Dank IoT erlebt die Ölindustrie einen nie dagewesenen Wandel. Die rasche Einführung von IoT Geräten in der Branche schafft neue Möglichkeiten, die Effizienz zu verbessern und Kosten zu senken. Die automatische Überwachung von Tanks und Pipelines verändert die Arbeitsweise in der Öl- und Gasindustrie, deren Infrastruktur sich oft in abgelegenen und manchmal lebensfeindlichen Umgebungen befindet. Tatsächlich verbessert IoT die betriebliche Effizienz in allen Bereichen, von der Echtzeitüberwachung und der vorausschauenden Wartung bis hin zur Anlagenüberwachung und verbesserten Sicherheit. In diesem Artikel skizzieren wir die Vorteile, Anwendungsfälle, Technologien, Herausforderungen, Lösungen und Fallstudien im Zusammenhang mit den Vorteilen von IoT in der Öl- und Gasindustrie.
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Themen in diesem Blog:
Vorteile
Anwendungsfälle
Technologien
Herausforderungen
Lösungen
Fallstudien
Die Rolle der IoT in der Öl- und Gasindustrie
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Das Internet der Dinge spielt in der Öl- und Gasindustrie in allen Bereichen eine entscheidende Rolle. So überwachen beispielsweise IoT Sensoren die Leistung der Anlagen und verfolgen die Bestände. IoT Geräte auf Bohrinseln können alle Arten von Echtzeit-Bohrparametern wie Bedingungen und Ausrüstungsstatus erfassen und weitergeben. In der Raffinerie- und Verarbeitungsbranche erhalten die Betreiber Echtzeit-Updates zu Temperatur, Durchflussraten und Druck in wichtigen Prozessen. Das Beste daran ist, dass die Betreiber viele dieser Systeme aus der Ferne überwachen können, unglaubliche Effizienz schaffen. Aufgrund dieser starken Auswirkungen ist es kein Wunder, dass die Website IoT auf dem Öl- und Gasmarkt in die Höhe schießt. Nach Angaben von Intellisoftkönnte der Markt für IoT in der Öl- und Gasindustrie bis 2032 einen Wert von 27,7 Mrd. $ erreichen, was einer CAGR von 9,7 % entspricht. Viele verschiedene Daten deuten darauf hin, dass IoT die Öl- und Gasindustrie weiter verändern wird.
Unglaublich, aber IoT kann in der Öl- und Gasindustrie jeden betrieblichen Aspekt verbessern und die betriebliche Effizienz erheblich steigern. Die Überwachung von Arbeitern und Anlagen in Echtzeit kann die Sicherheit verbessern. Eine vorausschauende Wartung, bei der maschinelles Lernen eingesetzt wird, um frühzeitig vor Anlagenausfällen zu warnen, kann Millionen von Dollar einsparen. Die Umweltüberwachung in Echtzeit kann Grenzwertüberschreitungen erkennen und die Bediener warnen, bevor es zu einer Übertretung kommt. Diese und viele weitere IoT Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie sind dank fortschrittlicher Sensoren möglich, die über den gesamten Öl- und Gasbetrieb hinweg vernetzt sind.
Wirkungsgrad
Eine der wirkungsvollsten IoT Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie ist die Möglichkeit, Anlagen aus der Ferne zu überprüfen und zu verwalten. Anlagenüberwachung IoT Öl- und Gassensoren, die an Industrieanlagen angebracht sind, übermitteln drahtlos den Status von Pumpen bis hin zu Pipelines. Da Vibrationen, Druck, Temperatur und mehr in Echtzeit erfasst und an eine digitale Plattform weitergeleitet werden, können Betreiber Probleme erkennen, bevor sie den Betrieb beeinträchtigen. Ein auf IoT basierendes System zur Erkennung von Gaslecks kann beispielsweise eine Warnung senden, die ein potenzielles Leck anzeigt, und so Leckagen und finanzielle Verluste aufgrund einer Störung in der Pipeline vermeiden.
