Выход к платформам

Параметры цифровой архитектуры РЖД были обозначены в выступлении директора по информационным технологиям ОАО «РЖД» Евгения Чаркина на Международном железнодорожном конгрессе в Вене в марте этого года. А 16 апреля состоялось заседание комитета Некоммерческого партнёрства «Объединение производителей железнодорожной техники» (НП «ОПЖТ») по координации локомотивостроения, в том числе «умных» локомотивов. Как холдинг переходит от теории к практике в деле цифровизации железной дороги, выяснял «Пульт управления».


Планы перехода

Выступая на конгрессе, Евгений Чаркин сообщил, что цифровая архитектура РЖД будет базироваться на открытых цифровых платформах и интеграции с глобальной транспортной системой. Цифровые платформы будут встроены в общую экосистему цифрового транспорта в России. Разработка цифровых технологических платформ, которые составят основу будущей цифровой железной дороги, идёт полным ходом, отметил он.
«Мы рассматриваем цифровизацию как источник нашего конкурентного преимущества в долгосрочной перспективе. Цифровая трансформация затрагивает все сферы нашего бизнеса», – подчеркнул Евгений Чаркин.

Цифровая трансформация ОАО «РЖД» основывается на технологиях облачного хранения, больших данных, блокчейне, алгоритмах искусственного интеллекта, Интернете вещей и дружественном пользовательском интерфейсе для пассажиров и грузоотправителей.

На цифровую основу будут переведены все услуги и сервисы железных дорог – как внешние, как и внутренние. Так, к 2025 году в цифровую сферу планируется перевести 70% продаж билетов на поезда дальнего следования и 75% транспортных и связанных с ними услуг. Цифровой портал «Попутчик» и мобильное приложение «РЖД Пассажирам» уже сейчас предоставляют пользователям услуг железнодорожного транспорта в пригородном сообщении и дальнем следовании множество сервисов – от приобретения электронных билетов до навигации по вокзалам и предоставления мультимедийного контента на борту поездов.

Построенная на технологии блокчейн цифровая платформа «Грузоперевозки» должна обеспечить перевод на цифровую основу услуг по заказу и оформлению и перевозке грузов. Работа с помощью платформы позволит грузоотправителям сократить процесс оформления груза и других связанных с этим услуг с трёх недель до 7 минут.

В течение этого года через платформу можно будет заказать доставку не только по железной дороге, но и с помощью автотранспорта, а также оформить услуги складского хранения и страхования и финансовые услуги. Оформление всех услуг будет основано на технологии смарт-контрактов.
«Мы хотели бы, чтобы платформы принадлежали РЖД, но были бы при этом открытыми и бесплатными для участников рынка», – сказал Евгений Чаркин.

В настоящее время ведущий отраслевой институт ОАО «РЖД» – ВНИИЖТ – занят разработкой двух цифровых технологических платформ. Ожидается, что они будут запущены уже в этом году.


«Умная» инфраструктура

В конце февраля этого года на прошедшем в Сочи совещании по подведению итогов производственно-хозяйственной деятельности инфраструктурного комплекса за 2018 год было принято решение о поэтапном внедрении на сети программного комплекса «Нейроэксперт», разработанного специалистами научного центра «Путевая инфраструктура и взаимодействие колесо – рельс» (ЦПРК) АО «ВНИИЖТ».

«Нейроэксперт» представляет собой ряд связанных физико-статистических моделей, позволяющих оценивать состояние инфраструктуры в реальном времени и прогнозировать возможные поломки и отказы. В основу реализации комплекса физико-статистических моделей положена технология искусственной нейронной сети. Жизнеспособная версия платформы была разработана в прошлом году.

Задача комплекса – оценивать состояние инфраструктуры на основании максимально актуальных данных, собранных статичными датчиками на пути или подвижным составом, прогнозировать возможные поломки, сроки и объёмы ремонтов и необходимых затрат. Платформа представляет собой финансовый инструмент, позволяющий давать объективную оценку финансовых затрат на обслуживание инфраструктуры как минимум на год.

По словам разработчиков, применение «Нейроэксперта» позволит сократить затраты на 10–15%. Внедрение программного комплекса «Нейроэксперт» может начаться в IV квартале этого года.



Доверенная среда для локомотивов

Второй цифровой технологической платформой является «Доверенная среда локомотивного комплекса». Это разработка Центра технологических информационных систем АО «ВНИИЖТ». Эта платформа предназначена для сбора и аналитической обработки информации о состоянии локомотивов. Она состоит из двух компонентов – системы обработки и анализа больших данных и блокчейн-платформы для создания распределённого неизменяемого реестра записей.

Доступ к платформе будут иметь все участники эксплуатационного процесса локомотивов – РЖД, локомотивостроительные компании, ремонтные депо и производители запчастей.

На основе собранной с датчиков информации с помощью алгоритмов машинного обучения будут сформированы «цифровые двойники локомотивов» – интеллектуальные модели, позволяющие осуществлять эксплуатацию, обслуживание и ремонт тягового подвижного состава по показателям предиктивной диагностики. Это позволит перейти от обслуживания локомотивов по нормативам к ремонту по состоянию.

