Welche Lösungen hat Rostelecom für IIoT?

Hallo!

Vor kurzem haben wir zusammen mit Geekbrains einen Hackathon durchgeführt, der dem industriellen Internet der Dinge IIoT gewidmet ist, und beginnen nun, eine Reihe von Interviews mit unseren Experten zu veröffentlichen. Das erste ist ein Gespräch mit Nikolai Chevalier, dem Chefarchitekten des Projektbüros des industriellen Internet der Dinge, Rostelecom.



Nikolay wird Ihnen sagen, was das industrielle Internet der Dinge ist und wie es sich vom üblichen Internet der Dinge unterscheidet und welche Lösungen Rostelecom bereits hat.

Unter dem Strich - über die Rolle des IIoT bei der Automatisierung von Wohnungssystemen, Landwirtschaft, intelligenten Büros und vielem mehr.



Nikolay Chevalier: Diese Folie spiegelt alle technologischen Aspekte wider, die auf die eine oder andere Weise in industriellen Internetprojekten vorhanden sein können. Wie Sie auf dem Bild sehen können, gibt es viele Aspekte, daher werde ich kurz auf jeden einzelnen eingehen.

Industrielles Internet

Im Allgemeinen ist das industrielle Internet eine neue Automatisierungsrunde, die es ermöglicht, in verschiedenen Branchen ein höheres Qualitätsniveau zu erreichen. Hier geht es um Landwirtschaft, Kernenergie und Metallurgie. Tatsächlich ist dies ein Unterabschnitt des Internet der Dinge, der sich jedoch speziell auf industrielle Lösungen konzentriert. Die Struktur des Bildes sollte von unten nach oben betrachtet werden - von Sensoren bis zu Informationssystemen.

Sensoren und Geräte sammeln Informationen sowohl von physischen als auch von cyberphysikalischen Systemen, und dies ermöglicht es uns, mit solchen Daten zu arbeiten. Hier haben wir alle Arten von Sensoren, Robotern, Videoanalysen und Sicherheitssystemen (sowohl vertraute Sicherheit als auch Arbeitssicherheit).

Übergeordnete Ebene - Edge , dies sind Systeme, die sich neben Geräten in der Produktion befinden. Direkt in Fabriken in den Konturen technologischer Prozesse. ACS TP (automatisches Prozessleitsystem), Feuermelder und ähnliche Systeme, die eine minimale Verzögerung vom Auftreten eines Ereignisses bis zu einer Reaktion darauf erfordern.

Noch höher ist das Datenübertragungsnetzwerk , dessen Aufgabe es ist, diese Daten zur weiteren Verarbeitung an Rechenzentren zu übertragen. Funknetze, Overlay-Netze, Festnetze. Was ist übrigens der Unterschied: Festnetze sind optische Leitungen, die das Rückgrat des gesamten Kommunikationssystems im Allgemeinen tragen. Es wird keine geben, es wird keine Funkkommunikation geben, weil Funkkommunikation ohne Optik nicht funktioniert. Diese letzte Meile Funkkommunikation ermöglicht es Ihnen, Geräte effizient und schnell anzuschließen, ohne am Kabel zu ziehen. Aber bis zu dieser letzten Meile wird ein Kabel benötigt. Überlagerte Netzwerke sind Routing- und Verkehrsmanagementsysteme. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, dedizierte private Netzwerke auf jeder Struktur mit dem erforderlichen Schutzniveau zu organisieren.

Nach den Netzwerken - die Infrastruktur der Rechenzentren (hier Speicher, Server, IDS, Firewalls) und Software für die Arbeit mit Informationen (Virtualisierung).

Auf der gleichen Ebene sind die Rechenzentren selbst, Datenspeicher, Sicherungsdienste, IaaS und dergleichen das klassische Set ...

Separat stelle ich Software fest, mit der Sie die Arbeit mit Daten sowie deren Verarbeitung und Speicherung organisieren können. Es gibt immer noch einen sehr aktiven Trend in Bezug auf das Rechnen im Speicher, Blockchain (in einer der utopischen Optionen für die Technologieentwicklung können verschiedene IIoT-Lösungen im Rahmen intelligenter Kontakte miteinander interagieren).

