聚焦 WebExpo 2019:三个行业物联网项目的动机、方法和内容

阅读数:777 2019 年 10 月 12 日 08:00

聚焦WebExpo 2019:三个行业物联网项目的动机、方法和内容

本文要点

  • 在行业中部署物联网不需要太复杂,也不用花很多钱。
  • 利用一个耗时两周设计的定制 IoT 解决方案,斯柯达汽车公司可以更快速高效地解决生产线出现的问题。
  • 归功于该公司在两周内生产的一款不到 500 欧元的设备,丰田标致雪铁龙汽车能够对停产做出早期预测,并采取补救措施。
  • 借助一种廉价的设备,物联网还能帮助优化生产效率,最小化奶牛的应激反应。这种设备可以在户外环境中靠电池运行 5 年。

Tomáš Morava 是 Hardwario 的首席财务官和创始人之一,在最近于布拉格举行的 WebExpo 2019 大会上,他介绍了在汽车和农业部门的三个实际的行业物联网应用。在他的演讲中, Tomáš Morava 介绍了如何在行业中部署物联网,不需要太复杂,也不用花很多钱。他探讨了来自斯柯达汽车(如何更快速地响应生产问题)、 TPCA (如何试点预见性维护)和 IFRAMIX (如何在养鸡场和其他农业场所中在线获取热应激数据)的解决方案。

为了进一步了解上述行业应用的细节,InfoQ 采访了 Morava。采访内容因篇幅和清晰度方面的考虑而有所删改。

InfoQ:对于那些不太熟悉物联网的读者,您能否快速地解释一下物联网是什么,它包括什么?

Tomáš Morava:物联网(IoT)是硬件设备的世界,这些硬件设备通过互联网相互连接,并通过互联网与用户相连。在如今的数字时代,这是一个非常常见的词,其含义也非常广泛。其主要目的是对所有设备(如传感器、执行机构、测量设备、显示器)提供的数据进行整体分析,并由最终用户进行解释以做出更好的决策,从而达到加强控制、提升用户体验等目的。

InfoQ:您的简历提到,您已经为私募股权投资者管理投资和融资 15 年了。是什么促使您创建了 Hardwario?您对物联网及其在商业领域的应用愿景是什么?

Morava:我喜欢尝试新事物,我一直梦想成立自己的公司,利用我多年来积累的经验。最新的技术创新让我和几个好朋友(Hardwario 的联合创始人)带着一个简单的愿景进入了物联网的世界:让每个人、每个孩子、老师、制造商或管理者都能建造自己的简单的物联网设备。这就是为什么我们在诸多行业中都如此重视教育和简单的模块化物联网解决方案的原因。

InfoQ:您举了三个行业中的实际应用案例:斯柯达汽车、丰田标致雪铁龙汽车、IFRAMIX。如果可以的话,您是否可以为我们简单地介绍下这些公司的关键数据,他们想要解决的问题,他们的物联网解决方案,以及其解决方案的成果。让我们从斯柯达开始。

Morava:斯柯达汽车公司是捷克的一家汽车制造商,其 2018 年的汽车产量约为 125 万辆,在欧洲、亚洲和非洲都有生产厂。

斯柯达希望能更快、更有效地解决生产中的问题。当生产线出现故障时,操作员会用自己的手机打电话给他们的主管,或者在生产车间的另一边挥手以引起主管的注意。

在这个背景下,我们设计了一个物联网解决方案,灵感来自于日本之前的经验,他们开发了用于产品视觉检查的安灯系统。显示板位于生产线附近,提供有关工作场所当前状态的信息,包括生产过程中出现的问题的即时通知。

因此,斯柯达需要一种装置直接从生产线来控制显示板。该设备必须通过显示板提醒相关操作人员立即解决该问题。同时,它必须通知管理层。由于有了警报,管理层可以更好地设置优先级,改进流程和生产线操作。

我们的设备Škoda Andon 是基于我们的 BLOX IoT Kit 构建的,包括四个模块:一个核心模块、电池模块、 LoRa 模块和三个外部按钮:
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整个设备放入工业控制箱中,装有三个颜色的按钮。RGB LED 灯带用于显示板的视觉设计,因为使用它们可以很容易地显示数字、文本和符号。

我们已经将带有按钮和显示板的设备在所有的生产部门实现。按下按钮,显示板就会实时显示变化。如果生产线操作员遇到错误,他们就会按下“警告”按钮。因此,技术人员和上级可以立即看到在特定的生产部门有一个需要解决的问题。如果生产线出现严重问题,操作员按下“缺陷”按钮。然后,他们的上级会停线,直到修复缺陷。问题一解决,操作员就按“生产”按钮。

整个系统可以集成到斯柯达的软件解决方案,如 MS Azure IoT、MS Teams 和 MS Office 365。

我们花了大约 2 周的时间实现Škoda Andon 的原型并初步收集了一些数据。新系统在两个月内就完全实现了。这说明物联网项目可以在短时间内实现。

关于成果,我想提一下安全性、管理和生产线效率的提升。此外,Škoda Andon 会长期收集生产过程中的警告和缺陷数据。这为管理层改变生产流程、重新设计流程以及引入技术改进措施和评估操作员质量提供了有价值的输入。

