Dat is vrij vertaald de definitie van IoT door onderzoeksbureau Gartner. IoT is volgens hen een groot netwerk van fysieke spullen en verbonden locaties. In dit netwerk wordt allerlei informatie over die “dingen” rondgestuurd. Door middel van dit netwerk kunnen die “dingen” ook op afstand aangestuurd worden. Bekende voorbeelden van IoT oplossingen zijn smart home oplossingen zoals slimme verlichting in je woonkamer en asset trackers, waarmee spullen eenvoudig teruggevonden kunnen worden.
IoT is al enkele jaren in opkomst. Dit komt doordat het in veel situaties handig is om te weten waar je spullen zijn en hoe het er mee staat. Andere voordelen van IoT zijn dat processen op afstand aangestuurd en geoptimaliseerd kunnen worden.
Met behulp van IoT weet je:
- Wat je status van je assets is
- Hoe het met de context van je assets is
- De locatie en locatiegeschiedenis van je assets
Afbeelding 1. IoT geeft inzicht in de status en locatie van assets en hun context
In dit artikel leggen we in detail uit wat een IoT oplossing is en hoe dit kan leiden tot het optimaliseren van processen.
N.B. Omdat we ons bij Dent vooral richten op IoT voor bedrijfsprocessen gebruiken we veelal het woord asset om spullen, apparaten en locaties aan te duiden.
Ontwikkelingen achter IoT
Het internet bestaat al een tijdje, waardoor is IoT dan een ding van de laatste jaren?
Door de snelle ontwikkeling van techniek en productiemethodes zijn de hardware kosten (sensoren, chips, batterijen etcetera) sterk gedaald. De ontwikkeling en uitrol van nieuwe netwerken wereldwijd zorgt voor betere connectiviteit, ook op meer remote plekken. Deze netwerken vallen onder wereldwijd bepaalde standaarden. De kwaliteit van het netwerk en het introduceren van standaarden zorgt voor een verlaging van de drempel om “dingen” aan het internet te verbinden. De steeds snellere rekenkracht van computers en microcontrollers zorgt enerzijds voor waardevollere en efficiëntere verwerking van data. Anderzijds kan dit op een steeds kleinere schaal met steeds meer rekenkracht. De fysieke afmetingen van de reken chips worden dus steeds kleiner. Hierdoor is de batterij het grootste onderdeel van een IoT sensor en kan het geheel al kleiner zijn dan een doosje lucifers (afbeelding 2)
Dankzij ontwikkelingen in de laatste 15 jaar zijn we vandaag de dag in staat om meer IoT oplossingen op plaatsen aan te brengen waar dat voorheen niet kon. Door de steeds sterker en sneller wordende hardware en het grote aantal beschikbare netwerken, worden IoT oplossingen kleiner, betrouwbaar en het belangrijkst: betaalbaar. Meer IoT verbonden assets leidt tot meer informatie over assets en processen en daarmee tot betere en nauwkeurigere beslissingen en minder verspilling.
Afbeelding 2: IoT sensors worden steeds kleiner, zoals de door Dent IoT ontwikkelde Mini Multisensor
Onderdelen van een IoT oplossing
Elke IoT oplossing bestaat uit een aantal componenten. Meerdere IoT oplossingen samen maken een internet of things. De kern van veel IoT oplossingen is de sensor. De sensor meet met behulp van de chip data, bijvoorbeeld of een prullenbak vol zit. Deze data wordt vervolgens via een netwerk verstuurd naar een online omgeving, een platform. Hier wordt de data verzameld en verwerkt in uitvoerbare acties voor beheerders en gebruikers van het systeem. Als laatste worden er geautomatiseerde koppelingen gemaakt middels API’s (Application programming interface) met externe systemen voor de opvolgingen van de nieuwe informatie.
A. De IoT sensor
De kern van veel IoT oplossingen is de sensor. Een sensor kan je uitleggen als een klein stukje hardware dat werkt als een kunstmatig zintuig. Sensoren meten bijvoorbeeld temperatuur, geluid of beweging. Per IoT oplossing worden vaak meerdere sensoren gebruikt. Het combineren van sensordata (ook wel sensorfusie genoemd) geeft een vollediger en meer betrouwbaar overzicht over assets. Met kleine hoeveelheden stroom meet de sensor dus iets aan zichzelf of de omgeving.
Het aantal sensoren en hun beschikbaarheid is sterk toegenomen in de afgelopen jaren en ze zijn beschikbaar in verschillende prijsklassen. Door het enorme aanbod is het vrijwel altijd mogelijk om een sensor te vinden om het inzicht te krijgen dat je zoekt. Dit loopt uiteen van het meten van stress tot het meten van scheefstand van bijvoorbeeld gebouwen.
