Ta täten inom Industriell IoT

En praktisk guide i 10 steg

Industriell Internet of Things (IIoT), även kallat Industry 4.0 och Smart Factory, revolutionerar just nu industrisektorn. Genom sin förmåga att koppla samman miljarder av enheter möjliggör IIoT sömlös kommunikation och datautbyte – vilket driver på automatisering och effektivisering av industriella processer. För att följa med i utvecklingen är djup förståelse för IIoT:s komplexitet avgörande. Alex Sergeyev, senior technical lead på HiQ, delar tio viktiga lärdomar för implementering och hantering av IIoT.

Under de senaste 13 åren har Alex Sergeyev noggrant observerat IoT:s utveckling och fått ovärderlig erfarenhet från första parkett. Han betonar att riskerna är markant högre jämfört med traditionell mjukvaruutveckling, och nämner potentiella utmaningar såsom förseningar och ökade utvecklingskostnader. Det här är risker som uppstår i det komplexa samspelet mellan hårdvara och mjukvara, strikta säkerhetskrav och utmaningar med att integrera dessa avancerade system i befintliga industriella miljöer. 

För att lyckas krävs ett strategiskt och välinformerat tillvägagångssätt och en balans mellan innovation och riskhantering. 

– I takt med att IoT-tekniken blir allt vanligare inom industrin krävs djupare kunskap om hanteringen för att du som verksamhet ska ligga i framkant. Allt handlar om att förstå kärnaspekterna och utmaningarna med IoT – på så sätt kan företag optimera fördelarna samtidigt som de minimerar sina risker. 

De insikter Alex Sergeyev har samlat på sig täcker kritiska aspekter inom IIoT – från utveckling och drift till säkerhet och strategi. Lärdomarna ger perspektiv på vad som krävs för att navigera i det komplexa landskapet. 

Följ en hjälpande guide på tio steg för att bemästra den föränderliga teknologin som är Industriell IoT

1. Firmwareutveckling: Kärnan i IoT-enheter – OWN

Att äga processen för firmwareutveckling är avgörande inom IoT, eftersom det innebär mer än bara kodning – det kräver en heltäckande förståelse för enhetens ekosystem. Skräddarsydd firmware säkerställer en anpassningsbarhet, men medför också risker som säkerhetsbrister och kompatibilitetsproblem med ny teknik. För att effektivt navigera dessa hinder är det viktigt att kontinuerligt uppdatera och noggrant testa systemet. 

Att istället outsourca eller använda standardiserad firmware från leverantör innebär flera konkreta risker, som förlorad kontroll och bristande överensstämmelse med specifika behov och säkerhetsstandarder. Det kan resultera i firmware som inte är optimal för de krav som finns på enheten.  

– Firmware utvecklad av hårdvaruleverantör, som ofta är generisk, kan behöva uppfylla specifika krav på säkerhet eller effektivitet hos din applikation, vilket kan leda till problem med prestanda eller kompatibilitet. Den kan också innehålla onödiga funktioner som utgör säkerhetsrisker, och förlitar sig på uppdateringar av leverantören vilket utsätter enheter för långvarig sårbarhet. 

I båda situationerna äventyrar beroendet av de externa parternas uppdateringar och stöd den långsiktiga säkerheten och anpassningsförmågan i IoT-ekosystemet, särskilt om leverantörerna skulle ändra sina prioriteringar eller sin affärsinriktning. 

2. Enhetens livslängd: Planera för framtiden – Sustain

IoT-enheter överträffar ofta den förväntade livslängden, särskilt när ersättare visar sig vara utmanande eller kostsamma. Sergeyev rekommenderar att upprätthålla det genom att addera extra hårdvarukapacitet redan från början. 

– Även om det finns initiala kostnader, så leder förutseende planering till en ökad livslängd för enheten samtidigt som det också har miljöfördelar. Att designa för en längre livslängd minskar elektroniskt avfall och behovet av att tillverka nya enheter. 

Det här tillvägagångssättet resulterar i ett mer ansvarsfullt IoT-ekosystem som bevarar resurser och minskar det totala koldioxidavtrycket. 

3. Pålitlig kommunikation: Säkerställ ett konsekvent dataflöde – Buffer 

Även enheter utrustade med Wifi, 5G och satellitkommunikation kan stöta på anslutningsproblem. Skydda databehandlingen genom att separera den från direkt kommunikation med gatewayen. 

”Lagra data på enheten innan den överförs till gatewayen. Metoden skapar en buffert mot instabil överföring, vilket säkerställer kontinuerlig drift och förhindrar dataförlust under korta offlineperioder.” 

