Что такое цифровые промышленные платформы и где они живут? 
Привет, Хабр! Меня зовут Игорь Колобов, я менеджер по продукту в Digital. Точнее, я работаю в команде по разработке цифровой промышленной платформы ZIIoT. Здесь я расскажу в общих чертах о том, что такое цифровая промышленная платформа, каковы ее назначение и функции, а также на примере нашей платформы ZIIoT (Zyfra Industrial Internet of Things Platform) о принципах ее работы и внутренней структуре.
Благодарность: этот пост мы подготовили вместе с Федором Арефьевым, который вместе со мной и другими коллегами занимается разработкой платформы и приложений для нее.
Что такое цифровая промышленная платформа
Сейчас самая модная концепция в промышленности — Индустрия 4.0. Он описывает новый способ производства с высокой и идеально полной автоматизацией и контролем с использованием интеллектуальных систем.Работа этих интеллектуальных систем основана на достоверных и своевременных данных о производственных процессах.
Это своего рода «масло» для искусственного мозга.
Поэтому любому проекту по внедрению искусственного интеллекта предшествует проект по организации сбора промышленных данных.
Идея промышленной цифровой платформы ZIIoT заключается именно в централизованном сборе данных о производственных активах и использовании этих данных для создания интеллектуальных приложений и сервисов.
Как сказал один из наших клиентов: «Собирайте данные, даже если вы еще не знаете, зачем они вам нужны.
Когда дело доходит до искусственного интеллекта, они пригодятся».
И здесь у читателя может возникнуть резонный вопрос: а не изобретаем ли мы велосипед, ведь уже существует большое количество систем класса MDC и MES для сбора промышленных данных.
Системы MDC собирают данные о промышленном оборудовании: как долго работали станки, как долго они простаивали и по каким причинам, какой оператор находился в это время у станка и какие действия он выполнял.
Эта информация обрабатывается системой и предоставляется ответственным за управление производством в виде схем, таблиц и графиков, а если на предприятии внедрена MES, то и там.
MES позволяет оперативно управлять производством на уровне цеха: создавать графики производства, распределять и контролировать потребление ресурсов, отслеживать историю продукции, управлять производственными процессами, персоналом и документами, а также автоматически анализировать производительность.
Это своего рода промежуточное звено между ERP и системами управления процессами.
Большинство этих систем представляют собой монолитный продукт и не включают средства разработки приложений.
Платформа – это, прежде всего, среда сбора и управления данными, куда можно отправлять все данные со всех производственных подразделений и со всех ИТ-систем, которые уже приобрело предприятие, приводить эти данные в единый формат, использовать их для управления.
на предприятии централизованно и при необходимости распространять на различные промышленные приложения для управления производством, созданные на базе этой платформы, а также на системы планирования.
Для разработки этих промышленных приложений необходима среда.
Если промышленное предприятие предпочитает создавать приложения самостоятельно, то все средства разработки либо приобретаются у вендоров, либо создаются самостоятельно.
Оба варианта требуют инвестиций, а второй требует еще и развития внутренних компетенций.
Учитывая, что многие промышленные предприятия сегодня все еще стремятся к собственному развитию, мы просто предоставили среду разработки в рамках ZIIoT. Таким образом, если описать структуру промышленной платформы ZIIoT, то получим примерно следующую схему: 
Рис.
1. Потоки данных на платформе
Архитектура платформы.
Как устроен «дом» для данных Две ключевые характеристики ZIIoT с точки зрения архитектуры:
- Сочетание фирменных сервисов с компонентами с открытым исходным кодом, расширяющее функционал для получения синергетического эффекта.
Например, Apache Cassandra, представляющая собой базу данных NoSQL, с помощью сервисов платформы становится инструментом управления временными рядами.
- Микросервисная архитектура, которая делает ИТ-ландшафт более устойчивым к сбоям и более гибким: новые функции можно добавлять без риска поломки всего решения.
Таким образом, мы получаем единую технологическую платформу, но с изолированными функциональными блоками для работы с данными и бизнес-логикой.
Рис.
2. Функциональная архитектура ZIIoT Сервисы сгруппированы в 5 взаимосвязанных блоков (см.
рис.
2):
- Службы сбора и хранения отвечают за сбор производственных данных из локальных систем автоматизации, обработку потоков и пакетов данных, хранение временных рядов, событий и неструктурированных данных.
Предусмотрены механизмы кластеризации и масштабирования коллекторов.
- Услуги по структурированию и обработке данных.
Это блок структурирования различных потоков данных, поступающих из различных производственных систем и обычно содержащих тысячи параметров и миллионы значений.Он использует объектную модель и поддерживает Business-to-Manufacturing Markup Language (B2MML) — язык разметки для связи бизнеса и производства, понятный всем системам при обмене данными.
Благодаря этому платформа ZIIoT может взаимодействовать с другими приложениями: ERP, LIMS, MDM и т. д. Если B2MML не поддерживается внешней информационной системой, в этом случае существует набор готовых интерфейсов, позволяющих напрямую запрашивать данные в объектные модели из реляционных баз данных.
Также возможна разработка конкретных интерфейсов с использованием возможностей сервисов сбора данных на базе Apache NiFi.
- Услуги по настройке и разработке пользовательских интерфейсов.
Сюда входят все необходимые инструменты для создания пользовательского интерфейса платформы: конструкторы мнемосхем, отчетов, бизнес-графики и витрин данных.Они доступны для использования в обычном веб-браузере.