Er is niet voor iedere situatie één perfecte sensor. Het is daarom van belang om met een “slimme sensor” ook “slim te meten”. Slim meten is het samenvoegen van kennis over de context met de gemeten data. Het is belangrijk om heel goed de context van een asset en het gekoppelde proces te begrijpen, zodat je weet wat je moet meten. Daarbij is een nauwe samenwerking met asset managers van grote waarde. Een geluidsmeting op zichzelf zegt nog niks, echter wanneer de geluidsniveaus boven een bepaalde waarde komen kan dit betekenen dat een machine niet goed meer functioneert. Een sensor kan de temperatuur meten, en daarbij ook bepalen dat er een temperatuur variatie is. Maar de snelheid van deze verandering kan wellicht iets zeggen over de status van jouw asset. Ook het koppelen van meerdere metingen en daar conclusies uit trekken zorgt voor slim meten. Een voorbeeld van een sensor zie je in afbeelding 3.
Afbeelding 3: Ultrasoon sensor in casing, gebruikt voor het meten van de vulgraad van afvalbakken
B. De Chip van de IoT sensor
Om de IoT sensoren uit te lezen wordt een microcontroller gebruikt, ook wel de chip of processor genoemd. De microcontroller is het brein van de slimme sensor. Sensoren worden continu uitgelezen door de microcontroller. Hoe de slimme sensor meet wordt beschreven in het stukje software dat op de microcontroller draait. In afbeelding vier vind je de microcontroller van een geludssensor.
Doordat de microcontroller een vereenvoudigde kleine computer is, hoeft er niet veel energie verbruikt te worden. Hierdoor zijn er slechts kleine batterijen nodig waarmee de slimme sensor het meerdere jaren kan volhouden. Dit hangt natuurlijk wel af van hoe vaak de microcontroller een meting verricht en verstuurt.
Afbeelding 4: Printplaat van een geluidsensor, met in het midden de microcontroller
Afbeelding 5: Zendmast voor wide area networks
C. De IoT verbinding
Vanuit de microcontroller wordt er via de communicatiemodule van de IoT sensor verbinding gemaakt met het internet. Dit gebeurt volgens een gedefinieerde set van afspraken, ook wel een protocol genoemd. Het aanbod van verschillende verbindingen en protocollen groeit steeds groter. Denk aan draadloze verbindingen zoals WiFi, Bluetooth, 3G, 4G en 5G, maar ook GNSS(GPS), LoRa, LTE cat-M of NB-IoT.
Elk protocol heeft zijn eigen voordelen: 5G is bijvoorbeeld goed voor lage latency, (zeer) hoge datasnelheid, maar enkel in specifieke gebieden. Aan de andere kant is er LoRaWAN, dit is geschikt om met zeer laag energieverbruik (ultra low power) sensorgegevens naar het internet te sturen.
Dent IoT werkt veel met Bluetooth of BLE (Bluetooth low energy) en wide area netwerks (afbeelding 5) zoals bijvoorbeeld LTE cat-M en LoRa en/of LoRaWAN. Door het grote aanbod in protocollen kunnen assets steeds makkelijker en betaalbaarder met het internet verbonden worden.
De expertise van Dent:
Energiezuinige IoT sensoren
Veel IoT sensoren werken op een batterij. Je wilt dus zo optimaal mogelijk gebruik maken van je energie, zodat je zo lang mogelijk van de slimme sensor en z’n metingen kan profiteren. De door Dent gemaakte hardware is daarom ontworpen voor ultra low power functioneren. Hierbij maak je gebruik van deep sleep functionaliteiten en slimmigheden om alleen functies uit te voeren wanneer strikt noodzakelijk. Hierdoor kan je batterij jarenlang meegaan.
D. IoT platformen
Wanneer in een IoT oplossing alle slimme sensoren meten en data genereren en versturen, moet deze data ergens voor de eindgebruiker inzichtelijk gemaakt worden. Dit gebeurt op een online platform. Op een IoT platform wil je grofweg 3 dingen doen waar een computer vrij goed in is:
- Geautomatiseerd bijhouden van data: Door data op te slaan kan je op ieder gewenst moment analyses doen. Je creëert zo een digitaal logboek.
- Geautomatiseerde verwerking van data: Met dit logboek kan je overzichtelijk en gestructureerd analyses uitvoeren, trends ontdekken en vergelijken doen tussen datasets. Het begint bij een eenvoudige “if this en that”, en groeit uit tot een vergaande variant hierop.
