Обзор практических решений российского IIoT

Главный фактор, который серьезно сдерживает широкое внедрение IIoT, — необходимость заранее обосновать полезность и окупаемость инвестиций (ROI). Как оценить то, что еще не создано? Как перенести опыт, накопленный в других компаниях, и приложить с учетом текущих особенностей? Эти вопросы задают во всех странах.

Как показали результаты исследования компании Beecham Research, «у половины компаний, использующих «Интернет вещей», нет заранее даже четкого их бизнес-обоснования». Внедрение происходит «по наитию», «по разнарядке» или просто «ради цифровой трансформации». Оценить окупаемость инвестиций и обосновать эффективность предстоящего внедрения IIoT многие не берутся. Они внедряют новые технологии и процессы, а результирующая оценка формируется опытным путем. Оценка эффективности касается не только размера инвестиций. До запуска проектов почти треть опрошенных в исследовании респондентов (28%) не могла заранее даже назвать реальных сроков окупаемости.

Все это создает неопределенность в развитии внедрения IoT и оценке перспектив. Зато у компании появляется веский аргумент сослаться на нехватку бюджета, чтобы отсрочить внедрение IIoT. Выход из этой ситуации только один: изучать опыт других компаний, рискнувших начать внедрение; опираться на знание рынка доступных IoT-устройств и их характеристик; понимать возможности роста собственного производства/бизнеса за счет внедрения IoT.

Рассмотрим ключевые показатели, которыми можно воспользоваться для оценки эффективности внедрения IIoT, и приведем примеры российских разработок по этим направлениям.

Ключевые показатели для оценки эффективности внедрения IIoT

Для того чтобы оценить окупаемость инвестиций внедрения IIoT, необходимо сначала выбрать ключевые показатели, отражающие эффективность их внедрения (KPI). Таких параметров существует немало, выбор часто связан с учетом особенностей того или иного IIoT-механизма. Далее мы назовем те, которые наиболее часто встречаются на практике:

• Общая эффективность оборудования. Многие вендоры предоставляют расчеты, позволяющие заранее оценить эффективность применения их оборудования. На их основе можно определить эффект от внедрения проекта IIoT и рассчитать окупаемость инвестиций. Такие данные нередко оказывают положительное влияние на быстрое принятие решения о полезности осуществления IIoT-проектов.

В 2024 году компания «СберМобайл» объявила о запуске первой российской low-code-платформы искусственного интеллекта вещей SberMobile AIoT. В ее основе лежит набор готовых IIoT-решений, механизмов машинного обучения (Machine Learning, ML) и искусственного интеллекта (ИИ). Платформа SberMobile AIoT позволяет интегрировать различные устройства, датчики, системы и сервисы в единую цифровую среду. Благодаря ей осуществляется цифровизация, например, объектов недвижимости и городской инфраструктуры. Платформа включена в реестр отечественного ПО.

Расчет эффективности от внедрения должен охватывать все изменения, которые приносит внедрение SberMobile AIoT. Это помогает девелоперам и управляющим компаниям создавать инновационные жилые комплексы, а для муниципальных властей открывает новые возможности по оптимизации управления городской инфраструктурой. Теперь в одном окне они могут управлять отоплением, вентиляцией, освещением, системами контроля доступа и домофонии, отслеживать утечки, анализировать данные с камер видеонаблюдения. Искусственный интеллект самостоятельно способен распознавать нестандартные ситуации и выявлять аномальные точки потребления ресурсов. Учет этих возможностей может составлять львиную долю экономии в использовании людских ресурсов по сравнению с уровнем, когда цифровизация отсутствует.

Система на базе SberMobile AIoT способна работать в связке с внешними AI/ML-сервисами. Это еще больше расширяет ее функционал и повышает точность анализа. За счет умной аналитики можно получать прогноз потребления ресурсов и оптимизации расходов на содержание недвижимости, что в свою очередь позволяет повысить класс энергоэффективности объектов. Повышается также и безопасность.

• Среднее время ремонта. Этот показатель позволяет оценить время, которое потребуется для устранения неисправности устройства или системы. Благодаря установке IIoT-датчиков, можно заранее распознавать возникающие проблемы и проводить предиктивное обслуживание. Внедрение IIoT на период перехода на «умные» системы существенно сокращает время ремонта и тем самым повышает окупаемость инвестиций.
• Среднее время между ремонтами. Этот показатель применяется для оценки надежности системы в эксплуатации путем расчета среднего времени между ремонтами. Увеличение данного показателя оказывает значительное влияние на рост рентабельности инвестиций (ROI).
• Эксплуатация активов. Применение IIoT повышает уровень контроля и помогает оптимизировать промышленные активы, например, оборудование. Это способствует достижению максимальной производительности и увеличивает степень загрузки.

