009547T2 UKR 0300 1402hitech edito CE3 · Как сокращать ... ного в...

2|14

www.siemens.com/hitech

hi!tech

Хорошо образованные, инновативные, гибкие, знакомые с ИТ-технологиями: сотрудники становятся решающим фактором успеха в промышленности.

Teamwork 4.0

Энергорынок в движенииВыигрыш за счет качественных прогнозов

«Зеленые» фурыКак сокращать СО2 при грузовых перевозках

Full SpeedГоночные автомобили для новой Формулы 1

009547T2_UKR_0100_1402hitech_coverNEU1a_COE.indd 1 24.09.14 16:07

30

О насSiemens AG – технологический концерн, ведущий производитель электроники и электро-техники для промышленности, энергетики, здравоохранения, инфраструктуры и городов,представленный в 190 странах мира. Siemens - мировой лидер в области технологий, на-правленных на защиту окружающей среды. «Зеленые» и энергосберегающие решения ужесегодня генерируют около третей части общего дохода концерна. Siemens и в дальнейшемпланирует расти в этом направлении.

«Сименс Украина» (дочернее предприятие концерна Siemens со 100%-ми иностран-ными инвестициями) – один из ведущих поставщиков продукции, услуг и комплексныхрешений для ключевых инфраструктурных отраслей украинской экономики: энергетики,транспорта, промышленности и здравоохранения.Предприятие было основано в 1997 году, с 1992 года в Украине действовало представитель-ство концерна Siemens. Центральный офис компании находится в Киеве. Региональные фи-лиалы расположены в Донецке, Днепропетровске, Одессе, Львове, Харькове, Кривом Рогеи Мариуполе. Компания плодотворно сотрудничает с украинскими партнерами, которыевыполняют функции системных интеграторов и адаптируют решения Siemens к условиямукраинской промышленности.

КиевБЦ «Горизонт Парк»ул. Николая Гринченко, 4-в03680+38 (044) 392 23 [email protected]

Донецкул. Университетская, 36-а83050+38 (062) 210 98 [email protected]

ДнепропетровскМОСТ Бизнес-центрул. Глинки, 2, оф. 80749000+38 (056) 770 20 [email protected]

Львовул. Героев УПА, 72, корп. 879008+38 (032) 298 88 [email protected]

Мариупольул. Итальянская, 116-А (6-й этаж)87532+38 (062) 940 77 [email protected]

Харьковул. Ак. Проскуры, 1, ком. 30761070+38 (057) 754 68 [email protected]

Кривой РогПлощадь Горького, 1050027+38 (068) 325 99 [email protected]

ОдессаФонтанская дорога, 2565009+38 (048) 237 02 [email protected]

UKR_1201hitech_contact_U2.indd 2 21.05.14 09:28

В промышленности будущего прои-зойдет срастание моделирования и ре-ального производства. Производствен-ные машины будут коммуницировать между собой и самоорганизовываться. Интернет, Wi-Fi и использование ком-плексных, больших объемов данных ста-нут базой для Промышленности 4.0. Сфе-ра применения роботов будет расши-ряться. Такое развитие, однако, не озна-чает, что заводские цеха останутся без людей. Напротив, сотрудники продолжат играть очень важную роль. Но характер их деятельности в этой новой среде будет существенно отличаться от предыдущей.

Основным заданием персонала станет быстрая настройка производственных линий на индивидуальные требования заказчика, а также монтаж, обслужива-ние и ремонт оборудования. Возрастает их ответственность за планирование и управление промышленными процесса-

ми. Наряду с более высокой квалифика-цией для преодоления новых вызовов потребуются знания ИТ-технологий, на-выки командной работы, гибкость и го-товность к инновациям.

Поэтому своевременное обучение и повышение квалификации сотрудников является необходимым условием для успеха компаний в эпоху Промышленно-сти 4.0. Siemens со своими многочислен-ными образовательными проектами яв-ляется пионером и образцом для буду-щих разработок в сфере профессиональ-ного промышленного обучения. Совсем недавно президент США Барак Обама по-ложительно высказался о программе Siemens для повышения квалификации сотрудников в Северной Каролине. Рас-тет и понимание среди политиков: квали-фицированные сотрудники становятся более чем когда-либо фактором успеха в промышленности.

Дорогие читатели!

От редакции

hi!tech 02|14 3

hi!tech

hi!tech – The innovation magazine by Siemens Publisher and media proprietor Siemens AG Österreich, Siemensstraße 90, A-1210 Vienna Responsible for publication Mag. Katharina Swoboda, MBA Editor-in-chief Elisabeth DokaupilEditors Jan Oliver Löfken, Denis Dilba, Günther Schweitzer Photo editors Sieglinde Hofstätter, Eva ZwanzingerLithography R12Online version dpworx, primartsiemens.com/hitech

Imprint

009547T2_UKR_0300_1402hitech_edito_CE3.indd 3 08.10.14 09:48

Содержание 2|14

24

4 hi!tech 02|14

50

Тема номера ............... 6Решение принимает человек Во всем мире растут требования к менеджерам и персо-налу, занятым в промышленности. Хорошо обученные, преданные сотрудники становятся все более важным фактором успеха.

