Промышленность никогда не будет прежней

Индустриальный интернет

Обсуждаемый на Иннопроме индустриальный интернет вещей — концепция, которая сулит гигантские дивиденды за счет автоматизации производственных процессов, но одновременно пугает незащищенностью и невниманием к человеку

C 11 по 14 июля в Екатеринбурге прошла седьмая международная выставка «Иннопром». Ее главной темой стали промышленные сети. За абстрактной формулировкой стоят вполне конкретные предметы обсуждения — технологии интернета вещей (Internet of Things, IoT) и их применение в индустрии (Industrial Internet of Things, IIoT).

Нельзя сказать, что дискуссии на Иннопроме стали откровением. Об умном производстве, умных городах, уберизации экономики (сокращении издержек за счет устранения посредников), цифровизации всех сфер деятельности человека говорят уже давно. Немцы еще в 2011 году анонсировали новую промреволюцию и придумали для нее яркую маркетинговую упаковку «Индустрия 4.0».

На главной стратегической сессии Иннопрома премьер-министр Дмитрий Медведев, делая реверанс в сторону выставки, заметил, что повестка форума, как правило, «намного опережает реальные тренды». Несколько лукавый комплимент: IoT и IIoT — это передний фронт уже идущей модернизации.

Каждый с каждым

— Индустриальный интернет фактически предполагает слияние физической и информационной реальности, когда миллиарды устройств в режиме онлайн не только обмениваются данными, но формируют обратную связь, а в ряде случаев без участия человека принимают технологические решения и самонастраиваются для выполнения разнообразных задач, — продолжил Дмитрий Медведев.

В принципе такого описания вполне достаточно для понимания концепции IIoT. Но мы приведем еще одну точку зрения. Она сформирована аналитиками IDC, одной из крупнейших в мире консалтинговых компаний в ИТ-сфере:

— Мы не делаем формальных различий между интернетом вещей и индустриальным интернетом вещей и определяем его как сеть сетей, состоящих из уникально идентифицируемых объектов, способных взаимодействовать друг с другом без вмешательства человека через IP-подключение. Ключевым в этом определении является автономность устройств и их способность передавать данные самостоятельно, без участия человека. По этому критерию мы не включаем в рынок интернета вещей смартфоны и планшеты.

Мы привели это определение с целью разделить три важных понятия: M2M, IoT и всеобъемлющий интернет (это словосочетание уже несколько лет продвигает Cisco). Если кратко, M2M (межмашинное взаимодействие) давно используется в машиностроении, транспорте, энергетике, добыче полезных ископаемых, торговле и логистике. Эта технология позволяет получить достаточное количество надежной информации для принятия решений, но требует человеческого участия для осуществления последующих операций. IoT предполагает, что действия, основанные на анализе данных (по крайней мере рутинные и простые), будут предприниматься автоматически. Всеобъемлющий интернет включит в единую интеллектуальную систему людей, вещи и процессы.

Главная выгода от внедрения технологий IIoT на уровне предприятий — рост эффективности труда. Автоматизация процессов, их гибкая настройка, по подсчетам Deutsche Bank, может увеличить производительность на 30%.

 Другая выгода — предсказуемость промышленной системы. Эксперты U.S. Department of Energy еще в 2010 году заявили, что IIoT позволяет сэкономить до 12% на плановом ремонте оборудования и до 30% — на общих эксплуатационных затратах, а также избежать аварий в 70% случаев.

Еще один плюс — переход к цифровому производству и сервисной модели бизнеса. Оснащение изделия датчиками обеспечивает целостность информации о процессе его изготовления и дальнейшего использования. В результате компании предлагают не продукт, а определенный уровень услуг. По данным IDC, уже сегодня производственные предприятия продают, например, не установки, а время их работы с соблюдением гарантируемых результатов. Цифровое производство также позволяет осуществлять быстрое изготовление нестандартных вещей и высокую кастомизацию массовых изделий.

