Industry 4.0 – немецкий «Интернет вещей» и Kontron – его лидер
Портал «МИР КОМПЬЮТЕРНОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ»
«Интернет вещей» – это основа информационного мира завтрашнего дня: идёт ли речь об «умном» доме, «умной» электросети, «умной» фабрике или «умном» автомобиле. Если говорить о Германии, то к своим техническим достижениям немцы относят технологии производства и поэтому стремятся к развитию «Интернета вещей» и его внедрению на будущих «умных» фабриках, используя концепцию, получившую название Industry 4.0
Industry 4.0 – немецкий «Интернет вещей»
Распространение технологии «Интернета вещей» будет оказывать влияние на все стороны нашей жизни: на то, как мы водим автомобили, как живём и, конечно, как производим продукцию. Поскольку технология производства – это один из столпов немецкой промышленности, Германия поставила перед собой амбициозную задачу – внедрить «Интернет вещей» в производство и, более того, занять в этом процессе ведущую роль. Впервые термин Industry 4.0 был использован в 2011 году на Ганноверской ярмарке (Hannover Fair) – крупнейшем в мире шоу промышленных технологий. Концепция Industry 4.0 – это дерзкий проект, часть стратегии федерального правительства Германии в области высоких технологий. Этот термин означает четвёртую промышленную революцию – цифровую революцию в области технологии производства. По сути это не что иное, как непрерывный процесс автоматизации производства с использованием электроники и информационных технологий (ИТ).
Проект Industry 4.0 продвигается и в других странах, но под другими названиями. В США это деятельность в рамках программы Advanced Automation, которая сравнима с германским проектом Industry 4.0. Однако Industry 4.0 – это именно немецкий проект, концепция которого была предложена по инициативе Германии. Вся деятельность в нём сосредоточена и координируется в рамках «Платформы Industry 4.0», созданной объединёнными усилиями накануне выставки Hannover Fair 2013 и в настоящее время поддерживается тремя отраслевыми организациями: BITKOM (информационные технологии), VDMA (машиностроение) и ZVEI (электротехника).
В чём истинная цель этой инициативы? Отраслевые эксперты полагают, что в результате внедрения технологии «Интернета вещей» в производство технические и бизнес-процессы будут объединены. Проект Industry 4.0 предназначен для того, чтобы помочь немецким компаниям осуществить переход в новую эру промышленного производства и, по-возможности, взять на себя роль лидера в решении новых задач.
Итак, в чём же суть проблемы? В современной логистике промышленного производства используются различные ИТ-решения: цеховые системы автоматизации, над ними системы управления производственными процессами (Manufacturing Execution System – MES) и на самом верхнем уровне системы планирования ресурсов предприятия (Enterprise Resource Planning – ERP). На стадии разработки используются разнообразные инструменты проектирования, а при техническом обслуживании и ремонте оборудования применяется свой ИТ-инструментарий. Можно предположить, что «Интернет вещей» вызовет замену такой иерархической и весьма неоднородной ИТ-системы на унифицированную коммуникационную структуру на единой идеологической основе, что поставит под сомнение само существование нынешней инфраструктуры связи. По этой причине одной из важнейших задач проекта Industry 4.0 становится объединение всех логистических цепочек с помощью интегрированной ИТ-поддержки. Другими словами, существующая на сегодняшний день архитектура программного обеспечения включает в себя средства, которые, вследствие их специализации на определённых задачах, существенно различаются по структуре, семантике и методам исполнения. Отраслевые специалисты сходятся во мнении, что мир производства нуждается в унифицированной эталонной архитектуре, которая определяет, каким образом в будущем могут быть интегрированы эти разнородные программные концепции. Поэтому заинтересованные стороны ставят перед собой задачу создания системной среды, в которой обмен информацией между отдельными процессами может быть осуществлен просто, напрямую и безопасно. В конечном итоге объединение системы автоматизации с ИТ-системой должно достичь такого уровня, при котором мы не сможем в явном виде отделить их друг о друга.
Руководящие органы, под попечительством которых находятся проекты в области Industry 4.0, задаются рядом вопросов. Как концепция Industry 4.0 может работать в условиях производства? Насколько защищёнными будут данные? Как управлять полученными в результате большими массивами данных? Как можно объединить виртуальный мир «Интернета вещей» с уровнем реального производства? Как классические ИТ-средства будут взаимодействовать с инструментами Industry 4.0? И как изменится рабочее место на производстве? Вначале следует прояснить две наиболее важные темы.
Во-первых, ИТ-безопасность. В силу необходимости применения интегрированных ИТ-решений, тема защиты информации в системах Industry 4.0 приобретает всё большую важность. На сегодня правительство Германии оценивает ежегодные убытки немецких компаний из-за кибератак на уровне 50 млрд евро. Фактическая сумма, вероятно, намного выше, поскольку многие компании не фиксируют или не публикуют эту информацию из-за боязни ещё больших потерь и снижения доверия со стороны заказчиков.
