Rambler's Top100
Блоги Алексей ШАЛАГИНОВ

IoT как новый драйвер ИКТ

  06 декабря 2017 Страница персоны
В журнале ИКС №9-10 за 2017 г. и на сайте ИКС-медиа опубликована статья «IoT как новый драйвер ИКТ». Ниже приводится полный текст статьи.

Мы живём в эпоху революции. Однако, не улицах не размахивают красными флагами, не строят баррикад и не штурмуют дворцы. Потому, что это революция промышленная, и по счёту уже четвёртая.

Кратко напомним содержание предыдущих серий.

Первая промышленная революция (Индустрия 1.0) произошла на стыке 18 и 19 веков, и её главным достижением была механизация ручного труда при помощи промышленных станков, а также такое важное нововведение, как разделение труда. Промышленность стала более производительной, однако возникла и нещадная эксплуатация, когда работник из искусного ремесленника, уважаемого и искусного мастера, превратился в придаток машины. Что, кстати, стало также одной из причин появления учений марксизма и коммунизма.

Вторая промышленная революция (Индустрия 2.0) разразилась в последней трети 19 века, с появлением концепции массового производства, и основным её достижением было изобретение конвейера (который, вопреки расхожему мнению, впервые появился не на заводах Форда, а на скотобойнях под Чикаго). Кроме того, изменился источник энергии для привода промышленных машин: от парового двигателя, который приводил в действие один-два станка, целые заводы стали приводиться в действие электричеством, вначале от автономных электростанций, а затем – от централизованных электросетей.

Третья промышленная революция (Индустрия 3.0) случилась в 70-80-х годах прошлого века. Её знаменем была автоматизация и использование информационных технологий в управлении производством. Появились станки с числовым программным управлением, стали использоваться автоматизированные системы управления технологическими процессам (АСУТП). Роль работника снова стала меняться: от придатка машин, он становится их надсмотрщиком.

И вот, наконец, сейчас мы живем в эпоху Индустрии 4.0 (термин появился в 2011 году в Германии). Революцией её уже никто не называет, однако, по сути, это самая настоящая революция, и масштаб перемен, ею вызванный, не идет никакое сравнение с первыми тремя. И главное из этих перемен: работник снова становится творцом, создателем алгоритмов, программных кодов аналитических систем и даже – искусственного интеллекта.

Вот об этой революции, и ее технологической основе – Интернете Вещей, мы и поговорим.

Индустрия 4.0 означает цифровую трансформацию бизнеса и повседневной жизни, и включает в себя три основных аспекта:

  • Интернет Вещей IoT (Internet of Things) с сенсорами, датчиками и исполнительными устройствами, способными собирать цифровые данные, которые используются для анализа и управления, а также выполняют действия, команды на выполнение которых они получают от аналитических систем.
  • Большие массивы разнородных данных (Big Data) и инструменты их аналитики, которые часто называют «искусственным интеллектом» (ИИ), или AI (Artificial Intelligence).
  • Коммуникационные инфраструктуры со средствами автоматизированного управления и безопасности.

Интернет Вещей (IoT) – это взаимодействие физических устройств, оснащенных электронными сенсорами и исполнительными устройствами, через коммуникационные сети. Рост числа персональных устройств людей (лэптопы, планшеты, смартфоны) ограничен числом жителей планеты, однако число устройств IoT не ограничивается пока ничем (кроме физических объёмов), и это будет порождать взрывной рост трафика через коммуникационные сети. Данные исследований, обобщенных компаний Cisco, показывают, что к 2020 г. число устройств IoT к 2020 году может достигнуть 50 млрд., а сетевой IP-трафик может вырасти до 200 Эксабайт (EB).

Рисунок 1. Рост числа устройств IoT и IP-трафика. (Источник: Cisco Visual Networking Index Complete Forecast for 2015 to 2020, 2016).

Собранные с сенсоров и датчиков устройств IoT первичные данные затем сохраняются в дата-центрах и подвергаются анализу, в реальном времени, или в режиме накопления. Полезная информация, произведённая при этом, имеет огромную ценность для повышения эффективности промышленного производства, для создания т.н. Agile-предприятия. Agile (эйджил) – новомодное слово, аналога которому нет в русском языке, означающее «быстрый», «ловкий», «точный». То есть, делающий что-то не только быстро, но ещё и успешно.

Производительность предприятий в условиях Индустрии 3.0 ограничена многими факторами: временем работы предприятия (выходные, вечернее, ночное время), вынужденными остановками (отсутствие заказов), временем на планирование работы (выдача нарядов, расстановка рабочих), рутинными операциями (пересменка, чистка рабочих мест), организационными задержками (нет сырья, упаковочного материала, нет места на складе готовой продукции), техническими проблемами (отказы оборудования, ошибки в управлении им), недоиспользованием мощности оборудования (работа на меньшей скорости, короткие остановки), потерями качества (брак, отказы в приёмке и пр.). Сокращение всех этих задержек до минимума как раз и является сутью Agile.

