Ведущий специалист компании Cloudera с опытом работы на радио, в электронной коммерции и построении хранилищ данных Дейв Шуман рассказывает об использовании Интернета вещей в промышленной сфере
По словам Дейва Шумана, отвечающего в компании Cloudera за сферы розничной торговли и производства, текущее состояние внедрения Интернета вещей (IoT), напоминает ему первые дни Интернета. «Начиная осваивать Интернет, мы сосредоточились на технологических проблемах. Невозможно было найти специалистов, умевших создавать веб-страницы», — вспоминает он. На заре Интернета веб-разработчики были в большей степени озабочены тем, какую версию HTML использовать, и типами браузеров, нежели возможностями для развития бизнеса, открывавшимися благодаря новой технологии. «На мой взгляд, именно на этой стадии находится сейчас IoT. Речь по-прежнему идет о технологиях: пропускной способности, подключениях и протоколах, — рассуждает Шуман. — Мы не достигли поворотного пункта, после которого микрослужбы и приложения становятся важнее технологий для их объединения».
Технологические барьеры, связанные с ориентированным на бизнес Интернетом вещей, реальны, но Шуман считает, что корпорации и промышленные компании не обязательно столкнутся с трудностями, используя данные IoT, чтобы начать фундаментально менять методы своей работы: «В нашей отрасли излишне усложняют ситуацию. Если разбить задачу на составные части, она становится сравнительно простой. Вот у нас есть вещи. Нужно собирать данные из этих вещей таким способом, который не помешает деятельности компании».
Отвечая на вопросы редакции, Шуман поделился своими взглядами на то, как компаниям следует задействовать потенциал данных IoT и почему горнодобывающий сектор занимает передовые позиции в использовании данных IoT.
Каков ваш взгляд на основные проблемы интеграции IoT и анализа данных в промышленную среду, стоящие перед отраслью в целом?
Первая проблема, с которой вы можете столкнуться в различных отраслях промышленности, заключается в том, что между IoT и промышленной средой обычно существует физическое разграничение. Нельзя просто взять и вставить IoT-технологию в существующую сеть, поскольку вы нарушите все настройки сети.
Первое практическое правило в промышленной среде: не навреди. Новую технологию необходимо интегрировать в среду без ущерба для производительности и доступности этой среды. Убедившись в такой возможности, можно выйти за уровень, на котором вы просто подключаетесь к IoT-ориентированной архитектуре в защищенной сети. Для этого потребуется время. В заводских средах, в которых мне приходилось работать в последнее время, открывая один порт для передачи сообщений упрощенного сетевого протокола MQTT, работающего поверх TCP/IP, из сети с жестким мониторингом изменений в аппаратном и программном обеспечении (OT), требовалось доказать невозможность внешнего обращения к устройству. Само устройство должно инициировать все исходящие соединения с концентратором. Кроме того, мы должны были доказать, что нисходящие соединения неуязвимы. После того как мы убедились в этом, можно начинать собирать типы данных. Но в определенных случаях требовался год работы, чтобы продемонстрировать возможность интегрировать новое IoT-ориентированное устройство в OT-архитектуру способом, исключающим ущерб.
С какими препятствиями вам приходится сталкиваться, собирая IoT-данные в промышленной среде?
Подобные сети обычно настраиваются таким образом, что отдельные системы записывают данные, но отсутствуют метаданные, отражающие контекст производственной линии. Например, в производственной линии может работать семь последовательных устройств, но, глядя на данные, вы не определите, в какой именно последовательности организована работа. Сбор данных на каждом устройстве происходит независимо.
Ценность данных в том, что их можно использовать для понимания процесса в целом, а не функционирования отдельной системы. Но требуется время, чтобы найти подходящий метод визуализации.
Второе обстоятельство: значительная часть данных, которые нужно использовать, собираются не цифровым образом. В процессе управления разработкой Kanban, реализующем принцип «точно в срок» и способствующем равномерному распределению нагрузки между сотрудниками, на производстве ценная информация отображается на специальных досках. Данные, относящиеся к эффективности производственного процесса, записываются сотрудником на доске с его планшета. Даже для того, чтобы организовать цифровое подключение и сбор данных с целью профилактического обслуживания оборудования, требуется время.
