Интернет вещей в управлении цепями поставок

ВВЕДЕНИЕ
Современные цепи поставок сталкиваются с рядом вызовов, связанных с необходимостью повышения эффективности, снижения издержек и улучшения качества обслуживания клиентов. Актуальность данной темы вызвана тем , что Интернет вещей (IoT) предлагает новые возможности для решения этих задач за счет интеграции цифровых и физических миров, что позволяет улучшить мониторинг, управление и оптимизацию всех звеньев цепи поставок.
Тема использования Интернета вещей (IoT) в управлении цепями поставок является относительно новой, но активно развивающейся областью, которая привлекает внимание как исследователей, так и практиков. В этой главе будет подробно рассмотрено текущее состояние исследований и разработок в данной области, основные достижения и направления для будущих исследований.
Целью исследования является изучение влияния технологий Интернета вещей на управление цепями поставок, выявление преимуществ и проблем, а также рассмотрение практических примеров внедрения IoT в различных отраслях.
Основные задачи исследования:
1. Изучить теоретические основы Интернета вещей и его ключевые компоненты.
2. Рассмотреть основные концепции и модели управления цепями поставок.
3. Проанализировать способы применения IoT в различных звеньях цепи поставок.
4. Оценить влияние IoT на эффективность и устойчивость цепей поставок.
5. Проанализировать реальные кейсы внедрения IoT и их результаты.
Глава 1. Теоретические основы Интернета вещей
1.1.Понятие и архитектура Интернета вещей
Интернет вещей (IoT) - это сеть физических устройств, оснащенных датчиками, программным обеспечением и другими технологиями, которые позволяют им собирать и обмениваться данными через интернет. Основными компонентами IoT являются:
1. Устройства и датчики - физические объекты, которые собирают данные.
2. Связь - технологии, обеспечивающие передачу данных (Wi-Fi, Bluetooth, 5G и др.).
3. Обработка данных - системы и алгоритмы, которые анализируют полученные данные.
4. Интерфейсы и приложения - пользовательские и управленческие интерфейсы для взаимодействия с системой.
1.2. Технологии и протоколы IoT
Для работы IoT используются различные технологии и протоколы, такие как:
- RFID (Radio Frequency Identification) - для автоматической идентификации и отслеживания объектов.
- LPWAN (Low Power Wide Area Network) - для связи на больших расстояниях с низким энергопотреблением.
- MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) и CoAP (Constrained Application Protocol) - протоколы для передачи данных между устройствами.
RFID (Radio Frequency Identification) — радиочастотная идентификация. Позволяет вести автоматический учёт товаров/грузов в пределах склада без непосредственного участия человека.
Работа RFID-системы строится на использовании специальных RFID-меток и устройств, считывающих информацию, хранящуюся в RFID-метке.
RFID-метка (или RFID-tag) состоит из микрочипа, в котором хранятся данные и антенны. RFID-метки встречаются в различном исполнении. Наибольшее распространение приобрели метки в виде этикеток. Для печати символьной информации на таких метках используются специальные принтеры со встроенными кодерами. Встречаются также метки в пластиковых корпусах.
Для записи/чтения информации с RFID-метки используется RFID-считыватель (reader), соединённый с внешней антенной. Встречаются также считыватели в виде терминалов сбора данных.
RFID системы подразделяются по частоте:
• низкочастотные (125-134 кГц) LF (Low Frequency);
RFID системы данной частоты имеют расстояние считывания до 70 см. В основном применяется для чипирования животных.
• высокочастотные (13,56 МГц) HF (High Frequency);
Стандарты ISO 14443 (proximity карты) и ISO 15693 (vicinity карты). Используются стандартизированные алгоритмы шифрования. Введена возможность чтения множества меток одновременно (система антиколлизий). Дальность чтения не большая: до 100 см. Существуют проблемы со считыванием при наличии воды, металла. Применяется в логистике и системах контроля доступа.
