Научная статья

Original article

УДК 33

doi: 10.24412/2413-046Х-2021-10561

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ГЛОБАЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ СИСТЕМЫ И ЕЕ РАЗВИТИЕ В ЭКОНОМИЧЕСКОМ АСПЕКТЕ

INDUSTRIAL INTERNET TECHNOLOGIES AND THEIR IMPACT ON ECONOMIC GROWTH 

Радов К.С., Сибирский федеральный университет (e-mail: yakirya@mail.ru)
Тугарин С.В.,  Сибирский федеральный университет (e-mail: Snepan007@mail.ru)
Коровина А.А., Сибирский федеральный университет (e-mail: Sasha_99K@mail.ru)
Кузнецов М.О., Сибирский федеральный университет (e-mail: Maxi_max@mail.ru)

Radov K.S., Tugarin S.V., Korovina A.A., Kuznetsov M.O.

Аннотация.  Глобальная промышленная система на сегодняшний день представляет собой интеллектуальную высоко технологичную совокупность, которая получила интенсивное развитие в современную эпоху цифровизации. Современные подходы в области использования Big data, интеллектуальных методов восприятия, а также цифровых способов передачи данных являют собой механизм, способный продвинуть далеко вперед как науку, так и практику. Результативность указанных достижений, неизменно, влечет за собой экономический рост для современных промышленных компаний.

Abstract. The research focuses on the concept of the industrial Internet , a promising technology that combines industrial systems with the ability to connect to the Internet to significantly increase product efficiency and reduce production costs by interacting with intelligent devices that use advanced computing, big data analysis and intelligent perception methods. Key technologies, such as cloud computing, mobile peripheral computing, which are classified according to different levels of architecture, are presented to support a variety of applications in the industrial Internet and have a direct impact on economic growth.

Ключевые слова: промышленный интернет, технологии, облачные вычисления, экономический рост

Keywords: industrial Internet, technologies, cloud computing, economic growth

В настоящее время новые методы производства и организации способствуют интеллектуальной трансформации глобальной промышленной системы с быстрым развитием новых информационных технологий, таких как Интернет, большие данные, облачные вычисления, Интернет вещей (IoT) и искусственный интеллект. В результате появляется промышленный Интернет, объединяющий преимущества как промышленной революции, так и Интернет-революции[2].

В последние несколько лет промышленный Интернет стал центром внимания правительств, производственных предприятий, операторов и академических исследовательских групп из различных областей в разных странах. General Electric (GE) предложила объединить промышленное оборудование и информационные технологии (ИТ) в 2012 году.

Понятие «Промышленный Интернет» было определено впервые, а именно, для подключения оборудования, людей и анализа данных на основе открытой глобальной сети. Целью концепции является повышение интеллекта авиационного, медицинского и другого промышленного оборудования, снижение энергопотребления и повышение эффективности за счет использования и анализа больших данных [4]. 

В июне 2013 года GE предложила концепцию промышленной интернет-революции, предоставляя услуги по эксплуатации и техническому обслуживанию для большого количества промышленных приложений и используя ключевые технологии, такие как Интернет и большие данные, для повышения качества обслуживания. Затем, чтобы применить концепцию промышленного Интернета к сценариям практического применения, пять ведущих промышленных компаний в США, включая AT&T, Cisco, GE, IBM и Intel, учредили Консорциум промышленного Интернета (IIC). Цель IIC – разрушить технические барьеры и способствовать интеграции физического и цифрового мира. 

Как результат, Промышленный Интернет будет производить инновационные промышленные продукты и системы в интеллектуальном производстве, здравоохранении, транспорте и других областях. IIC опубликовал эталонную архитектуру промышленного Интернета (IIRA) v.1.8 в 2017 году. IIRA предоставляет основанные на стандартах архитектурные шаблоны и методологию, чтобы архитекторы систем промышленного Интернета вещей (IIoT) могли разрабатывать свои собственные системы на основе общей структуры и концепции [1].

Промышленный Интернет привлек внимание всего мира, поэтому  его развитие стало обычным выбором для большинства промышленных держав в поисках возможностей и задач в будущем. Правительство Германии опубликовало стратегию Индустрии 4.0, которая соответствует сути промышленного Интернета. Индустрия 4.0 известна как четвертая промышленная революция, направленная на создание интеллектуальных продуктов и производственных процессов. Этот термин относится к большому количеству различных концепций, включая умную фабрику, самоорганизацию и киберфизические системы (CPS). 

Общепринятая точка зрения состоит в том, что Индустрия 4.0 – это техническая интеграция и применение CPS. CPS определяется как система, объединяющая физические миры и вычислительные возможности, которые могут взаимодействовать с людьми с помощью множества новых информационных технологий. 

