Облачные вычисления формируют новую парадигму применения информационно-коммуникационных технологий, способствующую повышению производительности и экономической эффективности предприятий различных отраслей.
Облака служат важнейшими компонентами современной промышленной революции, в ходе которой ИКТ предоставляют возможность трансформировать мировую производственную экономику, позволяя оцифровывать практически все современные производственные процессы. Результатом такой революции стал переход к новой производственной среде, которую в Европе называют «Индустрия 4.0» (Industry 4.0), а в США — «умное производство» (Smart Factory).
Производство нового типа формируется с применением основополагающих продуктов и технологий, включая усовершенствованные датчики и Интернет вещей (IoT), межмашинные коммуникации и беспроводную связь следующего поколения, программные решения для автоматизированного проектирования и производства (CAD/CAE/CAM), автоматизацию и робототехнику, высокопроизводительные вычисления, аналитику данных и искусственный интеллект.
В работе таких производств используются промышленные облака (Industrial Cloud), что позволяет подключать предприятия и промышленные активы к сетям, безопасно обмениваться конфиденциальными данными, объединять пользователей и оборудование всех цепочек поставок, обеспечивать необходимые ресурсы для анализа процессов и продуктов в реальном времени.
Индустрия данных
Индустрия 4.0 — это фактически индустрия больших данных, обработка и анализ которых дают принципиально новые возможности промышленным компаниям. Источники производственных данных размещаются на всех уровнях — от оборудования, установленного в цехах предприятий и комплексов Промышленного интернета (Industrial Internet of Things, IIoT), до хранилищ информации, получаемой от приложений управления, включая ERP, MES и другие системы.
Кроме того, появляются новые источники производственной и цифровой информации. К их числу можно отнести цифровые копии ("двойники") физических объектов или процессов (Digital Twin), которые используются в совместной производственной деятельности группами роботов, а также самих роботов, работающих вместе с людьми. В состав новых цифровых приложений промышленных предприятий входят аналитические системы больших данных, комплексы когнитивных вычислений и искусственного интеллекта, системы дополненной реальности.
Рост объемов подключенного промышленного оборудования влечет необходимость собирать информацию от многочисленных датчиков и результаты оперативной обработки огромных массивов данных. Начинается переход к гибридным облачным вычислениям, которые связывают локальные ИТ-структуры предприятий с облачными ресурсами. По данным ABI Research, внедрение гибридных промышленных облаков увеличится более чем вдвое в течение следующих пяти лет с усредненным ежегодным ростом, превышающим 20%.
Такие тенденции стимулируют создание цифровых магистралей, способных обеспечивать оперативный и безопасный доступ к нужной информации. Интеллектуальная интеграция потоков данных, поступающих от многочисленных партнеров и от большого числа платформ и устройств, — достаточно сложная задача. Решать ее в собственных центрах обработки данных компаниям гораздо труднее, чем в дата-центрах, работающих в облаке.
Облака помогают избавиться от традиционной предрасположенности производственных предприятий к локальным решениям. Используя облачные структуры, можно оптимизировать работу с активами: применять цифровое планирование бизнеса, моделировать физические среды и методы управления ими, поддерживать внедрение аналитических технологий в процессы организации производства. Это способствует росту безопасности персонала компаний, формированию новых услуг, получению дополнительных доходов.
В перспективе облачные приложения окажут заметное влияние практически на все аспекты деятельности современных производственных компаний.
На верхнем уровне управления они позволяют повысить качество принятия решений — от планирования ресурсов предприятия и финансового управления до анализа данных и обучения персонала. Облака становятся неотъемлемой частью интеграции участников производственных цепочек поставок и оказывают заметное влияние на объединение операционных и информационных технологий промышленных компаний.
На уровне выпускаемых продуктов облачные вычисления коренным образом преобразуют методы исследований, разработки и проектирования, оптимизируют производство, обеспечивают мониторинг использования конечной продукции потребителями.
Облака дают возможность производственным предприятиям получить доступ к масштабируемым вычислительным ресурсам. При их использовании совместно с локальными ИТ-системами, компании могут извлечь преимущества, обрабатывая и анализируя значительные объемы производственных данных всех видов.
Помимо прочего, эксперты отмечают важную роль облачных вычислений в создании и развертывании не только индустриальных комплексов на основе Промышленного интернета, но и новых производственных решений. Примерами последних служат системы 3D-печати или аддитивного производства (Additive Manufacturing) на основе цифровых моделей, а также генеративного, или порождающего дизайна (Generative Design), в процессе которого часть функций проектирования передается от людей ИТ-системам.
Промышленные и отраслевые облака
Промышленное облако (Industrial Cloud) — это виртуальная среда, которая позволяет организовать сетевое взаимодействие производственных предприятий, получать информацию от подключенных промышленных активов, надежно и безопасно обмениваться конфиденциальными данными всем участникам производственных процессов. Промышленное облако объединяет пользователей, датчики и оборудование по всей цепочке поставок.
