В чем проблемы внедрения интернета вещей

Проблемы и задачи реализации концепции Интернета Вещей

Интернет Вещей — это стремительно развивающаяся комплексная концепция, включающая в себя исследования в области информатики, сетевых технологий, микроэлектроники и сенсорной техники. Данная парадигма представляет собой основное направление развития сетевых технологий в будущем и позволит решить многие рутинные задачи человечества, начиная от измерения экологических показателей и заканчивая увеличением эффективности производства.

В этой статье мы познакомимся с основными определениями Интернета Вещей и его характеристиками, проведем анализ области и выделим основные проблемы и задачи, стоящие на пути реализации данной концепции.

Что же такое IoT?

Интернет вещей (Internet of Things, IoT) определяется как концепция, в которой большая часть устройств, используемых людьми, будет снабжена микроконтроллерами для управления и сетевыми интерфейсами для цифровой передачи данных и общения между собой. Группа RFID определяет IoT как всемирную сеть доступных объектов, чья уникальная адресация основана на стандартных протоколах связи.

Можно выделить следующие сферы использования Интернета Вещей: промышленность и производство; транспорт и перевозки; контроль технического состояния конструкций зданий, качества воздуха, шумового фона и потребляемой энергии; управление отходами; умные парковки и предоставление данных о дорожных пробках; умное уличное освещение и использование в быту.

С технической точки зрения, IoT является не новой технологией, а совокупностью уже существующих средств, которые предоставляют следующие возможности:

связь и взаимодействие — объекты могут создавать соединение с интернет-ресурсами или друг с другом и обновлять свое состояние. Первостепенное значение имеют беспроводные технологии, такие как GSM и UMTS, Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee и другие разрабатываемые в настоящее время стандарты беспроводной сети.
адресуемость — в Интернете Вещей объекты распределены в пространстве и должны иметь однозначную адресацию.
идентификация позволяет однозначно ассоциировать данные с конкретным объектом и извлекать их. Стандарты RFID и NFC являются примерами технологий, с помощью которых можно идентифицировать даже пассивные объекты, не имеющие встроенные энергетические ресурсы.
зондирование — IoT устройства собирают информацию об окружающей среде с помощью датчиков, обмениваются ею или изменяют свое состояние под её воздействием.
встроенная обработка информации — объекты могут быть оснащены процессором или микроконтроллером для мгновенного анализа и обработки информации.
локализация — устройства знают о своем физическом местоположении, что достигается за счет использования GPS или сети мобильной связи, а также радиомаяков (например, WLAN или RFID ридеров с известными координатами).

Основные проблемы и задачи

Концепция Интернета Вещей является комплексной и подразумевает объединение таких областей как аппаратные средства, сети и программное обеспечение. В результате возникает большое число проблем и задач, которые являются как технологическими, так и социально-правовыми.

Архитектура системы

Основополагающей задачей IoT является разработка и выбор правильной архитектуры системы, так как от решений на начальных этапах исследований будет зависеть весь дальнейший процесс разработки. На данный момент не существует конкретного соглашения по архитектуре IoT, которое было бы утверждено и использовалось повсеместно.

Наиболее распространенными являются трех и пяти уровневые модели архитектур. Первая из них является базовой и включает уровень восприятия, сетевой и прикладной уровни. Данная модель определяет основную идею IoT, но она недостаточно детализирована, что необходимо для более глубоких исследований. Поэтому в литературе предлагаются архитектуры с большим числом уровней. Например, пятиуровневая модель, которая дополнительно включает в себя уровни обработки и транспортный уровень.

Другими примерами являются облачная и туманная архитектуры. По мнению исследователей, в последнее время появилась тенденция развития туманных вычислений, в которых датчики и сетевые шлюзы выполняют часть задач по обработке и анализу данных.

Туманные и облачные вычисления зачастую используются совместно, так как это необходимо для оптимальной производительности IoT приложений. Для реализации туманных вычислений шлюз может быть встроен между локальными сетями и «облаком». Здесь применяется многоуровневый подход, в котором предоставляются функции мониторинга (контроль используемой мощности и ресурсов), предварительной обработки (фильтрация, обработка и анализ данных), хранения (репликация данных, распространение и хранение) и обеспечения защищенности данных (шифрование и обеспечение целостности и конфиденциальности данных). На текущий момент эта архитектура представляет наибольший интерес, и по мнению исследователей, является наиболее перспективной.

