Построение социо-киберфизических систем в цепях поставок: вопросы теории и практики

97% уникальности по системе Антиплагиат ВУЗ
В процессе исследования был проведен обзор литературы и были систематизированы основные понятия, концепции и модели, связанные с социо-киберфизическими системами и их практическим использованием. Также был осуществлен анализ функциональной структуры данных систем и выявлены основные тренды в их развитии и практическом использовании. Концепция Интернета Вещей была проведена через критический анализ. По итогам работы были описаны возможности и особенности использования социо-киберфизических систем в логистике и управлении цепями поставок, а также был составлен анализ перспектив и существующих предпосылок внедрения данных систем.

В ходе исследования был проведен сравнительный анализ данных и фактов, собранных из авторитетных источников, а также ...

Введение
Глава 1. Социо-киберфизические системы – общие положения.
1. Основные понятия, описание и примеры социо-киберфизических систем
2. Исторические предпосылки возникновения и развития социо-киберфизических систем, их эволюция
2.1. Технические предпосылки возникновения социо-киберфизических систем
2.2. Развитие технологий – элементов социо-киберфизических систем
2.3. Становление концепции социо-киберфизических систем
3. Потребность использования кибер и социо-киберфизических систем, цели и задачи их использования
4. Препятствия и недостатки внедрения социо-киберфизических систем
5. Интернет Вещей
5.1. Сравнение Интернета Вещей с социо-киберфизическими системами
5.2. Становление концепции Интернета Вещей
5.3. Сферы применения технологий Интернета Вещей
5.4. Внедрение технологий Интернета Вещей в организацию
Глава 2. Социо-киберфизические системы в цепях поставок
1. Индустрия 4.0
1.1. Общие положения
1.2. Новая бизнес модель в Индустрии 4.0.
1.3. Логистика 4.0.
2. Интернет Вещей в цепях поставок, решаемые проблемы и примеры
3. Использование соцо-киберфизических систем в логистике и цепях поставок предприятий
4. Актуальность и полезность внедрения социо-киберфизических систем в логистику предприятий
5. Проблемы внедрения социо-киберфизических систем в логистику и цепи поставок предприятий

Содержит обоснование актуальности, цели, задачи, предмет, объект, методологию исследования, практическую значимость

2-3.7Города (здоровье и безопасность жителей, контроль транспортных потоков, управление ресурсами)0.9-1.7Люди (мониторинг и контроль заболеваний, улучшение здоровья)0.2-1.6Продажи (самообслуживание, оптимизация планировки размещения, "умное" управление отношениями с клиентами)0.4-1.2Перевозки (планирование маршрутов, автономный (без водителей) транспорт, навигация)0.6-0.9Рабочие места (операционный менеджмент, эксплуатация оборудования, здоровье и безопасность)0.2-0.9Машины (подстраивание под внешние условия, понижение стоимости страховки)0.2-0.7Дома (управление электричеством, безопасность, автоматизация домашней работы)0.2-0.3Офисы (мониторинг рабочих, дополненная реальность для обучения)0.1-0.2Из всей суммы вклада в мировую экономику, который, по данным McKinsey, составит 11 триллионовдолларов США к 2025 году, 40% потенциальной ценности будет принесено только лишь при налаженном взаимодействии между системами Интернета Вещей. Согласно исследованиям McKinsey, многие источники создания ценности потребуют от различных систем Интернета Вещей совместного взаимодействия. В строительной сфере, например, 60% потенциальной ценности потребует способности интегрировать и анализировать данные из различных систем Интернета Вещей. Функциональная совместимость откроет дорогу более чем 4 триллионам долларов в год к 2025 году.Сегодня большая часть данных, собранных Интернетом Вещей, вообще не используется. А те данные, которым нашли применение, используются далеко не в полном объеме. К примеру, менее 1% данных, генерируемых 30 000 датчиками на морских нефтяных буровых установках используются для принятия решений. Фактическое использование данных обычно сводится к контролю в режиме реального времени и обнаружению аномалий, как, например, это происходит в производственных автоматизированных системах на заводских цехах. Значительное количество дополнительной ценности может быть создано через использование большего количества данных, а также развертывание более сложных приложений Интернета Вещей, таких как использование данных о производительности для планирования технического обслуживания или для анализа рабочих процессов для оптимизации операционной эффективности. Интернет Вещей может стать ключевым источником больших объемов данных, которые могут быть использованы для захвата новых источников ценности, и открытых данных, которые могут быть использованы более чем одной организацией.