44

28

siemens.com/hitechВ странах Центральной и Восточной Европы публи-куются различные элек-тронные издания на мно-гих языках. Ссылки ко всем доступным изда-ниям можно найти на siemens.com/hitech.

009547T2_UKR_0405_1402hitech_inhalt_CE3.indd 4 24.09.14 16:12

hi!biz hi!future hi!lifeКлючевая технология 26Доказана стабильность ячеек электроли-зера при 850°С.

Новости 27Крупнейший глаз мира 28В обсерватории ALMA в Чили комплекс ра-диотелескопов, установленных на пло-щадке шириной 16 километров, нацели-вает свои антенны в ночное небо в поис-ках далеких галактик.

Коллега-робот 32На заводе завтрашнего дня роботы станут обучаться непосредственно от рабочих - без традиционного программирования.

Уловки атакующих 34Защита предприятий и инфраструктуры от кибератак – это один из самых больших вызовов будущего.

Простое переключение 36Проект Photosmart может произвести ре-волюцию в метрологии. Интегрирован-ный источник света позволяет по команде менять свойства микросхем.

Выжить благодаря диагностике 38Siemens разработал для анализатора крови тест на малярию.

Новости 39Сберегающие энергию технологии 40Шведская община демонстрирует, как можно совмещать защиту окружающей среды с экономией денег. Ключ - совре-менные технологии автоматизации зда-ний. Вся информация на одном планшете 42Портативный, беспроводной дисплей для синхронного отображения в операцион-ном зале в режиме реального времени данных визуализации и дополнительной информации.

Full-Speed-головоломка 44Что дает новая Формула 1 и ее чрезвы-чайно высокие требования к инноваци-онности, сложности и энергоэффектив-ности? Как построить автомобиль с та-ким количеством неизвестных? Red Bull дает ответ.

Prost 48Растет спрос на пиво с особым вкусом. Интеллектуальные системы управления позволяют небольшим пивоварням экс-периментировать.

Бесшумное плавание 50Прогулочный флот компании «Баварские озерные круизы» на Кенигзее получит ко-пии электродвигателей 1958 года.

hi!tech 02|14 5

hi!tech

Изделия - пазлы 12 Идентификация сокращает число оши-бочных поставок и утерь.

Новости 13Кто учится, тот выигрывает 14 Программное обеспечение на основе нейронных сетей, функционирующих ана-логично человеческому мозгу, позволяет получать точные прогнозы.

Новое онлайн обучение 16Миллионы людей записываются на он-лайн курсы элитных университетов. Гло-бальная тенденция под названием «Мас-совые открытые онлайн курсы» меняет сферу образования.

Сокращение выбросов СО2 20Грузовой автотранспорт с электроприво-дом и сетевым подключением, движу-щийся в режиме автоматического вожде-ния или конвоем – таким представляется зеленое будущее грузовых перевозок.

Безграничные возможности 22Вместо повышения тактовой частоты в компьютерах растет число ядер процес-сора. Многоядерная технология позво-ляет увеличить быстродействие и энерго-эффективность.

Нефти без воды не бывает 24Добыча тяжелой нефти сопряжена с необ-ходимостью выкачки и очистки большого количества грунтовых вод. Для нефтяного поля Кастилия в Колумбии эта проблема особенно актуальна.

009547T2_UKR_0405_1402hitech_inhalt_CE3.indd 5 24.09.14 16:12

Сетевое, гибкое и сверхскоростное про-изводство. Основные черты производ-ства будущего уже вырисовываются. Это высокая степень использования сетевых технологий, гибкость, индивидуальный подход и высокая скорость. Заводские цеха могут быть полностью укомплекто-ваны автономными роботами. "Однако даже в эпоху Промышленности 4.0 не удастся полностью исключить человека из процесса производства", - предсказы-вает профессор Вольфганг Вальстер, генеральный директор Немецкого научно-исследовательского центра по ис-кусственному интеллекту (DFKI). Наобо-рот: "Работники становятся ключевым фактором успеха. Это касается и эффек-тивности использования научно-исследовательского персонала, инжене-ров и других специалистов, - сказал Зиг-

фрид Русвурм, генеральный директор промышленного сектора Siemens, по слу-чаю презентации доклада Всемирного экономического форума, подготовлен-ного в сотрудничестве с учеными компа-нии Deloitte. – Важнейшим фактором конкурентной борьбы станут иницииро-ванные сотрудниками инновации".

Конвергенция реального и виртуально-го производства приведет к фундамен-тальным изменениям. Возникнут новые кибер-физические системы, оснащенные процессорами, датчиками и радиосвязью. Они будут общаться друг с другом и с про-изводственными машинами, сами орга-низовывать свою работу и, в ряде случаев, обладать свойством самооптимизации. В этом мире на смену центральному управ-лению постепенно придут децентрализо-ванные системы.

В такой среде задачи работников в корне изменятся – произойдет уход от простых исполнителей к большей ответ-ственности управленцев, операторов и планировщиков. Многие производствен-ные процессы будут протекать с исполь-зованием промышленного Интернета и децентрализованного управления, а все этапы создания добавленной стоимости будут объединены в сеть. Например, ком-поненты изделия смогут сами определять свои перемещения на всех этапах произ-водства, от первого поставщика и до окончательной сборки на производстве, которое удалено, возможно, на сотни или даже тысячи километров. Параллель-но с заводом из бетона и стали в компью-тере всегда будет существовать его циф-ровой образ, с помощью которого в ре-жиме реального времени можно будет

6 hi!tech 02|14

Во всем мире растут требования к менеджерам и персоналу, занятым в промышленности. Хорошо обученные, преданные сотрудники становятся все более важным фактором успеха.

