31 августа 2022

IIoT — мировой и российский промышленный интернет вещей

Благодаря глобальной автоматизации и техническому прогрессу рутинные процессы можно делегировать не только наемным сотрудникам или передать на аутсорс. Сегодня многие задачи могут решать роботы, искусственный интеллект и прочие решения, управляемые программно-аппаратными комплексами.

Если углубиться в вопрос, то общее у всех этих решений это доступ к интернету. Да и скорость передачи данных и покрытие Сетью разных регионов стран мира постоянно растут. Так, на смену 4G уже пришел 5G, а помимо Wi-Fi 5 на рынке уже довольно много устройств с поддержкой Wi-Fi 6.

Как следствие развитие этих технологий — появление ответвления интернета вещей (IoT) — IIoT (Industrial internet of things), Промышленного интернета вещей. Или ПИВ. Рассмотрим всего его особенности: терминологию, принцип работы, плюсы, прогнозы, тренды.

Общая информация об IIoT

IIoT — система, позволяющая реализовать автоматическое управление промышленными организациями с помощью интернета. На практике это реализовывается следующим образом:

  1. Полностью исключается человеческий фактор в рамках работы с промышленным оборудованием.
  2. Все процессы и алгоритмы производства роботизируются и автоматизируются.
  3. Управление этими процессами делегируется ИИ (искусственному интеллекту).

Производственное оборудование оснащается специальными IoT устройствами: датчиками, контроллерами, анализаторами, видеорегистраторами и иными аппаратными решениями, которые собирают и передают данные. Поступают эти данные на удаленный сервер с ИИ, который проводит их анализ, структурирование, обработку, после чего решает, какие действия необходимо предпринять.

Такие IIoT решения — вхождение человечества в «четвертую волну инноваций», новую эпоху технической революции. В перспективе IIoT технологии смогут:

  • полностью заменить специалистов за оборудованием;
  • доставлять заказы в определенные точки при помощи GPS;
  • выполнять диагностику и ремонт поломок в авто;
  • даже запускать в космос летательные аппараты.

Технологии промышленного интернета вещей, эффективно работающие сегодня, имеют огромный потенциал. Ведь они могут охватить (и охватят) буквально все промышленные отрасли:

  • нефтяную;
  • медицинскую;
  • химическую;
  • энергетическую;
  • горнодобывающую;
  • газовую;
  • пищевую;
  • текстильную;
  • и т. д.

Полезная статистика: Летом 2019 года аналитическая компания международного уровня Gartner выпустила публикацию-отчет под названием «Магический квадрант для промышленного интернета вещей в промышленности». В материале имеются результаты исследований, согласно которым, уже к 2023 году число компаний, внедривших IIoT устройства и решения, вырастет на 30%.

В отчете также перечислены лидеры в плане использования промышленного интернета вещей IoT:

  • Tesla;

  • Apple;

  • IBM;

  • Hitachi;

  • Atos.

Стоит отметить, что IIoT в России также развивается. Так, летом 2019 года технический комитет «Кибер физ. системы», функционирующий при Росстандарте, открыл доступ общественности для предложений и оценок плана внедрения национальных стандартов в IIoT. По расчетам и проектам, объемы доходов экономики ввиду внедрения новых решений в рамках «четвертой волны инноваций» могут составить порядка 5 трлн. рублей.

Специалисты отмечают, что максимального эффекта от применения промышленного интернета вещей стоит ожидать в сферах, относящихся к:

  • несырьевому производству;
  • газодобывающей отрасли;
  • нефтяной сфере.

Предварительные оценки показывают, что финансовый эффект от промышленного интернета вещей IIoT в этих экономических секторах принесет экономике не менее 1 трлн. рублей. Чуть меньше принесут транспортная логистика и агропромышленные комплексы — потенциал притока дополнительных денег приблизится к отметке в 600 млрд. рублей.

Полезная информация: Презентация технологии передачи данных 5G в рамках проекта федерального уровня «Цифровая экономика», проведенная сотрудниками «Ростеха», показала все существенные преимущества использования промышленного интернета IIoT. Также на мероприятии анонсировали «дорожную карту», по которой планируется внедрение IIoT в абсолютно все ниши экономики РФ.

Терминология ПИВ

Промышленный интернет вещей включает собственные специфичные термины. Они используются в экономических анализах и исследованиях:

  1. IoT (интернет вещей, internet of things). Комплексная система, включающая ПК, серверы, компьютерные сети, а также материальные объекты — вещи, которыми можно управлять с помощью контроллеров и датчиков, средств сбора и обработки данных.
  2. IIoT (промышленный интернет вещей, Industrial internet of things). IoT, используемый в промышленности — в рамках производств, в корпорациях и прочих предприятиях. Цель — повышение скорости, эффективности, безошибочности функционирования компании, в том числе за счет исключения влияния на них человека. Достигается за счет максимальной автоматизации производственных процессов.
  3. Smart City (умный город). Система, включающая средства автоматизации и синхронизации освещения, видеонаблюдения, теплотрасс, светофоров, водопроводов, охранных и прочих решений. Управляется специализированным программным обеспечением и ИИ. Как и в предыдущих случаях — максимально исключая влияние человека на процессы.
  4. Smart House (умный дом). Система, обеспечивающая жизнеобеспечение жилых зданий за счет различных программно-аппаратных решений, синхронизированных между собой. Имеет централизованное управление.


