Наш (информационный) рисунок, краткая история промышленного Интернета вещей

[ПОСМОТРЕТЬ ПОЛНУЮ ИНФОРМАЦИЮ ЗДЕСЬ]

Интернет вещей (IoT) многими преподносится как следующая промышленная революция. В последние годы Интернет вещей становится все более популярным, и ведущие аналитические компании прогнозируют, что следующее десятилетие непрерывного развития Интернета вещей будет стимулировать рост мировых доходов более чем на 2–3 триллиона долларов. Отраслевые эксперты также согласны с тем, что промышленный сектор больше всего выиграет от этой технологической революции и что промышленный Интернет вещей (IIoT), вероятно, будет обеспечивать львиную долю общего роста доходов от Интернета вещей.

Это был долгий путь к сегодняшней революции IIoT, и, хотя потребительские инновации сыграли большую роль, большая часть этого пути была вымощена инновациями в промышленном секторе. Поскольку технологии продолжают развиваться беспрецедентными темпами, будущее IIoT находится в умах как инвесторов, так и конечных пользователей технологий. Но мы не можем знать, куда мы идем, пока не узнаем, где мы были, а чтобы понять будущее IIoT, мы должны начать еще в 1968 году.

Скромное начало

Несмотря на похмелье после празднования Нового года накануне вечером, инженер Ричард (Дик) Морли подготовил 1 января 1968 года меморандум, который в конечном итоге привел к изобретению программируемого логического контроллера (ПЛК). Его создание, Modicon, внесло большой вклад в производственные возможности General Motors и значительно повлияло на будущее индустрии автоматизации.

В 1968 году этим занимался не только Дик. В надежде создать «устройство для генерации и передачи цифровой информации» американский изобретатель и бизнесмен Теодор Г. Параскевакос работал над первым в мире устройством «машина для машины» (M2M). PLC Morley и M2M Параскевакоса были первыми маленькими шагами на долгом пути к сегодняшнему IIoT.

Создание основы для взаимодействия

Перенесемся в 1980-е годы и в две важные вехи IIoT. Стандартизация Ethernet-подключения в 1983 году заложила основу для физического соединения машин различных производителей. Шесть лет спустя сэр Тим Бернерс Ли, ученый-компьютерщик из CERN, Европейской организации ядерных исследований, укрепил это многосетевое управление, изобретя небольшую вещь под названием World Wide Web. Ли задумал и разработал Интернет, чтобы удовлетворить потребность в автоматическом обмене информацией между учеными университетов и институтов по всему миру.

В то время как «Интернет» все еще находился в зачаточном состоянии, промышленный сектор нацелился на возможность взаимодействия в производственных цехах. Группа поставщиков собралась для решения растущих проблем, получивших название «Проблема с драйверами устройства». Эта группа включала полдюжины компаний, в том числе Fisher-Rosemount, Intellution и Rockwell Software. Это была первая встреча того, что мы знаем сегодня как OPC Foundation.

Связь, сотрудничество и сотрудничество

Когда эти поставщики промышленных решений впервые собрались, их решения человеко-машинного интерфейса (HMI) и диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) были разработаны с использованием проприетарных протоколов связи или библиотек драйверов. Когда появились лучшие в своем классе решения, и промышленные операторы для конечных пользователей начали создавать интегрированные архитектуры с решениями от нескольких поставщиков, стала очевидной необходимость обеспечения связи между традиционно разрозненными машинами. Поставщикам пришлось либо инвестировать ресурсы в разработку функциональности на уровне приложений, либо начинать создавать более инклюзивные связи между решениями, включая решения конкурентов.

Некоторые поставщики решили создать свои собственные интерфейсы прикладного программирования (API) или наборы инструментов для драйверов. Хотя это решило их собственные проблемы с подключением, это ограничило то, как конечные пользователи могли интегрировать дополнительные решения. К счастью, рынок вскоре убедил поставщиков сотрудничать и вносить изменения, которые отвечали интересам конечных пользователей.

Организация OPC Foundation вынудила многих конкурирующих поставщиков работать вместе для решения проблем с подключением, увековеченных проприетарными протоколами связи. Потребность в более совместимых решениях стала еще более очевидной в 1995 году, когда Microsoft Windows заняла доминирующее положение на производстве. Windows 95 была первой коммерчески доступной готовой (COTS) операционной системой (ОС) с возможностями plug-and-play для поддержки простой интеграции с оборудованием и позволяла пользователям взаимодействовать с графическими модулями и элементами управления, аналогичными HMI, уже используемым в фабрика. Windows 95 / NT 4.0 также была более удобна для разработчиков и дешевле, чем их аналоги для промышленной автоматизации. Когда стало ясно, что Microsoft Windows является повсеместной ОС, на которой можно строить, все промышленные разработки программного обеспечения начали ориентироваться на Microsoft Windows в качестве предпочтительной платформы.

В конце 1990-х годов также произошел значительный прогресс в области беспроводной технологии M2M. Ethernet, которому тогда исполнилось четверть века, стал универсальным стандартом связи в промышленных условиях. Стандарты интерфейсов стали дифференцироваться в зависимости от отрасли - DNP и IEC 61850, которые сейчас доминируют в электроэнергетике; BACnet в автоматизации зданий; и дополнительные стандарты, такие как Profibus, CC-Link, HART и другие. Начали формироваться консорциумы по каждому из этих стандартов. Промышленный сектор стремительно развивался в сторону Интернета вещей, который мы знаем сегодня.