Питание устройств

Важной задачей IoT является электропитание устройств, которые постоянно перемещаются и не обладают постоянным источником энергии. Во многих случаях батареи и блоки питания являются проблемными из-за их размера, веса и требований к обслуживанию. Надежды разработчиков и исследователей возлагаются на будущее маломощных процессоров для встроенных систем, которые могут потреблять значительно меньшую энергию. Существуют аккумуляторные беспроводные датчики, которые могут передавать свои показания на расстояние в несколько метров. Как и RFID системы, они получают энергию либо удаленно, либо от самого процесса измерения, например, с помощью пьезоэлектрических или пироэлектрических материалов. Также для уменьшения расходов по питанию необходимо сформировать стек протоколов с наименьшим объемом передаваемых данных.

Отсюда вытекают задачи разработки и выбора стандарта беспроводной связи. С точки зрения энергетических затрат, стандартные технологии, такие как GSM, Wi-Fi и Bluetooth, являются неподходящими – они обладают широкой полосой пропускания и используют недопустимый для IoT систем объем энергии.

Для решения этой проблемы были разработаны стандарты, соответствующие требованиям Интернета вещей, например, IEEE 802.15.4, IEEE 802.11 Low Power, Bluetooth Low Energy, 6LoWPAN, RFID, NFC, ZigBee, Sigfox, LoraWAN и другие протоколы для беспроводных сетей, которые используют мало энергии и совместимы с существующими протоколами транспортного и сетевого уровней.

Разработка стека веб протоколов

Разработка веб стека для IoT требует грамотного построения его структуры, которая будет отвечать, как требованиям коммуникационной инфраструктуры (совместимость с существующими стандартами), так и требованиям Интернета вещей. Примерами таких стандартов являются: на уровне представления – CoAP; транспортный уровень – UDP; сетевой уровень – IPv6/6LoWPAN.

Данные стандарты взаимодействуют с коммуникационной инфраструктурой точно также, как и протоколы неограниченного стека, однако объем передаваемых данных значительно меньше. Этот факт способствует уменьшению потребляемой IoT устройствами мощности и увеличению времени их работы.

Схема адресации устройств

Схемы адресации являются критичным аспектом в плане уникальности адресов, присваиваемых устройствам IoT, так как они должны однозначно идентифицировать другие устройства и обмениваться с ними информацией. Наиболее важными особенностями создания уникального адреса являются: его однозначность, надежность, устойчивость и масштабируемость.

Существующий и повсеместно используемый протокол IPv4 позволяет идентифицировать лишь группу устройств, находящихся в определенной географической зоне, но не имеет возможности выделить каждый отдельный узел IoT. Облегчить проблемы идентификации устройств может протокол IPv6, однако неоднородность беспроводных узлов, переменные типы данных, одновременные операции и слияние данных с разных устройств еще больше усугубляют проблему.

Масштабируемость IoT систем

Следующей проблемой IoT является масштабируемость. По оценкам Cisco, в 2020 году к «облаку» будет подключено 50 миллиардов устройств, а согласно оценкам Gartner – 26 миллиардов. IoT имеет более широкий общий объем, чем обычный Интернет. Поэтому масштабируемость пространства IoT будет более сложной, чем у обычных веб-приложений. Однако большинство данных, полученных устройствами IoT, могут или должны быть обработаны локально и немедленно отброшены.

Гарантированное качество обслуживания (QoS)

Веб-пользователи допускают переменную задержку обычных веб-служб, однако временная недоступность датчиков или исполнительных устройств IoT будет непосредственно воздействовать на физический мир. Необходим управляемый, оптимальный подход к обслуживанию различных сетевых трафиков, каждый из которых имеет свои собственные потребности.

Еще одним аспектом IoT является постоянное функционирование сети для повсеместной и неустанной передачи данных. Хотя стек TCP/IP гарантирует это путем маршрутизации более надежным и эффективным способом, от источника до точки назначения, IoT сталкивается с узким местом в интерфейсе между шлюзом и беспроводными сенсорными устройствами. Добавление сетей и устройств не должно снижать производительность сети, функционированию устройств, надежности передачи данных по сети или эффективному использованию устройств из пользовательского интерфейса.

Безопасность и конфиденциальность личной информации

В дополнение к аспектам безопасности, таким как подлинность и надежность канала связи, и целостность сообщений, в IoT будут иметь важное значение и другие требования. Нужно будет предоставить устройству выборочный доступ к кругу услуг, или в определенное время предотвратить общение с другими устройствами. Промежуточное программное обеспечение должно иметь встроенные механизмы для решения этой задачи, наряду с аутентификацией пользователей и реализацией контроля доступа. Многие задачи по защите информации могут быть решены с помощью криптографических методов и требуют больше исследований, прежде чем они могут быть широко использованы.

