Internet of Things (IoT) - sovellusten ja palveluiden toteutus käytännössä

Samankaltaiset tiedostot
Älykäs Automaatio ja Teollinen Internet (ÄLLI-projekti) Ilkka Kivelä Kokkolan yliopistokeskus Chydenius

Älykäs automaatio ja teollinen internet

Tosi elävä virtuaalimalli Mika Karaila Tutkimuspäällikkö Valmet Automation

Liikkuvien työkoneiden etäseuranta

Järjestelmäarkkitehtuuri (TK081702) Web Services. Web Services

Tampere Tiedon keruu ja hyödyntäminen kaupunkiympäristössä

Teollisuuden hajautetun tiedonhallinnan yhdistys THTH ry. Digitalisaatio ja investointiprojekti Timo Juvonen, THTH ry / Juvos oy

SMARTCITY SENSORIVERKKO MÄÄRITTELYT

Järjestelmäarkkitehtuuri (TK081702) Lähtökohta. Integroinnin tavoitteet

Teollinen Internet. Tatu Lund

IPv6 ja Esineiden Internet

TTY Pori. Tieteen ja tutkimuksen kohtaamispaikka

Tietojärjestelmien yhteensovittaminen turvallisesti älykkäisiin koneisiin

Avoin data Henna-Kaisa Stjernberg

Vuorekseen liittyvä tutkimusja kehitysprojekti. Langaton Vuores. Kotikatupalvelin

Digitalisaatio oppimisen maailmassa. Tommi Lehmusto Digital Advisor Microsoft Services

Datan analysointi ja visualisointi Teollisen internetin työpaja

Älykkäät sähköverkot puuttuuko vielä jotakin? Jukka Tuukkanen. Joulukuu Siemens Osakeyhtiö

Fiksut väylät ja älykäs liikenne sinua varten Liikennevirasto 2

Teollisuuden uudistuvat liiketoimintamallit Teollinen Internet (Smart Grid) uudistusten mahdollistajana

IoT-järjestelmän ja ulkovalaistuksen ohjauksen hankinta -markkinavuoropuhelutilaisuus

Daniel Kuosa Neuvottelukunnan kokous Digitaalinen Sähköasema

Arrowhead - Talotohtori konsepti Hiedanranta projektissa David Hästbacka, Janne Heinonen, Jussi Leinonen, Ismo Manninen

DIGITALISOINNIN MAHDOLLISUUDET VOIMALAITOKSESSSA. Empower Sami Lahtinen

Älykkään valaistuksen mahdollisuudet

Digitalouden haasteet. KARI PENTTINEN Ohjelmapäällikkö Teollinen internet - ohjelma Tekes puh

Tulevaisuuden Internet. Sasu Tarkoma

Aurinkoenergiajärjestelmien etäseurantajärjestelmä

Visuaaliset työpöydät - lisää voimaa liiketoimintaan suurten datamassojen ketterästä analysoinnista

Big datan hyödyntäminen

Monimutkaisesta datasta yksinkertaiseen päätöksentekoon. SAP Finug, Emil Ackerman, Quva Oy

Digitaalinen valmistaminen ja palvelut tulevaisuuden Suomessa

Muistitko soittaa asiakkaallesi?

Sustainable steel construction seminaari

Jarmo Suomisto / Helsinki Kaupunkisuunnitteluvirasto

YAUTE19 Insinööri (ylempi AMK), Automaatiotekniikka

Teollinen Internet, IoT valimoissa ja konepajoissa

J u k k a V i i t a n e n R e s o l u t e H Q O y C O N F I D E N T I A L

Big Data Smart Data. Erkki Räsänen

Älykästä. kulunvalvontaa. toimii asiakkaan omassa tietoverkossa

Tietojärjestelmien integroiminen hyödyntämällä palvelupohjaista arkkitehtuuria. CASE: Metropolia. Jaakko Rannila & Tuomas Orama 1