Во-вторых, стандартизация. Предполагаемая однородная коммуникационная структура будущих «умных» фабрик требует, чтобы эти фабрики состояли из множества интеллектуальных объектов, так называемых киберфизических систем (cyber physical systems – CPS). Иными словами, модульных распределённых интеллектуальных систем, в которых объединены физические и виртуальные возможности. Эти системы, или производственные модули, будут всё в большей степени обладать способностью к самоорганизации и обмену необходимой информацией. Однако такая всеобъемлющая модульная организация и переход к цифровому формату требует создания коммуникационных стандартов между киберфизическими системами, что представляет собой серьёзную задачу, требующую своего решения. Предварительный перспективный план этой стандартизации был представлен на выставке Hannover Fair 2014.
Kontron: «Industry 4.0 – будущая площадка для наших игр!»
Промышленное подразделение компании Kontron реализует свою компетенцию в области технологий промышленной автоматизации в рамках отдельного бизнес-направления. Что означает для Kontron направление Industry 4.0 и какую роль компания играет в развитии этой перспективной технологии? Своим мнением делится Норберт Хаузер (Norbert Hauser), руководитель направления промышленной автоматизации.
Г-н Хаузер, какую роль может и хочет играть Kontron в становлении Industry 4.0?
Хаузер: Когда мы рассматриваем Industry 4.0, то становится ясно, что ключевую роль в этой перспективной концепции будут играть киберфизические системы (CPS). Как один из мировых лидеров среди производителей интеллектуальных встраиваемых систем с доступом к сети – по сути киберфизических систем – хотела бы играть на этом поле ведущую роль. Определять рынок Industry 4.0 будут инновационные системы на базе открытых стандартов – область, в которой мы хорошо разбираемся уже сегодня.
Почему вы считаете, что вам предназначена роль лидера?
Мы обладаем ноу-хау не только в области встраиваемых систем и собственным опытом промышленных разработок в этой сфере (функциональные блоки для систем управления, визуализации, продукты для промышленных систем связи). Наше бизнес-подразделение по коммуникационной тематике обладает также компетенцией в сфере серверов для облачных систем, стеков беспроводных протоколов и M2M-технологий с использованием таких видов связи, как WiFi, GSM, GPRS и UMTS. Это позволяет нам, используя собственный опыт, объединить информационные технологии (ИТ) и промышленную автоматизацию (см. рис.), что весьма важно для достижения успеха на этом рынке в будущем.
Что предпринимает Kontron для реализации Industry 4.0 сегодня?
Мы уже обеспечили решение множества задач Industry 4.0. В нашем портфолио имеются масштабируемые многоядерные системы с RFID-функциями, например для идентификации и отслеживания изделий на заводе или для идентификации пользователей с разными уровнями прав доступа на компьютере, при сервисном обслуживании или проектировании.
Мы также предлагаем системы, подготовленные к технологии «Интернета вещей», которые могут поддерживать связь с помощью интерфейсов GbE, WiFi или через беспроводную локальную сеть (WLAN) на базе различных стеков протоколов с использованием защищённых коммуникационных каналов. И наконец, мы предлагаем энергоэффективные системы, например с применением новейшей мобильной технологии от Intel.
Кроме того, особое внимание мы обращаем на техническое обслуживание – диагностирование неисправностей станков и агрегатов, которое наши клиенты в рамках специального сервиса могут предоставить свои конечным пользователям, например через коммуникационное взаимодействие нашей системной информации с их рабочими данными. Однако мы не забываем и про системы, не требующие технического обслуживания. Это два очень важных фактора, которые нужно принимать во внимание при разработке киберфизических систем.
В заключание важно отметить, что мы играем активную роль в становлении проекта Industry 4.0. Мы активные участники не только рабочей группы по Industry 4.0, но также рабочей группы по киберфизическим системам в BITKOM (отраслевой консорциум ИТ-индустрии). В последнее время мы также активно работаем в этой области в рамках VDMA – Союза машиностроителей Германии.
Какие дополнительные шаги по дальнейшему развитию проекта Industry 4.0 планирует Kontron?
Как я уже отметил, мы инвестируем значительные средства в системы, не требующие технического обслуживания, а также, в функции сопровождения таких систем. Мы хотим реализовать эти функции в прикладных программах (apps), поскольку рабочими инструментами всё чаще становятся смартфоны и планшеты, с помощью которых можно запрашивать состояние системы станка или агрегата и при необходимости предпринимать какие-либо действия.
Кроме того, пристальное внимание мы уделяем разработке компактных систем. Образно говоря, шкаф электроавтоматики всё в большей и большей степени будет интегрироваться в сам промышленный агрегат или станок. В дополнение ко всем этим продуктам и техническим разработкам, мы хотим расширить наше предложение в области «Интернета вещей» в сфере связанных с этой технологией M2M-решений.
Пример объединения информационных технологий (ИТ) и промышленной автоматизации