Задачи, возможности и стратегии интеграции сенсоров Промышленного Интернета Вещей (IIoT) с экосистемами промышленных данных

Сегодня в определениях IIoT можно найти много вариаций. В рамках данной статьи под IIoT понимается подключение цифровых сенсоров и данных, полученных от них, к средам визуализации и аналитики,  размещенным на серверах или в облачных хранилищах. IIoT дополняет экосистемы данных для улучшения контроля, проектирования и обслуживания промышленных операций.

Сбор и передача данных от промышленного оборудования не является новой концепцией. С начала 80-х годов производился сбор, хранение, визуализация и анализ данных промышленных объектов для улучшения ключевых параметров бизнеса, таких как работоспособность оборудования, сохранение экономических ресурсов и эффективность процессов. IIoT позволяет создавать «гибридные» среды на основе сырых данных, поступающих с датчиков. Информация, полученная от сенсоров IIoT, дополнит существующие промышленные сенсорные экосистемы данных для преобразования операций, бизнес-моделей и способов взаимодействия организаций с клиентами, цепочками поставок и деловыми партнерами. 

Читайте также: Ангарская нефтехимическая компания: Системы производственного контроля и учета на базе PI System

От данных к действиям с IIoT

На рынке B2C технология IIoT позволяет производителям оценивать режимы работы устройств, удаленно обновлять продукты и предлагать дополнительные услуги послепродажного обслуживания. В секторе B2B IIoT дает возможность подключить операторов, инженеров и управляющий персонал к более массивному объему данных для улучшения прозрачности рабочих процессов и точности принятия производственных решений. Области, в которых IIoT представляет наибольшую ценность, включают: 

Управление производительностью активов

Благодаря непрерывному мониторингу данные, полученные от сенсоров, могут улучшить ситуационную осведомленность в реальном времени, закрыть информационные пробелы и ввести в действие объекты, которые ранее не контролировались или контролировались вручную. Отрасли производства могут использовать эти данные  для оптимизации затрат на обслуживание, повышения эффективности производственного процесса и степени доступности активов. 

Улучшенное планирование и производство

IIoT позволяет осуществлять мониторинг физического состояния или местоположения людей, а также мобильных или географически распределенных объектов. В сочетании с дополнительной информацией о процессе или активе, отрасли производства могут использовать источники данных, которые окружают основное промышленное оборудование, для повышения безопасности и эффективности рабочих процессов. 

Коммуникация клиентов, партнеров и сообществ на основе данных

IIoT-сенсоры и устройства создают данные, относящиеся к более масштабным экосистемам. Обмен информацией между ними меняет способы коммуникации между клиентами, предприятиями и более крупными экосистемами. Безопасный обмен данными в этих более широких средах создаст новые бизнес-модели и новые источники доходов с помощью предложений по расширенному обслуживанию, сотрудничества и партнерских отношений, основанных на данных. 

Опыт прошлых лет

Поскольку отрасли производства прошли путь от аналогового управления к цифровым системам  PLC и SCADA, они используют данные, генерируемые сенсорами, для оптимизации управления и проектирования своих объектов и процессов.

По сути IIoT не меняет значение данных в промышленных и общественных экосистемах. Скорее, он дополняет значение существующих данных. В ближайшем будущем данные IIoT смогут улучшить анализ информации, поступающей от сенсоров, и организовать обмен данными через традиционные организационные, защитные и географические границы. Оборудование со встроенной сенсорной технологией внедряется в производственно-сбытовые цепочки предприятий, поэтому IIoT все чаще будет включать автоматически регулируемые, интеллектуально управляемые операции на локальном уровне, уровне завода, предприятия и цепочек поставок.

Однако в настоящее время для большинства отраслей промышленности полномасштабный подход IIoT к сбору, интеграции и хранению промышленных данных не является практичным и экономически эффективным. Реальность современного индустриального мира заключается в том, что подобные технологии уже используются для мониторинга многих критически важных объектов и ключевых операционных процессов. В то время как новое, «умное» оборудование может включать встроенные сенсоры, более рентабельным остается продление жизненного цикла существующих активов с использованием уже внедренных технологий. И значение IIoT заключается в поиске способов сбора и хранения данных из новых устройств, источников и открытых сетей и их интеграции с ранее существующими системами данных на основе датчиков. 