На макроуровне внедрение IoT дает рост энергоэффективности и конкурентоспособности экономики, а также снижение техногенного влияния на окружающую среду.

  По оценкам крупнейших игроков рынка IoT, к 2020 году в мире будет 25 — 30 млрд вещей, подключенных к интернету (2% из них, по мнению Минпромторга, будет локализовано в России). Расходы мировых компаний на индустриальный интернет к 2020 году достигнут 500 млрд долларов, к 2030 году это обеспечит прирост глобального ВВП на 15 трлн долларов.   

Люди и вещи

В России сегодня реализуется немало инициатив по развитию IIoT и цифрового производства. Один из самых ярких и передовых примеров — три проекта Магнитогорского меткомбината. Первый — прием идей по совершенствованию производства через мобильное приложение.

— На российских предприятиях западные модели вроде 5S или шести сигм не работают, зато в почете «рацухи», — констатирует заместитель гендиректора ММК по финансам и экономике Сергей Сулимов. — Но оформлять их в бумажном виде, куда-то нести, следить за прохождением инстанций никто не хочет. Чтобы победить апатию, мы рационализаторский процесс «упаковали» в игру. Работник регистрирует идею, собирает вокруг нее команду единомышленников, получает бейджи за прохождение того или иного уровня согласования. Сегодня в системе зарегистрировано 5,5 тыс. предложений.  
 
Второй проект — «Снайпер», сервис, который формирует рекомендации по объему добавления в варящуюся сталь тех или иных ферросплавов. Он позволяет оптимизировать расход материалов и получать продукт с заданным химическим составом при минимальных затратах.

— ГОСТ на сталь определяет коридоры, в рамках которых должны находиться технологи, — комментирует Сергей Сулимов. — Дабы не ошибиться, они стараются «бить» в середину. Разница между ней и нижней границей возможного, как правило, составляет 5 — 15%. Чтобы сократить расходы, мы начали рейтинговать бригады. На первое место ставили тех, кто потратил наименьшее количество ферросплавов, но при этом не промахнулся с качеством. Лучших металлургов распирало от гордости. Но одной соревновательности оказалось мало. Мы поняли, что по-настоящему серьезный эффект может дать только устранение человеческого фактора. 
   
Подрядчиком по проекту стало подразделение «Яндекса» Yandex Data Factory (специализируется на больших данных). О его реализации было объявлено еще в августе 2015-го. Пилот должны были завершить осенью. Однако работы растянулись почти на год. «Яндекс не учел некоторые особенности нашей технологии, анализ сложных физико-химических процессов оказался сложнее, чем прогнозирование пробок», — улыбается Сергей Сулимов.

Что в итоге имеет ММК? Отработанный рекомендательный сервис в отношении ферромарганца и ферросилиция, подтвержденную экономию материала в 5% (в абсолюте — это 15 млн долларов в год, на закупку ферросплавов ММК тратит около 300 миллионов).

Третий проект — построение матмодели доменного производства. Пока это дело будущего. Однако некоторые ее элементы уже разработаны, например, решение, позволяющее оптимизировать складирование и перемещение угольной шихты. По словам Сулимова, оно окупилось за шесть дней.
 
Другой пример опять-таки из Челябинской области — консорциум «Цифровое предприятие», который ставит перед собой задачу разработки универсальной защищенной IoT-платформы для предприятий ОПК. Сегодня в него входят РФЯЦ — ВНИИ экспериментальной физики, РФЯЦ — ВНИИ технической физики, ПО «Маяк», НИИ измерительных систем им. Седакова, интегратор «Ланит-Урал» и технопарк высоких технологий в Челябинске.

— Согласно исследованиям, российская оборонка сегодня сильно зависит от зарубежного софта: в сфере систем управления предприятием — на 70%, инженерного ПО — на 85%, баз данных, операционных систем, офисных приложений — на 99%, — сетует вице-губернатор Челябинской области Руслан Гаттаров. — Разработанная консорциумом платформа, состоящая из 24 продуктов, позволяет полностью автоматизировать жизненный цикл изделия. 
 
