Текст книги "Интернет вещей. Новая технологическая революция"

Мачей Кранц
Интернет вещей: новая технологическая революция

Моей жене Касе

Maciej Kranz

Building the internet of things

Copyright © 2017 by Maciej Kranz. All rights reserved

All rights reserved. This translation published under license with the original publisher John Wiley & Sons, Inc

© Перевод на русский язык. Мамедьяров З., сотрудник академии наук (ИМЭМО РАН), 2018

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2018

Предисловие

Сегодня со всех сторон только и слышатся разговоры об интернете вещей (Internet of Things, IoT). Давно возникла необходимость в подобной книге – обстоятельном руководстве, отделяющем шумиху от реальности и способном показать нам практическую ценность интернета вещей и объяснить, с чего начать сегодня, чтобы получить ощутимую выгоду завтра.

Реальность такова, что в мире, где живет более 7 миллиардов людей, по 70 миллионов человек ежегодно присоединяется к среднему классу. Этот растущий класс тратит 8 триллионов долларов на свое потребление, а его нужды заставляют компании повышать производительность, эффективность, гибкость и снижать конкурентные издержки. Производителям также приходится обеспечивать соответствие мировым нормам и эффективно управлять внутренними рисками, в то же время повышая взаимосвязанность своих предприятий.

Интернет вещей существенным образом повлияет на принципы ведения дел транснациональных компаний. Технологии IoT трансформируют производственную среду: в ближайшие десять лет она изменится сильнее, чем за прошедшие пятьдесят. Компания Cisco оценивает один только рынок производства для интернета вещей в 3,9 триллиона долларов, таким образом называя его одним из крупнейших секторов, которые получат выгоду от этой технологии.

Сближение информационных технологий (ИТ) и операционных технологий (ОТ) подвело нас к переломному моменту понимания новой организационной структуры – единого предприятия. В основе этой структуры лежит наше представление, что будущее производства основано на стандартной, немодифицированной технологии Ethernet и открытых системах. Комбинация технологий ИТ и ОТ, которая позволяет органично и надежно связать производственные данные с бизнес-данными и информацией, приводит к качественно новым выгодам. А интернет вещей подстегивает развитие единого предприятия.

Производители еще не скоро поймут все выгоды единого предприятия и стремительно развивающегося интернета вещей. В январе 2015 года журнал Industry Week провел исследование, по результатам которого менее 28 % из 581 опрошенного директора и менеджеры производств сказали, что их производственные помещения подключены к интернету. Только 8 процентов крупных компаний с продажами более 1 миллиарда долларов описали свои организации как «полностью готовые» к использованию новых технологий интернета вещей. Следовательно, внедрение технологий IoT необходимо ускорить.

Интернет вещей начинается с небольших изменений, внедряемых в открытую, стандартную сеть (Ethernet). Мы понимаем всю ценность IoT, дополняя умные сетевые активы современными технологиями, включая масштабируемые вычисления, менеджмент информации, аналитику и мобильность, с целью достижения высококлассных результатов, таких как нулевое время недоступности и сниженное энергопотребление. Единое предприятие, усиленное технологиями интернета вещей, дает беспрецедентные преимущества в продуктивности, эффективности и глобальной конкурентоспособности.

Компания Rockwell Automation гордится, что в 2005 году одной из первых начала внедрять систему интернета вещей. Работая с Cisco, мы знали, что эта новая технология приведет к масштабной трансформации отрасли, и решили стать лидерами этой трансформации. Осуществляя совместные инновационные проекты в сфере разработки продуктов и услуг и запуская образовательные инициативы, мы помогаем компаниям сближаться друг с другом.

Наше сотрудничество шло по фазовому принципу. На фазе 1 мы инициировали совместную разработку продукта. На данный момент мы вместе разработали более 50 продуктов. Мы объединили усилия, чтобы обеспечить сетевую миграцию на Ethernet/IP и активно взаимодействовали с комитетами по стандартизации, чтобы разработать планы миграции, объединяя лучшее из мира ИТ и ОТ.

На фазе 2 мы работали над совместной архитектурой – сначала над единой сетью Ethernet на уровне предприятия, а затем над безопасной промышленной сетью. На фазе 3 мы перешли к разработке совместных решений. На последующих фазах происходил запуск новых бизнес-моделей (переход от капитальных расходов к операционным), включая оплату на основании производительности. Теперь мы вместе работаем над сокращением недостатка квалифицированной рабочей силы посредством организации совместных программ сертификации. Одна только история нашего сотрудничества может служить отличным уроком для любого, кто стремится к внедрению интернета вещей.

