گسترش جهانی اینترنت اشیاء و چالش‌های پیش رو

اصطلاح “اینترنت اشیا” (IoT) شبکه به هم پیوسته اشیاء فیزیکی را مشخص می کند که معمولاً به عنوان “اشیاء” شناخته می شوند، که مجهز به حسگرها، نرم افزارها و سایر فناوری ها هستند. این ادغام تبادل داده ها را بین دستگاه ها و سیستم ها از طریق اینترنت تسهیل می کند. این دستگاه ها از اقلام روزمره خانگی تا ابزارهای صنعتی پیشرفته را شامل می شود. در حال حاضر، بیش از 7 میلیارد دستگاه اینترنت اشیا متصل وجود دارد، رقمی که پیش بینی می شود تا سال 2020 به 10 میلیارد دستگاه برسد و تا سال 2025 به 22 میلیارد برسد.

اینترنت اشیا، که میلیاردها دستگاه فیزیکی متصل در سطح جهانی را در بر می گیرد، نشان دهنده الگویی است که در آن این دستگاه ها با اینترنت ارتباط برقرار می کنند و داده ها را به اشتراک می گذارند. گسترش تراشه‌های رایانه‌ای مقرون‌به‌صرفه و در دسترسی سریع گسترده شبکه‌های بی‌سیم، تبدیل اشیاء – از اقلام کوچک مانند قرص‌ها تا موجودیت‌های مهمی مانند هواپیما – را به اجزای جدایی‌ناپذیر اینترنت اشیا قدرتمند کرده است. ادغام اتصالات و حسگرها این اشیاء را با هوش دیجیتالی آغشته می کند و امکان برقراری ارتباط داده ها در زمان واقعی را بدون دخالت انسان فراهم می کند. در نتیجه، اینترنت اشیا هوش و پاسخگویی دنیای اطراف را بالا می برد و به طور یکپارچه قلمروهای دیجیتال و فیزیکی را با هم ترکیب می کند.

مروری بر تاریخچه اینترنت اشیا

مفهوم تقویت و تجهیز اشیا با حسگرها و هوشمندی موضوعی بود که در دهه‌های 1980 و 1990 مورد بحث قرار می‌گرفت و برخی برای پیشینیان حتی پیش از این نیز بحث می‌کردند. با این حال، به دلیل فقدان فناوری آماده، پیشرفت مانع شد، زیرا تراشه‌ها حجیم بودند و ارتباط مؤثر بین اشیاء وجود نداشت، به جز چند پروژه اولیه، مانند یک دستگاه خودکار متصل به اینترنت.

این پیشرفت زمانی اتفاق افتاد که پردازنده‌ها به اندازه کافی ارزان و مقرون به صرفه شدند که تقریباً یکبار مصرف شوند و اتصال میلیاردها دستگاه را مقرون به صرفه کردند. استفاده از برچسب های RFID که تراشه های کم مصرفی هستند که قادر به برقراری ارتباط بی سیم هستند، برخی از چالش ها را برطرف کرد. علاوه بر این، دسترسی رو به رشد اینترنت پهنای باند و شبکه های سلولی و بی سیم نقش مهمی ایفا کرد. پیاده‌سازی IPv6، ارائه آدرس‌های IP فراوان برای هر دستگاه ، گام اساسی  برای مقیاس‌پذیری اینترنت اشیا بود. همانطور که کوین اشتون بیان کرد، “اینترنت اشیاء پیوند فرهنگ انسانی – “اشیاء” ما – با  سیستم اطلاعات دیجیتال ما – “اینترنت” را یکپارچه می کند. اینترنت اشیا همین است.”

یکی از کاربردهای اولیه اینترنت اشیا شامل افزودن برچسب های RFID به تجهیزات گران قیمت برای ردیابی موقعیت مکانی بود. با گذشت زمان، هزینه تجهیز اشیا به حسگرها و اتصال به اینترنت به طور پیوسته کاهش یافت. کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند که این عملکرد اساسی در نهایت می‌تواند به اندازه 10 سنت هزینه داشته باشد و راه را برای اتصال تقریباً همه چیز به اینترنت هموار کند.