 Ряд пилотных проектов внедрения технологий IIoT реализуется сегодня с привлечением Фонда развития интернет-инициатив (ФРИИ, отвечал за разработку дорожной карты в сфере IIoT). Один из них предусматривает мониторинг и анализ технического состояния станочного парка НПО «Сатурн». «Мы подключили к интернету ряд станков, и с помощью технологии машинного обучения смогли предсказать, когда станки будут выходить из строя, — рассказывает замдиректора ФРИИ по техническому развитию Сергей Алимбеков. — В перспективе это даст 20-процентную экономию на обслуживании оборудования». 

 Второй пилот реализован на базе компании «ЮТэйр — Инжиниринг», самого крупного в России эксплуатанта вертолетов. Внедренная система позволяет мониторить состояние узлов и агрегатов, а также учитывать их перемещение. Это позволяет снизить число авиационных происшествий и отследить, где и какие детали используются.

Третий проект — системы учета и контроля сельскохозяйственных работ. Система внедряется в Саратовской, Волгоградской, Белгородской, Воронежской, Ростовской областях и в Краснодарском крае. Первые итоги — сокращение срока посевных работ, повышение урожайности и сокращение на 50% расхода топлива. 

Еще один центр и think tank в области IoT в России — группа Technet, сформированная в рамках Национальной технологической инициативы. Ее ключевой проект (пока существующий на бумаге) — создание «Фабрик будущего», площадок по проектированию и созданию глобально конкурентоспособной и кастомизированной продукции на основе применения передовых производственных технологий. По задумке экспертов Technet, все «фабрики будущего» будут разделены на три типа. Цифровые предполагают использование программных продуктов на протяжении всего жизненного цикла изделия. Умные — подразумевают увеличение доли цифрового проектирования и широкое использование роботизированных комплексов, сенсорики, Big Data: это позволит сформировать гибкое, быстропереналаживаемое производство. Виртуальные — опираются на создание распределенной сети независимых промышленных, логистических площадок и поставщиков. Они функционируют в едином информационном пространстве и за счет оперативной координации использования ресурсов способны быстро и с минимальными затратами производить конечный продукт или услугу.

Текущий объем глобального рынка «фабрик будущего» (совокупный оборот в секторах аддитивных технологий, роботов. PLM-, MES-систем, станков с ЧПУ и т.д.), по данным Technet, составляет 324,4 млрд долларов, к 2035 году будет 1,1 — 2,4 трлн долларов.

Стандартный зоопарк

Кратко обрисуем ключевые вызовы, стоящие перед IoT в России и в мире. Первый и самый очевидный — безопасность. Каждое новое устройство, подключенное к интернету, потенциально является целью атаки злоумышленников. При этом надежных решений в области IoT нет. ФБР, например, рекомендовала полностью изолировать «вещи» от глобальной сети. (Подробно о проблемах информационной безопасности — см. «Искусство войны», с. 20.)

На прошлой неделе Лаборатория Касперского (ЛК) обнародовала отчет, описывающий ландшафт угроз для автоматизированных систем управления (АСУ, один из ключевых элементов индустриального интернета). Аналитики протоколируют: в 2015 году опубликовано 189 уязвимостей в компонентах АСУ, 91% из них являются критическими или имеют средний уровень опасности (для сравнения: в 2010 году опубликовано всего 19 уязвимостей). Для 26 существуют эксплойты (программа или фрагмент кода, использующиеся для проведения атаки).

Кроме того, в ЛК утверждают, что обнаружили почти 221 тыс. компонентов АСУ, к которым можно было получить удаленный доступ через интернет. При этом 91,6% из них используют незащищенные протоколы передачи данных (например, HTTP, Niagara Fox, Telnet, Modbus, BACnet, FTP и другие).

