IoT riešenia sú už dnes technicky aj ekonomicky dostupné

Ak si zadáte do vyhľadávača slovné spojenie internet of things (internet vecí), dostanete viac ako tri miliardy relevantných odkazov. Podstatnejšia ako tisícky definícií či teoretických článkov je praktická skúsenosť. Aplikácií využívajúcich princípy internetu vecí v doprave, logistike či výrobných podnikoch je zatiaľ ako šafranu. Juraj Boledovič, konzultant spoločnosti DXC Technology, sa v nasledujúcom rozhovore podelil o možnosti, prínosy a skúsenosti z využívania IoT v reálnej praxi nielen v doprave a logistike, ale aj iných odvetviach.
IoT riešenia sú už dnes technicky aj ekonomicky dostupné

Ak sa firma rozhodne reálne zaoberať takou témou, ako je internet vecí, má na to asi pádny dôvod. Aký bol teda ten váš?

Tradičné IT firmy sa boria s problémom, že väčšina podnikov už má nasadené systémy na plánovanie podnikových zdrojov (ERP), systémy automatizácie a riadenia logistiky či výroby a pod. Preto sme si aj my položili otázku, ktoré doteraz technicky a nákladovo náročné alebo vôbec neriešiteľné problémy by sme dokázali pre našich zákazníkov vyriešiť pomocou nových, nastupujúcich technológií. K nim z nášho pohľadu patrí napr. využívanie blockchain technológií na overovanie kontraktov, využívanie umelej inteligencie či strojového učenia pri podpore rozhodovania alebo nasadenie riešení založených na internete vecí (IoT) na zber údajov z procesov a zariadení a pod.

My sme sa zamerali práve na tú poslednú spomenutú oblasť. Sám som bol trochu skeptický na začiatku diskusie s mojimi kolegami, pretože väčšina z nás si v rámci pojmu internet vecí predstaví chladničku, ktorá sleduje stav potravín a následne upozorní majiteľa na nedostatok niektorej nich, alebo kvetináč, ktorý hlási nízku úroveň vlahy v pôde a pod. Nás však zaujímali IoT riešenia pre logistické alebo výrobné procesy. Teda rozsahom počtu nasadených snímačov alebo veľkosťou pokrytia územia veľké riešenia, ktoré by priniesli nejakú novú, pridanú hodnotu pre zákazníka.

Bolo nám jasné, že naše riešenie bude postavené na dvoch pilieroch – telekomunikačných sieťach, ktoré umožňujú miliónom zariadení posielať veľké množstvo malých správ pri minimálnych nákladoch. Druhým pilierom budú rôzne typy snímačov, ktoré možno vyrobiť opäť s veľmi nízkymi nákladmi a ktoré môžu fungovať bez ohľadu na to, kde budú umiestnené. Tieto dva piliere sú podľa mňa základom takej malej revolúcie, keď máme možnosť zbierať údaje z takých procesov a zariadení, z ktorých to doteraz nebolo technicky ani ekonomicky možné alebo výhodné.

Keď sa povie internet vecí – ako toto slovné spojenie vnímate vy, čo pre vás v skutočnosti predstavuje?

Ako som už spomenul, môže to byť aj tá chladnička, inteligentné hodinky alebo mobil s pripojením na internet. Všetky tieto zariadenia majú však niečo spoločné. Vyžadujú pripojenie do nejakej štandardnej telekomunikačnej siete, čo je z pohľadu nákladov, technického zabezpečenia či zabezpečenia napájania takýchto zariadení náročné. Aj tieto zariadenia patria do skupiny IoT, ale takýto prístup nemôžem použiť pri IoT riešeniach pre priemyselné procesy alebo logistiku. My sme hľadali riešenie, keď by bolo možné osadiť nejakým snímačom napríklad železničné vozne určené pre nákladnú prepravu.

Ten nemá možnosť pripojenia na elektrickú sieť, často sa nachádza mimo dosahu štandardných GSM telekomunikačných alebo wi-fi sietí a pod. Snímač by mohol napr. registrovať polohu vozňa cez GPS, príp. sledovať ďalšie parametre týkajúce sa prevádzky vozňa. Čiže sme hľadali riešenie pre také oblasti, kde sa nachádza veľa zariadení rozmiestnených na veľkých plochách, napr. už spomínané železničné nákladné vozne alebo poľnohospodárske či stavebné mechanizmy. Cieľom bolo získať nové údaje ako podporu s cieľom lepšieho rozhodovania.