За последние 11 лет работы с Мацеем Кранцем Rockwell Automation и Cisco успешно внедрили совместные продукты, архитектуры и решения более чем 10 000 клиентов по всему миру. В этой книге Мацей анализирует уроки, которые преподал нам наш путь к интернету вещей, и делится ими с читателями из всевозможных отраслей. Один из пионеров IoT, Мацей мастерски описал все лучшие практики и объединил их с конкретными советами, чтобы помочь читателям начать строительство своего IoT.

Наши клиенты по-прежнему вовлечены в дискуссии об интернете вещей. Это практическое руководство помогает отделить восторги от реальности и дает советы, как начать движение вперед и как спланировать будущее. Я рекомендую эту книгу бизнес-менеджерам и техническим специалистам всех отраслей – она поможет понять, как ускорить инновационный процесс и повысить продуктивность с помощью успешного внедрения интернета вещей.

Кит Носбуш,

президент Rockwell Automation

Часть 1
Безопасный и новаторский интернет вещей

Глава 1
Без шумихи – все, что нужно знать об IoT для бизнеса

Нравится вам это или нет, интернет вещей (IoT) изменит вашу организацию как ничто другое. Он изменит вашу организацию в большей степени, чем реинжиниринг бизнес-процессов (BPR), методика «шести сигм», бережливое производство, гибкие методы разработки и любые другие бизнес-концепции, которые периодически всплывают, добиваются успеха и забываются, как только появляется следующая. Стоит признать, что на сегодняшний день интернет вещей внедряется в основном постепенно и развивается эволюционно: существующие процессы упрощаются, издержки снижаются, продуктивность растет. Однако это изменится, как только IoT выйдет на новый уровень, будут определены стандарты и повысится безопасность – а работы в этих направлениях уже ведутся вовсю. Поэтому, прошу вас, не поймите меня неправильно. Само собой, интернет вещей станет очень популярен – даже невероятно популярен. Но он не просто модная идея. За IoT будущее – будущее вашей отрасли, вашей организации и, возможно, даже ваше собственное. Добро пожаловать в будущее. Оно называется IoT. Может, сейчас все это кажется очередной шумихой, но в итоге станет очевидно, что IoT на самом деле пока недооценен. Он очень, очень реален.

Вы все равно сомневаетесь. Шумиха вокруг IoT действительно оглушает и отвлекает. Однако за последние несколько лет я преодолел более миллиона миль, по всему миру встречаясь с людьми, чтобы обсудить IoT. Одни из них уже сотворили с IoT невероятное и хотели показать мне результаты своих трудов. Другие столкнулись с проблемами, которые под силу решить IoT, и хотели узнать, как с ними справляются их коллеги. Открою секрет: как выясняется, IoT справляется не со всеми бизнес-проблемами.

И для каких же проблем я не стал бы рекомендовать решение на базе IoT? С ходу в голову приходит не так уж много вариантов. Если все же приступить к перечислению, начать стоит с «умного дома». На Международной выставке потребительской электроники в Лас-Вегасе можно увидеть бытовые приборы, от стиральных машин до кофеварок, которые подсоединены к интернету и связаны друг с другом. Проблема заключается в следующем: хотя я и считаю целесообразным подсоединение отдельных бытовых приборов к интернету, необходимости в установлении связи между всеми ними в среднестатистическом доме пока нет. Существует ряд случаев (например, охрана дома и забота о старших), где необходимо взаимодействие специализированных домашних устройств, однако до немедленной отдачи от использования IoT еще довольно далеко.

На самом деле большинство текущих сценариев использования IoT относятся к сфере B2B («бизнес для бизнеса») и ставят своей целью повышение эффективности и продуктивности существующих процессов. Как я уже сказал, в настоящее время выгоды IoT кажутся лишь добавочными. Реальная отдача IoT сводится к автоматизации существующих процессов, которые отнимают много времени или сил, и некоторому упрощению связанных с ними операций. Итоговые улучшения оказывают определенное влияние на бизнес, но в основном остаются эволюционными. Точно так же и вам после прочтения этой книги стоит в первую очередь сосредоточиться на упрощении и усовершенствовании существующих процессов, что быстро принесет выгоду и подготовит почву для более революционных изменений, новых бизнес-моделей и потоков дополнительной выручки. К примеру, вы можете применить IoT для автоматизации процесса сбора данных, который в настоящее время осуществляется вручную, или установления удаленного контроля там, где сейчас требуются личные визиты. Такие решения уже прекрасно зарекомендовали себя и были отлично задокументированы. Я полагаю, что в будущем многие прорывы IoT будут связаны со сферой B2B2C («бизнес для бизнеса для потребителя»), но сегодня движение в этом направлении только начинается с подачи пионеров отрасли, которые занимаются массовой кастомизацией, обеспечением пищевой безопасности и даже внедрением транспортировки и доставки посредством беспилотных автомобилей и дронов (рис. 1.1).

