Jeśli wszelkie techniki łączności między maszynami miałyby się zawierać w jakimś zbiorze, to prawdopodobnie zawarłyby się właśnie w takim z etykietką „Machine To Machine”. Nawet rozwijający się internet rzeczy działa w oparciu o komunikację M2M. Umożliwia ona bowiem współdziałanie wszystkim maszynom wymieniającym między sobą jakieś informacje. Wymiana danych może zachodzić dzięki wybranemu łączu i, co najważniejsze, bez pośrednictwa człowieka. Właśnie wyeliminowanie udziału człowieka w procesie zbierania i przesyłania zebranych informacji stanowi o sile komunikacji M2M, ponieważ pozwala ona zarządzać danymi w taki sposób, w jaki człowiek nie byłby w stanie.

Sposób działania komunikacji maszyn można łatwo wyobrazić sobie na przykładzie źródeł odnawialnych, np. paneli słonecznych. Dane zbierane przez czujniki z paneli fotowoltaicznych na temat ich nasłonecznienia i dostępnej energii są przesyłane do jednostki centralnej. Ta natomiast przetwarza otrzymane informacje i na ich podstawie jest w stanie odpowiednio przewidzieć potrzeby i zaplanować wykorzystanie niezbędnych zasobów odnawialnej energii. W momencie transmisji danych z czujników umieszczonych w panelach do jednostki centralnej i podjęcia na tej podstawie decyzji przez maszynę zaszedł proces komunikacji Machine To Machine. 

Decyzję o wykorzystaniu zasobów na podstawie otrzymanych danych oczywiście równie dobrze może podjąć człowiek, jednak nie byłby on w stanie tych danych pozyskać i przekazać dalej w tak wydajny i jakościowy sposób, w jaki robią to czujniki. Oczywiście zastosowań sieci M2M jest więcej, jednak zawsze ich ostatecznym celem jest usprawnienie danego procesu pod względem wykonawczym i finansowym.

Łączność w każdym standardzie

Do stworzenia systemu M2M można wykorzystać publiczne sieci w postaci Ethernetu lub też bezprzewodowe technologie Bluetooth czy ZigBee, a także inne klasyczne standardy przewodowe. Tak skonstruowane siatki komunikacyjne mogą działać przez lata przy niskim poborze energii z możliwością stałej rozbudowy. Na potrzeby komunikacji maszyn na większą odległość stosuje się sieci GSM, które mogą wykorzystywać jej wszystkie standardy – w tym LTE, a w niedalekiej przyszłości także 5G. Zastosowanie technik łączenia na dalekie dystanse pozwala łączyć ze sobą urządzenia rozsiane po całym świecie, które ponadto mogą zmieniać swoją pozycję w czasie pracy. Oczywiście każdy typ łącza ma swoje zalety i ograniczenia związane z szybkością przesyłu danych, poborem energii, zasięgiem czy maksymalną liczbą urządzeń w sieci. Wybór odpowiedniego łącza jest zatem uzależniony od konkretnych potrzeb, których może być mnóstwo.

Komunikacja maszyn wyewoluowała z aplikacji telemetrycznych, które były używane do przesyłania danych pomiarowych na duże dystanse. Tym, co odróżnia komunikację M2M od klasycznej telemetrii, i co sprawiło, że techniki stosowane w NASA czy w bolidach Formuły 1 znalazły zastosowanie dosłownie wszędzie, jest fakt, że M2M zamiast wykorzystywać losowe fale radiowe, wykorzystuje wspomniane wyżej sieci. Jest to o tyle istotne, że fale radiowe najczęściej potrzebują mocnego źródła sygnału, a przy użyciu i szerokiej dostępności sieci zdalnych lub kablowych ten problem zostaje zniwelowany. 

Od fabryki po inteligentny dom

Dzisiejsze środowiska przemysłowe bazują przede wszystkim na technologii, dlatego rozwiązania M2M stają się wręcz obowiązkowe we wszelkich fabrykach, halach produkcyjnych i innych obszarach przetwórczych. Informacje zbierane przez czujniki i wymieniane między sobą mogą być tak samo istotne i przydatne podczas produkcji jedzenia, magazynowania towarów czy w sieciach elektroenergetycznych. Dzięki wykorzystaniu takich czujników można stale dążyć do optymalizacji procesów produkcyjnych i całkowicie kontrolować ich przebieg – oczywiście zdalnie i bez ingerencji osób trzecich. Stała weryfikacja i uzupełnianie niezbędnych materiałów do produkcji, określanie zapotrzebowania na energię czy kontrola ilości konkretnych substancji to czynności, których oddanie w ręce technologii jest praktycznie jedyną możliwością stworzenia wydajnego ekosystemu produkcyjnego na dużą skalę. Ponadto pozyskiwane dane można wykorzystać do stosowania predykcyjnego utrzymania ruchu. W zależności od skonfigurowania i zaawansowania sieci mogą one pomóc albo zlokalizować i zgłosić zaistniałą awarię, albo w ogóle nie dopuścić do niej poprzez wcześniejsze zaalarmowanie o złym stanie technicznym danego sprzętu.