Внедрение Интернета вещей в массы

С появлением повсеместной ОС и магистрали Ethernet к подключению становилось все больше и больше промышленных устройств. В 1999 году Кевин Эштон, пионер британских технологий, продолжил тональность подключения в новом тысячелетии, придумав термин «Интернет вещей» для описания системы, в которой Интернет соединяется с физическим миром через датчики. Возможность подключения стала возможной даже для устаревших устройств - тенденция, которая окажется ключевой в промышленных условиях, где оборудование дорогое и считается более долгосрочным вложением.

Возможно, наиболее важной вехой начала 2000-х годов в области Интернета вещей стало появление и широкое распространение облачных технологий. Внедрение Amazon Web Services в 2002 году принесло облако в массы и навсегда изменило способ построения и использования корпоративных и промышленных архитектур. Четырнадцать лет спустя облако и виртуальные машины по-прежнему открывают новые возможности для Интернета вещей.

В середине 2000-х, когда мир потребителей приобрел смартфоны, индустриальный мир становился все меньше и больше интеллектуальных ПЛК и распределенных систем управления (РСУ). Появились гибридные контроллеры и программируемые контроллеры автоматизации (PAC), а устаревшее оборудование эволюционировало по мере того, как батареи и солнечная энергия стали более надежными и экономичными. Производители могут подключать датчики в распределенной архитектуре, такой как нефтепровод, для расширения возможностей интеллектуальных систем и взаимодействия в самых отдаленных уголках организации. Сочетание широко распространенных источников питания и возможности подключения к интеллектуальным устройствам начало добавлять значимый контекст в промышленные данные.

Данные преобразуются в информацию

Контекст преобразовал данные в информацию, и отрасль снова обратилась к OPC Foundation для решения возникающих проблем, связанных с передачей этих контекстных данных. В 2006 году Фонд ответил протоколом OPC UA, на который многие полагаются и сегодня. Новый протокол OPC UA был построен на существующих стандартах, но направлен на развитие новых технологий и достижений. OPC UA отделял API от сети и был разработан для использования в полевых устройствах, приложениях уровня управления, системах управления производством (MES) и приложениях планирования ресурсов предприятия (ERP). Его общая информационная модель поддерживала примитивные типы данных (такие как целые числа, значения с плавающей запятой и строки), двоичные структуры (такие как таймеры, счетчики и PID) и XML-документы. По сей день OPC UA обеспечивает стандарт взаимодействия, который обеспечивает доступ к данным от цеха до верхнего этажа.

К 2010 году машинные и эксплуатационные данные начали приносить реальную пользу, и все больше организаций стремились сохранять и анализировать свои данные с течением времени. В ответ на это рынок историков данных взлетел, а цены на сенсорные технологии значительно упали. Этот доступный и гибкий интеллект и возможность подключения позволят перенести многие «уже существующие» промышленные архитектуры в эпоху IIoT, поскольку все больше и больше устаревших устройств будут подкреплены интеллектуальными сенсорами и возможностями подключения. Кроме того, достижения в области персональных компьютеров и периферийных устройств предоставили организациям еще большую гибкость для доступа к данным и их анализа из любого места и в любое время. Лидеры ИТ-индустрии, в том числе Citrix и Intel, начали открыто обсуждать передовые методы растущей тенденции использования собственных устройств (BYOD).

Интернет вещей сегодня, завтра и далее

За последние шесть лет все элементы встали на свои места, чтобы сформировать реальное и значимое видение будущего IIoT. Надежная промышленная связь, расширенная аналитика, мониторинг на основе состояния, профилактическое обслуживание, машинное обучение и дополненная реальность - это будущее концепций IIoT, поддерживаемых жизнеспособными технологиями, доступными сегодня. Технологические лидеры, в том числе GE, IBM, PTC и многие другие, делают большие ставки на будущее IIoT. За последние два года крупные инвестиции в инновации и приобретения позволили еще больше усовершенствовать эти появляющиеся платформы IIoT.

С тех пор, как Ричард Морли разработал устойчивую к похмелье идею PLC, прошел долгий путь, но по мере того, как все больше внимания и ресурсов уделяется развитию IIoT, на более широких рынках ожидаются еще большие успехи. Согласно недавнему отчету бизнес-аналитики, в течение следующих пяти лет на решения IoT будет потрачено около 6 триллионов долларов, и компании будут в первую очередь переходить на решения IoT.

Когда на карту поставлено так много, в индустриальном мире, несомненно, произойдут серьезные изменения. По мере изменения правил и развития технологий будут развиваться роли и изменяться бизнес-структуры. Например, традиционно разрозненные подразделения операционных технологий и ИТ начинают сотрудничать и даже сливаться. Мы слышим об этой смене ролей от наших клиентов, и все более широкое использование традиционных ИТ-стандартов, таких как MQTT, WAMP и XMPP, в промышленном секторе является еще одним свидетельством этой трансформации. И по мере того, как интегрированные и доступные данные становятся нормой, специалисты по обработке данных, которые могут интерпретировать эти данные, все чаще переходят на руководящие должности, связанные с принятием решений.

Хотя трудно точно предсказать, как будет развиваться IIoT, ясно, что мы приближаемся к переломному моменту в этой новой промышленной революции. По мере того как все больше устройств подключаются и создается больше данных для использования во все более мощных программах аналитики и искусственного интеллекта, кажется, нет предела прогрессу, который может быть достигнут в области IIoT.