Как это работает: промышленный интернет вещей

Еще на заре развития компьютерных сетей возникли концепции передачи данных не только между людьми, но и различным оборудованием, от бытовой техники до станков. Это направление получило название «интернет вещей» (Internet of Things, IoT).

Цифровизация производства с помощью интернета вещей позволяет снизить затраты на техническое обслуживание оборудования, сократить эксплуатационные расходы за счет более эффективного использования электроэнергии и уменьшить количество простоев.

Рассказываем, что такое индустриальный интернет, как машины объединяются в сети и что делает Ростех в этой сфере.
 

Что дает объединение машин в сети?

В начале нашего века воображение публики буквально будоражили картинками будущего, в которых кофеварки, будильники, кондиционеры, системы освещения взаимодействуют между собой с помощью коммуникационных систем. Самым потрясающим в подобной футурологии был не сам факт автоматизации процессов, а соединение разных приборов в единую сеть, которая обслуживается с помощью интернет-протоколов.

Уже в конце нулевых фантастика потихоньку становится реальностью, а число подключенных к сети единиц техники превысило население Земли. В начале 2010-х годов интернет вещей получил отраслевое деление: потребительский, медицинский, финансовый, транспортный, промышленный. Речь шла уже не только об «умном доме», но уже об «умной» логистике, финансах, «умных» транспортных компаниях, заводах и фабриках.

Промышленный интернет вещей (Industrial Internet of Things, IIoT) − это совокупность сетей, к которым подключены участники промышленных процессов: производственные мощности, люди, машины, облака с данными. Специальные датчики и ПО для сбора и обмена данными позволяют системам вести контроль и управление в автоматическом режиме.

Промышленный интернет вещей дает возможность объединить технические данные с одной производственной линии, завода или сети предприятий. С помощью такого объединения можно активно повышать производительность, выявляя проблемы, тормозящие производственный процесс, оптимизировать работу людей и оборудования. В результате увеличивается качество продукции, происходит рост рентабельности, конкурентоспособности, улучшается контроль за производством. В свою очередь, себестоимость продукции, материальные и энергетические затраты снижаются, а условия труда работников улучшаются; повышается уровень безопасности на производстве и растет производительность труда.

В качестве конкретного примера использования интернета вещей можно назвать прогнозирование качества продукции на основе таких источников данных, как производственное оборудование, условия окружающей среды и наблюдение сотрудников.

Еще одним направлением может стать детальный мониторинг состояния машин и оборудования, что позволит правильно оценивать эффективность их работы. Интернет вещей, например, соберет все показатели температуры и вибраций, а также коды ошибок. На основе этих и других показаний датчиков можно определить, работает ли оборудование оптимально. Так можно убедиться, в полной ли мере реализуются возможности производства.

В сфере профилактического обслуживания датчики и другое оборудование позволяют собирать и анализировать данные о состоянии оборудования. Это дает возможность выявлять неисправности до того, как они существенно повлияют на производственные процессы. Такой контроль помогает продлить срок службы оборудования, обеспечить более безопасные условия работы для сотрудников и оптимизировать все цепочки поставок.

Ростех подключает отечественный интернет вещей

Промышленный интернет вещей является важнейшим элементом Четвертой промышленной революции (Industry 4.0) наряду с дополненной реальностью, блокчейном, аналитикой больших данных, искусственным интеллектом и прочими технологиями, которые уже работают, воплощая в реальность научную фантастику недавнего прошлого.

«Прозевать» промышленный интернет вещей − значит, сойти с дистанции научно-технического прогресса, потерять конкурентоспособность на мировом рынке.

Ростех активно внедряет технологии интернета вещей и, что в наше время особенно важно, разрабатывает собственные решения в этой передовой сфере. Научно-производственное предприятие «Исток» им. А.И. Шокина холдинга «Росэлектроника» стало центром компетенций в этой сфере и уже наработало солидную экспертизу.

Специалисты «Истока» создали и развили решение для управления инженерными системами на базе интернета вещей, относящееся к категории SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition – диспетчерское управление и сбор данных). Сейчас «Росэлектроника» выводит разработку на рынок. Она призвана заместить импортные аналоги от Siemens, Genesis, Huawei и других иностранных производителей.

SCADA − это один из наиболее часто используемых типов программных приложений для управления производственными процессами. Такие системы занимаются сбором данных в режиме реального времени для управления оборудованием и применяются там, где многочисленные удаленные объекты объединены в сеть. Они работают на электрораспредстанциях, нефте- и газопроводах, в коммунальных системах, то есть в тех сферах, где требуется автоматическое управление в режиме реального времени.

Системы SCADA включают аппаратные и программные компоненты. Аппаратное обеспечение собирает и передает данные непосредственно «с полей», которые потом обрабатываются программным обеспечением. Системы SCADA также записывают и регистрируют все события для информирования о состоянии, проблемах и инцидентах в производственных процессах.

В частности, модуль IIoT.Istok.SCADA от «Росэлектроники» позволяет реализовать автоматизированный контроль инженерных систем объекта, осуществлять централизованное оперативное управление технологическими процессами. Он берет на себя обеспечение взаимодействия инженерных систем между собой, а также с комплексом систем безопасности и пожарной сигнализации.

Модуль SCADA от «Росэлектроники» входит в платформу промышленного интернета вещей IIoT.Istok и использует ее «озеро данных» (Data Lake) − хранилище, в котором собрана различная информация всевозможных форматов из многих источников. Сбор и анализ big data дает возможность выявлять тенденции и закономерности в процессах загрузки техники, обнаруживать воздействие различных факторов и, соответственно, вносить изменения в процесс производства.

Платформа промышленного интернета вещей IIoT.Istok включена в реестр российского ПО Минцифры России и уже используется на предприятиях Ростеха. Так, в начале прошлого года IIoT.Istok пришел в авиастроение, на производственный комплекс Объединенной авиастроительной корпорации в Новосибирской области. Ноу-хау уже позволило снизить расходы на обслуживание оборудования на 10%.

Непрерывную эволюцию рабочих процессов служб эксплуатации объектов капитального строительства обеспечивает интеграция IIoT.Istok с BIM-моделью (Building Information Model – технология информационного моделирования) в цифровой двойник промышленного объекта. Система собирает информацию со встроенных в оборудование датчиков, включенных в сеть, и передает ее в центр управления. Отображение всех необходимых данных по различным стадиям жизненного цикла объекта позволяет выстроить централизованную систему мониторинга и управления всеми техпроцессами. Таким образом платформа контролирует функционирование и загрузку в режиме онлайн всей совокупности производственных линий, от отдельного рабочего места до всего предприятия. Более того, машины могут самостоятельно обмениваться информацией для выбора наиболее оптимального режима работы системы. Платформа обеспечивает и автономность работы оборудования, запуская режимы самодиагностики, самообслуживания, сервисных работ.

Промышленный интернет вещей, технология завтрашнего дня, работает уже сегодня, и, что важно, у российских разработчиков есть собственные решения, которые уже применяются на практике. В будущем их можно модернизировать, совершенствовать, но технологический задел, который нас приближает к новой Индустрии 4.0, уже есть.