В Стратегии развития электронной промышленности Российской Федерации на период до 2030 года промышленный интернет вещей назван одним из перспективных направлений. Об этом мы упоминали в Правовом навигаторе по импортозамещению телекоммуникационного оборудования. Почему промышленный интернет вещей приобрел такое значение? Ответ складывается из понимания его сути, знания технологий и преимуществ их использования, а также перспектив развития в России.
IIoT — бизнес-решение для современного производства
Когда мы говорим об автоматизации производственных процессов в XXI веке, то понимаем, что речь идёт не просто о замене ручного труда механическим, а о «взаимодействии» разных видов оборудования. В современных технологических процессах все приборы соединены в одну сеть и функционируют как единый организм. Для этого оборудование оснащается специальными датчиками, которые регистрируют параметры его работы и передают сигналы управляющим контроллерам. Последние обрабатывают полученную информацию и на ее основе отдают команды для изменения или сохранения режимов работы. Эта система и называется Industrial Internet of Things (IIoT), что переводится как "промышленный интернет вещей".
IIoT — это совокупность компьютерных сетей с подключенными к ним объектами производственного процесса, программами обработки данных и облачными хранилищами информации.
Внедрение IIoT всегда начинается с разработки проекта цифровизации конкретного производственного процесса — как нового, так и действующего. Сначала определяются места установки датчиков. Затем проводится первичный сбор данных о работе оборудования, что позволяет выявить узкие места и возможности оптимизации производственного процесса. Далее следует процесс доработки и настройки системы под конкретного заказчика.
Приведём несколько примеров использования промышленного интернета вещей. Это — полностью автоматизированные линии пастеризации, СИП-мойки на пищевых предприятиях, “умные” подстанции, которые работают без дежурных электромонтеров, автоматизированные системы взрывозащиты на угольных шахтах.
IloT: основные термины и определения
Термины и определения из сферы IIoT стали неотъемлемой частью информационного поля и регулярно встречаются и в публикациях, и в нормативных источниках. Кратко остановимся на основных их них.
- Industry 4.0 — «четвёртая промышленная революция»: среда для внедрения управления производственными процессами с помощью цифровых технологий. Часто используется как синоним IIoT.
- Internet of Things (IoT) — «интернет вещей»: система персональных компьютеров, серверов, компьютерных сетей, а также оборудования, которым можно управлять с помощью контроллеров и датчиков, средств сбора и обработки данных. Более широкое понятие, чем IIoT. Например, по сфере применения интернет вещей делится на потребительский, медицинский, логистический и т.д.
- Smart City — «умный город»: система автоматизации и синхронизации работы уличного освещения, светофоров, видеонаблюдения, коммунальных сетей и другого оборудования, обеспечивающего среду для жизни человека. Для управления системой используются искусственный интеллект и специальное программное обеспечение.
- Smart House — «умный дом»: программно-аппаратный комплекс для автоматизации процессов жизнеобеспечения в отдельном здании без участия человека.
- Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) — программа для диспетчерского управления и сбора данных: применяется в автоматизации процессов на промышленных предприятиях. Модификации SCADA внесены в Единый реестр отечественного ПО.
IIoT не требует присутствия человека на производстве и позволяет управлять промышленным предприятием в режиме 24/7, из любой точки мира, где есть интернет.
Говоря об основных компонентах IoT, важно упомянуть:
- датчики или детекторы — микроустройства, которые устанавливаются на обслуживаемом оборудовании и передают сигналы контроллерам;
- соединения — технологии связи для отправки данных, в том числе Bluetooth WLAN, Wi-Fi, UWB;
- системы анализа и обработки данных — контроллеры, центральный процессор и программа, которые принимают сигналы от датчиков, отдают команды, формируют отчёты для пользователя.
Технологии IloT
На современных предприятиях используются разные варианты промышленного интернета вещей. Рассмотрим подробнее некоторые из них.
Радиочастотная идентификация
Radio Frequency Identification (RFID) — метод автоматической идентификации различных объектов при помощи транспондеров — RFID-меток. Метка помещается на оборудование или конкретный товар, а специальные считывающие устройства улавливают её радиосигнал.
Контроль и управление с помощью устройств электронной регистрации
Electrical Load Detector (ELD) — датчики электрической нагрузки. Используются в автомобильной промышленности для выявления признаков перегрузки электрических цепей внешних осветительных систем и сигнальных приборов, впрыска топлива и заряда.