Avoin tieto muutostekijänä

Työkaluja esimiestyön tehostamiseen

Järjestelmäarkkitehtuuri (TK081702) Avoimet web-rajapinnat

TEOLLINEN INTERNET JA ENERGIATEHOKKUUS

Kurssikuvaukset 1 (6) NN, Jari Olli, Metropolia

Alatunniste

Tuotannon laitteiden käyttöasteen seuranta

Älykkään vesihuollon järjestelmät

Laaja-alainen, opiskelijalähtöinen ja projektiperusteinen opetussuunnitelma, case Monitori

Digitaalisuus teollisuuden uudistajana. Pääjohtaja Pekka Soini Tekes Alihankintamessut, Tampere

Sisäilmaston mittaus hyödyntää langatonta anturiteknologiaa:

Liiketoimintaa ICT-osaamisesta vahvuuksilla eteenpäin. Jussi Paakkari, teknologiajohtaja, VTT, R&D, ICT

Tiedonkeruun miljoonat pisteet

SUUNNITTELUN MUUTTUVA TOIMINTAYMPÄRISTÖ. Markku Moilanen, hallituksen puheenjohtaja, SKOL SKOL konsulttipäivä,

IoT (Internet-of-Things) - teknologian hyödyntäminen rakennuksien paloturvallisuuden kehityksessä ja integroidussa älykkäässä ympäristössä

TUTWSN-mittausverkon käyttö opetuksessa TTY:llä

DIGITAALISUUDELLA SAVON TEOLLISUUTEEN JA PALVELUIHIN MENESTYSTÄ POHJOIS- Yliopettaja Esa Hietikko

Digitaalinen transformaatio muuttaa asiakkaidemme liiketoimintaa

Esittely: Helsinki Region Infoshare Seudun tietovarannot avoimiksi. Ville Meloni ja Pekka Vuori

Sote-tieto hyötykäyttöön -strategia Uudet kansalaispalvelut Toimeenpano

LIITE 2 HANKITTAVA KOULUTUS POHJOIS-POHJANMAAN ELY-KESKUS Koulutuksen nimi ja koulutuskuvauksen numero

Teollisuuden uudistuvat liiketoimintamallit Teollinen Internet (Smart Grid) uudistusten mahdollistajana

Tietomallin hyödyntäminen asiakkaan investoinnin suunnittelussa

PAIKKATIETOJEN KÄYTTÖ HSY:N VESIHUOLLON OPERATIIVISESSA JA STRATEGISESSA TOIMINNASSA

Metsänhoidon suositusten digitaalinen transformaatiokirjasta sähköiseen palveluun. Kati Kontinen, Tapio Oy

Mekatroniikan tutkimusverkoston kehittäminen Raumalla, METURA

SÄHKÖTEKNIIKAN KOULUTUSOHJELMA 2010

Kiinteistöjen paloturvallisuuden ajankohtaispäivät 2016 Muuttuva ympäristö ja teknologian haasteet Palontorjunnan laitteistot Lauri Lehto,

Kokemuksia ja näkemyksiä teollisuusmatematiikan koulutuksen kehittämisestä

Case: Helsinki Region Infoshare - pääkaupunkiseudun tiedot avoimiksi

Teollinen internet ja 5G - ohjelmavalmistelu

Tietotekniikan laitoksen uusi linja

Projektin tavoitteet

Joustava tapa integroida järjestelmiä node-red:llä visuaalisesti - Internet of Things & Industrial Internet

Energiankulutusseuranta Kulutustietojen kerääminen, analysointi ja hyödyntäminen Laatijat: Antti Mäkinen, TAMK

SOTE-AKATEMIA TEKNOLOGISEN MURROKSEN JOHTAMINEN SOTE-ALALLA

INNOVOINTIA JA ÄLYÄ KIINTEISTÖLIIKETOIMINTAAN. Ari Korhola

Ketterät tietovarastot ratkaisuna muuttuviin tiedolla johtamisen tarpeisiin. Korkeakoulujen IT-päivät Kari Karru, Cerion Solutions Oy