Industry Journal Siemens

Решение принимает человек

009547T2_UKR_0611_1402hitech_coverstory_CE3.indd 6 25.09.14 09:36

hi!tech 02|14 7

Тема номера

проектировать, моделировать и оптими-зировать все изделия и производствен-ные процессы.

Переоснащение, техническое обслужи-вание и ремонт. Вывод для работников: в будущем спрос на заводскую рабочую силу в традиционном ее понимании со-кратится. Вместо этого все более востре-бованными станут специалисты в сфере переоснащения, технического обслужи-вания и ремонта оборудования. "Смарт-заводы будут производить высоко инди-видуализированные продукты малыми партиями. Важной задачей работников станет выполнение постоянной перена-стройки производственных линий в крат-чайшие сроки или реализация принципа «вставь блок и производи» за счет уста-новки новых компонентов оборудова-ния", - говорит Вольфганг Вальстер. Поэто-му в будущем каждый работник на произ-водстве должен знать, что такое Интернет-протокол (IP), как работать с бес-проводной локальной сетью WLAN и где лучше всего установить новый датчик.

Работники столкнутся также с новыми пользовательскими интерфейсами. Там, где сегодня о состоянии машины зача-стую сигнализируют три лампы зеленого, желтого и красного цвета, в будущем вездесущие датчики будут передавать де-тальную картину на монитор смартфона или планшета или отображать информа-цию непосредственно на стекла цифро-вых очков. Эту информацию работник должен понимать, уметь анализировать и использовать.

Поток данных не ограничивается от-дельными машинами: благодаря объеди-нению в сеть всего оборудования и эта-пов создания добавленной стоимости, за-вод будущего будет постоянно распола-гать актуальной картиной всего произ-водства. "Основываясь на этих данных, компьютер в реальном времени рассчи-тывает оптимальный поток создания до-бавленной стоимости", - рассказывает Вольфганг Дорст, руководитель направ-ления «Промышленность 4.0» в немец-ком отраслевом объединении Bitkom. "Для работника производства это означа-

Важен /очень важен: 96%Частично важен: 3%Не важен: 1%Источник: Fraunhofer IAO 2013. Опрос около 700 немецких компаний.

Незаменимый "Насколько важен будет человеческий труд для вашего производства через пять лет"?


ет одно: он должен развивать свою си-стемную компетенцию и понимать, что происходит в сетевом процессе произ-водства".

Серые воротнички. До настоящего време-ни всех работников производства можно было условно разделить на две группы: синие воротнички, которые обслуживали производственные машины, и их коллеги, белые воротнички или инженеры, кото-рые планировали и управляли работой всего производства в целом. Сегодня по-является все больше рабочих мест, где ра-ботники должны уметь программировать машины сетевой производственной ли-нии, выполнять их техническое обслужи-вание и устранять неполадки в работе. Та-ких работников называют «серыми ворот-ничками». Серые воротнички должны

иметь не только навыки программирова-ния, но и уметь интерпретировать ком-плексные данные, а также работать в ко-манде с представителями руководства.

Размывание четко выраженных границ разделения задач можно заметить в авто-мобильном производстве, традиционном законодателе мод в промышленности. "На современном заводе Chevrolet в Детрой-те, например, трудно сказать, кто относит-ся к менеджменту, а кто рабочий, - гово-рит Диана Трамбле, занимающая пост гла-вы производства компании General Motors. - Все заняты решением конкрет-ной проблемы и построением соответ-ствующей причинно-следственной диа-граммы. Внешне они неотличимы".

Аналогичные наблюдения сделала Констанце Курц, которая работает в прав-лении компании IG Metall: "Когда сегодня

я вижу стоящих вместе на производстве руководителей и сотрудников, то они об-щаются на равных. И это не только техни-ческие, но и социально-культурные изме-нения".

Однако и обществу, и бизнесу необхо-димо предпринять определенные уси-лия, чтобы этот процесс изменений стал наступать широким фронтом. Эксперт Bitkom Дорст считает, что новое содержа-ние профессий, подобное тому, которое имеет мехатроника, это шаг в правиль-ном направлении. "Однако для кибер-физических систем будущего нам необ-ходимо сделать еще больший акцент на знание ИТ-технологий и навыки облач-ных вычислений, поскольку именно в об-лаке будут происходить многие процес-сы", - говорит Дорст.

Многие новаторские проекты Siemens

8 hi!tech 02|14 Industry Journal Siemens


могут стать образцом для будущих разра-боток в сфере образования. Например, Siemens в Вене поощряет и поддерживает каждого нового ученика в его стремлении получить профессиональное образова-ние и сдать экзамен на профессиональ-ную зрелость. Немецкие модели обучения признаны также и в США. Американский президент Барак Обама положительно отозвался о программе Siemens для даль-нейшего повышения квалификации со-трудников в Северной Каролине. Наряду с Siemens собственные учебные програм-мы для подготовки квалифицированных работников для выполнения сложных производственных заданий запустила так-же компания BMW.