Принцип работы IIoT или как работает система промышленного интернета вещей

Еще несколько лет назад некоторые вещи казались нам фантастикой:

  • автоматическое включение света при входе в квартиру;
  • запуск робота-пылесоса в установленное время;
  • включение кофеварки по расписанию;
  • автоматический заказ заканчивающихся продуктов из супермаркета;
  • видеоглазок с автоответчиком, отправляющий данные на смартфон;
  • и т. д.

Но сегодня все эти вещи — реальность. И все они относятся к интернету вещей.

Чтобы лучше понять, как все работает, стоит рассмотреть пример проекта умного дома. Для простого среднестатистического человека это решение подразумевает упрощение выполнения рутинных бытовых действий, управление различными электронными приборами со своего смартфона или планшета.

В Smart House различные системы объединяются в единую сеть при помощи беспроводной передачи данных. Что обычно входит в эту сеть:

  • кондиционирование;
  • отопление;
  • освещение;
  • подогрев пола;
  • видеонаблюдение;
  • бытовые приборы.

Как и в случае с промышленным интернетом вещей, автоматизация — главная составляющая умного дома. Человеку нужно лишь управлять работой устройств, входящих в систему. Причем делать это он может удаленно, хоть из офиса, хоть с другого континента. Ведь главное — доступ к интернету. Все это и есть весомые положительные стороны интернета вещей.

Но когда речь идет про промышленный интернет вещей и робототехнику, то здесь все намного глобальнее. Так, облачные серверы получают, обрабатывают и хранят огромные массивы данных, которые отправляют на них видеокамеры, контроллеры, датчики, инженерные и коммуникационные системы.

Системы искусственного интеллекта промышленного интернета вещей позволяют автоматизировать полный производственный цикл. То есть от разработки нового проекта вплоть до выпуска готового продукта и его доставки клиенту.

Преимущества IIoT

Выделим 9 наиболее существенных преимуществ промышленного интернета вещей:

  1. Полная автоматизация процессов производства на предприятии.
  2. Автоматический анализ, прогнозирование и вычисление КПД предприятия.
  3. Удаленное управление целыми компаниями на максимальной мощности с минимальным штатом работников.
  4. Высокая скорость передачи данных по беспроводным сетям 4-5G и т. п.
  5. Полное исключение ошибок в технологических и бизнес-процессах за счет исключения влияния человеческого фактора.
  6. Мощная защита корпоративной информации, которая хранится на сервере.
  7. Контроль эксплуатационного срока оборудования, его эффективности.
  8. Мгновенный доступ к любым необходимым данным.
  9. Мониторинг функционирования предприятия в режиме 24/7.

Прогнозы относительно объема мирового рынка ПИВ

Аналитики из компании Gartner провели исследования и установили, что с каждым годом рынок промышленного интернета вещей стремительно развивается. Это обусловлено это ростом числа всевозможных электронных устройств, которые имеют прямой доступ к интернету.

А согласно экспертному заключению специалистов из компании Сisco, занимающейся консалтингом, сегодня каждый житель Земли в среднем пользуется 7-ю разными устройствами, которые могут подключаться к Сети. И эта цифра постепенно увеличивается.

Вывод: Так как соотношение числа электронных «умных» гаджетов на человека растет, применение промышленного интернета вещей не останавливается.
в развитии.

Каждая «вещь» из IoT, подключенная к интернету, систематически требует:

  • обновления программного обеспечения;
  • определенного обслуживания;
  • ремонта.

Вся эта информация отслеживается при помощи интернета вещей транснациональными компаниями, которые занимаются разработкой и реализацией «умных» вещей.

Промышленный интернет вещей (IIoT) актуальность не теряет. А прогнозы независимых экспертов свидетельствуют о том, что максимальный спрос и развитие IIoT будут наблюдаться в следующих экономических сферах:

  • ЖКХ;
  • медицина;
  • здравоохранение;
  • транспорт;
  • машиностроение;
  • Smart City.

Применение IIoT в разных сферах: текущие результаты

Чтобы лучше понимать, какой именно положительный эффект может дать применение IIoT-решений, нужно детальнее ознакомиться с примерами использования промышленного интернета вещей (IIoT). Опыт внедрения в конкретные сферы, которые мы сейчас рассмотрим, наглядно продемонстрирует результативность ПИВ.

Авиастроение

Летом 2019 года Иркутский авиастроительный завод совместно с министерством торговли и промышленности РФ представили проект под названием «Индустрия 4.0». Он был дистанционно запущен для тестирования заместителем министра.

