วงจรการพัฒนาและสนับสนุนผลิตภัณฑ์ในปัจจุบันดำเนินไปอย่างรวดเร็ว ผลิตภัณฑ์แบบฝังจะตรวจจับความล้มเหลวของซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ และให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับพฤติกรรมของผู้ใช้ เพื่อให้วิศวกรได้รับข้อมูลที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ทำงานได้อย่างถูกต้องและปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง
อุปกรณ์อุตสาหกรรมบางประเภทไม่สามารถเชื่อมต่อได้อย่างง่ายดายเพื่อรองรับผลิตภัณฑ์แบบฝังเหล่านี้ แม้แต่ผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบมาสำหรับ Internet of Things (IoT) ก็ประสบปัญหาการเชื่อมต่อ เช่น สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ข้อจำกัดแบนด์วิดท์ และสายเคเบิลยาว
การถือกำเนิดของเทคโนโลยี System on Chip (SoC) ที่เปิดใช้งาน Bluetooth ทำให้วิศวกรมีการเชื่อมต่อที่ราบรื่นและพลังของไมโครโปรเซสเซอร์สำหรับรองรับการเรียนรู้ของเครื่อง (ML) บนบอร์ด การรวมการเชื่อมต่อเข้ากับการวิเคราะห์อัจฉริยะเป็นเครื่องมือสำคัญในการออกแบบและวงจรการสนับสนุนตั้งแต่แบบพาสซีฟไปจนถึงเชิงรุก
การรวบรวมข้อมูลอัจฉริยะเปลี่ยนแปลงการพัฒนาและการสนับสนุนผลิตภัณฑ์
การพัฒนาและการสนับสนุนผลิตภัณฑ์ที่ประสบความสำเร็จจำเป็นต้องใช้ข้อมูล นักออกแบบที่ไม่เข้าใจว่าลูกค้าใช้ผลิตภัณฑ์อย่างไร รวมถึงสิ่งที่พวกเขาต้องพึ่งพา คุณลักษณะใดที่ยุ่งยากหรือมีช่องโหว่ อาจพบว่าเป็นการยากที่จะอัปเกรดผลิตภัณฑ์ซ้ำ ๆ ให้อยู่ในระดับที่ผู้ใช้ต้องการก. ในทำนองเดียวกัน เจ้าหน้าที่สนับสนุนไม่สามารถแก้ไขปัญหาได้อย่างเพียงพอหากไม่ทราบพฤติกรรมของผู้ใช้ สถานะของระบบ สภาพแวดล้อม และข้อมูลสำคัญอื่นๆ ก่อนหรือในขณะที่เกิดปัญหา
ผลิตภัณฑ์ที่มีความสามารถในการเชื่อมต่อและการวิเคราะห์ออนบอร์ดที่ทันสมัย สามารถทำให้การออกแบบซ้ำและการสนับสนุนมีประสิทธิภาพมากขึ้น ผลิตภัณฑ์ที่ฝังตัวและบีคอนอัจฉริยะสามารถตรวจจับสภาพแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความชื้น และความกดอากาศ และสามารถตรวจจับความเร่งแบบหลายแกน แสงโดยรอบ และสนามแม่เหล็กได้ การประทับเวลาของนาฬิกาเรียลไทม์ (RTC) ช่วยให้ข้อมูลเชื่อมโยงกับเหตุการณ์ระบบอื่นๆ เมื่อใช้การวิเคราะห์ออนบอร์ดหรือเมื่อออกอากาศไปยังเซิร์ฟเวอร์คลาวด์ผ่าน Bluetooth
ตัวอย่างเช่น บีคอนอัจฉริยะที่เชื่อมต่อกับระบบการเคลื่อนที่เชิงเส้นในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมอาจตรวจจับการสั่นสะเทือนที่เพิ่มขึ้นเมื่อความชื้นเพิ่มขึ้น โปรเซสเซอร์ออนบอร์ดสามารถแจ้งเตือนวิศวกรบำรุงรักษาถึงความจำเป็นในการหล่อลื่นเพิ่มเติม การวินิจฉัยข้อผิดพลาดเชิงรุกนี้สามารถลดเวลาหยุดทำงานของอุปกรณ์และค่าบำรุงรักษาได้
ผู้ออกแบบผลิตภัณฑ์ยังสามารถใช้ข้อมูลการสั่นสะเทือนและสิ่งแวดล้อมที่บันทึกไว้เพื่อปรับปรุงระบบการเคลื่อนที่เชิงเส้นในอนาคต ตัวอย่างเช่น พวกเขาอาจแนะนำน้ำมันหล่อลื่นชนิดอื่นที่จะใช้งานได้นานกว่าในสภาพเปียก พวกเขายังอาจออกแบบระบบหล่อลื่นใหม่เพื่อปกป้องระบบจากอิทธิพลภายนอกได้ดียิ่งขึ้น
