Teollinen internet : Tekniset perusteet ja soveltaminen kaivosympäristössä

Abstract

Teollisen internetin käyttö tehtaissa ja tuotantolaitoksissa on teollisuuden seuraava iso askel digitalisaatiossa. Tässä työssä tehdään kirjallisuuskatsaus teollisen internetin teknisiin perusteisiin sekä tarkastellaan sen soveltuvuutta kaivosteollisuuden käyttöön. Aineistona käytettiin alan tutkimuksia sekä verkkolaite valmistajien standardeja ja julkaisuja. Työn tavoitteena on selvittää, millaisia mahdollisuuksia teollisen internetin käytöllä voidaan saavuttaa sekä millaisia teknisiä ratkaisuja tulisi käyttää. Työn ensimmäisessä luvussa tarkastellaan teolliseen internetiin liittyviä peruskäsitteitä sekä tarkastellaan siihen liittyviä ongelmia sekä sen tuomia hyötyjä. Teollisen internetiin liittyvistä termeistä käydään läpi teollinen laitteiden internet, kyberfyysinen järjestelmä sekä Industry 4.0. Seuraavassa luvussa käydään läpi konnektiviteettiin liittyviä ratkaisuja. Konnektiviteetillä tarkoitetaan menetelmiä, joilla laitteet voidaan yhdistää toisiinsa ja teolliseen internet verkkoon. Nämä menetelmät on tässä työssä jaettu kahteen osaan: langallisiin ja langattomiin menetelmiin. Molemmista kategorioista otettiin tarkempaan tarkasteluun kolme käytettyä menetelmää. Langallisista menetelmistä tarkasteluun valittiin EtherNET/IP, PROFINET ja EtherCAT. Nämä valittiin suoraan niiden suuren markkina-arvon perusteella. Langattomista valittiin tarkasteluun ZigBee, LoRaWAN sekä5. generaation matkapuhelinverkot. ZigBee ja LoRaWAN valittiin tarkasteluun niiden laajan käytön kuluttajien esineiden internetin sovelluksissa. 5. sukupolven matkapuhelinverkot valittiin tarkasteluun, koska niitä kätetään laajasti kuluttajien esineiden internetin sovelluksissa. Viimeisessä luvussa tarkastellaan teollisen internetin mahdollistavia sovelluksia kaivosteollisuuteen sekä siihen, millaisia hyötyjä ja ongelmia teollisen internetin käyttö synnyttää. Työssä todetaan, että teollisen internetin avulla voidaan saavuttaa aivan uudenlaisia tehtaita ja tuotantolaitoksia. Teollisella internetillä voidaan esimerkiksi nostaa laitoksen automaatioastetta ja parantaa laitoksen turvallisuutta. Erityisesti kaivosteollisuudessa turvallisuuteen liittyvät ongelmat ovat olleet jo vuosisatoja tiedossa, mutta niiden ratkaisemiseksi ei ole ollut työkaluja. Teollinen internet tarjoaa tähän ratkaisun ja tuo etuja myös muille osa-alueille.