Сфера образования требует участия политиков. В Великобритании компании совместно выступают за более высокий

уровень образования. Крупнейшие про-изводители страны, в том числе Siemens, BIT Group и BAE Systems , вышли в про-шлом году с общегосударственной иници-ативой повышения профессиональной квалификации (Skill Strategy) с целью под-готовки сферы образования к вызовам будущего.

Skills Connect Fund. Правительство Австра-лии выделило эквивалент 32 млн. евро на программу „Skills Connect Funds“. Из этих средств компании должны финансиро-вать мероприятия по повышению квали-фикации и дальнейшему обучению своих работников с целью поддержания их кон-курентоспособности. Но не только работ-ники, занятые непосредственно в произ-водстве, но и управленческое звено долж-но перестраиваться и обучаться: "Гене-

ральные и финансовые директора долж-ны выстраивать новые модели сотрудни-чества с партнерами, которые будут вы-годны всем участникам, - говорит Удо Лан-ге, вице-президент консалтинговой ком-пании Capgemini Consulting. - В будущем компании станут объединяться в более крупные структуры, которые смогут бы-стро и гибко трансформироваться в зави-симости от поставленных задач".

По данным недавнего исследования, проведенного компанией McKinsey, две трети руководящих сотрудников компа-ний, опрошенных по всему миру, отмети-ли возрастание в ближайшие годы риска возникновения изменений в цепочках создания добавленной стоимости и в це-почках поставок. Новые модели более близкого сотрудничества с внешними пар-тнерами требуют, с одной стороны, дове-

40 млн.нехватка специалистов в мире к 2020 году (McKinsey)

8 из 10немецких компаний хотят повысить квалификацию своих сотрудников

80 % японских про-мышленных компаний испытывают недостаток в квалифицированных спе-циалистах (рабочей силе)

hi!tech 02|14 9



рия и открытости, а, с другой, эффектив-ной защиты коммерческой тайны. Компа-нии должны использовать ИТ-системы, ко-торые позволят как разделять информа-цию, так и устанавливать в нужных местах пределы открытости. Особую проблему представляет внедрение промышленных сетей и оцифровывание производства, по-скольку в этом случае на уровень руковод-ства в режиме реального времени будет поступать большой объем данных от уста-новленных повсюду датчиков.

Фильтрация и персонализация. Чтобы ру-ководство не утонуло в потоке данных, компьютеры должны фильтровать и пер-сонализировать информацию. "В идеаль-ном случае алгоритмы анализа выдают рекомендации для следующего шага, - го-ворит Ланге, эксперт компании Capgemini. – Таким образом, на основании рыночной информации компьютер сможет генери-ровать, например, рекомендации для но-вых инвестиций или маркетинговых меро-приятий". Но и в будущем окончательное решение должен будет принимать менед-жер, и, скорее всего, новый тип менедже-ра: директор по работе с данными (Chief Data Officer - CDO), в сферу ответственно-

10 hi!tech 02|14

Требуется молодежь Сотни тысяч сотрудников уходят на пенсиюДемография не знает пощады. В Европейском Союзе люди в возрас-те 50 - 64 лет сегодня составляют 20% от общей численности населе-ния. Ежедневно около 10 тысяч американцев поколения бэби-бумеров выходит на пенсию. Такой исход приходится как раз на время, когда в США (и не только) промышленность возвращается на родину. Нависает угроза чувстви-тельной потери опыта и знаний. Особенно страдают стареющие общества, включая Китай.

В ближайшие годы ключевую роль станет играть поколение Y, рожденное между 1981 и 2000 годами. Если бэби-бумеры счита-лись ориентированными, прежде всего, на производительность, то для поколения Y на первом плане

стоит ориентация на досуг, баланс работы и личной жизни и возмож-ность самоопределения. У него высокие требования к месту рабо-ты. Первостепенное значение при-обретают профессиональные вызо-вы, возможности обучения и раз-вития, достойная оплата и гибкость.

Смартфоны, планшеты и комму-никации через социальные сети имеют у поколения Y высокий при-оритет. Компании могут использо-вать эти навыки для модернизации собственной организации, однако должны иметь в виду, что функци-ональность, тактильные ощущения и внешний вид панелей управле-ния на производстве должны соот-ветствовать характеристикам современных потребительских устройств.

Industry Journal Siemens


сти которого входят технологии работы с Большими Данными и аналитика.

В будущем управленческие решения станут все чаще приниматься с использо-ванием моделей сложных социально-экономических или технических систем, построенных на базе доступных Больших Данных. В настоящее время в Высшей тех-нической школе Цюриха в рамках проекта FuturICT создается своего рода цифровой образ мира, который компании смогут ис-пользовать для малозатратного тестирова-ния и оптимизации своей продукции.

Еще одним вызовом для управленцев являются изменчивые рынки, которые требуют большей гибкости. "Потреби-тельский спрос подвергается все более сильным и быстрым колебаниям - уже не в течение недель или месяцев, а, скорее, в течение нескольких дней или недель", - говорит Себастьян Шлунд, один из авто-ров исследования производства будуще-го, проведенного обществом Фраунго-фера.

