Все подключено – Журнал «Сибирская нефть»

Если в обычном интернете общаются люди, то интернет вещей — сеть, объединяющая множество устройств, которые способны обмениваться информацией и на основе этой информации выполнять разные действия. Интернет вещей развивается стремительно. Количество подключенных к всемирной сети устройств еще в 2008–2009 годах превысило количество пользователей-людей, а сейчас их уже около 10 млрд. Активно растет и сегмент промышленного интернета вещей, где в единое информационное пространство объединяются отдельные установки и целые производственные объекты, перевозимые грузы и офисное оборудование

По экспертным оценкам, объем информации в интернете, которую необходимо хранить и обрабатывать, ежегодно увеличивается на 40%. Уже в течение 2018 года объем мирового дата-трафика может превысить два зеттабайта, причем рост этот связан не с использованием сети пользователями-людьми, а с увеличением количества подключенных к ней устройств, машин и механизмов, взаимодействующих как с человеком, так и друг с другом. Это так называемый интернет вещей (internet of things, IoT).

Утюг на связи

Яркий образ умного устройства, подключенного к интернету вещей, — холодильник, который контролирует запас продуктов и, если нужно, заказывает недостающие в магазине. Хотя такие устройства пока еще не вошли в наш повседневный быт, подобные решения уже не фантастика, а реальность или близкое будущее.

Эксперты PwC в числе главных факторов, определивших активное развитие IoT, называют четыре технологических тренда: снижение стоимости вычислительных мощностей и технологий передачи данных, быстрое увеличение количества подключенных устройств, развитие облачных технологий и big data. При этом один из основных факторов роста мирового трафика — увеличение доли автоматически генерируемых данных: с 11% от общего объема в 2005 году до более 40% в 2020-м. Причем большую часть данных генерировать будут не обычные потребители, а бизнес-структуры. Этот частный (а на самом деле уже во многом общий) случай интернета вещей получил собственное название — промышленный интернет вещей (industrial internet of things, IIoT).

Распространение смартфонов произвело переворот в технологиях умного дома и подтолкнуло развитие интернета вещей в начале 2010-х годов. На рынке стало появляться все больше устройств, таких как видеокамеры, термостаты, различные бытовые приборы с удаленным управлением через интернет.

Собственно, прообразом интернета вещей и стала промышленная (а точнее, логистическая) технология RFID (радиочастотная идентификация), позволяющая за счет беспроводной связи передавать информацию, содержащуюся в микрочипах RFID-меток на товарах и грузах. Таким образом можно идентифицировать, отслеживать и контролировать любые помеченные, то есть подключенные к сети, объекты. Эта технология начала использоваться еще в 1980-х годах в логистике, фармацевтическом производстве, розничной торговле и управлении цепями поставок. Еще одна базовая технология IoT — беспроводные датчики (сенсоры), которые используются для мониторинга окружающей среды, медицинского мониторинга (сбор информации о состоянии здоровья при помощи носимых устройств), производственного контроля, мониторинга дорожного трафика и т. д.

Наглядный пример развития промышленного интернета вещей — умные сети энергоснабжения. Такие сети объединяют множество умных счетчиков, установленных у потребителей энергоресурсов. Счетчики собирают информацию об энергопотреблении в реальном времени, отправляют показания в энергоснабжающую компанию, что позволяет не только автоматизировать выставление счетов, но также применять динамическое ценообразование и более эффективно балансировать энергопотребление в течение суток.

Области применения интернета вещей

Тотальная уберизация

IoT активно используется для создания интеллектуальных транспортных систем, благодаря которым появляется возможность отслеживать местоположение каждого транспортного средства и вести мониторинг его передвижения. Распространение смартфонов уже произвело настоящую революцию в транспортной отрасли — ведь именно вокруг них созданы такие решения, как Uber или «Яндекс.Такси», которые позволили автоматизировать работу такси. Подобные сервисы проникают и в сферу логистики: сервисы Uber Freight, Trucker Path или, например, их российский аналог GoCargo аналогичным образом сводят между собой перевозчика и грузы.

Информацию с устройств пользователей собирают и такие сервисы, как «Яндекс.Пробки». Чем больше устройств, тем точнее получается картина: анализируя множество сигналов, система отделяет тех, кто действительно стоит в пробках, от тех, кто припарковался у магазина, ждет пассажира или идет пешком. Компьютерная система сервиса анализирует координаты, скорость и вектор движения, а также проверяет, соответствует ли трек ситуации на участке. На основании этого строится карта загруженности дорог, где пользователь видит уже реальную ситуацию с пробками.

В интернет сегодня выходят даже овощи. Более половины производителей томатов в Израиле используют систему для мониторинга влажности, температуры и характеристик почвы. Датчик, прикрепленный к растению, отправляет данные о его состоянии на облачный сервер, а компьютер выдает рекомендации агрономам.

Системы интеллектуального мониторинга транспорта с использованием датчиков ГЛОНАСС/GPS и систем контроля за расходом топлива позволяют анализировать и оптимизировать маршруты движения, а также следить за тем, чтобы транспортные средства использовались по назначению.