- Organiseren van data, devices en gebruikers: Door een gestructureerd overzicht te creëren kan je snel bij de juiste data of devices komen. Daarnaast is het waardevol om specifieke data inzichtelijk te maken voor specifieke gebruikers om zo sneller conclusies te kunnen trekken. Hieronder vallen account en role based access, multi tenancy, data lakes en device hubs.
In afbeelding 6 vind je een aantal verschillende IoT platforms.
Afbeelding 6: IoT sensordata wordt inzichtelijk op een IoT platform
E. API (application programmable interface) – de koppeling tussen IoT platformen
Als laatste stap van de IoT oplossing is het belangrijk om op basis van de verzamelde inzichten de juiste acties uit te laten voeren. Veel bedrijven hebben al systemen die ze gebruiken voor het beheren van hun processen, zoals Cumulocity IoT, WATSON IoT, Microsoft Azure IoT Hub of WithTheGrid. Ieder IoT platform is te koppelen met externe systemen. Hierdoor kunnen meldingen en werkorders automatisch verstuurd worden naar degene die de data nodig heeft. Zie afbeelding 7 voor een schematisch overzicht.
Afbeelding 7: De API (Application Programming Interface) zorgt voor de communicatie tussen het gebruikte IoT platform en de systemen van jouw bedrijf
Procesoptimalisatie met IoT
Bedrijven die met IoT aan de slag gaan zijn automatisch bezig met procesoptimalisatie. De slimme sensoren monitoren draadloos en continu de meest belangrijke processtappen zodat deze digitaal gevolgd kunnen worden. Dankzij deze inzichten kunnen assets professioneel en structureel beheert worden. Dit kan op 4 belangrijke aspecten worden gecategoriseerd:
- Locatie. Altijd weten waar een asset is, zodat je het kan gebruiken wanneer je het nodig hebt. Hiermee kom je onnodig verlies
- Status. Altijd weten in welke status een asset verkeerd, vooral de status hiervoor en die hierna. Dan kom je nooit bedrogen uit en weet je zeker dat je het object kunt gebruiken
- Aansturing. Zodat je niet overal ter plekke hoeft te zijn als je iets wilt gebruiken. Assets kunnen in of uitgeschakeld worden op afstand. Dit ligt dicht bij robotiseren van assets.
- Efficiëntie. Doordat alle data qua gebruik en verbruik bekend is, kan er geoptimaliseerd worden (bijvoorbeeld afbeelding 8). Diensten als Just in Time delivery, deelgebruik en predictive maintenance worden hierdoor mogelijk.
Dankzij de slimme sensor en het IoT platform kunnen asset managers al hun assets gemakkelijk vanuit een omgeving prestatiegericht beheren. Hiermee wordt er tijd en geld bespaart en dus geoptimaliseerd.
Afbeelding 8: Een voorbeeld van optimalisatie van bedrijfprocessen met behulp van IoT. De inspecteur hoeft alleen de assets te inspecteren die een foutmelding geven.
Conclusie
Binnen iedere organisatie is er een wens voor optimalisatie. Veel bedrijven zijn gebouwd op en rondom verouderde techniek. Zodra deze bedrijven besluiten te gaan digitaliseren, gaat er een wereld open qua mogelijkheden. IoT biedt hierin concrete oplossingen, waarmee bedrijven de belangrijke aspecten van hun bedrijf kunnen digitaliseren. Zodoende kunnen ze pragmatisch te werk gaan en stukje bij beetje hun zogenoemde digital twin ontwikkelen. Dent helpt bedrijven in dit gehele proces, vanaf de eerste brainstorm tot en met het plaatsen van de laatste sensor.
Volg de ontwikkelingen van Dent IoT
Schrijf je in voor de nieuwsbrief en ontvang elke maand een email met de nieuwe kennis en ontwikkelingen van Dent IoT
Multisensor: Een blauwdruk voor snelheid
In veel projecten van Dent IoT Engineering gebruiken we Multisensor als startpunt, ook voor het maken van oplossingen op maat. Met zijn 7 verschillende sensoren, LoRa en Bluetooth zorgt Multisensor dat de meeste IoT cases gerealiseerd kunnen worden. Extra benodigde sensoren kunnen eenvoudig bevestigd worden, en aanvullende stukken code kunnen eenvoudig geupload worden, zodat ook gecompliceerde uitdagingen snel getackeld kunnen worden. Meer weten? Neem contact op!
Neem contact opMeer over Multisensor
Nederlands 
English