Согласно исследованию, около четвер-ти всех немецких компаний сегодня жалу-ются на большие колебания в поступле-нии заказов, а 48% ожидают, что эти коле-бания значительно возрастут. "Поэтому

компаниям помимо гибкой автоматиза-ции необходимо иметь еще и гибкий пер-сонал", - говорит Шлунд. Через пять лет 98% компаний видят в этом ключевой фактор своего успеха.

Гибкое использование персонала тре-бует принципиально новых форм плани-рования людских ресурсов. В связи с ро-стом требований к уровню квалификации решить эту проблему за счет более широ-кого использования временных работни-ков в будущем вряд ли удастся. Решаю-щее значение для усиления гибкости при-обретает хорошо обученный персонал, который компании смогут быстро делеги-ровать из одной рабочей группы в другую. Однако такая гибкость требует широкой квалификации работников. Только в этом случае они смогут выполнять различные виды работ без длительного периода на-чального обучения. Такое развитие ситуа-ции предвидят и менеджеры.

Более 73% менеджеров отметили, что через пять лет у них возникнет необходи-мость чаще использовать свой производ-ственный персонал в других организаци-онных подразделениях. Следовательно, службам персонала в будущем придется много потрудиться над такими аспектами,

как гибкое распределение обязанностей или организация гибкого рабочего време-ни. Но даже идеальные модели не срабо-тают, если за этим не будет стоять уверен-ность всех сотрудников в их пользе. Поэ-тому одной из центральных задач высше-го руководства в будущем станут комму-никации и мотивация.

www.siemens.com/industry

www.siemens.de/industrie-4.0

hi!tech 02|14 11

Источник: "Industry Week" в сотрудничестве с Siemens, "Smart Manufacturing and Competitiveness", 2013

Наем и удержание специалистов 41%Передача знаний от увольняющихся сотрудников 29%Модернизация оборудования 28%Производительность труда на производстве 27%Изменчивый спрос 25%Время выхода на рынок 23%Сложность цепочки создания добавленной стоимости 21%Затраты на энергоносители 10%Управление данными и их анализ 6%

Самые большие вызовы Глобальный опрос 388 отраслевых экспертов

Industry Journal обсуждает актуаль-ные темы и тенденции в сфере промышленного производства, рассказывает об инновативных людях и компаниях, а также пред-ставляет новые технологии.www.siemens.com/industryjournal



Innovation News, Siemens, Eva Zwanzinger Siemens

Индивидуализация производстваВсе большее число потребителей в мире стремится купить высококачественные, доступные по цене брендовые товары, ко-торые отвечают их персональным потреб-ностям. Для этого необходима индивидуа-лизация массового производства, что ста-вит промышленность перед серьезными вызовами. С одной стороны, индивиду-альные заказы необходимо эффективно проводить через производство, с другой стороны, компоненты для различных ва-риантов исполнения продукта в любой момент должны быть доступны для сбор-ки. Эти требования обусловили постоян-ный рост спроса на решения для промыш-ленной идентификации.

Идентификация необходима для того, чтобы держать под контролем отдельные детали и компоненты. Поставщики часто удалены от производителя конечного продукта на большие расстояния. Такое распределенное производство требует глобальных цепочек поставок с соответ-ствующей синхронизацией и координаци-

ей. Промышленная идентификация га-рантирует, что каждая деталь перед от-грузкой будет идентификована для того, чтобы в реальном времени отслеживать ее перемещение. Это позволит оптималь-но планировать даже очень сложный по-ток товаров, сделать его прозрачным и предсказуемым. Компоненты изделия, поступившие на завод точно в срок, могут быть сразу же запущены в процесс произ-водства в нужной последовательности.

Системы распознавания объектов или символов применяются практически во всех отраслях промышленности, в авто-мобилестроении, в фармацевтической и медицинской промышленности, а также в пищевой промышленности и индустрии напитков. В сфере контроля качества их используют, например, для проверки пра-вильного количества смонтированных де-талей, пересчета деталей в упаковке или проверки качества печати и местополо-жения маркировки.

Положительный эффект промышлен-ной идентификации выражается в умень-

шении числа ошибочных поставок, утерь и, не в последнюю очередь, в большей удовлетворенности клиентов. В результа-те достигается значительная экономия средств, которая позволит быстро аморти-зировать затраты на установку системы идентификации.www.siemens.com/innovation

12 hi!tech 02|14

Идентификация сокращает число ошибочных поставок и утерь.

Изделия - пазлы

Идентификация позволяет дер-жать под контролем отдельные

детали и компоненты

Распознавание объектов Siemens интегрирует в свои оптиче-ские системы идентификации новые функции для распознавания объек-тов. Для идентификации объектов считыватель кодов регистрирует линейный и точечный штрих-коды. Вновь приобретенное лицензионное ПО Pat-Genius позволяет, кроме того, анализировать изображения с каме-ры считывателя кодов и распознавать целые объекты и символы. Области применения: контроль качества или управление Pick&Place роботами.

