Siemens i IoT: bezproblemowa integracja świata fizycznego i wirtualnego

Niezależnie od tego, czy chodzi o fabryki, systemy zarządzania ruchem kolejowym i ruchem, czy zdecentralizowane systemy dystrybucji energii, trendem jest łączenie poszczególnych urządzeń w całe systemy - proces oparty na integracji świata fizycznego z wirtualnym światem danych. Rezultatem jest to, co Siemens nazywa Siecią Systemów. W miarę ewolucji tego procesu, Siemens umożliwi swoim klientom wzbogacenie istniejącego sprzętu dzięki zaletom wszechświata cyfrowego bez narażania na szwank ochrony danych lub własności intelektualnej.

Nasze codzienne życie wypełnia się coraz większą liczbą urządzeń, które pozwalają użytkownikom dowiedzieć się o stanie obiektu przez Internet lub chmurę. Przykłady tego trendu obejmują opaski do monitorowania kondycji, czujniki monitorujące poziom wilgotności roślin oraz domy, które uczą się ustawiać ciepło i oświetlenie w celu dopasowania do stylu życia ich mieszkańców. W miarę ewolucji tego procesu realistyczne jest oczekiwanie, że w końcu każda „rzecz” zostanie wyposażona w adres internetowy, otwierając w ten sposób zupełnie nowe sposoby interakcji z tymi „rzeczami”.

Ten paradygmat Internetu rzeczy (IoT) otwiera ogromne możliwości dla Siemensa. W końcu Siemens jest ważnym graczem w łączeniu sprzętu i oprogramowania - na przykład w rozwiązaniach automatyzacji produkcji, w systemach zarządzania ruchem kolejowym i drogowym oraz w zdecentralizowanym dostarczaniu energii elektrycznej.

Mimo to fabryki, sieci komunikacyjne i sieci elektroenergetyczne są znacznie bardziej złożone niż smartfony i opaski śledzące. Wszystkie są przykładami rzeczywistych i wirtualnych systemów, które zostały ze sobą powiązane i które często obejmują nawet infrastrukturę krytyczną. Klienci w tak krytycznych obszarach mają zupełnie inne oczekiwania dotyczące bezpieczeństwa, niezawodności i trwałości niż klienci kupujący inteligentny termostat lub system monitorowania wilgotności w zakładzie. Co więcej, tacy klienci chcą wzbogacić swój istniejący sprzęt dzięki zaletom ewoluującego wszechświata cyfrowego bez narażania na szwank ochrony danych lub własności intelektualnej. Właśnie dlatego Siemens rozwinął koncepcję Internetu przedmiotów dla aplikacji przemysłowych, aby stworzyć sieć systemów, co oznacza, że ​​systemy są cyfrowe, komunikują się ze sobą i mogą działać autonomicznie. Wizją firmy Siemens jest to, że w miarę kształtowania się ekosystemu jego elementami będzie zarządzać za pomocą przyszłych technologii internetowych, które wykorzystują znormalizowane protokoły i języki tego rodzaju, które są obecnie używane w Internecie.

Połączenie rzeczywistego świata z wirtualnym światem danych oferuje klientom Siemens wiele korzyści. Umożliwia im to szczegółowe przechwytywanie i analizę bieżącego stanu systemu i jego części w dowolnym momencie. To z kolei daje ogromne możliwości oszczędności dzięki konserwacji predykcyjnej, a także duży potencjał optymalizacji systemów. Wykorzystując dzisiejsze technologie ze środowiska WWW, systemy można często wdrażać i uruchamiać szybciej i bardziej ekonomicznie. Inteligencję systemu można w razie potrzeby rozdzielić między rzeczywiste komponenty i systemy wirtualne w chmurze, co zapewnia większą niezawodność i ochronę danych klientów. Wreszcie, w miarę przekształcania się cyfrowego krajobrazu w ten sposób, łatwiej będzie aktualizować systemy o nowe funkcje lub aktualizować oprogramowanie systemowe w locie, podobnie jak smartfony i inne urządzenia są aktualizowane za pośrednictwem aplikacji.

Dlaczego inteligentne sieci potrzebują transformatorów rozdzielczych

Jednym z wielu przykładów, w których nasza Sieć Systemów oferuje zalety, są inteligentne sieci. Jeszcze kilka lat temu sieci elektroenergetyczne były zorganizowane w ścisłej hierarchii. Ale dzisiaj stały się systemami zdecentralizowanymi. Instalacje fotowoltaiczne i inne odnawialne źródła energii dostarczają energię elektryczną do sieci w sposób nieuregulowany i zmienny, przy poziomach napięcia, które kiedyś miały zastosowanie tylko do odbiorców, a nie do generatorów. W najgorszym przypadku może to spowodować niestabilność siatki.

Tak więc siatki muszą mieć możliwość przeciwdziałania zmieniającemu się otoczeniu. Jednym z elementów są tutaj transformatory rozdzielcze, które mogą regulować niezależnie i wspólnie, aby wygładzić wahania napięcia w swoich lokalnych obszarach. Ale do tego potrzebują własnej inteligencji i zdolności komunikacyjnych - innymi słowy, muszą być „inteligentni” i połączeni w sieć. I tu pojawia się jedna ważna różnica od typowego scenariusza Internetu przedmiotów. Internet przedmiotów jest podłączony do chmury, a chmura to miejsce, w którym przetwarzane są przede wszystkim dane - na przykład z czujników sprzętu. Czas reakcji i niezawodność są często priorytetem drugorzędnym. Ale w sieci systemów same rzeczy mają inteligencję. Mogą reagować lokalnie, szybko i niezawodnie, jednocześnie wykorzystując moc chmury do optymalizacji.

