Siemens и IoT: бесшовная интеграция физического и виртуального миров

Будь то на заводах, в железнодорожных системах и системах управления движением, или в децентрализованных системах распределения электроэнергии, существует тенденция к объединению отдельных устройств в единую систему - процесс, основанный на интеграции физического мира с виртуальным миром данных. Результатом является то, что Siemens называет сетью систем. По мере развития этого процесса компания Siemens сможет помочь своим клиентам обогатить существующее оборудование преимуществами цифровой вселенной, не подвергая опасности и не жертвуя ни защитой данных, ни интеллектуальной собственностью.

Наша повседневная жизнь наполняется все большим количеством устройств, которые позволяют пользователям узнавать о состоянии объекта через Интернет или Облако. Примеры этой тенденции включают нарукавные повязки для фитнес-трекера, датчики, которые контролируют уровень влажности растений, и дома, которые учатся настраивать температуру и освещение в соответствии с жизненным укладом своих жителей. По мере развития этого процесса реалистично ожидать, что в конечном итоге каждая «вещь» будет снабжена интернет-адресом, что открывает совершенно новые способы взаимодействия с этими «вещами».

Эта парадигма Интернета вещей (IoT) открывает огромные возможности для Siemens. В конце концов, Siemens является основным игроком в объединении аппаратного и программного обеспечения - например, в решениях по автоматизации производства, в системах управления железными дорогами и движением, а также в децентрализованной подаче электроэнергии.

Тем не менее, фабрики, транспортные сети и электросети намного сложнее, чем смартфоны и повязки для трекеров. Все они являются примерами реальных и виртуальных систем, которые были переплетены, и которые часто даже включают критические инфраструктуры. Клиенты в таких критически важных областях имеют совершенно иные ожидания в отношении безопасности, надежности и долговечности, чем те, кто покупает интеллектуальный термостат или систему отслеживания влажности. Более того, такие клиенты хотят обогатить свое существующее оборудование преимуществами развивающейся цифровой вселенной, не подвергая опасности и не жертвуя ни защитой данных, ни интеллектуальной собственностью. Вот почему компания Siemens расширила концепцию Интернета вещей для промышленных приложений, чтобы создать сеть систем, то есть системы, которые являются цифровыми, взаимодействуют друг с другом и могут действовать автономно. Концепция Siemens заключается в том, что по мере формирования этой экосистемы ее элементы будут управляться с помощью будущих веб-технологий, использующих стандартизированные протоколы и языки, подобные тем, которые используются сегодня в Интернете.

Это соединение реального мира и виртуального мира данных предлагает множество преимуществ для клиентов Siemens. Это позволяет им детально фиксировать и анализировать текущее состояние системы и ее частей в любое время. Это, в свою очередь, дает огромные возможности для экономии за счет профилактического обслуживания, а также большой потенциал для оптимизации систем. Используя современные технологии из среды World Wide Web, системы часто могут быть внедрены и введены в эксплуатацию быстрее и экономичнее. Интеллект системы может быть распределен по мере необходимости между реальными компонентами и виртуальными системами в облаке, что приведет к повышению надежности и защите данных клиентов. Наконец, по мере преобразования цифрового ландшафта по этим направлениям станет проще обновлять системы с помощью новых функций или обновлять системное программное обеспечение на лету, почти так же, как смартфоны и другие устройства обновляются через приложения.

Почему Smart Grid нужны распределительные трансформаторы

Один из многих примеров, где наш Web of Systems предлагает преимущества, - это умные сетки. Еще несколько лет назад электрические сети были организованы в строгой иерархии. Но сегодня они стали децентрализованными системами. Фотоэлектрические установки и другие возобновляемые источники энергии подают электроэнергию в сеть на нерегулируемой, колеблющейся основе, с уровнями напряжения, которые раньше применялись только для потребителей, а не для генераторов. В худшем случае это может сделать сетку нестабильной.

Таким образом, сеткам нужно дать возможность противодействовать этой изменяющейся среде. Одним из компонентов здесь являются распределительные трансформаторы, которые могут настраиваться независимо и совместно для сглаживания колебаний напряжения в пределах их локальных областей. Но для этого им нужны собственные интеллектуальные и коммуникационные возможности, иными словами, они должны быть «умными» и работать в сети. В этом и заключается одно важное отличие от типичного сценария «Интернет вещей». Интернет вещей подключен к облаку, а облако - то, где данные - например, от датчиков оборудования - в основном обрабатываются. Время отклика и надежность часто являются вторичным приоритетом. Но в Сети Систем у самих вещей есть разум. Они могут реагировать локально, быстро и надежно, в то же время используя возможности облака для оптимизации.

