Передовые технологии, использующиеся для автоматизации производственных процессов, подготовили поистине революционный скачок в развитии промышленности – создание Интернета Вещей. Весомый вклад в разработку новой технологической платформы внесла компания Microsoft, которой принадлежит целый ряд широко применяющихся решений.
ООО «Кварта Технологии», г. Москва
скачать pdf >>
Системы автоматизации промышленности предназначены для решения очень сложных задач управления. Сложность задачи подразумевает и высокую цену ошибки. Это могут быть как ошибки непосредственно самой системы автоматизации, так и ошибки управленческого персонала, вызванные отсутствием необходимой информации.
Как известно, кратчайший путь решения возникающих проблем – разумное использование передовых технологических достижений, которые предоставляют очень забавные возможности!
Возьмем, к примеру, решения компании Microsoft. На протяжении более чем десяти лет технологии Microsoft были и остаются серьезной базой для инноваций в промышленности. Последовательная политика компании, направленная на выстраивание и поддержание линейки операционных систем семейства Windows Embedded, позволила предложить промышленности сбалансированные решения с оптимальной функциональностью. Приведем лишь пару примеров:
- Windows Embedded Compact – система реального времени для устройств средней производительности, в том числе мобильных;
- Windows Embedded Standard – это удобство знакомых операционных систем Windows 7 и Windows 8, но в компонентной форме; ОС совместима с тысячами существующих приложений.
Кроме того, данные операционные системы позволяют оптимизировать свою структуру в соответствии с конкретными задачами. Для этого служат средства разработки. Да-да, именно средства разработки, так как разработчику доступна возможность выбрать состав компонентов операционной системы и, как следствие, размер и функциональность собираемого образа операционной системы. Дополнительно в арсенале разработчика – возможность активировать фирменные решения Microsoft для Embedded-систем: разнообразные фильтры (защита дисков, директорий, файлов от записи), функцию HORM – стремительную загрузку системы из «спящего режима», систему управления питанием устройства – удобное средство для оптимизации потребления от автономных источников питания.
Интерфейс средств разработки также претерпел важные изменения: вместо сложных систем управления проектом по сборке образа операционной системы – простой механизм, где большинство операций сводится к установке отметок в нужных позициях. К примеру, нам требуется операционная система для создания решения «тонкий клиент». Разработчик просто выбирает шаблон «тонкий клиент», и всё – образ операционной системы, применимой в большинстве ситуаций, собран.
На этапе сборки образа могут быть добавлены пользовательские приложения, драйверы уникальных устройств. Для удобства разработчика предусмотрено встроенное средство «разрешения зависимостей», которое проверит наличие в образе компонентов, необходимых для работы пользовательских приложений.
Однако использование той или иной операционной системы определяется не только текущими условиями, но и жизненным циклом решения в целом. Сомнительно, чтобы разработчиков устроила система, которую необходимо обновлять, к примеру, раз в три года. То же самое можно сказать и о широте выбора компонентов для встраивания в создаваемое решение: чем шире выбор поддерживаемых программно-аппаратных решений для операционной системы, тем успешнее решение.
Указанные операционные системы полностью отвечают заявленным критериям: они обладают длительным жизненным циклом и доступностью в течение 15 лет. Кроме того, доступны предыдущие версии всех продуктов линейки Windows Embedded.
Не оставлены в стороне и серверы. Windows Embedded Server и SQL Server for Embedded Systems – решения, функционально не отличающиеся от классической продукции.
Годы использования решений компании Microsoft привели к тому, что в мире появились миллионы устройств с установленными операционными системами Windows Embedded. Не стояли на месте и другие производители операционных систем. Устройств выпускали все больше, а связи между ними становились все сложнее. И наступил момент, когда количество начало перерастать в качество: пришло время говорить о новой концепции сети вычислительных устройств – Интернете Вещей.
Рис. Интернет Вещей – новая концепция сети вычислительных устройств
Что же такое Интернет Вещей? Как это связано с промышленной автоматизацией? Рассмотрим подробнее.
Взрывообразный рост числа пользователей компьютеров и связей между ними, развитие сетей передачи данных – все это вызвало к жизни феномен Интернета. Миллионы пользователей земного шара давно привыкли использовать Интернет как удобное средство коммуникации, место хранения собственных данных, среду для поиска необходимой информации. Огромное количество инструментов и сервисов делает работу в Интернете удобной, простой и понятной.