Die nächste globale Ebene sind intelligentere Systeme . Künstliche Intelligenz, verschiedene Abrechnungs-, Produktionsmanagementsysteme, Sicherheitsüberwachung, Erfassung von Daten aus allen Sicherheitsstufen mithilfe von KI- und Analysesystemen.

Im Allgemeinen ist dies ein kurzer Überblick über die Organisation des IIoT. Wichtig ist: Auf jeder Ebene werden spezielle Informationssicherheitssysteme angewendet. Und eine geschützte Lösung kann nur in Betracht gezogen werden, wenn alle Ebenen geschützt sind und alle organisatorischen Prozesse der Mitarbeiter, die mit einer solchen Lösung interagieren, berücksichtigt werden.

Detaillierter

Netzwerke

Diese Folie handelt von LP WAN. Dies sind energieeffiziente Fernnetze. Die bekanntesten und etabliertesten Standards sind LORA-WAN, SigFox, LTE-Cat NB (NB-ioT) und LTE-CAT M1. Um den Wirkungsgrad solcher Netzwerke zu verstehen, sind sie leichter mit Haushaltsnetzwerken zu vergleichen. Hier haben wir alle Bluetooth - dies ist ein stabiler Betrieb und Kommunikation mit Geräten in einem Radius von einigen Metern bis zu einigen zehn Metern. Dann kommt das Mobilfunknetz - 2G, 3G, 4G. Und bereits dahinter steht LP WAN, das Fernnetz, das den größten Abdeckungsradius aufweist und ein bestimmtes Maß an Energieeffizienz ermöglicht. Zum Beispiel gibt es einen Gaszähler, der zu einem bestimmten Zeitpunkt einmal Messwerte überträgt, und Sie können die Batterie 10 Jahre lang nicht wechseln.

Rechenzentrumsschutz

Hier ist eine Folie unserer Kollegen im Bereich Informationssicherheit, die häufige Bedrohungen aufzeigt.



Wenn der Dienst nur für einige IPs funktioniert, können Sie den Stromkreis natürlich einfach schließen und sich bereits mit dem erforderlichen Schutzniveau versorgen. Wenn es sich jedoch um einen offenen Dienst handelt, bei dem Benutzer mit ihm interagieren, können hier bereits bekannte Netzwerkbedrohungen hinzugefügt werden. Spam-Bots, Hacker-Angriffe, DDoS und andere gute. Zum Schutz davor wird eine Vielzahl technischer Schutzmaßnahmen eingesetzt, die im Notfall die Sicherheitsbetriebszentren alarmieren - speziell ausgebildete Sicherheitskräfte sitzen dort und reagieren auf bestimmte Ereignisse.

Wohnen und kommunale Dienstleistungen

Für den Wohnungsbau und die kommunalen Dienstleistungen wurde in Rostelecom ein spezieller Dienst entwickelt, mit dem Sie den Empfang von Daten von Messgeräten automatisieren können, die sich in der Wohnung fast aller Personen befinden: Wasser-, Stromzähler, sowohl für Einzelpersonen als auch für Kommunen. Wenn diese Werte früher manuell eingegeben werden mussten, was zu Zeitverschwendung und zur Übertragung nicht ganz korrekter Messwerte führt, gibt es in der Russischen Föderation bereits eine Reihe von Komplexen, in denen die Beteiligung des Menschen an diesem Prozess vollständig ausgeschlossen ist. All diese Dinge werden erfolgreich automatisiert und sie selbst sammeln Messwerte von allen Sensoren und übertragen sie an Management- und Ressourcenversorgungsunternehmen.

Energetik

Neben dem Wohnungsbau und den kommunalen Dienstleistungen im Allgemeinen haben wir eine umfassende Sonderlösung für die Strommessung entwickelt. Die schreckliche Abkürzung ASKUE auf der Folie ist nur ein automatisiertes System für die kommerzielle Abrechnung von Elektrizität. Was sie tut, geht aus dem Namen hervor. Hierbei handelt es sich um Zähler, die an Umspannwerken selbst, an Benutzeranschlusspunkten und an Erzeugungsanlagen installiert werden. Auf diese Weise können Energieingenieure verstehen, wie effizient die Dienste sind. Das Arbeitsschema ist einfach: Messgerät - Verbindung des Kommunikationskanals - DPCs - eine Anwendung, die Daten visualisiert und verarbeitet.