Sicherheit
Feuer und Explosionen stellen ein ständiges Risiko für die Sicherheit der Arbeiter in der Öl- und Gasindustrie dar und machen diesen Beruf zu einem Hochrisikoberuf. Ein Bericht von Deloitte zeigt jedoch, dass Unternehmen, die IoT Wearables für ihre Mitarbeiter einsetzen, die Zahl der Arbeitsunfälle um 48 % senken. IoT wearables. Durch die Integration von Sensoren in Sicherheitswesten und Schutzhelmen können potenzielle Gefahren erkannt und der Träger gewarnt werden, um Unfälle zu vermeiden. Und wenn es doch zu einem Zwischenfall kommt, können IoT Wearables die Rettungskräfte über den Standort, die Umgebungsbedingungen und sogar die Lebenszeichen des Trägers informieren.
Sichtbarkeit in Echtzeit und aus der Ferne
Durch die Kombination von Drohnen und 360°-Kameras haben Unternehmen in der Öl- und Gasindustrie nun die Möglichkeit, ihre Anlagen aus der Ferne zu inspizieren. Anstatt dass Arbeiter eine Anlage manuell inspizieren, können Drohnen nun über die Anlagen fliegen, Daten sammeln und die Informationen in Echtzeit drahtlos übermitteln. Durch den Wegfall der manuellen Inspektionen können Unternehmen die Reisekosten senken, die Sicherheit der Mitarbeiter verbessern und schneller an wichtige Daten gelangen. Ferninspektionen mit Geräten von IoT können daher einen entscheidenden Mehrwert für die Öl- und Gasindustrie schaffen.
Erweiterte Datenanalyse (AI)
IoT Sensoren können alles messen, vom Zustand der Geräte und den Vitalwerten der Mitarbeiter bis hin zu den Umgebungsbedingungen und dem Standort der Geräte. Wenn genügend dieser Rohdaten gesammelt und analysiert werden, können die Teams alle möglichen Erkenntnisse gewinnen. Manager erkennen ineffiziente Prozesse, erhalten Warnungen über defekte Geräte, bevor sie ausfallen, und sogar Vorschläge zur Optimierung der Ressourcennutzung. Mit künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen, die auf diese Daten angewendet werden, können Analyseplattformen versteckte Muster finden, die betriebliche Änderungen vorschlagen, um Kosten zu senken, Ressourcen zu maximieren und die Sicherheit zu verbessern.
Umweltgesetzgebung
Im Frühjahr 2024 hat die US-Umweltschutzbehörde neue Vorschriften erlassen, die erhebliche Änderungen in der Öl- und Gasindustrie erfordern. Infolgedessen muss die Branche nun über eine erweiterte Liste von Emissionsquellen berichten. Dank der Sensoren von IoT , die zur Überwachung von Bereichen wie Fackelschornsteinen eingesetzt werden, können die Betreiber die Verbrennungsprozesse anpassen, um das Abfackeln zu minimieren und ihren Kohlenstoff-Fußabdruck zu verringern.
Es ist kein Wunder, dass IoT in der Öl- und Gasindustrie ein schnelles Wachstum erfährt. Die Zahl der IoT Anwendungsfälle in der Öl- und Gasindustrie ist nahezu unbegrenzt. Ganz gleich, ob es um die Fernkontrolle von Anlagen oder die Vorhersage von Ausfällen geht, die Geräte von IoT sorgen für die nötige Effizienz und helfen gleichzeitig, die Kosten zu senken. In Verbindung mit der Plattform IoT können Betreiber Tausende von Geräten von einem einzigen Bildschirm aus verwalten, Software-Updates an Geräte an entfernten Standorten senden und die Erkenntnisse aus allen Sensordaten analysieren. Betrachten Sie die folgenden Anwendungsfälle für IoT in der Öl- und Gasindustrie:
- Überwachung von Pipelines und Erkennung von Lecks: IoT Sensoren können unsichtbare Dämpfe erkennen, wenn ein Leck aufgetreten ist. Sobald es entdeckt wird, übermittelt das System IoT Warnmeldungen an die Betreiber, die die Pipeline abschalten und einen katastrophalen Schaden verhindern können.
- Für die Sicherheit der Arbeiter: An Sicherheitswesten und Helmen angebrachte Sensoren können die Vitalfunktionen und die Umgebungstemperatur der Arbeitnehmer überwachen und Warnmeldungen senden, wenn die Sensoren gefährliche Veränderungen feststellen.
