IoT – Industri 4.0 och Logistik 4.0

Morgondagens leverantör i ett smart samhälle förstår hur Internet of Things, IoT, i grunden förändrar hur man driver verksamhet och levererar värde till kund. IoT ger oss nya insikter, öppnar för nya affärsmodeller och lägger grunden för tjänstefiering. En smart industri drar full nytta av IoT i produktionen, för logistik och transport, samt för de produkter och tjänster man producerar.

IoT handlar om att förse maskiner, fordon, hushållsapparater, hemelektronik, kläder, fraktgods, och annat med sensorer. Sensorer som ger oss information om status för saker och dess omgivning. Vi kan samla in stora mängder data och även styra saker på distans med IoT.

I en serie blogginlägg belyser vi hur IoT kan vara till nytta. I detta blogginlägg kommer vi att ägna oss åt IoT för industri och logistik. Vi hoppas dessa överflygningar ger inspiration och blir utgångspunkt för fördjupade diskussioner. Kanske får du själv fler idéer, kanske väcks intresse hos dina kollegor och andra för IoT och dess möjligheter. Har du frågor, vill diskutera eller saknar någon viktig aspekt är du välkommen att höra av dig.

För en introduktion till IoT får du gärna kika på vår inledande IoT-blogg.

Industri 4.0

Hög tillförlitlighet, leveranskapacitet, korta ledtider från beställning till leverans, snabba kundanpassningar och kundorderstyrd produktion är viktiga konkurrensmedel om man vill ligga i industrins framkant.

Industri 4.0 kallas ofta för Smart Industri eller Industriell IoT, IIoT. En viktig grundsten för Industri 4.0 är IoT, med sensorer som ger företaget järnkoll på produktionsmiljön och att produkterna fungerar tillfredsställande. IoT lägger även grunden för så kallad tjänstefiering inom industrin, d.v.s. att produkter erbjuds som tjänster.

Med hjälp av IoT kan man mäta och samla in information om hur kunderna använder produkterna. Det i sin tur möjliggör att man kan skräddarsy sina produkter och tjänster, samt optimera produktutvecklingen. Produkter kan då erbjudas på nya sätt som t.ex. utifrån nyttjandegrad istället för att kunden äger produkten.

IoT behövs även för produkterna i sig. Kunder förväntar sig moderna och tillförlitliga produkter som är uppkopplade mot internet så att man kan se och manövrera dem på distans och uppdatera mjukvaran över nätet.

Nedan följer exempel på grundläggande idéer kring Industri 4.0 att reflektera över.

Prediktivt underhåll

En av de mest centrala idéerna inom Industri 4.0 är Prediktivt underhåll. Sensorer känner av hur en produkt presterar och upptäcker störningar, som vibrationer eller missljud. Detta är värdefullt både i den egna produktionsmiljön och för produkter hos kund.

Ett exempel: en flygmotor kan rapportera 1000-tals datapunkter om slitage efter senaste flygturen. På distans kan man analysera driften och skicka tillbaka styrsignaler för att optimera drift, proaktivt eliminera problem, och föreslå alternativa arbetssätt m.m.

Product as Service

IoT möjliggör helt nya affärsmodeller och det vi kallar för Tjänstefiering. I exemplet ovan erbjuder en känd tillverkare flygplansmotorer som tjänst – ”En motor som vi håller koll på och fixar åt dig innan något går sönder”.

Övervakning i större skala

Att övervaka prylar i industrin är inget nytt i sig, det har man gjort länge. IoT möjliggör nu detta i större skala. IoT-enheter är betydligt mindre och billigare än tidigare, drar mindre ström, har längre batteritid o.s.v. Kommunikationsteknik, t.ex. LoRa och 5G, är anpassad för IoT. Har man äldre teknik kan man successivt komplettera och förnya sina lösningar.

IIoT för B2C och B2B

Företags- och privatkunder använder idag delvis olika standarder för IoT. Konsumentlösningar består oftast av ett mindre antal sensorer med koppling direkt mellan produkt och mobilapplikation.

Inom B2B ställs ofta högre krav på tillförlitlighet och robusthet, utmanande driftsmiljöer, långa batteritider, möjlighet att hantera många sensorer samtidigt samt bearbeta, analysera och visualisera en stor mängd data.

Samtidigt är det intressant att se hur konsument- och industrimarknad kan närma sig varandra. Inte minst för att konsumentmarknaden de senaste decennierna i stor utsträckning varit en starkt drivande kraft i många teknikområden.

Digitala Tvillingar

IoT utgör också grunden för Digitala Tvillingar som är ett mycket spännande och viktigt område för Industri 4.0. Digitala Tvillingar ger tillgång till en ständigt uppdaterad digital “kopia” av ett verkligt objekt t.ex. hus, bro, eller fartyg som man också kan göra simuleringar på och styra det verkliga objektet ifrån. Vi återkommer med ett separat blogginlägg om Digitala Tvillingar längre fram.