Intelligentes Büro

Mit der Smart Office-Lösung können Sie eine Reihe von Indikatoren festlegen, die für die komfortable Arbeit einer Person in den Büroräumen wichtig sind. Dies sind vor allem die häufig unterschätzten CO2- und Lichtwerte sowie der Gesamtstromverbrauch. Es gibt zwei „Hasen an der Waffe“ gleichzeitig: Es ist für die Mitarbeiter bequemer zu arbeiten und hilft dem Bedienpersonal, durch einen rationelleren Einsatz von Ressourcen zu sparen.

Produktionsüberwachung

Neben Büros gibt es gefährlichere Branchen, in denen mögliche Verletzungen reduziert und das Personal überwacht werden müssen. Die Hauptidee dabei ist zu wissen, dass der Mitarbeiter mit der Gesundheit einverstanden ist und dass er dort ist, wo er gebraucht wird und nicht dort, wo er nicht ist. Für Anlagen mit vielen beweglichen Zahnrädern ist dies entscheidend. Es gibt viele verschiedene Sensoren, von Gasanalysatoren bis hin zu Armbändern, die sowohl den Puls als auch den Zustand des Mitarbeiters und seinen Standort überwachen. Dies hilft, das System rechtzeitig zu benachrichtigen, dass der Mitarbeiter plötzlich dort aufgetaucht ist, wo er gerade in Gefahr ist (z. B. wenn sich ein Kran bewegt oder die Freisetzung von Gas geplant ist). In diesem Fall unterbricht das System den Betrieb, benachrichtigt die verantwortliche Person automatisch und wartet, bis eine Person den Gefahrenbereich verlässt. Außerdem gibt es intelligente Helme, die das Vorhandensein von Stößen oder Säuren auf ihrer Oberfläche erkennen und das für den Arbeitsschutz zuständige Personal unverzüglich benachrichtigen.

Landwirtschaft

Die Landwirtschaft stand vor der Aufgabe, die Kontrolle der Erntebewegung zu steuern. Dies bedeutet, dass es notwendig war zu verstehen, wann der Mähdrescher entladen wird, wann das Transportmodul geladen wird. Es ist wichtig im Voraus zu beachten, dass sich der moderne Mähdrescher stark von dem unterscheidet, auf dem der Wolf in „Moment mal“ gefahren ist - heute ist es eine seriöse Maschine, die mit einem Bordcomputer ausgestattet ist, der das Hauptsystem über seinen Status und seine Telemetrie informiert. Dies ist bereits Realität, solche Mähdrescher gibt es in der Russischen Föderation, einschließlich unbemannter Modelle.

Natürlich richtet sich das, was wir jetzt tun, speziell an die aktuelle Fahrzeugflotte - sie sind nicht unbemannt, aber dennoch „intelligent“. Wir automatisieren den Prozess der Auswahl der Geräte selbst und erstellen ein Steuerungssystem für die Arbeit mit Geräten.

Viehüberwachung

In Rostelecom haben wir zusammen mit anderen Unternehmen die Überwachung von Rindern implementiert. Die Aufgabe für die Landwirtschaft hier war folgende: Man muss verstehen, wann die Kühe zur Zucht bereit sind, ob sie krank sind oder nicht, wo genau sie grasen. Dies alles ist wichtig, um die besten Momente zu bestimmen - um zu verstehen, ob die Kuh bereit ist, sich zu paaren, oder ob ihr Kopf schmerzt, ob es Zeit ist, die Bullen herauszulassen oder zu warten, um rechtzeitig auf die Krankheit des Tieres zu reagieren und so weiter. Solche Lösungen helfen, den Zustand von Tieren zu kontrollieren, die Produktqualität zu verbessern und die Rentabilität zu überwachen.

Warum gibt es künstliche Intelligenz?

Es reicht nicht aus, nur Daten zu sammeln und zu speichern - Sie müssen mit ihnen arbeiten. Dies hilft bei prädiktiven Analyseszenarien. Zum Beispiel haben wir Daten gesammelt, während wir wissen, wo und wann diese Daten gesammelt wurden, fügen wir diesem Band die Berechnungen von Designforschungsinstituten, Informationen über industrielle Ereignisse, einschließlich Eventualitäten, hinzu und fügen grundlegende Informationen über Industrieprozesse hinzu, egal ob es sich um Energie oder Landwirtschaft handelt . Wir normalisieren diese Daten mithilfe von Mathematik und Modellen. Und dann fügen wir Analysen und eine Vorhersagekomponente hinzu.