Согласно McKinsey, приложения B2B, которые будут использованы в деловой сфере (использующиеся для бизнеса) имеют больший экономический потенциал, чем потребительские приложения (например, приложения бытового характера). Использование технологий Интернета Вещей потребителями заполучило большое внимание, благодаря освещению в СМИ приложений для фитнеса и автоматизации домашнего хозяйства (автоматический полив растений, уведомления о приеме лекарств и так далее). В то время как эти приложения действительно обладают огромным потенциалом для создания ценности, в McKinsey установили, что еще больший потенциал исходит от использования Business-to-Business приложений Интернета Вещей. Во многих случаях, как например в сфере строительства (и добычи ресурсов), определенного вклада от потребителей не имеется. Большое количество дополнительной ценности откроется, если потребительские системы Интернета Вещей будут соединены с системами B2B. К примеру, домашняя система может не только напоминать потребителю о приеме лекарств, но и отправлять данные о наличии этих лекарств в компанию-производителя, чтобы она смогла своевременно пополнить запасы этих лекарств (или предложить).Внедрение технологий Интернета Вещей в организациюИнтернет Вещей изменит основы конкуренции и утвердит новые бизнес-модели как для пользователей, так и для поставщиков. Новые бизнес-модели будут не только открыты, но и, в некоторых случаях, принудительны. Для примера, с возможностью мониторинга в режиме реального времени оборудования, которое находится на объектах заказчиков, производители этого оборудования могут перейти от продажи товаров к продаже своих услуг по обеспечению функционирования этого оборудования в целом. Данные с датчиков позволят отслеживать износ оборудования и прогнозировать дату необходимого ремонта. Техническое обслуживание и сервис могут быть сгруппированы согласно почасовой ставке оплаты, или же все услуги могут быть предоставлены в соответствии с годовым контрактом. Также обслуживание может включать периодические обновления (загрузка программного обеспечения, к примеру). Производительность оборудования может дать информацию для разработки новых моделей и поможет производителю с продажей дополнительных продуктов и услуг. Этот подход даст производителю более тесную связь с клиентом, которую конкурентам будет трудно нарушить.Для организации сетей физических объектов через использование всевозможных сенсоров, приводов и других устройств, которые собирают и передают информацию об объектах, компании нужно обновить существующие ИТ-системы и операционные модели. “Интернет Вещей” предоставляет большие возможности, но для многих компаний существует некая неопределенность, как это обычно бывает с быстрорастущими трендами. Возникают вопросы о том, как наиболее точно оценить возможности для бизнеса, возникающие в “Интернете Вещей”: как организовать необходимый набор технологий (оборудование, программное обеспечение, операционные системы, виртуальные сети, которые формируют ИТ-архитектуру) для поддержки существующих и будущих приложений и устройств “Интернета Вещей” и на какие технологии должна ориентироваться компания: собственные или предоставляемые “извне”. Переход из традиционной для предприятий ИТ-архитектуры в оптимизированную для “Интернета Вещей” не прост и дорог. Элементы набора технологий компании потребуется заменить или адаптировать к поддержке миллиардов взаимозависимых процессов в год от миллионов продуктов, устройств и приложений. Так как сетевое оборудование всегда включено, компьютеры должны быть способны реагировать на запросы от системы и покупателей в режиме реального времени. Объединение всех подразделений компании в общую сеть, гибкая разработка программного обеспечения станут необходимы для эффективного и безопасного сбора, аналитики и хранения информации, поступающей из ИТ систем. Johannes Deichmann, Matthias Roggendorf, и Dominik Wee из McKinsey&Company выделили ряд критических областей, над которыми компаниям следует сфокусироваться: участие в создании отраслевых стандартов; исследование модульного подхода к цифровому дизайну и