Про­бле­мы ре­а­ли­за­ции про­мыш­лен­ных при­ло­же­ний Ин­тер­не­та ве­щей

Otkrytye sistemy. SUBD. - - СОДЕРЖАНИЕ - Ми­ха­ил Бо­ри­сов

Про­мыш­лен­ные при­ло­же­ния в кон­тек­сте Ин­тер­не­та ве­щей под­ня­ты се­год­ня на щит прак­ти­че­ски все­ми Ит-по­став­щи­ка­ми, но ес­ли с об­лач­ны­ми сер­ви­са­ми и боль­ши­ми дан­ны­ми все от­но­си­тель­но яс­но, то «на зем­ле» это не так.

Про­мыш­лен­ные при­ло­же­ния в кон­тек­сте Ин­тер­не­та ве­щей под­ня­ты се­год­ня на щит прак­ти­че­ски все­ми Ит-по­став­щи­ка­ми, но ес­ли с об­лач­ны­ми сер­ви­са­ми и боль­ши­ми дан­ны­ми все от­но­си­тель­но яс­но, то «на зем­ле» это не так. Все со­глас­ны с тем, что Ин­тер­нет ве­щей — это пер­спек­тив­но и по­лез­но, но ед­ва ли кто-то точ­но по­ни­ма­ет, как же это сде­лать и ка­кие здесь мо­гут быть рис­ки.

Клю­че­вые сло­ва: Ин­тер­нет ве­щей, ки­бер­без­опас­ность, Про­мыш­лен­ный ин­тер­нет Keywords: Industrial Internet, Internet of Things, Cybersecurity

Уболь­шин­ства ин­ду­стри­аль­ных си­стем, рож­ден­ных во вто­рой по­ло­вине 2000-х го­дов, име­ет­ся тот или иной ин­тер­фейс для свя­зи с се­тью, но он обыч­но за­крыт и предо­став­ля­ет до­ступ к ма­шине толь­ко для фир­мен­ных сер­ви­сов. Та­кие си­сте­мы боль­ше оза­бо­че­ны во­про­сом кон­тро­ля тех­но­ло­ги­че­ских па­ра­мет­ров, неже­ли биз­нес-про­цес­сов, а по­сколь­ку ос­нов­ная мас­са про­мыш­лен­ных устройств да­же еще стар­ше, то при­хо­дит­ся кон­ста­ти­ро­вать: ни од­но се­рьез­ное тра­ди­ци­он­ное устрой­ство из ми­ра про­мыш­лен­но­сти не го­то­во се­год­ня к про­сто­му вхож­де­нию в мир Ин­тер­не­та ве­щей.

При об­суж­де­нии Ин­тер­не­та ве­щей у боль­шин­ства воз­ни­ка­ют ас­со­ци­а­ции с ум­ны­ми чай­ни­ка­ми и хо­ло­диль­ни­ка­ми — ве­ща­ми, ско­рее, за­бав­ны­ми, чем по­лез­ны­ми. Но все ста­но­вит­ся ина­че, ко­гда речь за­хо­дит о про­мыш­лен­но­сти, и здесь се­год­ня про­ис­хо­дят ра­зи­тель­ные пе­ре­ме­ны. Бла­го­да­ря успе­хам ком­па­ний из Под­не­бес­ной, на рын­ке элек­трон­ных устройств для про­мыш­лен­но­сти се­год­ня на­блю­да­ет­ся на­сто­я­щий бум — то, что еще в се­ре­дине ну­ле­вых про­из­во­ди­лось в Швей­ца­рии или Гер­ма­нии и сто­и­ло сот­ни ты­сяч ев­ро, се­год­ня мож­но при­об­ре­сти за де­сят­ки и сот­ни. Та­кие устрой­ства ре­аль­но ра­бо­та­ют, от­крыв ши­ро­кой мас­се кли­ен­тов до­ступ в мир сер­во­при­во­дов и ЧПУ. Мир про­мыш­лен­но­сти вдруг ра­зом из ана­ло­го­во­го пре­вра­тил­ся в циф­ро­вой, и ес­ли рань­ше ло­ги­ка ра­бо­ты устрой­ства от­ли­ва­лась бук­валь­но в же­ле­зе и бы­ла аб­со­лют­но незыб­ле­ма весь срок служ­бы ма­ши­ны, то се­год­ня она ре­а­ли­зо­ва­на про­грамм­но и мо­жет быть из­ме­не­на в со­от­вет­ствии с кон­крет­ной за­да­чей.

На рын­ке пред­став­ле­ны устрой­ства прак­ти­че­ски лю­бо­го на­зна­че­ния для кон­тро­ля и управ­ле­ния про­мыш­лен­ны­ми си­сте­ма­ми — на­при­мер, ста­ли до­ступ­ны устрой­ства мно­го­мер­но­го дви­же­ния ис­пол­ни­тель­ных ме­ха­низ­мов, управ­ле­ние ко­то­ры­ми воз­ло­же­но на ло­ги­че­ские кон­трол­ле­ры.