- Fernüberwachung: Die Verfolgung des Standorts von Fahrzeugen und Geräten mit den Sensoren von IoT hilft den Managern nicht nur, den Überblick über das Inventar zu behalten, sondern kann auch defekte Geräte aus der Ferne ausfindig machen und Hilfe zum Einsatzort schicken.
- Überwachung des Tankdrucks: Niemand möchte, dass Öl aus beschädigten Lagertanks in die Umwelt gelangt. IoT Überwachungssysteme nutzen Sensoren, um Probleme mit dem Tank zu erkennen, damit die Betreiber diese beheben können, bevor das Leck zu einem Notfall wird.
IoT im Bereich Upstream Öl und Gas
Im vorgelagerten Bereich der Öl- und Gasindustrie ermöglichen die Sensoren von IoT , die auf Bohrinseln, Bohrlochköpfen und anderen Anlagen installiert sind, eine Überwachung in Echtzeit. Wenn Anomalien auftreten, können die Betreiber Wartungsarbeiten einplanen, um Ausfälle zu vermeiden. Die Betreiber können sogar IoT Plattformen einsetzen, um Bohrtechniken zu verbessern oder Bohrvorgänge aus der Ferne zu beobachten.
Optimierung der Bohrungen
IoT Sensoren auf Bohrinseln können Ausrüstungsdaten an eine Analyseplattform senden. Mithilfe von maschinellem Lernen kann die Analyseplattform dem Bohrpersonal umsetzbare Vorschläge unterbreiten und sogar Geräteausfälle vorhersagen, bevor sie auftreten.
Management der Integrität von Pipelines
Bei älteren Rohrleitungen besteht die Gefahr von Ausfällen und Leckagen. Traditionell bedeutet dies, dass vermehrt manuelle Inspektionen durchgeführt werden, die die Kosten des Projekts in die Höhe treiben. Mit Drohnen, die mit Sensoren ausgestattet sind und Pipelines in jeder beliebigen Gegend überfliegen, sorgen die Gaslecksuchgeräte IoT dafür, dass die Arbeiter sicher sind und das Problem schnell beheben können.
Prozessoptimierung und -steuerung
Je komplexer die Prozesse werden, desto schwieriger wird es, sie manuell zu optimieren. Große Ölgesellschaften verwalten über 50.000 Bohrlöcher. Mit den Analyseplattformen von IoT können vorgelagerte Öl- und Gasunternehmen die Ölförderanlagen aus der Ferne und in Echtzeit überwachen. Wenn dann ein Leck entdeckt wird, können automatisierte Systeme die Pipelines automatisch abschalten.
IoT in Midstream Öl und Gas
Im Midstream-Segment der Öl- und Gasindustrie befördern die Betreiber Öl und Erdgas von den Förderstellen zur Umwandlung in Brennstoffe, die dann an die Kunden geliefert werden. Auf dem gesamten Weg dorthin überprüfen Sensoren die Pumpstationen, IoT Gaszähler, Lagerstätten, Verbindungspunkte und Ventile, um die Effizienz zu verbessern.
Überwachung des Rohöldrucks in Pipelines
Im Midstream-Segment der Öl- und Gasindustrie können speziell entwickelte Durchflussmesser eingesetzt werden, die den Druck des Öls in der Pipeline messen. Wenn sich der Druck ändert, kann ein automatischer Alarm ein Leck anzeigen, das durch korrodierte Rohre oder Diebstahl verursacht wurde.
Überwachung von Lagertanks
IoT Sensoren in Kraftstofflagertanks können Tankfüllstände, Druck und Durchflussmengen überwachen. Automatische Warnmeldungen ermöglichen es den Betreibern zu handeln, wenn der Druck über oder unter einen bestimmten Wert steigt.
Leckage in der Pipeline
Intelligente Ventile, Pumpen und Filter, die mit Hilfe von IoT -Geräten Leckagen in einer Pipeline aufspüren, stellen eines der kritischsten Probleme in der Öl- und Gasindustrie dar. Gerissene Pipelines können zu gefährlichen Zuständen wie Verschmutzung und sogar Explosionen führen.
