Математика IIoT: чем может быть полезен промышленный «Интернет вещей»
- Дата:
- Источник:
- Журнал IT-Expert
- Автор:
- Евгений Сударкин, Генеральный директор PROF-IT GROUP
- Длительность чтения:
- 5 минут
Термин Industrial Internet of Things (IIoT, промышленный «Интернет вещей») постоянно звучит в разговорах специалистов, занятых цифровым производством и автоматизацией промышленных предприятий. Однако как часто об этой технологии задумываются конечные пользователи – ИТ‑директора, руководители, собственники, сотрудники российских предприятий? От каждого ИТ-проекта заказчики ожидают конкретного бизнес-эффекта, оценивая его с точки зрения инвестиционной привлекательности. Пик развития промышленного «Интернета вещей» в России наступит, когда в технологию поверят российские компании.
Аналитики Transparency Market Research прогнозируют: к концу 2026 года мировой рынок промышленного «Интернета вещей» достигнет $991 562 млн. По их оценкам, рекордные 24,3% CAGR (среднегодовой темп роста) IIoT продемонстрирует именно в этот период. Рынок промышленного «Интернета вещей» в России сможет выйти на подобные темпы развития, когда результаты от внедрения технологии будут говорить сами за себя и предприятия четко осознают все экономические эффекты.
Специалисты агентства IoT Analytics, проанализировав 1600 корпоративных кейсов применения технологий «Интернета вещей», пришли к выводу, что большинство проектов сейчас проводится в Северной Америке (43%), Европе (35%) и Азиатско-Тихоокеанском регионе (16%). Если же говорить о России, то наши предприятия пока только присматриваются к инструментам IIoT, реализуют пилотные проекты, проводят точечные оснащения оборудования датчиками без перехода на полноценные IIoT‑платформы.
Для начала определимся, что мы будем понимать под промышленным «Интернетом вещей»: это сеть подключенных «умных» активов (smart-активов), людей и корпоративных систем. При этом smart-активы включают в себя три составляющие: физическую (механика и электрика), интеллектуальную (датчики, микропроцессоры, память, встроенное программное обеспечение, системы контроля, операционные системы, пользовательские интерфейсы) и коннективную (порты, антенны, сети и протоколы).
Каких же эффектов ожидать от комплексной работы всех названных компонентов?
1. Рост производительности
Сколько стоит одна минута простоя ваших станков? IIoT-решения можно использовать для диспетчеризации, удаленного мониторинга оборудования, проверки статуса работы производственных линий. Но возможности промышленного «Интернета вещей» этим не ограничиваются: вместе с технологиями предиктивной аналитики, машинного обучения и анализа больших данных предприятия могут предотвращать незапланированные простои, своевременно определяя отклонения в работе оборудования. Так, Новосибирский авиационный завод им. В. П. Чкалова повысил общий коэффициент загрузки своих станков до 75% за счет внедрения системы учета производительности оборудования, в основе которой используются датчики, определяющие одно из 26 возможных состояний работы станка. В результате число простоев по организационным (не вызванным ремонтом или выходом оборудования из строя) причинам сократилось с 9 до 1,5%.
Еще один пример – опыт GE Transportation Grove City, производителя дизелей для локомотивов. Предприятие использует компоненты промышленного «Интернета вещей» для мониторинга метрик производительности и определения причин износа деталей. Система, построенная на IIoT-платформе, отображает производство в реальном времени. Итог – незапланированные простои снизились до 20%.
2. Снижение эксплуатационных затрат
Первые шаги по использованию «Интернета вещей» делают и предприятия российского машиностроения. Например, специалисты Ульяновского автомобильного завода совместно с PROF-IT GROUP оптимизировали принятые маршруты и график перемещений межцехового транспорта, оснастив транспортные средства GPS-датчиками. Проект показал неэффективность принятых ранее маршрутов: выяснилось, что число задействованного транспорта также можно сократить. Инвестиции в этот проект составили всего 100 тыс. рублей, тогда как использование всего 5 GPS-датчиков позволяет предприятию экономить до 2,5 млн рублей в месяц!
Компания из сферы горнодобывающей промышленности Calcis Group применяет аналитику данных IoT для мониторинга энергопотребления. Проанализировав мощность подачи технического воздуха в печи для обжига сырья (данный показатель влиял на конечное потребление электроэнергии), здесь выявили основную причину больших эксплуатационных расходов – высокое противодавление, в результате которого часть воздуха сбрасывалась предохранительным клапаном. После оптимизации процессов эффективность подачи технического воздуха возросла с 63 до 92%, что позволило Calcis Group ежедневно экономить до 450 евро. В пересчете на число смен в течение месяца это стало значительным снижением эксплуатационных затрат.