После внедрения системы Дирекция тяги будет заранее получать информацию о необходимых ремонтах, депо – об объёме работ, а также о необходимых запчастях, что позволит более эффективно планировать использование локомотивного парка и снизить время простоев. При этом локомотивостроительные предприятия и производители запчастей смогут в реальном времени получать объективные данные о состоянии тех или иных узлов локомотива относительно нормативных значений и повысить качество и надёжность узлов локомотива. Кроме того, сравнительный анализ данных об эксплуатации локомотивов одной и той же модели в различных климатических условиях может дать возможность более оперативно вносить изменения в конструкцию для повышения надёжности.

Программное обеспечение платформы способно принимать и обрабатывать данные со всех типов локомотивов, оснащённых соответствующим оборудованием. В перспективе по мере обновления парка планируется подключить к платформе все локомотивы на сети. Архитектура «Доверенной среды для локомотивов» формируется по принципу кластерного распределённого хранения данных и не требует серьёзных аппаратных ресурсов. Система может быть размещена на уже имеющихся мощностях дата-центров РЖД и масштабирована по мере необходимости.

Предусмотрены два уровня защиты. Во-первых, положенные в основание системы программные продукты содержат встроенные системы обеспечения безопасности. Во-вторых, «Доверенная среда для локомотивов» будет размещена в Системе передачи данных ОАО «РЖД», защищённой от внешних воздействий.

Разработка жизнеспособной версии «Доверенной среды для локомотивного комплекса» завершилась в прошлом году. В июле 2018 года холдинг «Синара – Транспортные машины» (входит в Группу «Синара») заключил с Фондом развития интернет-инициатив, BFG Group и Санкт-Петербургским политехническим университетом Петра Великого соглашение о создании «цифровых двойников» локомотивов. В этом году планируется начать их построение.

ООО «ЛокоТех» осенью прошлого года провело на Восточном полигоне опытное внедрение системы SmartMaintenance с функционалом «Доверенной среды для локомотивов» производства АО «Трансмашхолдинг». По словам разработчиков, платформа способна обрабатывать около 300 параметров работы оборудования локомотива и определять до 60 видов сбоев. Однако пока система не позволяет контролировать состояние локомотива в режиме реального времени.


Интеллектуальные системы

В рамках разработки цифровой платформы для локомотивного комплекса предполагается и создание платформ «Умный локомотив» и «Цифровое депо». Концепция «Умного локомотива» была утверждена в конце прошлого года, а 16 апреля текущего года состоялось заседание комитета НП ОПЖТ по координации локомотивостроения.

Участники совещания согласились, что система «Умного локомотива» должна включать системы самодиагностики и определения остаточного ресурса критических узлов; единую цифровую карту инфраструктуры с возможностью её актуализации, защищённый комплексный цифровой канал передачи телеметрической информации, управляющих сигналов и информационных сообщений.

По их мнению, для успешного внедрения концепции необходима разработка систем «умный вагон», а также программно-аппаратных средств автоматизации диспетчерского управления, бортовых систем машинного зрения и системы многофакторного контроля психофизического состояния машиниста.

Председатель комитета Владимир Шнейдмюллер отметил, что локомотив должен иметь возможность диагностировать не только себя, но и инфраструктуру. По его мнению, этот взаимный контроль локомотива и инфраструктуры позволит повысить уровень безопасности на сети.

Ведущий инженер отдела новой техники Дирекции тяги ОАО «РЖД» Александр Омельченко сообщил, что для реализации концепции «Умный локомотив» созданы несколько рабочих групп. В сферу обсуждения входят единый бортовой вычислитель, интеллектуальный ассистент машиниста, система диагностики, система обслуживания, система передачи данных, система позиционирования, система технического зрения и система управления безопасностью.

Исполнительный директор Дирекции автоматизированных систем и информационных технологий инжинирингового центра «ЛокоТех» Игорь Лакин сообщил, что система «Умный локомотив» должна включать в себя алгоритмическую защиту микропроцессорных систем управления и диагностики для предотвращения нарушений режимов эксплуатации (НРЭ).

Он рассказал об итогах испытаний таких систем. Так, испытание алгоритмических защит на 65 секциях локомотивов трёх серий (2ТЭ116У, ТЭП70БС, 3ТЭ10УК/МК/МКО) в I квартале 2019 года помогло предотвратить 55 случаев НРЭ, 32 из которых были связаны с перегревом дизельного двигателя. До конца этого года планируется оснастить системами алгоритмической защиты все локомотивы указанных серий – всего 325 секций. По словам Игоря Лакина, в будущем алгоритмические системы защиты должны быть интегрированы в систему «Умный локомотив».

Кроме того, «Умный локомотив» должен обеспечивать как контроль собственной работоспособности в целом, так и контроль исправности основных узлов, своевременное обслуживание которых наиболее важно, передачу диагностической информации в АСУ ТОиР в режиме онлайн.

По словам Игоря Лакина, необходимо также присвоить всем запчастям уникальные номера (RFID- и или NFC-метки), а также обеспечить возможность ведения электронного журнала замечаний машиниста.

Участники совещания пришли к выводу, что для успешной разработки системы «Умный локомотив» в первую очередь необходима разработка соответствующих стандартов, в частности, в области передачи данных и цифровых интерфейсов. Было принято решение создать в рамках работы над системой «Умный локомотив» две рабочие группы: по системе управления движением и системе управления рисками.

Лев Кадик