IoT – это своего рода питательный бульон, в котором рождается информация для аналитических систем, призванных управлять производственным процессом так, чтобы снизить все перечисленные выше возможные препоны для предприятия на пути к Agile.

Есть здесь и много «но».

Первое. Чем отличалась третья промышленная революция от второй? Главное отличие – централизация энергоснабжения, от паровых машин и автономных электростанций к централизованным электросетям. Однако, что касается информационных технологий и автоматических систем управления техпроцессами, здесь ситуация все ещё напоминает паровой двигатель. Предприятия продолжают полагаться, в основном, на собственные ИТ-системы и собственные «склады данных» — Data Warehouse. Кроме того, ещё и в пределах одного предприятия информация часто хранится и обрабатывается отдельно по разным департаментам (т.н. silo). Эффективной аналитики в таких условиях не создашь. Облачных аналитических систем пока не так много, как и систем анализа больших массивов разнородных данных (Big Data). Чтобы использовать их в полной мере, необходимы коннективность и полоса пропускания, чтобы производить централизованную обработку данных IoT в облаке. То есть необходимы сети операторов связи. Однако, многие из них продолжают полагать, что IoT и Индустрия 4.0 – это не про них. И совершенно зря. Быть медиумом для переноса информации IoT для предприятий – очень перспективный рынок. Компания Accenture оценивает рынок Индустриального Интернета (IIoT) в 2030 году в размере 14,2 триллионов долларов со среднегодовым темпом роста CAGR в 7,3% с 2015 до 2030 года. Этот рынок будет расти за счёт следующих основных сегментов: сенсоры, датчики и исполнительные устройства, инфраструктура ИТ- и телекоммуникационных систем, услуги и аналитические системы.

Второе. Сети операторов, по сути, тоже являются машинами, понятие Agile применимо и к ним. Точно также, как системы управления производственными линиями уходят «в облако», уровень управления сетями операторов виртуализируется в облаке, где так же происходит интенсивная аналитика и автоматизация оперативного управления сетью. Не зря появились Agile-коммутаторы (их ещё называют SDN-ready), которые рассчитаны на работу в условиях виртуализации плоскости управления, которая ранее находилась в самом устройстве. Однако, SDN и NFV – это немного другая тема, хотя также тесно связанная с Индустрией 4.0. Можно определённо сказать одно – пока операторы связи не осознают, что они являются частью цифровой экономики в целом, и Индустрии 4.0 в частности, а IoT для них – такая же питательная среда ценной информации, как и для промышленных предприятий, они будут ходить по кругу, стараясь найти новые «killer-application» для традиционных услуг (голос-СМС-ШПД), и изобретать новые услуговые продукты, перетасовывая карты с тарифами и мастями «фокус-групп».

Третье. Трафик через операторские сети, в том числе за счёт IoT, возрастёт к 2025 году примерно в 1000 раз по сравнению с 2010 годом (оценка J’Son&Partners Consulting). Это потребует огромных инвестиций в строительство сетей, иначе коммуникационные сети не справятся со своими задачами.

Четвёртое. Как уже указывалось, данные IoT будут храниться и обрабатываться в дата-центрах, в том числе (и даже по большей части) – распределённых, которые еще называют «Data Lake» (букв. «озеро данных») – а не в небольших «бассейнах» на предприятиях (хотя многие задачи будут обрабатываться и локализованно). И это тоже потребует коннективности, и также с суффиксом Agile. Вряд ли какому руководителю предприятия понравится, когда у него на панели бизнес-аналитики в реальном времени (BI) будут тормозить какие-то диаграммы, движок которых работает из удалённого дата-центра. А раз Agile – значит надо оперативно и автоматизированно управлять WAN между дата-центрами, значит нужна SD-WAN. Согласно оценке аналитиков J’Son&Partners, энергопотребление дата-центров уже в будущем 2018 году составит около 3% всей электроэнергии, потребляемой в мире. Это создаст угрозу глобального потепления, поскольку бóльшая часть электростанцией продолжает работать за счёт сжигания минерального топлива.

Пятое. Cледует остерегаться чрезмерного хайпа IoT. Ещё в 2004 году отраслевые аналитики предсказывали, что в течение пяти лет через Интернет будут подключены десятки миллиардов вещей. Этого как не было, так и нет. Приведённые выше оценки числа устройств IoT следует рассматривать как идеальные. Реальность же такова, что, по данным RCR Wireless, мобильные операторы в США подключают до 2 миллионов устройств IoT за квартал. Даже если предположить, что операторы по всему остальному миру каждый квартал добавляют 20 миллионов устройств IoT в свои сети, для достижения хотя бы одного миллиарда подключенных устройств потребуется десятки лет. Хотя рынок IoT растет, причем даже ускоряется, до достижения идеально-потенциальных показателей eщё довольно далеко. Хотя, произойти может всё, что угодно. Например, 20 лет назад никто не предполагал, что уже через 10 лет среднее число мобильных устройств на сто человек превысит цифру 100.