ПОСТРОЕНИЕ ИН­ДУ­СТРИ­АЛЬ­НЫХ СИ­СТЕМ ИН­ТЕР­НЕ­ТА ВЕ­ЩЕЙ

В обо­ру­до­ва­нии 2010-х го­дов прак­ти­че­ски все функ­ции дви­же­ния ре­а­ли­зу­ют­ся по­сред­ством ло­ги­че­ски управ­ля­е­мых сер­во­при­во­дов, а на­строй­ки, уста­нов­ки и ки­не­ма­ти­че­ские схе­мы вы­пол­ня­ют­ся с по­мо­щью фир­мен­ных встро­ен­ных си­стем управ­ле­ния с ин­тер­фей­са­ми для ра­бо­ты в се­ти. За­да­ча адап­та­ции к кон­крет­ным про­цес­сам поль­зо­ва­те­ля [1] ста­но­вит­ся три­ви­аль­ной, ес­ли вы на­хо­ди­тесь в рам­ках фир­мен­ных сер­ви­сов. На­при­мер, у по­ли­гра­фи­че­ско­го обо­ру­до­ва­ния Heidelberg име­ет­ся сре­да управ­ле­ния про­из­вод­ством Prinect, объ­еди­ня­ю­щая в еди­ную он­лайн-си­сте­му все устрой­ства и обо­ру­до­ва­ние ком­па­нии. Од­на­ко со­став обо­ру­до­ва­ния лю­бой ти­по­гра­фии, как и лю­бо­го дру­го­го

про­из­вод­ства, как пра­ви­ло, неод­но­ро­ден — име­ет­ся мас­са устройств от раз­лич­ных про­из­во­ди­те­лей. Объ­еди­не­ние ге­те­ро­ген­ных устройств в рам­ках од­ной си­сте­мы управ­ле­ния ста­но­вит­ся уже весь­ма нетри­ви­аль­ной за­да­чей, тре­бу­ю­щей се­рьез­ных ре­сур­сов: на­при­мер, ко­гда Бо­го­род­ско­му по­ли­гра­фи­че­ско­му ком­би­на­ту по­на­до­бил­ся ин­тер­фейс Heidelberg для за­груз­ки пе­чат­ных про­фи­лей в ма­ши­ну, то про­из­во­ди­тель вы­ста­вил счет на 30 тыс. ев­ро.

На са­мом де­ле в ны­неш­ней тер­ми­но­ло­гии име­ет­ся некая нераз­бе­ри­ха: обыч­но отож­деств­ля­ют Ин­тер­нет ве­щей с Про­мыш­лен­ным ин­тер­не­том и, сво­дя все к «вклю­че­нию чай­ни­ка», од­на­ко да­же вклю­че­ние чай­ни­ка че­рез Ин­тер­нет — весь­ма со­мни­тель­ная с точ­ки зре­ния здра­во­го смыс­ла опе­ра­ция, а уж ма­ни­пу­ля­ции с пе­чат­ной ма­ши­ной че­рез уда­лен­ный до­ступ вы­гля­дят и во­все стран­но. К то­му же в наш бес­по­кой­ный век раз­но­об­раз­ных ви­ру­сов, бот­не­тов и ки­бе­р­атак [2] предо­ста­вить ко­му-то или че­му-то воз­мож­ность извне воз­дей­ство­вать на па­ра­мет­ры обо­ру­до­ва­ния или на его опе­ра­ции не толь­ко крайне рис­ко­ван­но с ком­мер­че­ской точ­ки зре­ния, но и фи­зи­че­ски небез­опас­но для об­слу­жи­ва­ю­ще­го пер­со­на­ла. Та­ко­го ро­да «ин­тер­нет-воз­дей­ствия» долж­ны быть ка­те­го­ри­че­ски ис­клю­че­ны, а Ин­тер­нет ве­щей в про­мыш­лен­но­сти сто­ит огра­ни­чить функ­ци­я­ми уда­лен­но­го мо­ни­то­рин­га и кон­тро­ля, не име­ю­щи­ми об­рат­ной свя­зи на фи­зи­че­ском уровне. Кро­ме то­го, внед­ре­ние нефир­мен­ных си­стем уда­лен­но­го управ­ле­ния ма­ши­на­ми сле­ду­ет стро­го за­пре­тить (фир­мен­ные пусть оста­ют­ся на со­ве­сти про­из­во­ди­те­ля).

Итак, по­дав­ля­ю­щее боль­шин­ство экс­плу­а­ти­ру­е­мо­го сей­час про­мыш­лен­но­го обо­ру­до­ва­ния не име­ет ин­тер­фей­сов для под­клю­че­ния к Се­ти, а при­ме­не­ние фир­мен­ных ин­тер­фей­сов тру­до­ем­ко, до­ро­го и не все­гда воз­мож­но. При этом ни в ко­ем слу­чае не долж­ны быть на­ру­ше­ны си­сте­мы без­опас­но­сти ма­шин и ме­ха­низ­мов, а лю­бое внеш­нее внед­ре­ние в них стро­го за­пре­ща­ет­ся. Как же то­гда про­мыш­лен­но­сти жить в эпо­ху Ин­тер­не­та ве­щей?

