От идей и проектов к собственному представлению
Разработка национального концепта, подхода по его применению при создании полномерной, новой экосистемы человека на уровне государства, является наиболее приоритетной задачей, особенно в складывающихся на данном этапе условиях развития человеческого мира. Растущее благодаря развитию науки влияние технологий, оказывающее непосредственное воздействие международного уровня, убирающее между странами разграничивающие факторы (прим.: территориальные, научные, политические, экономические, культурные, социальные), осложняет, но в тоже время способствует подобной разработке.
Формирование национального концепта и подходов, опирается прежде всего на краеугольные составляющие, как исследования, анализ, науку ее фундаментальную и прикладную составляющую, активное включение последних в развитие вектора перспективных технологий. Первые показывают активность западных стран в вопросе разработки, внедрения концептов и проектов способных привести к новой промышленной (прим.: научно-технической) революции. Вывести на новый технологический этап развития человека и всех сфер его жизни. Западные государства, объединяют свои идеи, наработки, заделы, разрабатываемые технологии в национальные, а порой и международные инициативы, подходы, проекты. Они в свою очередь оказывают сильное влияние на развитие государств, не вырабатывавших собственных, национальных стратегий в данном направлении. Стоит отметить, что подобные инициативы в процессе формирования проектов, учитывают важную институциональную составляющую в аспектах человеческой жизнедеятельности.
На данный момент основными маркерами среди инициатив и проектов являются:
проект ФРГ «Industrie 4.0» («Индустрия 4.0»);
«Advanced Manufacturing Partnership» – стратегия, применяемая с целью развития производства в США;
«Factories of the Future» – концепт по созданию автоматизированных заводов будущего
Основным, активно развивающимся среди данных подходов, является проект «Индустрия 4.0». Зародившийся и получивший старт в 2011 году в городе Ганновер, на выставке-ярмарке Промышленников Германии, популяризирующийся концепт-проект, выражается в определенном форм-факторе четвертого порядка – «Промышленной революций IV (I4.0)».
Методы и подходы, применяемые при реализации проекта «Индустрия 4.0», базируются на устройствах, изделиях и аппаратной составляющей произведенной германскими предприятиями, что представляется понятным. В свою очередь, с точки зрения государственной безопасности и растущего уровня зависимости от цифровых, а в последующем и «умных», созданных не на базе отечественных электронных и аппаратно-программных компонентах, решений, является не правильным. Подходы, заложенные в проекте «Индустрия 4.0», не предусматривают наших национальных особенностей и уровня развития экономики, и в частности предприятий промышленности, что подтверждают проводимые практические исследования. В дополнение приведенные выше совокупные проблемы являются одними из основных в перечне задач по разработке национального концепта, российского проекта по переходу нашей Индустрии на новый технологический этап.
Базис концепта: основные аспекты и первые этапы реализации
Исходя из этого одной из Российских компаний «Genome», работающей в сфере перспективных технологий был запущен процесс формирования национального концепта[1] и соответствующего подхода. «Genome» выработало решения по ключевым аспектам концепта, некоторые, наиболее обсуждаемые, рассмотрены как пример ниже (прим.: решения описаны концептуально, описывая техническую часть решений частично).
Первый аспект
Аппаратно-программный уровень развития предприятий промышленности, выражающийся в не обновляемом продолжительное время парке промышленных установок и оборудования. Отсутствия единого программного обеспечения управляемое процессом производства, синхронизируемое при необходимости со смежными дополняемыми программами. В рамках описываемого выше проекта «Индустрия 4.0» решение по данному аспекту заключается в необходимости провести модернизацию, заменив оборудование (прим.: желательно на немецкое), закупить лицензию на право использования соответствующего, управляющего ПО, обеспечить техническую поддержку (прим.: минимум на первое время), чтобы получить полноценную киберфизическую систему Предприятия. Но с этим связано ряд условий, во-первых, не каждое Предприятие обладает экономической возможностью такого апгрейда. Во-вторых, на основании проведенного исследования, о готовности отдельно взятого предприятия промышленности, было уставлено, что создавать производства такого уровня необходимо с нуля. Два главных фактора, не способствующие развитию нужного вектора на Предприятиях и выхода на полномерный «цифровой уровень», «умных систем». Тем самым видно, что проект (прим.: не возможности перспективных технологий) не принимает во внимание сформировавшиеся особенности, которые учитывает национальный концепт.