Международная деятельность

Международная деятельность в области Интернета Вещей набирает обороты, и многие инициативы осуществляются в отраслях промышленности, научных кругах и на различных уровнях государственного управления. В Европе прилагаются значительные усилия по объединению деятельности исследовательских групп и организаций, охватывающей М2М, WSN и RFID, в единую систему IoT для определения эталонной модели взаимодействия систем Интернета Вещей и ключевых составных блоков для достижения этой цели. В Японии, Корее, США и Австралии реализуются масштабные инициативы, где промышленность и правительственные ведомства сотрудничают по различным программам в области IoT. Интенсивная работа в сфере IoT также ведется и в Китае в его 12-ой пятилетке, в которой указано, что ресурсы и инвестиции должны быть ориентированы на разработку IoT в различных областях.

Отсюда вытекает необходимость создания единого для всех стран союза по решению проблем IoT, чтобы увеличить темпы развития сферы и определить путь для скоординированной реализации этой технологической идеи.

Что в итоге?

С непрекращающимся расцветом новых технологий IoT концепция Интернета Вещей скоро будет неумолимо развиваться в очень больших масштабах. Эта новая парадигма сетевого взаимодействия будет влиять на каждую часть нашей жизни, начиная от автоматизированных домов до интеллектуального мониторинга здоровья и окружающей среды путем внедрения «интеллекта» в объекты вокруг нас.

Интернет Вещей является комплексной сферой, которая требует разработки стандартов в разных областях. Вследствие сложности и структурности концепции на пути её развития возникает множество задач, связанных с различными областями. Промышленность может извлечь выгоду из развития Интернета Вещей, который тесно связан с телекоммуникационной, аппаратной, программной и сервисной отраслями.

Перспективы и проблемы интернета вещей

Абдуллаев, Э. А. Перспективы и проблемы интернета вещей / Э. А. Абдуллаев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2023. — № 6 (453). — С. 3-5. — URL: https://moluch.ru/archive/453/99928/ (дата обращения: 30.09.2023).

В статье автор рассмотрел такое понятие, как «интернет вещей» и выявил области, в которых он применяется, а также рассмотрел его перспективы и проблемы.

Ключевые слова: интернет вещей, данные, «умный дом», безопасность, датчики, информация.

Интернет вещей (IoT) — одна из самых быстрорастущих и важных технологических тенденций нашего времени. Это относится к взаимосвязанной сети физических устройств, транспортных средств, зданий и других элементов, встроенных в датчики, программное обеспечение и сетевые подключения, позволяющие им собирать и обмениваться данными. Интернет вещей меняет наш образ жизни и работы, позволяя нам дистанционно контролировать физические объекты и устройства, тем самым повышая эффективность и удобство [1]. Несмотря на многочисленные преимущества, быстрый рост интернета вещей также вызывает ряд проблем.

Перспективами интернета вещей являются:

1) Повышенная эффективность и производительность. IoT позволяет осуществлять мониторинг и управление физическими объектами и устройствами в режиме реального времени, сокращая время простоя и повышая эффективность. Например, в обрабатывающей промышленности IoT можно использовать для мониторинга и оптимизации производственных процессов, сокращения отходов и повышения производительности [2].

2) Улучшение качества жизни. Интернет вещей может улучшить качество нашей жизни, сделав повседневные задачи проще и удобнее. Например, системы «умный дом» можно использовать для удаленного управления освещением, отоплением и системами безопасности, что позволяет нам настраивать среду обитания всего несколькими нажатиями на нашем смартфоне.

3) Улучшение здравоохранения. Интернет вещей также трансформирует здравоохранение, делая его более удобным, эффективным и действенным [3]. Например, носимые устройства могут отслеживать наше здоровье и самочувствие в режиме реального времени, предоставляя врачам ценную информацию для диагностики и лечения пациентов.

4) Повышенная безопасность и защищенность. IoT также может повысить безопасность и защищенность, позволяя осуществлять мониторинг физических объектов и устройств в режиме реального времени. Например, системы безопасности могут быть интегрированы с IoT для обнаружения потенциальных угроз и реагирования на них, помогая снизить риск преступности и другие проблемы безопасности.

К проблемам интернета вещей относятся:

1) Проблемы безопасности. Одной из самых больших проблем, связанных с IoT, является безопасность. С таким количеством устройств, подключенных к интернету, возрастает риск кибератак, утечки данных и взлома. Поскольку устройства интернета вещей часто содержат конфиденциальную личную и финансовую информацию, важно, чтобы были приняты надлежащие меры безопасности для защиты этой информации от злоумышленников.