• ультравысокочастотные (860-960 МГц) UHF (Ultra High Frequency);
Современная, перспективная и всё более используемая частота в логистике и промышленности. В Европе используется радиочастотный спектр с частотой 865-868 МГц, мощность сигнала до 0,5 Вт, в CША частоты 903-928 МГц, мощность сигнала до 1 Вт. Ключевые стандарты в данной области - EPC и ISO 18000-6. Дальность чтения значительно больше, чем у предыдущих систем: до 400 см. Большинство проблем ,связанных с наличием в среде воды и металла, решаются в данной системе.
• микроволновый RFID (2,4-2,483 ГГц)
Общепринятых стандартов почти не существует, в основном это закрытые решения конкретного производителя. Дальность чтения: до 800 см. Системы мало распространены.
LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) — подход в радиосвязи, применяемый для устройств и крупных беспроводных сетей телеметрии. Его особенностью является низкое энергопотребление и широкий территориальный охват .
Любые существующие беспроводные технологии передачи данных обладают такими характеристиками как дальность, скорость и энергоэффективность. Причем одновременно можно соответствовать лишь 2-м из 3-х.
Технология LPWAN обеспечивает энергоэффективную передачу данных на большие расстояния.
MQTT — это протокол обмена сообщениями по шаблону издатель-подписчик (pub/sub). Первоначальную версию в 1999 году опубликовали Энди Стэнфорд-Кларк из IBM и Арлен Ниппер из Cirrus Link. Они рассматривали MQTT как способ поддержания связи между машинами в сетях с ограниченной пропускной способностью или непредсказуемой связью. Одним из первых вариантов его использования было обеспечение контакта фрагментов нефтепровода друг с другом и с центральными звеньями через спутники.
Протокол Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) используется в течение многих лет, но сейчас он особенно актуален благодаря взрывному росту IoT: и потребительские, и промышленные устройства внедряют распределённые сети и граничные вычисления (, а устройства с постоянной трансляцией данных становятся частью повседневной жизни.
Это означает, что лёгкие, открытые и доступные протоколы со временем станут ещё важнее. В этой статье приводится концептуальное погружение в MQTT: как он работает, как используется сейчас и как будет использоваться в будущем.
С учётом суровых условий эксплуатации протокол сделан маленьким и лёгким. Он идеален для устройств слабой мощности и с ограниченным временем автономной работы. К их числу сейчас относятся и вездесущие смартфоны, и постоянно растущее число датчиков и подключённых устройств.
Таким образом, MQTT стал протоколом для потоковой передачи данных между устройствами с ограниченной мощностью CPU и/или временем автономной работы, а также для сетей с дорогой или низкой пропускной способностью, непредсказуемой стабильностью или высокой задержкой. Именно поэтому MQTT известен как идеальный транспорт для IoT. Он построен на протоколе TCP/IP, но есть ответвление MQTT-SN для работы по Bluetooth, UDP, ZigBee и в других сетях IoT, отличных от TCP/IP.
MQTT — не единственный в своём роде протокол обмена сообщениями pub/sub в реальном времени, но он уже получил широкое распространение в различных средах, которые зависят от межмашинной связи. Среди его сверстников — Web Application Messaging Protocol, Streaming Text-Oriented Messaging Protocol и Alternative Message Queueing Protocol.
MQTT станет логичным выбором для тех разработчиков, которые хотят создавать приложения с надёжной функциональностью и широкой совместимостью с подключёнными к интернету устройствами и приложениями, включая браузеры, смартфоны и устройства IoT.
Глава 2. Основные концепции управления цепями поставок
2.1. Понятие и структура цепи поставок
Цепь поставок включает все этапы, через которые проходит продукт от производителя до конечного потребителя, включая поставщиков, производителей, дистрибьюторов и розничных продавцов.
Основные элементы цепи поставок:
1. Снабжение - закупка сырья и комплектующих.
2. Производство - процесс создания готовой продукции.
3. Логистика - транспортировка и хранение товаров.