Сетецентрическая поддержка продуктов

Сетецентрическая поддержка продуктов (NCPS) — это раннее применение компьютерной архитектуры Интернета вещей (IoT), разработанное для использования новых информационных технологий и глобальных сетей для помощи в управлении обслуживанием, поддержкой и цепочкой поставок сложных продуктов, состоящих из одного или нескольких сложных продуктов. системы, например, в парке мобильных самолетов или в стационарных объектах, например, в строительных системах. Это достигается путем создания цифровых потоков, соединяющих физически развернутую подсистему с ее проектной Digital Twins виртуальной моделью путем внедрения интеллекта через сетевые микровеб -серверы , которые также функционируют как компьютерная рабочая станция в каждом компоненте подсистемы (например, блок управления двигателем на самолете) или другие Контроллер и обеспечение двусторонней связи с использованием существующих интернет- технологий и сетей связи, что позволяет расширить систему управления жизненным циклом продукта (PLM) до мобильного, развернутого продукта на уровне подсистемы в режиме реального времени. NCPS можно рассматривать как оборотную сторону поддержки Сетецентрическая война , поскольку этот подход выходит за рамки традиционных функций логистики и послепродажной поддержки, применяя комплексный адаптивный подход к управлению системой и интегрируя полевое обслуживание и логистику в единой заводской и полевой среде. Его развитие началось с идей, полученных CDR Дэйвом Лода (USNR) в ходе боевых экспериментов флота на основе Network Centric Warfare в Командовании развития военно-морских сил США (NWDC) в конце 1990-х годов, который позже возглавил коммерческие исследования NCPS в авиации в United Корпорация Технологий. Взаимодействие с лабораториями MIT Auto-ID Labs , EPCglobal , Американской ассоциацией воздушного транспорта ATA Spec 100/iSpec 2200 и другими консорциумами, являющимися пионерами новой архитектуры межмашинного Интернета вещей (IoT), способствовало развитию NCPS.

Цель

Проще говоря, эта архитектура расширяет существующую инфраструктуру сетевых веб-серверов Всемирной паутины до продукта на уровне контроллера его подсистемы, используя вложенный подход системной инженерии «система систем». Его ядром является встроенный веб-сервер/компьютерная рабочая станция с двойной функцией, подключенный к тестовым портам контроллера продукта (которые используются в модернизированных приложениях или интегрированы непосредственно в контроллер для новых продуктов), что обеспечивает доступ к рабочим циклам, датчикам и другой информации в кластеризованном виде. , узел с интернет-адресацией, который обеспечивает локальный или удаленный доступ, а также возможность размещать удаленно реконфигурируемое программное обеспечение, которое может собирать и обрабатывать данные от сопряженного с ним контроллера подсистемы на борту, а также извлекать другие вычислительные ресурсы по всей сети. Затем он может создать локализованную беспроводную Всемирную паутину внутри продукта и вокруг него, к которой механик может безопасно подключиться с любым карманным компьютером, оснащенным веб-браузером, независимо от всей Всемирной паутины, а также плавно интегрироваться в глобальные сети, когда внешняя беспроводная сеть связь доступна - таким образом создаются данные Цифровые двойники на заводе, связывающие использование развернутого продукта в жизненном цикле продукта с постоянно обновляемыми цифровыми потоками. Это позволяет использовать интегрированный подход, который позволяет выполнять обновления как в автономном режиме, так и в режиме онлайн. Устаревшие системы обычно требуют, чтобы человек физически подключил ноутбук к системному контроллеру или телематическому решению для ручного сбора данных и переноса их обратно в место, где их можно позже передать на завод или на ограниченные сайты загрузки на основе веб-сервера для автономного анализа. .

Архитектура также обеспечивает связь с другими микровеб-серверами в его компьютерном кластере (т. е. в самолете) или с кластерами более высокого уровня (такими как интернет-портал, управляемый авиапарком и диспетчерами полетов), что обеспечивает доступ к ресурсам данных, персоналу и заводу. инженеры на компьютерах удаленного офиса через Всемирную паутину. Как указывалось ранее, система работает асинхронно, то есть для ее функционирования не требуется постоянное подключение к Всемирной паутине; скорее, он просто работает локально, затем синхронизирует двустороннюю информацию, относящуюся к подсистеме, действуя как шлюз (телекоммуникации) на борту, который соединяется с другими шлюзами внутри сети, которая может находиться в воздухе или на земле, по мере необходимости. когда связь доступна. Это может быть достигнуто через беспроводную локальную сеть , спутниковую , сотовую сеть или другие возможности беспроводной или проводной связи.

Безопасность сети имеет решающее значение, и архитектура может использовать стандартные протоколы веб-безопасности, от криптографии с открытым ключом до встроенных аппаратных устройств шифрования.