Наш путь — построение си­стем сбо­ра дан­ных по­верх «фир­мен­ной» ав­то­ма­ти­ки ма­шин, а так­же ис­поль­зо­ва­ние спе­ци­аль­ных сер­вис­ных вы­хо­дов устройств, вклю­чен­ных в со­став обо­ру­до­ва­ния. То­гда та­кие «вы­хо­ды» мож­но рас­смат­ри­вать как вир­ту­аль­ный дат­чик и со­от­вет­ствен­но ис­поль­зо­вать по­лу­ча­е­мые дан­ные. По­это­му да­лее речь бу­дет ид­ти о «ма­ло- ин­ва­зив­ном» мо­ни­то­рин­ге обо­ру­до­ва­ния с це­лью сбо­ра дан­ных для ана­ли­за и оп­ти­ми­за­ции про­цес­сов.

СРЕД­СТВА СБО­РА ИН­ФОР­МА­ЦИИ

Ас­сор­ти­мент про­мыш­лен­ных дат­чи­ков на­счи­ты­ва­ет ты­ся­чи по­зи­ций. Дат­чи­ки и устрой­ства про­мыш­лен­ной ав­то­ма­ти­ки по­став­ля­ют как ком­па­нии ши­ро­ко­го спек­тра, на­при­мер Omron, Siko, Siemens, Autonics, так и мно­же­ство ком­па­ний от­но­си­тель­но уз­кой спе­ци­а­ли­за­ции: PEPPERL+FUCHS, Lenze, Balluf, Rayteck. Из­ме­рить мож­но прак­ти­че­ски лю­бой па­ра­метр ма­ши­ны: по­зи­цию, угол по­во­ро­та, тем­пе­ра­ту­ру, рас­сто­я­ние до объ­ек­та, дав­ле­ние и пр. Как пра­ви­ло, все дат­чи­ки снаб­же­ны стан­дарт­ны­ми для про­мыш­лен­ных из­де­лий ин­тер­фей­са­ми (ана­ло­го­вы­ми, би­нар­ны­ми или циф­ро­вы­ми) и мо­гут быть под­клю­че­ны непо­сред­ствен­но к кон­трол­ле­рам или к спе­ци­аль­ным ши­нам ин­ду­стри­аль­ных стан­дар­тов 1-wire, I2C, UART и др.

На пер­вый взгляд ка­жет­ся, что пра­виль­ным бу­дет все дан­ные со­би­рать на сер­ве­рах, а там уже про­из­во­дить над ни­ми все необ­хо­ди­мые ма­ни­пу­ля­ции, од­на­ко ре­аль­ность на­мно­го слож­нее. На­при­мер, ес­ли дан­ные пе­ре­да­ют­ся от дат­чи­ка, ко­то­рый счи­та­ет ка­кие-то объ­ек­ты, то пе­ре­да­ча в этой па­ра­диг­ме долж­на со­сто­ять из од­ной «еди­ни­цы» и вре­ме­ни пе­ре­да­чи. Но при на­ру­ше­нии ка­на­ла не уда­ет­ся во­вре­мя пе­ре­дать эту еди­ни­цу, и по­это­му на сер­ве­ре ока­жут­ся невер­ные дан­ные, а ес­ли они на­кап­ли­ва­ют­ся на ло­каль­ном устрой­стве, то со сле­ду­ю­щей пе­ре­да­чей зна­че­ние счет­чи­ка бу­дет ак­ту­аль­ным.

Кро­ме « склон­но­сти » к по­те­ре со­еди­не­ния, осо­бен­но при уда­лен­ном раз­ме­ще­нии обо­ру­до­ва­ния, пуб­лич­ные се­ти об­ла­да­ют еще од­ним непри­ят­ным свой­ством — нега­ран­ти­ро­ван­ным вре­ме­нем от­кли­ка, по­это­му то­же непра­виль­но за­вя­зы­вать на них быст­ро­дей­ству­ю­щие про­цес­сы, не го­во­ря уже о про­цес­сах ре­аль­но­го вре­ме­ни. И тра­фик бу­дет неоправ­дан­но пе­ре­гру­жен, и по­ло­ви­ны дан­ных мож­но не до­счи­тать­ся. Един­ствен­ный вы­ход — за­пу­стить ло­каль­ный про­цесс для об­ра­бот­ки «быст­рых дан­ных» и пе­ре­да­вать ре­зуль­тат в пре­па­ри­ро­ван­ном ви­де. На­при­мер, мож­но из­ме­рять пе­ри­од ра­бо­ты си­сте­мы и по флук­ту­а­ци­ям по­сту­па­е­мых дан­ных су­дить о ее «здо­ро­вье». В нор­маль­ной си­ту­а­ции пе­ри­о­ды долж­ны быть оди­на­ко­вы­ми, из­ме­нять­ся мо­но­тон­но и от­но­си­тель­но мед­лен­но, а ес­ли пе­ри­о­ды ста­но­вят­ся раз­лич­ны­ми, то это бу­дет сви­де­тель­ство­вать о непо­лад­ках в си­сте­ме, и, сле­до­ва­тель­но, ма­ши­на нуж­да­ет­ся как ми­ни­мум в ре­ви­зии. Имен­но так ди­а­гно­сти­ру­ют­ся «про­пус­ки за­жи­га­ния» в со­вре­мен­ных ав­то­мо­биль­ных дви­га­те­лях. Ес­ли бы та­кая ди­а­гно­сти­ка бы­ла до­ступ­на для тур­бин Са­я­но-шу­шен­ской ГЭС, то про­грес­си­ру­ю­щую про­бле­му мож­но бы­ло бы во­вре­мя за­ме­тить и, ско­рее все­го, ава­рию предот­вра­тить.

