Hi!
Recientemente, junto con Geekbrains, celebramos un hackathon dedicado al Internet industrial de las cosas IIoT y ahora estamos empezando a publicar una serie de entrevistas con nuestros expertos. El primero de ellos es una conversación con Nikolai Chevalier, arquitecto jefe de la oficina de proyectos de Internet industrial de las cosas de Rostelecom.
Nikolay le contará qué es el Internet industrial de las cosas y en qué se diferencia del IoT habitual, así como las soluciones que ya tiene Rostelecom.
Debajo del corte: sobre el papel del IIoT en la automatización de los sistemas de vivienda y servicios comunales, la agricultura, las oficinas inteligentes y mucho más.
Nicolás Caballero: Esta diapositiva es un reflejo de todos los aspectos tecnológicos que pueden estar presentes de una forma u otra en los proyectos industriales de Internet. Como puedes ver en la imagen, hay muchos aspectos, por lo que hablaré brevemente de cada uno de ellos.
Internet Industrial
En sentido general, Internet industrial es una nueva ronda de automatización que nos 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 del Internet de las cosas, pero se centra específicamente en soluciones industriales. La estructura de la imagen debe considerarse de abajo hacia arriba, desde los sensores hasta los sistemas de información.
Sensores y dispositivos Recopilamos información de sistemas físicos y ciberfísicos, y esto nos permite trabajar con dichos datos. Aquí disponemos de todo tipo de sensores, robots, videoanalíticas, sistemas de seguridad (tanto de seguridad convencional como de seguridad laboral).
Un nivel más alto - Edge, se trata de sistemas que se encuentran en producción junto a los dispositivos. Directamente en las fábricas en los contornos de los procesos técnicos. APCS (sistema automático de control de procesos), alarma contra incendios y sistemas similares que requieren un retraso mínimo desde que ocurre un evento hasta la respuesta al mismo.
Más alto - Red de datos, cuya tarea es trasladar estos datos a centros informáticos para su posterior procesamiento. Redes de radio, redes superpuestas, redes fijas. Por cierto, ¿cuál es la diferencia aquí? Las redes fijas son líneas ópticas que transportan la columna vertebral de todo el sistema de comunicación en general. No habrá comunicaciones por radio, porque las comunicaciones por radio no funcionarán sin óptica. Esta conexión de radio de última milla te permite conectar dispositivos de manera eficiente y rápida sin tirar de cables. Pero hasta el último kilómetro, se necesita cable. Las redes superpuestas son sistemas de enrutamiento y gestión del tráfico que se pueden utilizar para organizar redes privadas dedicadas sobre cualquier estructura con el nivel de protección requerido.
Después de las redes - infraestructura Centros de datos (aquí sistemas de almacenamiento, servidores, IDS, firewalls) y software para trabajar con información (virtualización).
Al mismo nivel, el conjunto clásico son los propios centros de datos, almacenamiento de datos, servicios de backup, IaaS y similares…
Por separado, me gustaría destacar el software que le permite organizar trabajando con datos, así como su procesamiento y almacenamiento. En este caso, la tendencia en términos de computación en memoria y blockchain todavía está ganando impulso de manera muy activa (en una de las opciones utópicas para el desarrollo tecnológico, diferentes soluciones IIoT podrán interactuar entre sí en el marco de contactos inteligentes).
El próximo nivel global es sistemas más inteligentes. Inteligencia artificial, facturación variada, sistemas de gestión de producción, monitoreo de seguridad que recopila datos de todos los niveles de seguridad mediante inteligencia artificial y sistemas de análisis.
En general, esta es una breve descripción del esquema de organización del IIoT. Lo importante es esto: en todos los niveles se utilizan sistemas especiales de seguridad de la información. Y una solución puede considerarse segura sólo cuando todos sus niveles están protegidos y se tienen en cuenta todos los procesos organizativos de los empleados que interactúan con dicha solución.
Más detalles
red
Esta diapositiva habla sobre LP WAN. Se trata de redes de largo alcance y energéticamente eficientes. Los estándares más conocidos y establecidos son LORA-WAN, SigFox, LTE-Cat NB(NB-ioT), LTE-CAT M1. Para comprender el nivel de funcionamiento de dichas redes, es más fácil compararlas con las domésticas. Todos tenemos Bluetooth: esto significa funcionamiento y comunicación estables con dispositivos en un radio de un par de metros a un par de decenas de metros. Luego están las redes móviles: 2G, 3G, 4G. Y detrás de ellas están LP WAN, las redes de mayor alcance, tienen 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 a la vez y no se puede cambiar la batería durante 10 años.