IoT in der nachgelagerten Öl- und Gasindustrie
Der nachgelagerte Sektor der Öl- und Gasindustrie befasst sich mit allem, was mit der Raffinierung von Kraftstoffen und der Lieferung von Kraftstoffen von Raffinerien zu Tankstellen bis hin zur Verarbeitung von Abfallprodukten zu tun hat. IoT in Kombination mit KI, maschinellem Lernen und Automatisierung kann die Kosten senken, die Nutzung von Anlagen verbessern, die Zuverlässigkeit erhöhen und die Sicherheit verbessern. IoT Geräte können den ökologischen Fußabdruck minimieren, Ausfallzeiten reduzieren und die betriebliche Effizienz verbessern.
Verbesserung der nachgelagerten Logistik
Die Echtzeitüberwachung IoT durch digitale Sensoren in der Öl- und Gaslogistik verbessert die Zeitplanung des Materialtransports, die Routen, die Kraftstoffeffizienz und die transparente Materialverfolgung. So verbessern beispielsweise Sensoren zur Verfolgung von Gasflaschen IoT das Gesamtverständnis für den Transport von Gasflaschen durch die Lieferkette.
Gewährleistung der Raffineriesicherheit
Ein IoT Gassensor kann erkennen, wenn die Sauerstoffkonzentration unter einen für die Arbeiter sicheren Grenzwert fällt. Beispielsweise können Methan, Butan und andere Gase, die in Ölraffinerien in hohen Konzentrationen verwendet werden, den Sauerstoff in einem Raum verdrängen, so dass die Arbeiter diesen Erstickungsgasen ausgesetzt sind. IoT Geräte können die Arbeiter warnen, bevor die Situation kritisch wird, so dass sie genügend Zeit haben, sich in Sicherheit zu bringen.
Aufrechterhaltung der Umweltkonformität
Im Jahr 2024 hat die EPA ein Paket von Vorschriften zur Verringerung der Freisetzung von Ethylenoxid und Chloropren erlassen. Wenn diese neue Norm vollständig in Kraft tritt, wird die Freisetzung dieser Schadstoffe aus Anlagen, die unter die neue Regelung fallen, um 80 % reduziert. Während Raffinerien verschiedene Methoden anwenden können, um die Freisetzung von Schadstoffen in die Umwelt zu begrenzen, kann ein mit dem Internet verbundenes System ein intelligentes Gasüberwachungssystem in Echtzeit ( IoT ) und automatische Warnmeldungen liefern. Durch den Erhalt von Frühwarnungen können die Anlagenbetreiber die Emissionen anpassen, bevor sie die zulässigen Grenzwerte überschreiten.
Durch den Einsatz von IoT in der Öl- und Gasindustrie werden unglaubliche neue Effizienzsteigerungen möglich. Das Internet der Dinge besteht aus verschiedenen Technologien, die zusammenarbeiten, um ein System der Sensorik, Konnektivität, Datenübertragung und Analyse zu schaffen. Ferngesteuerte Sensoren, Cloud-Computing, Geräte zur Netzwerkanbindung, Maschine-zu-Maschine-Kommunikation und Datenanalyse bilden die technologischen Kernstücke von IoT. In diesem Abschnitt werden wir diese Schlüsselkomponenten eines IoT Systems untersuchen und wie sie zusammenarbeiten, um einen transformativen Wert für die Öl- und Gasindustrie zu schaffen.
Ferngesteuerte Sensoren
Mit der Einführung von IoT Geräten kann sich jedes Segment der Öl- und Gasindustrie verändern. Keine manuellen Inspektionen und riskanten menschlichen Eingriffe mehr. Stattdessen können die Betreiber auf eine unglaubliche Bandbreite an Fernerkundungslösungen zurückgreifen, um die Bedingungen an abgelegenen und manchmal gefährlichen Orten von der Sicherheit einer Kommandozentrale aus zu überprüfen und zu kommunizieren.
- Überwachung von Ölplattformen - Betreiber von Ölplattformen können mit Hilfe von Sensoren, die überall auf der Plattform angebracht sind, sofort die Umweltbedingungen wie Wellenhöhe und Windgeschwindigkeit messen. Sensoren können auch kritische Betriebsparameter wie Temperatur, Druck und Vibrationspegel messen, um den Arbeitern zu helfen, den Betrieb sicher zu verbessern.
- Pipelinebetrieb - Mit Hilfe von Funkfrequenz-Füllstandssensoren in Pipelinesystemen können die Betreiber den Status der Pipelines in Echtzeit überprüfen und schnell reagieren, wenn Durchflussraten oder Füllstände von den normalen Bereichen abweichen.