Для то­го что­бы пе­ре­дать по­ка­за­те­ли дат­чи­ка в Ин­тер­нет, тре­бу­ет­ся по­сред­ник в ви­де той или иной мик­ро­про­цес­сор­ной си­сте­мы об­ще­го на­зна­че­ния (Siemens, Omron) или бо­лее эк­зо­ти­че­ской, на­при­мер Kuhnke. Обыч­но та­кая си­сте­ма об­ла­да­ет раз­ви­той пе­ри­фе­ри­ей для ра­бо­ты с дат­чи­ка­ми и ин­ду­стри­аль­ны­ми ши­на­ми дан­ных, а так­же име­ет ин­тер­фейс для под­клю­че­ния к Се­ти. Воз­мож­ны и бюд­жет­ные ре­ше­ния на ба­зе со­вре­мен­ных мо­ду­лей об­ще­го на­зна­че­ния со встро­ен­ны­ми мо­ду­ля­ми об­ме­на, на­при­мер ESP32 с Wi-fi и Bluetooth на бор­ту.

В об­щем слу­чае се­год­ня к каж­до­му дат­чи­ку мож­но при­де­лать свой мик­ро­кон­трол­лер, но это по­рож­да­ет очень боль­шой мас­сив то­чек под­клю­че­ния, что из­ряд­но за­гру­жа­ет ин­фра­струк­ту­ру се­ти и усу­губ­ля­ет про­бле­му без­опас­но­сти. Ло­гич­нее вы­гля­дит под­клю­че­ние груп­пы дат­чи­ков, объ­еди­нен­ных по тер­ри­то­ри­аль­но­му или функ­ци­о­наль­но­му прин­ци­пу, к од­но­му кон­трол­ле­ру, ко­то­рый об­ра­ба­ты­ва­ет пер­вич­ные дан­ные и фор­ми­ру­ет за­про­сы для пе­ре­да­чи дан­ных на сер­вер. Ко­ли­че­ство и ти­пы дат­чи­ков, под­клю­чен­ных к од­но­му кон­трол­ле­ру, про­мыш­лен­ные ин­тер­фей­сы этих дат­чи­ков, рав­но как и ти­пы кон­трол­ле­ров, — все это долж­но опре­де­лять­ся ис­хо­дя из по­став­лен­ной за­да­чи. Где-то важ­нее быст­ро­дей­ствие и на­ли­чие яд­ра ариф­ме­ти­ки с пла­ва­ю­щей точ­кой, а где-то — чис­ло то­чек под­клю­че­ния и ап­па­рат­ная под­держ­ка ин­ду­стри­аль­ных стан­дар­тов шин.

ПОД­КЛЮ­ЧЕ­НИЕ КОН­ТРОЛ­ЛЕ­РОВ К ВЫСОКОУРОВНЕВЫМ СЕТЯМ

Тра­ди­ци­он­но в ин­ду­стрии при­ме­ня­лись про­вод­ные си­сте­мы, ко­то­рые и се­год­ня весь­ма по­пу­ляр­ны: они на­деж­ны и не под­вер­же­ны воз­дей­ствию по­мех, ко­то­ры­ми бо­га­то про­мыш­лен­ное окру­же­ние; хо­ро­шо за­щи­ще­ны от несанк­ци­о­ни­ро­ван­но­го до­сту­па; об­ла­да­ют вы­со­кой ско­ро­стью пе­ре­да­чи дан­ных; име­ют воз­мож­ность пе­ре­да­чи дан­ных од­но­вре­мен­но с по­да­чей пи­та­ния; об­ла­да­ют боль­шой даль­но­стью. Их недо­стат­ки — боль­шие

объ­е­мы и слож­ность мон­таж­ных ра­бот, зна­чи­тель­ное ко­ли­че­ство обо­ру­до­ва­ния и про­во­дов.

Так или ина­че бес­про­вод­ные си­сте­мы на­чи­на­ют по­сте­пен­но про­ни­кать и в ин­ду­стри­аль­ные при­ло­же­ния. До­сту­пен це­лый ряд ва­ри­ан­тов тех­но­ло­гий.

• Wi-Fi. Оче­вид­ное до­сто­ин­ство — непри­вя­зан­ность к по­ло­же­нию устрой­ства (нуж­но лишь обес­пе­чить под­клю­че­ние пи­та­ния). Пре­иму­ще­ства: лег­кость под­клю­че­ния; ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние; боль­шой вы­бор обо­ру­до­ва­ния; на­бор про­то­ко­лов шиф­ро­ва­ния, обес­пе­чи­ва­ю­щий без­опас­ность дан­ных; воз­мож­ность стан­дарт­но­го под­клю­че­ния к Се­ти. Недо­стат­ки: пло­хая устой­чи­вость в усло­ви­ях силь­ных элек­тро­маг­нит­ных по­лей; огра­ни­чен­ная про­пуск­ная спо­соб­ность; вы­со­кое энер­го­по­треб­ле­ние; необ­хо­ди­мость под­клю­че­ния к внеш­не­му пи­та­нию; неболь­шая даль­ность, ко­то­рая ста­но­вит­ся еще мень­ше в «гряз­ном» ра­дио­тех­ни­че­ском окру­же­нии.

