IoT ja robotiikka Olli Väänänen

Transkriptio

1 IoT ja robotiikka Olli Väänänen

2 Mitä/Mikä on IoT? IoT, Internet of Things, IIoT, Teollinen Internet, Industry 4.0, IoE. Mitä tarkoittaa IoT, IIoT, esineiden internet, asioiden internet, kaiken internet, Teollinen Internet, Industry 4.0, IoE, M2M, Digital Twin jne?? Teollinen vallankumous? Vai ei mitään uutta? 1. teollinen vallankumous: vesi- ja höyryvoimalla toimivat mekaaniset tuotantolaitokset: 1700-luvun loppu 2. teollinen vallankumous: sähköllä toimiva massatuotanto: 1900-luvun alku 3. teollinen vallankumous: elektroniikka, IT, automaatio: 1970-luvun alku 4. teollinen vallankumous:??? Miksi aihe pinnalla juuri nyt? Miksi ei jo aiemmin? Internet of Things: termi 1999, Kevin Ashton. Liittyi RFID-teknologiaan > 50 miljardia laitetta yhdistetty Internetiin. Teollinen internet yhdistää älykkäät koneet, laitteet ja niitä käyttävät ihmiset, jolloin päätöksentekoa voidaan parantaa edistyneen tiedon analysoinnin avulla ja siten tehostaa toimintaa ja luoda uutta liiketoimintaa. Esineiden internetissä (IoT) arkipäiväisiin esineisiin ja koneisiin lisätään elektroniikkaa ja ohjelmistoja sekä kyky kommunikoida internetin kautta, jolloin niiden hyöty ja kyky palvella kasvavat, koska ne voivat verkottua toisten esineiden ja koneiden kanssa.

3

4 Internet of Things Mahdollistajat Data keskiössä. Anturi-/sensoridata yhdistyy Big Dataan. Tietoliikenneyhteyksien hinta ja saatavuus mahdollistajana. Antureista saatavan datan määrä: Esim. AIRBUS A350 lentokoneen 6000 anturia tuottavat 2,5 teratavua dataa päivässä. AIRBUS A mallissa on pelkästään yhdessä siivessä anturia. Fyysinen ja digitaalinen maailma yhdistyy ja tekee verkkoon kytketyistä laitteista, tuotteista ja palveluista älykkäitä. Fyysinen maailma: koneet, laitteet ja niiden sensorit sekä tietoverkkojen infrastruktuuri ja päätelaitteet Digitaalinen maailma: data, pilvialustat, data-analytiikka, algoritmit sekä näiden päälle rakentuvat ohjelmistot, käyttöliittymät ja ohjelmistopohjaiset palvelut. Osa perinteisistä yrityksistä ei selviä. Uusia liiketoimintamalleja syntyy.

5 IoT Soveltavia aloja Vähittäiskauppa Maatalous Terveydenhuolto Energian tuotanto ja energiaverkot Metsäteollisuus Rakennusten internet Kaivosteollisuus Logistiikka ja liikenne

6 IoT Teknologinen infrastruktuuri Sensorit Tietoliikenne Tietovarasto Analytiikka Sovellus Digitaalinen palvelu Alusta Tietoturva

7 IoT Esimerkkejä Kemppi: ArcSystem, hitsaamisen digitaalinen laadunvalvonta- ja dokumentointijärjestelmä. Tarkistaa hitsaajan pätevyystiedot Dokumentoi hitsauksen tiedot ja lähettää ne pilvipalveluun (jännite, virta, langan syötön nopeus, langan sulatuserä). Pilvipalvelu vertaa dataa työohjeeseen. Hälyttää mikäli havaitsee poikkeaman Jokaisen hitsaussauman tiedot voidaan jälkeenpäin hakea esiin. ABB Drives: Taajuusmuuttajien etäkunnonvalvonta Kehitteillä ennakoiva huolto ja optimointi. Konecranes: Täysautomatisoitu nosturijärjestelmä John Deere: Digitalisoitu tuotantoketju ja logistiikka Lindström: Washroom-palvelu, yli käsipyyhelaitetta Suomessa anturoidaan ja kytketään Internetiin. Käytössä jo mm. kauppakeskus Sepässä. Kun pyyhe on loppumaisillaan, siivooja saa siitä viestin matkapuhelimeen.