การดำเนินการตามความท้าทายและแนวทางแก้ไข
เพื่อให้ตระหนักถึงข้อได้เปรียบของการรวบรวมข้อมูลที่ได้รับการปรับปรุงในสภาพแวดล้อม IOT วิศวกรจะต้องเพิ่มประสิทธิภาพการรวบรวมและการวิเคราะห์ข้อมูล การถ่ายโอนข้อมูลใดๆ ไปยังคลาวด์เพื่อการวิเคราะห์นั้นมีความล่าช้าและลดความปลอดภัยของข้อมูล ระบบฝังตัวและบีคอนอัจฉริยะช่วยแก้ปัญหานี้ด้วยการผสานความสามารถด้าน AI และ ML เข้ากับตัวอุปกรณ์ ระบบ Edge AI และ TinyML เหล่านี้มีโมเดลซอฟต์แวร์ที่ปรับขนาดได้ซึ่งช่วยให้โปรเซสเซอร์คาดการณ์อย่างชาญฉลาดตามข้อมูลที่ได้รับในโลกแห่งความเป็นจริง
ฟังก์ชัน ML ในตัวสามารถจับคู่ข้อมูลการสั่นสะเทือน ข้อมูลสิ่งแวดล้อม และการประทับเวลาทั่วโลกได้อย่างง่ายดาย หรือซับซ้อนในการคาดการณ์ข้อกำหนดการบำรุงรักษาตามแนวโน้มของข้อมูล ไม่ว่าจะซับซ้อนหรือเรียบง่าย โมดูล ML สามารถรับและประมวลผลข้อมูลแบบเรียลไทม์โดยไม่ต้องใช้ทรัพยากรเครือข่าย จึงให้ข้อมูลเชิงลึกที่ทันท่วงทีเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงและลดการใช้พลังงาน
อย่างไรก็ตาม ท้ายที่สุดแล้ว บีคอนอัจฉริยะและระบบฝังตัวจำเป็นต้องสื่อสารสถานะกับอุปกรณ์หรือเซิร์ฟเวอร์อื่นๆ ผ่านเครือข่าย การออกแบบระบบแบบดั้งเดิมจำนวนมากมีการเชื่อมต่อแบบอนุกรมแบบมีสายผ่านโปรโตคอล เช่น PROFIBUS, DeviceNet, CANOpen และ Modbus RTU อุปกรณ์สมัยใหม่ต้องใช้โปรโตคอลอีเทอร์เน็ตที่มีความหน่วงต่ำ เช่น PROFINET, EtherCAT, EtherNet/IP หรือ Ethernet POWER อย่างไรก็ตาม การสื่อสารทั้งแบบอนุกรมและอีเทอร์เน็ตจำเป็นต้องมีการวางข้อมูลและสายไฟในโรงงาน และความท้าทายต่อไปนี้ ได้แก่ EMI การลดทอนสัญญาณระหว่างการส่งผ่านสายเคเบิลยาว และการลงทุนในสิ่งอำนวยความสะดวกที่จำเป็นเพื่อบรรเทาอันตรายจากการสะดุด และจัดให้มีการเข้าถึงสำหรับการขับขี่หรือยานพาหนะที่ขับเคลื่อนด้วยตนเอง
การสื่อสารด้วยความถี่วิทยุระยะสั้น (RF) โดยใช้โปรโตคอล Bluetooth สามารถเอาชนะความท้าทายเหล่านี้ได้ บลูทูธบางเวอร์ชัน เช่น บลูทูธพลังงานต่ำ (BLE) ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ปุ่มเพื่อส่งสัญญาณแรงๆ ในระยะ 150 เมตร ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้สายไฟและสายข้อมูล
สัญญาณ BLE ทำงานในย่านความถี่ 2.4 GHz ซึ่งรองรับเครือข่ายเซลลูลาร์และ Wi-Fi บางเครือข่ายด้วย แม้ว่าแบนด์ที่ใช้ร่วมกันอาจส่งผลให้เกิดการรบกวนเครือข่ายและลดความสมบูรณ์ของสัญญาณ แต่ก็เป็นแบนด์ที่เชื่อถือได้มากที่สุดในการเอาชนะอุปสรรคในการมองเห็น เช่น ผนังและอุปกรณ์ เพื่อเอาชนะปัญหา LOS และการรบกวน ระบบ BLE จำนวนมากสามารถใช้เครือข่ายแบบตาข่ายได้ โดยใช้ Internet Protocol เวอร์ชัน 6 (IPv6) เพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ BLE และเชื่อมต่อกับระบบคลาวด์ (รูปที่ 1) การวางตำแหน่งฮอตสปอต Bluetooth อย่างมีกลยุทธ์ยังเพิ่มความแรงและความสมบูรณ์ของสัญญาณภายในเครือข่ายแบบตาข่ายอีกด้วย