По-прежнему существует и такая точка зрения: «Все системы на месте, и они уже подключены к сети. Почему бы не извлечь и не использовать данные из них?» Однако для этого необходимо предварительно определить структуры и данные, обеспечивающие конкретное применение.
У Cloudera есть достижения в промышленной среде другого типа — в горнодобывающей промышленности. Что нового происходит здесь?
Один из наших партнеров, компания Komatsu, занимается прогнозированием обслуживания и межмашинными коммуникациями в горнодобывающей промышленности, но теперь компания приступила к оптимизации производственных объектов. В шахте с длинными забоями в Квинсленде (это в Австралии) они могут воспользоваться телеметрическими данными и данными оператора не только для увеличения времени безотказной работы машин, но и для оптимизации производительности всей шахты. Конечный результат — двукратное увеличение производительности системы.
Время безотказной работы очень важно в горнодобывающей отрасли, поскольку здесь единственная машина работает в условиях, в которых трудно организовать обслуживание. Если вы можете упорядочить график обслуживания компонентов на устройстве, то можно оптимизировать все остальные процессы в шахте, чтобы поддерживать производительность на высоком уровне.
Каковы наиболее важные новации в горнодобывающем секторе?
Начинают появляться автономные транспортные средства класса 5. Компания Komatsu выпустила грузовой автомобиль без кабины, предназначенный для горных разработок. В горнодобывающей промышленности новшества удается применять такими способами, которые недоступны в других областях. Здесь отсутствуют некоторые ограничения, накладываемые на автономные автомобили на открытых дорогах, к тому же вы действуете в замкнутой среде.
Кроме того, мы работаем с крупной частной компанией, добывающей соль, которая занимается прогнозированием обслуживания на седьмом уровне соляной шахты. Известны коррозийные свойства соли, губительные для материалов. Компания ведет прогнозирование обслуживания на глубине в полтора километра. По сути, это Empire State Building, развернутый под землю. Для эффективного извлечения и доставки материалов требуются данные. Нужно не только знать, когда провести обслуживание, но и когда послать запчасти, оборудование и ремонтников в шахту, в которой автономно работают только автоматические агрегаты. Кроме того, горнодобывающие компании занимают ведущие позиции потому, что получают прямые и ощутимые выгоды от внедрения новой технологии.
В горнодобывающей промышленности широко применяется дорогостоящее капитальное оборудование, оснащенное мощными инструментами. Стандартная единица оборудования может располагать 20 000 каналов данных. Каждый канал привязан к определенному датчику. Не все из них можно опрашивать с одинаковой частотой: имеют значение давление масла, количество оборотов в минуту и другие показатели. Но вы можете извлечь огромное количество телеметрических данных для этой диагностики.
Насколько серьезным препятствием является удаленность шахт при использовании IoT-данных?
Это может быть весьма существенно. В определенных случаях данные приходится переносить вручную: извлекать накопители и отправлять их службой доставки в центр обработки данных. В иных случаях имеются ограниченные возможности связи на месте эксплуатации, но, если вернуть устройство на базу, вы сможете использовать беспроводную сеть в рамках решения проблемы коммуникации. Сообщения от устройств делятся на уровни в зависимости от срочности: одни пересылаются через спутник, другие по каналам Wi-Fi или Bluetooth. Еще есть сетевые розетки, в том числе RJ45. Или можно просто вынуть накопители, в зависимости от того, какой метод получения данных целесообразен. Иногда служба доставки с успехом заменяет протокол FTP.
Особенность устройств, применяемых в шахтах с длинными забоями, состоит в том, что им требуется электропитание. Понятно, что они не оснащаются дизелями, их не применяют в шахтах. На задней панели системы находится шнур питания. И тот же канал, через который подается энергия, может быть использован для связи.