3) Проблемы взаимодействия. Быстрый рост интернета вещей также привел к проблемам взаимодействия, когда устройства разных производителей не могут взаимодействовать друг с другом. Это может привести к неэффективности и снижению производительности, а также к увеличению затрат для бизнеса и потребителей.

4) Сложность. Огромное количество устройств и систем, подключенных к IoT, также может привести к усложнению, затрудняя управление и обслуживание этих систем. Это может привести к увеличению затрат и снижению эффективности, а также препятствовать внедрению интернета вещей предприятиями и потребителями.

Несмотря на эти проблемы, будущее интернета вещей светлое, и ожидается, что он будет играть все более важную роль в нашей повседневной жизни. Например, использование умных городов, где все, от управления трафиком до утилизации отходов, контролируется и оптимизируется с помощью интернета вещей, становится все более распространенным. В транспортном секторе подключенные транспортные средства и автономное вождение революционизируют то, как мы путешествуем [4]. А в области энергетики IoT помогает сделать возобновляемые источники энергии более доступными и эффективными.

В заключение хотелось бы отметить, что интернет вещей предлагает множество преимуществ и перспектив, включая повышение эффективности и производительности, улучшение качества жизни, улучшение здравоохранения и повышение безопасности. Однако эти преимущества сопряжены с рядом проблем, включая проблемы безопасности и конфиденциальности, проблемы совместимости и сложности. Важно, чтобы эти проблемы были решены для обеспечения дальнейшего роста и успеха интернета вещей. При правильном планировании и управлении преимущества интернета вещей могут быть полностью реализованы, помогая изменить наш образ жизни к лучшему.

Проблемы внедрения технологии промышленного интернета вещей Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Черепанов Н.В.

Рассматриваются особенности внедрения технологии промышленного интернета вещей (IIoT). Представлены основные особенности реализации IIoT. Дальнейшее развитие IIoT будет связано с тесным взаимодействием сетей, людей, процессов, данных и объектов. Для реализации IIoT в опытных производствах оперативная процедура реализации должна учитывать не только текущее состояние производственных мощностей, ориентированных на выпуск текущей продукции, но и рассматривать предполагаемые перестройки производственных цепочек. При внедрении IIoT приходится решать проблемы общего и специфического характера для каждого производственного предприятия. Проблемы реализации IIoT определяются проблемами внедрения его компонентов и их объединения в единую информационно-технологическую систему. Одни проблемы относятся к организационно-системным проблемам внедрения, другие определяются особенностями технологических процессов производства конкретной продукции и организационными требованиями к защите информации, третьи определяются особенностями внедрения программно-технических средств IIoT. Отдельно рассмотрены организационно-системные и технологические проблемам и проблемы, определяющиеся особенностями технологических процессов производства конкретной продукции и организационными требованиями к защите информации.

Текст научной работы на тему «Проблемы внедрения технологии промышленного интернета вещей»

Проблемы внедрения технологии промышленного интернета вещей

Черепанов Никита Владимирович

кандидат технических наук, ведущий инженер АО им. С.А. Лавочкина, nv137@yandex.ru

Ключевые слова: цифровая экономика, промышленный интернет вещей, проблемы реализации промышленного интернета вещей.

Главной задачей развития цифровой экономики является информатизация промышленности. При внедрении этой задачи охватываются все этапы производственного цикла продукции предприятия. Особое внимание уделяется управлению производственными процессами. Эти задачи решает промышленный интернет вещей (Industrial Internet of Things) IIoT, который подразумевает увеличение объёмов информации по всей цепочке производственных процессов.

Для реализации этого устанавливается оборудование для получения информации, которая позволит получить данные об оборудовании и производственных процессах. Обработанная информация позволит принимать оптимальные решения.

Собранная информация позволит избежать незапланированных остановок производственных процессов, проводить оценку производственных процессов, решать вопрос о внеплановом техобслуживание и ликвидацию сбоев в управлении поставками, что позволит создать эффективное управление предприятием.

На первый план выходит задача обработки большого массива собранной информации, её анализ и представление.

Собранная информация подготавливается для принятия решений на аналитических платформах для принятия решения по производственным процессах в текущий момент времени.

Наступает период промышленного производства с установлением связи между машинами, между машинами и инфраструктурой, между машинами и окружающей средой. Дальнейшее развитие IIoT будет связано с тесным взаимодействием сетей, людей, процессов, данных и объектов.

