Современные тенденции развития промышленного Интернета вещей

В последнее время произошли огромные технологические преобразования, которым уделяют большое внимание разработчики, аналитики и бизнес-сообщества в области Интернета вещей (IoT) и промышленного Интернета вещей (IIoT), сетей 5G, искусственного интеллекта, блокчейна, машинного обучения, дополненной и виртуальной реальности (AR/VR) и во многих других сферах. В статье представлены материалы исследований и аналитические данные, в которых обсуждаются различные аспекты технологии IIoT, перспективы развития на ближайшие несколько лет и прослеживаемые тенденции.

Швецов Дмитрий

521
В ЗАКЛАДКИ

IoT готовится к массовому применению

Начиная с 2019 года Интернет вещей (IoT) представляет собой новую технологическую тенденцию и привлекает всё большее внимание широкой публики. Но здесь следует отметить широкое развитие нового направления – Интернет вещей для всех (IoT For All). Понимая его важность, эксперты отрасли выдвигают на первый план наиболее перспективные направления, такие как сети 5G, умные города, кибербезопасность, пограничные и облачные вычисления, развёртывание гибридных вычислительных сетей, дополненную реальность (AR – Augmented Reality), демократизацию в управлении и многое другое. Например, пилотные проекты умных городов становятся всё более популярными, начиная со сбора данных обо всём, с транспортной инфраструктуры и заканчивая системами занятости и коммунальными услугами. Однако на многих предприятиях отсутствуют должные меры безопасности для защиты подключённых устройств и датчиков от сетевых атак. Без создания киберустойчивой системы становятся уязвимыми компоненты системы управления умным городом, которые подвергаются более широким и серьёзным атакам.

Тренды в области развития IoT на ближайшую перспективу

Интернет вещей, когда-то нишевая технология для стартапов, теперь является технологией, на которой предприятия стоимостью в миллиарды долларов строят своё будущее. Промышленный Интернет вещей (IIoT) уже изменил наш образ жизни. На горизонте очень много перспективных технологий, которые в состоянии за несколько лет оказать глубокое влияние на повседневную жизнь. Долгожданное внедрение сетей 5G обещает кардинально изменить пространство IIoT в ближайшей перспективе, от изменения формы управления нашими городами до цифровой трансформации отраслей промышленности. Аналитики компании Gartner выделяют ряд ключевых трендов в области IoT на 2019–2023 годы [1]. Интернет вещей коренным образом меняет способ взаимодействия людей с высокотехнологичными предприятиями. Не менее важно, что соглашения о взаимодействии человека и IoT без экранов и клавиатуры всё ещё находятся в стадии разработки. То, как это произойдёт, будет иметь большое значение для определения роли, которую играет IoT как в потребительских, так и в бизнес-приложениях. Специалисты Gartner делятся выявленными ими ключевыми тенденциями развития Интернета вещей. Социальные проблемы и пользовательский опыт являются самыми интригующими среди них. На симпозиуме Gartner/ITExpo в Барселоне (Испания) в начале этого года исследовательская фирма представила доклад о 10 стратегических тенденциях, которые будут влиять на Интернет вещей с 2019 по 2023 годы (рис. 1).
Иллюстрация с сайта gartner.com
Специалисты Gartner отметили, что пользовательский опыт применения IoT включает в себя широкий спектр технологий и взаимодействий в дизайне. По их мнению, пути развития IoT зависят от четырёх ключевых факторов: новых датчиков, новых алгоритмов, новых архитектур и контекста опыта их применения, а также опыта использования социальных сетей. И до сих пор послужной список действительно полезных IoT-устройств и интерфейсов не является законченным.

Искусственный интеллект: тенденции, которых нужно остерегаться

В течение 2018 года мы стали свидетелями резкого роста платформ, инструментов и приложений, основанных на машинном обучении и искусственном интеллекте. Эти технологии повлияли не только на программное обеспечение и Интернет-индустрию, но и на другие отрасли, такие как здравоохранение, юриспруденция, производство автомобилей и сельское хозяйство. В 2019 году и в последующие периоды мы будем продолжать наблюдать прогресс в сфере дополненной реальности и технологий, связанных с искусственным интеллектом (ИИ). Такие компании, как Amazon, Apple, Facebook, Google, IBM и Microsoft, вкладывают средства в исследования и разработки в прикладных отраслях ИИ, что поможет экосистеме приблизить ИИ к потребителям. Машинное обучение и искусственный интеллект станут ключевыми технологическими тенденциями 2019 года. ИИ существенно повлияет на отрасль, от бизнес-приложений до ИТ-поддержки.

Рынок платформ цифровых решений IIoT

Сегодня компаниям необходимо создать индустриальную IoT-платформу или, по крайней мере, быть очень активными партнёрами в одной или даже многих из них, чтобы соответствовать своим бизнес-целям. Платформа соединяет ваш мир с остальным миром. Часто, когда мы говорим о промышленном Интернете вещей (IIoT), его легко спутать с IoT. На самом деле IIoT вырос из IOT (рис. 2).

Иллюстрация с сайта statista.com
Это платформа, которая станет местом встречи для конвергенции информационных и операционных технологий (OT). Сейчас разрозненные миры движутся к созданию набора решений Industry 4.0, где будут задействованы программное обеспечение, оборудование и инженеры-эксперты. Именно слияние технологий, процессов, безопасности и организации платформенного взаимодействия является ключевым фактором успеха и становится
основным драйвером платформенных решений. Эти изменения происходят быстрыми темпами, когда потребности объединения операционных технологий с ИТ требуют найти поставщика платформенных решений, чтобы решить данную проблему и стать катализатором новых способов мышления. Как уже было сказано, индустриальная технология IoT довольно сильно повзрослела, как и зрелость разработчиков, платформ и конечных потребителей IoT.

Основные тенденции IoT и лучшие мировые практики

Большие данные и искусственный интеллект

ИИ и Data Science (наука о данных) занимают лидирующие позиции во всех сферах технологий, поскольку они доказали своё место в качестве символов новой цифровой эры. Исследовательская фирма Gartner прогнозирует, что в 2019 году мы увидим 14,2 млрд «связанных вещей», которые могут привести к огромным объёмам данных. Данные – это топливо IoT и, прежде всего, ключ к тому, чтобы компании принимали правильные решения о продуктах, услугах, подборе персонала, стратегии и т.п. В то же время не данные сами по себе гарантируют успех, а способность интерпретировать их с помощью широкого инструментария аналитики. Из-за огромного объёма данных, генерируемых интеллектуальными устройствами, компании стремятся внедрить технологии, которые могут помочь им разобраться в этих данных. Цифровые лидеры будут использовать машинное обучение и искусственный интеллект на платформах с улучшенной вычислительной мощностью, которые позволят усовершенствовать качество машинного обучения на базе «улучшенных» больших данных.

Подключённые облака

Многие компании выбрали облака для хранения своих данных, но затраты на такие услуги могут быть значительными, и облачное хранилище ограничивает пропускную способность при доступе к данным. Это подтолкнуло к поиску новых способов организации облачной инфраструктуры. Поскольку компании осознают, что использование только одного ресурса публичного или частного облака, или центра обработки данных (ЦОД) может оказаться не лучшим вариантом, они ищут оптимальное их сочетание. Новая технология подключаемых облаков набирает обороты для удовлетворения потребностей компаний, когда им требуются облачное хранилище, сети и безопасные платформы для развёртывания приложений. В стремлении к беспрепятственному, безопасному и оптимизированному доступу компании будут использовать сочетание рабочих нагрузок, работающих в публичных, частных и гибридных средах, формирующих среду Multicloud, которая включает несколько облаков.

Граничные вычисления, и не только

Хотя облака будут оставаться горячей темой в ближайшей перспективе, но в обозримом будущем в пространстве IoT усилится переход от централизованных и облачных решений к пограничным архитектурам. Граничные вычисления, где сеть хранит данные в микроцентрах для обработки, предлагают более дешёвые и зачастую более эффективные решения для обработки данных. Часть из них хранится локально рядом с устройством IoT, что при необходимости делает его легкодоступным, а трафик в сети уменьшается, и затраты на пропускную способность каналов связи сводятся к минимуму. Однако это не является конечной точкой, поскольку набор уровней, связанных с пограничной архитектурой, в итоге превратится в более сложную архитектуру, включающую широкий спектр устройств и служб, связанных в динамическую сетку. Сетчатая архитектура позволит создавать более гибкие интеллектуальные системы IoT с высокой скоростью реакции.

Цифровые двойники

Технология цифрового двойника, также известная как гибридные двойники, или виртуальное прототипирование, относится к виртуальной копии реального продукта, актива, процесса или системы, которая может использоваться для различных задач. Это инструмент моделирования, который работает с искусственным интеллектом, машинным обучением и IoT, чтобы улучшить опыт предприятий за счёт оптимизации операций с цифровыми данными.

5G как новая беспроводная сеть

Грядущие технологии 5G, основанные на использовании спутников нового поколения на низкой околоземной орбите и сетей обратного рассеяния, заслуживают достойного внимания на рынке IoT, с целью оптимизации энергопотребления, пропускной способности, минимизации задержек, плотности соединения, эксплуатационных расходов и качества обслуживания. Если 2018 год был годом фиксированных приложений 5G, то в 2019 году 5G будет расширяться за счёт мобильных устройств, меняя ландшафт Интернета вещей.

Инновационные датчики

Рынок датчиков также будет постоянно развиваться с появлением новых устройств специального назначения, охватывающих всё больше сфер применения со сниженным энергопотреблением, необходимых для работы в глубоких нейронных сетях, что, в свою очередь, позволит применять новые пограничные архитектуры с использованием функции DNN в конечных устройствах IoT с низким энергопотреблением. Как следствие, датчики с пониженным потреблением тока, которые будут способны работать в новых приложениях, станут более доступными, появятся новые алгоритмы, позволяющие получать больше информации из современных технологических процессов.

Основные изменения в обществе

Социальный IoT

Интернет вещей – это очень широкая технология, которая охватывает все сферы, от потребительских устройств до крупномасштабного производства. Тем не менее, не ясно, готова ли общественность к повсеместному использованию технологий IoT. Таким образом, по мере развития IoT всё большее значение будет приобретать широкий круг социальных, правовых и этических вопросов. Чтобы решения IoT стали успешными, им надо быть не только технически эффективным, но и социально приемлемы­ми. Этот круг вопросов включает право собственности на данные и выполненные на их базе вычисления, алгоритмическое смещение, конфиденциальность и соблюдение всех норм Общего регламента по защите данных (GDPR – General Data Protection Regulation).

Управление Интернетом

Упоминая GDPR, мы должны сказать, что по мере расширения IoT всё более важной становится потребность в развитии структуры управления, обеспечивающей надлежащее поведение при создании, хранении, использовании и удалении данных. Управление проектами, связанными с IoT, будет варьироваться от простых проверок устройств и обновлений микропрограмм до сложных вопросов, таких как управление устройствами и стратегическое использование генерируемых ими данных.

Инфономика

Идея продажи данных, собранных на базе интеллектуальных платформ и сервисов компании, может быть, не нова, но теория и философия инфономики выводят монетизацию данных на новые высоты. Данные будут рассматриваться как стратегический бизнес-актив, который должен аккумулироваться на счетах компании, что повлечёт за собой соответствующие риски и возможности, связанные с брокерской деятельностью.