Все эти проблемы требуют своего решения, но отнюдь не являются непреодолимым препятствием на пути IoT, как составной части Индустрии 4.0.

Следует отметить ещё один немаловажный аспект – коммодитизация устройств IoT, то есть проектирование и создание их на базе общедоступных элементов. Многие устройства IoT содержит встроенные микрокомпьютеры, известные ещё со времен Индустрии 3.0. Однако, если технологические микрокомпьютеры 80-90-х годов прошлого века разрабатывались индивидуально под каждый техпроцесс и каждую производственную линию, то в Индустрии 4.0 используются стандартные встраиваемые микрокомпьютеры, которые можно устанавливать и гибко перепрограммировать практически под любое применение. Это, например, микрокомпьютер Raspberry, величиной с пластиковую карту. Такие компьютеры можно быстро устанавливать в стандартные гнёзда и гибко перепрограммировать под нужные в данный момент приложения на производстве и в других областях.

Рисунок 2. Микрокомпьютер Raspberry рядом с айфоном (Изображение: http://rayhightower.com/blog/2012/12/03/ruby-on-raspberry-pi)

Применяется ли уже IoT в повседневной жизни и в промышленности, то есть, наступила ли уже эпоха Индустрии 4.0? Можно сказать, что да, уже есть много применений как обычного, консьюмерского IoT, так и индустриального варианта IIoT (Industrial IoT).

Аналитики из IoT Institute (www.ioti.com) по результатам опросов руководителей промышленных и сервисных предприятий выявили девять наиболее часто встречающихся применений IoT:

  1. Отслеживание и мониторинг складских запасов. Товары на складе маркированы RFID-метками, так что система аналитики может постоянно выдавать текущую картину наличных ресурсов (54,5% опрошенных заявили о наличии у них таких применений).
  2. Автоматизация ручного труда, роботы-помощники. Роботы оснащаются сенсорами и системами машинного зрения, таким образом работнику остается роль бригадира роботов, выполняющих его команды (52,1%).
  3. Предиктивное обслуживание. Датчики встраиваются в элементы машин и механизмов и сообщают аналитической системе о степени их износа и возможных скрытых поломках (45,2%).
  4. Зашита и безопасность. Постоянный видеомониторинг и системы машинного зрения помогают предохранить работника от травм и вреда здоровью (39,7%).
  5. Умные здания. Датчики и сенсоры IoT помогают экономить энергию и повышают безопасность жилища (39,7%).
  6. Повышение лояльности и вовлеченности покупателей. Многие магазины оснащают свои помещения сенсорами, способными подсчитывать поток клиентов и даже распознавать их мобильные устройства, а затем использовать эту информацию для таргетированного продвижения своих товаров, проведения акций и пр. (35,6%).
  7. Аналитика массивов данных, полученных для стратегического планирования (32,9%).
  8. Переход от продвижения продуктов к продвижению услуг (23,3%).
  9. Повышение эффективности и Agility процесса дизайна продуктов (21,9%).

В заключение можно сказать следующее:

  • Даже такой беглый взгляд не оставляет сомнений в том, что Индустрия 4.0 не идет ни в какое сравнение с предыдущими тремя промышленно-технологическими укладами по масштабу перемен и воздействию на все стороны жизни людей и способа производства. И технологической основой её является Интернет Вещей, как поставщик бесценной информации для автоматизации управления производственными процессами, не исключая и сети операторов связи.
  • Системы анализа больших массивов разнородных данных (Big Data) и искусственный интеллект AI (Artificial Intelligence) являются основными потребителями данных, поступающих от Интернета Вещей IoT. И поэтому, это весьма перспективное поле для всех участников рынка информационно-коммуникационных технологий ИКТ.
  • Отрицать приход Индустрии 4.0 с её основными составляющим: IoT, Big Data и Agile-cетями коммуникаций – по меньшей мере недальновидно. Сейчас открывается очередное «окно возможностей» для участников рынка ИКТ, позволяющее им занять свою нишу в экосистеме Индустрии 4.0. Иначе её займут другие.

Те, кто, запасшись поп-корном, надеется на «будем посмотреть», рискует остаться в роли вечных догоняющих.

  *   *   *



Источник:
Поделиться:

Оставить свой комментарий:

Для комментирования необходимо авторизоваться!

Комментарии по материалу

Данный материал еще не комментировался.