8 IoT Esimerkkejä

9

10 lähde: Etn.fi Suurin IoT business case on olemassa olevan laitekannan verkottaminen. Esimerkiksi sähkönsiirtoverkko, muuntajat jne.

11 IoT JAMK esimerkki: yleiskäyttöinen IoT-alusta opetus- ja TKI-käyttöön RuuviTag/ SensorTag (LoraWAN) Bluetooth 3rd party APIs: Weatherlink Ilmatieteenlaitos Gateway Raspberry PI (LoraWAN) MQTT (HTTP) (CoAP) ThingsBoard.io Real-time dashboards Kafka Plugin Spark Kafka Cassandra

12 IoT-dashboard

13 Internet of Things Tästä kaikesta IoT:ssa on kyse: IoT on globaali sekä maa- ja yrityskohtainen murros IoT on suuri mahdollisuus tai suuri uhka IoT merkitsee teollista digitalisaatiota IoT perustuu ihmisistä, esineistä ja palveluista virtaavaan dataan IoT tekee liiketoiminnasta datavetoista IoT yhdistää fyysisen ja digitaalisen maailman IoT määrittelee uudelleen ihmisen suhteen koneisiin IoT vaatii johtamisen ja organisaatioiden sopeutumista IoT laajentaa asiakasarvoa tuotteiden toimittamisesta niiden käyttöön IoT yhdistää kuluttajat, yritykset ja julkishallinnon.

14 IoT Haasteet ja uhat Tietoturva Yksityisyyden suoja Mikä tahansa IP-osoitteella varustettu anturilaite on mahdollinen ovi hakkereille ja kyberrikollisille. Päivittäminen hankalaa -> löydettyjä haavoittuvuuksia vaikea jälkikäteen paikata Moni organisaatio ottaa IoT:n käyttöön ilman tietoturvastrategiaa tai riskiprofilointia. Suojaamaton IoT-laite on helppo valjastaa DDoS-palvelunestohyökkäyksiin Usein käytössä oletussalasana kuten 0000 tai 1234.

15 Robotiikka Määritelmä Websterin tietosanakirjan mukaan robotti on ihmisen muotoinen kone, joka suorittaa mekaanisia toimintoja. Toinen määritelmä: robotti on mikä tahansa laite, joka korvaa ihmistyövoiman. BOTTI: tietokoneohjelma, joka osaa toimia itsenäisesti määriteltyjen toimintaohjeiden puitteissa. Teollisuusrobotti: tietokoneohjattu työkappaleita tai työvälineitä käsittelevä yleiskäyttöinen kone.

16 Robotiikka Tilanne Suomessa

17 Robotiikka Tilanne Suomessa Uudempi tilasto (julkaistu 2018): Kansainvälisen robotiikkajärjestö IFR:n mukaan Suomessa on 137 robottia työntekijää kohti. Eniten robotteja on Koreassa, 631 robottia työntekijää kohti. 2. sijalla Singapore (488 / 10k työntekijää), 3. sijalla Saksa (309), 4. Japani (303), 5. Ruotsi (223), 13. Suomi (137). Keskimäärin maailmassa on 74 tuotantorobottia kymmentätuhatta työntekijää kohti. Suomen automatisoiduin tuotantolaitos on Valmet Automotiven tehdas, jossa on yli 600 robottia. Lähde:

18 Robotiikka Automation readiness index

19 Robotiikka Robotiikka mahdollistaa tuotannon säilymisen Suomessa ja jopa palaamisen Suomeen Valtavalo Oy siirsi LED-valaisintuotannon Kiinasta Suomeen (Kiinassa 200 työntekijää, Suomessa nyt 16 robottia ja 13 ihmistyöntekijää) Valmet Automotive on tehnyt sopimuksen teknologiayhtiö ABB:n kanssa yli 250 teollisuusrobotin toimituksesta Mercedes-Benzin GLC-mallin hitsaamoa varten. GLC-katumaasturin valmistus alkaa Suomessa alkuvuonna Valmet Automotive ja Mercedes-Benz tiedottavat, että Valmet Automotive ryhtyy valmistamaan Mercedes-Benzin seuraavan sukupolven kompaktiautomallia Uudenkaupungin autotehtaalla. Valmet Automotive käynnistää projektin välittömästi.

20 Robotiikka Teollisuusrobotit Perinteisiä pitkään käytössä olleita robotteja

21 Robotiikka Cobotit (collaborative robot, yhteistyörobotti) ihmisen kanssa samassa tilassa työskentelevät robotit=cobotit (turvallisuus huomioitu, tuntoaisti mukana) robotti toimii ihmisen kanssa yhteistyössä Kaksikätisyys ja tuntoanturit mahdollistavat monimutkaiset kokoonpano- ja asennustehtävät

22 Robotiikka Autonomiset vuorovaikutteiset mobiilirobotit tavaroiden kuljettaminen teollisuus, sairaalat jne. Robotti asennetaan kuljetusalustalle esim. nostotehtäviin

23 Robotiikka Oppivat järjestelmät: tekniikan vallankumous Koneoppiminen ja koneiden syväoppiminen Älykkäät ja itseoppivat robotit Automaation itsekonfiguroituvat järjestelmät, jotka muuttavat toimintaansa ympäristön ja tilanteiden muuttuessa ja oppivat toimimaan oikein (artificial intelligence) IoT mahdollistaa laaja-alaisen vuorovaikutuksen, johon oppiminen perustuu Kehitettävä aukoton automaation turvallisuus mukaan lukien tietoturva

24 Yhteiskunnalliset vaikutukset Robotit vievät työpaikat? Robotit tuhoavat aidosti työpaikkoja. Jokainen uusi teollisuusrobotti tuhoaa keskimäärin kuusi työpaikkaa. Samalla robotit alentavat palkkatasoa, mikä toisaalta parantaa ihmisten kilpailukykyä ja siten työllisyyttä. Nettovaikutuksena jää kolmen työpaikan tuhoutuminen yhtä uutta teollisuusrobottia kohti (Daron Acemoglu, Pascual Restrepo, 2017: Robots and jobs). Pitäisikö robottien maksaa veroja? Tätä on ehdottanut mm. Bill Gates. Rutiinityöt tulevat vähenemään. Keino nostaa työn tuottavuutta. Mahdollisuus säilyttää teollista tuotantoa Suomessa.

25 Robotiikka JAMK:issa Nouseva vahvuusala Vahvaa konenäköosaamista ja perinteistä teollisuusrobotiikka-opetusta Robots on Road ideointityöpaja Uutta laitteistoa: - MiR100 mobiilirobotti - UR5 yhteistyörobotti -> näiden yhdistäminen + konenäkö - Hankinnassa pienrobotteja Robots on Stage hankkeessa. - -> Kohderyhmänä toisen asteen opettajat ja oppilaat. Demonstraatioympäristöjä työpajoja varten.

26 IoT ja robotiikka Linkkejä ja lähteitä Kirjoja ja muita lähteitä: IoT: Teollinen Internet (Jari Collin ja Ari Saarelainen, 2016) Robotiikka: Robottien kukoistus : teknologia ja massatyöttömyyden uhka (Martin Ford, 2017) Robotiikka: Palvelukseen halutaan robotti: tekoäly ja tulevaisuuden työelämä (Jussi Marttinen 2018) Robotiikka: Tietoisuus, tekoäly ja robotit (Pentti O. A. Haikonen 2017) OpenSource IoT-alusta: