CC BY
64Технология промышленного интернета вещей: возможные барьеры и пути их
преодоления
Вадим Жмудь , , Александр Ляпидевский , Валерий Аврамчук , Олег Стукач ,, Hubert Roth
1 Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия 2 Новосибирский институт программных систем, Новосибирск, Россия 3 Томский Национально-Исследовательский Политехнический Университет, Томск, Россия 4 Высшая школа Экономики, Москва, Россия 5 Университет Зигена, Зиген, Германия
Аннотация. Развитие цифровой экономики требует составления дорожной карты по развитию всех сквозных технологий, входящих в кластер технологий, которые необходимо развить до нового уровня. На первом этапе, предваряющем решения о государственном финансировании этого кластера, составляется перечень критических сквозных технологий. Вторым этапом является составление дорожных карт по каждой из выбранных критических технологий. К составлению дорожных карт, как правило, привлекаются многие эксперты, включая зарубежных специалистов. Как правило, коллективом таких экспертов руководит организация, получившая поручение на разработку дорожной карты на конкурсной основе. Разумеется, не все пожелания всех экспертов принимаются во внимание такой организацией, поэтому могут существовать альтернативные мнения и альтернативные дорожные карты, или дополнения к разработанным дорожным картам. Если разработанная руководящей организацией дорожная карта утверждается, альтернативные документы представляют лишь, возможно, научный интерес. Если же дорожная карта, разработанная основной командой экспертов, не утверждается вследствие ее недостаточной полноты, решение, по-видимому, следует отложить, а указанную дорожную карту следует исправить, дополнив ее сведениями из альтернативных документов, что, разумеется, следует делать с учетом мнения всех экспертов в данной области. Поскольку утвержденной дорожной карты по направлению «Промышленный интернет вещей» к настоящему времени еще не существует, авторы полагают полезным изложение своей позиции по этому вопросу.
Ключевые слова: интернет вещей, автоматизированные системы управления, датчики, актуаторы, промышленный интернет вещей, умный город, умное производство
ВВЕДЕНИЕ
Промышленный интернет вещей - одна из предполагаемых программ развития, входящая в программу «Цифровая экономика России».
Авторский коллектив принимал участие в разработке рекомендаций по трем таким направлениям, причем, за направление «Технологии распределенного реестра» ПАО «НИПС» был ответственной организацией по разработке дорожной карты, в настоящее время эта дорожная карта утверждена на уровне Правительства РФ. Утверждение остальных дорожных карт затянулось, некоторые направления, возможно, будут исключены из окончательного списка этой программы, либо разработка дорожных карт будет передана другим исполнителям. Это красноречиво говорит не только о сложности разработки подобных дорожных карт, но и о том, что при должной тщательности указанные дорожные карты все же могут быть разработаны в надлежащие сроки. Поэтому целесообразно ознакомить читателей с тем опытом по подготовке других дорожных карт, чье утверждение еще только предстоит. Поскольку в настоящее время дорожная карта направлению «Промышленный интернет вещей» еще не утверждена, вклад данной публикации в ее © AUTOMATICS & SOFTWARE ENGINERY. 2019, № 2 (28)
разработку может оказаться полезным. Основными решаемыми вопросами является составление перечня критических субтехнологий, определение барьеров, препятствующих их развитию, или препятствующих реализации конкретных проектов, а также отыскание перечня мероприятий, которые позволили бы устранить эти барьеры, либо снизить риски их отрицательного влияния, или уменьшить ущерб от их влияния.
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
В данной статье решаются следующие задачи: анализ факторов технологического предложения, составление перечня субтехнологий, составление перечня технологических и иных барьеров, мешающих осуществлению работ, предусмотренных дорожной картой и составление перечня мер для снижения отрицательного влияния этих барьеров.
Предварительно дадим основные определения. Каким видится это будущее, можно видеть из Рис. 1-2 .
Интернет Вещей (IoT, Internet of Things) -система объединенных компьютерных сетей и подключенных физических объектов (вещей) со
встроенными датчиками и ПО для сбора и обмена данными, с возможностью удаленного контроля и управления в автоматизированном режиме, без участия человека.
Индустриальный (Промышленный)
Интернет Вещей (Industrial Internet of Things, IIoT) - интернет вещей для корпоративного / отраслевого применения - система объединенных компьютерных сетей и подключенных промышленных
(производственных) объектов со встроенными датчиками и ПО для сбора и обмена данными, с возможностью удаленного контроля и управления в автоматическом режиме, без участия человека.
Рис. 1. Таким видится промышленный интернет вещей в публикации https://energy.s-kon.ru/promvshlennvi-internet-i-internet-veshhei-na-шпоргот-2016/
Рис. 2. Иллюстрация множества технологических барьеров по внедрению цифровых технологий из публикации
https://igiti.hse.ru/culture/news/212764104.html
В части технологий управления и обработки информации необходимые изменения состоят в следующем:
- реализация программной логики АСУ как взаимодействующих между собой облачных сервисов («облако управления», «платформа IoT»);
- переход от жестко иерархически выстроенных информационно изолированных АСУ на непосредственное, без участия человека и промежуточных АСУ, подключение объектов управления в «облако управления».
2. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ
В IIoT-устройствах используются сложные многоуровневые алгоритмы, основанные на современном математическом аппарате.
Применение нейронных сетей в IIoT позволяет управлять рисками, строить прогнозы
эффективности производства, моделировать любой участок производственной цепи и т.д.
В //оГ-устройствах большие задержки по времени недопустимы: информация
предоставляется в режиме реального времени с задержкой, не превышающей десятки миллисекунд.
//оГ-устройства могут генерировать большие объемы трафика, до 1 Пб (петабайт) в день.
//оГ-устройства за счёт сокращения рутинных действий, требующих ручных операций, ведут к тому, что старые рабочие места закрываются и появляются вакансии для высококвалифицированных специалистов,
которые способны проектировать и обслуживать умные промышленные системы, а также анализировать поступающую
информацию.
В случае с //оГ-устройствами любое внедрение в инфраструктуру предприятия может спровоцировать настоящую катастрофу, поэтому обеспечение безопасности в данном случае критически важно.
//оГ-решения имеют высокую стоимость, что обусловлено большим количеством устройств, требуемых для установки на производстве. Кроме того, //оГ-устройства являются дорогостоящими, так как к ним выставляются высокие требования в плане надёжности, безопасности и эффективности работы в различных (зачастую агрессивных) условиях. Решение в пользу внедрения //оГ на производстве делается на основе экономической эффективности такого шага.
Для //оГ внедрение является медленным, так как очень часто оно требует полного обновления производственной инфраструктуры. Для внедрения //оГ характерен поэтапный подход. Предлагаемые решения должны учитывать возможную масштабируемость, модернизацию и совместимость с некоторыми участками старой инфраструктуры.
Обслуживание //оГ-устройств оказывается дорогостоящим, поскольку применяемые решения являются комплексными, произвести их замену зачастую очень сложно, а выход деталей из строя ведёт к приостановке или полной остановке производства.
В случае с //оГ выход из строя механизмов или поломка части сети будут вести к серьёзным проблемам, и производство понесёт значительные убытки или полностью остановится.
//оГ нацелен на производственные выгоды и позволяет увеличить рентабельность бизнеса. Это улучшение существующих производственных телеметрических и телематических систем на качественно новом уровне, преимущества от которого появляются лишь вследствие синергетического эффекта.
Не следует путать использование интернета в промышленных целях и создание специальных
интернет-технологий для промышленности. Это принципиально разные подходы.
3. НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОСТАВЛЕНИЯ ОКОНЧАТЕЛЬНОГО ПЕРЕЧНЯ СУБ-ТЕХНОЛОГИЙ
Согласно Атласу Росатома [1, 2], существует один перечень критических суб-технологий. Согласно результатам работы различных групп экспертов, существуют и другие перечни.
Такой перечень включает в себя субтехнологии (см. источник «АТЛАС», от РОСАТОМА) (пункты 1-7), который дополнен экспертным советом (пункты 8-12):
1. Технологии идентификации устройств (Machine identification)
2. Машинная сенсорика (Machine / device sensing)
3. Межмашинная коммуникация (Machine2machine (m2m) communication)
4. Вычисления на устройствах (On-device computation)
5. Сервисы, платформы, сбор и интеграция данных с устройств (Services, platforms, data gathering and integration)
6. Умные и встроенные устройства, семантика для устройств (Smart & embedded devices (systems), semantics)
7. Индустриальные большие данные (Industrial big data)
8. Электронная компонентная база (ADSP, ADC, DAC, PLL, и т.п.)
9. Средний слой: контроллеры и т.п. (одноплатные и однокристальные контроллеры и т. п.).
10. Приводы и актуаторы (включая интеллектуальные приводы, шаговые двигатели с системой управления, мехатронные модули по MEMS-технологии, датчики по MEMS-технологии, микро- и нанодвигатели с системой управления и т.п.)
11. Средства гарантии информационной безопасности управленческих команд, данных и иной информации на всех уровнях.
12. Собственно интернет-технологии, реализованные на отечественном оборудовании и ПО по промышленным стандартам
Другая группа экспертов предлагает иной перечень:
1. Сенсорное оборудование (датчики производственного оборудования и процессов (вкл. безопасности процессов), бионические датчики, датчики мониторинга готовой продукции);
2. Сети связи (модемы беспроводные/модемы проводные, протоколы и проводные/беспроводные стандарты связи);
3. Платформа промышленного интернета (СУБД промышленного назначения, системы аналитики (предиктивной), системы хранения данных, системы искусственного интеллекта промышленного назначения, цифровые модели и двойники);
© AUTOMATICS & SOFTWARE ENGINERY.
4. Вычислительная техника для функционирования платформ IЮT (серверное оборудование, электронно-компонентная база);
5. Средства визуализации и человек-машинного взаимодействия (дисплейные технологии, системы поддержки принятия решений);
6. Информационная безопасность (программные средства шифрования, аппаратные средства шифрования). С учетом существования в рамках программы Цифровая экономика отдельного направления «Информационная безопасность», детальная проработка будет вестись не в рамках ДК «Промышленный интернет».
Несмотря на то, что имеются приблизительно одинаковые позиции, некоторые пункты совершенно отличаются. Следовало бы определиться с окончательным перечнем, прежде чем двигаться дальше в этом направлении. Проблема состоит в том, что даже одна и та же группа разработчиков в разных частях своих предложений использует не совпадающие перечни, так, например, встречается и такой перечень.
1. Операционный уровень цифровых технологий в промышленности. Субтехнология «Сенсорное оборудование».
2. Коммуникационный уровень цифровых технологий в промышленности. Субтехнология «Сети связи».
3. Уровень промышленных цифровых платформ. Субтехнология «Платформы промышленного интернета».
4. Уровень аппаратного обеспечения цифровых платформ. Субтехнология «Вычислительная техника для функционирования платформ IIOT».
5. Уровень промышленных цифровых приложений. Субтехнология «Средства визуализации и человек-машинного взаимодействия».
4. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИМЕРЫ
4.1. Анализ проблем эксплуатации нефтяных скважин
В настоящее время часто возникает ситуация, когда производственные мощности используются недостаточно или
производственный процесс не является полностью прибыльным. Правильнее действовать на сокращение издержек. Соответственно, все технологии, направленные на это, являются приоритетными: такие технологии включали в себя оптимизацию производственных процессов и повышение их эффективности. Прежде всего, обращалось внимание на технологии обработки больших данных. Для этого имеется две причины. Во-первых, большие данные давно не являются уникальными для производственных компаний. Но комплексный анализ до сих пор не
проводится. Вторая причина заключается в том, что большие данные являются
системоо бразующим компонентом
производственного процесса. При реализации парадигмы 1оТ, прежде всего, необходимо создать эффективную систему для анализа данных и принятия управленческих решений на основе фактов.
Например, оптимизация установки электрического погружного насоса в «Газпромнефть-Восток» [15]. Генеральная выборка была оценена по более тысяче наблюдений (установок). Компания провела систематическую работу по сокращению времени монтажа. В то же время достаточно важных и интересных выводов пока не сделано, поскольку специалист по статистическим методам не работал с данными.
Дисперсионный анализ в модуле факториального АЫОУА «Е(аИзИса» выявил проблему, касающуюся степени влияния времени года и объема запасов на продолжительность эксплуатации установки [16]. Средние значения длительности заметно выше для Западно-Крапивинского и Шингинского месторождений, но сезонного эффекта для Шингинского месторождения нет (Рис. 1).
Отсюда напрямую следует вывод о том, что передовой опыт монтажей установок насосов на Нижне-лугинецком месторождении необходимо перенять на Западно-Крапивинском и Шингинском.
Время демонтажа установки электропогружного насоса для ремонта было проанализировано на основе автоматически собранных данных (Рис. 2). Компания систематически работает над тем, чтобы сократить это время. Но не принимая в рассчет абсолютная величина этого времени, обратим внимание на то, насколько она изменилась. Приходится констатировать, что существенных уменьшений этой величины не наблюдается. Следовательно, дальнейшая работа должна быть направлена на снижение изменчивости процесса демортажа с использованием методов общего управления качеством.
Рис. 1. Средние значения времени монтажа по месторождениям в зависимости от сезонности
330 320 310 300 290
1 280
2 270 Q 260
250 240 230
T T
T \ Winter
I \ T
Summer
-L
260
220
200
Ф
Е
180
140
2016
2018
2019
2017
Year/Quarter
Рис. 2. Средние значения времени демонтажа по кварталам и годам
Мы также проанализировали данные от погружных насосных установок из более чем 1500 скважин. По результатам мы выделили ряд интересных выводов. Например, было обнаружено, что при автоматическом пуске насосов экономия времени для достижения рабочего режима достигается до 15-30 минут по сравнению с ручным запуском. Может быть, кто-то скажет, что 15 минут - это мало. По сути, это какая-то дополнительная нефть, объем которой в целом может достигать тысяч баррелей.
Интересно было сравнить межремонтный период установок насосов для разных лет (Рис. 3).
Мы использовали анализ выживаемости Каплана-Мейера, реализованный в программном обеспечении Statistica. По сравнению с 2014 годом в 2017 году удалось удвоить сроки между обслуживаниями. В 2018 и 2019 годах эта работа продолжается.
Таким образом, статистические методы являются передовой аналитикой для принятия управленческих решений. Мы превращаем огромное количество данных в аналитические и статистические модели, которые поддерживают настройку технологических режимов и выясняют, когда оборудование нуждается в ремонте, какая вероятность оборудования выходит из строя, каковы влияющие факторы и как их можно избежать.
Zapadno-Krapivinskoe
Shinginskoe
Urmanskoe Nizhne-Luginetskoe
Zapadno-Luginetskoe Deposits
Cumulative Proportion Surviving (Kaplan-Meier)
О 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Time
Рис. 3. Межремонтный период для скважин
4.2. Проверка качества дорогостоящих работ
Понятно, что при выполнении дорогостоящих работ очень важно осуществлять контроль качества полученного результата. К подобному виду работ, безусловно, относится и прокладка асфальта. Разумеется, нет ничего плохого в том, что внешние независимые эксперты приезжают на место выполненных работ и вскрывают асфальт, оставляя на месте вскрытия прямоугольную яму размерами чуть больше размеров книги (формата А5), но глубина этой ямы достигает 10 см и более. Делают это они с помощью специальной фрезы, яма получается очень аккуратная, с ровными краями. Безусловно, асфальт после этого становится испорченным (см. Рис. 5-8).
Поскольку в функции проверяющих и контролирующих организаций никогда не входило наводить за собой порядок (и тут уместно порадоваться, что таким путем не проверяют качество пломбирования зубов, качество внутриполостной операции, качество укладки мраморных покрытий в метрополитене и много других работ, качество которых, по-видимому, нас как потребителей должно очень волновать), указанные контролирующие субстанции не только не думают устранить следы такого варварского контроля, они не делают и более простой вещи - не требуют от организации, выполнявшей проверяемую работу ликвидировать следы этого варварского контроля.
Рис. 5. Результаты тестирования качества асфальта остаются неизменными на протяжении нескольких лет, отверстие заполнилось грязью (ул. Пирогова, г. Новосибирск)
Рис. 6. Результаты заделки тестового отверстия непосредственно на проезжей части (ул. Ильича, г. Новосибирск)
Казалось бы, ну что проще - кинуть одну-две лопаты горячего асфальта в это отверстие, предварительно прочистив его сжатым воздухом и смазав края гудроном, утрамбовать небольшим катком и срезать излишки шлифовальной машиной - этого не делается практически никогда, хотя на наш взгляд, это следует делать немедленно, сразу после изъятия
пробы, пока еще не убрано переносное заграждение с предупреждающим знаком о
Рис. 7. Результаты заделки другого тестового отверстия непосредственно на проезжей части (ул. Ильича, г. Новосибирск), видно, что от отверстия пошла трещина вследствие затекания в него воды с многократным замерзанием и таянием ее в осеннее и весеннее время
Рис. 8. Аналогичные результаты на проезжей части (ул. Цветной проезд, г. Новосибирск)
Возможно, наше видение излишне сложное, можно отказаться от катка и шлифовки,
достаточно опытные работники (то есть с опытом более двух часов работы) вполне могли бы заделать отверстие простым заполнением его горячим асфальтом, чуть выше границы, путем прихлопывания результата тыльной стороной лопаты.
В минимальном варианте можно согласиться с таким решением. Но и его мы не наблюдаем. Дыры от варварского контроля качества остаются на долгие годы и являются главным фактором недостаточной долговечности уложенного асфальта, поскольку в эти дыры затекает вода, которая, замерзая, ломает и те участки асфальта, которые остались не поврежденными вследствие операции инвазивного контроля качества.
Относительно простые технологии могли бы избавить общество и от такого метода контроля и от его последствий. Во-первых, существуют неразрушающие методы контроля, о которых, по-видимому, указанным контролерам не может не быть известно, но они не хотят с этим считаться. Во-вторых, существуют методы контроля во время проведения работ. Одно неожиданное посещение во время работы дало бы контролирующим организациям достаточно сведений о том, как эти работы выполняются, и не было бы необходимости портить результат этих работ. В-третьих, вполне можно использовать и спутниковые снимки о том, как проводились работы. В-четвертых, возможно, более дешевым вариантом было бы установка видеорегистраторов и использование информации, получаемой от них, для оценки качества работ. Тем более, что установка видеорегистраторов вообще является актуальной для важных участков работ (они в дальнейшем могли бы использоваться для контроля соблюдения правил дорожного движения). Методов решения этой проблемы множество, требуется лишь понять, что такое варварское отношение к труду и его результатам недопустимо, в особенности там, где ямы на дорогах могут оказаться причиной гибели людей (и оказываются такой причиной достаточно часто).
5. ПРЕДЛАГАЕМЫЙ ПУТЬ РЕШЕНИЯ
Ситуация, как правило, такова, что каждый привлекаемый к составлению дорожной карты эксперт предлагает развивать, прежде всего, те направления, в которых он сам предполагает работать. Также каждый эксперт поддерживает направления, предложенные дружественными организациями и экспертами. Акценты расставляются не вполне обоснованно.
Наше видение состоит в следующих соображениях.
1. Технологии «Промышленного интернета вещей» — это не технологии, которые основаны на использовании существующего интернета для решения существующих задач промышленности. Если ошибочно отождествить 9, № 2 (28) 55
эти технологии, то можно утверждать, что они уже существуют и эффективно используются. Например, известны и широко используются интернет-технологии для продажи билетов на все виды транспорта, для бронирования отелей, для обмена файлами, представляющими собой не только текстовые документы, но и видео, фотографии, а также любые технологические файлы, например, файлы для производства печатных плат электронных изделий, файлы для производства деталей на станках с программным управлением и так далее. Использование интернета как средства доставки любого вида информации в объемах, достаточных практически для любой современной технологической задачи - это не новинка, это не новая технология. Также не следует включать в эти технологии считывание датчиков жилищно-коммунального хозяйства (определение расходов воды, электричества, отопления). Неподготовленному читателю может показаться, что это как раз и есть технологии промышленного интернета, но это лишь несколько прикладных вариантов использования традиционного интернета в традиционных целях, для которых он и был создан.
2. Появление определения
«промышленный» в сочетании с терминами «интернет вещей» указывает на то, что здесь речь идет о некотором новом технологическом качестве. Речь должна идти не только об улучшении скорости линий связи, увеличении объема файловых хранилищ и расширении сфер применения в том же направлении, в котором они уже развиваются (и довольно успешно без специального финансирования для поддержания развития технологий именно в этом направлении). Здесь необходимо планировать создание альтернативного технологического набора решений, даже если они используют уже имеющиеся аппаратные решения для связи, например, те же самые оптические волокна. Это решение должно быть полностью независимым от поставщика услуг по тривиальному интернету, права и технические факторы обладания такими технологиями должны принадлежать государственному сектору или консорциуму производителей, что обеспечило бы их независимость от проприетарных прав иностранных государств. Это принципиально важно: во-первых, интернет должен быть другой, лучше, надежнее, быстрее, во-вторых, он должен быть собственным от начала до конца, во всех аспектах обеспечения его бесперебойного функционирования.
6. ПЕРЕЧЕНЬ РИСКОВ И ОГРАНИЧЕНИЙ СПОСОБНЫХ СУЗИТЬ ВОЗМОЖНОСТИ РАЗВИТИЯ СУБ-ТЕХНОЛОГИЙ
Главными угрозами при использовании IIoT являются
1. Угрозы хакерских атак или действия вирусов или вирусоподобных программных средств
а - замедление работы вследствие защиты от хакерских атак;
б - нарушение работы и ошибочные действия или бездействие как следствие успешных хакерских атак.
2. Угрозы потери информации или неадекватных действий устройств от ошибок
ПО.
3. Угрозы потери информации или неадекватных действий устройств от поломок аппаратных средств, включая временные поломки и временное обесточивание отдельных участков сети.
4. Социально-ориентированные взломы или взломы с использованием слабостей человеческого фактора.
5. Неправильное распределение ресурса вследствие ошибочной расстановки приоритетов или конфликта приоритетов.
6. Недостаточно эффективное использование ресурсов вследствие недостаточной осведомленности программно-аппаратных средств о возможностях (дефекты алгоритмов, подходов или средств связи).
7. Недоучет скрытых побочных эффектов от децентрализации управления (непринятие в расчет условий, требований, ограничений, стандартов или иных факторов при децентрализованном управлении).
8. Недостаточная полнота стандартов на изделия, используемые в IIoT.
9. Недостаточная правовая база и недостаточное технико-экономическое и иное обоснование концепций IIoT и отдельных технических решений.
10. Крайне большие сроки внедрения решений IIoT (даже по сравнению с темпами внедрений решений по технологии IoT).
11. Трудность обеспечения совместимости устройств нижнего уровня с устройствами среднего уровня и между собой (как следствие отсутствия стандартов на изделия нижнего уровня).
12. Трудность обеспечения совместимости устройств среднего уровня с устройствами нижнего и высшего уровней и между собой (как следствие отсутствия стандартов на изделия среднего уровня).
13. Трудность обеспечения совместимости устройств высшего уровня с устройствами среднего уровня и между собой (как следствие отсутствия стандартов на изделия высшего уровня).
14. Опасность потери контроля вследствие отсутствия юридической ответственности за каждый конкретный уровень - размытость ответственности между бесконечным множеством пользователей, провайдеров и прочее.
15. Зависимость от иностранных технологий (программных и аппаратных), от зарубежных технических средств и программных продуктов.
16. Невозможность сокращения задержек ниже некоторого фиксированного уровня вследствие географической протяженности сетей, что накладывает свои физические ограничения.
17. Необходимость дублирования (создания цифровых двойников, резервных ЦОД и т.п.) для устранения зависимости от надежности всех аппаратных средств.
7. МЕРЫ УСТРАНЕНИЯ УЩЕРБА ОТ РИСКОВ
Главными мерами снижения ущерба от угроз при использовании IIoT являются
1. Создание принципиально иных сетей (отказ от использования существующих сетей интернет) на основе технических решений, исключающих саму возможность хакерских атак.
2. Разработка и использование новых методов проверки ошибок или неадекватных действий операторов или новых компонент ПО, усовершенствование методов тестирования вновь вводимых ПО, карантины для ПО и т.п.
3. Разработка аппаратных средств повышенной надежности, в том числе за счет дублирования и резервирования.
4. Разработка технических средств защиты от социально-ориентированных взломов или взломов с использованием слабостей человеческого фактора наряду с разработкой инструкций для пользователей с учетом возможности таких взломов, широкое информирование пользователей о содержании таких инструкций.
5. Оптимальное распределение ресурса путем грамотной расстановки приоритетов и исключения конфликта приоритетов, применение методов мультиагентной оптимизации, логистики информационных потоков и т.п.
6. Эффективное использование ресурсов путем разработки программных средств для сообщений о возможностях использования высвобождаемых ресурсов.
7. Разработка стандартов и протоколов учета условий, требований, ограничений, стандартов или иных факторов при децентрализованном управлении.
8. Разработка дополнительных стандартов на изделия, используемые в IIoT их утверждение, обязательное соблюдение (законодательная сила, а не рекомендательная).
9. Улучшение правовой базы и подготовка технико-экономического и иного обоснования концепций IIoT и отдельных технических решений.
10. Сокращение сроков внедрения решений IIoT за счет распараллеливания работ при их предварительной стандартизации, закупка
элементной базы, льготы для предприятий, внедривших решения IIoT
11. Разработка и принятия стандартов на совместимость устройств нижнего уровня с устройствами среднего уровня и между собой.
12. Разработка и принятия стандартов на совместимость устройств нижнего среднего уровня с устройствами нижнего и высшего уровней и между собой.
13. Разработка и принятия стандартов на совместимость устройств нижнего с устройствами среднего уровня и между собой.
14. Разработка юридической основы для локализации юридической ответственности за каждый конкретный уровень, устранение размытости ответственности между множеством пользователей, провайдеров и прочее.
15. Снижение зависимости от иностранных технологий путем разработки отечественных аналогов и перехода на их использование повсеместно.
16. Использование передовых технологий проводной, оптической и беспроводной связи.
17. Осуществление дублирования (создания цифровых двойников, резервных ЦОД и т.п.) с учетом приоритетов решаемых задач (двукратное, трехкратное), наряду с созданием технологий защиты информации без применения дублирования (для задач с меньшим приоритетом).
8. СФЕРЫ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОМЫШЛЕННОГО ИНТЕРНЕТА ВЕЩЕЙ
В Атласе [1, 2] указаны только три направления внедрения указанных технологий:
1. Оборудование компьютерное, электронное и оптическое.
2. Услуги телекоммуникационные.
3. Продукты программные и услуги по разработке программного обеспечения; консультационные и аналогичные услуги в области информационных технологий.
На наш взгляд, это слишком узкий перечень. Этот перечень составлен в предположении, что промышленный интернет имеет направленность только для самого себя. На самом деле промышленный интернет призван улучшить производство во всех отраслях экономической деятельности. Поэтому в данный перечень должны входить практически все виды экономической деятельности, а именно, по представленному ниже перечню.
1. Продукция сельского, лесного и рыбного хозяйства.
2. Продукция горнодобывающих производств.
3. Продукция обрабатывающих производств.
4. Электроэнергия, газ, пар и кондиционирование воздуха.
5. Водоснабжение; водоотведение, услуги по удалению и рекультивации отходов.
9, № 2 (28) 57
6. Сооружения и строительные работы.
7. Услуги по оптовой и розничной торговле; услуги по ремонту автотранспортных средств и мотоциклов.
8. Услуги транспорта и складского хозяйства.
9. Услуги гостиничного хозяйства и общественного питания.
10. Услуги в области информации и связи.
11. Услуги финансовые и страховые.
12. Услуги, связанные с недвижимым имуществом.
13. Услуги, связанные с научной, инженерно-технической и профессиональной деятельностью.
14. Услуги административные и вспомогательные.
15. Услуги в сфере государственного управления и обеспечения военной безопасности; услуги по обязательному социальному обеспечению.
16. Услуги в области образования
17. Услуги в области здравоохранения и социальные услуги.
18. Услуги в области искусства, развлечений, отдыха и спорта.
19. Услуги общественных организаций; прочие услуги для населения.
20. Товары и услуги различные, производимые домашними хозяйствами для собственного потребления, включая услуги работодателя для домашнего персонала.
21. Услуги, предоставляемые экстерриториальными организациями и органами.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Развитие цифровой экономики Российской Федерации без составления дорожной карты по развитию всех сквозных технологий невозможно. Множество экспертов порой не могут договориться о самых главных позициях этой дорожной карты, но планы и сроки обязывают их двигаться дальше. В этой ситуации, когда без решения важных стартовых вопросов движение идет дальше, в нем накапливается хаос. Можно достаточно точно прогнозировать, что произойдет, если под флагом развития промышленного интернета будет финансироваться развитие применение имеющегося интернета в имеющихся направлениях промышленности, где это уже окупается. Вместо принципиально новых технологий будут развиваться вширь тривиальные технологии, прежде всего это будут склады, инвентаризация различных действий, документооборот, и так далее. Интернет будет и дальше применяться там, где запаздывание на несколько часов и даже на несколько суток является некритичным, тогда как промышленный интернет - это технологии, исключающие запаздывание на минуты, в нем речь должна вестись о секундах и даже о еще меньших интервалах задержки. Авторы полагают, что их мнение может © AUTOMATICS & SOFTWARE ENGINERY.
оказаться полезным для работы следующей
экспертной группы.
ЛИТЕРАТУРА
[1] URL: http ://di gitalrosatom. ru/proektnvj-ofi s-cifrovava-ekonomika-rf-gk-rosatom-podgotovil-pilotnuvu-versivu-doklada-atlas-skvoznvx-texnologii-cifrovoi-ekonomiki-rossii/
[2] URL: http://digitalrosatom.ru/wp-content/uploads/2019/01/%D0%90%D1%82%D0% BB%D0%B0%D 1%81-
%D 1%81 %D0%BA%D0%B2%D0%BE%D0%B7
%D0%BD%D1%8B%D0%B5-
%D 1 % 82%D0%B5%D1 % 8 5 %D0%BD%D0%BE%
D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D0%B8-
%D1%86%D0%B8%D1%84%D1%80%D0%BE%
D0%B2%D0%BE%D0%B9-
%D1%8D%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%BE
%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D0%B8-
%D0%A0%D0%BE%D 1%81 %D1%81 %D0%B8%
D0%B8.pdf
[3] The design of the control svstem for object with delav and interval-given parameters. Zhmud, V., Zavorin, A.20152015 International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON 2015 - Proceedings. 7147060.
[4] Method of sensitivitv rise of laser vibrometers. Goncharenko, A.M., Vasil'ev, V.A., Zhmud', V.A. 2003. Avtometriva. 39(2), p. 43-47.
[5] Absolute frequencv measurements in precision laser spectroscopv of Muonium. Bagavev, S.N., Belkin, A.M., Dvchkov, A.S., (...), Zakharvash, V.F., Zhmud, V.A.1999. Proceedings of SPIE - The International Societv for Optical Engineering. 3736, p. 310-318.
[6] Frequencv reference in the 732-nm region for precision laser spectroscopv of muonium. Bagaev, S.N., Belkin, A.M., Dvchkov, A.S., (...), Farnosov, S.A., Fateev, N.V. 2000. Quantum Electronics. 30(7), pp. 641-646.
[7] A phase-locked loop svstem for the difference frequencv of two lasers. Barmasov, S.V., Zhmud', V.A.2000. Instruments and Experimental Techniques. 43(3), p. 381383.
[8] Development of rotating pendulum stabilization algorithm and research of svstem properties with the controller. Sablina, G.V., Stazhilov, I.V., Zhmud, V.A.20172016 13th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering, APEIE 2016 - Proceedings. 3,7807046, p. 165-170.
[9] Modern kev techologies in automatics: Structures and numerical optimization of regulators. Zhmud, V., Yadrishnikov, O., Poloshchuk, A.,Zavorin, A. 2012. Proceedings - 2012 7th International Forum on Strategic Technologv, IFOST 2012. 6357804.
[10] Modern problems of high-precision measurements of the phase differences. Zhmud, V.A., Goncharenko, A.M.20162016 13th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering, APEIE 2016 - Proceedings. 1,7802284, pp. 314-318.