Среди идентифицированных владельцев доступных компонентов АСУ не менее полутора тысяч являются крупными организациями, работающими в областях электроэнергетики, аэрокосмоса, транспорта, нефтегаза, металлургии, химии, ЖКХ, производства пищевых продуктов, «умных» городов, финансов, здравоохранения.
 
— В России мы обнаружили 2,3 тыс. компонентов АСУ, к которым можно подключиться через интернет. Вроде бы не так много, — комментирует директор по развитию бизнеса безопасности критической инфраструктуры Лаборатории Касперского Андрей Суворов. — Однако в данном случае оперировать категориями «много» и «мало» бессмысленно. Один инцидент в системе управления может обернуться миллиардными потерями и полной остановкой технологических процессов.   

Второй вызов — разнообразие протоколов и отсутствие общепринятых стандартов. По подсчетам ФРИИ, в сфере IoT сегодня используется больше 300 различных решений обмена данными. Навскидку на международном уровне нормированием в этой области занимаются ITU, ISO, 3GPP, IEC, IETF, IEEE. На национальном уровне проекты по стандартизации реализуют Канада, Китай, страны Европы, Индия, Япония, Корея и США.

 Одновременно над унификацией процесса взаимодействия вещей думают и вендоры: Broadcom, Dell, Intel, Samsung и другие для этого объединились в Open Interconnect Consortium, а Qualcomm, Sharp, Microsoft, Cisco, LG, Philips, Sony — в AllSeen Alliance. Игроки рынка «умных» домов (Osram, Qualcomm, ARM, Samsung, Nest Labs) создали Thread Group, лидеры в секторе проминтернета (AT&T, Cisco, GE, Intel, IBM) — Industrial Internet Consortium (к нему, к слову, примкнули Ростелеком и Лаборатория Касперского).

Все эти структуры и компании разрабатывают и продвигают собственные протоколы, стандарты, платформы. И никто доподлинно не знает уровень совместимости «животных» в этом «зоопарке». Более того, некоторые производители идут на откровенный конфликт. Например, целью Open Automotive Alliance, созданного GM, Honda, Audi, Hyundai, KIA, Jeep и привлекшего в технологические партнеры Google, NVidia, Cloudcar, LG, является создание общей платформы для автомобилей на основе Android. Считается, что это ответ на технологию Carplay от Apple.

Россия в стороне от процессов стандартизации не остается. На Иннопроме глава ФРИИ Кирилл Варламов выдвинул три инициативы: сформировать консорциум под рабочим названием Российская ассоциация интернета вещей (согласие на участие в нем уже дали МТС, Вымпелком, Мегафон, GS Group, над вступлением раздумывает Ростелеком); создать национальный защищенный протокол передачи данных (насколько мы понимаем — проприетарный, и в основном для нужд ОПК и госорганов); разработать отечественный стандарт IoT, который решил бы проблему синхронизации технологий, используемых различными индустриями.

Третий вызов — сети. Для интернета вещей нужно разворачивать «пятое поколение» беспроводной связи (IMT-2020) со скоростью передачи данных до 10 Гбит в секунду. Пока ITU этот стандарт не ратифицировал. 
 
— Мне часто приходится слышать об избыточной скорости 4G-сетей, — говорит гендиректор OneFactor Роман Постников. — Но мы знаем, где их точно будет недостаточно — при взаимодействии двух машин с автопилотом. Задержка в несколько миллисекунд при оркестрации перемещения этих «вещей» может быть смертельно опасной. 5G предполагаем пинг в 1 миллисекунду. 

Четвертый вызов — качество информации и доверие к ее анализу. Проблема многоаспектная. Здесь можно говорить об отсутствии на предприятиях единой платформы цифровизации, дезинтегрированности учетных (ERP, EAM) и производственных систем (АСУ ТП, PLM, MES, CAD), о несовершенстве сенсоров и инструментов интерпретации данных. В любом случае пока отдавать на откуп машинам принятие важных (или критических) решений слишком рискованно.  

Пятый вызов — философско-идеологический (или этико-психо­логический). 