- Flottenmanagement - IoT Sensoren für die Öl- und Gasindustrie können die Überwachung von Tankern und Schiffen ermöglichen, um Standort, Zustand, Leerlaufzeit, Ladungsstatus und vieles mehr in Echtzeit zu messen und so die Nutzung der Transportmittel zu optimieren.
Drahtlose Netzwerkkonnektivität
In einigen Teilen der Welt kämpft die Öl- und Gasindustrie mit einer veralteten Infrastruktur. Daher planen die meisten Öl- und Gasunternehmen, mehr in digitale Technologien zu investieren, um die Wartung zu verbessern, anstatt Infrastruktur und Maschinen zu ersetzen. Technologien zur Netzwerkanbindung bilden das Herzstück jeder digitalen Fernüberwachungslösung. Zu den beliebten drahtlosen Technologien, die in der Öl- und Gasindustrie IoT zum Einsatz kommen, gehören LoRA und LoRaWAN, LTE, NB-IoT, Zigbee, Wi-Fi und Bluetooth Low Energy.
Diese Protokolle unterstützen eine breite Palette von Öl- und Gasanwendungen:
- Fernüberwachung von Ölplattformen - Ölfelder und Ölplattformen an abgelegenen Standorten erfordern oft drahtlose Netzwerklösungen mit geringem Stromverbrauch wie Zigbee, die große Mesh-Netzwerke von Sensoren unterstützen können, die Daten von der gesamten Ölplattform sammeln.
- Kommunikation in Kontrollräumen - Für die Datenkommunikation in unmittelbarer Nähe, z. B. in Kontrollräumen, können Wi-Fi-Antennen eine zuverlässige Verbindung für die Datenübertragung herstellen.
- Mit Kameras ausgestattete Drohnen auf Offshore-Ölplattformen - Mit dieser Technologie können manuelle Inspektionen um 75 % und die Zeit bis zum Abschluss einer Inspektion um 90 % reduziert werden, wenn private 5G-Hochgeschwindigkeitsnetze genutzt werden.
Datenanalyse
Das Sammeln von Sensordaten in allen Bereichen der Öl- und Gasindustrie bietet eine große Chance, den Betrieb zu rationalisieren, die Sicherheit zu verbessern, Anlagenausfälle vorherzusagen und vieles mehr. Doch keiner dieser Anwendungsfälle funktioniert ohne Datenanalyse.
Zentralisierte Plattformen bieten ein Dashboard, über das Betreiber Einblicke erhalten, große Netzwerke von Geräten verwalten und sich über aufkommende Geräteprobleme aus der Ferne informieren können. Diese cloudbasierten Plattformen synthetisieren Sensordaten, manchmal mit Hilfe von KI, um Erkenntnisse zu gewinnen, die den Betreibern sonst entgehen könnten.
- Öl- und Gasförderung - Eine McKinsey-Studie aus dem Jahr 2022 ergab, dass Echtzeit-Analysen die Effektivität der Anlagen um bis zu 10 % verbessern.
- Ölexploration - 5G-fähige hochauflösende seismische Daten, die in Echtzeit analysiert werden, helfen bei der genauen Entdeckung potenzieller Reserven
- Pipeline-Überwachung - Die Kombination fortschrittlicher Analysen mit KI und maschinellem Lernen in Echtzeit kann Erkenntnisse in Echtzeit liefern, z. B. die Erkennung von Leckagen, bevor sie Umweltschäden oder regulatorische Probleme verursachen.
Die Zukunft von IoT in der Öl- und Gasindustrie
Die Öl- und Gasindustrie steht vor wichtigen Entscheidungen über ihren Platz im zukünftigen globalen Energiesystem, da saubere Energiesysteme auf dem Vormarsch sind. Beim Übergang zu einer Netto-Null-Energieversorgung werden Öl und Gas mit der Zeit deutlich zurückgehen. Um jedoch während der Umstellung auf saubere Energie profitabel zu bleiben, müssen Technologien zur Kostensenkung und Rationalisierung des Betriebs genutzt werden. Hier können die Technologien von IoT eine enorme Hilfe sein. Öl- und Gasunternehmen sammeln bereits alle Arten von Daten
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Vernetzte Arbeitskräfte
Mit Hilfe der 5G-Konnektivität können Techniker und Betreiber mit dem Internet verbundene Geräte wie Headsets, Mobilgeräte und mehr nutzen, um über ein IoT Netzwerk auf komplexe technische Informationen zuzugreifen und so schnellere Entscheidungen vor Ort zu treffen. Es wird viele IoT Anwendungsfälle in der Öl- und Gasindustrie geben, aber die Fehlersuche in Echtzeit mit entfernten Experten und einer Kamera wird den Wartungsprozess vor Ort verbessern.