Развитие IIoT будет проходить в пределах системы: чувствительность, эффективность, связанность, специ-ализированность, повсеместность [1].

Происходит преобразование инфраструктуры предприятий из изолированной замкнутой системы, ориентированной на конкретные продукты производства, в незамкнутые производства связанных автоматизированных производств. Эти производства используют облачные технологии для автоматического управления программно-определяемыми устройствами.

Для реализации IIoT в опытных производствах необходимо учитывать не только текущее состояние производственных мощностей, ориентированных на выпуск текущей продукции, но и учитывать предполагаемые перестройки производственных цепочек для новых, отличных от текущих, видов продукции, что значительно усложняет управление производственно-организационными структурами предприятия. И здесь без глобального учёта и анализа возможностей всего пула предпри-

ятии, прогнозируемых для всего комплексного направления опытного производства нельзя будет обойтись. Вольно или невольно этот подход постепенно подводит общество к пониманию глобального управления промышленностью региона и страны, поднимая на новый уровень прежние понятия Госплана.

При внедрении 11оТ часто происходит сравнение этих технологий с задачами межмашинного взаимодействия. Решения в этой области активно используются в машиностроении, транспорте, торговле и логистике. Технологии М2М используются в системах физической безопасности и наблюдения[2].

Проблемы реализации 11оТ определяются проблемами реализации его компонентов и их объединения в единую информационно-технологическую систему. Степень востребованности тех или иных 11оТ-решений во многом зависит от развития промышленности, информатизации и коммуникационных и управленческих структур.

11оТ в основном включает в себя следующие организационно-технические компоненты:

1. Устройства и датчики, фиксирующие события, собирающие и анализирующие данные и передающие их по сети.

2. Средства коммуникации — сетевая инфраструктура, объединяющая разнородные каналы связи — мобильные, спутниковые, беспроводные и фиксированные. 11оТ в настоящее время представляет сеть слабо связанных между собой разрозненных сетей, каждая из которых имеет свое специфическое назначение. Среда 11оТ частично включает устаревшие устройства с более старыми протоколами обмена и требует разнообразных средств организации обмена данными с другими подключенными устройствами в сети. Связь является ключевым компонентом 11оТ.

3. Средства для управления устройствами и связью, приложениями и аналитикой. Платформы индустриального Интернета вещей, кроме всего прочего, также обеспечивают среду разработки и ИТ-безопасность.

4. Программное обеспечение для обработки информации, создание прогностических моделей и интеллектуальное управление устройствами.

5. Системы, способные хранить и обрабатывать большие объемы информации.

6. ИТ-услуги в области 11оТ, требующие знания отрасли и специфики производства.

7. Решения по защите всех компонентов и процессов. В силу того, что 11оТ подразумевает тесную интеграцию информационных технологий и производственных процессов, задача безопасности выходит за рамки обеспечения бесперебойной работы ИТ-инфраструктуры.

Российская промышленность находится в начале освоения технологий 11оТ, при этом она лидируют и занимают большую часть рынка. В большинстве случаев эти внедрения приходятся на автоматизированный сбор данных с устройств на промышленных объектах. Для более активного продвижения 11оТ в России был создан консорциум — Национальная ассоциация участников рынка промышленного Интернета (НАПИ).

11оТ внедряется на отдельных предприятиях, а сбор и обработка данных осуществляется с помощью существующих систем хранения и аналитических решений. Растет спрос на решения в области больших данных и облачных услуги, что позволит легко масштабировать решения и выходить за рамки внедрений в отдельных компаниях.

Уже имеется основа для вычислений и хранения больших данных, генерируемых датчиками и умными устройствами, для применения в методологии 11оТ. Существуют готовые сетевые средства передачи данных.

Построение цифровых моделей станков и контроль их работы делают процесс эксплуатации более предсказуемым. Это сокращает потери на ремонт, хранение запасов на складах и время обслуживания. Участие человека по управлению работой оборудования постепенно минимизируется. Это повышает надежность выпускаемых изделий и их эксплуатации.

Развитие 11оТ улучшит производительность труда и производство путём объединения информационных технологий промышленных систем, контролируемого ввода данных, получения и анализа информации на всех этапах.

Но в процессе внедрения 11оТ приходится решать проблемы общего и специфического характера для каждого производственного предприятия [3]. Одни из них относятся к организационно-системным проблемам внедрения информатизации в рамках 11оТ, другие определяются особенностями технологических процессов производства конкретной продукции и организационными требованиями к защите информации, третьи определяются особенностями внедрения программно-технических средств 11оТ.