Robotisering

Industri 4.0 innebär även robotisering och automation. IoT-sensorer och IoT-styrdon kan ge bättre koll på alla produktionsparametrar och förse AI med data för optimering, o.s.v. Detta är dock ett eget ämnesområde som vi inte kommer beröra mer just nu.

Edge Computing

En trend inom IoT och viktigt för industrin är Edge Computing som kan behövas för både produktion och produkter. Det är logik och data direkt på enheten eller dess närhet. T.ex. för tidskritisk användning där något behöver ske väldigt fort och data därför inte kan skickas för bearbetning. Tänk självkörande bil som ska agera för att undvika kollision, eller tryckvakt som larmar om en kran som då automatiskt stängs omedelbart.

Genom att aggregera och gallra data på IoT-enheten minskar man även datatrafiken. Speciellt viktigt är det för 5G där datamängder påverkar kostnader. Ibland vill man också på sensornivå avidentifiera information för att minska riskerna för att hemlig eller personlig data sprids när data skickas vidare till andra system eller platser.

Säkerhet, integritet och etik

Brister rörande informationssäkerhet, integritet och etik kan få allvarliga konsekvenser, både för egen och kundens verksamhet, med höga kostnader och minskat förtroende som följd. Därför behöver man hindra åtkomst och påverkan på sensorer och styrdon, både fysiskt och digitalt, d.v.s. skydda datatrafiken, både till och från IoT-enheter. Man behöver också rutiner och verktyg för att upptäcka avvikelser och intrång.

Det är viktigt med kundens medgivande om man vill samla in data samt tydlighet kring ändamål och hur data skyddas. Kunddata måste separeras för att skydda kundens integritet.  Data bör klassificeras och man måste säkerställa att insamling och användning följer GDPR och andra lagar. Genom att tillämpa ”privacy by design” har man verktyg för att ta höjd för detta redan när man designar sina produkter och tjänster.

Viktigt att även ha koll på varifrån man köper sin IoT-utrustning och att programvara och uppdateringar/brist på uppdateringar inte riskerar säkerhet och integritet.

Logistik 4.0

Idag finns väl utvecklade koncept för spårning av gods och varor, baserade på RFID-teknik. Nu ger även 5G ihop med IoT nya möjligheter inom transport och logistik. Dessa tekniker lägger grunden för det som kallas Smart Supply Chain Management eller Logistik 4.0. Spårning av gods och varor tros vara en tidig och stor tillämpning för 5G. Både för längre transporter och internt med egna lokala 5G-nät. Oavsett vilken teknik man väljer så vill både företag och konsumenter se när en vara lämnat lager och var i transportkedjan varan är.

Målet är att ha korta och pålitliga ledtider och stenkoll på HELA leveranskedjorna, både för inköp och leverans till kund, avseende en mängd olika aspekter som leveransförseningar, säkerhetsfrågor, korrekt hantering av gods, o.s.v. Ofta har man koll på leverans från närmaste underleverantörer men inte tidigare led eller underliggande faktorer. Till exempel råvarutillgång samt världshändelser, politik och naturfenomen etc. som påverkar leverans och produktion. Sentida exempel är tillgången på halvledarkomponenter i fordonsindustrin, leverans av vaccin, och fartyg som fastnat i Suezkanalen.

Ökad kontroll på leveranser kan möjliggöra bättre försäkringsvillkor för godset. Försäkringsbolagen får en trygghet när leverantör, kund och transportbolag hela tiden har koll på var godset befinner sig och att det hanteras korrekt. Uppstår skador är det lättare att reda ut ansvarsfrågor och omfattning.

Ett exempel: Vid transport av matvaror och gods som behöver vara kylt/fryst, t.ex. transplantationsorgan eller vaccin, vill man kunna mäta och säkerställa att godset hanterats korrekt hela vägen.

Det finns lösningar som innebär att man lagrar mätdata lokalt ihop med godset och läser av när det finns tillfälle och/eller vid ankomst. Andra lösningar innebär att data sänds och kan avläsas kontinuerligt.

Nedan följer exempel på grundläggande idéer kring Logistik 4.0 att reflektera över.

Vendor Managed Inventory (VMI)

En trend är att leverantörer upprättar lager hos kunden som kunden kan plocka från och betala för det man använder. Både för försäljning mot kund och för egna inköp. Bl.a. ökar detta möjligheterna till skräddarsydd produktion då fler komponenter finns tillgängliga omgående.

Automatiserad lagerstatus, inköpsordrar och fakturering

Kan lagerstatus uppdateras och beställningar göras automatiskt blir lagren sällan tomma. Helst ska det ske genom intelligent användning av data från produktionsplaneringen och gärna även med automatiserad fakturering och attestering. Det är viktigt att man då har fortlöpande koll på förändringar i kunders kreditvärdighet.

Leveransmetoder

Ny teknik ger nya leveransmetoder, t.ex. drönare och självkörande fordon, samt nya metoder för transportsäkerhet och optimering av egna fordonsflottor för bättre ekonomi och miljövänliga transporter.

Additive Manufacturing, där leverantörer gör konstruktioner som kunden kan skriva ut på 3D-skrivare, bidrar till nya spännande möjligheter.