Automatisierung an der Grenze
Abgelegene Einrichtungen, wie z. B. Bohrinseln, haben oft Probleme mit einer zuverlässigen Verbindung. Edge Computing verarbeitet und speichert Daten näher an der Quelle und reduziert die Kommunikation mit dem Rechenzentrum. Der Einsatz von KI am Rande der Anlage ermöglicht eine stärker automatisierte Entscheidungsfindung. Die Konvergenz von Edge, KI und IoT in der Öl- und Gasindustrie wird die betriebliche Effizienz und die Sicherheit der Arbeiter verbessern.
Digitale Zwillingstechnologie
Digitale Zwillingstechnologien ermöglichen virtuelle Modelle von physischen Anlagen. In der Öl- und Gasindustrie könnte ein digitaler Zwilling die Ausrüstung modellieren, um vorherzusagen, wann eine Wartung erforderlich ist. Digitale Zwillinge können aber auch viele andere Prozesse und Infrastrukturen modellieren. Durch die Kombination von KI, maschinellem Lernen, Blockchain und AR/VR mit den Technologien von IoT werden digitale Zwillinge Öl- und Gasunternehmen dabei helfen, viele Bereiche ihrer Geschäftstätigkeit digital zu transformieren.
Das Internet der Dinge verspricht, die Öl- und Gasindustrie zu verändern, aber die Konnektivität ist immer noch eine Herausforderung. Oft verfügen Anlagen an abgelegenen Standorten nicht über die Konnektivität, um eine effektive IoT Strategie zu unterstützen. Außerdem sind Öl- und Gasunternehmen möglicherweise nicht in der Lage, die Hardware und die zugehörige Infrastruktur einzurichten, die für die Unterstützung aktueller und künftiger IoT Anwendungen erforderlich sind. Zu den herkömmlichen Kommunikationstechnologien gehören Push-to-Talk und papierbasierte Handbücher, die die Branche kaum in die Lage versetzen, in allen ihren Segmenten effizienter und effektiver zu werden.
- Ländliche oder abgelegene Internetanbindung - Viele Öl- und Gasanlagen befinden sich in abgelegenen Gebieten und verfügen oft nicht über eine angemessene Anbindung, um IoT zu ermöglichen. In der Tat verlassen sich viele Unternehmen immer noch auf Altsysteme und -infrastrukturen. Die Modernisierung dieser Systeme ist nicht einfach, da sie zusätzliche Mittel und Fähigkeiten erfordern.
- Sammeln, Speichern, Sichern und Analysieren von Daten - effektives Datenmanagement bedeutet, die Qualität, Sicherheit und Zugänglichkeit von Daten zu gewährleisten, um fundierte Entscheidungen treffen zu können. In der Öl- und Gasindustrie werden viele Daten in den Bereichen Entdeckung, Förderung, Raffinerien, Verarbeitungsanlagen und Vertriebslogistik verarbeitet. Die größten Herausforderungen bei der Datenverarbeitung in der Öl- und Gasindustrie sind manuelle Prozesse und dezentrale Anwendungen. Ohne zentralisierte Datenverwaltung bleiben die Daten in Silos und werden von fortschrittlichen Analyse- und KI-Plattformen nicht genutzt.
- Einrichtung und Skalierung von Hardware und Infrastruktur - Eine der größten IoT Herausforderungen für die Öl- und Gasindustrie ist die Integration von IoT mit ihren Altsystemen. Die Frage, wie und wann die wachsende Zahl von Geräten skaliert werden soll, und die Auswahl der richtigen Ausrüstung für den aktuellen und künftigen Bedarf verhindern, dass die Branche den größtmöglichen Nutzen aus einer IoT Lösung zieht.
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