Демонстрационная модель проекта моделирует полный цикл сборки авиалайнера МС-21. В процессе презентации был активирован агрегат, который создает болт — ключевой крепежный элемент любого самолета.

Энергосбережение

Еще один удачный пример IIoT — внедрение проекта интеллектуальных электросчетчиков в Москве. Особенности решения:

Информация со счетчиков в режиме реального времени отправляется на сервер компании, которая поставляет услуги.
Оплата за эти услуги производится онлайн — при помощи систем приема платежей.
В случае, когда абонент не успевает вовремя погасить задолженность, подача электричества на его объект блокируется системой.
Разблокировка также выполняется автоматически — после внесения на счет необходимой суммы.

В этом примере применения промышленного интернета вещей в развитии энергоснабжения также была реализована обратная связь. Так, если по определенной причине была прекращена подача электроэнергии, искусственный интеллект самостоятельно находит неполадку, включая ее место по геолокации, а также направляет к ней ремонтную бригаду.

Еще одна особенность рассматриваемой системы — комплексный анализ напряжения тока в электросети. И, если вдруг происходит скачок напряжения, автоматически срабатывает защитный механизм — подача электроэнергии прекращается на время, пока поломку не устранят специалисты.

Транспортная отрасль

Хороший пример внедрения платформы промышленного интернета вещей в повседневность — разработка и запуск системы мониторинга, геолокации, оплаты общественного транспорта.

Такой проект был успешно реализован во Львове (Украина) — на остановках смонтировали электронные табло, которые отображают:

  • номер маршрута;
  • время, в течение которого транспортное средство прибудет на остановку.

Также в рамках этого проекта можно отслеживать передвижение городского транспорта при помощи специального приложения для смартфонов и планшетов. А оплатить проезд предлагается несколькими способами:

  • картой банка через систему безналичных расчетов;
  • электронным билетом с QR- кодом (разовым или многоразовым), купленным в Сети.

Предикативная диагностика, удаленный мониторинг

Характеристики технологий промышленного интернета вещей должны соответствовать стратегии роста современного бизнеса. А он подразумевает проведение максимально точных расчетов всевозможных рисков на разных направлениях в рамках конкретного производства.

Главная задача, при этом, заключается в сведении к минимуму затрат на амортизацию агрегатов и увеличение объемов производства. И сегодня добиться этих целей можно путем автоматизации мониторинговых процессов и подсчета риска возникновения неисправностей. Причем на каждом производственном этапе. Схема работает при внедрении в компанию систем промышленного интернета вещей и имеет название «предикативная диагностика».

Выполняя предикативную диагностику, можно:

  • повысить производительность оборудования;
  • снизить амортизационные затраты;
  • увеличить качество конечного продукта.

Как все это работает в рамках IIoT. Пример:

  1. На сервер устанавливается специальное программное обеспечение.
  2. Это ПО принимает информацию от каждого устройства, задействованного в процессе производства.
  3. Датчики, смонтированные на этих устройствах, фиксируют такие данные, как: мощность, поломки, эффективность и т. д.
  4. После отправки данных на сервер они обрабатываются, после чего принимается решение о дальнейшей эксплуатации оборудования (замене, ремонте и т. п.).

Тренды промышленного интернет вещей в России

Сегодня на рынке IIoT в России выделяются следующие перспективные векторы развития:

  • системы умных городов и домов;
  • ИТ-сегмент, отвечающий за программную часть аппаратных объектов, которые подключены к интернету;
  • применение систем предикативной диагностики в промышленных сегментах;
  • робототехника;
  • услуги предоставления связи с применением 5G;
  • научные разработки в отрасли искусственного интеллекта.


Что влияет на развитие рынка IIoT в РФ

Можно выделить 6 факторов, оказывающих влияние на рынок IIoT в России:

  1. Перспектива внедрения ПИВ в разные сферы жизнедеятельности человека.
  2. Непрекращающийся рост объемов потребления и запросы на более прогрессивные решения в сфере IIoT.
  3. Потребность в принципиально новых, более совершенных решений в сфере обеспечения безопасности производств.
  4. Сотрудничество с транснациональными корпорациями.
  5. Совершенствование сотовых сетей.
  6. Поддержка со стороны государства.

Что сдерживает развитие IIoT в РФ

Выделяют также факторы, которые сдерживают рост ПИВ:

  1. бюрократические трудности;
  2. использование устаревших технологий;
  3. чрезмерная глобализация;
  4. высокая конкуренция;
  5. отток инвесторов;
  6. экономическая нестабильность;
  7. географические и природные условия;
  8. недостаток экспертов;
  9. плохое влияние на экологию.

В завершение стоит отметить, что технологии «четвертой волны» развиваются и внедряются в самые разнообразные сферы деятельности. А стремительный рост рынка IIoT свидетельствует о том, что существует хорошая перспектива максимальной роботизации и автоматизации процессов в промышленном сегменте.