Protección del centro de datos
Aquí hay una diapositiva de nuestros colegas de ciberseguridad que muestra amenazas comunes.
Por supuesto, si el servicio solo funciona para un par de IP, simplemente puede cerrar el circuito y obtener el nivel de protección requerido. Pero si se trata de un servicio abierto que requiere la interacción del usuario con él, es posible que ya se presenten las amenazas habituales de la red. Bots de spam, ataques de piratas informáticos, DDoS y otras cosas buenas. Para protegerse contra esto, utilizan una gran cantidad de medios técnicos de protección que, en caso de situaciones de emergencia, notifican a los centros de operaciones de seguridad: guardias de seguridad especialmente capacitados se sientan allí y responden a eventos específicos.
Vivienda y servicios comunitarios.
Para vivienda y servicios comunales existe un servicio especial desarrollado por Rostelecom, que permite automatizar la recepción de datos de los dispositivos de medición que casi todos tienen en su apartamento: medidores de agua, medidores de electricidad, tanto individuales como comunales. Si antes estos valores tenían que introducirse manualmente, lo que provoca una pérdida de tiempo y la transmisión de lecturas no del todo correctas, ahora en la Federación de Rusia ya existen varios complejos donde la participación humana en este proceso está completamente excluida. Todas estas cosas se automatizan con éxito y recopilan lecturas de todos los sensores y las transmiten a las empresas de gestión y suministro de recursos.
Energéticos
Además de vivienda y servicios comunales en general, hemos desarrollado una solución especial integral para la medición de electricidad. La aterradora abreviatura PREGUNTAR en la diapositiva es simplemente Sistema Automatizado de Contabilidad de Electricidad Comercial. Lo que hace queda claro por el nombre. Se trata de contadores que se instalan en las propias subestaciones, en los puntos de conexión de los usuarios, en las estaciones de generación; todo esto permite a los trabajadores de la energía comprender con qué eficiencia funcionan los servicios. El esquema de operación es simple: dispositivo de medición – enlace del canal de comunicación – centros de datos – aplicación que visualiza y procesa datos.
oficina inteligente
Una solución de oficina inteligente ayuda a registrar una serie de indicadores que son importantes para que una persona trabaje cómodamente en un espacio de oficina. En primer lugar están los niveles de CO2 y de luz, que a menudo se subestiman, así como el consumo total de electricidad. Aquí hay dos “liebres a la vista”: ambos empleados trabajan más cómodamente y esto ayuda al personal operativo a ahorrar dinero mediante un uso más racional de los recursos.
Seguimiento de personal en producción.
Además de las oficinas, existen industrias más peligrosas donde es necesario reducir posibles lesiones y controlar al personal. La idea principal aquí es saber que la salud del empleado está bien y que está donde debe estar y no donde no debe estar. Para las fábricas con mucha maquinaria en movimiento, esto es fundamental. Existen muchos sensores diferentes, desde analizadores de gases hasta pulseras, que monitorean tanto el pulso como el estado del empleado, así como su ubicación. Esto ayuda a notificar al sistema de manera oportuna que un empleado se encontró repentinamente en un lugar donde es peligroso para él estar en este momento (por ejemplo, una grúa se está moviendo o se planea una liberación de gas). En este caso, el sistema pausará la operación, notificará automáticamente a la persona a cargo y esperará hasta que la persona abandone la zona de peligro. También existen cascos inteligentes que detectan la presencia de un impacto o ácido en su superficie, y notifican inmediatamente al personal responsable de la seguridad industrial.
Agricultura
La agricultura se enfrentó a la tarea de gestionar y controlar el movimiento de los cultivos. Esto significaba que necesitábamos poder entender cuándo se descarga la cosechadora y cuándo se carga el módulo de transporte. Aquí es importante señalar de antemano que una cosechadora moderna es muy diferente de la que montó el lobo en "Bueno, espera": hoy es una máquina seria equipada con una computadora a bordo que informa su estado y telemetría al sistema principal. Esto ya es una realidad, en la Federación de Rusia existen cosechadoras de este tipo, incluidos modelos no tripulados.
Por supuesto, lo que estamos haciendo ahora está dirigido específicamente a la actual flota de automóviles: no son autónomos, pero sí bastante "inteligentes", estamos automatizando el proceso de selección de los dispositivos y creando un sistema de control para trabajar con los dispositivos. .