IoT که در ابتدا بیشتر بر تجارت و تولید متمرکز بود، جایی که گاهی اوقات ماشین به ماشین (M2M) نامیده می شود، تأکید خود را به پر کردن خانه ها و دفاتر با دستگاه های هوشمند تغییر داده است و تقریباً برای همه مرتبط شده است. مفاهیم اولیه برای دستگاه‌های متصل به اینترنت شامل «بلاگ‌جکت‌ها» (اشیایی که وبلاگ می‌زنند و داده‌های مربوط به خود را در اینترنت ثبت می‌کنند)، محاسبات فراگیر (یا «ubicomp»)، محاسبات نامرئی، و محاسبات فراگیر بود. با این حال، این اصطلاحات اینترنت اشیا و اینترنت اشیا بودند که کشش پایداری پیدا کردند.

اینترنت صنعتی اشیا

اصطلاح اینترنت اشیاء صنعتی (IIoT)، انقلاب صنعتی چهارم و صنعت 4.0 همگی کاربرد فناوری اینترنت اشیا را در زمینه کسب و کار توصیف می کنند.  تمرکز در اینجا بر روی استفاده از حسگرها، شبکه‌های بی‌سیم، کلان داده، هوش مصنوعی (AI) و تجزیه و تحلیل برای اندازه‌گیری و بهینه‌سازی فرآیندهای صنعتی است.

پیاده‌سازی IIoT در کل زنجیره تامین، به جای شرکت‌های منفرد، پتانسیل تاثیر قابل‌توجهی را دارد. این می تواند به تحویل به موقع مواد و مدیریت جامع تولید از آغاز تا تکمیل منجر شود. اهداف کلی شامل افزایش بهره وری نیروی کار، دستیابی به صرفه جویی در هزینه ها و به ویژه ایجاد جریان های درآمدی جدید است. تولیدکنندگان می‌توانند به جای فروش محصولات مستقل، خدماتی مانند تعمیر و نگهداری  مانند موتورها را ارائه دهند.

اصطلاح اینترنت اشیاء صنعتی (IIoT) به طور خاص به کاربرد فناوری اینترنت اشیا در تنظیمات صنعتی می پردازد و بر ابزار دقیق و کنترل حسگرها و دستگاه های در ارتباط با فناوری های ابری تأکید دارد. یک مثال قابل توجه از پیاده سازی IIoT را می توان در مورد استفاده Titan یافت که در PDF همراه به تفصیل شرح داده شده است.

ارتباط ماشین به ماشین (M2M) از لحاظ تاریخی اتوماسیون و کنترل بی سیم را در صنایع تسهیل کرده است. با این حال، ظهور فناوری‌های ابری، همراه با تجزیه و تحلیل و یادگیری ماشینی، لایه جدیدی از اتوماسیون را معرفی می‌کند و راه را برای کسب درآمد و مدل‌های تجاری نوآورانه هموار می‌کند. IIoT که اغلب به عنوان موج چهارم انقلاب صنعتی یا Industry 4.0 شناخته می شود، نشان دهنده یک دوره دگرگون کننده است.

کاربردهای رایج IIoT عبارتند از:

 

تولید هوشمند:

استفاده از فناوری اینترنت اشیا برای بهبود و بهینه سازی فرآیندهای تولید.

دارایی های متصل و نگهداری پیشگیرانه/پیش بینی کننده:

استفاده از اینترنت اشیا برای نظارت و نگهداری دارایی ها، پیش بینی نیازهای تعمیر و نگهداری و جلوگیری از مشکلات.

شبکه های برق هوشمند:

پیاده سازی اینترنت اشیا در شبکه های برق برای توزیع کارآمد و هوشمند انرژی.

شهرهای هوشمند:

استفاده از اینترنت اشیا برای بهبود زندگی شهری از طریق زیرساخت‌ها و خدمات مرتبط.

لجستیک متصل:

بهینه سازی عملیات لجستیک از طریق ردیابی و تجزیه و تحلیل داده ها در زمان واقعی.

زنجیره‌های تامین دیجیتال هوشمند:

پیاده‌سازی اینترنت اشیا برای بهبود دید و کارایی در زنجیره تامین از طریق دیجیتالی‌سازی.