009547T2_UKR_1213_1402hitech_introbiz_CE3.indd 12 24.09.14 16:16

hi!tech 02|14 13

Ожидается, что специальные информаци-онные технологии и программное обеспе-чение снизят эксплуатационные расходы альтернативных электростанций, напри-мер, биогазовых установок и солнечных парков. В отличие от крупных электростан-ций операторы небольших установок не могут содержать собственные ресурсы для решения любой задачи. Они привлекают сервис-провайдеров и координируют их де-ятельность. Для операционных компаний, которые управляют одновременно биога-зовыми установками, а также ветровыми и солнечными парками или эксплуатируют установки от разных производителей, про-

цесс еще сложнее. На помощь придет но-вая программная платформа, которая объ-единит все заинтересованные стороны в единую систему, причем у каждого партне-ра будет самостоятельный доступ к необхо-димой для него информации. Например, компания, занятая техобслуживанием, имеет прямой доступ к характеристикам оборудования и данным мониторинга и мо-жет планировать свои мероприятия и вы-кладывать информацию об ожидаемых пе-риодах простоев для энерготрейдеров и ин-весторов. Платформа позволит повысить эффективность сотрудничества и снизить эксплуатационные расходы. В любой мо-мент для решения конкретной задачи мож-но подключить нового партнера или от-крыть доступ для новой компании. Siemens является лидером консорциума, созданно-го для реализации исследовательского про-екта EUMONIS, в рамках которого совмест-но с партнерами будет разработана такая программная и системная платформа.www.siemens.com/innovation

Виртуальный ввод в эксплуатацию помога-ет инженерам по автоматизации разраба-тывать и запускать производственное обо-рудование, например, крупные установки для химической промышленности. Задолго до того, как реальная установка будет вве-дена в эксплуатацию, операторы могут про-верить программное обеспечение систем автоматизации на виртуальной установке.Siemens и один из ведущих химических кон-цернов протестировали такой виртуальный ввод в эксплуатацию. Первые результаты показывают, что использование этой техно-логии позволяет значительно уменьшить число ошибок и сократить время ввода в эксплуатацию реального объекта. Посколь-ку имитатор находит ошибки уже в процес-се разработки, то снижается стоимость про-ектного инжиниринга. Также могут быть проверены и сконфигурированы аппарат-ные настройки. Полностью свой потенциал

технология раскрывает в случае использо-вания ее в течение всего жизненного цикла оборудования, при постоянном контроле основных параметров и верификации кон-цепций. Основанный на моделировании ин-жиниринг в ближайшие годы должен при-обрести в перерабатывающей промышлен-ности весомое значение. Системы Simit, Comos и PCS 7 от Siemens уже сегодня созда-ют для этого комплексную основу.www.siemens.com/industry

hi!biz

Оптимальное использование альтернативной энергии

Виртуальный ввод в эксплуатацию

потребленной энергии вернет промышленно-сти использование отработанного тепла

12%

выросли инвестиции в инфраструктуру в Европе с 2007 года

На 60%

произведенной в мире меди потребляет Китай

40%

009547T2_UKR_1213_1402hitech_introbiz_CE3.indd 13 24.09.14 16:16

Колебания на энергорынкеВетровая и солнечная энергия внесли на энергорынок изменения: сегодня коле-блется уже не только потребление, но и объем доступной электроэнергии. Как дей-ствовать в этой новой ситуации? "Оптими-зировать планирование за счет хороших прогнозов, - таков ответ д-ра Ральфа Грот-мана из подразделения корпоративных технологий компании Siemens. - Если из-вестно, сколько солнечной и ветровой энергии будет выработано в ближайшие дни и есть прогноз потребления по регио-ну, то можно заблаговременно скоорди-нировать работу обычных электростан-ций, запланировать объем компенсацион-ной энергии на потери при энергопереда-че и зарезервировать на рынке лимиты на выгодных условиях".

Гротман и его коллега д-р Ханс-Георг Циммерман, специалист по прогнозам,

создали для этого определенные предпо-сылки. Они разработали программное обеспечение для прогнозирования Senn (Simulation Environment for Neural Networks). SENN базируется на нейронных сетях, это компьютерные модели, которые функционируют аналогично человеческо-му мозгу. Тренируясь на данных прошлых периодов, они учатся распознавать взаи-мозависимости и на этой основе делать точные прогнозы. "Привлекательность нейронной сети заключается в том, что для удачного прогноза она не требует точ-ного определения аналитических зависи-мостей",- говорит Гротман.

В случае солнечного парка в качестве базы служат более ранние прогнозы пого-ды на аналогичный период времени, а так-же произведенная солнечным парком за тот же период электроэнергия. Первона-чально программа не знает, какое влия-

ние оказывают различные параметры, по-этому ее первые прогнозы существенно отличаются от реального производства электроэнергии. В процессе тренинга про-грамма выполняет тысячи циклических прогонов и минимизирует разницу между своим прогнозом и фактическим значени-ем. Она меняет весовые коэффициенты отдельных параметров и становится все точнее.

Прогнозирование цен на сырье SENN была разработана более 20 лет назад в качестве технологии прогнозирования для широкой области применения и сегод-ня она, в числе прочего, используется для прогнозирования цен на различные сы-рьевые товары. Программа прогнозирует, например, цену на электроэнергию на сле-дующие 20 дней и в двух случаях из трех правильно предсказывает наиболее бла-

14 hi!tech 02|14 Pictures of the Future Siemens

Д-р Ральф Гротман: "Привлекательность нейронной сети заключается в том, что для удачного прогноза она не тре-бует точного опре-деления аналитиче-ских зависимостей"

Кто учится, тот выигрывает Программное обеспечение на основе нейронных сетей, функционирующих аналогично человеческому мозгу, позволяет получать точные прогнозы.

