Тенденции в сфере управления технологическими процессами шагают в ногу со временем, и активное развитие машинного обучения, ИИ и прочих изысков концепции IoT оказывает на неё существенное влияние. В нашей статье мы рассмотрим, как внедрение ACУ ТП с ИИ-функционалом может революционизировать организацию рабочих процессов на различных предприятиях.

IoT против классических АСУ ТП

С зарождением необходимости управления технологическим процессом в различных отраслях начались попытки его механизации и автоматизации. Так, в 1784 году Оливер Эванс создал первую автоматизированную водяную мельницу, которая стала прообразом промышленных мукомольных механизмов, а в начале XX века Генри Форд впервые применил конвейер для массового производства технически сложной продукции – автомобиля. Современные системы управления технологическим процессом позволяют достичь согласованности, экономичности и безопасности производств или предприятий, предоставляющих разнообразные услуги, обеспечивая высокий уровень надёжности контроля с минимальной задержкой передачи информации. Вопреки распространённому заблуждению, АСУ ТП уместны не только для ведения производств каких-либо изделий, но также для обслуживания различных промышленных сетей: предприятий по добыче полезных ископаемых, энергосетей, заправок и пр. Управление технологическим процессом осуществляется за счёт комплекса систем диспетчерского управления и сбора данных при помощи камер, датчиков, пультов и исполнительных устройств.

Исторически системы IoT чаще ассоциируются с процессом сбора данных, а не с непосредственным контролем компонентов технологических процессов. В действительности же подобные системы видят более полную картину происходящего, чем системы дистанционного мониторинга, за счёт более сообщённого пула данных и алгоритмов их анализа. Например, IoT-система не просто знает, что дверь открыта, а свет включён, но связывает эти события между собой и находит им объяснение: в помещении есть люди. Так, система может отслеживать местоположение сотрудников в помещении и адаптировать уровень освещения в зависимости от того, какой элемент технологического процесса актуален в текущий момент. Возможности IoT актуальны и за пределами производств, например, на стройплощадке или на водоочистных сооружениях. И наконец, современные системы интернета вещей позволяют создавать автономные функциональные ячейки, которые обеспечат защиту технологического процесса от потенциальных угроз как со стороны бытовых проблем вроде временного отключения локальной сети, так и с точки зрения кибербезопасности.

Интеграция интернета вещей в управление технологическим процессом

Концепция «Индустрия 4.0» или четвёртая промышленная революция предусматривает внедрение компонентов IoT в классические системы управления технологическим процессом. Одним из наиболее актуальных примеров их сочетания является модернизации систем безопасности перевозок товаров продуктовой группы. Традиционно эта сфера полагалась на использование рефрижераторов для контроля темпов роста численности патогенов, однако охлаждение не предотвращает их появления. В магистральных перевозках, например, при транспортировке свежих фруктов из тропических стран в умеренные широты, даже медленный рост числа патогенов является нежелательным. Учёные не первый год занимаются поиском решения этой проблемы, и многочисленные исследования показали, что озонирование воздуха в контейнере позволяет избавиться от патогенов, сохраняя продукты свежими. Подобные меры требуют соблюдения особых режимов, которых достаточно трудно придерживаться в мануальном режиме.

Эффективным решением этой проблемы стало изобретение компании EPIC iO – система размером с чемоданчик, которая берёт на себя задачи по отслеживанию состояния атмосферы в транспортном контейнере и впрыскиванию правильного количества озона, необходимого для контроля уровня патогенов. Это автономная IoT-система, которая производит непрерывный мониторинг и самостоятельно рассчитывает дозу впрыска озона, не требуя вмешательства человека: все данные загружаются в облако для независимого анализа эффективности работы системы. Подобные технологии размывают границы между IoT и АСУ ТП в их классическом понимании, обеспечивая более высокий уровень надёжности, точности, реактивности и автономности систем управления технологическим процессом.

Роль IoT и ИИ в АСУ ТП нового поколения

Функционал упомянутого выше устройства для озонирования продуктов питания можно было бы расширить за счёт более глубокой интеграции технологии ИИ, например, в виде видеонаблюдения с распознаванием лиц. Даже незначительные концентрации озона могут оказывать раздражающее действие на слизистые оболочки, провоцировать приступы астмы или головные боли. Озон – мощный окислитель, имеющий немало вариантов применения в промышленных и потребительских отраслях, однако его применение на объекте требует принятия мер по обеспечению безопасности персонала. Безусловно, можно было бы полагаться на классические элементы IoT вроде датчиков движения, однако в помещении большой площади функция ИИ-видеонаблюдения поможет АСУ эффективнее фиксировать присутствие людей и регулировать концентрацию озона в воздухе.

Будущее автоматизированных систем управления технологическим процессом

По мере развития технологий масштабы АСУ ТП смогут охватывать не отдельные цеха, предприятия или здания, но целые города, и роль IoT и искусственного интеллекта в подобных системах будет только расширяться. Важным шагом на пути к реализации концепции «Индустрия 4.0» станет значительное повышение уровня автоматизации широкого спектра технологических процессов. В частности, развитие программного обеспечения позволит системам управления стать более самостоятельными в вопросах принятия решений, например, при изменении показателей на датчиках, всё больше минимизируя степень вмешательства человека. Кроме того, благодаря совершенствованию технологий многие процессы станут не только более автономными, но также более безопасными для человека.

Например, сегодня большинство роботов на производствах являются узкоспециализированными, требуют исчерпывающего программирования и могут представлять опасность для людей из-за низкого уровня развития инструментов мониторинга тактильного контакта. Сочетание технологий АСУ ТП и IoT избавит роботов от перечисленных недостатков, сделав возможным их самостоятельное обучение и безопасное взаимодействие с человеком. Кроме того, наличие общего пула данных станет отличной площадкой для эффективного поиска неисправностей и дальнейшего развития технологий.