Интернет вещей

Мир в сети: перспективы развития промышленного интернета вещей

Словосочетание «интернет вещей» (internet of things, IoT), наверное, знакомо практически каждому человеку, который хотя бы немного интересуется современными технологиями. Просто потому что это база, без развития которой четвертая промышленная революция не состоялась бы.

Что такое интернет вещей

Сам термин «интернет вещей» появился в самом конце прошлого века, в 1999 году, когда в компании Procter & Gamble было принято решение оптимизировать логистику, используя радиочастотные метки (RFID), идентифицирующие каждый товар. Проект, реализовывавшийся при участии Массачусетского технологического института, представлял собой, по сути, описание идеального склада, все элементы которого были связаны между собой. За счет этого работа логистической системы практически не требовала участия человека.

Собственно, это и есть смысл идеального IoT: соединить различные объекты в единую компьютерную сеть, позволяющую им обмениваться информацией, с помощью специального программного обеспечения анализировать полученные данные и в режиме реального времени без участия человека принимать управленческие или оптимизационные решения.

На переход от теории к практике ушло десять лет. К концу первого десятилетия XXI века IoT стал полномасштабной индустрией: в 2011 году количество подключенных к всемирной сети устройств превысило количество подключенных пользователей. Интернет вещей активно развивался и в потребительском сегменте, однако очень скоро стало очевидно, что с помощью создания единых информационных пространств можно значительно повысить эффективность практически любого производства. B2B-сегмент IoT стал отдельным направлением, получившим название «промышленный интернет вещей» (industrial internet of things, IIoT) и учитывающим отраслевую или корпоративную специфику.

В IIoT точно так же с помощью компьютерных сетей создается единое информационное пространство, к которому подключаются производственные объекты. Для этого на ключевые части оборудования устанавливаются датчики, исполнительные механизмы, контроллеры и человеко-машинные интерфейсы, информация с которых с помощью специального ПО или поставляется в удобном стандартизированном виде пользователям для удаленного контроля, анализа и принятия управленческих решений, или используется автоматизированными системами управления, работающими без участия человека. В первом случае рост эффективности достигается за счет повышения уровня достоверности и полноты данных, которыми пользуются сотрудники самых разных подразделений, до этого разобщенных и относительно автономных. Полученная информация может быть использована, например, для предотвращения внеплановых простоев оборудования и аварийных ситуаций, перехода на «обслуживание по состоянию», ликвидации сбоев в управлении цепочками поставок.

Во втором случае речь идет уже о достижении целевого уровня «Индустрии 4.0», то есть о переходе на полностью автоматизированное цифровое производство, процессами в котором управляют «умные» устройства в режиме онлайн.

Всегда на связи

За двадцать лет развития промышленный интернет вещей обзавелся энциклопедическими примерами повышения эффективности за счет создания и объединения информационных потоков, поступающих с производственных площадок. Один из классических и самых ранних — реорганизация производства компанией Harley Davidson, терявшей конкурентоспособность из-за неповоротливости производства, не успевавшего реагировать на запросы потребителей. Установив на каждом производственном этапе датчики, контролируемые системой класса MES (manufacturing execution system, система управления производственными процессами — ПО, синхронизирующее, координирующее, анализирующее и оптимизирующее процесс выпуска продукции), компания сократила трехнедельный производственный цикл до шести часов, что позволило в итоге в семь раз увеличить акционерную стоимость.

Без использования хотя бы самого простого варианта IIoT сегодня практически невозможно представить себе современное производство, в какой бы отрасли оно ни действовало. Непрерывный, проактивный контроль в режиме реального времени — основа повышения эффективности. Для удобства операторов современные системы мониторинга посредством любого веб-браузера визуализируют условия протекания технологических процессов и выявляют факторы, оказывающие на них влияние. Самые популярные платформы, такие, например, как MCIS, OMATIVE-Pro, постоянно отслеживают события в работе оборудования, передают информацию об основных процессах, формируют статистические отчеты. Эту информацию можно получить не только из любой точки заводской компьютерной сети, но в принципе из любой точки мира, если там есть подключение к «мировой паутине».