Облачные вычисления и промышленные облака чрезвычайно продуктивны при их использовании в разработке и внедрении решений Индустрии 4.0. Одно из важнейших требований, предъявляемых к ним, — высокий уровень информационной безопасности. Технологии и продукты для ее обеспечения должны внедряться с самого начала любого облачного развертывания. Безопасность облачных вычислений — ключевая проблема для промышленных предприятий, их контрагентов и заказчиков, поскольку киберугрозы и несанкционированный доступ к конфиденциальным данным способны привести и к финансовым потерям, и к катастрофам в промышленной инфраструктуре.
Некоторые производители, особенно в автомобильном секторе, начали создавать промышленные облака для безопасного обмена информацией между предприятиями и цехами, а также для формирования экосистемы поставщиков материалов и компонентов.
Один из примеров — производственная облачная платформа Volkswagen Industrial Cloud, предназначенная для автоматизации процессов логистики и производства автомобилей. Она создается на базе Amazon Web Services и должна объединить более 30 тыс. объектов в масштабах всей компании и 1,5 тыс. ее партнеров.
Озеро неструктурированных данных этого облака формируется на основе сервиса облачного хранения Amazon S3. Сервис AWS SageMaker совместно с технологиями машинного обучения призван оптимизировать работу производственного оборудования, а набор сервисов AWS, включая AWS IoT Greengrass, AWS IoT Core, AWS IoT Analytics и AWS IoT SiteWise, должен обеспечить аналитику данных предприятия.
Подключение к облаку оборудования заводов Volkswagen осуществляют специалисты Siemens. Они используют открытую облачную операционную систему MindSphere для Интернета вещей.
В General Electric для сбора и анализа данных промышленного оборудования разработана платформа Predix, в которой реализована модель «платформа как сервис» (Platform as a Service, PaaS).
В число компонентов Predix, созданной на базе технологий открытой платформы Open Source Cloud Foundry, в частности, входят наборы программных решений Predix Cloud и Predix Private Cloud, комплекс ПО промышленного мониторинга и управления событиями Predix Essentials, расширенные средства безопасности, библиотека аналитики и приложения машинного обучения.
Платформу Predix используют предприятия нефтяной, газовой и энергетической отраслей. Такие крупные компании, как BP и EDF, применяют эту платформу в том числе для прогнозирования выхода из строя производственного оборудования.
Облачные платформы для Промышленного интернета появляются в портфелях решений многих поставщиков ПО и средств автоматизации производственных предприятий и интеллектуальных городов.
Наряду с промышленными облаками общего назначения разрабатываются также специализированные отраслевые облачные решения, предназначенные для различных вертикальных рынков. Они получили название Industry Cloud.
Такие промышленные облака в значительной степени адаптируются к отраслевой специфике и обеспечивают соответствие принятым в определенных секторах экономики деловым, операционным, юридическим и другим нормативным требованиям, включая критерии безопасности.
К примерам отраслевых облачных сервисов можно отнести предварительно сконфигурированные ERP-приложения для предприятий химической отрасли, услуги на основе больших данных для персонализированной медицины, комплексы прогнозируемого технического обслуживания и сервисных процедур для компаний-производителей, репозитории данных розничной торговли, позволяющие определять предпочтения покупателей, и многие другие решения.
Интеграция технологий
Промышленные облака служат инструментами цифровой трансформации производственных предприятий, давая им возможность использовать технологии больших данных и аналитики, моделирования, информационной безопасности, дополненной реальности. Применение облачных структур способствует внедрению решений на основе Промышленного интернета, автономных роботов, адаптивного производства.
Технологические и ИТ-преобразования, которые осуществляются в процессе трансформации, заметно повышают роль граничных, или периферийных, вычислений. Объединение облачных и периферийных сред формирует основу для создания новых приложений, так как позволяет предоставлять ресурсы в режиме реального времени (что сокращает время анализа все возрастающих объемов исходных данных) и осуществлять обработку больших данных.
Граничная ИТ-инфраструктура упрощает взаимодействие устаревших производственных систем с облаком, открывает путь поэтапного перехода к современному оборудованию с минимальным нарушением существующих операций, обеспечивает доступ к новейшим вычислениям и аналитике.
Кроме того, облачные вычисления способны сделать более безопасными производственные ИТ-системы. Это связано с тем, что провайдеры облачных сервисов применяют наилучшие методы и технологии кибербезопасности, которые зачастую гораздо эффективнее локальных решений отдельных производственных компаний.
Промышленные облака и формируемые ими технологические экосистемы позволяют использовать преимущества больших данных и масштабируемой вычислительной мощности для оптимизации производственных и управленческих процессов.
По оценкам экспертов Data Bridge Market Research, объем мирового рынка облачных платформ для комплексов промышленной автоматизации увеличится с 273 млн долл. в 2018 году до 2,15 млрд долл. в 2026-м, демонстрируя почти 30-процентный ежегодный рост.