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InfoQ:您举的第二个例子是丰田标致雪铁龙汽车

Morava:对。TPCA 是丰田和法国 PSA 集团的合资企业。他们的生产厂也在捷克。2017 年,他们生产了 300 多万辆汽车。

这里的问题是帮助 TPCA 汽车工厂防止停产。简单地说,这样的大型工厂需要尽可能长时间地接近其最大产能。部分生产线停产可能会导致整个汽车装配过程停止,造成巨大的损失。神龙公司已经确定,装配线引擎过热可能是停线的一个原因。他们希望启动一个物联网试点项目,以一种非侵入性的方式监测引擎温度,并及早报告温度值的升高。他们想要一种电池可以长时间(6 个月或更长时间)使用的设备。此外,由于开始时提到的原因,设备安装必须在计划好的很短的停线时间内完成。重要的是,温度数据必须以非常高的频率采样和发送。

为了让你有个认识,装配线如下图所示:

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在解决方案方面,我们修改了我们的标准物联网工具包——它已经部分地满足了要求(无线通信和低成本)——使用经过修改的 868 MHz 频段无线协议。我们还在解决方案中增加了外部温度传感器,这些传感器连接到一个单独的模块和一个 Raspberry Pi 系统,使用无线电适配器作为通信网关。

所以我们准备了 3 个温度传感器,TPCA 的技术人员将它们以一种非侵入性的方式连接到产线引擎的外壳上。这些传感器以非常高的频率将测得的温度数据通过无线发送到 Raspberry Pi 系统,并进一步发送到汽车制造商的 IT 系统。传感器由传统的碱性电池供电。

这个网关,即带有无线电适配器的 Raspberry Pi 系统,接收来自传感器的数据。然后,局域网将它们发送到 Grafana 应用程序中进行进一步的处理和可视化。

此时,如果超过预定的温度,通知服务将向维护人员发送电子邮件警告。然后,技术人员会检查引擎,并提出预防缺陷和计划外停机的措施。

同样,整个解决方案的开发,包括无线电协议的修改,花了两周时间。花费不到 500 欧元。这再次证明,物联网项目可以在相当短的时间内以经济有效的方式实现。

InfoQ:第三个例子是 IFRAMIX。我发现这个例子很有趣,因为它来自于一个农业领域,有些人在考虑物联网应用时可能都不会想到这个领域。

Morava:IFRAMIX 是一家捷克公司,也是 CCPA 的成员,而 CCPA 是动物饲料市场的领导者。预防由于农场温度和湿度不适宜而引起的应激是他们当前的主题之一。

例如,奶牛对环境温度和空气湿度非常敏感,特别是在生产水平较高的情况下。这两个因素会导致热应激,即 THI(温度湿度指数)。热应激会显著降低效率,并可能导致死亡。因此,奶牛生产的牛奶越来越少,质量也越来越差。动物没有充分发育,这反映出来就是农民的利润低。这里有一些数字,在良好的条件下,一头奶牛每天可以产 45 升牛奶。另一方面,在较差的条件下,它每天的产奶量可以降至 20 升,仅为最佳产量的 45%。

因此,为了创造高效的农业环境,农民必须详细了解天气预报和农场内的气候条件。通常,他们意识到了这些问题,但是只考虑了几个因素,或者不定期地测量它们,并没有对数据进行反向工程。这些数据不准确,而且存在误导。例如,环境温度本身无法预测,在测量时仍然要考虑空气湿度。

IFRAMIX 长期以来一直致力于解决动物的热应激问题,为所有动物类别提供解决方案,如基于植物天然提取物的饲料添加。通过对热应激水平的准确预测,可以及时制定推荐的耕作措施。例如,向饲料中添加特殊的离子和草药产品,他们可以调整喂食量或增加通风。

IFRAMIX 需要一套移动传感器,通过不断测量温度和湿度来获取有关该动物品种的必要信息。该设备必须是无线的,电池寿命要长,并且允许农民根据需要移动它。它还必须能够在标准 GSM 网络未覆盖的地区进行通信(可能是在偏远的农场)。

这就是问题所在。解决方案包括来自 CHESTER 和 COOPER 设备的温度传感器、湿度传感器和 CO2 传感器、Sigfox 和 NB-IoT (窄带宽物联网)网络通信和一个连接到客户内部系统的自定义 API。

受访者介绍

Tomáš Morava是 @ HARDWARIO 的首席财务官兼联合创始人。Morava 已经为私募股权投资者者管理投资和融资超过 15 年,他既有纯粹的金融投资经验,也有在以行业战略为导向的公司工作的经历。因此,他的背景是聚焦于创造价值的技术公司和创新项目的金融和企业并购。2017 年,他决定自己创业,并成为 HARDWARIO 的联合创始人。HARDWARIO 是一家初创公司,为制造商提供名为的 BigClown 物联网工具箱,并帮助其他公司开发物联网设备,将数字创新带入生活。

原文链接:

The Why, How, and What of 3 Industry-Oriented IoT Projects: Highlights From WebExpo 2019

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