К организационно-системным и технологическим проблемам можно отнести следующие.

1. В машиностроении автоматизация на уровне производства часто недостаточно развита. Сбор данных с устройств и их анализ часто подменяет понятие 11оТ. Аналитическая составляющая 11оТ, в том числе на конечных устройствах, пока не воспринимается как неотъемлемая часть 11оТ-решений.

2. При внедрении 11оТ в отдельных компаниях формируются самостоятельные системы, которые в дальнейшем должны объединяться с другими системами для установления связей между разрозненными сетями партнеров и заказчиков.

3. Не предусматривается достаточное количество бюджетных средств предприятия для освоение новых технологий при внедрении 11оТ.

4. Повышение рисков связано с неумением вендоров и поставщиков ИТ-решений решать проблемы производственной безопасности для конкретных производств.

5. Российские предприятия, подходя к решению внедрения 11оТ, не имеют определённых моделей производственных процессов и методов управления ими в целях достижения целей для данного предприятия. Решения 11оТ требуют опыта создания комплексных решений, охватывающих информационные технологии и производственные процессы.

6. Существует проблема неприятия этой технологии конечными пользователями. Промышленный интернет вещей обеспечивает информатизацию промышленных процессов в режиме реального времени, что позволяет контролировать процессы, работу исполнителей и результаты работы. Это может привести к неприятию исполнителями новых технологий, которые вводят контроль их деятельности.

7. На многих предприятиях не проведены работы по выявлению и формированию моделей информационных потоков при создании продукции предприятия, что должно лечь в основу всей задачи внедрения 11оТ. Сервисная модель экономики, которая создается в про-

цессе перехода к промышленному интернету вещей, основывается на оцифровке производства, обмене данными между различными участниками процесса и аналитике больших объемов данных.

8. Важным этапом развития промышленного интернета вещей на предприятия — это создание цифровых моделей продукции и связей между технологическими процессами и критически важными системами информатизации.

9. Отсутствие необходимой квалификации как самих вендоров, так и специалистов предприятия, поддерживающих внедрение IIoT.

10. Ограничения административного и нормативного характера на компоненты технологии IIoT.

11. Особенности внедрения IIoT в опытном производстве. В основном, все примеры при внедрении IIoT приведены для серийного производства, где выявляется значительный экономический эффект от внедрения этой технологии. На больших предприятиях опытного производства с постоянно меняющейся номенклатурой продукции режимы работы и загрузка многих станков не постоянна. При этом внедрение IIoT в опытном производстве должно затрагивать также и все занятые в производстве и вспомогательные подразделения предприятия.

12. Внедрение IIoT должно производиться при участии специалистов без отрыва и остановки производства.

13. В настоящее время на предприятиях существуют системы собственной разработки контроля и учёта производственной деятельности с большими базами данных, отвечающих требованиям внешних организаций. Основной проблемой внедрения IIoT будет согласование новых технологий и уже существующих систем. При этом новая внедряемая технология не должна дублировать уже имеющиеся системы, а либо качественно поднять на новый уровень цифровизацию производства, либо значительно дополнить уже имеющиеся средства информатизации.

Массовое внедрение интернета вещей сдерживается рядом проблем:

• Безопасность. Защита производственных объектов далека от необходимого уровня. Проникновению технологий IIoT в различные сферы экономики и общества препятствуют возрастающие угрозы в области кибербезопасно-сти [4]. Интернет вещей усиливает проблему конфиденциальности и безопасности данных, полученных от устройств, подключенных к интернету. Последствия хакер-ских атак могут быть необратимыми. CSA Mobile Working Group разработала Руководство по безопасности в области IIoT с учетом специфики внедрения этих технологий в различных отраслях экономики. В основу документа были положены исследования данных и архитектур в разных отраслях промышленности и проверки мер безопасности. Физические атаки могут привести датчики в полностью неработоспособное состояние, что представляет собой явную угрозу безопасности.

Интернет вещей в промышленности стоит ограничить функциями удаленного мониторинга и контроля без обратной связи на физическом уровне для исключения физического воздействия на работающее оборудование. Внедрение нефирменных систем удаленного управления машинами следует строго контролировать.

• Осторожность при переходе на новые методы принятия решений с помощью информационных

технологий. Основная проблема умного предприятия заключается в недостаточном уровне взаимодействия между людьми и людьми и производством.

• Устаревшее оборудование. На предприятиях промышленности существуют станки, оборудование, не готовые к подключению к производственно-технологическим цепочкам 11оТ. Состав оборудования на производстве часто неоднороден, имеются устройства от различных производителей и разного года выпуска. Объединение устройств в рамках одной системы управления становится сложной задачей.