Jak zachować tajemnicę

Aby zrealizować wizję sieci systemów, powiązane oprogramowanie musi być w stanie zrozumieć dane, aby móc na ich podstawie wyciągać inteligentne wnioski. Jest to możliwe tylko wtedy, gdy informacje opisujące znaczenie danych są już obecne lub podane obok nich. Ludzcy eksperci mogą odpowiedzieć na tego rodzaju wyzwanie, ponieważ rozumieją kontekst, w którym osadzone są dane. Ale oprogramowanie musi być wyraźnie określone w kontekście. Kontekst ten zawiera jednak ważne informacje o danym systemie i powiązanych z nim procesach, które w wielu przypadkach są cennymi tajemnicami biznesowymi, których operator byłby bardzo niechętny do dostarczania niefiltrowanego do chmury. W związku z tym lepiej jest, aby maszyny same mogły wyciągać wnioski lokalnie, aby kontekst był chroniony. Na przykład w odniesieniu do transformatorów rozdzielczych mogą one niezależnie oceniać, czy wygładzić krytyczny stan sieci, czy też będą potrzebować pomocy z wyższego poziomu, zapewniając w ten sposób wysoki poziom ochrony danych poprzez ograniczenie tajemnic do systemów lokalnych.

Chociaż są zlokalizowane, informacje te mogą jednak zostać wykorzystane do generowania wartości - na przykład poprzez konserwację predykcyjną lub rozwój nowych usług. Aby wykorzystać te i inne dane z systemów przemysłowych, pociągów lub turbin gazowych, Siemens polega na Sinalytics. To nowa platforma do analizy danych przemysłowych, która umożliwia oferowanie nowych usług cyfrowych każdemu klientowi. Sinalytics przetwarza dane z wielu różnych systemów rozproszonych i ich czujników w czasie rzeczywistym, a także obsługuje lokalne przetwarzanie danych bezpośrednio w urządzeniach.

Droga do samostabilizujących się sieci

Kolejną zaletą podejścia Web of Systems jest to, że otwiera drzwi do podejścia opartego na platformie, w którym funkcje mogą być dystrybuowane i instalowane jak aplikacje oraz działać w podobny sposób. Na przykład usługi mogą być łatwo dystrybuowane, dzięki czemu środowisko systemowe jest bardziej atrakcyjne nie tylko dla Siemensa, ale także dla jego klientów, a nawet własnych klientów. W takim środowisku transformator dystrybucyjny mógłby na przykład uruchamiać aplikacje do energooszczędnego zarządzania oświetleniem ulicznym w sąsiedztwie. Gdy wymagana jest aktualizacja lub potrzebna jest nowa funkcja, oprogramowanie można przesłać zdalnie.

Inteligentny transformator dystrybucyjny - nowy projekt Siemensa - jest już stosowany w praktyce do regulacji napięcia w sieci niskiego napięcia, a zatem jest kluczową częścią przyszłego systemu znanego jako inteligentny wtórny węzeł podstacji (ISSN). Dzięki mocy obliczeniowej i opcjonalnemu połączeniu komunikacyjnemu, iSSN zapewni znacznie więcej niż tylko zasilanie gospodarstw domowych odpowiednim napięciem. Umożliwi to sieci energetycznej radzenie sobie z dodatkowymi zasilaniami lub obciążeniami bez potrzeby masowej rozbudowy infrastruktury.

Ten iSSN jest obecnie rozwijany w kontekście projektu Web of Systems. Na przykład jego połączenie internetowe znacznie ułatwi uruchomienie, konserwację i aktualizację. Każda taka podstacja dostarczy bogactwo danych, które umożliwią identyfikację potencjalnie destabilizujących warunków sieci, zapewniając w ten sposób ważne dodatkowe narzędzie do predykcyjnego planowania sieci elektroenergetycznej.

Ale transformator dystrybucyjny sam z siebie nie tworzy sieci systemów. Pozostałe elementy sieci elektrycznej - liczniki, systemy dystrybucji budynków, systemy fotowoltaiczne, samochody elektryczne - również muszą być wyposażone w czujniki, lokalną inteligencję i zdolność do komunikacji. To już się dzieje. Dla Siemensa oznacza to nowe możliwości w praktycznie każdym z sektorów, w których prowadzi działalność.

Sieci systemów, które już działają

Siemens już wykorzystuje Webs of Systems do wdrażania rozwiązań, które wcześniej wymagały dużej ilości prac inżynieryjnych lub instalacyjnych. Jednym z przykładów jest system ładowania autobusów elektrycznych, który Siemens zainstalował w wielu europejskich miastach. Tutaj wszystko, od elektroniki magistrali i stacji szybkiego ładowania po systemy zarządzania zapleczem, komunikuje się przez Internet w celu koordynacji i optymalizacji procesu ładowania. Innym przykładem jest optymalizacja sieci dystrybucji wody za pomocą sieci czujników, która wykrywa wycieki i minimalizuje zużycie energii przez pompy. Ważnym punktem jest tutaj to, że integracja danych odbywa się w kontekście istniejących systemów kontroli. Siemens przygląda się podobnym sytuacjom w wielu innych istniejących instalacjach. Powód tego jest oczywisty: klienci chcą niezawodności i elastyczności, które są cechami charakterystycznymi zaawansowanych systemów cyfrowych. Sieć systemów może być niezbędnym kluczem do uzyskania tych korzyści.

Przeczytaj całą historię tutaj…