Пользовательский опыт

Интернет вещей меняет правила взаимодействия человека с устройствами, не оснащёнными экранами и устройствами ввода. В будущем пользовательский опыт IoT (UX – User eXperience) будет определяться четырьмя факторами: новыми датчиками, новыми алгоритмами, новыми архитектурами и накопленной экспертизой, а также социально-ориентированным опытом. Кроме того, разработчики UX должны будут реализовать новые перспективы без использования экранов и клавиатур, а также без использования цифровых помощников с голосовым управлением.

Что такое промышленный Интернет вещей (IIoT)?

Промышленный Интернет вещей (IIoT) относится к расширению Интернета вещей (IoT) и использованию его в отраслях промышленности и в специализированных приложениях. IIoT сосредоточен на технологиях межмашинного обмена (M2M), больших данных, машинном обучении, которые позволяют предприятиям повышать эффективность и надёжность своих операций. IIoT охватывает промышленные приложения: робототехнику, медицинские приборы и производственные процессы со специализированным программным обеспечением. IIoT выходит за рамки обычных потребительских устройств и межсетевого взаимодействия физических устройств, обычно связанных с IoT. Его отличает пересечение информационных и операционных технологий. OT относится к объединению в сеть операционных процессов и промышленных систем управления (ICS – Industrial Control Systems), включая человеко-машинные интерфейсы (HMI), системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA), распределённые системы управления (DCS) и программируемые логические контроллеры (PLC).
Конвергенция ИТ и OT обеспечивает отрасли промышленности большую интеграцию систем, с точки зрения автоматизации и оптимизации, а также лучшую управляемость цепочек поставок и логистики. Мониторинг и управление физической инфраструктурой в таких отраслях, как сельское хозяйство, здравоохранение, промышленное производство, транспорт и коммунальные услуги, упрощаются благодаря использованию технологий IIoT, интеллектуальных датчиков и исполнительных механизмов, а также удалённого доступа и управления.
В контексте четвёртой промышленной революции, получившей название Industry 4.0, IIoT является неотъемлемой частью того, как киберфизические системы и производственные процессы должны преобразовываться с помощью больших данных и аналитики. Данные в реальном времени, полученные от датчиков и других источников информации, помогают промышленным устройствам и инфраструктурам в «принятии решений», в выработке «идей» и конкретных действий. Кроме того, машины могут автоматизировать задачи, которые не могли решить предыдущие промышленные революции. В более широком контексте IIoT имеет решающее значение при объединении отдельных экосистем или в управлении умными городами и умными предприятиями. Последовательный сбор и передача данных между интеллектуальными устройствами и машинами предоставляют предприятиям дополнительные возможности роста. Большие данные позволяют предприятиям выявлять ошибки или неэффективные участки цепочек поставок и немедленно устранять их, тем самым подталкивая к повседневному улучшению эффективности операций и использования финансов. Правильная интеграция IIoT также может оптимизировать использование активов, прогнозировать точки отказа и даже запускать отдельные процессы обслуживания автономно.

Каковы соображения безопасности и проблемы при принятии IIoT?