Optimerad förpackningshantering

Förpackningsprocessen är viktig både på inköps- och leveranssidan. När gods ska spåras kan förpackningar t.ex. förses med IoT-teknik. Då krävs logistik och intelligens även för hantering och återvinning av förpackningsmaterial och mer avancerad IoT-utrustning.

Industri 4.0 + Logistik 4.0

Ett vinnande koncept

På Sopra Steria är vi övertygade om att man har mycket att vinna på att använda IoT för ett samlat grepp på produkter, produktion samt transporter och logistik. Med en samlad överblick kan man analysera hela kedjan och upptäcka flaskhalsar som man kan förbättra och därmed förkorta leverans- och produktionstider ytterligare.

Med realtidsdata från logistik och produktion kan man tidigt upptäcka anomalier och avvikelser som påverkar leverans/produktion och vidta förebyggande åtgärder. Det blir då också lättare att planera in periodiskt underhåll så att det ger minimala störningar i produktion och logistik.

För den samlade datahanteringen kan man använda moderna verktyg som AI, Big Data, analysverktyg och verktyg för visualisering, simulering och planering. Inom industrin kallas detta ofta Control Tower.

Genom total kontroll kan man uppnå mycket snabba och säkra leveransåtaganden, vara proaktiv kring potentiella störningar och problem och ”stå på tå” för att kunna serva sina kunder kring nya innovationer, produkter och leveranser. Då kan man också bli marknadsledande och ta hem de mest intressanta och lönsammaste affärerna.

Vägen dit

Det finns många idéer om hur en systemarkitektur för Industri och Logistik 4.0 kan byggas upp. Ofta gäller det att först fånga upp de data man har från både befintliga IT-system och sensorer. Därefter analyserar och prioriterar man vilka ytterligare data man behöver och hur man kan samla in dessa. Sedan finns kraftfulla verktyg för analys och AI-bearbetning.

Det finns många aktörer med lösningar för IoT. Tyngre aktörer, t.ex. från industrin, som har varit med länge och har omfattande programvara. Nyare aktörer med verktyg som inte alltid är lika breda men i gengäld har modernare uppbyggnad och öppna gränssnitt. Ofta vill man säkerställa en arkitektur som ger många frihetsgrader och motverkar inlåsningseffekter. Flera av IoT-plattformarna på marknaden har börjat som vertikala lösningar inom ett visst marknadssegment och sedan utökats för bredare behov. Upphandling av IoT-lösningar är en konst i sig. Det pågår flera initiativ, både i Sverige och internationellt, för att underlätta upphandling och införande. Vi återkommer till detta i senare blogginlägg.

Internationell och svensk IoT-standardisering

Det finns en stor mängd industristandarder för IoT idag. De har vuxit fram i olika verksamhetsområden och har hittills oftast inte varit kompatibla med varandra. Nu börjar allt fler anpassa sina industristandarder till en gemensam officiell internationell IoT-standard som tas fram och förvaltas av den internationella standardiseringskommittén inom ISO/IEC ”SC41 – IoT and Digital Twins”. Sverige är genom svenska standardiseringskommittén, TK IoT, engagerad i detta arbete.

För svensk industris internationella konkurrenskraft är det viktigt att svenska aktörer inom IoT-området engagerar sig i internationell standardisering. Flera andra länder, inte minst de asiatiska, är mycket aktiva. De för fram förslag till internationell standard som gynnar deras inhemska industri. De tar redan på ett tidigt stadium med sig kunskap hem och då kan deras företag ha produkter klara för världsmarknaden i samma stund som en standard blir officiellt antagen. Är inte svensk industri med i det tekniksprånget riskerar vi att hamna flera år efter konkurrenterna.

Samtidigt har vi idag god inblick, inflytande och stort förtroendekapital i internationell IoT-standardisering. Det ger Sverige en plats i frontlinjen i världen inom IoT. Rätt utnyttjat ger detta svenska aktörer möjlighet att påverka och bidra, ökade kontaktytor, framtidsspaning, tillgång till specialister och expertkunskap från övriga IoT-världen. Det bidrar också till fler goda exempel och ökad nytta hos svenska IoT-användare samt tillgång till internationellt förankrade IoT-standarder och kunskap om vilka av dessa som är mest användbara.

Torbjörn är senior Business Advisor på Sopra Steria och huvudprojektledare för ett större IoT-projekt där kommunerna i Jönköpings län gemensamt satsar på IoT. Sopra Steria är medlem i svenska standardiseringskommittén för IoT – TK IoT. På uppdrag av TK IoT är Torbjörn ordförande i AG21, en internationell expertgrupp under JTC1/SC41, med ansvar för arbete kring IoT, Utilities och Smarta Städer. Han är även aktiv i AG27, en expertgrupp för Digitala Tvillingar och deltar i arbetet med referensarkitektur för IoT, både internationellt och i Sverige hos SKR/INERA. I grunden är Torbjörn Teknisk Fysiker från KTH, Stockholm, och har drivit egna bolag och flera AI-projekt.