IT-OSAAJA, TIETOJENKÄSITTELYN ERIKOISTUMISOPINNOT

Liiketoimintajärjestelmien integrointi

Kohdekiinteistöjen RAU-järjestelmien analyysi verrattuna AU-luokitukseen

verkkolasku.fi

Liite 1: KualiKSB skenaariot ja PoC tulokset. 1. Palvelun kehittäjän näkökulma. KualiKSB. Sivu 1. Tilanne Vaatimus Ongelma jos vaatimus ei toteudu

Fiksu kaupunki /2013 Virpi Mikkonen / Timo Taskinen

Kiinteistön toimivuuden mittarit liikekiinteistöissä

Inframallintamisen ohjeiden tulevaisuuden näkymät

Juha Viinikka, Senior Manager, Corporate Security, Kesko

JULKISTEN PALVELUJEN ELINKAARI; HYVÄ PALVELU EILEN, TÄNÄÄN, HUOMENNA MIHIN PALVELUT OVAT MENOSSA? Lauri Helenius, Solita Oy

Wonderware ja Unitronics vesi ja energiasovelluksissa Suomessa

VBE II Tulosseminaari Teknologian valmiusaste. Virtuaalirakentamisen Laboratorio Jiri Hietanen

Kehityshankkeet 2030-luvulla. Jukka Santala ja Kristian Meissner SYKE YMPÄRISTÖTIETO EILEN, TÄNÄÄN, HUOMENNA Helsinki

Kehittyvän ympäristön ja teknologian haasteet

Langan taipuman mittausjärjestelmä Tiivistelmä

Liiketoimintajärjestelmien integrointi

KOLERASTA DIGITALISAATIOON Mikko Rusama, Helsingin Kaupungin Digitalisaatiojohtaja Avoin Data

LIITE 2: Jyväskylän Kankaan alueen palveluiden hallinta- ja toimintamallit

Kuntien näkymät avoimeen dataan

Kohti Open Data kehittäjäyheisöä

Transkriptio:

Internet of Things (IoT) - sovellusten ja palveluiden toteutus käytännössä Tämä kurssi koostuu kolmesta osa-alueesta; Kenelle 1. Things -modulissa perehdyt siihen, miten dataa tuottavien laitteiden muodostamia toiminnallisia kokonaisuuksia, sulautettuja järjestelmiä, toteutetaan. 2. Internet -modulissa opit, miten erilaiset laitteet fuusioidaan toiminnallisiksi kokonaisuuksiksi, IoT-sovelluksiksi, ja miten sovellukset liitetään internetiin. 3. Data & Services -modulissa opit hallitsemaan, analysoimaan ja hyödyntämään IoT-sovellusten tuottamaa dataa ja rakentamaan niitä hyödyntävän ja tukevan web-palvelun. Kurssimme on hyödyllinen kaikille, jotka etsivät uusia tapoja hyödyntää IoT-teknologiaa palveluiden tuottamisessa. Kurssillamme toteutettavat esimerkit sivuavat esimerkiksi seuraavia aloja; rakennukset ja rakennetut alueet, ympäristönsuojelu, terveys, koneiden ja laitteiden valvonta, tutkimus- ja kehityslaboratoriot. Lähestymistapamme on sellainen, että kurssilaiset oppivat IoT-sovelluksiin liittyvät perusasiat käytännön kautta. Kurssimme on tarkoitettu aloittelijoille, tehtävästä ja asemasta riippumatta. Tärkeintä on halu ymmärtää IoT-teknologiaa syvällisemmin ja löytää uusia mahdollisuuksia. Kurssillemme osallistuvat saavat tehokkaan perehdytyksen IoT:n maailmaan käytännön esimerkkien, demonstraatioiden ja harjoitusten avulla. Kurssimme jälkeen ymmärrät, mitä IoT käytännössä on. Pystyt myös ottamaan käyttöön kurssillamme toteutettuja sovelluksia sillä tavalla kuin itse haluat. Kurssilla toteutetut sovellukset ja materiaali ovat osallistujien vapaassa käytössä kurssin jälkeen. Luennoitsijat Erkki Räsänen ja Jukka Pirinen ovat yrittäjiä ja kouluttajia. He opettavat mm. teollisuuden laskennallisia menetelmiä, automaatiota ja kunnossapitoa. Erkin yritys, Langis, tuottaa mittausteknologiaa ja palveluja teollisuudelle. Jukkan yritys, Jupitek, on erikoistunut teollisuusautomaatioon ja ICT-järjestelmiin. Vierailevana luennoitsijana on Sampsa Laine, Data Rangersin perustaja.