[11] Real time digital super-high accuracv vibrations measurements: Methods, devices and mathematical modeling for the metrologv. Zhmud, V., Liapidevskiv, A. 2010. Proceedings of the IASTED International Conference on Modelling, Identification and Control. pp. 343-347.
[12] An electronic svstem for stabilizing the frequencv of the He-Ne laser to the methane absorption lines. Zhmud, V.A., Barmasov, S.V., Gitel'son, V.D. 1999. Instruments and Experimental Techniques. 42(4), pp. 551-557.
[13] Modification of optoelectronic intellectual svstems for absolute measurements in monitoring of earth seismic dvnamics. Zhmud, V., Semibalamut, V., Dimitrov, L.,Taichenachev, A.2017 International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveving Geologv and Mining Ecologv Management, SGEM. 17(21), pp. 999-1004.
[14] The increase of the accuracy of the laser-based measurement of ultra-low tidal deformation of rocks. Zhmud, V., Semibalamut, V., Dimitrov, L., Fomin, Y. 2017 International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM. 17(21), pp. 1069-1076.
[15] O.V. Stukach, M.V. Moiseenko, V.V. Zhuralvev, A.A. Panov, A.V. Tretiakov, P.V. Rabunets, "Statistical optimization of duration for the electric submersible pump installation". Dynamics of systems, Mechanisms and Machines, 2018, vol. 6, no. 3, p. 91-96. DOI: 10.25206/2310-9793-2018-6-3-91-96. https://elibrary.ru/item.asp?id=36422159.
[16] Borikov V.N., Stukach O.V., Popova E.A., "Control of the Microplasma Process in Electrolyte Solutions Based on STATISTICA Model". 2007 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON-2007). The Tomsk IEEE Chapter & Student Branch. Russia, Tomsk, April 20-21, 2007. P. 58-63. IEEE Catalog N 07EX1367. ISBN 1-4244-0346-4. http://ieeexplore.ieee.org/document/4233277/.
Валерий Аврмачук - доктор технических наук, доцент Отделения автоматизации и робототехники Инженерной школы информационных
технологий и
робототехники Томского политехнического университета. E-mail: avramchukvs@mail. ru 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30
Вадим Аркадьевич Жмудь -
заведующий кафедрой Автоматики НГТУ, профессор, доктор технических наук. E-mail: oao nips@bk.ru
630073, Новосибирск, Просп. К. Маркса, д. 20
Александр Ляпидевский -
Кандидат экономических наук, директор Новосибирского
института программных систем, автор около 100 научных статей. Область научных интересов и компетенций - программные системы и инструменты, инновационные технологии.
E-mail: nips@nips.ru
Россия, Новосибирск, 630090, просп. Ак. Лаврентьева 6/1. НИПС.
Олег Владимирович Стукач -
основатель Томской группы Института IEEE, доктор технических наук, профессор Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» и
Новосибирского государственного технического университета. E-mail: tomsk@ieee.org Губерт Рот - Заведующий кафедрой Автоматизированного управления в университете Зигена, профессор, г. Зиген, Германия
E-mail: hubert. roth@uni- siegen.de
Адольф-Реичвейн Страссе 2, Зиген, Германия
Статья получена 10.05.2019.
Technology Industrial Internet of Things: Possible Barriers and Ways to Overcome
Them
10 O ^ A 1 ^
Vadim Zhmud ' , Alexander Lyapidevsky , Valery Avramchuk , Oleg Stukach ' , Hubert Roth
1 Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia 2 Novosibirsk Institute of Software Systems, Novosibirsk, Russia 3 Tomsk National Research Polytechnic University, Tomsk, Russia 4 Higher School of Economics, Moscow, Russia 5 University of Siegen, Siegen, Germany
Abstract. The development of the digital economy requires the compilation of a roadmap for the development of all the end-to-end technologies included in the cluster of technologies that need to be developed to a new level. At the first stage, anticipating decisions on state financing of this cluster, a list of critical end-to-end technologies is compiled. The second step is the preparation of roadmaps for each of the selected critical technologies. As a rule, many experts are involved in drawing up roadmaps, including foreign experts. As a rule, the team of such experts is headed by an organization that has received instructions to develop a roadmap on a competitive basis. Of course, not all the wishes of all experts are taken into account by such an organization; therefore, there may be alternative opinions and alternative roadmaps, or additions to the developed roadmaps. If the roadmap developed by the governing organization is approved, alternative documents are only of perhaps scientific interest. If the roadmap developed by the core team of experts is not approved due to its insufficient completeness, the decision seems to be postponed, and the specified roadmap should be corrected by adding information from alternative documents, which, of course, should be done taking into account the opinion of all experts in the field. Since the approved roadmap for the "Industrial Internet of Things" direction does not yet exist, the authors consider it useful to present their position on this issue.
© AUTOMATICS & SOFTWARE ENGINERY. 2019, № 2 (28) 59
Keywords: internet of things, automated control systems, sensors, actuators, industrial internet of things, smart city, smart production
REFERENCES
[1] URL: http ://digitalrosatom. ru/proektnyj -ofis-cifrovava-ekonomika-rf-gk-rosatom-podgotovil-pilotnuyu-versiyu-doklada-atlas-skvoznyx-texnologij -cifrovoj -ekonomiki-rossii/
[2] URL: http://digitalrosatom.ru/wp-content/uploads/2019/01/%D0%90%D1%82%D0%B B%D0%B0%D 1%81-
%D1%81 %D0%BA%D0%B2%D0%BE%D0%B7%
D0%BD%D1%8B%D0%B5-
%D 1 % 82%D0%B5 %D 1%85 %D0%BD%D0%BE%
D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D0%B8-
%D1%86%D0%B8%D1%84%D1%80%D0%BE%D
0%B2%D0%BE%D0%B9-
%D1%8D%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%BE
%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D0%B8-
%D0%A0%D0%BE%D 1 %81 %D1%81 %D0%B8%
D0%B8.pdf
[3] The design of the control system for object with delay and interval-given parameters. Zhmud, V., Zavorin, A. 2015. 2015 International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON 2015 -Proceedings. 7147060.
