Интернет вещей (IoT) не только объединяет «умные» изделия, но и оказывает влияние на все мировое бизнес-сообщество, способствуя повышению конкурентоспособности компаний [1] и совершенствованию работающих в сети конечных изделий, снабженных встроенными «умными системами», которые порождают информационные потоки больших объемов, пополняют статистику изменения эксплуатационных характеристик изделий и автоматически обновляют встраиваемое программное обеспечение, что позволяет им эволюционировать. При этом сохраняются отношения информационного обмена компании-изготовителя с пользователями, а основными областями приложения Интернета вещей становятся отрасли, ориентированные на сервисы и контроль их качества: транспортное обслуживание, медицинские высокотехнологичные исследования, эксплуатация недвижимости, контроль параметров работы сложных технических устройств, сбор и отображение статистики эффективности использования технических решений. «Умные» изделия способствуют изменению понимания роли и места Интернета вещей в современном мире — к 2025 году он может приносить мировой экономике до 11,1 трлн долл. в год [2], а по данным аналитиков Accenture, к 2030 году вклад Интернета вещей в мировое производство мог бы составить около 14,2 трлн, что даст прибавку в 11% к мировому ВВП. Аналитики едины в том, что основой информационной интеграции при сохраняющихся опережающих темпах выпуска «интеллектуальной» техники во всех отраслях станет именно Интернет вещей.

Однако существует похожий на Интернет вещей стек технологий, включающий в себя и интеллектуальные устройства, и коммуникационную инфраструктуру, и организацию выработки оперативных решений по совместному применению связанных «вещей». Речь идет о дискретном промышленном производстве, неотъемлемая часть которого — системы CAE/CAM, M2M (manufacturing to manufacturers — «производство средств производства») и DAQ (Data AcQuisition — «системы сбора данных»). Современное дискретное производство с его автоматизированными комплексами, роботизированными линиями, станками с ЧПУ включает, по сути, все компоненты Интернета вещей — любое автоматизированное рабочее место, имеющее типичный набор характеристик «умного» устройства, немыслимо без коммуникационной инфраструктуры и обязательно включает управляющее ПО. Отсюда следует, что ожидаема конвергенция Интернета вещей и стека технологий машинного производства, а прогресс в автоматизации производства будет связан с использованием технологий Интернета вещей, что в целом позволяет говорить о начале четвертой промышленной революции [3] и развертывании Индустриального интернета (Industrial Internet of Things, IIoT).

Поскольку в области CAM сформировалось и эффективно функционирует сообщество технических специалистов, существует парк производственных мощностей автоматизированного «традиционного» машинного производства, накоплен опыт технологий M2M SCADA, MES и т.п., «традиционные» технологии автоматизированного и автоматического производства будут и в дальнейшем активно использоваться в организации сквозных производственных процессов на уровне «цех — производственный участок — сборочная линия». Для объединения этих «традиционных» технологий, всех их типов и конфигураций с целью разработки и эксплуатации изделий любого уровня сложности требуется промежуточный слой, ответственный за унификацию процессов интеграции традиционных технологий производства в единое информационное пространство Интернета вещей. Разработка такого слоя затронет интерфейсы к устройствам, программную и инфраструктурную составляющие. Для реального Индустриального интернета необходимо провести доработку шлюзов и конвертеров из стандартов информационных моделей данных и шин передачи данных структур SCADA/MES/M2M/DAQ, обслуживающих конечные интеллектуальные изделия производственного назначения, в стандарты представления и передачи данных в Интернет вещей. В первое время это будут недорогие контроллеры, встраиваемые как дополнительные ИТ-модули и работающие с промышленным интеллектуальным оборудованием по шинам передачи данных в форматах традиционного стека, которым предстоит транслировать получаемую от оборудования информацию в инфраструктуру Интернета вещей. Такие контроллеры-шлюзы работают с промышленными стандартами информационного обмена интеллектуального оборудования (I2C, SCI, UART, RS-232-C, CAN, Modbus, Profibus и т. д.), преобразуя поток данных реального времени в пакеты передачи информации систем Интернета вещей, работающих с популярными стандартами 802.11b/g/n, 802.15.4, CGM и т. д. Имеющиеся сегодня микроконтроллеры на платформе ОС Linux, снабженные набором программируемых прототипов интерфейсных коммуникационных подсистем, уже используются для такого рода задач промежуточного слоя, позволяя станку, роботу и производственной линии работать в требуемой операционной последовательности по «своим» интерфейсам и в режиме реального времени, а с внешним миром общаться как обычное «умное» устройство Интернета вещей.