обслуживанию приложений; изменение процесса сбора информации и протоколов безопасности; пересмотрение того, как управлять существующими продуктами совместно с новейшими приложениями и устройствами “Интернета Вещей”, так же как изменение существующих процессов для удовлетворения сервисных требований “Интернета Вещей”. Несмотря на то, что в мире уже более 9 миллиардов устройств, соединенных друг с другом виртуальной сетью (и этот показатель обещает утроиться в течение ближайших 10 лет), многие компании только начинают готовиться к обновлению их ИТ-архитектур и операционных моделей, увидев возможности, которые дает единая сеть. Нет сомнений, что переоборудование всей компании - сложный и долгий процесс, но, если сосредоточиться на 7 принципах, выделенных в статье McKinsey&Company, процесс можно ускорить:Активное участие в установлении технологических стандартов в отраслиНынешние услуги из сферы “Интернета Вещей” в основном основаны на частных форматах данных, службах и интерфейсах прикладного программирования, и они разрабатываются и оптимизируются под конкретных пользователей. К примеру, многие “умные” системы освещения позволяют владельцу настроить их под свой дом или офисное здание, но при этом эта система не будет работать в другом доме или офисном здании. Новые стандарты связи и общие интерфейсы прикладного программирования будут востребованы еще перед тем, как экосистема “Интернета Вещей” будет окончательно разработана. Первопроходцы имеют возможность формировать игру благодаря партнерству с университетами, научно-исследовательскими учреждениями, а также с органами, регулирующих создание новых стандартов, которые позволяют расширить функциональную совместимость между устройствами и приложениями. IBM, Intel, Cisco, GE, AT&T, к примеру, формируют некое объединение, под названием “Консорциум Индустриального Интернета”. Первостепенная задача этого объединения заключается в установлении стандартов совместимости в промышленной сфере, так, чтобы информация по поводу кораблей, машин и сооружений могла быть доступна, передаваема и надежна. Другие группы людей и компаний занимаются стандартизацией интерфейсов программирования приложений, которые позволят использовать стандартные команды и каналы передачи данных между устройствами. Активное участие в установлении стандартов позволит компании не только влиять на их установление, но и быть первыми на рынке с приложениями и устройствами “Интернета Вещей”. Это позволит им получать доходы от лицензионных соглашений и контролировать рынок. Оптимизация процессов передачи данных с точки зрения разгрузки и избежания дороговизныМногие компании задаются вопросом о том, куда встраивать “точки вычислений” в продукты, приложения и устройства. Сотни, даже тысячи устройств и приложений “Интернета Вещей” должны быть соединены между собой и подключены к беспроводной сети одновременно. К примеру, среднестатистическая “умная машина” может получать и обрабатывать сотни гигабайтов информации в час во время поездки - для примера, камера на передней части машины может постоянно снимать и загружать в облачное хранилище информацию о светофорах и наличии достаточного пространства для парковки. В зависимости от общего объема информации, передаваемой по широкополосным сетям и доступной пропускной способности, эти операции обработки информации могут быть очень дорогими для клиентов. ИТ компании и непосредственным разработчикам продукта нужно будет скооперироваться и разработать оптимальные решения для того, чтобы разгрузить потоки данных. Необходимо будет тщательно выбрать “оптимальные точки” (моменты передачи наиболее важной информации) на всем протяжении пути обработки данных, в которых данные будут сжаты, сохранены или переданы. К примеру, предварительная обработка данных с датчиков “Интернета Вещей” может быть одним из способов снижения требований к пропускной способности оборудования (снизится цена для пользователей). Производители автомобилей могут спроектировать систему, которая будет хранить алгоритмы, связанные с движением, в вычислительных системах машины, так, чтобы машина отсылала лишь наиболее актуальную информацию в облачное хранилище, тем самым снижая затраты на передачу данных. Стоимость обработки данных будет меняться с изменением спроса пропускной способности - конструкция устройства должна быть в равной степени гибкой. Разработка модели своевременной поставки программного обеспечения и услугКомпании следует