Hola
Recientemente, junto con Geekbrains, realizamos un hackathon dedicado al Internet industrial de las cosas IIoT y ahora estamos comenzando a publicar una serie de entrevistas con nuestros expertos. La primera de ellas es una conversación con Nikolai Chevalier, el arquitecto jefe de la oficina de proyectos de la Internet industrial de las cosas, Rostelecom.
Nikolay le dirá qué es el Internet industrial de las cosas y en qué se diferencia del IoT habitual, así como sobre las soluciones que Rostelecom ya tiene.
Bajo el corte: sobre el papel de IIoT en la automatización de sistemas de vivienda, agricultura, oficinas inteligentes y mucho más.
Nikolay Chevalier: esta diapositiva es un reflejo de todos los aspectos tecnológicos que pueden estar presentes de una forma u otra en proyectos industriales de Internet. Como puede ver en la imagen, hay muchos aspectos, por lo que hablaré brevemente sobre cada uno de ellos.
Internet industrial
En un sentido general, Internet industrial es una nueva ronda de automatización, que permite alcanzar un mayor nivel de calidad en diversas industrias. Aquí estamos hablando de agricultura, energía nuclear y metalurgia. De hecho, esta es una subsección de Internet de las cosas, pero se centra específicamente en soluciones industriales. La estructura de la imagen debe verse de abajo hacia arriba, desde los sensores hasta los sistemas de información.
Los sensores y dispositivos recopilan información de los sistemas físicos y ciberfísicos, y esto nos permite trabajar con dichos datos. Aquí tenemos todo tipo de sensores, robots, análisis de video, sistemas de seguridad (tanto de seguridad familiar como de seguridad laboral).
Nivel primario:
borde , estos son sistemas que se encuentran junto a los dispositivos en producción. Directamente en fábricas en los contornos de procesos tecnológicos. ACS TP (sistema automático de control de procesos), alarmas de incendio y sistemas similares que requieren un retraso mínimo desde la ocurrencia de un evento hasta una reacción a él.
Aún más alta es la
Red de transferencia de datos , cuya tarea es transferir estos datos a centros de cómputo para su posterior procesamiento. Redes de radio, redes superpuestas, redes fijas. Por cierto, cuál es la diferencia: las redes fijas son líneas ópticas que transportan la columna vertebral de todo el sistema de comunicación en general. No habrá ninguno, no habrá comunicaciones de radio, porque las comunicaciones de radio sin óptica no funcionarán. Esta última milla de comunicación por radio le permite conectar dispositivos de manera eficiente y rápida sin tirar del cable. Pero hasta esta última milla se necesita un cable. Las redes superpuestas son sistemas de enrutamiento y gestión de tráfico, con su ayuda es posible organizar redes privadas dedicadas sobre cualquier estructura con el nivel de protección necesario.
Después de las redes: la
infraestructura de los centros de datos (aquí, almacenamiento, servidores, IDS, firewalls) y software para trabajar con información (virtualización).
En el mismo nivel, el conjunto clásico son los propios centros de datos, almacenamiento de datos, servicios de respaldo, IaaS y similares ...
Por separado, tomo nota del software que le permite organizar el
trabajo con datos , así como su procesamiento y almacenamiento. Todavía hay una tendencia muy activa en términos de computación en memoria, blockchain (en una de las opciones utópicas para el desarrollo de tecnología, diferentes soluciones IIoT podrán interactuar entre sí como parte de contactos inteligentes).
El siguiente nivel global son los
sistemas más inteligentes . Inteligencia artificial, varios sistemas de facturación, gestión de producción, monitoreo de seguridad, recopilación de datos de todos los niveles de seguridad utilizando inteligencia artificial y sistemas de análisis.
En general, este es un breve resumen de la organización de IIoT. Lo importante es: se aplican sistemas especiales de seguridad de la información en cada nivel. Y una solución protegida solo puede considerarse cuando se protegen todos sus niveles y se tienen en cuenta todos los procesos organizativos de los empleados que interactúan con dicha solución.
Más detallado
Redes
Esta diapositiva trata sobre LP WAN. Estas son redes de larga distancia energéticamente eficientes. Los estándares más famosos y establecidos son LORA-WAN, SigFox, LTE-Cat NB (NB-ioT), LTE-CAT M1. Para comprender el nivel de acción de tales redes, son más fáciles de comparar con las domésticas. Aquí tenemos todo Bluetooth: esta es una operación estable y comunicación con dispositivos dentro de un radio de un par de metros a un par de decenas de metros. Luego viene la red celular: 2G, 3G, 4G. Y ya detrás de ellos está LP WAN, las redes de largo alcance, tienen el mayor radio de cobertura y permiten alcanzar un cierto nivel de eficiencia energética. Por ejemplo, hay un medidor de gas que transmite lecturas una vez en un momento dado, y no puede cambiar la batería durante 10 años.