Применение IIoT может привести к стремительному развитию функциональности отраслей, но наряду с этим существует проблема увязки со стратегиями цифрового преобразования отраслей промышленности при одновременном поддержании высокого уровня безопасности систем в условиях увеличения количества и возможностей соединений. Можно ожидать, что в сфере АСУ ТП хорошо развиты такие аспекты, как безопасность персонала и качество продукции. Однако, учитывая, что OT интегрируется в Интернет, требуется внедрение более безопасных интеллектуальных решений, что, в свою очередь, создаёт множество новых проблем, которые потребуют понимания работы IIoT. При реализации IIoT следует уделять особое внимание трём аспектам: доступность, масштабируемость и безопасность. Доступность и масштабируемость уже стали неотъемлемыми составляющими систем управления производственными процессами. Однако безопасность до сих пор остаётся узким местом при интеграции IIoT в реальные производственные и бизнес-процессы. Во-первых, многие компании всё ещё используют устаревшие системы автоматизации, которые находятся в эксплуатации в течение десятилетий и остаются неизменными, что затрудняет внедрение новых технологий. Кроме того, распространение интеллектуальных устройств привело к появлению уязвимостей в системе безопасности подобных систем. Приверженцы IIoT де-факто несут ответственность за обеспечение безопасного использования своих подключённых устройств, но их производители также обязаны защищать своих потребителей при развёртывании систем и обеспечить превентивные меры при возникновении проблем с безопасностью. Более того, требования к кибербезопасности выдвигаются на первый план, так как с годами появляются катастрофические инциденты в области безопасности и ликвидации их последствий. Хакеры, получившие доступ к подключённым системам, могут серьёзно влиять на их работоспособность и, как следствие, создавать угрозу для бизнеса. В определённой степени отрасли и предприятия, внедряющие IIoT, должны планировать обеспечение безопасности и действовать так, как это делают высокотехнологичные компании, чтобы надёжно управлять физическими и цифровыми компонентами. Одной из главных проблем, связанных с IoT, является фрагментация технологий, и IIoT, в свою очередь, не освобождается от поддержки уже существующих стандартов, протоколов и архитектур. Использование в системах IIoT, например, стандартов и протоколов, таких как транспорт телеметрии с очередью сообщений (MQTT) и протокол ограниченных приложений (CoAP), может препятствовать взаимодействию систем IIoT.

Каковы риски для систем IIoT?