• Bluetooth и Bluetooth Low Energy (BLE). Со­вре­мен­ные устрой­ства ча­сто опе­ри­ру­ют раз­лич­ны­ми сте­ка­ми про­то­ко­лов Bluetooth, ко­то­рые по­сте­пен­но за­во­е­вы­ва­ют мир ре­ше­ний для про­мыш­лен­но­сти. Осо­бен­но пре­успе­ла ре­а­ли­за­ция BLE: сверх­ма­лое энер­го­по­треб­ле­ние поз­во­ля­ет ре­а­ли­зо­вать ав­то­ном­ные кон­троль­ные си­сте­мы, несколь­ко лет со­хра­ня­ю­щие ав­то­ном­ность. Их сла­бое ме­сто — от­сут­ствие воз­мож­но­сти непо­сред­ствен­но­го вза­и­мо­дей­ствия с вы­со­ко­уров­не­вы­ми се­тя­ми. Хо­тя недав­но по­яви­лись упо­ми­на­ния о по­пыт­ках ре­а­ли­за­ции ха­бов ти­па BLE — Wi-fi или BLE — Wired Internet, го­то­вых ре­ше­ний на рын­ке по­ка не вид­но, а вза­и­мо­дей­ствие с устрой­ства­ми BLE вы­пол­ня­ет­ся че­рез по­сред­ни­ка в ви­де про­грам­ми­ру­е­мых ло­ги­че­ских кон­трол­ле­ров (programmable logic controller, PLC). Пре­иму­ще­ства BLE: низ­кое энер­го­по­треб­ле­ние и вы­со­кая ав­то­ном­ность; зна­чи­тель­ная ско­рость пе­ре­да­чи дан­ных; встро­ен­ные про­то­ко­лы шиф­ро­ва­ния. Недо­стат­ки: неболь­шой диа­па­зон пе­ре­да­чи дан­ных; неустой­чи­вая ра­бо­та в за­гряз­нен­ном ра­дио­тех­ни­че­ском окру­же­нии; от­сут­ствие воз­мож­но­сти непо­сред­ствен­ной пе­ре­да­чи дан­ных в Ин­тер­нет.

• GSM-GPRS. По­жа­луй, са­мый рас­про­стра­нен­ный спо­соб пе­ре­да­чи дан­ных для раз­ре­жен­ных си­стем, рас­по­ло­жен­ных на боль­шой тер­ри­то­рии. Прак­ти­че­ски не при­ме­ня­ет­ся для по­стро­е­ния слож­ных си­стем, но ши­ро­ко ис­поль­зу­ет­ся там, где точ­ки об­ме­на дан­ны­ми ра­бо­та­ют в «по­лях»: для шлаг­бау­мов, в охран­ных си­сте­мах, ав­то­ном­ных или по­движ­ных устрой­ствах. Пре­иму­ще­ства: ши­ро­кое по­кры­тие се­тей об­ще­го до­сту­па с го­то­вой ин­фра­струк­ту­рой пе­ре­да­чи дан­ных; низ­кая це­на; до­ступ­ность; вы­со­кая ско­рость пе­ре­да­чи дан­ных в се­тях 4G. Недо­стат­ки: сла­бая за­щи­та от несанк­ци­о­ни­ро­ван­но­го под­клю­че­ния; пло­хая про­ни­ца­е­мость сиг­на­ла.

• Се­ти даль­ней свя­зи (Lora). Этот спо­соб пе­ре­да­чи дан­ных при ме­ж­ма­шин­ном вза­и­мо­дей­ствии на­би­ра­ет по­пу­ляр­ность имен­но для ин­ду­стри­аль­ных при­ме­не­ний — си­сте­мы об­ме­на дан­ны­ми ра­бо­та­ют на ча­сто­тах, вы­де­лен­ных для про­мыш­лен­но­го ис­поль­зо­ва­ния. Хо­тя до сих пор не со­здан кон­сор­ци­ум про­из­во­ди­те­лей и нет усто­яв­ше­го­ся стан­дар­та та­ких се­тей, обо­ру­до­ва­ние уже пред­став­ле­но на рын­ке в ви­де ком­мер­че­ских про­дук­тов раз­ных це­но­вых групп. Пре­иму­ще­ства Lora: хо­ро­шая устой­чи­вость к по­ме­хам; вы­со­кая про­ни­ца­е­мость сиг­на­ла; ма- лое энер­го­по­треб­ле­ние; боль­шое рас­сто­я­ние при об­ме­нах дан­ны­ми (до 20 км); встро­ен­ные ал­го­рит­мы шиф­ро­ва­ния; на­ли­чие соб­ствен­ных шлю­зов для пе­ре­да­чи дан­ных в вы­со­ко­уров­не­вые се­ти. Недо­стат­ки: от­сут­ствие ин­ду­стри­аль­но­го стан­дар­та и невы­со­кая ско­рость пе­ре­да­чи дан­ных.