Protección del centro de datos
Aquí hay una diapositiva de nuestros colegas en el campo de la seguridad de la información que muestra amenazas comunes.
Por supuesto, si el servicio funciona solo para un par de IP, simplemente puede cerrar el circuito y ya proporcionarse el nivel de protección necesario. Pero si este es un servicio abierto que involucra a usuarios que interactúan con él, entonces las amenazas de red familiares ya se pueden agregar aquí. Bots de spam, ataques de hackers, DDoS y otros buenos. Para protegerse contra esto, se utiliza una gran cantidad de medios técnicos de protección que, en caso de emergencia, alertan a los centros de operaciones de seguridad: los guardias de seguridad especialmente capacitados se sientan allí y reaccionan ante eventos determinados.
Vivienda y servicios comunales
Para los servicios de vivienda y comunales hay un servicio especial desarrollado en Rostelecom, que le permite automatizar la recepción de datos de dispositivos de medición ubicados en el departamento de casi todos: agua, medidores de electricidad, tanto individuales como comunales. Si antes estos valores debían ingresarse manualmente, lo que conduce a una pérdida de tiempo y a la transferencia de lecturas no del todo correctas, ahora en la Federación de Rusia ya hay una serie de complejos donde la participación humana en este proceso está completamente excluida. Todas estas cosas se automatizan con éxito y ellas mismas recopilan lecturas de todos los sensores y las transmiten a las empresas de gestión y de suministro de recursos.
Energética
Además de la vivienda y los servicios comunales en general, hemos desarrollado una solución especial integral para la medición de electricidad. La abreviatura terrible ASKUE en la diapositiva es solo un sistema automatizado para la contabilidad comercial de la electricidad. Lo que ella hace está claro por el nombre. Estos son medidores instalados en las subestaciones, en los puntos de conexión del usuario, en las instalaciones de generación; todo esto permite a los ingenieros de energía comprender qué tan eficientes son los servicios. El esquema de trabajo es simple: dispositivo de medición - enlace del canal de comunicación - DPC - una aplicación que visualiza y procesa datos.
Oficina inteligente
La solución de oficina inteligente ayuda a corregir una serie de indicadores que son importantes para el trabajo cómodo de una persona en el espacio de la oficina. En primer lugar, estos son los niveles de CO2 y luz que a menudo se subestiman, así como el consumo total de electricidad. Hay dos "liebres en la pistola" a la vez: es más cómodo para los empleados trabajar y ayuda al personal operativo a ahorrar debido al uso más racional de los recursos.
Monitoreo de la producción
Además de las oficinas, hay industrias más peligrosas donde es necesario reducir posibles lesiones y monitorear al personal. La idea principal aquí es saber que el empleado está bien con la salud, y que está donde lo necesitan y no donde no lo está. Para plantas con muchos engranajes en movimiento, esto es crucial. Hay muchos sensores diferentes, desde analizadores de gas hasta pulseras que monitorean tanto el pulso como el estado del empleado y su ubicación. Esto ayuda a notificar al sistema a tiempo que el empleado ha aparecido repentinamente donde está en peligro en este momento (por ejemplo, una grúa se está moviendo o se planea liberar gas). En este caso, el sistema suspenderá la operación, notificará automáticamente a la persona responsable y esperará hasta que una persona abandone la zona de peligro. Y también hay cascos inteligentes que detectan la presencia de choque o ácido en su superficie y notifican de inmediato al personal responsable de la seguridad industrial.
Agricultura
La agricultura se enfrentó a la tarea de gestionar el control del movimiento de los cultivos. Esto significa que era necesario comprender cuándo se descarga la cosechadora, cuándo se carga el módulo de transporte. Es importante tener en cuenta de antemano que la cosechadora moderna es muy diferente de la que montó el lobo en "Espera un minuto": hoy es una máquina seria equipada con una computadora a bordo, que informa al sistema principal de su estado y telemetría. Esto ya es una realidad, tales cosechadoras se encuentran en la Federación de Rusia, incluidos los modelos no tripulados.
Por supuesto, lo que estamos haciendo ahora está dirigido específicamente a la flota actual de vehículos: no son no tripulados, pero aún son "inteligentes", automatizamos el proceso de selección de los dispositivos y creamos un sistema de control para trabajar con dispositivos.