ГК «Лартех» специализируется на разработке систем управления освещением на базе технологии LoRaWAN. Российская компания выпускает радиомодули и ПО, с помощью которых можно адресно управлять уличными светильниками, осуществлять мониторинг их состояния, проводить интеграцию с АСУНО (Автоматизированной системой управления наружным освещением) и другими цифровыми платформами города.

Эксплуатация осветительных систем всегда связана с необходимостью жесткого контроля для их непрерывной работы. Затраты на ремонт неисправностей и устранение сбоев составляют значительную часть бюджета муниципальных органов. IIoT позволяет оптимизировать эти затраты.

Отличительная особенность решения «Лартех» — встраивание контроллера LoRa непосредственно в источник питания светильника. Он обеспечивает управление яркостью, собирает данные о токе и напряжении в цепи питания. Полученная информация позволяет точно диагностировать неисправности.

В рамках реализации проектов по освещению уже выстроены автоматизированные системы в Мытищах, Санкт-Петербурге, Ленинградской области и Туле. В настоящее время по всей России работает свыше 3 млн подключенных устройств. Для управления ими выстроено более 11 тыс. базовых станций, установлено свыше 4500 умных светильников.

• Эффективность энергопотребления. IIoT-датчики помогают проводить анализ потребления энергии. Собранная информация способствует оптимизации и снижению затрат.

Российская компания «Электрорешения» (представитель бренда EKF в России) разработала собственную облачную IIoT-платформу для промышленных предприятий — EKF Connect Industry. В конце 2024 года она была запущена в промышленную эксплуатацию и уже успела зарекомендовать как надежное решение для энергоменеджмента крупного производственного предприятия.

Базовые функции платформы включают мониторинг и диспетчеризацию удаленных объектов в сочетании с гибкой настройкой оповещения; применение Python-скриптов для реализации сложных сценариев работы; возможности мониторинга и ретроспективного анализа параметров электросети, оценки качества поставляемой электроэнергии, контроля энергопотребления и т. д.

EKF Connect Industry предоставляет также комплексные решения по мониторингу параметров систем АВР (автоматического ввода резервов) с контролем переключений, позволяет вести управление освещением с анализом энергоэффективности, осуществлять контроль параметров ИТП (индивидуальный тепловой пункт).

Данное решение внедрено на ряде промышленных и инфраструктурных объектов России. Например, с его помощью ведется мониторинг 75 компрессорных станций для железных дорог, осуществляется энергомониторинг для территориально-распределенного химического производства. Внедрение EKF Connect Industry позволило снизить время реакции на инциденты в несколько раз, а оптимизация энергозатрат оценивается на уровне 15%.

• Повышение качества выпускаемой продукции. Контроль характеристик производственного процесса, выявление признаков их отклонения от заданных параметров — эти и другие данные позволяют собирать IIoT и использовать их для выявления и устранения проблем, возникающих при эксплуатации. Преимущество IIoT состоит в том, что значительно сокращает объем выпуска дефектной продукции, предоставления недоброкачественных услуг и пр. IIoT повышает эффективность основного производства и бизнеса в целом.

Российская компания GoodWAN известна своей разработкой технологии беспроводной передачи данных. Она была запатентована и выступает прямым конкурентом для аналогичных разработок мировых лидеров в области энергоэффективных LPWAN-коммуникаций — компаний LoRa (Iota), Sigfox и Senet.

Технология GoodWAN отличается от продуктов конкурентов высокой конфиденциальностью передаваемых данных, повышенной помехоустойчивостью. В IIoT-решениях с ее применением используют уникальный стек протоколов для предотвращения несанкционированного доступа и кражи данных. Вся информация безопасно обрабатывается на серверах, которые контролируют ее целостность.

Датчики компании GoodWAN применяются сейчас для промышленного мониторинга, в сельском хозяйстве, для охраны периметра, мониторинга окружающей среды, управления отходами, на железной дороге, для строительства интеллектуальных зданий и городов.

• Рост прозрачности в цепочке поставок. Применение IIoT помогает отслеживать движение сырья и комплектующих деталей. Контроль процессов производства и готовой продукции ведется в реальном времени, что способствует росту прозрачности в цепочках поставок и повышению эффективности производства в целом.