Żeby coś mogło powstawać we wspomnianych fabrykach, potrzebne są do tego odpowiednie surowce i energia, których pozyskanie także ułatwia komunikacja maszyn. Bezprzewodowe czujniki mogą bowiem wysyłać przykładowo informacje o ciśnieniu, natężeniu przepływu czy temperaturze panującej w miejscach wydobycia różnych paliw, przez co można odpowiednio dostosować sprzęty do panujących warunków. Wydobyta w ten sposób benzyna na nic się jednak nie zda, jeśli napędzany nią samochód utknie w korku, dlatego sieci M2M wykorzystuje się także do zarządzania ruchem ulicznym i rozładowywania wzmożonego ruchu. Informacje takie jak prędkość i liczba samochodów pomagają sterować światłami i znakami ulicznymi, by zapewnić jak największą płynność ruchu. 

Sprawny powrót do domu to jednak nie koniec styczności z komunikacją M2M w życiu codziennym. Fakt, że do stworzenia sieci M2M potrzebne są zaledwie trzy powszechne technologie w postaci bezprzewodowych czujników, sieci internetowej i jednostki centralnej sprawia, że używa się jej także w zastosowaniach domowych. Oczywiście nie oznacza to, że każdy może z łatwością skonstruować własną sieć M2M, ale już praktycznie każdy może ją mieć we własnym domu. Inteligentny system oświetlenia, zdalnie sterowane rolety czy kontrolowanie temperatury każdego z pomieszczeń to już coraz częściej stosowane przykłady opisywanej techniki komunikacji. Same pomiary poboru prądu, wody czy gazu w budynkach są często zliczane i analizowane dzięki sieciom M2M, co pozwala lepiej wyceniać i zarządzać mediami – zwłaszcza w czasie wzmożonego zużycia.

Prognozy i zagrożenia

Powyższe przykłady pokazują, że komunikacja maszyn może zachodzić na każdym kroku już dziś, a badania i prognozy tylko potwierdzają jej mocną pozycję w przyszłości. Według przewidywań Mordor Intelligence rynek usług M2M w latach 2020-2025 ma wzrosnąć o 28,61%, a Markets And Markets podaje, że liczba połączeń w ramach sieci M2M ma wzrosnąć z poziomu 1,47 miliarda w 2016 do 3 miliardów w 2023 r. Będzie to możliwe dzięki rozwojowi Przemysłu 4.0, stopniowemu wdrażaniu sieci 5G i coraz bardziej zaawansowanej sztucznej inteligencji, które będą tworzyć jeszcze większe możliwości dla komunikacji maszyn.

Oczywiście komunikacja maszyn ma także swoje ograniczenia i słabości. Często nawet najmniej skomplikowane sieci M2M są skonstruowane z kilku typów urządzeń od różnych producentów, przez co konfiguracja systemu może być kłopotliwa ze względu na zróżnicowanie interfejsów i obsługę każdego z elementów. Połączenie wszystkich urządzeń z siecią wiąże się także z niebezpieczeństwem ich przechwycenia czy przejęcia wrażliwych danych. Ponadto autonomiczne decyzje maszyn podejmowane na podstawie danych z czujników nie zawsze muszą okazać się słuszne, np. ze względu na nieprzewidziane czynniki zewnętrze. Mimo że sztuczna inteligencja stale się rozwija, to jednak jej możliwości są najczęściej ograniczone do konkretnej liczby zaprogramowanych scenariuszy.

Przyszłość komunikacji M2M mimo wszystko wydaje się bardzo jasna. Rozwój technologiczny oczywiście będzie ją napędzał, ale ostatecznie wszystko leży w umiejętnym i pomysłowym wykorzystaniu możliwości, jakie dają opisywane aplikacje, a nie sama ich technologia. Najpopularniejsze zastosowania sieci M2M opierają się bowiem często na urządzeniach, które były dostępne już od dłuższego czasu, ale połączone i wykorzystane w odpowiedni sposób stworzyły coś zupełnie nowego.

źródło zdjęcia: Pixabay – geralt