009547T2_UKR_1415_1402hitech_prognose_CE3.indd 14 29.09.14 13:12

гоприятный для ее покупки день. С 2005 года Siemens использует этот метод для по-купки электроэнергии в наиболее удач-ный момент.

С бумом возобновляемых источников энергии потенциал SENN-прогнозов рас-крылся для энергетической отрасли. На основе прогнозов выработки электро-энергии возобновляемыми источниками операторы сетей могут планировать ис-пользование дополнительных электро-станций или потребность в балансирую-щей электроэнергии. Операторы ветровых и солнечных парков могут использовать прогнозы для назначения сроков техниче-ского обслуживания в периоды минималь-ной доходности, продавать ожидаемые объемы электроэнергии на более выгод-ных условиях или планировать свои буду-щие доходы.

В настоящее время SENN-модель тести-руется на данных крупного оффшорного ветропарка в Дании. На основе предвари-тельных данных о скорости ветра, темпе-ратуре и влажности модель прогнозирует выработку ветропарком электроэнергии в последующие три дня с расхождением в 7,2%. Например, если предсказано значе-ние 100, то фактическая величина будет лежать в интервале от 92,8 до 107,2.

Siemens Energy предлагает SENN-системы прогнозирования выработки электроэнер-гии в рамках своих решений для управле-ния и мониторинга альтернативных элек-тростанций.

Вторая модель, разработанная для сол-нечных парков, служит для принятия ре-шения о необходимости устранения за-грязнений. Грязные солнечные батареи могут снизить выработку электроэнергии на 15%, но операция очистки тоже стоит денег. " Если будет известно, что в ближай-шие несколько дней пройдет достаточно сильный дождь, то отпадает необходи-мость в использовании команды уборщи-ков", - говорит Гротман.

Покупать на выгодных условияхВторым важным SENN-приложением на энергорынке являются прогнозы потре-бления. Крупные потребители смогут по-купать энергию по более выгодной цене или планировать работы таким образом, чтобы избегать периодов дорогостоящих пиковых нагрузок. Уже сегодня швейцар-ский оператор сети Swissgrid использует систему SENN для планирования закупок электроэнергии.

Для будущего энергорынка, на котором почти все факторы - производство, спрос,

цена и транспорт – отличаются непостоян-ством, прогнозы являются первостепен-ной потребностью. В комплексной систе-ме все компоненты зависят друг от друга и должны рассматриваться как единое це-лое. Рынок энергоносителей будущего на-поминает разбалансированную подвиж-ную конструкцию: например, если увели-чивается производство ветровой энергии, то необходимо снижать выработку на обычных электростанциях. В этом случае возможно также падение цены на электро-энергию. В зависимости от спроса ветро-вую электроэнергию будут транспортиро-вать на юг или распределять на севере. Это, в свою очередь, повлияет на потреб-ность в балансирующей энергии и в энер-гии на потери при транспортировке.

Здесь пригодится нейронная сеть, по-скольку она основана не на аналитиче-ских соотношениях, а определяет взаимо-зависимости непосредственно по поведе-нию всех параметров и использует их в своем прогнозе. "В SENN-системе мы ис-пользуем эту способность, когда, напри-мер, определяем цену на электроэнергию на основании многих взаимодействую-щих параметров, таких как динамика из-менения цен на электроэнергию, а также на другие виды сырья, изменение потре-бления или стоимость сертификатов на выбросы CO2", - рассказывает Гротман.

Производители электроэнергии, владе-ющие несколькими электростанциями, могут использовать SENN уже сегодня. Это позволит им покупать газ по более низким ценам и оптимально управлять своей вы-работкой с учетом прогнозов цен на элек-троэнергию и на CO2-сертификаты. В буду-щем операторы сетей смогут предостав-лять им прогнозы ожидаемого потребле-ния и объема необходимой балансирую-щей энергии, которые они, в свою оче-редь, определяют на основании прогнозов производства и потребления других пар-тнеров. Таким образом, мобильный энер-горынок, от колебаний которого у некото-рых сегодня кружится голова, станет управляемым, так как каждый игрок смо-жет заранее учесть изменения, которые ожидаются у других участников рынка.www.siemens.com/energy

www.siemens.com/innovation

hi!tech 02|14 15

hi!biz

На основе прогнозов выработки электроэнергии возобновляемыми источниками операторы сетей могут планировать использование допол-нительных электростанций или потребность в балансирующей элек-троэнергии. Операторы ветровых и солнечных парков могут использо-вать прогнозы для продажи ожидае-мых объемов электроэнергии на более выгодных условиях или пла-нировать свои будущие доходы.