Типичное использование

Расширение архитектуры Всемирной паутины на продукт важно понимать, поскольку все решения по производству запасных частей, составлению расписания рейсов и другим функциям заводского OEM-производителя и оператора авиакомпании в первую очередь зависят от того, что происходит с продуктом в полевых условиях. (в первую очередь скорость износа и предстоящий выход из строя). Прогнозирование скорости износа и, следовательно, его влияния на операции, а также прогнозирование производства запасных частей в будущем имеют решающее значение для оптимизации операций для всех участников. Таким образом можно управлять сложной системой, такой как парк самолетов, транспортных средств или стационарных продуктов. Например, в сочетании с такими технологиями, как RFID , система может отслеживать детали от завода до самолета на борту, затем продолжать считывать конфигурацию сменных помеченных деталей подсистемы, сопоставлять их конфигурацию с часами работы и рабочими циклами, а затем обрабатывать/ сообщать оператору или заводу о прогнозируемой скорости износа через Всемирную паутину. Таким образом, можно более точно прогнозировать скорость механического износа и будущие отказы, а также значительно улучшить прогнозирование производства и поставок запасных частей. Это называется Прогностический мониторинг работоспособности (PHM), который стал возможен в последние годы с появлением электронных контроллеров и является недавним эволюционным шагом в управлении поддержкой и техническим обслуживанием самолетов, который начался как отдельные процессы еще до Второй мировой войны и превратился в систему ручного отслеживания. для поддержки авиапарков в Корейской войне. Поддержка механика осуществляется посредством локального беспроводного доступа к технической информации, хранящейся и удаленно обновляемой на борту компонента микровеб-сервера, относящегося к этому продукту, такой как сервисные бюллетени, заводские обновления, коды неисправностей, интеллектуальные процедуры технического обслуживания в формате 3D-компьютерной игры и приложения для социальных сетей для обмена информацией о проблемах с продуктами и улучшения процедур технического обслуживания на местах, включая совместную двустороннюю голосовую, текстовую и графическую связь. Обратите внимание, что эту архитектуру можно использовать в любой системе, требующей мониторинга и отслеживания тенденций, включая мобильные медицинские приложения для мониторинга функциональности систем человека, когда субъект оснащен датчиками данных.

Предыстория и другие примеры

Оригинальный компонент микровеб-сервера (то есть встроенный блок), который является ключевым для реализации архитектуры NCPS, был впервые прототипирован и продемонстрирован в 2001 году Дэвидом Лодой, Энцо Маккиа, Сэмом Квадри и Бьорном Стиклингом в подразделении Pratt & Whitney компании United Technologies и первоначально протестирован. на борту регионального самолета Fairchild-Dornier 328 (позже AvCraft 328) в январе 2002 года. Он был представлен публике и продемонстрирован на авиасалоне в Фарнборо в июле 2002 года в форме прототипа, а затем снова в 2004 году как сертифицированный для полетов продукт, продаваемый United. Технологии, такие как DTU, а затем и блоки управления данными FAST для обслуживания ряда самолетов и вертолетных парков.

Похожий комплексный системный подход в совершенно ином применении успешно воплощен в системе межштатных автомагистралей Эйзенхауэра , хотя в NCPS транспортируется информация, а не легковые и грузовые автомобили. Сетецентрическая поддержка продуктов, или сетецентрическая поддержка продуктов, представляет собой архитектурную концепцию, которая просто соединяет основные направления, уже существующие в глобальных коммуникациях и Интернете, с мобильным продуктом, расширяя процессы обслуживания и цепочки поставок в интегрированную систему, ориентированную на продукт, с в режиме реального времени обратная связь с проектировщиками, заводами и специалистами по обслуживанию относительно производительности и надежности продукта. Например, чтобы получить информацию о конкретном двигателе мобильного самолета, наиболее эффективно отправить запрос непосредственно двигателю и разместить там всю информацию, сгенерированную и относящуюся к этой системе, а также синхронизировать в двойной удаленной базе данных для доступа и очередь, когда система двигателя не находится на связи. Другие примеры, где это может быть применено, включают транспортные контейнеры, автомобили, космические корабли, бытовую технику, медицинский мониторинг человека или любой другой сложный продукт с датчиками и подсистемами, требующими технического обслуживания и мониторинга.

Многие организации начинают осознавать ценность сетецентричного (также называемого «сетецентричным») подхода к управлению сложными системами, в том числе Консорциум сетецентрических операций (NCOIC), который представляет собой ассоциацию ведущих аэрокосмических и оборонных подрядчиков в Сети. Арена Centric Warfare. Сетецентрическое мышление при эксплуатации самолетов, включая демонстрации сетевых операций (NEO), также занимает видное место в подходе коммерческой системы воздушного транспорта следующего поколения (NextGen), реализуемого правительством США к обновлению управления воздушными перевозками в 21 веке.