• Форматы данных. Сенсоров и программного обеспечения для них достаточно, но одна из основных проблем — выбор подходящих составляющих. Менять инфраструктуру АСУ ТП, включая датчики, предприятия в массовом количестве не будут, так как это влечет за собой высокие затраты. Ради новых специалистов по данным никто не будет менять инфраструктуру. Надо уметь использовать имеющееся и преобразовывать в понятные форматы. Системы, использующие различные протоколы, могут привести к значительным проблемам в 11оТ. Устройства должны поддерживают обмен данными на одном языке при внедрении 11оТ.

• Сетевые интерфейсы. Большинство эксплуатируемого сейчас промышленного оборудования не имеет интерфейсов для подключения к Сети, а применение фирменных интерфейсов трудоемко, дорого и не всегда возможно. При этом не должны быть нарушены системы безопасности оборудования и запрещены внешние воздействия в рамках 11оТ.

• Программное обеспечение. При подключении к промышленному интернету вещей разнородных систем со своими требованиями, программное обеспечение следящих средств потребует серьёзной доработки для каждой системы. Существуют локальные системы с локальной программой, которые должны быть заменены на стандартные средства.

• Обмен информацией. Различные системы 11оТ должны иметь возможность обмениваться информацией и свободно взаимодействовать. Устройства используют различные языки или протоколы и имеют собственные уникальные свойства и особенности. Для решения этой проблемы производят выбор подходящего протокола, интегрируют различные средства информации и протоколы.

• Потеря информации. Возможность потери информации от отдельного оборудования при нарушении канала передачи данных или нерасчётном времени отклика.

• Стандартные протоколы. При обновлении системы или развертывания нового приложения 11оТ очень важно, что полевые устройства поддерживают открытые стандартные протоколы для гарантии взаимодействия с устройствами других производителей.

• Связь. Необходима устойчивая связь и полное покрытие с обеспечением конфиденциальности данных и защищённости сетей.

• Инфраструктура. Отсутствие развитой информационно-коммуникационной инфраструктуры.

• Нехватка кадров. Для проектов в сфере 11оТ нужны соответствующие специалисты, которых в настоящее время достаточно мало. Существует высокая потребность в аналитиках данных, разрабатывающих и применяющих к данным различные алгоритмы и инстру-

менты анализа. Необходимы специалисты по подготовке данных для анализа. Для проектов по промышленному интернету вещей нужны отраслевые специалисты, которые могут создавать новые бизнес-модели и знать промышленные проблемы предприятия.

• Стоимость. Стоимость внедрения IIoT может оказаться достаточно большой из-за высокой стоимости составляющих информационно-технических составляющих технологии.

• Стандартизация. До сих пор нерешенным вопросом остается проблема стандартизации в области IIoT. Существующее разнообразие систем не позволяет интегрировать их в единые информационные пространства. Для обеспечения взаимодействия устройств необходимы согласованные протоколы и стандарты, регулирующие взаимодействие. Необходима выработка межплатформенных стандартов взаимодействия промышленных систем. Необходимо разрабатывать не только технические стандарты, но и нормативно-правовые. В 2012 году Международный союз электросвязи (МСЭ) представил Рекомендацию ITU-T Y.2060 с целью разработать стандарты в области IIoT [5].

1. Интернет вещей: особенности, проблемы и уязвимости. Available at:

http://json.tv/tech_trend_find/internet-veschey-osobennosti-problemy-i-uyazvimosti-20160321115428 (accessed 22.03.2016).

2. Семеновская Е. Индустриальный интернет вещей перспективы российского рынка. Январь 2016 г. IDC 2016. Available at: https://www.company.rt.ru/projects/IIoT/study_IDC.pdf

3. Притула П. 5 проблем интернета вещей, которые предстоит решить. Available at: https://cnews.ru/articles/2016-05-

27_5_problem_interneta_veshchej_kotorye_predstoit_reshi t . (accessed 27.05.2016).

4. Токарева М.С., Вишневский К.О., Чихун Л.П. Влияние технологий Интернета вещей на экономику // Бизнес-информатика. 2018. № 3 (45). С. 62—78. DOI: 10.17323/1998-0663.2018.3.62.78.

5. Gershenfeld N., Krikorian R., Cohen D. (2004) The Internet of Things. The principles that gave rise to the Internet are now leading to a new kind of network of everyday devices, an "Internet-0". Scientific American, no. 10, pp. 76—81. Available at: http://fab.cba.mit.edu/classes/S62.12/docs/ Cohen_Internet.pdf (accessed 25 December 2017).

