Rambler's Top100
Статьи ИКС № 09-10 2017
Алексей ШАЛАГИНОВ  07 ноября 2017

IoT. Новый драйвер инфокоммуникаций

Передача трафика от миллионов устройств IoT и от средств анализа порождаемых этими устройствами данных – и вызов, и грандиозные перспективы для всех участников рынка ИКТ.

Мы живем в эпоху революции. Однако на улицах не размахивают красными флагами, не строят баррикад и не штурмуют дворцы – революция эта промышленная и по счету уже четвертая.

В цене быстрота, ловкость и точность

Индустрия 4.0 подразумевает цифровую трансформацию бизнеса и повседневной жизни и включает в себя три основных аспекта: интернет вещей (Internet of Things, IoT) с сенсорами, датчиками и исполнительными устройствами, способными собирать цифровые данные для анализа и управления, а также совершать действия, команды на выполнение которых они получают от аналитических систем; большие массивы разнородных данных (Big Data) и инструменты их анализа, которые часто называют искусственным интеллектом (ИИ, или AI, Artificial Intelligence); коммуникационные инфраструктуры со средствами автоматизированного управления и безопасности.

Число персональных устройств людей (лэптопы, планшеты, смартфоны) ограничено числом жителей планеты, однако число устройств IoT не ограничивается пока ничем (кроме физических объемов), и это будет способствовать взрывному росту трафика через коммуникационные сети. Данные исследований, обобщенные компанией Cisco, говорят, что к 2020 г. число устройств IoT может достигнуть 50 млрд, а сетевой IP-трафик – вырасти до 200 эксабайт.

  И з   и с т о р и и   и н д у с т р и а л ь н ы х   р е в о л ю ц и й
Первая промышленная революция (которая привела к возникновению Индустрии 1.0) произошла на стыке XVIII и XIX веков. Ее главными достижениями были механизация ручного труда при помощи промышленных станков и разделение труда. Промышленность стала более производительной, однако возникла и нещадная эксплуатация, когда работник из ремесленника, уважаемого и искусного мастера, превратился в придаток машины. Что, кстати, послужило одной из причин появления марксизма.

Вторая промышленная революция (Индустрия 2.0) разразилась в последней трети XIX века, с появлением концепции массового производства. Основное ее достижение – изобретение конвейера (который, вопреки расхожему мнению, впервые начал использоваться не на заводах Форда, а на скотобойнях под Чикаго). Кроме того, изменился источник энергии для работы промышленных машин: вместо парового двигателя, который приводил в действие один-два станка, целые заводы стали питаться электричеством, вначале от автономных электростанций, а затем от централизованных электросетей.

Третья промышленная революция (Индустрия 3.0) случилась в 70–80-х гг. прошлого века. Ее знаменем были автоматизация и использование информационных технологий в управлении производством. Появились станки с числовым программным управлением, начали использоваться автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП). Роль работника снова стала меняться: из придатка машины он превратился в их надсмотрщика.

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

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

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

IoT – это своего рода питательный бульон, в котором рождается информация для аналитических систем, призванных управлять производственным процессом так, чтобы по возможности устранить все перечисленные выше препоны на пути превращения предприятия в agile-систему. Есть здесь и много «но».

Пять «но» четвертой промышленной революции

1. Чем отличалась третья промышленная революция от второй? Главное отличие – централизация энергоснабжения, переход от паровых машин и автономных электростанций к централизованным электросетям. Однако в информационных технологиях и автоматических системах управления техпроцессами ситуация все еще такая же, как в эпоху парового двигателя. Предприятия продолжают полагаться в основном на собственные ИТ-системы и собственные «склады данных» – Data Warehouse. Кроме того, в пределах одного предприятия информация часто хранится и обрабатывается раздельно по разным департаментам. Эффективной аналитики в таких условиях не создашь. Облачных аналитических систем пока немного, как и систем анализа больших массивов разнородных данных. Чтобы проводить централизованную обработку данных IoT в облаке и использовать их в полной мере, необходимы коннективность и полоса пропускания. 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, посредником для переноса информации IoT для предприятий – очень перспективная ниша. Компания Accenture оценивает рынок индустриального интернета вещей (Industrial IoT, IIoT) к 2030 г. в $14,2 трлн и считает, что в 2015–2030 гг. среднегодовой темп роста этого рынка составит 7,3%. Этот рынок будет увеличиваться за счет следующих основных сегментов: сенсоры, датчики и исполнительные устройства, инфраструктура ИТ- и телекоммуникационных систем, услуги и аналитические системы.

2. Сети операторов по сути тоже являются машинами, понятие «agile» применимо и к ним. Точно так же, как системы управления производственными линиями уходят в облако, уровень управления сетями операторов виртуализируется в облаке, где происходят интенсивный анализ и автоматизация оперативного управления сетью. Не зря появились agile-коммутаторы (их еще называют SDN-ready), рассчитанные на работу в условиях виртуализации плоскости управления, которая ранее находилась в самом устройстве. Однако SDN и NFV – это немного другая тема, хотя и тесно связанная с Индустрией 4.0. Можно определенно 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), изобретая новые услуговые продукты и перетасовывая карты с тарифами и мастями фокус-групп.

3. Трафик через операторские сети к 2025 г. возрастет, в том числе благодаря развитию IoT, примерно в 1000 раз по сравнению с 2010 г. (оценка J’Son & Partners Consulting). Это потребует огромных инвестиций в строительство сетей, иначе сети не справятся со своими задачами.