Bez možnosti otestovania v reálnej aplikácii končia takéto nápady často v šuplíkoch. Nájsť však vhodného zákazníka do takéhoto projektu asi nie je jednoduché. Záujem by mal asi prejaviť aj on.

Hľadali sme zákazníka, ktorý by ocenil väčšie množstvo informácií o svojich procesoch, z ktorých by dokázal získať podporu na ich zefektívnenie a lepšie informácie z hľadiska rozhodovania. Nakoniec sme sa dohodli na otestovaní IoT riešenia so spoločnosťou ZSSK CARGO, ktorej vedenie má seriózny záujem získať o nimi prevádzkovaných nákladných železničných vozňoch podstatne viac informácií, ako je to v súčasnosti. A týkalo sa to rôznych oddelení v ich spoločnosti – prevádzky, údržby či obchodu.

Aký bol východiskový stav v tomto smere u zákazníka?

Stav bol poplatný tomu, ako funguje z historického hľadiska prevádzka na železniciach. Je tam niekoľko entít, napr. vlastník železničnej infraštruktúry, pod ktorého spadajú aj výpravcovia v jednotlivých staniciach. Tí majú povinnosť pri prejazde vlaku stanicou zaznačiť túto skutočnosť do informačného systému. No túto informáciu môžu posunúť ďalšej entite v reťazci – majiteľovi vlakovej súpravy, príp. majiteľom jednotlivých vagónov, ktorí na základe toho môžu presne identifikovať, kde sa aktuálne ich vlak či vagóny nachádzajú. Rovnako túto informáciu môže dostať zákazník železničných spoločností, aby mohol sledovať, kde sa nachádza jeho tovar.

Tento systém informovanosti sa rádovo komplikuje pri prechode vlaku či vozňa do zahraničia, kde sa vlakové súpravy rozpájajú a spájajú. Vzhľadom na to, že integrácia informačných systémov poskytovateľov železničnej prepravy na Slovensku a v zahraničí je z tohto pohľadu obmedzená, často nemožno ďalší pohyb vozňa sledovať. Čiže hlavnou témou je integrácia a výmena údajov medzi rôznymi subjektmi v železničnej preprave. Reálny stav je taký, že tento systém do istej miery s istou spoľahlivosťou aktuálne funguje. Vedenie ZSSK CARGO však chce zlepšiť aktuálnosť a presnosť získavaných údajov tak, aby navyše boli ľahko počítačovo spracovateľné.

Táto snaha by mala mať konkrétny cieľ.

ZSSK CARGO si dalo v súvislosti s týmto projektom hneď niekoľko cieľov. Jeden bolo zefektívniť riadenie pohybu vagónov, druhým cieľom bolo zefektívniť údržbu vagónov, t. j. zmeniť systém z údržby po určitom predpísanom čase na údržbu na základe odjazdených kilometrov. Zároveň možno takto získané údaje využiť aj na informovanie zákazníkov ZSSK CARGO pri sledovaní polohy ich tovarov, ale aj na to, či napr. nebola prekročená maximálna teplota v chladiacom priestore, kde je ich tovar uložený, alebo či sa neprekročila úroveň otrasov pri preprave automobilov.

Ako vyzeralo testovanie IoT v reálnych podmienkach?

Spoločnosť ZSSK CARGO nám dala k dispozícii na testovanie desať rôznych typov vagónov. Samotná snímacia jednotka je pomerne jednoduché zariadenie štvorcového tvaru so štyrmi magnetmi. V prvej fáze sme testovali najvhodnejšie umiestnenie týchto snímačov s cieľom zabezpečiť čo najlepší prenos meraných údajov a minimálne rušenie. V škatuli sa nachádza snímač zrýchlenia, ktorý zaznamenáva otrasy.

