Internet věcí, IoT, je jeden z mnoha „buzzwords“ v dnešním IT světě. Bohužel často slyšíte o věcech, jako jsou chytré lednice, které vám objednají chybějící potraviny. To je pro mě asi nejhorší příklad, s kterým se však potkáte velmi často.

V následujícím článku bych rád shrnul své zkušenosti a konkrétní projekty ze svého více než tříletého působení v roli technického konzultanta IoT ve střední a východní Evropě a zejména Německu, kde působím poslední rok.

IoT není vlastně nic moc nového a tento termín může být chápán různě a najdete pro něj různé definice. Z mého pohledu však v posledních několika letech došlo k několika zásadním změnám, které pojem IoT posunuly kupředu a umožňují dělat projekty, které zákazníkům přinášejí reálnou hodnotu.

Dostupnost kvalitní a levné elektroniky

V současné době není problém vybavit elektronikou pro sběr dat v podstatě cokoliv. Jeden můj zákazník umisťuje senzory do zdí, takže lze snadno zjistit, kde uniká teplo a hlavně kudy zatéká voda. Navýšení ceny materiálu je minimální. Na 1 m² zdi je umístěno 9 senzorů v celkové ceně cca 50,- Kč. Přínos je jednoznačný. Tím, že včas odhalím problém ve zdivu, snížím případné škody na budově. Životnost senzorů je 30 let a odpovídá záruce materiálu se senzory.

U menších projektů může být problém dostupnost vhodné elektroniky. Zakázkový vývoj elektroniky je velmi drahý a vyplatí se pouze u velkých sérií v řádu tisíců kusů. Proto se začínají objevovat firmy, jako je např. české Hardwario, které vám umožní vytvořit prototyp pomocí modulární stavebnice a pak z něj vytvořit hardware v průmyslové kvalitě na univerzálních deskách, které jsou stejné pro všechny, jen se liší použitými senzory a komunikačními moduly. To velmi zkrátí a hlavně zlevní vývoj zakázkového hardwaru. Příkladem využití takto vytvořené elektroniky je projekt pro společnost HB Reavis pro monitorování vnitřního prostředí budov nebo zavedení metodologie Andon ve společnosti Škoda Auto na jedné z výrobních linek. Zejména projekt Andon je velmi zajímavý díky využití bezdrátových sítí a propojení na Office 365. Přínos tohoto projektu je ve zkrácení doby pro přivolání pomoci při problému na výrobní lince.

Nové bezdrátové sítě

Není to tak dlouho, kdy přenášet data z míst „mimo civilizaci“ byl dost problém. Ono to nebylo jednoduché ani ve městech. Pokud vynecháme „pevný“ internet (LAN, Wi-fi), tak nám zbývala pouze GSM síť. Největší problém GSM je spotřeba. Takže i když jsme mohli data přenášet bezdrátově, bylo potřeba mít dráty na napájení, nebo třeba solární panely. To vše prodražovalo a zvětšovalo rozměry zařízení. Podle průzkumu společnosti Texas Instruments (http://bit.ly/Texas-instruments) mohou náklady na zadrátování budovy tvořit až 80 % nákladů na projekt. S nástupem sítí, které mají nízkou spotřebu a zároveň umožňují posílat informace na velké vzdálenosti, můžeme senzory umisťovat skoro kdekoliv a napájet je z baterií několik let. To výrazně zlevňuje nasazení senzorů. Příkladem jsou sítě SIGFOX, Lora a NB-IoT. SIGFOX a NB-IoT jsou celoplošné sítě typicky budované operátorem GSM sítí. Lora sítě si většinou provozují zákazníci sami a pokrývají jimi pouze své prostory.

SIGFOX jsem použil na projektu pro monitorování vjezdových bran do areálů nákladních přístavů. Do každé vjezdové brány se umístilo zařízení velikosti balíčku žvýkaček vyráběné českou společností SimpleHW a v případě, že se brána zasekla v mezipoloze nebo byla otevřená déle než daný časový limit, vyslalo zařízení zprávu. Zrychlil se zásah u rozbitých bran, které typicky způsobovaly dopravní problémy. Každý den pak brána poslala počet otevření, aby se dala lépe plánovat údržba. Sítí SIGFOX je pokrytá i Česká republika.

Asi nejzajímavější síť tohoto typu, která je dostupná i v ČR, je NB-IoT. Tento typ sítě využívá infrastrukturu GSM sítí, takže pokrytí je identické s pokrytím mobilním signálem. V ČR tuto síť provozuje společnost Vodafone. Určitou nevýhodou této sítě je složitější propojení mezi Vodafone a vaší aplikací. Tento typ sítě využívá jeden z distributorů elektrické energie v ČR pro monitorování rozvodných skříní s využitím hardwaru od společnosti Hardwario. Cílem je včas zjistit např. zatékání vody nebo manipulaci s dvířky rozvodné skříně.

Cloud

Když jsem řešil IIoT (Industrial IoT, speciální termín, IIoT má svá specifika a jde o samostatný obor IoT) v malých podnicích, tak jsem se vždy dozvěděl, že už to dávno mají. Sběr dat z různých výrobních linek probíhá už roky, ale má to jeden drobný zádrhel. Nasbírané informace se používají pouze pro monitorování aktuálního stavu a nijak se neukládají a dál nezpracovávají. Důvodem je většinou chybějící infrastruktura v podniku pro ukládání velkého množství dat a znalost, jak data analyzovat. S využitím cloudových technologií se ale vše zjednodušuje.

Jako příklad, kde by to bez cloudu šlo velmi těžko, bych uvedl projekt pro jednu německou automobilku, resp. jeden její výrobní závod. Jeden ze základních ukazatelů výkonu výrobního podniku je OEE (Overall Equipment Effectiveness). Zjednodušeně vám říká, na kolik procent jede výroba. Výrobní závod, kam jsme byli pozváni, tento ukazatel počítal ručně jednou týdně. Požadavek byl vidět tuto hodnotu v reálném čase a v případě snížení výkonu pod určitou mez informovat příslušné pracovníky. Aby šlo něco takového spočítat až na úroveň pracovních stanic na výrobní lince, tak jsme museli sbírat detailní data. Pro představu ze dvou výrobních linek, kde každá měla okolo 90 pracovních stanic, jsme každou sekundu dostávali cca 16 000 záznamů. To máte 1 382 400 000 za den. Tyto informace jsme uchovávali po dobu 90 dnů pro zpětnou analýzu. Starší záznamy se pak ukládaly do archivních úložišť bez připojení analytických systémů. Pro něco takového by si musel výrobní podnik vybudovat vcelku velké datové centrum s příslušným personálem.

Další technologie, která z mé zkušenosti hodně mění přístup k IoT, je Office 365. Informace ze senzorů se dostanou k zaměstnancům kanálem, na který jsou zvyklí. Např. u projektu Andon pro Škoda Auto se informace o problému mistrům na výrobní lince posílají do mobilního telefonu přes Microsoft Teams.

Závěr

Díky dostupnosti nových technologií může být IoT velmi užitečné a pomáhat v řešení problémů firem nebo vytvořit firmě zcela nové produkty a tím i obchodní příležitosti. Pro mě je to jeden z nejperspektivnějších oborů IT.

Štěpán Bechynský

Technický konzultant IoT, Microsoft, Německo