Рисунок 1.1. Сферы B2B и B2B2C

Тем временем производство по всему миру, включая и Северную Америку, переживает своего рода возрождение, и отчасти это объясняется влиянием IoT. Объединяя некогда изолированные сенсоры, машины, элементы и зоны, автоматизация фабричного производства на базе IoT помогает предприятиям осуществлять интеграцию систем производства и управления и выводить все онлайн через единую сеть. Организации наращивают гибкость для быстрой адаптации к переменам, будь то появление новых продуктов, плановые изменения продуктовой линейки или другие корректировки. Каждая затрагиваемая зона, от всего предприятия до отдельного цеха или погрузочной площадки, в реальном времени получает сигналы об изменениях по сетевым мобильным устройствам, видеомониторам и человеко-машинным интерфейсам. В реальном времени информация также отправляется в обратную сторону по всей производственной цепочке, так что каждый элемент её, от поставок до производства и распространения, получает возможность быстро реагировать на изменения.

Все это показывает эволюционные улучшения, которые в совокупности дают реальную бизнес-выгоду. Подобная выгода достигается также в сферах транспортировки, коммунальных услуг, сельского хозяйства, «умных зданий», образования, торговли, здравоохранения, спорта и развлечений – и даже в армии. В этих отраслях компании делают первые шаги на своем пути к IoT, начиная с малого. И все же процессы совершенствуются и приносят финансовые результаты, которые существенно увеличивают выручку, что я продемонстрирую в главах 3 и 4.

Итак, это не теория. Это реальность сегодняшнего дня. Не найти примера лучше легендарного американского производителя мотоциклов Harley-Davidson Motor Company. Компания работала в условиях жесткой международной конкуренции, в то время как ее целевая аудитория старела, а молодые покупатели выбирали другой тип мотоциклов[1]1
  Trefis Team, Harley-Davidson’s Success Story in the U.S., Forbes, December 19, 2014. http://www.forbes.com/sites/greatspeculations/2014/12/19/harley-davidsons-success-story-in-the-u-s/#58c4074550fc.


[Закрыть]. Необходимо было повысить гибкость и способность быстро реагировать на изменения, а также эффективность и продуктивность. Интернет вещей дал Harley-Davidson все нужные возможности. И вот каким образом.

Компания столкнулась с целой серией проблем, знакомых многим американским предприятиям, особенно крупным корпорациям, которые уже являлись лидерами рынка или стремились к тому, чтобы ими стать. Слишком много денег тратилось на оплату труда. Производство не было согласовано с ИТ-операциями. Повсюду были горы несовместимых данных. «Назовите что угодно – мы страдали от всего», – сказал мне один из бывших менеджеров Harley.

В итоге компания собрала всех ключевых лиц из ИТ-сектора и операционного отдела (или сектора операционных технологий, ОТ). Во всех отраслях и в большинстве компаний ИТ и ОТ на удивление несговорчивы: складывается впечатление, что ИТ родом с Венеры, а ОТ – с Марса. Компании удалось добиться того, чтобы люди из разных групп собрались вместе и начали диалог. Позднее они привлекли к дискуссии своих коллег и работали, пока не сформировали единую команду людей, готовых взаимодействовать друг с другом и с другими бизнес-подразделениями Harley-Davidson с целью извлечения выгоды из использования IoT. Компания объединила несколько своих сетей в единую сеть и начала консолидировать горы данных. Когда готовилась эта книга, один из заводов Harley-Davidson был уже полностью переведен на работу на базе IoT. Результаты впечатляют. «Раньше нам приходилось мучительно долго расставлять приоритеты и решать возникающие проблемы, но теперь с этим можно справиться за одно утро», – сказал менеджер. Это на порядок улучшило существовавшие процессы и сразу привело к повышению производительности, эффективности, гибкости и адаптируемости. Результаты оказались столь поразительными, что другие заводы Harley-Davidson вступили в борьбу за право следующими внедрить у себя интернет вещей.

