ЖУРНАЛ СТА 2/2015

ства в совокупности ознаменовали на- ступление четвёртой промышленной революции, получившей название «Ин- дустрия 4.0» ( Industry 4.0 , табл. 1). Развитие производственных техноло- гий невозможно без развития коммуни- каций. Коммуникационные технологии будущего станут опережать существую- щие технологии по многим параметрам: ● передача больших объёмов данных в реальном времени с минимальными задержками; ● подключение множества конечных устройств с обеспечением надёжности соединения и безопасности данных; ● использование беспроводных техно- логий внутри технологических сетей и для удалённых подключений; ● внедрение энергоэффективных («зе- лёных») технологий. О том, как будут меняться коммуни- кационные технологии с внедрением концепции умного предприятия, рас- сказывается в данной статье. П ЕРЕМЕНЫ В КОНЦЕПЦИИ АВТОМАТИЗАЦИИ Прежде чем обсуждать индивидуаль- ные аспекты коммуникаций, следует рассмотреть структуру будущих АСУ в целом. Сегодняшние системы автома- тизации предприятий подразделяются на несколько достаточно разделённых между собой уровней (рис. 1). Рисунок отображает так называемую пирамиду автоматизации с датчиками, приводами и исполнительными меха- низмами на нижнем уровне, ПЛК, мо- дулями сбора данных и панелями опе- ратора на втором уровне, инженерными рабочими станциями с программным обеспечением для диспетчеризации и управления технологическим процес- сом (SCADA) и автоматизированного управления производством (MES). На верхнем уровне применяется автомати- зированное управление бизнес-процес- сами, в том числе планирование ресур- сов предприятия (ERP), реализуемое на базе серверов и дата-центров. Каждый из уровней такой пирамиды хорошо структурирован. Любое приме- няемое устройство или ПО может быть однозначно отнесено к одному из уров- ней. С концепцией Индустрия 4.0 пира- мида как таковая перестаёт существо- вать. Что касается нижнего технологиче- ского уровня, то он фактически остаёт- ся в неизменном виде. Датчики и испол- нительные механизмы– это физические интерфейсы технологического процес- са, они, конечно, продолжат своё суще- ствование, хотя будут иметь больше «мозгов» и самостоятельности. Являясь частью киберфизических систем ( Cyber Physical Systems, CPS ), они будут авто- номно выполнять множество операций. Все функции, локализованные на бо- лее высоких уровнях, потенциально бу- дут перенесены в высокопроизводи- тельные серверы, расположенные в сер- верных кластерах, дата-центрах или в облаках. Виртуализация, разделение специфических функций и технологи- ческого оборудования, уже имеющие место в современном ИТ-мире, плавно перекочуют и на производственные предприятия. В конце концов, данная концепция обладает большим преимуществом – заметно уменьшается количество рас- пределённого оборудования, что делает управление более простым и снижает затраты на обслуживание. Этот подход к автоматизации производства ещё да- лёк от внедрения, поскольку суще- ствуют проблемы с производитель- ностью, обеспечением функционирова- ния в реальном времени, быстрым сбо- ром данных и коммуникацией с серве- рами. Данные проблемы будут посте- пенно решаться в следующих поколе- ниях автоматизированных систем. С ТРУКТУРА КОММУНИКАЦИОННОЙ СРЕДЫ УМНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ Сеть передачи данных – один из цент- ральных элементов системы автоматиза- ции будущего. Попытаемся сформули- ровать требования к построению и принципы функционирования сети. Топология сети Очевидно, что количество сетевых устройств на умном предприятии будет намного больше, чем сегодня. Разрас- тание сети изменит принципы её орга- низации, используемые топологии и протоколы. Увеличение количества уст- ройств повлечёт за собой рост затрат на кабели, монтажные работы и обслужи- вание. Общая структура умного пред- приятия представлена на рис. 2. ОБ ЗОР / Т Е Х НОЛОГ ИИ 37 СТА 2/2015 www.cta.ru Уровень предприятия ERP Уровень производства MES, SCADA Уровень технологического процесса ПЛК, ЧМИ Уровень технологичесих параметров Датчики, приводы и пр. Технологический уровень Облачные вычисления Высокоскоростная сеть Rial-Time Ethernet • Уровень предприятия • Управление производством • Технологическое управление Серверное облако ЛВС Дата-центр Глобальная сеть WAN Производственная ячейка. Топология «звезда» Производственная ячейка. Топология «звезда» Производственная ячейка. Топология «шина» Производственная ячейка. Топология «кольцо» Удалённые объекты Глобальная сеть Производственный уровень Высокоскоростная сеть Real-Time Ethernet Рис. 2. Схема коммуникационной сети умного предприятия Рис. 1. Перемены в пирамиде автоматизации