CPS ориентирована на тесную интеграцию и координацию физических и вычислительных ресурсов и в основном используется в некоторых интеллектуальных системах. Основная концепция термина CPS заключается в том, что он относится к встроенным системам, процессам логистики, координации и управления, которые используют датчики для прямого доступа к физической информации и исполнительные механизмы для выполнения физических процессов. Индустрия 4.0 предлагает создать платформу CPS на основе услуг и поддержки в реальном времени, а также проводит исследования технологий, бизнеса и политики для создания лаборатории Cyber ​​Physical Production System (CPPS).

Китайское правительство предложило стратегии для содействия глубокой интеграции информатизации и индустриализации и ускорения развития передового производства и экономики. В 2016 году в Китае был основан Альянс промышленного Интернета (AII) с целью создания общественной платформы для совместных улучшений в администрировании, промышленности и академии. AII переопределил промышленный Интернет как отрасль и экологию приложений, сформированную глубокой интеграцией Интернета, новых информационных технологий и промышленных систем. Между тем, Япония подчеркивает, что Connected Industries является дополнением к промышленному Интернету, создавая новую добавленную стоимость и решения различных проблем в обществе за счет взаимосвязи предприятий, людей, данных и машин [3].

В последнее время Industrial Internet рассматривает возможность использования идей встроенных технологий и интеллектуальных объектов в IoT. Термин «Интернет вещей» рассматривается как конечная глобальная сеть взаимосвязанных интеллектуальных объектов посредством расширенных Интернет-технологий, которые поддерживаются набором технологий, включая идентификацию радиочастотной идентификации (RFID), беспроводную сенсорную сеть (WSN), контроллеры, устройства межмашинной связи и т. д [5].

Промышленный Интернет использует эти технологии, чтобы задействовать все большее количество интеллектуальных объектов, и тогда он предоставит многообещающие возможности для создания мощных промышленных систем и разработки различных промышленных приложений. Помимо IoT, для поддержки промышленного Интернета необходимы различные технологии, в том числе технология сетевой связи, беспроводное зондирование, технология облачных вычислений, технология больших промышленных данных и информационная безопасность. Промышленный Интернет как своего рода междисциплинарная наука и интегрированная технология продолжает интегрироваться с новыми технологиями, такими как периферийные вычисления, искусственный интеллект, технология блокчейн и т.д.

Промышленный Интернет стремительно вырос в глобальном масштабе благодаря быстрому преобразованию производства от цифровизации к сетям. Это способствовало непрерывной интеграции кибер-мира и физического мира. В настоящее время исследований по IoT, сенсорным сетям и промышленным системам управления достаточно, но исследования национальных и международных отраслей в самом промышленном Интернете все еще находятся в зачаточном состоянии. Развитие промышленного Интернета сталкивается с сосуществованием возможностей и проблем [2]. 

Промышленный Интернет содержит различные процессы и элементы в области информационных технологий и промышленности, которая сложна и разнообразна. Его появление и развитие получили высокую оценку со стороны правительств по всему миру и активно практикуются в отрасли. Однако отечественные и зарубежные исследования самого промышленного Интернета все еще находятся в зачаточном состоянии, и по-прежнему отсутствуют единые стандарты для архитектур промышленного Интернета [1]. 

IIC предложила IIRA для решения общих технических проблем IIoT и включения новых технологий, концепций и приложений IIoT. Эталонная архитектура использует стандартную структуру для описания точек зрения на бизнес, использование, функции и реализацию. IIC также определил свою структуру архитектуры промышленного Интернета (IIAF), которая использует подход, определенный стандартом описания архитектуры ISO / IEC / IEEE. IIAF выступает в качестве основы IIRA, которая может применяться для представления интересов в системах IIoT.

Существует четыре основных точки зрения, которые идентифицируют соответствующие заинтересованные стороны систем и определяют правильную формулировку проблем, включая точку зрения бизнеса (модель требований), точку зрения использования (модель варианта использования), функциональную точку зрения (функциональную модель) и точку зрения реализации (модель развертывания).

Другие архитектуры промышленного Интернета могут расширить свои  позиции для конкретных требований.  Точка зрения более высокого уровня может направлять и налагать требования на точки зрения более низкого уровня. Более того, существует ряд системных проблем, связанных с безопасностью и защищенностью, которые необходимо решать с разных точек зрения. 

Существует набор характеристик системы, включая безопасность, защищенность, отказоустойчивость, надежность и конфиденциальность, которые подчеркивают, насколько хорошо работает система. Помимо характеристик надежности, IIRA также обеспечивает функциональную совместимость, возможность подключения, управление данными, расширенный анализ данных, интеллектуальное управление, динамическое комбинирование и другие функции [4].