РЕ­ШЕ­НИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗА­ДАЧ С ПО­МО­ЩЬЮ ИН­ТЕР­НЕ­ТА ВЕ­ЩЕЙ

Со­че­та­ние Ин­тер­не­та ве­щей, ма­шин и ме­ха­низ­мов поз­во­ля­ет по­лу­чить мас- су дан­ных, при­год­ных для оп­ти­ми­за­ции про­цес­сов, с по­мо­щью до­воль­но неожи­дан­ных ре­ше­ний.

Тур­би­на. Ро­тор тур­би­ны мож­но снаб­дить дат­чи­ком уско­ре­ния, и то­гда по­яв­ля­ет­ся воз­мож­ность в ре­аль­ном вре­ме­ни кон­тро­ли­ро­вать ее со­сто­я­ние, от­сле­жи­вать раз­ви­тие неис­прав­но­сти, пред­ска­зы­вать необ­хо­ди­мость ре­мон­та еще на ран­ней ста­дии раз­ви­тия де­фек­та, не до­жи­да­ясь раз­ру­ше­ния уз­ла. Ес­ли к дат­чи­ку уско­ре­ния до­ба­вить дат­чик по­ло­же­ния, то мож­но не толь­ко рас­по­знать дис­ба­ланс, но и опре­де­лить, где имен­но (на­при­мер, в слу­чае раз­ру­ше­ния ло­пат­ки) на­хо­дит­ся де­фект, — это уско­рит ре­монт и поз­во­лит вы­явить скры­тые де­фек­ты.

По­груз­чик. Осна­ще­ние ма­ни­пу­ля­то­ра дат­чи­ка­ми поз­во­лит оце­нить ре­аль­ную ак­тив­ность ра­бо­ты ма­ши­ны. Ес­ли дат­чи­ки не про­сто би­нар­ные (вверх-вниз, на­пра­во-на­ле­во), а да­ют бо­лее де­таль­ное пред­став­ле­ние о по­ло­же­нии подъ­ем­но­го ме­ха­низ­ма, то мож­но уви­деть кар­ти­ну пе­ре­но­са гру­за — как вы­со­ко и как ча­сто осу­ществ­ля­ют­ся подъ­емы. Ес­ли к это­му до­ба­вить дат­чик дав­ле­ния в си­сте­ме, то мож­но бу­дет не толь­ко оце­нить ак­тив­ность, но и по­лу­чить некую оцен­ку мас­сы пе­ре­ме­щен­но­го грун­та.

Рас­кро­еч­ный ста­нок. Оцен­ка дви­же­ния ка­рет­ки поз­во­лит су­дить о ре­жи­ме за­груз­ки с тан­ка, фор­ма­тах, с ко­то­ры­ми он пре­иму­ще­ствен­но ра­бо­та­ет, и при рас­ши­ре­нии про­из­вод­ства при­нять бо­лее взве­шен­ное ре­ше­ние о па­ра­мет­рах но­во­го обо­ру­до­ва­ния.

Из­ве­ще­ние опе­ра­то­ра. Со­вре­мен­ные вы­со­ко­про­из­во­ди­тель­ные стан­ки, как пра­ви­ло, не нуж­да­ют­ся в по­сто­ян­ном при­сут­ствии опе­ра­то­ра, но ино­гда тре­бу­ет­ся при­нять «руч­ное» ре­ше­ние, и, что­бы не те­рять темп из-за про­стоя, при та­ких стан­ках по­сто­ян­но на­хо­дит­ся опе­ра­тор. Ес­ли осна­стить си­сте­му ме­ха­низ­мом свое­вре­мен­но­го из­ве­ще­ния опе­ра­то­ра об оста­нов­ке обо­ру­до­ва­ния, то од­но­му опе­ра­то­ру мож­но по­ру­чить несколь­ко по­доб­ных стан­ков, что при­ве­дет к зна­чи­тель­но­му по­вы­ше­нию эф­фек­тив­но­сти его тру­да и сни­же­нию тех­но­ло­ги­че­ско­го про­стоя обо­ру­до­ва­ния.

Под­счет рас­ход­ных ма­те­ри­а­лов. Су­ще­ству­ют кри­ти­че­ские рас­ход­ные ма-

те­ри­а­лы, ав­то­ма­ти­че­ский учет ко­то­рых поз­во­ля­ет из­бе­жать оши­бок, свя­зан­ных с непра­виль­ным под­сче­том остат­ков и несвое­вре­мен­ным по­пол­не­ни­ем скла­да. Это осо­бен­но важ­но, ко­гда рас­ход про­ис­хо­дит от­но­си­тель­но мед­лен­но и нерит­мич­но, а со скла­да ма­те­ри­ал ухо­дит боль­ши­ми объ­е­ма­ми: ко­роб­ка­ми, пач­ка­ми, боч­ка­ми или кон­тей­не­ра­ми. Мож­но про­сты­ми ме­то­да­ми учесть ре­аль­ный рас­ход как штуч­ных из­де­лий, так и раз­лив­ных или сы­пу­чих про­дук­тов.

