Industry 4.0: цифровизация, Big Data и Industrial IoT

В этой статье мы расскажем о 4-ой промышленной революции и прорывных технологиях, показанных на крупнейшей промышленной выставке Hannover Messe-2019: что такое коботы, цифровые близнецы и CMMS-системы, а также как все это связано с Big Data и Industrial Internet of Things.

4-я промышленная революция: что это такое и как она связана с Industrial Internet of Things

Понятие цифровизации, так популярное последние несколько лет, относится к стеку 4-ой промышленной революции — массового внедрения киберфизических систем в производство и другие сферы человеческой жизни: быт, труд и досуг. Этот термин (индустрия 4.0, Industry 4.0, I4.0) получил свое название в 2011 году от одного из 10 проектов государственной стратегии технологического развития Германии до 2020 года. В общем смысле I4.0 предполагает концепцию умного производства (Smart Manufacturing) на базе глобальной промышленной сети интернета вещей и услуг (Internet of Things and Services), включая изменения привычного образа жизни, работы и развлечений [1].

В отличие от предыдущих промышленных революций, I4.0 построена не на одной технологии, а на объединении данных, инструментов и процессов из разных прикладных областей с целью сокращения общих затрат, снижения рисков и повышения эффективности с помощью киберфизических систем на основе следующих ключевых технологий [2]:

большие данные (Big Data);
интернет вещей (Internet of Things, IoT);
облачные вычисления (Cloud Computing);
методы и инструменты искусственного интеллекта (Artificial Intelligence), в т.ч. машинное обучение (Machine Learning);
виртуальная и дополненная реальность;
3D-печать;
печатная электроника;
квантовые вычисления;
блокчейн (blockchain).

Промышленный интернет вещей (Industrial Internet of Things, IIoT), обеспечивающий полное межмашинное взаимодействие (M2M) является средством реализации Industry 4.0, т.к. эта система объединяет программное обеспечение, компьютерные сети, производственные объекты со встроенными датчиками и в единый цикл для сбора и обмена данными с возможностью удаленного контроля и управления в автоматизированном режиме [3].

4-я промышленная революция, Industry 4.0 — Хронология промышленных революций

Главные тренды развития IIoT на ближайшую пятилетку

Проанализировав содержание крупнейшей ежегодной промышленной выставки Hannover Messe/Fair (215 000 посетителей и 6500 экспонатов), проходившей с 1 по 5 апреля 2019 года в Ганновере (Германия), можно сделать следующие выводы о последних тенденциях в области промышленного интернета вещей [4]:

стандарт мобильной связи 5G активно стремится на рынок IIoT, несмотря на наличие инфраструктурных проблем и ряд инцидентов с информационной безопасностью [5];
IoT-подключение становится стандартом-де-факто для большинства аппаратных средств, программного обеспечения и услуги. В частности, многие крупные вендоры предлагают аппаратное обеспечение с поддержкой IIoT: Wago (PFC200), Jumo (variTRON 500), Schneider Electric (Modicon M262), Turck (TBEN-L-), Weidmüller (UC20-WL2000-IOT) и Kunbus (RevPi Connect);
«коботизация» (от англоязычных слов collaborative robots), когда роботы становятся все более доступными, мобильными и интегрированными с другими устройствами и вариантами использования (use-cases). Ведущие производители роботов для совместной работы (ABB, Fanuc, Kuka и другие) рассказали, что их последние роботы стали безопаснее и проще в использовании. Многие из них сочетали коботов с другими технологиями Industry 4.0, такими как автомобили с автономным управлением (мобильные роботы для совместной работы), машинное зрение для, например, идентификации деталей и аддитивное производство (специальные захваты в промышленных роботизированных станках);
цифровые близнецы (Digital Twin), когда физические устройства получают свой виртуальный аналог. В частности, компании ABB и Festo создали цифровых близнецов своего программно-аппаратного обеспечения в соответствии со стандартом «Оболочка администрирования активов (Asset administration shell, AASX)» платформы I4.0, что обеспечивает стандартизированные способы быстрого соединения и анализа данных из различных источников. Подробнее о цифровых двойниках мы рассказываем здесь.
интеллектуальное обслуживание и сопровождение, когда ведущие поставщики программного обеспечения для технического обслуживания (Computerized Maintenance Management System, CMMS) интегрируют свои собственные и сторонние результаты предиктивной аналитики для прогнозного мониторинга состояния объектов в свои продукты. Например, IBM Maximo создала набор инженерных инструментов для создания таких рабочих процессов техобслуживания техники, которые строятся на основе вероятностного шанс отказа оборудования, а не на общем предупредительном графике. Это позволяет избежать простоев техники и существенно повышает экономическую эффективность текущей деятельности. Как это помогает нефтегазовой промышленности в России и за рубежом экономить миллиарды за счет предиктивной аналитики состояния промышленного оборудования с помощью технологий Big Data и Machine Learning, мы рассказывали здесь.

Также среди наиболее обсуждаемых тем Гановерской промышленной ярмарки были упомянуты дроны (беспилотные летательные аппараты), системы управления производственными процессами (Manufacturing Execution System, MES), машинное зрение, блокчейн и кибербезопасность. По сравнению с прошлым, 2018-м, годом, стоит отметить небольшое снижение интереса к некоторым технологиям I4.0: 3D-печать, виртуальная и дополненная реальность. Однако, несмотря на это в данных приложениях тоже были показаны впечатляющие результаты, в частности, в рамках мероприятия работали отдельные тематические площадки [6]:

Wireless, M2M & IoT, где обсуждались вопросы беспроводной связи и технологий межмашинного взаимодействия, а также предлагались готовые решения для интернета вещей;
Application Park – выставочный зал для общения производителей робототехники, специалистов по системной интеграции и профессионалов в области обработки изображений.

Hannover Messe/Fair 2019, гановерская ярмарка 2019 — Ключевые темы Hannover Messe-2019 и 2018: сравнительный анализ популярности технологий

Согласно [7], к 2023 году мировой рынок продуктов и услуг Industry 4.0 вырастет до $310 миллиардов за счет внедрения технологий I4.0 во все сферы производства, от нефтегазового сектора до медицинской промышленности. Отметим, что в России, прогнозируются другие темпы развития I4.0 из-за специфических факторов, тормозящих повсеместное внедрение перспективных технологий. Проблемам отечественного IIoT посвящена наша следующая статья.

Big Data, Machine Learning, Большие данные, Машинное Обучение, предиктивная аналитика, Цифровая трансформация, цифровизация, Internet of Things, IoT, IIoT, интернет вещей — Прогноз развития мирового рынка технологий Industry 4.0

Больше прикладных знаний по цифровизации бизнеса и реальному внедрению Industrial Intenet of Things на нашем практическом курсе Аналитика больших данных для руководителей в лицензированном учебном центре обучения и повышения квалификации ИТ-специалистов (менеджеров, архитекторов, инженеров, администраторов, Data Scientist’ов и аналитиков Big Data) в Москве.

Смотреть расписание

Записаться на курс

Источники