Для разработки переходного к Индустриальному интернету оборудования требуется обеспечить аппаратно-«вещевую» и инфраструктурную составляющие стека Интернета вещей, а также провести изменения в организации. По сути, для активизации разработок в области Индустриального интернета необходимо наличие платформы создания решений, одновременно учитывающих особенности традиционных подходов, принятых в производстве, и стека Интернета вещей. Именно платформы, а не отдельных решений для каждого индивидуального и особенного ландшафта цифрового производства предприятия — в мире нет двух одинаковых по структуре, парку оборудования, сети поставщиков и бизнес-стратегии предприятий. Для массового перехода к Индустриальному интернету потребуется платформа, позволяющая управлять «умными» устройствами, поддерживать архитектуру интеграции, обеспечивать информационную безопасность обмена данными, вести единую модель данных, поддерживать визуализацию и решать задачи аналитики.

Поставщиками такого рода платформ для Индустриального интернета могут стать компании, имеющие опыт в области автоматизации разработки и производства сложных изделий (CAM в составе PDM/PLM), способные поставлять ИТ-решения и обладающие ресурсами для разработки ПО корпоративного уровня. Вряд ли стоит ожидать предложения таких платформ от компаний, занимающихся внедрением технологий Интернета вещей, — этот сектор еще слабо структурирован, и крупных компаний здесь нет. Участники этого рынка далеки от разработок в сфере автоматизации производства и не готовы предлагать свои методы для разработки в «классическом» понимании (умный дом, умный холодильник, умная метеостанция и т. д.) в качестве платформы Индустриального интернета. Более того, компании, накопившие опыт в интеграции решений Интернета вещей, становятся объектом купли-продажи для компаний — разработчиков производственных систем. Известные игроки ИТ-рынка, включая и поставщиков решений ERP (Cisco, IBM, SAP и др.), уже давно поодиночке не играют. И хотя они могли бы дополнить свои системы решениями Индустриального интернета, но не имеют опыта встраивания своих решений в стек технологий работы с производственным оборудованием. Иначе говоря, неясно, как, например, SAP или Cisco будут организовывать взаимодействие парка станков с ЧПУ со сварочными и транспортными роботами, а также с автоматизированными линиями.

В таблице представлены платформы Индустриального интернета, предлагающиеся сегодня на рынке.

Платформы Индустриального интернета
Платформы Индустриального интернета


***

Индустриальный Интернет не следует воспринимать как простой перенос решений Интернета вещей на инфраструктуру промышленного предприятия. Для полноценного Индустриального интернета необходимо построить сеть станков с ЧПУ, роботов и автоматизированных линий, взаимодействие которых автоматически выстраивается в соответствии с процессным подходом, а аналитика подпитывается за счет постоянного мониторинга параметров «умного» оборудования. Развертывание Индустриального интернета требует платформы разработки, в противном случае такая работа в каждом случае будет носить уникальный характер. Такую платформу уже сегодня способны вывести на рынок производители, работающие в секторе межмашинного взаимодействия, и поставщики систем PLM.

Литература

  1. Ирена Боянова, Джордж Херлберт, Джеффри Воас. Интернет будущего // Открытые системы.СУБД. — 2014. — № 6. — С. 28–31. URL: http://www.osp.ru/os/2014/06/13042314 (дата обращения: 18.08.2016).
  2. James Manyika, Michael Chui, Peter Bisson, Jonathan Woetzel, Richard Dobbs, Jacques Bughin, Dan Aharon. Unlocking the potential of the Internet of Things (Report McKinsey Global Institute June 2015). URL: http://www.mckinsey.com/business-functions/business-technology/our-insights/the-internet-of-things-the-value-of-digitizing-the-physical-world (дата обращения: 18.05.2016).
  3. The Next Industrial Revolution: A Manufacturing Leadership White Paper Sponsored by Microsoft How the Internet of Things and Embedded, Connected, Intelligent Devices will Transform Manufacturing — A Manufacturing Leadership White Paper, Frost&Sullivan. — 2016. — P. 1–12.
  4. Павел Храмцов. Быть или не быть стандартам Интернета вещей? // Открытые системы.СУБД. — 2015. — № 2. — С. 24–26. URL: http://www.osp.ru/os/2015/02/13046275 (дата обращения: 18.08.2016).

Владимир Краюшкин (vkray@pts-russia.com) — руководитель проектов, компания «ПТС», Марина Пирогова (PirogovaMA@mpei.ru), Ирина Лешихина (liy56@mail.ru) — доценты МЭИ.

Купить номер с этой статьей в PDF