Moduli 1 - Things Perusasiat - miten IoT-sovellusten kehitysalustat toimivat Tässä modulissa demonstroimme ja toteutamme IoT-sovelluksia käyttäen kahta kehitysalustaa, Arduinoa ja Nucleo:ta. Arduino on ominaisuuksiltaan vaatimaton, mutta paljon käytetty alusta, jonka avulla on helppo oppia perusasiat. Nucleo on hieman vaikeampi, mutta suorituskyvyltään erinomainen ja edullinen alusta. Modulin sisältö Kehitysalustojen ominaisuudet Miten nämä toimivat erilaisten mittausten kytkeminen datan keräys, tallennus ja siirto kommunikointi muiden laitteiden kanssa kommunikointi netin kautta ulkomaailmaan Miten toiminnalliset ominaisuudet ohjelmoidaan Arduino- ja MBED-kehitysympäristöt ohjelmointiharjoituksia Toteutamme mittalaitteen liittämällä kehitysalustoihin mittauksia alustan konfigurointi erilaisille sensoreille, esim. lämpötila, liike, tärinä, melu, sisäilman laatu sensorilta tulevan datan käsittely alustassa Tallennamme mittalaitteen tuottamaa dataa paikallisesti tallennuslaitteiden liittäminen kehitysalustaan laitteen kommunikointi tietokoneen kanssa Ohjaamme laitteita ja toimintoja liitämme kehitysalustoihin liittää erilaisten laitteiden ohjauksessa tarvittavia kytkimiä ja säätimiä toteutamme erilaisia toiminnallisuuksia; suorat ohjauskomennot

mittaukseen perustuva automatisoitu kytkentä päälle ja pois mittaukseen perustuva jatkuva säätö Mitä Arduinojen jälkeen ammattilaisten työkalut IoT-teknologian kehitykseen Kehitysalusta on työväline protoiluun miten varsinainen tuote toteutetaan? Atmel AVR kehitysalustat ja AVR Studio System on Chip (SoC) tuotteet ja IoT-sovellusten miniatyrisointi Moduli 2 Internet ja Intranet Hyödynnämme edellisessä modulissa toteutettuja laitekokonaisuuksia keräämällä niistä dataa, jota käsittelemme paikallisesti ja pilvessä. Opetuksemme tässä modulissa ei ole sidottu mihinkään tiettyyn IoT-alustaan, vaan hyödynnämme tekniikoita, joita useimmat IoT-palvelut hyödyntävät. Modulin sisältö Toteutamme paikallisen laiteverkoston opimme laitteilta välisen tiedonsiirron periaatteet lähetämme ja vastaanotamme dataa laitteilta toisille Web-tiedonsiirron perusteet Yleisimmät Web-protokollat; TCP-IP, REST, MQTT Gateway; IoT-sovellusten porttikäytävä nettiin LAN/WLAN:in ja GSM:n kautta Datan tallennus ja visualisointi Tiedon tallennuksessa, visualisoinnissa ja analysoinnissa käytettävät IoT-pilvipalvelut Toteutamme API-rajapinnan, joka siirtää dataa nettiin REST- ja MQTT protokollia hyödyntäen Siirrämme dataa paikalliselta sensoriverkolta pilveen Gatewayn kautta ja toteutamme visualisointeja kuten aikasarjatrendien piirtämisen Datan mallinnuksen periaatteet; mitä tehdä, kun dataa tulee paljon? Miten hallita datatulva laitteilta? Tutustumme edullisesti saatavilla oleviin tietokantoihin, kuten InFluxDB:en ja MongoDB:en ja niihin liitettäviin palveluihin.