Читайте также: Газпромнефть-Омский НПЗ: Опыт применения PI System

Предстоящие задачи

Поскольку промышленные сенсоры и устройства создают гибридные среды данных, объем данных, создаваемый IIoT, количество источников данных, форматов и систем будет постоянно возрастать. Проблемы, связанные с управлением данными, становятся все актуальнее, поэтому стратегии управления объемом и разнообразием данных IIoT необходимо вводить сейчас.

Однако на пути использования данных, производимых сенсорами, в целях создания конструктивной, прогнозирующей и актуальной информации стоят следующие проблемы: 

Многообразие протоколов

По мере того как растет число устройств и сенсоров, увеличивается количество протоколов для сбора данных, что повышает потребность в создании новых интерфейсов для организации сетей устройств и их интеграции с существующими экосистемами данных. 

Разнообразие данных

Так как сенсоры и устройства устанавливаются для заполнения информационных пробелов и эксплуатации активов за пределами предприятия, централизованное управление данными систем должно иметь возможность интегрировать разрозненные типы данных и дополнительные контекстные измерения для создания единого представления производственных операций и его согласования с бизнес-целями компании. 

Новые устройства и сенсоры

В отличие от промышленных датчиков прошлого поколения, новые устройства и сенсоры для IIoT могут иметь более короткий срок эксплуатации, поэтому для управления  их жизненным циклом необходимы концентраторы, агрегаторы, шлюзы и другое сетевое оборудование. Поддержание точной, согласованной зоны обслуживания данных потребует координации со стороны нескольких поставщиков, клиентов и, возможно, сторонних сервис-провайдеров. 

Увеличение объема данных

Огромный объем и динамический характер IIoT могут превышать возможности систем, используемых для операционной поддержки принятия решений. Сенсоры и данные, производимые ими, должны быть упорядочены, объединены, согласованы и преобразованы. 

Новые массивы данных

Специализированные системы производят массивы данных, которые создают барьеры для их использования несколькими участниками производственного процесса и для нескольких целей. Без стратегии работы в области IIoT некоторые «решения» в рамках концепции принимаются за новые виды массивов данных, что способно подорвать намерение строить архитектуры, включающие IIoT для создания более широких интерактивных экосистем данных. 

Контекст и сообщество

В отличие от датчиков в традиционных PLC, DCS и SCADA, сенсоры IIoT могут быть геораспределены. Чтобы учесть всю насыщенность информации, полученной от сенсоров IIoT, потребуется несколько технологий для объединения данных сенсоров с операционным контекстом в реальном времени. Кроме того, данные, генерируемые одним сенсором, могут использоваться несколькими пользователями, поэтому для запуска нескольких приложений, сценариев и служб может потребоваться несколько «контекстуальных представлений». 

Для преодоления этих проблем в рамках партнерских отношений между поставщиками, заказчиками и сервис-провайдерами необходимо создание систем для сбора, интеграции и распространения промышленных данных на основе IIoT и сенсоров, которые согласуются с бизнес-целями всех сторон. 

Возможности экосистемы

IIoT обеспечивает данными расширенные операционные сообщества и новые бизнес-модели, которые включают в себя объекты за пределами территории предприятия. 

Персонал

IIoT реализует экономически эффективное решение по обогащению существующих экосистем операционными данными. Традиционные системы управления, такие как SCADA, могут быть изначально сложными и дорогостоящими для обновления или расширения. Датчики IIoT дополняют существующие наборы операционных данных для улучшения общей ситуационной осведомленности  и оказания поддержки принятия решений. В некоторых ситуациях  традиционные системы процессов и управления могут отсутствовать, поскольку объекты удалены или географически распределены. IIoT позволяет отслеживать структуры, оборудование и среды в отдаленных регионах, где ранее это было невозможно или невыгодно. Благодаря объединению источников данных IIoT с традиционными операционными технологиями, данные IIoT становятся  долговечными и интегрированными с более крупными операционными контекстами.