Решением в данном аспекте является аппаратно-программный комплекс «box» (прим.: проектное название). Разработка которого находится на стадии научно-исследовательской работы, проводимой «genome». Предусматривает в своей комплектации расширяемый, специализированный набор датчиков, сетевое и серверное оборудование и устройства, обеспечивающие передачу данных и их взаимодействие. Подобное полномерное решение, разрабатываемое по унифицированному принципу, представляет возможность разворачивать и устанавливать его из «коробки» на существующие установки и оборудование Предприятия. Тем самым снижется процент требующих замены установок и станков, появляется возможность создавать и выпускать продукты, отвечающие пользовательским запросам. Позволяет при необходимости осуществить замену требуемого парка оборудования поэтапно. Не перестраивать или не строить с нуля Предприятия. Данное решение[2] состоит из расположенных на оборудовании «точек ввода данных», что позволяет отслеживать работоспособность и износ отдельных деталей, осуществлять в зависимости от настройки программного обеспечения и ширины охвата данной системы, уведомление или закупку соответствующих материалов или деталей (прим.: последнее подразумевает действие в автономном режиме). Стоит подчеркнуть, что это «коробочное» решение возможно развернуть на каждом необходимом оборудовании и предприятии вне зависимости от габаритов и размеров. На следующем этапе (прим.: упоминается ниже) будет прорабатываться вопрос программной составляющей, который также не имеет окончательного решения в проекте «Индустрия 4.0». Речь идет об устранении в программном обеспечении, используемом машиной или пользователем, отказов, зависаний, вызванных системными ошибками, обновлениями ПО, а в сочетании с проблемами сети, не возможностью «выйти» в сеть, синхронизировать операцию. Результатом, который можно встретить с достаточной регулярностью, является не возможность использовать устройство по назначению или отдать команду на выполнение операции в ручном режиме.
Второй аспект
Построение «сети» обеспечивающей взаимодействие комплексов, представленных в первом аспекте, развернутых на разных объектах. Применение «box» не в рамках одного завода, а нескольких или использование комплекса благодаря унифицированной платформе на фермерских полях, требует проработки решения в части создания сети связи и передачи данных. Разработка топологии сети, архитектуры аппаратной составляющей, обеспечение достаточного канала и его защиту, шифрование данных при передаче, хранении и использовании данных. В данном аспекте единого, систематизированного решения нет, в том числе и в проекте «Индустрия 4.0». Операторы сотовой связи смотрят на два основных решения NB-IOT и 5G. Первое использует в основе технологии LPWAN, прямое применение которых также неполноценно отвечает национальным особенностям нашей страны. Несмотря на то, что топология и архитектура применяемая при построении данной сети: во-первых, учитывает и дает возможности передачи данных на значительные расстояния; во-вторых, представляет не лицензируемые канал связи, протоколы и возможность использования собственной компонентной базы, позволяющие организовать необходимую сеть с передачей данных, возникает определенное условие. Выражаемое в точном представлении передаваемого объема данных, требований предъявляемым к скорости и энергопотреблении «точек ввода данных».
Решение, применимое в формируемом национальном концепте, отвечающее нашим особенностям, состоит из нескольких этапов. Первым, разработка собственной компонентной базы, модулей с последующим включением в существующую архитектуру LPWAN. Вторым, разработка на базе полученных положительных результатов первого этапа, сформированной аппаратной части, устройств (прим.: «точек ввода данных»), произведенных на разработанной компонентной базе и открытого протокола LoRa, апгрейд и выработка собственного протокола (прим.: возможно путем совмещения, требует проведения НИР). Это позволит перейти к созданию собственной технологии и архитектуры сети, обеспечивающей передачу данных на дальние расстояния. Третьим, разработка единого стандарта способного определить физический слой сети, ее параметры, топологию и универсальность архитектуры, что позволит разворачивать вне зависимости от параметров объекта к примеру, дом, завод, ферма. Параллельно создание собственного программного обеспечения позволит обеспечить безопасность и устранит недостатки LPWAN связанных с доступом и управлением сети. Результатом станет созданная технология передачи данных, выраженная в физическом слое в виде сети, предназначенной для сбора, передачи данных, обеспечивающая межмашинное взаимодействие устройств и «вещей».