Tillvägagångssättet gör dessutom att kraven på gatewayens tillgänglighet blir mindre strikta, vilket tillåter underhåll och omstarter utan att äventyra data. I och med att molninfrastrukturen inte kan erbjuda 100 % tillgänglighet bidrar metoden till att stärka systemets robusthet och att skydda dataintegriteten i ditt IoT-nätverk. 

4. Dataeffektivitet

Effektiv datahantering är avgörande, därför är rekommendationen att använda batchbearbetning där det är möjligt istället för att skriva eller skicka in mätningar individuellt. 

– Med batchbearbetning sparar du resurser och optimerar trafiken mellan enheten och gatewayen. Den huvudsakliga belastningen på gatewayen bestäms av antalet förfrågningar, inte av mängden mätdata. 

Batchbearbetning förbättrar även effektiviteten i datakompressionen, en kritisk faktor för att upprätthålla låga kommunikationskostnader i 4G/5G-nätverk. Genom att aggregera data innan överföring förbättrar du både effektiviteten och kostnadseffektiviteten i din IoT-infrastruktur avsevärt. 

Om du integrerar edge computing i IoT-ramverket underlättas dessutom aggregeringen av mätdata, vilket genererar mätvärden och insikter direkt på enheten innan de skickas vidare. På så sätt minimeras behovet av att skicka rådata över nätverket, det reducerar i sin tur bandbreddsanvändningen och förbättrar kapaciteten för att processa av realtidsdata. 

– Genom att behandla data direkt på enheten eller i nätverkets så kallade ”edge”, ökar driftseffektiviteten markant. Det leder till flera fördelar, däribland reducerad fördröjning, lägre kommunikationskostnader samt stärkt datasekretess och säkerhet. I kombination med batchbearbetning leder edge computing till en mer effektiv användning av nätverksresurser och bidrar till en hållbar och kostnadseffektiv IoT-infrastruktur. 

5. Nätverksflexibilitet: Optimera endpoint-hantering – Route

Optimera ditt IoT-nätverk genom att undvika hårdkodade endpoints eller IP-adresser. Sergeyev rekommenderar att införa enhetsspecifik DNS-routing för ökad flexibilitet och strömlinjeformad hantering av endpoints. 

Konfigurera enheterna för att ansluta till en DNS-post via deras interna ID, exempelvis DEVICE.gw.mydomain.org. Skapa en unik DNS-zon för din gateway, till exempel gw.mydomain.org och definiera sedan poster enligt följande: 

*.gw.mydomain.org CNAME main.gw.domain.org 

DEVICE1.gw.mydomain.org A 10.10.10.10. 

Den här enhetsspecifika routing-metoden förbättrar inte bara flexibiliteten utan förenklar också spårning och hantering av enskilda enheter inom nätverket. 

6. Säkra IoT med stegvisa firmwaresläpp – Rollout

Anta en stegvis metod för firmwareuppdateringar som inleds med en begränsad grupp enheter och successivt breddas. 

– Denna strategi ger tid att identifiera och åtgärda oväntade problem innan de påverkar hela nätverket. Se till att isolera kommunikation och over-the-air-uppdateringar från övriga uppgifter som enheten hanterar, för att säkra att enheten klarar av uppdateringar även när sensorer eller andra interna subsystem inte fungerar som de ska. 

Trots noggrann testning är rekommendationen att börja med en så kallad canary release på 1%, följt av 5% och sedan 10%, innan en fullständig lansering genomförs efter några dagar. Var dessutom uppmärksam på enheter som återaktiveras efter en längre inaktivitet och försöker uppdatera sin firmware. Bibehåll firmwarekompatibilitet för dessa enheter i minst 1-2 år för att garantera smidiga övergångar och bevara systemintegritet. 

Enheter som återaktiveras efter långvarig inaktivitet bör först genomföra stegvisa firmwareuppdateringar för att förhindra överbelastning och kompatibilitetsproblem. Det säkerställer en problemfri återintegration i nätverket. 

Att spara ett arkiv med tidigare firmwareversioner och att följa enheternas uppdateringshistorik underlättar effektiv hantering av uppdateringarna, och bevarar integritet och säkerhet för samtliga enheter i IoT-ekosystemet vare sig de är aktiva eller inaktiva. 

7. Nätverkstrafikhantering: Distribution av kommunikation och data – Scatter

För optimal prestanda tipsar Sergeyev om att se över effektiviteten i hantering av nätverkstrafik. 