Именно это направление «интернетизации» производства сегодня наиболее востребовано в России, пока объективно отстающей от западного промышленного сектора: прежде чем научить машины обходиться без людей, нужно помочь людям и машинам взаимодействовать. Активное движение в этом направлении отечественная индустрия уже начала.

Преимущество догоняющего

По оценкам J’son & Partners Consulting, объем российского рынка услуг и решений межмашинных коммуникаций (M2M) и интернета вещей по итогам 2017 года превысил 60 млрд рублей. Аналитики сразу нескольких агентств, таких как Orange Business Services и iKS-Consulting, отдают пальму первенства в развитии российского IoT транспортной отрасли. Это неудивительно для страны, где протяженность различных видов путей превышает 1,6 млн км, а количество грузового транспорта (автомобильного, железнодорожного и пр.) — 7 млн единиц. Но интернет вещей проникает и в другие отрасли экономики, в том числе в нефтегазовую.

Создание интегрированных цифровых платформ, охватывающих всю цепочку создания стоимости, от добычи до реализации нефтепродуктов конечному потребителю, — очевидный путь к повышению эффективности, причем повышению очень заметному. К построению такой платформы в 2017 году приступила компания «Газпром нефть». Стартовая точка процесса — открытие Центра управления эффективностью (ЦУЭ). В режиме реального времени 250 тыс. датчиков и десятки систем транслируют информацию в ЦУЭ со всех активов компании, входящих в периметр блока логистики, переработки и сбыта. В непрерывном режиме ЦУЭ обрабатывает данные, поступающие с контрольно-измерительных приборов и датчиков систем автоматизированного мониторинга производственных процессов, охватывая 90% технологических параметров и материальных потоков. Мониторинг и анализ качества и количества углеводородного сырья и готовой продукции на каждом этапе цепочки добавленной стоимости позволяет определять источники возможных отклонений.

В ближайшие два года ЦУЭ должен выйти на 50%-ную мощность и начать отслеживать, анализировать и прогнозировать количество запасов нефтепродуктов на всех нефтебазах и ТЗК компании; в автоматическом режиме мониторить более 90% параметров производства; анализировать надежность более 40% технологического оборудования и разрабатывать мероприятия, предупреждающие потери нефтепродуктов и снижение их качества.

Связь систем управления с оборудованием при помощи интернета вещей позволяет вести мониторинг производства в режиме реального времени и оперативно реагировать на отклонения от заданных параметров
Фото: GettyImages.com/ Westend61

Постепенная «пристыковка» к этой системе новых проектов, основанных на технологиях «Индустрии 4.0», — разворачивание «озер данных», использование искусственного интеллекта для анализа информации, создание цифровых двойников объектов технологической цепи — как раз и есть тот путь, который позволит создать цифровую платформу сегмента downstream «Газпром нефти». Включающей и цифровые роботы-заводы, как, например, завод Philips в Голландии, производящий бритвы, который представляет собой темное помещение, где трудятся 128 роботов, а весь персонал предприятия насчитывает девять человек. Конечно, НПЗ не производство бритв, да и в целом Россия пока не готова к массовому переходу на безлюдные производства (которых в принципе и в мире пока немного). Тем не менее та же «Газпром нефть» уже реализует пилотные проекты, создавая цифровые заводы на базе своих битумных предприятий в Шымкенте (Казахстан) и Рязани. В сбытовой сети компании появляется всё больше автоматических АЗС, управление оборудованием которых, вплоть до кофе-машин, ведется из единого удаленного центра в Ярославле. Менеджеры «Газпром нефти», работающие с топливной розницей и мелким оптом, уже активно используют так называемые рабочие места руководителей, дашборды, — «умные» панели управления, в реальном времени отображающие данные о различных процессах, объемах продаж, статистические отчеты. Плодами цифровой трансформации, основанными на IIoT, начинают пользоваться и потребители авиатоплива: проект «Цифровой ТЗК» «Газпром нефти», направленный на повышение скорости передачи данных в авиакомпанию и введение цифрового документооборота между поставщиком и потребителями авиатоплива, должен в перспективе перерасти в схему, в рамках которой самолет еще в воздухе на подлете к аэродрому будет отправлять сообщение о необходимом объеме топлива и точном времени заправки.