Из­ме­ре­ние ско­ро­сти ра­бо­ты обо­ру­до­ва­ния. Ско­рость ра­бо­ты обо­ру­до­ва­ния — по­ка­за­тель­ный па­ра­метр, поз­во­ля­ю­щий су­дить о те­ку­щем со­сто­я­нии про­из­вод­ствен­но­го цик­ла ма­ши­ны. Обыч­но про­из­вод­ствен­ные ли­нии име­ют три ос­нов­ных ре­жи­ма ра­бо­ты: тех­но­ло­ги­че­ская ско­рость («тол­чок») — при­ме­ня­ет­ся для от­ла­доч­ных ра­бот, сме­ны ра­бо­че­го ин­стру­мен­та, из­ме­не­ния фор­ма­та из­де­лия; при­ла­доч­ная ско­рость — ре­жим ра­бо­ты при за­пус­ке но­во­го из­де­лия — как пра­ви­ло, в несколь­ко раз мень­ше про­дук­тив­ной; про­дук­тив­ная ско­рость, ко­то­рая мо­жет ме­нять­ся в за­ви­си­мо­сти от слож­но­сти из­де­лия и его спе­ци­фи­че­ских па­ра­мет­ров. Мо­ни­то­ринг ско­ро­сти ма­ши­ны поз­во­ля­ет лег­ко опре­де­лить: вре­мя про­стоя (ко­гда ма­ши­на во­об­ще ни­че­го не де­ла­ет) — воз­мож­но, это ре­монт или недоб­ро­со­вест­ность опе­ра­то­ра; вре­мя на­строй­ки ма­ши­ны (ко­гда ма­ши­на дви­га­ет­ся «толч­ка­ми») — про­ис­хо­дит на­лад­ка обо­ру­до­ва­ния; вре­мя при­лад­ки обо­ру­до­ва­ния; ре­аль­ную про­дук­тив­ную ско­рость. Со­че­тая эти дан­ные с по­ка­за­те­ля­ми дру­гих дат­чи­ков, на­при­мер о вклю­че­нии-вы­клю­че­нии раз­лич­ных ре­жи­мов обо­ру­до­ва­ния, и с дан­ны­ми об опе­ра­то­ре и про­дук­те, мож­но сде­лать вы­вод об эф­фек­тив­но­сти то­го или ино­го про­цес­са на ос­но­ва­нии ре­аль­ной вре­мен­ной кар­ти­ны ра­бо­ты обо­ру­до­ва­ния, от­ка­зать­ся от ка­ких-ли­бо ти­пов про­дук­тов или сме­нить пер­со­нал. Кро­ме то­го, по неста­биль­но­сти из­ме­ре­ний ско­ро­сти (би­е­ни­ям) мож­но кос­вен­но су­дить о тех­ни­че­ском со­сто­я­нии ма­ши­ны и необ­хо­ди­мо­сти те­ку­ще­го ре­мон­та уз­лов.

За­груз­ка обо­ру­до­ва­ния. Име­ет­ся груп­па тех­но­ло­ги­че­ско­го обо­ру­до­ва­ния, ко­то­рое ра­бо­та­ет в ре­жи­ме старт-стоп в за­ви­си­мо­сти от по­треб­но­стей про­чих ма­шин, на­при­мер ком­прес­со­ры сжа­то­го воз­ду­ха. Мо­ни­то­ринг ра­бо­ты та­ко­го обо­ру­до­ва­ния (дав­ле­ние в си­сте­ме, ско­рость его из­ме­не­ния, со­от­но­ше­ние ре­жи­мов ра­бо­ты idle-load) поз­во­ля­ет, на­при­мер, ис­поль­зо­вать ме­нее мощ­ный ком­прес­сор из име­ю­щих­ся на про­из­вод­стве или объ­еди­нить воз­душ­ные си­сте­мы несколь­ких це­хов.

До­сти­же­ние це­ле­во­го по­ка­за­те­ля. По­рой да­же про­дви­ну­тые тех­но­ло­ги­че­ские си­сте­мы « не зна­ют» о ре­аль­ном по­ло­же­нии дел внут­ри се­бя — мно­гие про­цес­сы осу­ществ­ля­ют­ся в push-сти­ле, ко­гда си­сте­ма управ­ле­ния ма­ши­ны да­ет ко­ман­ду, на­при­мер, «толк­нуть», а ре­зуль­тат не конт- ро­ли­ру­ет­ся, что за­ча­стую при­во­дит к ошиб­кам опе­ра­ции или к сни­же­нию ка­че­ства про­дук­та. При этом не все­гда оче­вид­но, где имен­но про­ис­хо­дит сбой. Та­кие уз­лы вы­чис­ля­ют­ся и мо­гут быть осна­ще­ны до­пол­ни­тель­ны­ми дат­чи­ка­ми, что поз­во­лит пол­нее ана­ли­зи­ро­вать си­сте­му и по­вы­сить эф­фек­тив­ность биз­нес-про­цес­сов.