Das Predictive Analytics-Modul sieht folgendermaßen aus:



Dies ist die Konstruktion von Vorhersagemodellen. Es gibt eine Schaltung, in der Daten modelliert werden, und Systeme, in denen sie aufgezeichnet werden. Darüber hinaus - Testdatensätze, Trainingsdatensätze und natürlich reale Daten. Dies ist ein fortlaufender Prozess, das Modell muss weiter geschult werden. Ein guter Indikator für das Modell ist jetzt eine Genauigkeit von 90%. Der bisherige Durchschnittswert in den meisten Modellen liegt zwischen 85 und 87.

In Vorbereitung auf den Hackathon erhielten die Teilnehmer Fragen zum Thema.

Möchten Sie vorhandene SCADA durch IIoT ersetzen?

Gute Frage. Tatsächlich sind die vorhandenen SCADAs sehr unterschiedlich. Wenn wir das Konzept von IIoT betrachten, ist SCADA dafür geeignet, wie MES-Systeme, sie können auch innerhalb von IIoT stehen. Dies bedeutet nicht, dass sie geändert werden müssen, es gibt mehrere Optionen.

Die IIoT-Plattform ist mit dem MES-System verbunden oder SCADA ist bereits bereit.
Wenn es einen hochwertigen Austausch von Geräten gibt, den SCADA nicht benötigt, weil es weiß, wie man all diese Dinge schnell auf seinem eigenen Niveau erledigt.
Es gibt eine Kantenebene, in der SCADA in einer bestimmten Nebelversion eingerahmt ist.

Das heißt, SCADA wird im bereitgestellten Nebel durch SCADA ersetzt. Dies ist die neue Edge-Ebene der Plattform, die zentral verwaltet wird, sich jedoch an einem lokalen Punkt befindet. In dieser Infrastruktur wird die Lösung im Wesentlichen dieselbe SCADA bereitstellen, jedoch in einem anderen Regelkreis.

Daher wird es als SCADA-Klasse nirgendwo hingehen, sondern einfach transformiert.

Was sind die größten Herausforderungen für das IIoT von Rostelecom?

Dies sind nun 4 Sektoren - Landwirtschaft, Produktion, Kraftstoff- und Energiesektor und Energie. Die Digitalisierung jeder Branche scheint sehr vielversprechend.

Die Systeme der Personenkontrolle in Unternehmen sind interessant - arbeiten sie, wie effizient, verstoßen sie gegen die Vorschriften. Solche Fälle werden oft durch Videoanalyse oder Steuerung der Maschinen gelöst, für die Menschen arbeiten. Auf diese Weise hat die Fabrik, aus der wir den Datensatz für Aufgaben entnommen haben. Mit diesem Ansatz verdoppelte die Anlage ihre Produktivität, einfach weil sie zu schauen begann: Die Maschine ist im Leerlauf = sie werden nicht verwendet. Und hier geht es nicht darum, dass die Mitarbeiter so lala arbeiteten, die Prozesse selbst waren dort einfach so angeordnet, manchmal gab es Ausfallzeiten.

Heutzutage sind Kaizen-Produktionssysteme oder Lean Production relevant. Als Teil des Systems benötigt der Manager Daten, um Entscheidungen treffen zu können. Wir müssen Daten von Messgeräten sammeln, wir brauchen deren Visualisierung. Es ist kein Zufall, dass ich oft über Visualisierung spreche. Es ist wichtig, weil es hilft, denselben Datensatz aus verschiedenen Blickwinkeln zu betrachten.

Über Hackathon

Für den Aufruf, zusammenzukommen und eine IIoT-Lösung für das echte Geschäft zu schreiben, gingen 434 Bewerbungen ein, und als Ergebnis nahmen 184 Personen teil - 35 Teams. Dies sind unerfahrene Entwickler, die sich in einem neuen Bereich versucht haben.

Davon erreichten 33 Teams die Ziellinie und präsentierten ihre Projekte, 174 Teilnehmer. Wir suchen die besten von ihnen für Positionen in Rostelecom. So war es.

Video Interview Version hier .