3. Повышение безопасности активов
Промышленный «Интернет вещей» позволяет контролировать различные параметры производственной среды и оборудования: давление, температуру, уровень шума, концентрацию газа в цехе, степень нагрузки на станки и т. д. В частности, упомянутая выше система мониторинга работы оборудования, внедренная инженерами НАЗ им. В. П. Чкалова, была дополнена подсистемой расширенного протоколирования: решение защищает узлы станка от недопустимых нагрузок и вибраций и заранее локализует отклонения, предотвращая внештатные ситуации.
В свою очередь Elisa Smart Factory используют возможности промышленного «Интернета вещей» на площадке по производству электрокаров e.GO Mobile AG в городе Аахен (Германия). Компания заявляет, что с помощью IIoT можно добиться 91% точности прогнозирования отказов оборудования, на 2–5% увеличить OEE (Overall Equipment Effectiveness, общая эффективность оборудования) и сократить время незапланированных простоев на 5–10%.
4. Трансформация бизнеса
Перечисленные нами примеры использования «Интернета вещей» касаются измеримых KPI, то есть того, что можно посчитать в процентах, минутах, рублях или объемах используемого сырья. А как насчет качественных изменений? Технологии IIoT могут в корне преобразить форматы выпускаемой продукции или послепродажного сервиса. И такие примеры уже есть на рынке: яркий кейс – опыт Varian medical systems, производителя диагностических решений для медицинских учреждений. Еще вчера основной доход таких компаний строился на продажах выпускаемой продукции, но сегодня здесь продают не оборудование, а часы его работы, в этом случае тот самый показатель OEE определяет успех бизнеса. Так, в Varian medical systems используют IIoT-платформу для мониторинга состояния своего оборудования и анализа причин сбоев в его работе. Часть ошибок компания устраняет в удаленном режиме: один выезд технического специалиста в медицинские центры обходится ей в $2000. Но благодаря платформе Varian medical systems удалось сократить число таких «офлайн-ремонтов» на 42%.
Вспомним знаменитую фразу Билла Гейтса: «Если вашего бизнеса нет в Интернете, у вас не будет бизнеса». То же самое уже сейчас можно отнести к технологии «Интернета вещей»: компании, которая продает свой продукт как услугу, важно знать, что происходит с ее продуктом прямо сейчас, каждую секунду. И эти данные можно получать с помощью IoT.
Копейка к копейке и себестоимость IIoT
Снижение цен на полупроводники. Сокращение стоимости хранения и управления данными за счет популяризации облачных сервисов. Повышение пропускной способности сетей. Рост конкуренции среди поставщиков аналитических инструментов с продуманными алгоритмами и возможностями машинного обучения. Все это снижает порог входа в IIoT-проекты. В совокупности и при оптимизации сразу многих направлений деятельности предприятия эффект от внедрения промышленного «Интернета вещей» возрастает в разы.
Таким образом, ответ на главный вопрос – ждать ли эффекта от промышленного «Интернета вещей» – однозначно положительный. Даже небольшие пилотные проекты на российских предприятиях показывают, что всего один датчик стоимостью несколько тысяч рублей способен экономиь многие сотни тысяч рублей. При этом первые результаты внедрения IIoT-технологии становятся очевидны уже спустя несколько недель с момента запуска. Стоит только начать.
Специалисты агентства IoT Analytics, проанализировав 1600 корпоративных кейсов применения технологий «Интернета вещей», пришли к выводу, что большинство проектов сейчас проводится в Северной Америке (43%), Европе (35%) и Азиатско-Тихоокеанском регионе (16%). Если же говорить о России, то наши предприятия пока только присматриваются к инструментам IIoT, реализуют пилотные проекты, проводят точечные оснащения оборудования датчиками без перехода на полноценные IIoT‑платформы.
Для начала определимся, что мы будем понимать под промышленным «Интернетом вещей»: это сеть подключенных «умных» активов (smart-активов), людей и корпоративных систем. При этом smart-активы включают в себя три составляющие: физическую (механика и электрика), интеллектуальную (датчики, микропроцессоры, память, встроенное программное обеспечение, системы контроля, операционные системы, пользовательские интерфейсы) и коннективную (порты, антенны, сети и протоколы).
Каких же эффектов ожидать от комплексной работы всех названных компонентов?
1. Рост производительности
Сколько стоит одна минута простоя ваших станков? IIoT-решения можно использовать для диспетчеризации, удаленного мониторинга оборудования, проверки статуса работы производственных линий. Но возможности промышленного «Интернета вещей» этим не ограничиваются: вместе с технологиями предиктивной аналитики, машинного обучения и анализа больших данных предприятия могут предотвращать незапланированные простои, своевременно определяя отклонения в работе оборудования. Так, Новосибирский авиационный завод им. В. П. Чкалова повысил общий коэффициент загрузки своих станков до 75% за счет внедрения системы учета производительности оборудования, в основе которой используются датчики, определяющие одно из 26 возможных состояний работы станка. В результате число простоев по организационным (не вызванным ремонтом или выходом оборудования из строя) причинам сократилось с 9 до 1,5%.