«Будущее отрасли — в постоянном повышении эффективности и уровня технологического развития. — В рамках цифровой трансформации бизнеса мы работаем над созданием единой технологической платформы управления эффективностью нефтепереработки и сбыта, которая объединяет все элементы цепочки создания добавленной стоимости, что значительно повысит операционную эффективность компании. Мы намерены максимально полно использовать новые возможности и инструменты "Индустрии 4.0", подтверждая статус отраслевого технологического лидера».

Анатолий Чернер заместитель генерального директора «Газпром нефти» по логистике, переработке и сбыту

Основания для оптимизма

Каково будущее интернета вещей? Эксперты в один голос говорят об активном развитии, в первую очередь в промышленной сфере. По оценке Gartner, количество устройств, соединенных с помощью различных сетей, достигнет в мире к 2020 году 21 млрд штук. Эксперты McKinsey заглянули за черту 2025 года, спрогнозировав, что к этой временной отметке выгода от внедрения IoT превысит $11 трлн. В России, по информации аналитиков PwC, кумулятивный эффект от внедрения IoT-технологий до 2025 года составит 2,8 трлн рублей. При этом эксперты IDC считают, что расходы на технологии IoT в России до 2021 года будут одними из самых высоких в Центральной и Восточной Европе: порядка $9,4 млрд. Что, в общем, неудивительно: потенциал повышения эффективности за счет внедрения элементов IIoT в России значительно выше, чем в развитых странах, за счет большего «пространства для маневра». На современных западных производствах уже намного выше уровень автоматизации, соответственно, реализовано больше потенциальных возможностей. Исходя из этого, специалисты не исключают скачка продуктивности отечественной промышленности на 10–30%, в то время как на Западе норма — 1–2%.

В 2017 году к продвижению интернета вещей в массы подключились и российские власти, утвердив несколько ключевых документов. Дорожная карта «Технет» направлена на внедрение IT-систем для управления и проектирования промышленных производств при создании «фабрик будущего». Программа «Цифровая экономика Российской Федерации» также призвана стимулировать развитие таких направлений, как промышленная сенсорика, big data и индустриальный интернет. В 2017 году было создано несколько профильных ведомств и учреждений для развития промышленного интернета, например, Комитет по стандартизации интернета вещей и Ассоциация развития систем индустриального интернета.

Но, конечно, основа необходимости цифровой трансформации для бизнеса — это экономическая выгода. По сравнению с традиционной организацией производства использование IIoT позволяет сократить затраты на производство до 50%, управлять активами в режиме реального времени, повысить энергоэффективность.

Если добавить к этому постоянное снижение стоимости электроники, а значит, датчиков и сенсоров, развитие новых стандартов радиосвязи и передачи данных, таких как 5G, оптимизм экспертов вполне понятен.

В целом, по оценкам ведущих мировых исследовательских компаний, рынок IoT в ближайшие годы будет расти в среднем на 15–20% в год и наибольшую его часть (около 25%) займет именно промышленный сектор. Что касается ближайшего будущего, то в 2018 году расходы на IoT-технологии достигнут $772 млрд, что на 14% больше показателей 2017 года ($684 млрд).

Инфографика: Татьяна Удалова

Решение первой важной технологической задачи в рамках создания ЦУП началось: «Газпром нефть» приступила к формированию системы получения оперативной и достоверной информации из каждой точки, значимой для реализации проекта. Главным полигоном для отработки технологий стало Новопортовское месторождение в ЯНАО, где уже началось 3D-сканирование строящихся объектов с помощью лазеров, опробованы мультиагентные технологии при доставке на месторождение материалов и оборудования баржами в короткий безледовый период. Еще одной важной задачей для технологий «Индустрии 4.0» в рамках ЦУП станет оптимизация планов реализации проектов с помощью цифровых моделей.

Резервуары для хранения нефти на Восточно-Мессояхском месторождении
Фото предоставлено ПАО «Газпром нефть»

Автор: Мария Власова

Также читайте