چه صنایعی می توانند از اینترنت اشیا بهره ببرند؟

سازمان‌هایی که بیشترین سود را از پیاده‌سازی فناوری‌های اینترنت اشیا می‌برند، سازمان‌هایی هستند که می‌توانند از دستگاه‌های حسگر برای بهبود فرآیندهای تجاری خود استفاده کنند. در اینجا صنایع خاصی وجود دارد که در آنها اینترنت اشیا بسیار مناسب است:

تولید

تولیدکنندگان می توانند از طریق نظارت بر خط تولید به مزیت رقابتی دست یابند که امکان تعمیر و نگهداری پیشگیرانه را بر اساس خرابی های قریب الوقوع شناسایی شده توسط حسگر فراهم می کند. حسگرها می‌توانند خروجی تولید را اندازه‌گیری کنند و امکان بررسی سریع تجهیزات یا حذف برای تعمیرات را فراهم کنند. این منجر به کاهش هزینه های عملیاتی، بهبود زمان آپدیت و بهبود مدیریت عملکرد دارایی می شود.

خودرو

علاوه بر بهره مندی از خطوط تولید، صنعت خودرو می تواند از برنامه های IoT برای تشخیص خرابی تجهیزات در وسایل نقلیه در جاده ها استفاده کند و هشدارها و توصیه های دقیقی را به رانندگان ارائه دهد. داده‌های IoT انبوه سازندگان را قادر می‌سازد تا بینشی در مورد حفظ عملکرد خودرو و آگاه نگه داشتن صاحبان خودرو کسب کنند.

حمل و نقل و تدارکات

برنامه های کاربردی اینترنت اشیا با فعال کردن مسیریابی مجدد ناوگان بر اساس داده های حسگر زمان واقعی، مزایایی را در حمل و نقل و تدارکات ارائه می دهند. این شامل عواملی مانند شرایط آب و هوایی، در دسترس بودن وسیله نقلیه و در دسترس بودن راننده است. حسگرهای موجود در اقلام موجودی، نظارت ردیابی و ردیابی و کنترل دما را تسهیل می‌کنند، به ویژه برای محصولات حساس به دما در صنایعی مانند مواد غذایی و دارویی مفید است.

خرده فروشی

شرکت‌های خرده‌فروشی می‌توانند از برنامه‌های IoT برای مدیریت موجودی، بهبود تجربه مشتری، بهینه‌سازی زنجیره تامین و کاهش هزینه‌های عملیاتی استفاده کنند. قفسه های هوشمند با حسگرهای وزن و فناوری RFID می توانند نظارت بر موجودی را به صورت خودکار انجام دهند و هشدارهایی را برای اقلام کم انبار ایجاد کنند. Beacon ها پیشنهادات و تبلیغات هدفمند را برای یک تجربه مشتری جذاب فعال می کنند.

بخش عمومی

اینترنت اشیا مزایای گسترده‌ای را در بخش عمومی فراهم می‌کند و به شرکت‌های دولتی اجازه می‌دهد تا کاربران را از قطع و وقفه در خدماتی مانند آب، برق یا فاضلاب مطلع کنند. داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیا به ارزیابی دامنه قطع و استقرار منابع برای بازیابی سریع‌تر کمک می‌کند.

مراقبت های بهداشتی

در مراقبت های بهداشتی، نظارت بر دارایی اینترنت اشیا با ردیابی موقعیت دارایی های کمک به بیمار مانند ویلچر، کارایی را افزایش می دهد. حسگرهای اینترنت اشیا در دارایی های بیمارستانی استفاده مناسب و کمک به حسابداری مالی را تضمین می کنند. ابزارهای پوشیدنی و برنامه‌های IoT به نظارت از راه دور بیمار و ردیابی شرایط محیطی کمک می‌کنند.

ایمنی عمومی در تمام صنایع

اینترنت اشیا نقش مهمی در بهبود ایمنی کارگران، به ویژه در محیط‌های خطرناک دارد. کارکنان صنایعی مانند معدن، نفت و گاز و کارخانه های شیمیایی می توانند اعلان های سریع رویدادهای خطرناک را دریافت کرده و به سرعت نجات پیدا کنند. پوشیدنی‌های مجهز به حسگرهای اینترنت اشیا، سلامت انسان و شرایط محیطی را کنترل می‌کنند و امکان نظارت از راه دور بیمار و درک بهتر سلامت شخصی را فراهم می‌کنند.

در حالی که مزایای اینترنت اشیا قابل توجه است، شناخت پیامدهای بالقوه برای حریم خصوصی شخصی، به ویژه با نوآوری هایی مانند خانه های هوشمند، خودروهای خودران و شهرهای هوشمند ضروری است. ایجاد تعادل بین پیشرفت‌های فناوری با ملاحظات حفظ حریم خصوصی برای اجرای مسئولانه اینترنت اشیا بسیار مهم است.