Monitoreo de ganado
En Rostelecom, junto con otras empresas, implementamos el seguimiento del ganado. La tarea de la agricultura aquí era la siguiente: es necesario comprender cuándo las vacas están listas para reproducirse, si están enfermas o no y dónde pastan exactamente. Todo esto es importante para determinar los mejores momentos: entender si la vaca está lista para aparearse, si tiene dolor de cabeza, si es hora de soltar a los toros o esperar, de reaccionar a tiempo ante una enfermedad del animal, etc. Estas soluciones ayudan a controlar el estado de los animales, mejorar la calidad del producto y controlar la rentabilidad.
¿Por qué está aquí la inteligencia artificial?
No basta con recopilar y almacenar datos: hay que trabajar con ellos. Esto ayuda a los escenarios de análisis predictivo. Por ejemplo, hemos recopilado datos y sabemos dónde y cuándo se recopilaron, agregamos a este volumen cálculos de institutos de investigación de diseño, información sobre eventos de producción, incluidos los de emergencia, agregamos información básica sobre los procesos industriales, sin importar si es energía o agricultura. Normalizamos estos datos utilizando matemáticas y modelos. Y luego agregamos análisis y un componente predictivo.
El módulo de análisis predictivo tiene este aspecto:
Esta es la construcción de modelos predictivos. Hay un circuito en el que se modelan los datos y sistemas en los que se capturan. Además, existen conjuntos de datos de prueba, conjuntos de datos de entrenamiento y, por supuesto, datos reales. Este es un proceso constante y es necesario seguir entrenando el modelo. Actualmente, una precisión del 90% se considera un buen indicador para un modelo. El valor medio para la mayoría de los modelos hasta el momento es 85-87.
Durante la preparación del hackathon, los participantes recibieron preguntas sobre el tema.
¿Quiere reemplazar su SCADA existente con IIoT?
Buena pregunta. De hecho, los SCADA existentes son muy diferentes. Si consideramos el concepto de IIoT en sí, SCADA encaja en él, al igual que los sistemas MES; también pueden estar en el marco de IIoT. Esto no significa que sea necesario cambiarlos, hay varias opciones.
La plataforma IIoT está conectada a un sistema MES o SCADA ya preparado.
Cuando hay un reemplazo de equipo de alta calidad que no necesita SCADA, porque puede hacer todas estas cosas rápidamente a su propio nivel.
Hay un nivel Edge, donde SCADA está diseñado en una especie de versión antiniebla.
Es decir, SCADA será reemplazado por SCADA en la niebla desplegada, este será un nuevo nivel de borde de la plataforma, controlado de forma centralizada, pero ubicado en un punto local. Y en esta infraestructura se implementará esencialmente la misma solución SCADA, pero en un circuito de control diferente.
Por lo tanto, como clase, SCADA no irá a ninguna parte, simplemente se transformará.
¿Cuáles son los principales desafíos que enfrenta actualmente el IIoT de Rostelecom?
Ahora hay 4 sectores: agricultura, manufactura, complejo de combustibles y energía y energía. La digitalización de cada industria parece muy prometedora.
Los sistemas para monitorear a las personas en las empresas son interesantes: si trabajan, qué tan bien trabajan, si violan las regulaciones. Estos casos a menudo se resuelven mediante análisis de vídeo o control de las máquinas en las que trabajan las personas, como la fábrica de la que tomamos los datos para las tareas. Utilizando un enfoque similar, la planta duplicó la productividad, simplemente porque empezaron a mirar: la máquina está inactiva = no se está utilizando. Y la cuestión aquí no es que los empleados trabajaran regular, sino que los procesos en sí estaban organizados de tal manera que a veces había tiempo de inactividad.
Hoy en día son relevantes los sistemas de producción kaizen o lean manufacturer, dentro del sistema el gerente requiere datos para tomar decisiones. Necesitamos recopilar datos de los dispositivos de medición y visualizarlos. No es coincidencia que hable tan a menudo de visualización; es importante porque ayuda a observar el mismo conjunto de datos desde diferentes ángulos.
Sobre el hackatón
En respuesta a la convocatoria para reunirnos y escribir una solución IIoT para un negocio real, recibimos 434 solicitudes y al final participaron 184 personas (35 equipos). Estos son desarrolladores novatos que han probado suerte en una nueva área.
De ellos, 33 equipos y 174 participantes llegaron a la meta y presentaron sus proyectos. Buscamos a los mejores para puestos en Rostelecom. todo fue.
Versión en vídeo de la entrevista. .
Fuente: habr.com