рассмотреть пути модернизации их ИТ-мощностей, которые позволят обеспечить беспрепятственное обновление программного обеспечения. Модульная конструкция позволит обновлять дискретные компоненты устройства, соединенного с “Интернетом Вещей” без надобности совершенствования всего устройства целиком. Компания “Тесла”, к примеру, разработала программное обеспечение - система, основанная на датчиках, которая регулирует запросы на обслуживание клиентов и администрирует нужные исправления. Компании понадобится разрабатывать свои маркетинговые возможности, чтобы общаться с клиентами и получать информацию для дальнейших обновлений и исправлений - через устройтсва “Интернета Вещей” или же через альтернативные способы, такие как социальные сети и онлайн форумы.Модернизация существующих продуктов и систем По мере того как компании запускают и обновляют продукты “Интернета Вещей”, они формируют все более сложную ИТ-архитектуру, и, зачастую, новые устройства оказываются несовместимыми с уже существующим портфолио. Однако, старшие поколения продуктов и устройств компании часто еще могут поставлять полезную информацию для создания новых функций и особенностей у новых поколений продуктов и устройств. К примеру, компьютерные системы в “старших” моделях двигателей самолетов или локомотивов хоть и не имеют преимуществ над приложениями “Интернета Вещей”, которые позволяют проводить мониторинг двигателя и проводить ремонтные работы на ходу, но, при всем при этом, содержат кладезь данных, которые могут быть использованы для последующей разработки сервисов мониторинга на основе “Интернета Вещей” для транспортировки. Компании нужно будет исследовать способы модернизации, которые включат передачу всего опыта и информации из старых устройств и продуктов к новым.Обновление стратегии и протоколов безопасностиДля того, чтобы извлечь полную стоимость из приложений и устройств “Интернета Вещей”, а также быть в состоянии предоставить индивидуальные продукты и услуги для клиентов, компаниям потребуется обеспечить максимальный уровень безопасности данных. Это имеет решающее значение, ведь с каждым новым устройством и связанным продуктом компания увеличивает “площадь уязвимостей”, доступную для нарушений и взлома. Каждый узел может являться точкой, доступной для взлома - поэтому с расширением внутренней сети компании, риски растут в геометрической прогрессии. Скомпрометированная система домашней безопасности или нарушение работы медицинского оборудования может представлять угрозу для жизни. Хакерская атака на систему, связывающую разные дома и предприятия, может создать массовый экономический ущерб и угрозы здоровью и безопасности. Таблица 6. Риски внедрения технологий Интернета ВещейКатегорияОписаниеПримерРезультатИспользование компанией частной информации клиентовКонтроль над информациейДанные, полученные компанией, не могут быть просто так удаленыКлиентские данные связаны с операционными даннымиСоздать прозрачный сбор и использование данных, давая клиентам возможность контролировать допуск к той или иной информацииИнформационный дизбалансКомпания по полной использует данные клиентов, но при этом сама является непрозрачнойРозничные торговцы используют приватную информацию о беременностиДезориентирующие прогнозы данныхАналитики допускают ошибки, которые могут привести к необъективности действийЗаявки на получение кредита отклонены из-за одинаковых ФИО у клиентовДискриминация/ отчуждениеКомпании должны быть способны идентифицировать индивидуальные группы клиентовЧеловек теряет медицинскую страховку, когда замечен риск ракаНелегальные действия преступниковРаспространение информацииНелегальное распростарнение информации об уязвимостях и дырах в системеКража частной информацииОбеспечение мощной защиты от начала до концаКомпания должна установить доверительные отношения с потребителями, способствовать развитию сотрудничества с другими компаниями и отраслями промышленности, а также обеспечить безопасность платформ электронной коммерции. Это называется “цифровой устойчивостью” компании, когда она встраивает эффективные методы защиты критически важной информации в своей ИТ-архитектуре. Для примера, компания может шифровать данные и профили клиентов, делать собираемые данные анонимными. Также компания должна опубликовать строгие правила по соблюдению её политики безопасности. Самое важное - B2B и B2C клиенты должны видеть большую ценность для себя при предоставлении частной