اینترنت اشیا و اتصالات اینترنتی

دستگاه‌های اینترنت اشیا از روش‌های مختلفی برای برقراری اتصالات و اشتراک‌گذاری داده‌ها استفاده می‌کنند که اتصال بی‌سیم انتخاب غالب است. در خانه‌ها و ادارات، Wi-Fi استاندارد، Zigbee یا بلوتوث کم مصرف معمولاً استفاده می‌شود، در حالی که سایر دستگاه‌ها ممکن است به LTE متکی باشند، از جمله فناوری‌هایی مانند IoT باند باریک و LTE-M که برای دستگاه‌های کوچکی طراحی شده‌اند که داده‌های محدودی را منتقل می‌کنند. در برخی موارد از اتصالات ماهواره ای برای ارتباط استفاده می شود. با این حال، انبوهی از گزینه‌ها، بحث‌هایی را در مورد نیاز به استانداردهای ارتباطی اینترنت اشیاء پذیرفته‌شده و قابل‌عملکرد، شبیه به فراگیر بودن وای‌فای امروزی، برانگیخته است.

یک روند در حال ظهور در سال های آینده، ادغام شبکه های 5G برای پشتیبانی از پروژه های اینترنت اشیا است. قابلیت 5G برای قرار دادن یک میلیون دستگاه در یک کیلومتر مربع، راه را برای استقرار تعداد زیادی از سنسورها در یک منطقه محدود باز می کند و پیاده سازی صنعتی IoT در مقیاس بزرگ را تسهیل می کند. در حالی که بریتانیا آزمایش های 5G و IoT را در کارخانه های هوشمند آغاز کرده است، استقرار گسترده 5G ممکن است مدتی طول بکشد. اریکسون پیش‌بینی می‌کند تا سال 2025 تقریباً پنج میلیارد دستگاه اینترنت اشیا به شبکه‌های سلولی متصل شوند که تنها یک چهارم آن از اینترنت اشیا باند پهن استفاده می‌کند و اکثریت آنها به اتصال 4G متکی هستند.

گارتنر پیش‌بینی می‌کند که در کوتاه‌مدت، دوربین‌های نظارتی در فضای باز بر بازار دستگاه‌های اینترنت اشیاء 5G تسلط پیدا می‌کنند و اکثریت (70 درصد) این دستگاه‌ها را در سال جاری تشکیل می‌دهند. با این حال، پیش‌بینی می‌شود که این تسلط تا پایان سال 2023 به حدود 30 درصد کاهش یابد، زیرا خودروهای متصل از دوربین‌های نظارتی در بازار دستگاه‌های 5G IoT پیشی می‌گیرند. این تکامل منعکس کننده چشم انداز پویا برنامه های IoT و تغییر تقاضاها در بازار است.

چشم انداز اینترنت اشیا

در حال حاضر، استقرار اینترنت اشیا در مراحل اولیه است و اکثر شرکت‌ها فناوری‌های اینترنت اشیا را در مراحل آزمایشی آزمایش می‌کنند. این در درجه اول به این دلیل است که فناوری‌های ضروری، مانند فناوری حسگر، 5G، و تجزیه و تحلیل مبتنی بر یادگیری ماشینی، هنوز در مراحل اولیه توسعه هستند. این چشم‌انداز با پلتفرم‌های رقیب متعدد، استانداردها، و فروشندگان متنوع، از تولیدکنندگان دستگاه گرفته تا شرکت‌های نرم‌افزار تا اپراتورهای شبکه، که هر کدام برای سهمی از بازار رقابت می‌کنند، مشخص می‌شود. برنده نهایی در این میان نامشخص است. با این حال، عدم وجود پروتکل‌های استاندارد، همراه با نگرانی‌های امنیتی مداوم، احتمال حوادث امنیتی قابل توجه اینترنت اشیا را در سال‌های آینده افزایش می‌دهد.

با ادامه گسترش دستگاه‌های متصل، خانه‌ها و محل‌های کار ما با محصولات هوشمند غرق می‌شوند، مشروط به تمایل ما برای انجام معاوضه‌های امنیتی و حریم خصوصی. در حالی که برخی از افراد مشتاقانه این دوره جدید از دستگاه های هوشمند را در آغوش خواهند گرفت، برخی دیگر ممکن است آرزوی سادگی زمانی را داشته باشند که یک صندلی فقط یک صندلی بود.