Еще один пример – опыт GE Transportation Grove City, производителя дизелей для локомотивов. Предприятие использует компоненты промышленного «Интернета вещей» для мониторинга метрик производительности и определения причин износа деталей. Система, построенная на IIoT-платформе, отображает производство в реальном времени. Итог – незапланированные простои снизились до 20%.
2. Снижение эксплуатационных затрат
Первые шаги по использованию «Интернета вещей» делают и предприятия российского машиностроения. Например, специалисты Ульяновского автомобильного завода совместно с PROF-IT GROUP оптимизировали принятые маршруты и график перемещений межцехового транспорта, оснастив транспортные средства GPS-датчиками. Проект показал неэффективность принятых ранее маршрутов: выяснилось, что число задействованного транспорта также можно сократить. Инвестиции в этот проект составили всего 100 тыс. рублей, тогда как использование всего 5 GPS-датчиков позволяет предприятию экономить до 2,5 млн рублей в месяц!
Компания из сферы горнодобывающей промышленности Calcis Group применяет аналитику данных IoT для мониторинга энергопотребления. Проанализировав мощность подачи технического воздуха в печи для обжига сырья (данный показатель влиял на конечное потребление электроэнергии), здесь выявили основную причину больших эксплуатационных расходов – высокое противодавление, в результате которого часть воздуха сбрасывалась предохранительным клапаном. После оптимизации процессов эффективность подачи технического воздуха возросла с 63 до 92%, что позволило Calcis Group ежедневно экономить до 450 евро. В пересчете на число смен в течение месяца это стало значительным снижением эксплуатационных затрат.
3. Повышение безопасности активов
Промышленный «Интернет вещей» позволяет контролировать различные параметры производственной среды и оборудования: давление, температуру, уровень шума, концентрацию газа в цехе, степень нагрузки на станки и т. д. В частности, упомянутая выше система мониторинга работы оборудования, внедренная инженерами НАЗ им. В. П. Чкалова, была дополнена подсистемой расширенного протоколирования: решение защищает узлы станка от недопустимых нагрузок и вибраций и заранее локализует отклонения, предотвращая внештатные ситуации.
В свою очередь Elisa Smart Factory используют возможности промышленного «Интернета вещей» на площадке по производству электрокаров e.GO Mobile AG в городе Аахен (Германия). Компания заявляет, что с помощью IIoT можно добиться 91% точности прогнозирования отказов оборудования, на 2–5% увеличить OEE (Overall Equipment Effectiveness, общая эффективность оборудования) и сократить время незапланированных простоев на 5–10%.
4. Трансформация бизнеса
Перечисленные нами примеры использования «Интернета вещей» касаются измеримых KPI, то есть того, что можно посчитать в процентах, минутах, рублях или объемах используемого сырья. А как насчет качественных изменений? Технологии IIoT могут в корне преобразить форматы выпускаемой продукции или послепродажного сервиса. И такие примеры уже есть на рынке: яркий кейс – опыт Varian medical systems, производителя диагностических решений для медицинских учреждений. Еще вчера основной доход таких компаний строился на продажах выпускаемой продукции, но сегодня здесь продают не оборудование, а часы его работы, в этом случае тот самый показатель OEE определяет успех бизнеса. Так, в Varian medical systems используют IIoT-платформу для мониторинга состояния своего оборудования и анализа причин сбоев в его работе. Часть ошибок компания устраняет в удаленном режиме: один выезд технического специалиста в медицинские центры обходится ей в $2000. Но благодаря платформе Varian medical systems удалось сократить число таких «офлайн-ремонтов» на 42%.
Вспомним знаменитую фразу Билла Гейтса: «Если вашего бизнеса нет в Интернете, у вас не будет бизнеса». То же самое уже сейчас можно отнести к технологии «Интернета вещей»: компании, которая продает свой продукт как услугу, важно знать, что происходит с ее продуктом прямо сейчас, каждую секунду. И эти данные можно получать с помощью IoT.
Копейка к копейке и себестоимость IIoT
Снижение цен на полупроводники. Сокращение стоимости хранения и управления данными за счет популяризации облачных сервисов. Повышение пропускной способности сетей. Рост конкуренции среди поставщиков аналитических инструментов с продуманными алгоритмами и возможностями машинного обучения. Все это снижает порог входа в IIoT-проекты. В совокупности и при оптимизации сразу многих направлений деятельности предприятия эффект от внедрения промышленного «Интернета вещей» возрастает в разы.
Таким образом, ответ на главный вопрос – ждать ли эффекта от промышленного «Интернета вещей» – однозначно положительный. Даже небольшие пилотные проекты на российских предприятиях показывают, что всего один датчик стоимостью несколько тысяч рублей способен экономиь многие сотни тысяч рублей. При этом первые результаты внедрения IIoT-технологии становятся очевидны уже спустя несколько недель с момента запуска. Стоит только начать.