информации компании. Некоторые страховщики, к примеру, рекламирую свою способность снизить страховые взносы до 15% для большинства клиентов путем анализа данных водителей, а не полагаясь на актуарные таблицы. Исследование модульности, совместимости и технологий с “открытым исходным кодом” Чтобы расширить сеть партнеров, компании следует продумать создание модульных стеков (специальная организация элементов в дизайне продукта или устройства) с компонентами, имеющими открытый исходный код, которые могут существовать отдельно от остальных. Некоторые компании, для примера, уже создают платформы, базирующиеся на открытом исходном коде, для обработки данных, которые могут быть переданы и затем обработаны разными интегрированными системами. Многие компании также активно способствуют разработке операционных систем с открытым исходным кодом, делая все части своих разработок доступными для общественности. Почти все компоненты в типичном стеке технологий “Интернета Вещей” могут поддерживаться с помощью общедоступных операционных систем, но в некоторых случаях компании может все еще понадобиться рассмотрение вопросов о стоимости, производительности и стабильности перед принятием решения о том, использовать ли собственное или общедоступное программное обеспечение.Внедрить новый стек технологий “Интернета Вещей” в существующую ИТ-архитектуру не просто: старые системы могут быть не в состоянии справляться с массивом трафика и использования, связанным с объединенными сетью продуктами. Есть несколько разных интеграционных моделей, которые можно исследовать. В некоторых случаях, одноразовое копирование критических данных со старых систем может оказаться достаточным для толчка стека “Интернета Вещей”. В других случаях, компании может понадобиться построить слои интеграции данных в существующих стеках для облегчения потока общей информации в различные стеки в ИТ-архитектуре. Стек технологий “Интернета Вещей” может работать либо автономно, либо более плотно интегрироваться с остальной частью ИТ-архитектуры, в зависимости от желаемого уровня обмена данными. Гибкость тут имеет решающее значение: стек “Интернета Вещей” должен быть в состоянии для внедрения на различных уровнях инфраструктуры, в различных регионах, и должен учитывать специфические установки для конкретной страны, относящиеся к приватности данных и их хранении. Рассмотрение различных организационных структурБольшинство фирм в Силиконовой Долине используют гибкую методологию разработки программного обеспечения и организационную структуру. Для сравнения, многие традиционные компании по-прежнему работают вплотную к модели “технического задания”: вместо разработки программного обеспечения собственноручно, эти компании делятся спецификациями с другими системными интеграторами, которые занимаются разработкой. В “Интернете Вещей”, где продукты, устройства и приложения должны обновляться быстро и часто, эта организационная модель имеет ограничения. Компания может захотеть изучить разные организационные структуры чтобы сделать доступной гибкость разработки программного обеспечения, будь то перенос процесса на собственных специалистов, либо более тесное взаимодействие системными интеграторами.Обустройство обстановки для “стартапов” в компании может быть эффективным решением для привлечения к внутренним инновациям и для продвижения совместных усилий по разработке продукта и групп ИТ-операций. Компании нужно сломать барьеры между различными отделами в организации: разработчки продукта не могут узнать из данных пользователя то, что скрыто в отделе обслуживания клиентов. Информация должна быть свободно распределена между отделами и функциями, а также права собственности на эти данные, полученные различными способами и с различных устройств, должны быть установлены и сообщены.“Интернет Вещей” лишь начинает развиваться. Компании, способные переоборудовать свою ИТ-архитектуру для использования этой тенденции имеют огромные возможности для создания новых источников ценности для клиентов и наслаждаться устойчивыми финансовыми и эксплуатационными преимуществами. Глава 2. Социо-киберфизические системы в цепях поставокИндустрия 4.0 Общие положенияЧетвертую промышленную революцию чаще называют “Индустрией 4.0”. В 2011 году этот термин был введен в качестве метода увеличения конкурентоспособности немецкой обрабатывающей промышленности благодаря внедрению киберфизических систем в заводских процессах. Индустрию 4.