Публикация пресс-релизов Поиск по компании
Решения, технологии, стандарты Рынок, отрасль, люди Основы
Отменить подписку Подписка
Производители Системные интеграторы Дистрибьюторы
Продукты месяца Поиск по категории Добавить продукт
Добавить мероприятие
Добавить вакансию Специалисты по АСУ ТП, КИП Специалисты по электротехнике, энергетике Главные инженеры, технологи, электрики Менеджеры по продажам, консультанты, другое
Технические требования Публикация статей Публикация пресс-релизов Media Kit 2014
 


 

Рынок, отрасль, люди - в интервью и репортажах Ua.Automation.com

Создавая промышленный интернет вещей

Создавая промышленный интернет вещей

 

Брайан Филиппи, менеджер по продуктовому маркетингу, National Instruments
 
Идея более разумного мира, в котором системы с датчиками и локальной обработкой информации соединены для обмена информацией, завоевывает отрасли одну за другой. Эти системы будут объединены в глобальном масштабе с пользователями и друг с другом, помогая принимать более информированные решения. Эта идея получила уже много разных названий и ярлыков – самым распространенным стал «интернет вещей» (IoT) или ИВ. Понятие ИВ включает все: от разумных домов, мобильных фитнесс-трекеров и игрушек с выходом в интернет до промышленного интернета вещей (IIoT) или ПИВ, включающего интеллектуальную автоматизацию сельского хозяйства, разумные города, разумные фабрики и разумные сети энергораспределения.
 
ИВ можно охарактеризовать как огромное количество соединенных промышленных систем, которые общаются друг с другом и координируют анализ данных и действия для повышения производительности промышленных предприятий и для блага общества в целом. Промышленные системы, служащие интерфейсом между физическим миром и цифровым с помощью датчиков и исполнительных устройств, и решающие сложные задачи управления, известны под общим названием киберфизических систем. Эти системы комбинируются с решениями по обработке «больших данных» из аналоговых источников, для более глубокого понимания ситуации.
 
Представьте себе промышленные системы, которые могут адаптироваться к окружающей среде и даже к своему собственному состоянию. Вместо наработки на отказ, машины будут планировать собственное ТО, или, что еще лучше, динамически изменять алгоритмы управления для компенсации отказа изношенных деталей, а затем сообщать об этом другим машинам и людям, которые на них полагаются. Делая машины «умнее» благодаря локальной обработке информации и коммуникациям, ИВ может решать проблемы способами, которые раньше было сложно даже вообразить. Однако, как говорит пословица: «если бы это было просто, все бы делали это». По мере роста инновационности растет и сложность. Все это делает ИВ огромным вызовом, с которым не сможет справиться в одиночку ни одна компания.
 
Рис. 1 – Интернет вещей соединяет не только потребительские товары. Он делает возможным создание «разумных» фабрик и энергораспределительных сетей.
 
Вызов ИВ
 
Этот вызов становится еще более устрашающим, если сравнить требования промышленного интернета и потребительского. Оба подразумевают соединение устройств и систем по всем миру. Однако, ИВ предъявляет более жесткие требования к локальным сетям в том, что касается латентности, детерминизма и пропускной способности. При работе с точным оборудованием, которое может отказать, если тайминг собьётся хотя бы на миллисекунду, соблюдение четких требований становится ключевым для сохранения работоспособности и безопасности операторов и устройств.
 
Адаптируемость и масштабируемость
 
По мере распространения ИВ, он принесет с собой большие перемены для промышленных систем прежних поколений. Традиционно дизайн и развитие промышленных систем характеризуется или 1) разработкой проприетарного или специализированного конечного решения или 2) наращиванием функциональности путем постоянного добавления новых и новых «черных ящиков», поставляемых вендором. Такие вендорские «коробки» можно быстро внедрять, однако, какова цена? Одним из крупнейших преимуществ ИВ является то, что данные легко распространяются и анализируются для принятия наилучших решений. Например, в вендорских решениях мониторинга состояния, собираемые и анализируемые данные не так легко «вытянуть» из системы. Система, как правило, ограничивается рассылкой простых тревог для предотвращения катастрофических ситуаций. Данные могут стать доступны после события, для анализа и определения того, что именно пошло не так, но время, деньги и, возможно, много другое, уже будут потеряны. Если данные мониторинга состояния не будут постоянно анализироваться и не будут постоянно доступны через открыты и стандартный интерфейс, то не будет возможности изменения алгоритмов управления, основываясь на собранных данных, или их корреляции с событиями управлениями для повышения эффективности или предотвращения простоя оборудования.  
Системы ИВ должны быть адаптивными и масштабируемыми с помощью ПО, или добавленной функциональности, которую легко интегрировать во все решение. Когда вся система является «черным ящиком», этого не может произойти. Должен быть более простой способ интеграции разнородных систем и уменьшения сложности систем без компромиссов с точки зрения инновационности.
 