Challenges of Introducing Industrial Internet of Things

Joint-stock company "Lavochkin Association"

Features of introduction of technology of the industrial Internet of things (IIoT) are examined. The basic features of realization IIoT are presented. Further development IIoT will be connected with close interaction of networks, people, processes, data and objects. For realization IIoT in pilot productions operative procedure of realization should consider not only a current condition of the capacities focused on release of current production, but also to consider prospective reorganizations of industrial chains. At introduction IIoT it is necessary to solve problems of the general and specific character for each industrial enterprise. Problems of realization IIoT are defined by problems of introduction of its components and their associations in uniform information-technological system. One problems concern to organizational-system problems of introduction, others are defined by features of technological processes of manufacture of concrete production and organizational requirements to protection of the information, the third are defined by features of introduction of software-means IIoT. Are separately considered organizational-system both technological to problems and the problems, defined by features of technological processes of manufacture of concrete production and organizational requirements to protection of the information.

Keywords: Digital economy, the Industry 4.0, the industrial Internet of things, problems of realization of the industrial Internet of things

Тенденции и проблемы при внедрении решений IIoT

Агентство McKinsey провело опросы о готовности к промышленной автоматизации — 92% респондентов ответили, что их функционирующие бизнес-модели не переживут цифровизацию. Был также сделан вывод, что большинство компаний не были готовы и к четвертой промышленной революции и даже не планировали внедрение решений IoT. Но сочетание опасений, связанных с эффектом COVID-19, необходимости повышения производительности и жесткой нормативно-правовой среды стимулирует спрос на технологии промышленного интернета, побуждая компании обратить свой взгляд на IIoT.

Повышение доступности

Такие современнее технологии, как искусственный интеллект (ИИ), машинное зрение, Deep Learning, Fog/Edge, 5G позволяют создавать новые и инновационные варианты использования IIoT. Но наибольший вклад в развитие рынка вносит один простой факт: IIoT стал доступнее. Стоимость была огромным препятствием для осуществимости и масштабируемости развертывания промышленного интернета вещей. Цена устройств, сотовая связь и закрытые проприетарные системы затрудняли достижение целевых показателей рентабельности инвестиций. Глобальные сети с низким энергопотреблением (LPWAN), такие как LoRa, Sigfox, NB-IoT и LTE Cat-M, являются ключевой движущей силой снижения затрат и внедрения интернета вещей в массовое использование.

Эти технологии снижают затраты на подключение буквально почти “до копейки” в месяц, сокращая стоимость модулей, увеличивая срок службы батареи и расширяя зону покрытия, что позволяет реализовать варианты применения, которые никогда не были бы достижимы при использовании сотовой связи.

Снижение затрат оправдывает экономическое обоснование и рентабельность инвестиций. Клиенты прежде всего ищут решения для бизнес-проблем, это может быть операционная эффективность, соблюдение нормативных требований или безопасность.

Данные — фундамент изменений

Устройства IIoT находят все более широкое использование и будут генерировать все больше и больше данных. Огромное значение имеет эффективный сбор данных: они лежат в основе четвертой промышленной революции, потому что полученная на их основе информация помогает предприятиям принимать более обоснованные решения.

Сейчас большой интерес вызывают искусственный интеллект, периферийные вычисления и5G. По словам Intel, 5G особенно подходит для усовершенствования промышленного производства, а также частных, локальных и общедоступных систем.

Периферийные технологии также значимы: Intel указывает, что к 2023 г. более 50 Тбайт данных, генерируемых в различных отраслях, включая промышленные предприятия, будут обрабатываться на периферии. Такая обработка устраняет многие проблемы, связанные с задержкой, пропускной способностью, надежностью, безопасностью и конфиденциальностью, — с ними клиенты сталкиваются достаточно часто.

Технологические проблемы IoT на производстве

Несмотря на постоянное совершенствование технологий и активные внедрения на производственных мощностях по всему миру, некоторые проблемы с использованием IoT продолжают сохраняться.

Модернизация устаревшего оборудования

Оборудование на производстве используется в среднем уже в течение 15 лет. Это станки, машины, устройства, которые никогда не были предназначены для подключения к каким-либо сетям или датчикам. Компаниям необходимо принимать решение, модернизировать ли их или работать на другом, современном, оборудовании, чтобы собирать и анализировать данные в рамках общей тенденции интеграции.

Полный текст статьи доступен для чтения на сайте >>