[4] Method of sensitivity rise of laser vibrometers. Goncharenko, A.M., Vasil'ev, V.A., Zhmud', V.A.2003. Avtometriya. 39(2), p. 43-47.
[5] Absolute frequency measurements in precision laser spectroscopy of Muonium. Bagayev, S.N., Belkin, A.M., Dychkov, A.S., (...),Zakharyash, V.F., Zhmud, V.A.1999. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 3736, p. 310-318.
[6] Frequency reference in the 732-nm region for precision laser spectroscopy of muonium. Bagaev, S.N., Belkin, A.M., Dychkov, A.S., (...),Farnosov, S.A., Fateev, N.V.2000. Quantum Electronics. 30(7), pp. 641-646.
[7] A phase-locked loop system for the difference frequency of two lasers. Barmasov, S.V., Zhmud', V.A. 2000. Instruments and Experimental Techniques. 43(3), p. 381-383.
[8] Development of rotating pendulum stabilization algorithm and research of system properties with the controller. Sablina, G.V., Stazhilov, I.V., Zhmud, V.A.20172016 13th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering, APEIE 2016 -Proceedings. 3,7807046, p. 165-170.
[9] Modern key techologies in automatics: Structures and numerical optimization of regulators. Zhmud, V., Yadrishnikov, O., Poloshchuk, A.,Zavorin, A.2012. Proceedings - 2012 7th International Forum on Strategic Technology, IFOST 2012. 6357804.
[10] Modern problems of high-precision measurements of the phase differences. Zhmud, V.A., Goncharenko, A.M.20162016 13th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering, APEIE 2016 -Proceedings. 1,7802284, pp. 314-318.
[11] Real time digital super-high accuracy vibrations measurements: Methods, devices and mathematical modeling for the metrology. Zhmud, V., Liapidevskiy, A.2010. Proceedings of the LASTED International Conference on Modelling, Identification and Control. pp. 343-347.
[12] An electronic system for stabilizing the frequency of the He-Ne laser to the methane absorption lines. Zhmud, V.A., Barmasov, S.V., Gitel'son, V.D.1999Instruments and Experimental Techniques. 42(4), pp. 551-557.
[13] Modification of optoelectronic intellectual systems for absolute measurements in monitoring of earth
seismic dynamics. Zhmud, V., Semibalamut, V., Dimitrov, L.,Taichenachev, A.2017 International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM. 17(21), pp. 999-1004.
[14] The increase of the accuracy of the laser-based measurement of ultra-low tidal deformation of rocks. Zhmud, V., Semibalamut, V., Dimitrov, L., Fomin, Y. 2017 International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM. 17(21), pp. 10691076.
[15] O.V. Stukach, M.V. Moiseenko, V.V. Zhuralvev, A.A. Panov, A.V. Tretiakov, P.V. Rabunets, "Statistical optimization of duration for the electric submersible pump installation". Dynamics of systems, Mechanisms and Machines, 2018, vol. 6, no. 3, p. 91-96. DOI: 10.25206/2310-9793-2018-6-3-9196. https://elibrary.ru/item.asp?id=36422159.
[16] Borikov V.N., Stukach O.V., Popova E.A., "Control of the Microplasma Process in Electrolyte Solutions Based on STATISTICA Model". 2007 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBC0N-2007). The Tomsk IEEE Chapter & Student Branch. Russia, Tomsk, April 20-21, 2007. P. 58-63. IEEE Catalog N 07EX1367. ISBN 1-42440346-4.
http://ieeexplore.ieee.org/document/4233277/.
Vadim Zhmud - Head of the Department of Automation in NSTU, Professor, Doctor of Technical Sciences.
E-mail: oao nips@bk.ru
630073, Novosibirsk,
str. Prosp. K. Marksa, h. 20
Alexander V. Liapidevskiy,
PhD in Economics, director of the Novosibirsk Institute of Program (Software) Systems, the author of about 100 scientific articles. Area of scientific interests and competences - software systems and tools, innovative
technologies.
E-mail: nips@nips.ru
Russia, Novosibirsk, 630090,
prosp. Ak. Lavrentieva 6/1. NIPS.
Valery Avrmachuk - Doctor of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Automation and Robot Techniques of the School of Information Technology and Robotics of Tomsk Polytechnic University. E-mail: avramchukvs@mail. ru 634050, Tomsk, Lenin Avenue, 30
Oleg Vladimirovich Stukach -
Founder of the Tomsk Group of the IEEE Institute, Doctor of Technical Sciences, Professor of the National Research University "Higher School of Economics" and the Novosibirsk State Technical University. E-mail: tomsk@ieee.org
The paper has been recieved on 10.05.2019.
Hubert Roth - Head of the Department of Automatic Control Engineering of University of Siegen, Professor, Doctor of Sci., Germany
E-mail: hubert.roth@uni-
siegen.de
Adolf-Reichwein-Strasse Siegen, Germany
2,