Многие проблемы безопасности, связанные с IIoT, обусловлены отсутствием базовых мер безопасности. Пробелы в безопасности, такие как открытые порты, ненадлежащая практика аутентификации и устаревшие приложения, способствуют возникновению рисков. Специалисты предприятий уже знакомы с вероятным воздействием на бизнес ИТ-систем из-за киберпреступности или заражения вредоносным ПО. Однако конвергенция ИТ и ОТ представляет новый значительный фактор риска – реальные угрозы, которые могут затронуть даже гражданское население. Небезопасные системы IIoT могут привести к сбоям в работе и финансовым потерям, а также к другим значительным последствиям. Большее число подключённых сред означает высокую степень угрозы безопасности систем, таких как:
  • программные уязвимости, которые могут быть использованы для атак на системы;
  • устройства и системы, подключённые к Интернету и доступные для поиска;
  • вредоносные действия, например целевые атаки и взлом данных;
  • системные манипуляции, которые могут вызвать сбои в работе (например отзыв продукта) или саботаж (например остановка производственной линии);
  • неисправность системы, которая может привести к повреждению уст­ройств и физических средств либо к травме операторов или людей поблизости.
Известный пример взлома системы OT через ИТ-среду – кибератака в декабре 2015 года против энергосистемы на Украине, когда злоумышленники смогли заразить ИТ-инфраструктуру, чтобы отключить критически важные системы и электроэнергию в тысячах домашних хозяйств.
Как отрасли и предприятия должны обеспечить безопасность IIoT?
Безусловно, стремление предприятий к повышению производительности операций имеет важное значение для IIoT, но комплексная безопасность систем должна рассматриваться как нечто более важное. Подключение OT к Интернету может придать бизнесу более динамичное развитие за счёт получения дополнительных данных, генерируемых интеллектуальными датчиками в реальном времени. Но неспособность или нежелание инвестировать в кибербезопасность может свести на нет все ожидаемые выгоды. Вот тут-то и должна быть обеспечена безопасность с помощью новой архитектуры IIoT и встраиваемых решений. Базовая структура безопасной платформы промышленного Интернета вещей представлена на рис. 3.
Иллюстрация с сайта trendmicro.com
Наличие центра операционной безопасности (SOC – Security Operations Center) имеет решающее значение для упреждающего мониторинга и защиты от широкого спектра угроз, которые влияют на подключённые среды. Это централизованное подразделение позволяет предприятиям отслеживать значительное количество угроз, формировать нужные предупреждения или осуществлять превентивные меры, с которыми могут столкнуться пользователи IIoT-платформы, и обеспечивает быстрое реагирование на киберугрозы. SOC особенно полезен для объектов, нуждающихся в лучшем мониторинге и постоянном анализе состояния их безопасности. Целью групп SOC является обнаружение угроз безопасности, мониторинг любых аномальных действий и возможность немедленного решения проблем до того, как может возникнуть какой-либо инцидент. Этот подход решает проблемы, которые могут возникнуть с устаревшими системами, системами с плохой диагностикой и медленным временем отклика.
Однако изменения в ландшафте угроз, а также в промышленной инфраструктуре требуют, чтобы предприятия адаптировали свою защиту к новым и неизвестным угрозам. Приверженцы IIoT могут сделать акцент на решение вопросов безопасности в среде OT, учитывая, что это специализированная область, за счёт внешних сервисных служб. Привлечение экспертов в области безопасности, которые могут понимать различные виды угроз и принимать быстрые меры по смягчению и ликвидации последствий атак, должно быть приоритетным направлением для предприятий, идущих по пути конвергенции ИТ/ОТ. Наличие полного стека защиты, предварительно встроенного в различные уровни реализации IIoT, от устройств, сетей и до облаков, позволило бы предприятиям безопасно осуществлять свою деятельность.
Уровень безопасности устройств обычно включает в себя устройства и приложения IIoT, представленные различными производителями и поставщиками услуг. При внедрении IIoT разработчики должны знать, как производители и поставщики услуг передают и хранят данные, с точки зрения требований систем безопасности. А в случае возникновения каких-либо проблем с безопасностью производители и поставщики услуг должны иметь возможность активно уведомлять предприятия об угрозах и оперативно устранять возникшие уязвимости.
В сетевой архитектуре есть шлюзы, которые собирают данные с устройств. Это та часть, где предприятия должны иметь системы предотвращения вторжений следующего поколения (IPS – Intrusion Prevention System), чтобы они могли отслеживать и обнаруживать потенциальные атаки. Шлюзы необходимы там, где обычно находится центр управления, который выдаёт команды различным устройствам. Центр управления является наиболее важным местом, где организации должны внедрить усиленные меры безопасности для обеспечения защиты от заражения вредоносным ПО или хакеров, которые получают контроль над базовыми сетевыми устройствами.
Наконец, в облаке поставщики должны иметь средства обеспечения безопасности, которые запускают защиту на основе облачных сервисов, чтобы снизить риск того, что хакеры воспользуются существующими уязвимостями в облачных хранилищах данных. Это необходимый компонент серьёзного подхода к защите облачных данных, подтверждающий тот факт, что в организациях действуют соответствующие службы и методы по защите данных.
Поэтому для защиты систем IIoT требуется защита от угроз и сквозная защита, от шлюза до конечной точки, которые способны обеспечить:
  • регулярный мониторинг и обнаружение угроз в случае заражения вредоносным ПО;
  • лучшую видимость угрозы и раннее обнаружение аномалий;
  • проактивное предотвращение угроз и атак между ИТ и ОТ;
  • безопасную передачу данных;
  • IPS следующего поколения для предотвращения атак вследствие уязвимостей;
  • защиту серверов и приложений в цент­ре обработки данных и в облаке.●

Литература

1. Top Strategic IoT Trends and Technologies Through 2023 [Электронный ресурс] // Режим доступа : https://www.gartner.com/en/documents/3890506.

Автор – сотрудник фирмы ПРОСОФТ
Телефон: (495) 234-0636
E-mail: info@prosoft.ru
Текст сообщения*
Перетащите файлы
Ничего не найдено
 


ПОДПИСАТЬСЯ НА НОВОСТИ

Будьте всегда в курсе самых свежих новостей
и узнавайте первыми о содержании нового номера

Подписка на новости