Безопасность
 
Адаптивность и масштабируемость – только основные из многочисленных вызовов ПИВ. Управление системами и безопасность также имеют огромную важность. По мере того, как огромные сети начинают функционировать, они должны, также, общаться друг с другом и со всем предприятием, причем, на больших расстояния. И системы и коммуникации должны быть безопасными, иначе активы стоимостью миллионы и миллионы долларов окажутся в зоне риска. Один из очевидных примеров – необходимость в обеспечении безопасности «разумных» сетей энергораспределения, которые находятся на переднем крае ПИВ. По мере того, как информация о сети становится более доступной, растет и ущерб, который может быть причинен прорывом периметра безопасности.
 
Техническое обслуживание и модернизация
 
Вдобавок к обязательному обеспечению безопасности, эти системы необходимо постоянно модернизировать и обслуживать, чтобы они всегда соответствовали постоянно меняющимся требованиям функциональности и ТО. По мере появления новых функций, нужны обновления ПО или добавление новых систем. Вскоре возникает «запутанная сеть» взаимосвязанных компонентов. Новые системы должны интегрироваться не только с исходной системой, но и со всеми остальными. Представьте себе модификацию или модернизацию тысяч или миллионов систем, расположенных по всему миру, в т.ч., в очень удаленных локациях.
 
Инвестиции в ИВ
 
Разработка и внедрение систем, которые составят собой ПИВ, станет огромной инвестицией, которая растянется на ближайшие десятилетия. Единственный способ соответствовать потребностями сегодняшнего и завтрашнего дня – не предсказывать будущее, но разворачивать сети из систем, достаточно гибких для того, чтобы эволюционировать и адаптироваться. Продвижение вперед требует подхода, основанного на платформах; единая гибкая аппаратная платформа, примененная во множестве приложений, устраняет существенную часть сложности аппаратного обеспечения и делает каждую новую проблему, преимущественно, проблемой ПО. Тот же самый принцип должен быть применен и к программным инструментам для создания мощной программно-аппаратной платформы, создающей единой решение. Эффективный платформенный подход фокусируется не на аппаратном или программном обеспечении, а на инновациях в самом приложении.  
 
Подход, основанный на платформах
 
Airbus, один из крупнейших в мире производителей гражданских самолетов, использовал платформенный подход для строительства фабрики будущего. В частности, инженеры Airbus стремились сделать свои рабочие инструменты, используемые в цехах, более интеллектуальными, чтобы повысить эффективность и надежность производства. Используя платформу с интегрированным программно-аппаратным обеспечением для создания интеллектуальных, взаимосвязанных инструментов, инженеры воспользовались преимуществами технологии FPGA, для того, чтобы сократить время разработки в 10 раз.
 
 
Рис. 2 – Airbus строит фабрику будущего с помощью платформенного подхода.
 
Эта платформа, NI CompactRIO, использует программный контроллер. Основанная на настраиваемой архитектуре ввода/вывода NI LabVIEW, эта платформа тесно интегрирована с процессором, работающим в режиме реального времени, программируемым FPGA и модульным вводом/выводом с NI LabVIEW в качестве ПО разработки на системном уровне. Более того, благодаря NI Linux Real-Time, пользователи получают доступ к открытой и ориентированной на ИТ операционной системе, которая позволяет безопасно обеспечивать, настраивать, авторизовать пользователей, для поддержания целостности системы и ее максимальной доступности. Эта открытая ОС также позволяет экспертам по безопасности сотрудничать и создавать современные разработки в области встроенных систем безопасности. Благодаря программируемому пользователем FPGA и процессору, CompactRIO дает разработчикам ИВ средства для модернизации или изменения функциональности аппаратного обеспечения, которое уже используется на производстве. И, благодаря возможности перенастройки, платформу можно использовать для множества приложений и систем, которые общаются друг с другом, чтобы помочь инженерам и менеджерам быстрее и лучше принимать управленческие решения.
 
Определяя будущее промышленного интернета вещей
 
Хотя платформы, пригодные для работы в ПИВ, уже существуют, основным игрокам отрасли предстоит завершить еще много дел. Нужен новый коммуникационный стандарт, основанный на Ethernet, для того, чтобы объединить различные развивающиеся стандарты и создать более открытую и детерминированную сеть, соответствующую требованиям ПИВ по латентности, детерминизму и пропускной способности, повышая совместимость между продуктами производителей промышленных систем и потребительскими решениями ИВ. Такие организации, как Industrial Internet Consortium (IIC) начали документировать пользовательские сценарии для обеспечения совместимости, в то время, как IEEE создал группу Time Sensitive Network для развития IEEE 802.1 в направлении соответствия этим стандартам.
 
Продолжающееся развитие ПИВ представляет огромную бизнес- и технологическую возможность для нас всех. Такие организации как IIC, IEEE и AVnu работают над определением облика IIoT. Они активно собирают информацию о реальных пользовательских сценариях для понимания того, как наилучшим образом внедрять инновации. Инженеры и ученые уже внедряют передовые системы ПИВ, но на «карте пока много белых пятен» и работа предстоит огромная.
 
Об авторе
 
Брайан Филиппи – менеджер по продуктовому маркетингу, направление встроенных систем мониторинга и управления в NI.