Подобная картина наблюдается и в сфере промышленной автоматизации. Огромные транснациональные компании с распределенными производственными мощностями, системы логистики, сложнейшие сборочные производства, энергетические системы, обслуживание городской инфраструктуры – все это требует взаимодействия миллионов вычислительных устройств, собирающих и обрабатывающих информацию, обмена управляющими воздействиями. Так постепенно и была подготовлена инфраструктура еще одного Интернета – Интернета Вещей. И это не футуристическая технология, а уже реальность.
Необходимо отметить, что используемые в промышленных решениях вычислительные устройства вне зависимости от архитектуры (x86, ARM и т. п.) можно отнести к разряду интеллектуальных систем. Вычислительные мощности этих устройств уже столь высоки, что позволяют легко комбинировать традиционные задачи по сбору и обработке производственных данных – с развитыми графическими UI-интерфейсами, аналитическими подсистемами и т. д.
Так в чем же преимущества этой технологии? Потенциал Интернета Вещей в производственных процессах может быть реализован при широком использовании уже имеющихся возможностей интеллектуальных систем. Эти системы становятся основой технологии, которая позволяет не только собирать производственные данные от оконечных устройств, но и подключать системы сбора данных и инструментов бизнес-аналитики. Развитые UI-интерфейсы позволяют оперативному персоналу быстрее реагировать на происходящее, не просто информировать, а «вести» пользователя в процессе преодоления технологических проблем. Это необходимо, чтобы ускоренно трансформировать собранные данные в описание среды, в систему комплексного управления технологическими процессами.
Обрабатываемые данные не только позволяют оптимизировать параметры производственных процессов, они дают возможность задействовать ресурсные и статистические модели, что позволяет учитывать ограниченность ресурсов и их стоимость. При этом не надо заменять или реорганизовывать производственные системы. Опираясь на существующую инфраструктуру и используя новые информационные технологии, необходимо скомбинировать знакомые устройства и услуги по-новому.
Важнейшим элементом такой системы становится сервер обработки данных, задача которого – анализ исходных данных и трансформация их в ценную бизнес-информацию. При этом и подключенные к серверу вычислительные системы становятся более интеллектуальными, поскольку обрабатывают более ценные, уже предварительно обработанные данные. Такой подход позволяет анализировать информацию во всем ее разнообразии и взаимосвязи.
Нельзя не отметить роль компании Microsoft и в создании технологической платформы Интернета Вещей. Это «облачные» решения: Microsoft Azure, Microsoft Azure Cloud Services, Microsoft Azure Mobile Services и Microsoft Azure база данных SQL.
«Облачные» технологии дают возможность компаниям достичь существенной экономии при приобретении новых вычислительных мощностей и ресурсов для хранения данных. Самое главное – указанные решения позволяют наращивать мощности по мере необходимости. Еще одним существенным фактором является возможность включения в единый технологический процесс всех вычислительных ресурсов, в том числе и мобильных интеллектуальных устройств с мощными процессорами. Это позволяет гораздо проще решать проблемы профилактики неисправностей, удаленной диагностики и сервисной поддержки дежурного персонала.
Отдельного внимания заслуживает возможность накопления информации о поведении аналогичных производственных систем и «тиражирования» накопленных технологических приемов и установок на новых объектах автоматизации.
Приложения, работающие в «облаке», могут обрабатывать нескольких потоков данных одновременно, с учетом данных о географическом положении и технологии распознавания лица, позволяют персонализировать поток информации для обслуживающего персонала.
В сочетании с аналитическими подсистемами описанные решения дают возможность вывести системы промышленной автоматизации на новый качественный уровень, обеспечив недостижимую прежде степень гибкости и масштабируемости, а также готовят революционные изменения в подходе к созданию систем промышленной автоматизации.
В заключение можно еще раз отметить, что решения компании Microsoft, предназначенные для организации взаимодействия физических объектов друг с другом, «облачные» вычислительные сервисы помогут в создании новых и модернизации существующих технологических активов, позволят создать по-настоящему гибкие и интеллектуальные системы промышленной автоматизации.
Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 3(51)_2014
В.М. Милых, технический директор
Департамента встраиваемых решений
ООО «Кварта Технологии», г. Москва,
тел.: (495) 234-4018,
e‑mail: info@quarta.ru,
_big.jpg'); "4(106)_small.jpg")