4. Как уже указывалось, данные IoT будут храниться и обрабатываться в дата-центрах, в том числе (и даже по большей части) распределенных, которые еще называют Data Lake (буквально «озеро данных»), а не в небольших «бассейнах» на предприятиях (хотя многие задачи будут обрабатываться локально). И это тоже потребует коннективности, и тоже с префиксом agile. Вряд ли какому-нибудь руководителю предприятия понравится, когда у него на панели бизнес-аналитики в реальном времени будут «тормозить» диаграммы, движок которых работает в удаленном дата-центре. А раз agile – значит, надо оперативно и автоматизированно управлять глобальными сетями (WAN) между дата-центрами, значит, нужна SD-WAN. Энергопотребление дата-центров уже в будущем 2018 г. составит около 3% всей электроэнергии, потребляемой в мире (данные J&P). Это, кстати, создаст угрозу глобального потепления, поскольку б'ольшая часть электростанций продолжает работать за счет сжигания минерального топлива.

5. Следует остерегаться чрезмерной шумихи вокруг IoT. В 2004 г. отраслевые аналитики предсказывали, что в течение пяти лет через интернет будут подключены десятки миллиардов вещей. Этого как не было, так и нет. Приведенные выше оценки числа устройств IoT следует рассматривать как идеальные. Реальность же такова, что, по данным RCR Wireless, мобильные операторы в США подключают до 2 млн устройств IoT за квартал. Даже если предположить, что операторы по всему остальному миру каждый квартал будут добавлять 20 млн устройств IoT в свои сети, то для достижения хотя бы 1 млрд подключенных устройств потребуются десятки лет. Конечно, рынок IoT растет, и даже ускоряющимися темпами, но до достижения идеально-потенциальных показателей еще далеко. Разумеется, произойти может все что угодно. Например, 20 лет назад никто не предполагал, что уже через 10 лет среднее число мобильных устройств на сто человек перевалит за сотню.

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

Еще один немаловажный аспект – коммодитизация устройств IoT, т.е. проектирование и создание их на базе общедоступных элементов. Многие устройства IoT содержат встроенные микрокомпьютеры, известные со времен Индустрии 3.0. Однако если микрокомпьютеры 80–90-х гг. 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 для любого применения. Таков, например, микрокомпьютер Raspberry Pi величиной с пластиковую карту. Подобные компьютеры можно быстро устанавливать в стандартные гнезда и гибко перепрограммировать под нужные в данный момент приложения на производстве и в других областях.

IoT уже здесь!

Применяется ли уже IoT в повседневной жизни и в промышленности, т.е. наступила ли эпоха Индустрии 4.0? Можно сказать, что да, уже есть много применений как обычного, консьюмерского IoT, так и его индустриального варианта.

Аналитики из IoT Institute по результатам опросов руководителей промышленных и сервисных предприятий назвали девять наиболее часто встречающихся применений интернета вещей: 

Отслеживание и мониторинг складских запасов. Товары на складе маркированы RFID-метками, так что аналитическая система может постоянно выдавать текущую картину наличных ресурсов (54,5% опрошенных заявили об использовании у них таких решений).

  1. Автоматизация ручного труда, роботы-помощники. Роботы оснащаются сенсорами и системами машинного зрения, и работнику остается роль бригадира роботов, которые выполняют его команды (52,1%).
  2. Предиктивное обслуживание. Датчики встраиваются в элементы машин и механизмов и сообщают аналитической системе о степени их износа и возможных скрытых поломках (45,2%).
  3. Защита и безопасность. Постоянный видеомониторинг и системы машинного зрения помогают предохранить работника от травм и причинения вреда здоровью (39,7%).
  4. Умные здания. Датчики и сенсоры IoT позволяют экономить энергию и повышают безопасность жилища (39,7%).
  5. Повышение лояльности и вовлеченности покупателей. Многие магазины оснащают свои помещения сенсорами, способными подсчитывать количество клиентов и даже распознавать их мобильные устройства, а затем используют эту информацию для таргетированного продвижения своих товаров, проведения акций и пр. (35,6%).
  6. Анализ массивов данных для стратегического планирования (32,9%).
  7. Переход от продвижения продуктов к продвижению услуг (23,3%).
  8. Повышение эффективности и agility процесса дизайна продуктов (21,9%).

                                                                                                             * * *

Даже беглый взгляд не оставляет сомнений в том, что Индустрия 4.0 по масштабу перемен и воздействию на все стороны жизни людей и способа производства не идет ни в какое сравнение с предыдущими тремя промышленно-технологическими укладами. Технологической основой ее является интернет вещей как поставщик бесценной информации для автоматизации управления производственными процессами, не исключая сетей операторов связи.

Системы анализа больших массивов разнородных данных и искусственный интеллект – основные потребители данных, поступающих от интернета вещей. Поэтому передача порождаемого ими трафика – весьма перспективное поле для всех участников рынка информационно-коммуникационных технологий.

Отрицать приход Индустрии 4.0 с ее основными составляющими – IoT, Big Data и agile-сетями коммуникаций – по меньшей мере недальновидно. Сейчас открывается очередное окно возможностей для участников рынка ИКТ, позволяющее им занять свою нишу в экосистеме Индустрии 4.0, пока ее не заняли другие.

Запасшиеся попкорном и решившие «будем посмотреть» рискуют остаться в роли вечных догоняющих. 

Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!