Na základe ním zosnímaných údajov, t. j. či sa dal vagón do pohybu, sa zapínajú ďalšie snímače, napr. GPS. Podľa zosnímaných GPS súradníc sa následne odvodzovala rýchlosť prejazdu medzi dvomi bodmi, koľko bolo najazdených km, koľko štandardne trvá prejazd z miesta A do miesta B a pod. Vzhľadom na to, že cena jednotlivých snímačov je veľmi nízka, možno do škatuľky integrovať snímač teploty, magnetometer, gaussmeter na snímanie blízkosti magnetického poľa, snímač tlaku, svetla…

Každé takéto autonómne zariadenie potrebuje na svoju činnosť napájanie. Ako sa podarilo vyriešiť túto oblasť?

Naše riešenie sme vybavili systémom riadenia spotreby energií, ktorý zabezpečuje, že snímače začnú snímať údaje len vtedy, keď sa dá vagón do pohybu. Pri takomto režime nie je potrebné meniť batériu častejšie ako raz za štyri roky. V takomto intervale ide samotný vagón tak či tak na kontrolu a pri tejto príležitosti potom možno vymeniť aj batériu. Na druhej strane po štyroch rokoch bude aj samotný snímač fyzicky a morálne zastaraný, takže to je dôvod na výmenu celého snímača.

Navyše dlhá životnosť batérií sa dosahuje aj vďaka sieti Sigfox, ktorú využívame na prenos nameraných údajov. Tá pracuje na nižšej frekvencii ako štandardné GSM siete a umožňuje vysielaciemu zdroju byť ďalej od prijímača ako v prípade štandardných GSM sietí. Šírka pásma siete Sigfox nie je postavená prioritne na pozeranie videa z YouTube, ale práve na odosielaní veľkého množstva malých správ z veľkého počtu zariadení.

Zariadenie komunikujúce cez sieť Sigfox odošle napr. 12-bajtovú správu trikrát na troch rôznych kanáloch, aby sa dosiahla čo najvyššia pravdepodobnosť doručenia správy do cieľového zariadenia. Pri riešeniach s GSM sieťami, ktoré prezentovali iní riešitelia tohto projektu, sa ukázalo, že výmena batérií bude musieť prebehnúť až dvakrát do roka, v našom prípade by to bolo jedenkrát za štyri roky.

Zozbierané údaje ešte stále neposkytujú základ na lepšie rozhodovanie, prípadne na zefektívnenie procesov. Treba z nich vydolovať hodnotné informácie a vzájomné súvislosti.

Riešenie spočíva v integrácii údajov z novo inštalovaných snímačov do existujúceho systému. Riadiaci systém ZSSK CARGO nedisponoval systémom vizuálneho zobrazovania polohy jednotlivých vagónov. Preto sme vytvorili softvérový modul OmniLocation, ktorý je schopný spracovávať rozsiahle množstvo údajov z rôznych technických zdrojov a zobrazovať ich na mape, či už železničnej, alebo akejkoľvek inej. Okrem toho sme nad týmito údajmi robili rôzne výpočty, vizualizácie a pod.

Takto zozbierané a upravené údaje mohli byť prenesené do manažérskeho informačného systému zákazníka bez toho, aby sme narušili ich dovtedy fungujúci informačný systém. To bol prvý krok premeny údajov na informácie. Do tretej vrstvy sme zapracovali nástroje pre analytiku a reportovanie, ktoré už boli podkladom rozhodovania o tom, ako efektívnejšie využiť jednotlivé vagóny.

Teoreticky sa dá pokračovať aj ďalej, keď by sme čerpali informácie z obchodného informačného systému zákazníka o tom, ako by mali byť jednotlivé vagóny vyťažené, porovnávali ich s našimi nameranými údajmi a z toho odvodzovali nezrovnalosti a neefektívnosť. Navyše sme využili aj princípy strojového učenia, keď systém na základe natrénovaných situácií rozpozná odchýlky a anomálie a dokáže na tieto javy upozorniť.

Máte nejaké skúsenosti so zavádzaním podobných systémov na báze IoT aj v zahraničí?

Aby som sa zorientoval v tejto oblasti, navštívil som minulý rok veľtrh Innotrans v Berlíne. Napriek tomu, že sa tam zišli takmer všetci významní hráči zo železničného priemyslu, bol som prekvapený, že takýchto riešení bolo pomerne málo. Zdá sa mi, že v oblasti železničnej dopravy stále prevláda zaužívaný systém výmeny údajov medzi jednotlivými subjektmi, čo vyžaduje veľké množstvo rozhraní na výmenu medzi rôznymi systémami. My ideme spomínaným riešením trochu proti prúdu, pričom tvrdíme: pokojne si vymieňajte údaje medzi existujúcimi systémami, ale disponujte aj vlastnými údajmi o svojich vagónoch a železničných vozidlách.