Список умных датчиков и устройств, применяемых для контроля потребления, удаленного сбора учетных показателей, развития системы тарификации и диспетчеризации, может быть очень широким. Приведем для примера только номеклатуру базовых типов датчиков, которые выпускает компания «Лартех»:

1. умные счетчики воды для измерения объема воды в системах водоснабжения;
2. умные электросчетчики для удаленного сбора и передачи показаний; 
3. умные счетчики газа для учета потребления потребителями;
4. умные счетчики тепла для учета потребления в системах отопления;
5. счетчики с радиомодулем для учета в системах удаленного сбора и передачи показаний; 
6. многоструйные и турбинные счетчики воды; 
7. умные однофазные и трехфазные счетчики для многотарифного учета потребления энергии; 
8. LPWAN счетчики для организации системы диспетчеризации.

• Сокращение продолжительности производственных циклов. С помощью IIoT можно установить более жесткий контроль за временем выполнения производственных операций. Благодаря этому выявляются резервы, способствующие сокращению временных затрат на выполнение отдельных операций. Это ведет к повышению эффективности производства, создает больше гибкости в его организации, способствует оптимизации всего производственного процесса.

Российская компания Tibbo Systems предложила собственную платформу AggreGate IoT для создания программных решений для реализации проектов «Интернета вещей», управления ИТ-инфраструктурой, промышленной и строительной автоматизации, удаленного мониторинга и обслуживания, контроля физического доступа, управления центрами обработки данных.

Создаваемые решения используют так называемые Tibbits — миниатюрные электронные модули, выполняющие определенные функции ввода/вывода, предварительно упакованные в них. Этот модульный подход позволяет точно определять функции, необходимые для процесса эксплуатации. Расчеты выполняются встроенным программируемым контроллером.

Основой компонуемой системы Tibbo Project System (TPS) служит печатная плата. Она существует в версиях для ОС Tibbo (TiOS) и Linux. Каждая плата содержит процессор, память, порт Ethernet, светодиоды состояния и множество гнезд, где будут устанавливаться модули Tibbit и разъемы. Сборка помещается внутрь корпуса Tibbo Project Box (TPB), отвечающий требованиям стандарта IEC 60068-2-27 по ударопрочности и вибростойкости. В таком виде TPS используется для промышленной автоматизации.

• Удовлетворенность заказчиков/пользователей. Повышение качества продукции, ужесточение контроля за соблюдением сроков поставки или ряд других преимуществ — вот что дает применение IIoT. Соблюдение этих требований способствует повышению удовлетворенности со стороны клиентов, заказчиков и пользователей.

Российская компания Rightech создала собственную облачную платформу Rightech IoT Cloud (RIC). Она предназначена для разработчиков и интеграторов IIoT-решений. Благодаря ее low-code-инструментам, специалисты могут создавать собственные, кастомизированные IIoT-решения без написания кода. Платформа RIC служит промежуточным звеном между IIoT-устройствами (сенсоры, актуаторы и т. п.) и прикладными приложениями.

Платформа RIC представляет собой фреймворк класса Application Enablement Platform (AEP). В нем есть оптимизированное ядро промежуточного ПО (middleware), на базе которого поддерживается работа различных решений для IIoT-клиентов.

Связь с IIoT-устройствами осуществляется по протоколам, взаимодействие с внешними сервисами — по API. На разработчиков ложится только задача описать бизнес-логику решений средствами предоставляемого графического редактора. Для обращения к механизмам платформы применяются конструкции высокого уровня, не требующие написания непосредственного кода. Взаимодействие с самой платформой RIC осуществляется через браузер.

С помощью RIC можно реализовать практически любое IoT-решение. Примерами таких решений могут быть мониторинг работы производственной системы охлаждения, трубопроводов, транспорта, спецтехники, контроль за работой персонала. Применение RIC помогает внедрять новые бизнес-модели, что способствует повышению эффективности бизнеса в целом. Итогом этих улучшений является рост удовлетворенности клиентов и заказчиков.

Мы представили только часть показателей, учет которых может выражаться в росте рентабельности инвестиций, вкладываемых в реализацию инициатив в области IIoT. По мере внедрения IIoT эти ключевые показатели эффективности (KPI) будут расти от базового уровня на начало IIoT-проекта. Получаемые данные будут служить реальным индикатором достижений, которые удалось реализовать при цифровой трансформации.