat protokollat, liitynnät, tiedon hallinta ja sen siirtäminen (Järvinen 2018). Suunnittelussa on otettava huomioon myös valittujen työkalujen ja laitteen ominaisuudet. Laajennettavuuden takia kannattaa yleisesti huomioida yleisimpien protokollien saatavuus, jolloin sovellusta voidaan laajentaa tarvittaessa.
Proof of Concept -malli avuksi
Proof of Concept -mallin avulla voidaan todentaa sovellutuksen ideoiden konseptia. Valikoituja ideoita koetellaan niin, että maksimoidaan mahdollisen pilottihankkeen onnistumisen todennäköisyys ja minimoidaan riskit. Proof of Concept -malli on enemmän valmistelua kuin todellista testaamista. PoC-mallia tehdessä suunnitellaan ja pohditaan idean tarpeita, haluttua lopputulosta ja arvioidaan käytettävissä olevaa tietoa. PoC-mallilla on vähintään kolme perustavoitetta, jotka ovat toteuttamiskelpoisuus, teknisten haasteiden varhainen tunnistaminen ja onnistumisen keston arviointi. (Collin & Saarelainen 2016, 283-284.)
Teollisen IoT-yhdyskäytävän hyödyntämistä jossain sovelluksessa voidaan suhteellisen tehokkaasti ja kustannuskelpoisesti kokeilla Proof of Concept -mallin avulla. Suunnitellusta sovelluksesta voidaan tehdä yksinkertaistettu malli, jonka avulla voidaan testata sovelluksen konseptia. Testisovellusta kehitettäessä huomioidaan sovelluksen teknisiä haasteita ja hyötyjä. Tulosten perusteella voidaan todeta kannattavuus jatkaa sovelluksen kehittämistä nykyisellä ratkaisulla. Proof of Concept -mallin tekeminen voi olla hyvin kustannustehokas ratkaisu.
Tulevaisuus
IoT-yhdyskäytävät ovat teknologiana tuore käsite, jonka takia vielä ei ole nähtävissä kovin paljon hyödyllisiä sovelluskohteita. Suurien tietovirtojen ja digitalisaation myötä tulevaisuudessa voi olla kysyntää merkittävästi tällaiselle teknologialle. Tietovirtoja voidaan teollisuuden sovelluksilta tallettaa pilvipalveluun data-analytiikkaa, jäljitettävyyttä ja siirrettävyyttä varten. Pilvipalvelun avulla voidaan tuoda keskitetysti kaikki tieto yhteen paikkaan ja sitä voidaan analysoida missä tahansa, jossa on internet toiminnassa – eli käytännössä nykyään missä tahansa.
Lopuksi
Koska teollinen IoT-yhdyskäytävä on markkinoilla vielä käsitteenä uusi, ovat perinteiset ratkaisut suositumpia teollisissa sovelluksissa. Pilvipalveluiden ja teollisten järjestelmien yhdistyminen luo kuitenkin tarvetta hankkia laite- ja sovellusintegraatioon IoT-yhdyskäytäviä, jolloin niiden tarve kasvaa. Perinteiset sovellusratkaisut voivat myös toimia IoT-yhdyskäytävän rinnalla, jolloin yhdyskäytävä toimii välikomponenttina pilvipalvelun ja teollisen sovelluksen välissä.
Lähteet
Collin, J. & Saarelainen, A. 2016. Teollinen internet. Helsinki: Talentum.
Järvinen, M. 2018. Laajennus punnituksen pilvipalveluun : Lahti Precision Oy (Proof of Concept). AMK-opinnäytetyö. Lahden ammattikorkeakoulu, tekniikan ala. Lahti. [Viitattu 1.12.2018]. Saatavissa: http://www.theseus.fi/handle/10024/157979
Rouse, M. & Burke, J. 2018. Gateway. TechTarget. [Viitattu 01.12.2018]. Saatavissa: https://internetofthingsagenda.techtarget.com/definition/gateway
Rouse, M. & Lavery, T. 2018. IoT gateway. TechTarget. [Viitattu 01.12.2018]. Saatavissa: https://whatis.techtarget.com/definition/IoT-gateway
Kirjoittajat
Markus Järvinen valmistui mekatroniikka-insinööriksi Lahden ammattikorkeakoulun tekniikan alalta loppuvuodesta 2018
Reijo Heikkinen toimii Lahden ammattikorkeakoulussa kone- ja tuotantotekniikan yliopettajana
Artikkelikuva: https://pxhere.com/fi/photo/1563027 (CC0)
Julkaistu 9.1.2019
Viittausohje
Järvinen, M. & Heikkinen, R. 2019. Teollisten Iot-yhdyskäytävien rooli tiedon keräämisessä. LAMK Pro. [Viitattu ja pvm.]. Saatavissa: http://www.lamkpub.fi/2019/01/09/teollisten-iot-yhdyskaytavien-rooli-tiedon-keraamisessa/