С их помощью пользователи могут создать удобную рабочую среду для конкретных задач в личном кабинете.
- Услуги по разработке приложений.
Их цель — структурировать и автоматизировать процесс разработки, контроля качества и доставки решения конечному пользователю.К ним относятся: среда управления требованиями, менеджер репозитория исходного кода с контролем версий, система автоматизированной сборки приложений (CI), система обеспечения непрерывной доставки (CD), программная платформа для управления документами, набор анализаторов исходного кода ( в частности проверки качества кода), проверка зависимых библиотек и поиск уязвимостей).
То есть весь набор инструментов для быстрой разработки.
- Административные услуги.
Это набор инструментов для управления пользователями, доступом к ресурсам и сервисам, лицензиями, а также для управления программной и аппаратной инфраструктурой и мониторинга функционала.
Как платформа работает с данными (пять больших штрихов)
- Сначала осуществляется первичный сбор, проверка и обработка данных от локальных систем автоматизации, чаще всего с уровня АСУ ТП, после чего они сохраняются в базе данных временных рядов (можно использовать функцию сжатия).
- Затем данные структурируются.
В зависимости от поставленных задач формируются объектные модели оборудования, персонала, материалов, процессов, операций и т.д.
- Все данные, собранные в производстве, связаны с конкретными объектами модели через настроенные свойства.
Например, если речь идет о промышленном резервуаре, его свойством может быть уровень продукта, который измеряется уровнемером.
Для этого резервуара в платформе в модели оборудования создается объект «резервуар» со свойством «уровень продукта» и все данные, поступающие от уровнемера, через привязку к тегу базы данных временных рядов (TSDB) становятся доступными.
из объектной модели.
Далее доступ к текущим и архивным значениям осуществляется через объектную модель.
- Структурированные данные обрабатываются аналитическими инструментами платформы.
Например, расчетный модуль на основе данных, собранных с уровнемера на резервуаре и тарировочной таблицы, может по заданному методу рассчитать объем продукта в резервуаре, а затем его массу.
- И, наконец, данные приводятся к форме, необходимой потребителю и предоставляются в виде различных интерфейсов конечным пользователям или прикладным системам.
В настоящее время на платформу переводятся все основные Digital-продукты для различных отраслей.
Компания находится в процессе формирования экосистемы платформы, в которой мы хотим объединить разработчиков решений, интеграторов, консультантов и операторов серверной и сетевой инфраструктуры.
И это подчеркивает еще одну функцию цифровых промышленных платформ – они могут выступать связующим звеном между участниками рынка.
Мы проводим обучение партнеров-разработчиков (в том числе заказчиков) и интеграторов.
От теории к практике
На данный момент у нас есть несколько внедрений платформы в машиностроении, металлургии, химической промышленности, нефтяной и горнодобывающей промышленности.В частности, он используется на Солнцевском угольном разрезе Всероссийской горной компании, где собирает данные со всех промышленных и информационных систем, а также оборудования, и на его основе уже разрабатывается система прогнозной диагностики горного оборудования.
.
В машиностроении у нас есть проект, где на базе платформы реализовано ИИ-решение для прогнозирования успешности тестовых испытаний двигателя на основе первичных контрольных измерений и многофакторного анализа причин полученных результатов испытаний.
Исторические данные испытаний двигателя загружаются в озеро данных на платформе, а контрольные измерения всех компонентов поступают в режиме реального времени вместе с данными с испытательных стендов.
Искусственный интеллект анализирует все контрольные измерения на основе факторного анализа, делает выводы о качестве сборки будущих компонентов двигателя и сообщает о вероятности успешных испытаний.
Анализ факторов, определяющих провал теста, занимает 20 минут вместо семи часов.
В нефтепереработке у нас был проект, где мы организовали централизованный мониторинг загазованности на платформе.
В частности, на предприятии имеется ряд технологических установок, часть из которых выбрасывает выбросы в окружающую среду.
Величина этих выбросов регулируется законодательством в целях защиты окружающей среды, а в ситуациях, когда выбросы приближаются к предельно допустимому уровню, необходимы постоянный мониторинг и оперативное уведомление в целях предотвращения экологических последствий.
Мониторинг работы установок до внедрения платформы осуществлялся децентрализованно для каждой отдельной площадки, что усложняло обработку данных.
С помощью платформы мы собрали все данные датчиков газа с этих установок в одно место, что ускоряет их обработку и передачу в службы реагирования в случае отклонений.
Благодаря этому время реагирования на чрезвычайные ситуации сократилось на 30%, участие персонала в процессе борьбы с загазованностью сократилось на 90%, а количество ложных срабатываний снизилось на 20%.
По мере поступления новых случаев мы будем рассказывать, какие проблемы можно решить с помощью платформы и с какими результатами.
Если вам интересна тема платформ для промышленности, оставляйте свои вопросы в комментариях, а если вам очень интересно, присылайте свое резюме на наш адрес.
HR .
Теги: #Интернет вещей #Хранение данных #цифровая трансформация #цифровизация #Промышленное программирование #промышленность #промышленная автоматизация #системы управления производством #промышленное программное обеспечение #блог цифровой компании #блог цифровой компании
-
Пять Ключевых Советов По Онлайн-Маркетингу
19 Oct, 24 -
Тени Смерти: Королевская Кровь
19 Oct, 24 -
Еженедельный Подкаст №59
19 Oct, 24 -
Обзор Внешней Звуковой Карты Asus Xonar U1
19 Oct, 24