Nie je problém trochu aj to, že riešenie postavené na využití IoT je viac IT záležitosťou, avšak jeho používatelia sú pracovníci úplne iných oddelení – prevádzky, údržby a pod., ktorí nemusia hneď vidieť všetky prínosy takéhoto systému?

Keď dodávate ERP systém alebo nejaké serverové riešenie, vtedy sú zákazníkmi pracovníci IT oddelenia. Avšak pri systéme prioritne určenom pre iné sektory firmy môže IT oddelenie figurovať len ako sprostredkovateľ. A to môže byť prekážkou toho, aby sa takéto systémy dnes presadili vo väčšej miere.

V akých iných oblastiach priemyslu vidíte potenciál využitia IoT?

Aktuálne robíme na projekte, v rámci ktorého pomáhame jednému slovenskému výrobcovi čistiacich strojných zariadení zmodernizovať jeho výrobky pomocou možnosti telemetrie. Štandardne výrobcovia strojov dodávajú svoje výrobky do rôznych vzdialených podnikov a prevádzok, kde sú dôležitou súčasťou procesov s nepretržitou prevádzkou. Keď sa takýto stroj pokazí, môže zásadným spôsobom ovplyvniť ekonomiku u zákazníka. To je zlá situácia. Ponúkli sme výrobcovi možnosť zakomponovať do zariadenia systém na vzdialený monitoring činnosti zariadenia s tým, že zákazník má, samozrejme, túto možnosť ako voliteľnú.

Systém umožňuje prenášať informácie o poruchách, počte odrobených motohodín a pod., pričom zo získaných informácií dokáže výrobca zariadenia odporučiť akcie, ktoré vopred predídu nežiaducej poruche daného zariadenia. Druhou možnosťou využitia bola úvaha o predaji stroja na lízing, keď zákazník zaplatí len za motohodiny chodu stroja. Tu prichádza tiež na pomoc telemetrický IoT systém.

Aké sú teda hlavné prínosy využitia IoT a na čo by sa potenciálni záujemcovia mali sústrediť, aby vyťažili z IoT maximum?

Ak niekto potrebuje o svojom výrobku alebo procese zbierať viac informácií, dnes je to už technicky aj ekonomicky možné. Vtedy je dobré začať s oslovením firiem, ktoré sa touto oblasťou zaoberajú, a ideálne je, ak už má taká firma aj konkrétne skúsenosti z konkrétnych projektov. Treba si však dať pozor a neuspokojiť sa s tým, že sme dosiahli želané riešenie, ale aj tak stále pracujeme s desiatimi rôznymi systémami bez vzájomného prepojenia a stále nevieme zužitkovať naplno potenciál IoT. Ideálne je, aby ste dokázali takýmto spôsobom obohatiť tie informácie, ktoré už vo svojich systémoch máte.

Ako vnímate v tejto súvislosti mýty týkajúce sa IoT, že ide o komplikované a rozsiahle riešenia, na ktoré podnik často nemá dostatok personálu a ktoré sú navyše cenovo nákladné?

Tento mýtus drahých riešení sa ťahá aj s firmami nášho typu. Zákazníci sa už vopred boja, že firma našej veľkosti zákonite ponúka len drahé a veľké riešenia. Dokážeme zrealizovať systémy pre napr. tri, päť či desať vagónov či iných zariadení a tomu zodpovedá aj cena. Po testovacej fáze možno riešenie ďalej rozširovať. Umožňuje to flexibilnosť týchto nových technológií a trend smerujúci k využívaniu cloudových riešení, ktoré zákazníka odbremeňujú od vysokých výdavkov na vlastné servery, mzdu pre pracovníkov, ktorí by sa komplexne starali o takúto infraštruktúru, a pod. Čiže vývoj, nasadenie, otestovanie aj prevádzka takýchto IoT systémov je už v súčasnosti mimoriadne nákladovo priaznivá.

Ďakujeme za rozhovor.