Ссылки

Статья Flight Global, Авиашоу в Фарнборо, июль 2002 г.: Сервер — это все равно, что иметь бортового инженера. ^[1]
Статья Aviation Week, авиасалон в Фарнборо, июль 2004 г.: Бортовой интернет-микросервер. ^[2]
Статья Aviation Today, ноябрь 2004 г.: Обучение пионеров правого полушария «точно вовремя» ^[3]
Статья о настольном проектировании, апрель 2005 г.: Интерактивная 3D-визуализация набирает обороты ^[4]
Статья BNET, октябрь 2006 г., Блоки передачи данных на бизнес-джетах Falcon 2000EX и Falcon 7X. ^[5]
Моррман, Роберт В. (июнь 2007 г.). «RFID: готовы к сомнениям в отрасли?». Мир воздушного транспорта . 44 (6): 75–76, 78. ISSN 0002-2543 .
Ассоциация сетецентрической промышленности (NCOIC) ^[6]
Лаборатории AutoID, Кембриджский университет, июнь 2005 г.: Сетевые исследования RFID в Pratt & Whitney. ^[7]
Протокол радиочастотной идентификации в аэрокосмической отрасли, ноябрь 2006 г. ^[8]
Награды Consensus Software Awards, Правое полушарие, 2006 г.: Управление графикой продукта ^[9]
Отчет NCOIC: Сравнение концепции операций SESAR и NEXTGEN ^[10]
Премия FAA CRADA, октябрь 2008 г.: возможность тестирования сетевого ориентированного бортового веб-сервера на самолете технического центра FAA для использования в NextGen. ^[11]
Отчет для ФАУ, май 2010 г.: SWIMLINK безопасная передача данных по протоколу HTTP на борту самолета ^[12]
Статья в новостях Aviation International, май 2014 г.: Канадская компания Pratt & Whitney FAST Systems зарабатывает STC ^[13]
Соответствующие патенты США, заявки/выданы в 2001–2014 гг. ^[14]
Соответствующие европейские патенты, заявки/выданы в 2001–2014 гг. ^[15]

^ «Сервер — это «все равно что наличие бортового инженера» » . Flightglobal.com . 26 июля 2002 г. Проверено 9 ноября 2015 г.
^ «Авиационная неделя» . Проверено 9 ноября 2015 г.
^ «Авиация сегодня::Правое полушарие» . www.aviationtoday.com . Проверено 9 ноября 2015 г.
^ «Интерактивная 3D-визуализация набирает обороты: Часть 1 — Настольное проектирование» . Настольная инженерия . Проверено 9 ноября 2015 г.
^ «Pratt & Whitney Canada установит блоки передачи данных Altair на бизнес-джеты Falcon 2000EX и Falcon 7X» . Маркетвайр . Проверено 9 ноября 2015 г.
^ «Взаимодействие отраслевого совета по сетецентрическим операциям - NCOIC» . www.ncoic.org . Проверено 9 ноября 2015 г.
^ «Новости автоидентификации» . www.autoidlabs.org.uk . Проверено 10 ноября 2015 г.
^ Протоколы Комитета по аэрокосмической калибровке RFID
^ консенсусное программное обеспечение Награды за
^ Отчет NCOIC SESAR & NEXTGEN
^ «Вести федеральной лаборатории» . www.federallabs.org . Проверено 10 ноября 2015 г.
^ Отчет FAA SWIMLINK
^ «Система FAST компании Pratt Canada зарабатывает STC за 8-200, -300 Dash» . Международные авиационные новости . Проверено 9 ноября 2015 г.
^ Сопутствующие результаты поиска по патентам США
^ Соответствующие результаты поиска европейских патентов

[1] «Сервер — это «все равно что наличие бортового инженера» » . Flightglobal.com . 26 июля 2002 г. Проверено 9 ноября 2015 г.

[2] «Авиационная неделя» . Проверено 9 ноября 2015 г.

[3] «Авиация сегодня::Правое полушарие» . www.aviationtoday.com . Проверено 9 ноября 2015 г.

[4] «Интерактивная 3D-визуализация набирает обороты: Часть 1 — Настольное проектирование» . Настольная инженерия . Проверено 9 ноября 2015 г.

[5] «Pratt & Whitney Canada установит блоки передачи данных Altair на бизнес-джеты Falcon 2000EX и Falcon 7X» . Маркетвайр . Проверено 9 ноября 2015 г.

[6] «Взаимодействие отраслевого совета по сетецентрическим операциям - NCOIC» . www.ncoic.org . Проверено 9 ноября 2015 г.

[7] «Новости автоидентификации» . www.autoidlabs.org.uk . Проверено 10 ноября 2015 г.

[8] Протоколы Комитета по аэрокосмической калибровке RFID

[9] консенсусное программное обеспечение Награды за

[10] Отчет NCOIC SESAR & NEXTGEN

[11] «Вести федеральной лаборатории» . www.federallabs.org . Проверено 10 ноября 2015 г.

[12] Отчет FAA SWIMLINK

[13] «Система FAST компании Pratt Canada зарабатывает STC за 8-200, -300 Dash» . Международные авиационные новости . Проверено 9 ноября 2015 г.

[14] Сопутствующие результаты поиска по патентам США

[15] Соответствующие результаты поиска европейских патентов

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]