Третий аспект
Представляется как баланс между объемом передаваемых данных, их своевременностью, полезностью и энергоэффективностью устройств. Последнее напрямую влияет на работоспособность и предъявляемые требования к аккумуляторам устройств. В первую очередь тем, что используются в «сети» как «точки ввода данных».
Передаваемые данные в условиях развития «цифровой» основы являются стержнем или управляющим содержанием. Объем используемых в взаимнообратной цепочке «передача-прием» данных растет. «Сеть» и физические объекты, для обеспечения выполнения данной цепочки, требуют постоянного подключения к интернету и источнику питания, как следствие в разрабатываемых «умных системах» встает вопрос о разработке устройств с небольшим потреблением энергии или источников питания не влияющих на изменение параметров или технологических особенностей устройств, систем.
Актуален этот вопрос и в проекте «Индустрия 4.0». Поиск решения в области исследования и разработки источников питания устройств ведется и в рамках формирования национального концепта по развитию Индустрии. Но наряду с этим часть решения по данному вопросу, уже находиться на стадии проработки.
Объем передаваемых и анализируемых данных в системах редко прямо пропорционален объему используемым данным при выполнении конкретной задачи, которая поставлена машиной или пользователем. Исходя из этого анализируются и пересматриваются алгоритмы по анализу данных, изучению получаемой информации, по ее использованию, применению при выполнении «сетью», системой, машиной, пользователем задачи. Последний является показательным критерием в оценке важности, необходимости, своевременности и полезности переданной информации. Важным является возможность получить из переданной информации знание и использовать его в решении задач. Исходя из этого, частью данного решения предусматривается разработка рекомендаций и стандарта по данным. Стандарт должен содержать модель, применение которой обеспечивает необходимый объем, передаваемый в сетях, количеству собираемых данных с оконечных устройств, качеству получаемой информации способной выработать и применить машиной знания для решения задачи или «развития».
Решение ключевых аспектов включая приведенные выше в качестве примера, позволили перейти ко второму этапу[3] формирования национального концепта, отвечающему за полномерную разработку архитектуры систем «глубокой» автоматизации и соответствующих «сетей» (прим.: будущих «умных сетей»). В свою очередь базирующихся, на развитии информационно-коммуникационных технологий, которые позволяют применять и внедрять «цифровую» основу в системах, разворачиваемых как в аппаратной, так и программной среде. Иными словами, применение датчиков, подключенных к центральному процессору или программируемой плате, проводным путем в рамках одной производственной установки или беспроводным путем, совмещая несколько таких установок.
Некоторые примеры по реализации второго этапа в части формирования национального концепта, предусматривают следующее, во-первых, разработку, создание на Предприятиях производственных циклов, направленных не на изготовление массовых серийных изделий, а индивидуальных продуктов под запросы пользователей. Подобное обеспечивается получением данных от будущего пользователя, с последующей передачей на разработку при помощи R&D, созданием киберфизической системой Предприятия готового продукта и доставкой его пользователю, прибегая для удобства, например, к дронам.
Во-вторых, организация взаимодействий «личной сети» пользователя и «сети» предприятия образованной из киберфизических систем, обеспечит отслеживание продукта с учетом сохранения конфиденциальности данных, по определенным параметрам, которые позволят пересмотреть как технические характеристики изделия, так и цену на него. В-третьих, развитие Индустрии в части промышленности невозможно без гражданского сектора, при исследованиях, проводимых в «genome», а также западными коллегами, определяется тенденция по смещению акцента в сторону человека. Человек, его запросы, идеи и пожелания, требования, предъявляемые к будущему продукту, являются теми исходными данными с которыми предстоит работать в дальнейшем «умной фабрике». Исходя из этого в процессе формирования национального подхода к развитию Индустрии в нашей стране будет решаться задача по созданию «личной сети» человека, ее концептуальная и техническая часть. Именно в пределах «личной сети» будут формироваться условия, влияющие на потребности, особенности (дизайн-эргономика, технические характеристики, перечень выполняемых задач), в том числе и выпускаемых продуктов. «Личная сеть» человека, к примеру, будет знать, понимать его потребности, управлять процессами заказа, получения и рекомендациями, набором знаний по использованию изделий, это то, чего мы должны достичь в гражданской части в рамках формирования и реализации национального концепта по развитию Индустрии.
