Промышленная роботизация на основе Florenetes

Платформа Florenetes может применяться в тех отраслях, где используются интеллектуальные мобильные агенты любого рода, требующие координации для эффективной работы.

Florenetes преобразует промышленную роботизацию, обеспечивая бесперебойную координацию мобильных агентов даже при полном отказе облачной инфраструктуры и сетей связи. Это позволяет сократить капитальные и операционные затраты на инфраструктуру на 30-50%, одновременно повышая отказоустойчивость системы. В этой статье мы разберем, как это работает, на примерах автоматизированного порта и сельхозпредприятия.

Бесперебойная логистика​

Умный порт, который не останавливается

Представим умный порт будущего, оснащенный автоматическими кранами и автономными платформами для перевозки контейнеров, наделенными ИИ для самостоятельного перемещения по территории. В этом порту имеются несколько причалов, к которым подходят суда-контейнеровозы. И имеется несколько складов, на которые необходимо переместить контенеры с судов.

Алгоритм работы автономной платформы состоит из следующих шагов:

• Выбрать свободный причал, прибыть для погрузки
• Принять контейнер от автоматического крана
• Доставить контейнер на склад его назначения

В этом алгоритме имеется две операции координации автономных платформ:

1. Определение свободного причала: если не координировать платформы, они могут выстроиться в очереди, а часть причалов будет простаивать
2. Определение склада назначения: платформе необходимо получить эту информацию для доставки груза

Проблемы облачного IoT-подхода​

Представим, что порт оборудован традиционной IoT-системой управления: все платформы оснащены сотовыми модулями связи и подключены к облачному серверу, на котором выполняется вся логика координации:

• когда платформе необходимо выбрать причал, она обращается к облаку. Облако знает о состоянии всех платформ и причалов, и назначает платформе свободный (или наиболее приоритетный)
• когда платформе необходимо выбрать склад, она обращается к облаку. Облако знает о состоянии всех складов, а также об источнике и назначении контейнера, и на основе этой информации назначает платформе подходящий склад

Если произойдет авария — отключение сотовой связи или же выход из строя облачного сервера — несмотря на то, что платформы работают "автономно", операции в порту останавливаются до момента восстановления инфраструктуры. Автономность платформ, таким образом, является сильно ограниченной.

Для снижения издержек из-за простоя, владелец порта вкладывает средства в резервирование инфраструктуры:

• резервные облачные серверы в разных дата-центрах,
• резервные источники питания сотовых вышек,
• резервные подключения к Интернету от различных провайдеров.

Это дорогостоящие вложения, которые к тому же не всегда отрабатывают как планировалось, потому что сбои — это исключительная ситуация, возникающая достаточно редко, и потому сценарии переключения в резервный режим протестированы гораздо хуже, чем работа в основном режиме.

Решение Florenetes​

Когда порт оборудован системой управления на основе Florenetes, то платформы, в дополнение к сотовым модулям, оборудуются Wifi-модулями для работы в режиме точка-точка (peer-to-peer), таком, что платформы могут обмениваться данными между собой без использования инфраструктуры связи — точек доступа Wifi.

Работа порта в основном режиме мало отличается от его работы в случае облачного IoT. Точно так же, облачная система управления осуществляет координацию всех платформ. Преимущества Florenetes проявляются в случае аварии.

Если происходит авария — отключение сотовой связи или облачной инфраструктуры — операции в порту не останавливаются. Дело в том, что приложение управления портом, запущенное в кластере Florenetes, автоматически резервирует себя на всем множестве агентов — в том числе кэширует актуальную часть базы данных контейнеров. При отключении сотовой связи платформы автоматически переключаются на безинфраструктурный Wifi — mesh-сеть, построенную с помощью технологии Florete. Распределенный сервис управления платформами — назначения им свободных причалов и складов назначения — продолжает работать поверх этой mesh-сети!

Когда доступ к облаку восстанавливается, облачная часть системы управления портом автоматически синхронизируется с актуальным состоянием порта.

Ценность Florenetes для логистического бизнеса​

Владелец порта может снизить свои издержки на инфраструктуру:

• уменьшить количество сотовых вышек на объекте: покрытие в отдаленных местах достигается за счёт mesh-сети
• уменьшить вложения в резервные источники питания инфраструктуры
• уменьшить вложения в резервирование облачных дата-центров
• уменьшить вложения в резервирование Интернет-провайдеров

При этом его риски потерь от простоя во время аварии снижаются: для Florenetes работа в распределенном режиме и с использованием mesh-сети не является исключительной ситуацией. Это его нормальный режим работы, максимально протестированный и надежный.