– Tänk dig att alla dina enheter är inställda på att skicka data i början av varje minut, och att deras klockor är synkroniserade. Genom en så massiv överföring skapas tydliga belastningstoppar och den plötsliga ökningen av data sätter hög press på gatewayen. 

För att hantera utmaningen bör du införa en slumpmässig fördröjning i varje enhets kommunikationsschema. Strategin fördelar dataöverföringen, vilket resulterar i en jämnare nätverksbelastning. Genom att säkerställa att enheter inte skickar ut data samtidigt förhindras flaskhalsar och nätverkseffektiviteten förbättras. Det leder till ett smidigare och mer hanterbart dataflöde, vilket minskar belastningen på både enheter och din gateway.

8. Anslutningsmått: Proaktiv firmwarehantering – Monitor

Att säkerställa firmwarens stabilitet är avgörande inom IoT. För att uppnå det bör du bevaka anslutningsmått märkta per firmwareversion. Nyckelvärden att följa inkluderar: 

  1. Frekvens anslutningsavbrott: Bevaka hur anslutningen går förlorad. Frekvent förlorad anslutning kan indikera problem med firmwarestabilitet eller nätverksproblem.
  2. Enhetens onlinestatus: Håll koll på antalet uppkopplade enheter vid varje given tidpunkt. Variationer i antal kan tyda på problem med anslutningen eller med enhetens hårdvara.
  3. Trafik per enhet: Mät mängden data varje enhet sänder. Ovanliga ökningar eller minskningar i trafiken kan indikera problem med firmwareprestanda eller hårdvaran.

Sergeyev understryker vikten av proaktiv bevakning och förklarar:  

– Genom proaktiv bevakning kan problem upptäckas tidigt, innan bred distribuering av firmware, vilket möjliggör snabba åtgärder på potentiella problem – innan de påverkar kunderna. 

9. Grundläggande datasäkerhet: Implementering av stark kryptering – Secure

När IoT-enheter utformas bör datakryptering prioriteras från början. Ett sådant beslut påverkar urvalet av hårdvarukomponenter, exempelvis System on Chip (SoC) och kommunikationsprotokoll. 

– Håll dig till välkända krypteringsstandarder, som TLS 1.2 eller 1.3, för robust säkerhet. Se till att din valda hårdvara kan hantera dessa protokoll och säkert lagra känslig information, såsom certifikat. 

Användandet av TrustZone-teknologi i Cortex-chip möjliggör till exempel säker lagring. Det är bättre att generera certifikat dynamiskt och sedan säkert överföra autentiseringsuppgifter efter produktionen. Det minimerar riskerna som uppkommer genom användning av identiska säkerhetsuppgifter på flera enheter (som programmeras in under tillverkningsprocessen) och förhindrar att känslig information läcker till tillverkningspartners. 

10. Leverantörsstrategi: Säkerställ motståndskraftig leveranskedja – Diversify

Sergeyev förespråkar en genomtänkt strategi för leverantörshantering, där han särskilt betonar vikten av att bredda din leverantörspool. Förutom skicklig förhandling med tjänsteleverantörer är det viktigt att utveckla relationer med ett flertal leverantörer för specifika behov, exempelvis för SIM-kort eller System on Chip (SoC)-komponenter. 

Genom att bredda urvalet av leverantörer minskar du proaktivt riskerna som kommer genom att vara beroende av en enda leverantör. Det skapar ett skyddsnät mot utmaningar som plötsliga prisökningar, avbrott i leveranskedjan eller ändringar i avtal, vilket leder till mer stabila och pålitliga inköp. 

Genom att fördela beroendet över flera leverantörer får du ökad operativ flexibilitet och större förhandlingskraft, vilket är avgörande för företagets långsiktiga motståndskraft och framgång. 

De viktigaste insikterna

ör att lyckas navigera i det snabbrörliga Internet of Things (IoT), särskilt inom industriella verksamheter som kännetecknas av risker och komplexitet, krävs ett högflexibelt team och en tydlig, anpassningsbar strategi med backup-planer. Vikten bör ligga på att bygga ett team med expertis inom IoT-teknik som är kapabla att snabbt reagera på förändringar i branschen och föra in dessa insikter i produktutvecklingsprocessen. 

Planen bör dessutom inkludera backup-strategier för eventuella förändringar hos leverantörer och brist på komponenter. På så sätt är ditt team alltid redo att möta och övervinna utmaningar i den ständigt föränderliga världen av IoT. 

Jobba hos oss

Kontakta oss!

Välj kontor eller kontakta HiQ International i Stockholm om du är tveksam.