На основе поступающих от ELD сигналов автомобильный компьютер регулирует работу двигателя. Использование этой технологии позволяет экономить топливо, а также контролировать соблюдение водителем режима труда и отдыха. По этой причине эти датчики устанавливаются на автобусах и грузовых автомобилях.
3Д-моделирование и использование цифровых двойников
Всё большее распространение в проектировании приобретают 3Д-моделирование и 3Д-сканирование помещений. Полученная с помощью 3Д-моделирования объёмная уменьшенная копия реального капитального объекта делает более легким монтаж оборудования и строительство здания по утверждённому проекту. 3Д-сканирование позволяет смоделировать компоновку оборудования в помещении с учётом его размера и сетевых ограничений.
Цифровой двойник — это электронная копия реального промышленного процесса или завода. Цифровая копия будущего процесса помогает руководителю предприятия ещё до постройки реального объекта представить картину целиком, оценить производительность оборудования, смоделировать ситуации с целью эффективного планирования.
Беспроводная сенсорная сеть (БСС)
БСС состоит из множества устройств, связанных радиоканалами. Для построения таких систем активно используются базовые станции, работающие на разных частотах. БСС применяются в системах дистанционного мониторинга в пищевой промышленности, энергетике, логистике, а также в области связи.
Преимущества использования IloT
Ключевое преимущество IIoT заключается в возможности обрабатывать большие массивы данных за короткое время и представлять их в понятных пользователю форматах. В результате руководители и ведущие работники промышленного предприятия получают полное представление о состоянии технологического процесса, в том числе об узких местах, источниках основных потерь энергии, потенциально аварийных участках.
По данным Gartner, к 2030 году мировой рынок IoT составит свыше 24,1 млрд устройств и будет приносить 1,5 трлн долларов ежегодного дохода.
Использование промышленного интернета вещей позволяет:
- оптимизировать производственные процессы;
- оперативно реагировать на аварийные ситуации;
- планировать и проводить мероприятия по энергосбережению;
- эффективно инвестировать в ремонт и модернизацию оборудования — на тех участках, где это критично для производства;
- уменьшить время простоя линии за счёт рациональной загрузки, оптимизации использования ресурсов;
- сократить рабочее время оператора оборудования, освободив от выполнения второстепенных задач в ущерб основным;
- обеспечивать мгновенный доступ пользователя к данным о работе оборудования для отслеживания текущего состояния и составления прогноза.
Сферы применения IloT
Согласно прогнозам экспертов, максимальный спрос на технологии промышленного интернета вещей будет наблюдаться в таких направлениях, как:
- телемедицина;
- ЖКХ;
- транспорт;
- машиностроение и станкостроение;
- авиационная промышленность.
Увеличение количества “умных” устройств автоматически повлечёт обновление программного обеспечения, а также развитие сетей связи 5G. Не вызывает сомнений, что в ближайшем будущем рынок IIoT будет только развиваться.
Перспективы развития IloT в России
До 2022 года работу многих “умных” устройств обеспечивали элементы иностранного производства. В настоящий момент на темпы развития промышленного интернета в России оказывают влияние внешние санкции.
В то же время принятая в России Стратегия развития электронной промышленности до 2030 года направлена на обеспечение технологического суверенитета.
Эксперты прогнозируют, что к 2027 году IloT объединит в России от 385,03 до 442,14 млн единиц оборудования. Названы и перспективные направления для использования IIoT:
- “умные города” и “умные дома”;
- предикативная диагностика в промышленности;
- робототехника;
- искусственный интеллект;
- программное обеспечение интернета;
- связь по стандартам 5G.
IloT: практические вопросы
Как уже было замечено, внедрение промышленного интернета вещей на любом предприятии начинается с аудита всех производственных процессов, оценки возможностей модернизации. В том числе правильно будет провести анализ состояния производства и проверить оборудование на соответствие техническим требованиям. Лучшим решением на этом этапе станет привлечение специалистов по сертификации, которые:
- проведут анализ производства;
- составят полный перечень необходимых документов;
- проверят документацию, внедренную на производстве;
- проконсультируют по изменениям, которые необходимо внести в документацию, а также дадут комментарии ко всем процессам производства продукции.
Также компьютерное оборудование, электронное оборудование и программно-аппаратные комплексы, которые будут поставлены на предприятие в составе систем мониторинга, должны быть проверены на безопасность в соответствии с требованиями законодательства о техническом регулировании. Это означает, что на них должны быть оформлены разрешительные документы. Анализ документации поставщика Вы тоже можете заказать у экспертов.
У специалистов Агентства РСТ Вы также можете заказать услуги по сертификационному сопровождению бизнеса.