Такие системы дистанционного контроля и управления транспортными потоками используют многие промышленные компании. На предприятиях «Газпром нефти» они применяются на всех видах транспортных услуг — от доставки оборудования на месторождения до перевозок нефтепродуктов.

Битумный «Убер»

Поставки битумных материалов «Газпром нефть» организует по принципу, сходному с вызовом такси через приложение Uber. Через удобный веб-интерфейс заказчик сможет выбрать необходимый продукт и сделать заказ из любой точки мира, где есть доступ к интернету, указав, в какое время и в каком объеме нужен битум. Движение заказанной партии можно будет отслеживать в реальном времени. Система будет рассчитывать оптимальные базы отгрузки битума и маршруты перемещения груза, чтобы клиент получил нужный продукт в точно заданное время, перевозчик минимизировал простои, а общая эффективность повышалась.

Промышленная агентура

Датчики, контролирующие различные параметры оборудования, а также осуществляющие удаленное управление этим оборудованием, получили распространение в традиционных системах промышленной автоматизации и вошли в обиход на многих промышленных предприятиях. Однако если раньше такими средствами оснащали наиболее важные, ключевые узлы, сегодня количество и разнообразие датчиков растет по экспоненте. Их уже невозможно подключить по проводам — нужны беспроводные каналы передачи данных.

С помощью интернета вещей предприятия по всему миру уже сегодня отслеживают перемещения транспорта и грузов, оптимизируют логистические схемы, контролируют потребление энергетических и других ресурсов, следят за техническим состоянием оборудования и состоянием здоровья сотрудников. Подобный контроль приносит ощутимую экономию. Например, после того как американский производитель авиадвигателей GE Aviation начал устанавливать на силовые установки сенсоры, позволяющие удаленно и в реальном времени получать данные об их состоянии, затраты на обслуживание двигателей сократились в семь раз.

Конфликт поколений

Развитие интернета вещей в промышленном сегменте пока еще сдерживается недостатками существующей инфраструктуры связи. В частности, для полноценного функционирования таких проектов требуется развертывание сотовых сетей пятого поколения. По прогнозам, такие сети могут появиться уже в 2020–2022 годах. Это даст дополнительный толчок процессам цифровой трансформации корпораций во всех отраслях экономики. Новые сети обеспечат возможности для сбора и передачи огромных массивов данных и гигантского количества одновременных соединений. Лучше, чем существующие сети, они будут обеспечивать связь с быстро движущимися объектами, что важно для развития беспилотного транспорта.

Однако промышленный интернет вещей — это не только сбор данных с распределенного оборудования в единый центр, где их анализируют и используют для принятия решений. В полной мере возможности технологии реализуются, когда оборудование и другие подключенные к сети объекты начинают общаться между собой, то есть обмениваться информацией, которая позволяет им вносить коррективы в свою работу.

Пример такого взаимодействия в сети — мультиагентная система. Такие системы используются для автоматизации логистики. В мультиагентной системе каждому участнику логистической цепи, среди которых поставщики, склады, транспорт, технологическое оборудование, заказы, потребители, ставится в соответствие программный агент — цифровой двойник, наделенный определенной логикой действий. Обычно агенты делятся на два больших класса — «заказы» и «ресурсы». Они ищут друг друга, чтобы удовлетворить свои потребности наилучшим образом — за это и отвечает прописанная в программном коде агента логика. Потребности могут быть такого рода: добраться из пункта А в пункт B (например, со склада к потребителю), максимально заполнить транспорт или уменьшить количество рейсов, не допустить затоваривания склада и т. п. В «Газпром нефти» мультиагентный подход в логистике был реализован при организации снабжения Новопортовского месторождения.

В нефтяной отрасли технологии IoT позволяют создавать так называемые умные (или цифровые) месторождения и нефтеперерабатывающие заводы. В основе первых — интеллектуальные скважины, оснащенные различными датчиками и управляемыми с поверхности клапанами. Такое оборудование обеспечивает сбор и передачу данных о добыче и свойствах пласта, а также возможность в реальном времени управлять притоком из отдельных пластов без дополнительных внутрискважинных работ. Работу современного нефтеперерабатывающего завода контролируют сотни тысяч датчиков и приборов, а поставки топлива в режиме реального времени отслеживаются системами спутниковой навигации.

Будущее интернета вещей

По результатам опроса крупнейших немецких компаний, результаты которого приводит PwC, бизнес ожидает, что в течение пяти лет инвестиции в промышленные интернет-технологии повысят эффективность бизнеса в среднем на 18% и сократят затраты на 14%. При этом компании прогнозируют, что за счет дополнительных услуг (например, удаленного мониторинга состояния оборудования) в среднем эти технологии обеспечат рост выручки на 2,9% ежегодно.

По прогнозам отраслевых аналитиков, количество устройств, соединенных с помощью различных сетей, достигнет в мире к 2020 году 20–25 млрд, а обычный пользователь будет коммуницировать с подключенными устройствами порядка 5 тыс. раз в день.

В России, по данным PwC, эффект от внедрения IoT-технологий до 2025 года составит 2,8 трлн рублей. На рынке IoT в ближайшие годы ожидается рост в среднем на уровне 15–20% в год, причем около 25% рынка придется на промышленный сектор.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