Laitteiden ohjaus internetin yli Toteutamme suorien ohjauskomentojen välityksen laitteelta toiselle netin yli Automatisoidun etäohjauksen toteutus Industrial IoT (IIoT) miten tiedonsiirto, tiedon tallennus ja hallinta toteutetaan teollisissa ympäristöissä? OPC UA standardi Digitalisoituminen, miten se näkyy tehdaslattialla? IIoT-Sovellusten etätuki ja diagnostiikka Moduli 3 Data & Services Kolmannessa modulissa tarkastelemme, miten IoT-sovelluksia hyödyntäviä palvelusovelluksia toteutetaan. Digitalisoitujen palveluiden onnistumisen kannalta on tärkeintä, miten IoT-sovellusten tuottamasta datasta voidaan muodostaa tarvittavaa informaatiota data-analytiikan avulla, ja miten informaatio tavoittaa ne, jotka sitä tarvitsevat. Datan analysoinnin näkökulmasta IoT on usein hajautetun, sirpaleisen ja jatkuvasti muuttuvan datan lähde. IoT-sovellusten tuottama data- ja informaatiovirta on pystyttävä hallitsemaan, ja IoT-sovellusten ylläpidon on oltava mahdollista. Digitalisoitujen palvelujen edellytys on, että datan kulku ja käsittely on toteutettu suoraviivaisesti ja siten, että järjestelmä on helposti skaalattavissa isoille tietomäärille. Tässä modulissa esitämme, miten datalle rakennetaan esteetön tie datan keräyksestä arvoa tuottavaksi informaatioksi. Demonstroimme käytännössä, miten data kulkee mittauksesta palvelusovellukseen asti, ja mitä datalle tapahtuu matkan varrella. Modulin sisältö Keskeiset teknologiat - miten saadaan aikaan stabiili, skaalautuva ja koherentti järjestelmä IoT-sovelluksille? Yhteenveto edellisten modulien sisällöstä Asioiden mittaus ja datan tuotanto Tiedonsiirto paikallisesti ja internetin yli Datan mallinnus, mallipohjaiset tietokannat, pilvipalvelut Data-analytiikka ja Big Data -vaatimukset; hajautetuista lähteistä tulevan, jatkuvasti muuttuvan ja suuren datamäärän hallinta