«Мышечная ткань» будущей экосистемы
Как следствие, национальный концепт, который нам предстоит сформировать, обеспечит Индустриальное развитие, появится возможность отказаться от подходов, реализуемых в рамках проекта «Индустрия 4.0». Будет обеспечена государственная безопасность, экономическая независимость страны, технологически осуществится выход с промежуточного этапа развития «Интернета вещей».
По последнему, важно сделать следующее, при формировании национального концепта развития Индустрии и созданию собственной экосистемы, заложить в основу инициативу, идею имеющую сейчас международное представление в виде «Интернета вещей». Инициатива (уже оформленная в концепт), которая постепенно позволит организовать человеческие системы (структуры) в единый «живой» организм. Ей сейчас нужна «мышечная ткань» – стандарты. Организованные в «Интернете вещей» постоянно развивающиеся возможности информационно-коммуникационных технологий позволят вывести «вещи» (объекты физического мира), устройства на новый уровень, сделать апгрейд существующего мироуклада и человека. Первый, на техническом (включая применение биомиметики), второй на биоинженерном уровне. Но на данный момент процессы, структуры, системы, устройства, «вещи» в мире «Интернета вещей», представляемые как «умные», более напоминают телефон, с которого (пользуясь определенным оператором) нельзя позвонить на нужного оператора. Разработка рекомендаций, унифицированных и объединенных стандартов (прим.: начать стоит с разработки рекомендации по терминологии) способна решить этот вопрос. Ведь никому из нас не хотелось бы иметь дома к примеру, бытовую технику с разным типом подключения воды и включения в электрическую сеть. Эволюция устройств, «вещей», объектов, технологий должна создать революцию и привести к появлению действительно «умных систем», «умных сетей», коммутируемого мира. Подобный, описываемый выше процесс в свою очередь сможет обеспечить грамотно организованная реализация подходов, предусмотренных национальным концептом развития Индустрии и созданию собственной экосистемы.
При формировании концепта ведется определение необходимых изменений, которые важно реализовать при работе административно-управленческого ресурса государственного аппарата, предприятий промышленности, коммерческих структур и компаний гражданского сектора. Руководители слабо представляющие вектор развития перспективных цифровых, сквозных технологий, опираются на частичную эволюцию устройств и не полномерный апгрейд систем. При разработке последних двух используя, крупные промышленники, используя существующие запатентованные разработки, а средние коммерсанты открытое программное обеспечение, дешевые доработки. Данный подход необходимо исключить из процесса реализации национального концепта развития Индустрии и создания собственной экосистемы, поскольку он (прим.: такой подход) создает мнимый протекционизм, который в переломный момент превратит значение преимущества в обратный порядок.
Исходя из этого реализация подхода должна происходить с учетом рекомендаций и стандартов, разработка проектов которых ведется на настоящий момент.
Полученные благодаря созданию национальной экосистемы решения и технологии обеспечат создание первого в своем роде «искусственного интеллекта», не метода, приближенного к человеческому в определенной степени (на определенном этапе развития), «искусственного интеллекта» что собственно и является одной из ключевых целей.
[1] В данном контексте – представление. Определенное представление формирующейся системы, демонстрирующая какие механизмы, подсистемы и структуры необходимы, какое место они занимают. Набор задач, которые необходимо решить, чтобы получить понимание и подтверждение тому, почему они нужны в формирующейся системе (прим.: концепте), что они делают и за, что отвечают.
[2] Содержит общее концептуальное описание
[3] Исходя из формата статьи полный перечень этапов не приводится