Германия официально предложила эталонную модель архитектуры Индустрии 4.0 (RAMI 4.0), чтобы предоставить единую архитектуру в качестве эталона для различных организаций и ассоциаций по стандартизации. 

Первое измерение относится к общей многоуровневой концепции, используемой в информационных и коммуникационных технологиях, которая является основной функцией CPS . Мандат ЕС Рабочая группа по эталонной архитектуре M / 490 предложила модель архитектуры интеллектуальной сети (SGAM) для обеспечения структурированного подхода к разработке архитектуры. Центральными элементами являются пять уровней взаимодействия, включая бизнес, функции, информацию, коммуникации и компоненты. По сравнению с SGAM, RAMI 4.0 использует слой ресурсов для замены уровня компонентов и вставляет новый уровень интеграции. Эти два слоя в цифровом виде представляют различные активы реального мира. Уровень связи реализует стандартизированный протокол связи и управляет уровнем интеграции. Информационный уровень содержит соответствующие данные и применяет правила к одному или нескольким событиям, которые инициируют обработку на функциональном уровне. Функциональный уровень генерирует правила и логику принятия решений, а также имеет все необходимые функции. Бизнес-уровень отображает бизнес-модели и итоговый общий процесс [5].

Второе измерение представляет связанные потоки создания ценности и жизненный цикл от планирования до проектирования, моделирования, производства, а затем до продаж и обслуживания. Эталонным стандартом для этого измерения является IEC 62890 Управление измерениями промышленных процессов (IPMC) и Системы автоматизации и жизненным циклом продукции (ASPLM). Это измерение в основном воплощается в трех аспектах. Во-первых, он разделен на моделирование прототипа и физическое производство на основе стандарта IEC 62890. Во-вторых, выделение различных частей промышленного производства, таких как машины и фабрики, должно включать как виртуальные, так и реалистичные процессы. В-третьих, в процессе построения цепочки создания стоимости факторы промышленного производства тесно связаны цифровыми системами для достижения конечных звеньев в звеньях промышленного производства.

Таким образом, ключевые технологии, такие как облачные вычисления, мобильные периферийные вычисления, которые классифицируются по разным уровням архитектуры, представлены для поддержки множества приложений в промышленном Интернете и оказывают прямое влияние на экономический рост.

Список источников

1. Куприяновский В.П., Намиот Д.Е., Дрожжинов В.И., Куприяновская Ю.В., Иванов М.О. Интернет Вещей на промышленных предприятиях // International Journal of Open Information Technologies. 2016. №12.
2. Магомадов В.С. Исследование потенциала промышленного Интернета вещей // МНИЖ. 2020. №6-1 (96).
3. Черепанов Н.В. Промышленный «Интернет вещей» на предприятии // Инновации и инвестиции. 2019. №10.
4. Zeng, R. Zhang Energy-efficient UAV communication with trajectory optimization IEEE Trans. Wirel. Commun., 16 (6) (Jun. 2017), pp. 3747-3760
5. Lei, et al. Blockchain-based dynamic key management for heterogeneous intelligent transportation systems IEEE Internet Things J.v, 4 (6) (Dec. 2017), pp. 1832-1843

References

1. To Kupriyanovsky.P., D Namiot.E., In Drozhzhinov.I., Kupriyanovskaya Yu. V., M Ivanov.O. Internet of Things at industrial enterprises / / International Journal of Open Information Technologies. 2016. No. 12.
2. Magomadov V. S. Research of the potential of the industrial Internet of Things / / MNIZH. 2020. №6-1 (96).
3. Cherepanov N. V. Industrial “Internet of Things” at the enterprise / / Innovations and investments. 2019. №10.
4. Yu. Zeng, R. Zhang Energy-efficient communication of UAVs with trajectory optimization IEEE Trans. Vired. Commune, 16 (6) (June 2017), pp. 3747-3760
5. A. Lei et al. Dynamic blockchain-based key management for Heterogeneous Intelligent Transport Systems IEEE Internet Things J. v, 4 (6) (December 2017), pp. 1832-1843

Для цитирования: Радов К.С., Тугарин С.В.,  Коровина А.А., Кузнецов М.О. Интеллектуальная трансформация глобальной промышленной системы и ее развитие в экономическом аспекте // Московский экономический журнал. 2021. № 9. URL: https://qje.su/ekonomicheskaya-teoriya/moskovskij-ekonomicheskij-zhurnal-9-2021-47/

© Радов К.С., Тугарин С.В.,  Коровина А.А., Кузнецов М.О., 2021. Московский экономический журнал, 2021, № 9.