Monitoreo de ganado
En Rostelecom, junto con otras compañías, implementamos el monitoreo del ganado. La tarea para la agricultura aquí era esta: es necesario entender cuándo las vacas están listas para reproducirse, si están enfermas o no, dónde exactamente pastan. Todo esto es importante para determinar los mejores momentos: comprender si la vaca está lista para aparearse, o si le duele la cabeza, si es hora de dejar salir a los toros o esperar, reaccionar a tiempo a la enfermedad del animal, etc. Dichas soluciones ayudan a controlar la condición de los animales, a mejorar la calidad del producto y a controlar la rentabilidad.
¿Por qué hay inteligencia artificial?
No es suficiente simplemente recopilar y almacenar datos: debe trabajar con ellos. Esto ayuda a los escenarios de análisis predictivo. Por ejemplo, recopilamos datos, aunque sabemos dónde y cuándo se recopilaron estos datos, agregamos a este volumen los cálculos de los institutos de investigación de diseño, información sobre eventos industriales, incluidas las contingencias, agregamos información básica sobre los procesos de la industria, no importa si es energía o agricultura . Normalizamos estos datos usando matemáticas y modelos. Y luego agregamos análisis y un componente predictivo.
El módulo de análisis predictivo se ve así:
Esta es la construcción de modelos predictivos. Hay un circuito en el que se modelan los datos y sistemas en los que se graban. Además: conjuntos de datos de prueba, conjuntos de datos de entrenamiento y, por supuesto, datos reales. Este es un proceso continuo, el modelo debe ser más capacitado. Ahora un buen indicador para el modelo es el 90% de precisión. El valor promedio hasta ahora en la mayoría de los modelos es 85-87.
En preparación para el hackathon, los participantes recibieron preguntas sobre el tema.
¿Desea reemplazar SCADA existente con IIoT?Buena pregunta De hecho, los SCADA existentes son muy diferentes. Si consideramos el concepto mismo de IIoT, SCADA es adecuado para él, como los sistemas MES, también pueden estar dentro de IIoT. Esto no significa que deban cambiarse, hay varias opciones.
La plataforma IIoT está conectada al sistema MES o SCADA ya está listo.
Cuando hay un reemplazo de equipos de alta calidad que SCADA no necesita, porque sabe cómo hacer todas estas cosas rápidamente a su propio nivel.
Hay un nivel Edge donde SCADA se enmarca en una cierta versión de niebla.
Es decir, SCADA será reemplazado por SCADA en la niebla desplegada, será el nuevo nivel Edge de la plataforma, administrado centralmente, pero ubicado en un punto local. Y en esta infraestructura, la solución desplegará esencialmente el mismo SCADA, pero en un circuito de control diferente.
Por lo tanto, como una clase SCADA, no irá a ninguna parte, simplemente se transforma.
¿Cuáles son los principales desafíos que enfrenta el IIoT de Rostelecom?Ahora estos son 4 sectores: agricultura, producción, combustible y energía y energía. La digitalización de cada una de las industrias parece muy prometedora.
Los sistemas de control de personas en las empresas son interesantes: funcionan, cuán eficientemente, violan las regulaciones. Tales casos a menudo se resuelven mediante análisis de video o control de las máquinas para las que trabajan las personas, así es como la fábrica de la que tomamos el conjunto de datos para las tareas. Con este enfoque, la planta duplicó su productividad, simplemente porque comenzaron a verse: la máquina está inactiva = no se utilizan. Y aquí el punto no es que los empleados trabajaron más o menos, los procesos mismos se organizaron allí así, a veces hubo tiempos de inactividad.
Hoy en día, los sistemas de producción kaizen o la producción ajustada son relevantes, como parte del sistema, el gerente necesita datos para tomar decisiones. Necesitamos recopilar datos de dispositivos de medición, necesitamos su visualización. No es casualidad que a menudo hable de visualización, es importante porque ayuda a mirar el mismo conjunto de datos desde diferentes ángulos.
Sobre hackathon
Para la convocatoria de reunirnos y escribir una solución IIoT para negocios reales, recibimos 434 solicitudes y, como resultado, participaron 184 personas, 35 equipos. Estos son desarrolladores novatos que han probado suerte en un nuevo campo.
De estos, 33 equipos llegaron a la meta y presentaron sus proyectos, 174 participantes. Estamos buscando el mejor de ellos para puestos en Rostelecom.
Así fue como fue.
Versión de entrevista en video
aquí .