Более того, это только операционные результаты. Не менее впечатляющи и ключевые бизнес-показатели Harley-Davidson после внедрения изменений на базе IoT:

• высвобождение рабочей силы позволило на 80 % ускорить процесс принятия решений;

• существенно сократились затраты и время подготовки к работе;

• непрерывное управление активами позволило дополнительно улучшить процесс принятия решений;

• учет активов привел к повышению производительности на 6,8 %;

• продолжительность цикла сборки на заказ (BTO) сократилась в 10–25 раз (с 18 месяцев до двух недель);

• использование оборудования на базе автоматизации IoT возросло на 7–12 %.

Все это привело к повышению доходности на 3–4 %. И это только один завод!

В Harley-Davidson связали выживание компании с IoT, и технология стала приносить огромные результаты после внедрения на первом же заводе (рис. 1.2). Именно такое будущее привлекает всех тех, кого я называю поколением IoT.

Если посмотреть на последние 25 лет развития отрасли высоких технологий, станет заметно, что изменения непрерывны. Каждые три-семь лет организациям приходится полностью преображаться. Пропустившие один технологический переход компании еще могут восстановиться, если поспешат догнать конкурентов. Однако пропустившие два технологических перехода, скорее всего, обречены. Согласно данным Бостонской консалтинговой группы, из составленного 50 лет назад списка компаний S&P 500 до сих пор функционируют лишь 19 %[2]2
  Reeves, Martin, and Lisanne Pueschel. “Die Another Day: What Leaders Can Do About the Shrinking Life Expectancy of Corporations”. The Boston Consulting Group’s bcg.perspectives, July 2, 2015. https://www.bcgperspectives.com/content/articles/strategic-planninggrowth-die-another-day/


[Закрыть]. Остальные уже прекратили свое существование.

Как показывает уровень «смертности» S&P 500, мы так привыкли к изменениям, что даже не замечаем, как они происходят. Помните магнитофоны, CD-диски, VHS-кассеты и автоответчики? Появление каждого из этих изобретений существенным образом изменило общество. Когда я спрашиваю своих детей о CD-дисках и VHS-кассетах, ответом мне служат пустые взгляды. Что насчет домашних телефонов? Я недавно встретил девушку-подростка, которая не узнала сигнал «занято»: она никогда не слышала его прежде. Когда ей объяснили, что к чему, она была поражена, так как считала, что у всех есть голосовая почта и удержание вызова. Магнитофонам, CD-дискам, VHS-кассетам и автоответчикам от силы 30 лет, а они уже не только вышли в тираж, но и оказались забыты. Пришедшие им на смену технологии теперь интегрированы в ваш смартфон. Общество и бизнес не стоят на месте.

Рисунок 1.2. Пример Harley-Davidson

Теперь самое время рассказать немного о себе. Как уже было сказано, я отец нескольких детей, но вам гораздо важнее мой опыт в сфере интернета вещей. Заниматься IoT я начал 12 лет назад, когда работал менеджером в Cisco и в составе небольшой группы полетел в Кливленд, где мы приступили к совместной работе по внедрению изменений в промышленную сеть Ethernet с компанией Rockwell Automation. Эта задача была весьма непростой, потому что требовала от нашей команды совершенно новых навыков и квалификации, а также предполагала наличие множества версий модифицированных систем. И все же мы справились. Несколько лет спустя мы решили, что Cisco пора сосредоточиться на сегменте промышленных сетей, и создали Connected Industries Group, которой я и управляю. Мы также решили использовать термин «интернет вещей», чтобы описывать феномен взаимосвязи всего и вся. В общем, с этого я и начал.

Далее мы планировали расширить свое портфолио модифицированных инфраструктур, набраться опыта в сфере вертикальных решений, построить сопутствующую экосистему, которая смогла бы дополнить наши навыки – уже тогда мы понимали, что разросшимся IoT одной организации управлять будет не под силу, – и создать платформу для вертикальных приложений и аналитики в реальном времени. Мы также принялись рекомендовать IoT другим компаниям отрасли, чтобы они заинтересовались его потенциалом и вместе мы смогли бы превратить идею IoT в крупную рыночную возможность, доступную каждому. Судя по последним независимым отраслевым прогнозам, сулящим появление миллиардов взаимосвязанных устройств за считаные годы и триллионные прибыли, все пока работает довольно неплохо. Но главное – мы начали это осуществлять. Надеюсь, что после прочтения этой книги вы тоже присоединитесь к нам, внедрив в своей организации IoT и став участником основанной на IoT экономики.