ПРО­ГРАММ­НОЕ ОБЕС­ПЕ­ЧЕ­НИЕ

По­сколь­ку си­сте­мы раз­но­род­ны и их кон­крет­ные по­треб­но­сти непред­ска­зу­е­мы, то при под­клю­че­нии к Ин­тер­не­ту ве­щей про­грамм­ное обес­пе­че­ние ниж­не­го уров­ня, ве­ро­ят­но, при­дет­ся ли­бо под­вер­гать глу­бо­кой адап­та­ции, ли­бо пе­ре­пи­сы­вать для каж­дой Plc-си­сте­мы, что­бы со­от­вет­ство­вать па­ра­диг­ме функ­ци­о­ни­ро­ва­ния обо­ру­до­ва­ния и по­став­лен­ным за­да­чам. Воз­мож­но, бу­дут со­зда­ны дат­чи­ки со стан­дарт­ным веб-ин­тер­фей­сом, но по­ка го­то­вых про­дук­тов на рын­ке нет. По­это­му под­клю­че­ние каж­до­го дат­чи­ка, как и их груп­пы, свя­за­но с ло­каль­ной си­сте­мой их об­слу­жи­ва­ния и, со­от­вет­ствен­но, с ло­каль­ной про­грам­мой, ко­то­рая, впро­чем, в боль­шин­стве слу­ча­ев не слиш­ком слож­на. Так как даль­ней­шая пе­ре­да­ча дан­ных осу­ществ­ля­ет­ся по­сред­ством обыч­ных веб-за­про­сов, то для при­е­ма и об­ра­бот­ки пер­вич­ных дан­ных огра­ни­че­ний нет: это мо­гут быть ка­кие-ли­бо до­ступ­ные (услов­но бес­плат­ные) об­лач­ные сер­ви­сы ти­па Google Docs, ба­за дан­ных MYSQL, хра­ни­ли­ща «1С», SAP HANA или что-то еще в за­ви­си­мо­сти от бюд­же­та и по­треб­но­стей за­каз­чи­ка.

***

Се­год­ня все по­ни­ма­ют, что Ин­тер­нет ве­щей — это пер­спек­тив­но и по­лез­но, но ни­кто точ­но не зна­ет, как же в него ин­те­гри­ро­вать­ся. Нет та­кой вол­шеб­ной ко­ро­боч­ки, ко­то­рую мож­но вста­вить в про­кат­ный стан или ло­ко­мо­тив, об­ра­тив эти ме­ха­низ­мы в уз­лы Ин­тер­не­та ве­щей. Од­на­ко лю­бую про­мыш­лен­ную си­сте­му мож­но осна­стить сред­ства­ми кон­тро­ля, со­от­вет­ству­ю­щи­ми тре­бо­ва­ни­ям Ин­тер­не­та ве­щей, да­же ту, ко­то­рая по­яви­лась на свет за­дол­го до рож­де­ния са­мо­го по­ня­тия «Ин­тер­нет». Ин­тер­нет ве­щей при ны­неш­нем по­ло­же­нии дел вполне при­го­ден для мо­ни­то­рин­га боль­ших и раз­но­род­ных си­стем, но непри­ме­ним для уда­лен­но­го управ­ле­ния ими. Функ­ци­о­нал управ­ле­ния, ско­рее все­го, и да­лее бу­дет в зоне от­вет­ствен­но­сти фир­мен­ных си­стем управ­ле­ния. От­вет­ствен­ность за без­опас­ность этих си­стем — на них же.

Ны­неш­няя раз­но­род­ность фир­мен­ных си­стем не поз­во­ля­ет ин­те­гри­ро­вать их в еди­ные ин­фор­ма­ци­он­ные про­стран­ства, но в бу­ду­щем по­явят­ся кон­сор­ци­у­мы для вы­ра­бот­ки меж­плат­фор­мен­ных стан­дар­тов вза­и­мо­дей­ствия про­мыш­лен­ных си­стем. По­ка же воз­мож­но объ­еди­не­ние лю­бых си­стем на ба­зе «ма­ло­ин­ва­зив­но­го» мо­ни­то­рин­га за счет «вжив­ле­ния» средств мо­ни­то­рин­га по­верх ап­па­рат­ной плат­фор­мы лю­бо­го про­мыш­лен­но­го обо­ру­до­ва­ния, что поз­во­лит рас­ши­рить и до­пол­нить фир­мен­ный функ­ци­о­нал. Ни в ко­ем слу­чае не сто­ит вме­ши­вать­ся в си­сте­мы без­опас­но­сти обо­ру­до­ва­ния — да­же при доб­ро­со­вест­ном ис­поль­зо­ва­нии это мо­жет при­ве­сти к тра­ги­че­ским слу­чай­но­стям.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ми­ха­ил Бо­ри­сов. До­ступ­ный мо­ни­то­ринг про­из­вод­ствен­ных про­цес­сов // От­кры­тые си­сте­мы.СУБД. — 2015. — № 3. — С. 13–15. URL: https://www.osp.ru/os/2015/03/13046892/ (да­та об­ра­ще­ния: 05.12.2017).

2. Эли­за Бер­ти­но, Най­им Ис­лам. Бот­не­ты и без­опас­ность Ин­тер­не­та ве­щей // От­кры­тые си­сте­мы.субд. — 2017. — № 2. — С.18–20. URL: https://www.osp.ru/os/2017/02/13052219 (да­та об­ра­ще­ния: 05.12.2017).

Ми­ха­ил Бо­ри­сов (mmikbo@gmail.ru) — тех­ни­че­ский ди­рек­тор, Бо­го­род­ский по­ли­гра­фи­че­ский ком­би­нат (Москва).

Newspapers in Russian

Newspapers from Russia

© PressReader. All rights reserved.