Введение
производственный лидерство рынок
Основной целью работы стало получение долгосрочных прогнозов развития мирового производственного сектора и технологических рынков в сценарной форме, а также фиксация целевых позиций российских игроков по отношению к выявленным сценариям и составление «дорожных карт» достижения лидерства на приоритетных технологических рынках Российской Федерации.
Осуществление промышленного и технологического форсайта позволило определить перспективные ниши на рынках продуктов и технологий, направления государственной политики по развитию и регулированию технологического роста промышленности, направления научно-технологической политики в промышленности и смежных секторах. Результаты проекта могут стимулировать принятие целого ряда стратегических решений федерального уровня, лечь в основу разработки планов и нормативных документов как Министерства промышленности и торговли Российской Федерации, так и других ведомств, а также создать базу для координации действий / политик государства и бизнеса, подтолкнуть к запуску новый комплекс проектов развития промышленных технологий.
Что такое «умные» среды, «умные» системы и «умные» производства
Понятие «умных» сред и систем
Повышение эффективности работы промышленности и инфраструктуры за счет применения интеллектуальных электронных систем - так называемых «умных» сред (smart environments) является одним из наиболее известных направлений технологического развития в данных сферах. На сегодняшний день существует множество концепций применения «умных» сред в различных предметных областях: проекты «умных» транспортных систем (intelligent transportation system), «умного» производства (smart manufacturing), «умных» домов (smart houses), «умных» городов (smart cities) и т.д.
Общим маркером для всех подобных проектов является использование слов «умный» и «интеллектуальный»
«Умная» (интеллектуальная) среда определяется как физическая инфраструктура (сенсоры, исполнительные механизмы и сети), позволяющая функционировать окружающему интеллекту.
«Умная» среда представляет собой электронную среду, способную получать и использовать информацию об окружающей реальности, а также приспосабливаться к нуждам пользователей для улучшения их взаимодействия с внешней средой.
В качестве отличительных черт «умных» сред выделяются следующие:
. Возможность контролировать устройства дистанционно или автоматически является базовым свойством «умных» сред. Под дистанционным контролем понимается как беспроводная связь, так и традиционные стандарты соединения через электропроводку (X10).
. Коммуникация между устройствами. Распространение и улучшение технологий беспроводных сетей и промежуточного программного обеспечения позволили усложнить взаимосвязь между устройствами «умной» среды, обеспечивая возможность построения более сложной модели состояния среды и ее обитателей, как за счет обмена информацией между устройствами, так и за счет привлечения информации из внешних источников через Интернет.
. Получение информации через «умные» сенсорные сети и ее распространение.
Распространение и улучшение сенсорных технологий позволили организацию сетей, в рамках которых сенсоры осуществляют обмен информацией и принимают простые решения, что позволяет подстраивать среду под нужды пользователя. Примерами использования таких систем могут служить системы, отключающие газ в случае протечек, системы настройки освещения и пр.
. Сложный функционал устройств. Современные «умные» сети часто насыщены отдельными устройствами, имеющими сложный функционал. Высокая технологичность таких устройств еще более усиливается в случае использования возможностей сенсорной сети и внешних источников информации. Примерами использования таких устройств служат бытовые приборы, контролируемые через Интернет или выстраивающие свою работу, исходя из дневного цикла.
. «Предсказательные» способности и способности к принятию решений. Несмотря на значительные возможности «умных» сред, традиционно непосредственное принятие решений остается за пользователем. Однако наиболее современные «умные» среды обладают способностями к автоматическому принятию решений на основе изученной информации о пользователе и способностями к «предсказанию» состояния среды и поведению пользователя.
. Развитые стандарты сети. Для осуществления взаимодействия (как во внутренней сети, так и через Интернет) между различными элементами «умной» среды (компьютерами, сенсорами, камерами и иными приложениями) необходимы четкие и качественно регулируемые сетевые стандарты. В настоящее время в мире существует значительное число различных стандартов, каждый со своими преимуществами и недостатками, и осуществление четкой координации между ними будет требовать значительных усилий со стороны разработчиков «умных» сред и отраслевых регуляторов.
Функционирование «умных» сред невозможно без ряда ключевых элементов:
Сенсоров (датчиков) и актуаторов: они позволяют «умной» среде собирать информацию о своем окружении, подобно органам чувств живых организмов. Сенсор представляет собой устройство, преобразующее изменения в объекте наблюдения в информацию для пользователя. К примерам интеллектуальных сенсоров можно отнести значительное число устройств, начиная от электронных термометров и датчиков давления и заканчивая электронными эхолотами и сенсорами для сейсмической разведки.
Помимо сенсоров элементами «умных» сред могут являться актуаторы (также называемые исполнительными устройствами). Актуатор определяется как «устройство, которое реагирует на поданный сигнал, совершая какое-либо действие». В самом широком смысле актуаторами являются и человеческие мышцы (реагирующие на сигналы из мозга), и электродвигатель.
Для реализации различных видов «умных» сред необходимыми являются практически все виды беспроводных сетевых технологий. Технологии персональных беспроводных сетей (Wireless Personal Network, WPAN), такие как Bluetooth, ZigBee и IrDa, востребованы в сфере взаимодействия между элементами «умной» среды и системами управления и диагностики «умной» среды (обычно на базе карманных компьютеров или мобильных телефонов) на ближнем расстоянии. Координация работы «умных» сред средних масштабов (от промышленного предприятия и здания до небольшого участка транспортной сети) обычно осуществляется с помощью беспроводных локальных сетей (Wireless Local Network, WLAN), таких как Wi-Fi.
Помимо собственно беспроводных сетевых технологий, для организации «умных» сред важными являются технологии, связанные с функционированием сотовых телефонов и мобильных компьютеров, а также спутниковой навигацией.
Системы спутниковой навигации (подобные системе GPS) в «умных» средах используются в основном в сфере транспорта. Отличие от уже существующих практик (снабжение данными отдельных пользователей) состоит в создании динамических карт загрузки транспортных сетей на основе данных систем, которыми могут пользоваться как учреждения, ответственные за организацию дорожного движения, так и индивидуальные водители.