— Многие потребители не готовы впустить к себе в жизнь умные устройства, — пишет CEO Command Spot Федор Анциферов. — Причин масса. Это и соображения личной безопасности (речь, например, о подключениях к камерам наблюдения и радионяням, гибели людей в автомобилях, управляемых автопилотом. — Ред.), и уверенность в том, что вещи, подключенные к интернету, бесполезны и дороги. Существует и боязнь того, что человек становится подопытным кроликом маркетинговых служб крупных корпораций.

К этому стоит добавить и еще два (пусть и кажущихся фантастичными) страха — реализации концепции «большого брата» (глобальной слежки спецслужб за гражданами) и выключения человека из цепочки принятия решений.

На одной из панельных дискуссий Иннопрома случился диалог, который четко показывает: единое философское понимание роли и функций IoT пока не выработано. 

— На одном из предприятий с помощью технологий IoT удалось существенно повысить качество и эффективность работы сотрудников, — не без гордости заметил руководитель направления «Интернет вещей» фонда «Сколково» Александр Ануфриенко. — Благодаря датчикам появилась возможность отслеживать перемещение персонала. Было четко видно: вот человек на рабочем месте, вот он идет в лабораторию или на опытное производство, а вот он два часа курит во дворе. Это позволило изменить внутреннюю культуру компании.  

 — Никогда больше на публике не приводите этот пример, — отреагировал Сергей Сулимов. — Откуда вы знаете, чем человек занимался на улице? Может, ему там лучше думается, или курилка — место реализации коллаборационной практики генерирования идей. IoT — история не про слежку за людьми и не про то, как их заставить весь день сидеть на рабочем месте.

Шестой вызов — деньги. Сенсоры и решения в области IoT пока слишком дороги (и обвалившийся рубль только усугубил ситуацию). Не каждое предприятие сегодня готово на крупные инвестиции (особенно на низкоконкурентных рынках). Кроме того, в сельской местности и небольших городах стоимость рабочей силы настолько низка, что компаниям выгоднее держать в штате неквалифицированный персонал, чем автоматизировать процессы. Пока в России стимулов для сокращения ручного труда не так много.

Наконец, седьмой вызов — социальная политика государства. Цифровизация предполагает серьезное сокращение рабочих мест (как минимум за счет автоматизации рутинных процессов). «Никто не хочет тратить деньги на социальную ответственность, все хотят зарабатывать много, а платить мало. Все идет к безлюдности производства», — заявил на Иннопроме коммерческий директор Fanuc Александр Яшкин. Но для властей, ставящих во главу угла стабильность, это слишком крутой поворот. Мы не знаем, что делать с высвобождающимися работниками, нам их пока некуда деть. Это слишком недружелюбная среда для индустрии 4.0.

Продолжение следует

Есть еще масса спорных вопросов, касающихся индустриального интернета в России. Один из них, например, — роль государства. Очевидно, что в нашей стране его доля в экономике чрезвычайно высока, потому без политической воли активное развитие IIoT невозможно. В то же время включенность властей в тему интернета вещей может иметь негативные последствия. Желание контролировать все и вся, а также минимизировать внешние и террористические угрозы может привести к заморозке масштабных проектов цифровизации предприятий.

Но, несмотря на все вызовы, разногласия, риски, опасения, отечественным властям, промышленным и ИТ-компаниям стоило бы со всех ног бежать в сторону IIoT. Для этого есть как минимум две причины. Первая — нет никаких оснований полагать, что мир откажется от диджитализации индустрии. Вторая — интернет вещей, хоть о нем заговорили довольно давно, все еще находится на ранней стадии развития и у нас есть неплохие шансы оседлать эту волну. По крайней мере, глобальный директор по развитию IoT Cisco Systems Мэтью Смит в нас верит: «Идея быстрого следования за лидером больше не работает. Сегодня надо быть лидером. И Россия с ее прекрасной образовательной системой и пулом прогрессивных компаний имеет все шансы им стать».