Как сохранить секрет

Чтобы реализовать концепцию Web of Systems, соответствующее программное обеспечение должно уметь понимать данные, чтобы из них можно было сделать разумные выводы. И это возможно только в том случае, если информация, описывающая значение данных, уже присутствует или предоставляется вместе с ней. Специалисты-люди могут ответить на этот вызов, потому что они понимают контекст, в который встроены данные. Но программное обеспечение должно быть указано контексту явно. Тем не менее, этот контекст включает в себя важную информацию о рассматриваемой системе и связанных с ней процессах, которые во многих случаях являются ценными бизнес-секретами, которые оператор очень не желал бы доставлять нефильтрованными в облако. В связи с этим было бы лучше, если бы машины могли сами делать выводы локально, чтобы контекст оставался защищенным. Например, что касается распределительных трансформаторов, они могут независимо оценивать, сглаживать ли критическое состояние сети или им потребуется помощь более высокого уровня, обеспечивая тем самым высокий уровень защиты данных, ограничивая секреты локальными системами.

Несмотря на локализацию, эта информация, тем не менее, может использоваться для создания ценности - например, с помощью прогнозного обслуживания или разработки новых услуг. Чтобы использовать эти и другие данные от промышленных систем, поездов или газовых турбин, Siemens использует Sinalytics. Это новая платформа для анализа промышленных данных, которая позволяет предлагать новые цифровые услуги каждому клиенту. Sinalytics обрабатывает данные из множества различных распределенных систем и их датчиков в режиме реального времени, а также поддерживает локальную обработку данных непосредственно в устройствах.

Дорога к самостабилизирующимся сеткам

Еще одно преимущество подхода Web of Systems заключается в том, что он открывает дверь платформенному подходу, в котором функции могут быть распределены и установлены как приложения и работать во многом таким же образом. Например, услуги могут легко распространяться, что делает системную среду более привлекательной не только для Siemens, но и для его клиентов и даже их собственных клиентов. В такой среде распределительный трансформатор может, например, запускать приложения для энергоэффективного управления освещением улиц. Когда требуется обновление или требуется новая функция, программное обеспечение может быть загружено удаленно.

Интеллектуальный распределительный трансформатор - новая разработка Siemens - уже используется на практике для регулирования напряжения в низковольтной сети и, таким образом, является ключевой частью будущей системы, известной как интеллектуальный вторичный узел подстанции (ISSN). Благодаря своей вычислительной мощности и дополнительному коммуникационному соединению, iSSN предоставит возможность гораздо большего, чем просто обеспечение домохозяйств нужным напряжением. Это позволит энергосистеме справляться с дополнительными входами или нагрузками без необходимости масштабного расширения инфраструктуры.

Этот iSSN в настоящее время дорабатывается в контексте проекта Web of Systems. Например, его веб-соединение значительно упростит ввод в эксплуатацию, обслуживание и обновление. И каждая такая подстанция будет предоставлять множество данных, которые позволят идентифицировать потенциально дестабилизирующие условия энергосистемы, обеспечивая тем самым важный дополнительный инструмент для прогнозирующего планирования электросетей.

Но распределительный трансформатор сам по себе не составляет Web of Systems. Другие компоненты электрической сети - счетчики, распределительные системы зданий, фотоэлектрические системы, электромобили - также должны быть оснащены датчиками, локальным интеллектом и возможностью связи. Это уже происходит. Для Siemens это означает новые возможности практически во всех секторах, в которых она ведет бизнес.

Сети систем, которые уже работают

Siemens уже использует Webs of Systems для реализации решений, которые раньше включали в себя множество инженерных или монтажных работ. Одним из примеров является система зарядки электрических автобусов, которую Siemens установила в ряде европейских городов. Здесь все, от шинной электроники и станций быстрой зарядки до серверных систем управления, обмениваются данными через Интернет для координации и оптимизации процесса зарядки. Другим примером является оптимизация водораспределительных сетей с помощью сенсорной сети, которая обнаруживает утечки и сводит к минимуму потребление энергии насосами. Важным моментом здесь является то, что интеграция данных происходит в контексте существующих систем управления. Siemens рассматривает подобные ситуации во многих других существующих установках. Причина этого ясна: клиенты хотят надежности и гибкости, которые являются отличительными чертами современных цифровых систем. Сеть систем может быть важным ключом к раскрытию этих преимуществ.

Прочитайте полную историю здесь…