Сегодня темп изменений уже не просто неизменен; изменения стали новым статус-кво. Поступающее на работу цифровое поколение знает только непрестанные перемены. Для них это стиль жизни, который, скорее всего, не переменится до самой их старости. Но неважно, сколько нам лет, ведь все мы принадлежим к тем, кому суждено увидеть революционные перемены.

Так как же вашему предприятию выжить в такой среде? Как избежать той печальной участи, которую мы увидели в списке S&P 500? Об этом и рассказывает данная книга, которая помогает понять грядущие перемены и разработать стратегию, способную обеспечить вашему бизнесу и карьере не только выживание, но и процветание. Победители этой новой эры распознают изменения, происходящие вокруг нас, и будут готовы подстраиваться и переучиваться снова и снова. Они и есть поколение IoT.

Как нам определить этих победителей? Если вы принадлежите к поколению IoT, то выступаете за открытые стандарты, открытое сотрудничество, открытые коммуникации и открытые, гибкие бизнес-модели и готовы строить сложную партнерскую экосистему для разработки и внедрения гибких, динамичных решений для бизнеса. Проигравшие же упорно придерживаются старых способов ведения бизнеса или пытаются работать самостоятельно. Мы не раз видели их в прошлом. Они работают на базе закрытых или полустандартных технологий и используют бизнес-модели, которые изолируют покупателей, в итоге уничтожая всю изначально созданную выгоду.

Хотите еще один пример трансформации на базе IoT? Как насчет крупного американского автоконцерна Ford Motor Company? Не так давно компания вместе с конкурентами висела на волоске во время финансового кризиса. Сегодня Ford поумнел и провел перестройку процессов. Двадцать пять из сорока автозаводов уже используют технологии IoT для ускорения внутренней коммуникации и взаимодействия друг с другом. Теперь к сети Ford подключены заводы по всему миру. Более того, современная автоматизированная система планирования производства в реальном времени управляет работой заводов, обрабатывая более двух миллиардов вариаций. В результате Ford продает больше автомобилей, чем когда-либо раньше. Спасибо IoT.

Принимая решение о внедрении IoT, первым делом оценивают его способность справляться с угрозами безопасности. Если эта способность слишком низка, компании не спешат внедрять IoT, а следовательно, не получают выгоду от растущего количества способов его применения в различных отраслях производства.

Понимая это, отрасль выводит безопасность в приоритет: в настоящее время безопасность IoT интегрируется в само ядро промышленности и общественной инфраструктуры, включая такие фундаментальные области, как транспорт и логистика, энергетические системы, водоснабжение и общественная безопасность. Однако сделать предстоит еще многое. Нам все еще не хватает навыков, образованности и информированности. Многие компании по-прежнему настроены очень скептически и полагаются на дискредитировавший себя подход физического разделения для обеспечения безопасности своих заводов и инфраструктуры. Разделение ОТ и ИТ мешает им внедрять современные и хорошо зарекомендовавшие себя практики обеспечения безопасности.

Как же организациям следует подходить к безопасности IoT? Согласно «Отчету об уязвимости данных – 2015», подготовленному компанией Verizon, большинство нарушений требований безопасности связано с известными уязвимостями, которые компании вовремя не устранили имевшимися у них средствами. Следовательно, первым делом необходимо внедрить лучшие из существующих практик, следуя трем основным принципам:

• Внедрение основанной на единой политике архитектуры безопасности, построенной на базе открытого, стандартизированного подхода с автоматизированными возможностями для самозащиты и самовосстановления в результате оценки рисков.

• Объединение стандартов. Подрядчики и предприятия должны оптимизировать стандарты ИТ-сферы и лучшие практики ОТ, заполнив пробелы в стандартизации между профильными организациями и организациями, выстроенными горизонтально.

• Сотрудничество. ОТ, ИТ, команды информационной безопасности (главные специалисты по информационной безопасности), а также все подрядчики и консультанты должны совместно работать над созданием общих архитектур, не только включающих требования ОТ в портфель решений поставщика ИТ, но и поддерживающих форм-факторы, требования к работоспособности системы и интеграцию с традиционными промышленными протоколами. Безопасность не ваше отличие, это ваш фундамент. Следовательно, давайте учиться вместе и делиться накопленными знаниями.

Да, IoT во многом отличается от ИТ: он более распределенный, более разнородный, более динамичный. Многие новые сценарии IoT требуют совершенно новых подходов к безопасности. Мы более подробно изучим их в главе 9. Но первый шаг к безопасности IoT – использование более чем 30-летнего опыта и лучших практик, которые нам дали системы безопасности ИТ. Не будем изобретать велосипед.