Производители оборудования

Для поставщиков промышленного оборудования IIoT предлагает возможность улучшить отношения с клиентами с помощью дополнительных услуг. В частности, использовать более надежные и экономичные средства для подключения данных от встроенных сенсорных технологий к профильным экспертам и группам проектирования. Получая доступ к данным от своего оборудования в режиме реального времени, поставщики могут давать рекомендации в отношении обслуживания и эксплуатации.  А клиенты получают выгоду путем увеличения  работоспособности оборудования, снижения совокупной стоимости владения (Total Cost of Ownership, TCO) и уменьшения количества сбоев. Подключение IIoT дает поставщикам оборудования возможность предлагать услуги, повышающие ценность бренда и сохраняющие клиентскую базу. На основе данных IIoT поставщики могут совершенствовать свои продукты на этапе проектирования. 

Промышленные сервис-провайдеры

Сервис-провайдеры предоставляют услуги для поддержки эффективных и согласованных операционных процессов на удаленных объектах клиентов. Поставщикам услуг IIoT предлагает доступный способ контролировать активы и системы в операционных средах своих клиентов. Сервис-провайдеры, использующие IIoT и удаленный мониторинг, могут получить конкурентное преимущество благодаря постоянной прозрачности  производственных операций клиентов в режиме реального времени, повышению доверия со стороны клиентов и сокращению времени принятия решений. Эти управляемые данными «объединенные сервисы» также снижают затраты клиентов, повышая эффективность локальных систем, защищая и улучшая интеллектуальную собственность и масштабируя ее в соответствии с ростом.

Стратегия внедрения IIoT

Компания OSIsoft создала PI System для сбора и хранения данных в режиме реального времени. Компания работает над  своей инфраструктурой данных с единственной целью — обеспечить взаимосвязи между операциями с данными и физическим миром. Сегодня PI System используется в работе многих компаний, является частью их критически важных инфраструктур и участвует в некоторых крупнейших инициативах по всему миру. 65% компаний-производителей из списка Fortune 500 используют PI System. Заказчиками OSIsoft и пользователями PI System  являются крупнейшие компании, работающие в сфере нефтегазовой отрасли, металлургии, горной добычи, энергетики и многих других отраслях. 

На протяжении более 35 лет клиенты OSIsoft использовали PI System для устранения таких проблем, как фрагментированные записи данных, множественные разрозненные системы хранения данных и перезапись одних и тех же данных.  Если IIoT будет реализован без какой-либо стратегии и планирования, вышеперечисленные проблемы будут повторяться и усугубляться. PI System позволяет отраслям промышленности использовать инфраструктурный подход к управлению данными. Он объединяет разрозненные источники данных, многочисленные протоколы и информационные массивы данных для создания единого, понятного источника данных для того чтобы люди на всем предприятии могли создавать актуальную информацию, знания и сведения.

Ввиду того что компании стремятся использовать данные IIoT для внедрения новых объектов предприятия, для первого шага необходимо осуществить подключение и организацию всех источников оперативных данных с использованием инфраструктурного подхода.  Таким образом, расширение PI System для внедрения новых возможностей IIoT позволит подключить данные сенсоров IIoT от геораспределенных активов и персонала к основным операциям и в то же время уменьшить проблемы, связанные с различными мобильными источниками данных.

OSIsoft остается верной своей первоначальной миссии – сдвинуть инновационный горизонт и создать программное обеспечение, которое гарантирует высокую точность данных из разных источников для работы людей во всех уголках компании независимо от места и времени. 

Читайте также: 

1.     Ангарская нефтехимическая компания: Системы производственного контроля и учета на базе PI System 

2.     Газпромнефть-Омский НПЗ: Опыт применения PI System 

3.     Газпром добыча Надым: Система диспетчерского контроля и управления в составе информационно-управляющей системы диспетчерского управления Бованенковского НГКМ 

4.     Сибур-Химпром: Автоматизированный производственный учет на базе PI System

Посмотреть все материалы OSIsoft: https://iot.ru/theme/osisoft