Datavirtojen koherenssi IoT-sovelluksilta palveluun asti; miten valita teknologiat? Laskentakapasiteetin osittainen hajauttaminen mittauslaitteille Analytiikassa tarvittavan laskentakapasiteetin hallinta Palvelusovellusten toteutus Mitä loppukäyttäjä tarvitsee? Datan visualisointi, laskennalliset tunnusluvut, informaation raportointi Loppukäyttäjän tarvitsemat muut toiminnallisuudet IoT-sovellusten ylläpito webin yli mikä on mahdollista? Osallistavia data-analyysidemonstraatioita IoT-sovellusten tuottamilla aikasarjadatoilla Datojen esikäsittely analysointia varten Tunnuslukujen laskenta datasta; datojen yhdistely ja keskinäisten riippuvuuksien löytäminen Datan visualisointi; miten oleellinen informaatio on löydettävissä suurestakin datamäärästä helpoimmin Case esimerkkejä digitalisoiduista palvelusovelluksista Kunnossapitoprosessin digitalisointi HSL:ssä (Sampsa Laine, Data Rangers Oy) Helsingin Seudun Liikenne (HSL) tutkii ostamansa linja-autoliikenteen laatua pistokokein. Jos tarkastetun vaunun tekniikassa tai viihtyvyydessä havaitaan puutteita, HSL antaa rahallisen sanktion ja vaatii korjaamaan puutteet. Tämän prosessin digitalisointi on lisännyt tyytyväisyyttä kaikissa osapuolissa toiminnan nopeutuessa ja selkeytyessä sekä kustannusten laskiessa. Esitämme tämän ekosysteemin toimijoiden tarpeet, toimintaprosessit sekä syntyneet hyödyt eri toimijoille. IoT - Big Data -järjestelmä minimalistisella arkkitehtuurilla Lähtökohtana oli saada aikaan järjestelmä, jonka avulla asiakkaille voidaan tuottaa mittausinformaatiota digitalisoituna palveluna. jatkuvasti muuttuvan ja käsiteltävän datan määrä on suuri, joten Big Data -kyvykkyys oli tärkein vaatimus järjestelmälle. Vaatimuksina oli myös, että digitalisoinnin on tuotava asiakkaalle selvää arvoa ja säästettävä omia resursseja. Järjestelmä toteutettiin pienen yrityksen kengännauhabudjetilla. Tuloksena oli minimalistinen, innovatiivinen ja suorituskykyinen tietojärjestelmä, joka mahdollistaa tehokkaan palvelutuotannon ja mittausteknologian ylläpidon. Tämä case on osoitus siitä, miten IoT, Big Data ja digitalisointi mahdollistavat uudenlaisia liiketoiminnan muotoja ja tuovat kilpailuetuja.

IoT ja ympäristömittaukset Olemme saaneet seurata uutisointia esim. kaivosten aiheuttamista laajamittaisista ympäristöongelmista. Vahinkojen torjunta edellyttää laajoja mittausverkostoja, joiden avulla voidaan havaita ongelmat ja kohdistaa vahinkojen torjunta oikein. IoT-teknologia tarjoaa mahdollisuuden kehittää sopivaa teknologiaa ketterästi ja saada aikaan älykkäitä mittaussovelluksia pienin kustannuksin. Tässä casessa esittelemme uudenlaisen mittaussovelluksen kehityspolun ideasta valmiiksi tuotteeksi asti. IIoT ja teollisuuden kunnossapito Teollisuuden kunnossapidon mittaukset ja järjestelmät tuovat paitsi merkittäviä säästöjä, myös ehkäisevät vaaratilanteita ja onnettomuuksia. Kunnossapidon mittaukset ovat haastavia mm. mittausolosuhteiden, datan määrän ja data-analyysitekniikoiden suhteen. IIoT-teknologiat mahdollistavat edulliset sensoriratkaisut ja tarvittavan data-analytiikan sulauttamisen itse sensoreihin. Näin saavutetaan mahdollisuus laajamittaisempaan ja entistä tarkempaan kunnonvalvontaan. IIoT ja kiinteistöt Kiinteistöjen toimintaa ja kuntoa voidaan parantaa merkittävästi hyödyntämällä mittauksia. Voidaan seurata esimerkiksi sisäilman laatua, energian kulutusta, laitteiden ja rakenteiden toimintaa ja kuntoa. Hyvin toimivassa kiinteistössä on hyvät olosuhteet ja se kuluttaa vain tarvittavan määrän energiaa. Langattomat sensorit ja IoT-teknologioiden käyttö mahdollistavat kohtuuhintaisten järjestelmien toteuttamisen nopealla aikataululla. Järjestelmästä tulee myös joustava eli voidaan aloittaa kohdennetulla järjestelmällä, jota voidaan myöhemmin laajentaa tarpeen mukaan.