Автономная обработка полей​

Cельхоз-техника со спутниковой связью без астрономических счетов

Представим умное сельско-хозяйственное предприятие будущего, оснащенное автономными тракторами. У предприятия имеется множество сельхоз-угодий, часть полей — отдаленные, без покрытия сотовой связи.

Алгоритм работы автономного трактора при групповой работе включает следующие шаги:

• Прибыть на поле для обработки
• Обработать свою часть поля
• Перейти на следующее поле или вернуться на базу

В этом алгоритме имеется важная операция координации, выполняемая постоянно: трактор должен выбрать необработанный участок поля, который ещё не заняли другие тракторы из группы.

Проблемы облачного IoT-подхода​

Если тракторы используют традиционную IoT-систему управления, каждый из них должен быть оснащен терминалом низкоорбитальной спутниковой связи: полевые работы не могут полагаться на сотовую связь, поскольку покрыть все поля сотовой связью невозможно.

Итак, с помощью спутниковой связи все тракторы подключены к облачной системе управления. Она "видит" положение каждого трактора в реальном времени и распределяет участки полей между ними так, чтобы они обрабатывали их максимально эффективно (без повторных проходов и без пустых мест).

Если произойдет авария — отключение спутниковой связи или же выход из строя облачного сервера — несмотря на то, что тракторы работают "автономно", операции на поле останавливаются до момента восстановления инфраструктуры: без неё тракторы не имеют возможности координироваться и выбирать свободные участки поля. Автономность и интеллектуальность тракторов, таким образом, оказывается сильно ограниченной.

Такие тракторы, лишенные управления, оказываются "застрявшими в поле". В случае, если сбой продолжительный, потребуется выезд техников к каждому из них для отправки локальных команд.

Решение Florenetes​

Когда агро-фирма пользуется системой управления на основе Florenetes, то тракторы оборудуются Wifi-модулями с направленными антеннами для работы в режиме peer-to-peer, в котором они могут обмениваться данными между собой без использования инфраструктуры связи.

При этом у бизнеса возникает возможность уменьшить издержки на спутниковые терминалы и трафик через них: достаточно оборудовать ими 1-2 трактора из группы, обрабатывающей одно поле. Все остальные тракторы смогут подключаться к облаку через эти выделенные машины с автоматическим выбором оптимальных маршрутов и резервированием за счёт сети Florete. Таким образом, Florenetes снижает эксплуатационные расходы даже в нормальном режиме.

Ещё больше пользы он приносит в случае аварии — отключения спутниковой связи или выхода из строя облачного сервера — обработка полей не останавливается. Система управления тракторами, выделяющая им участки поля для обработки, продолжит работу как распределенный сервис в mesh-сети.

А чтобы вернуть управление человеку, техникам не потребуется подключаться к каждому трактору локально — достаточно подключиться к одному из них, и появится возможность управлять всеми сразу. Это можно сделать, даже не выезжая в поле — например, с помощью дрона, включенного в кластер Florenetes.

Ценность Florenetes для агро-бизнеса​

Владелец агро-фирмы может снизить свои издержки:

• на порядок уменьшить количество спутниковых терминалов и трафик через них, сохраняя тот же уровень надежности подключения
• уменьшить вложения в резервирование облачных дата-центров

При этом его риски потерь от простоя во время отказа инфраструктуры снижаются: сельхоз-машины продолжат работу и сохранят управляемость даже в случае отказа спутниковой сети.

Другие отрасли​

Аналогичным образом Florenetes может быть полезен во многих других отраслях. При автоматизированной добыче полезных ископаемых, строительстве дорог и трубопроводов он поможет сэкономить на инфраструктуре сотовой связи, заменив "последнюю милю" своей mesh-сетью на основе Florete. При мониторинге объектов он поможет обеспечить безопасность даже в условиях отключения Интернета.

Мы готовим больше сценариев использования Florenetes. Следите за новыми кейсами в нашем блоге и в телеграм-канале @rete_labs.

Следующие шаги​

• Хотите обсудить нужды вашего проекта в вопросах сетей и оркестрации на мобильных агентах? Получить техническую консультацию →
• Готовы увидеть, как работает Florenetes в вашем сценарии? Обсудить пилотный проект →