Потенциал SENN-прогнозов

Using Energy Intelligently | Neural Networks

Summer Wind & Solar Output GermanyOutput in GW

5

10

15

20

25

30

6/1 6/8 6/15 6/22 6/30

3,680 GWh of solar power2,890 GWh of wind powerfor the period 6/1–6/30/2012

Winter Wind & Solar Output GermanyOutput in GW

5

10

15

20

25

30

12/1 12/8 12/15 12/22 12/31

440 GWh of solar power5,850 GWh of wind power12/1–12/31/2012, all of Germany

Sour

ce: P

hysi

k ko

nkre

t (18

, 201

3), K

onra

d Kl

eink

nech

t, H

elm

ut A

lt

Neural Network Prediction

1-day-prognosis for a wind park (1/1–2/12)

GWh

Actual wind energy output

AFP E_Pof_18-21_end_Layout 1 31.03.14 16:54 Seite 19

Using Energy Intelligently | Neural Networks

Summer Wind & Solar Output GermanyOutput in GW

5

10

15

20

25

30

6/1 6/8 6/15 6/22 6/30

3,680 GWh of solar power2,890 GWh of wind powerfor the period 6/1–6/30/2012

Winter Wind & Solar Output GermanyOutput in GW

5

10

15

20

25

30

12/1 12/8 12/15 12/22 12/31

440 GWh of solar power5,850 GWh of wind power12/1–12/31/2012, all of Germany

Sour

ce: P

hysi

k ko

nkre

t (18

, 201

3), K

onra

d Kl

eink

nech

t, H

elm

ut A

lt

Neural Network Prediction

1-day-prognosis for a wind park (1/1–2/12)

GWh

Actual wind energy output

AFP E_Pof_18-21_end_Layout 1 31.03.14 16:54 Seite 19

009547T2_UKR_1415_1402hitech_prognose_CE3.indd 15 29.09.14 13:12

4.200 образовательных видео на YouTube. Проявляя завидную последовательность и упорство, 36 -летний Салман Хан исполь-зует возможности Интернета для того, чтобы открыть доступ к образованию мак-симальному числу людей. На сегодняш-ний день он размести на YouTube уже око-ло 4.200 учебных видеофильмов и, таким образом, обучил тысячи людей математи-ке, физике и информатике - бесплатно. "Я охватил больше людей, чем Гарвард за 400 лет", - говорит Хан.

Академия Хана, которую, помимо про-чих, поддерживает благотворительный фонд Билла и Мелинды Гейтс, это что-то вроде образца онлайн образования для всех. Идею подхватили элитные универси-теты, такие как Стэнфорд и Массачусет-ский технологический институт (MIT). Ме-нее чем за год, так называемые, Массо-вые открытые онлайн курсы (Massive Online Open Courses или MOOCs) превра-тились из узкого направления в массовую тенденцию.

Голландец Тимо Кос из консалтинговой фирмы Capgemini стал одним из первых аналитиков, которые систематически изу-чают новую среду. Он считает, что:

"MOOCs кардинально изменит привычную для нас систему образования. Онлайн об-учение станет само собой разумеющимся фактом". Положительные последствия та-ких изменений смогут ощутить и компа-нии, если более простой доступ к образо-ванию облегчит набор специалистов и удешевит повышение квалификации ра-ботников компаний.

Технология онлайн обучения существу-ет уже как минимум 15 лет – в форме про-ведения интерактивных уроков или запи-си на трансляции университетских лекций. Новизна MOOCs заключается в создании сетей на базе социальных платформ: уча-щиеся обмениваются мнениями между собой и с преподавателями и с помощью промежуточных целей контролируют свои успехи в учебе. Свою популярность курсы MOOCs приобрели благодаря тому, что известные институты предлагают их бесплатно. Финансирование MOOCs осу-ществляется благодаря партнерству с об-разовательными учреждениями или ком-паниями. Первопроходец Хан, бывший аналитик хедж-фонда, родился в Новом Орлеане в семье выходцев из Бангладеша и Индии. Основал свою Академию в 2006

году. Однако она долго оставалась благо-творительным проектом узкого круга спонсоров. Изменения произошли пять лет спустя, когда профессор Стэндфорд-ского университета Себастьян Трун разра-ботал семинар по искусственному интел-лекту в форме онлайн курса. Резонанс был ошеломляющим: записалось 160.000 участников из разных стран мира.

Вдруг стало ясно, каким огромным по-тенциалом обладает комбинация фир-менных продуктов таких образователь-ных учреждений, как Стэнфорд или Прин-стон, с онлайн методами обучения. В ян-варе 2012 года Трун основал компанию Udacity для производства MOOCs . Два ме-сяца спустя на старт вышел конкурент Coursera. Сначала это было объединение четырех ведущих колледжей, сегодня их уже более 60. MIT и Гарвард вложили 60 миллионов долларов США в свой стартап под названием еdX.

Число предложений продолжает расти. Три крупнейших учебных портала сегодня насчитывают уже свыше двух миллионов студентов из всех стан мира. Это не меша-ет появляться все новым предложениям

hi!biz

16 hi!tech 02|14 Industry Journal Khan Academy, Udacity

Новое онлайн обучениеМиллионы людей записываются на онлайн курсы элитных университетов. Глобальная тенденция под названием «Массовые открытые онлайн курсы» меняет сферу образования.

009547T2_UKR_1619_1402hitech_bildung_CE3.indd 16 25.09.14 09:19

hi!tech 02|14 17

Новое бесплатное онлайн обучение от престиж-ных университетов: учащиеся контактируют между собой и с преподавателями, а также с помощью промежуточных целей контролируют свои успехи в учебе.

91%студентов выдержали заключительный эк-замен в Университете штата в Сан-Хосе

Подготовка лекции


MOOCs, например, от престижного уни-верситета Вандербильта в Нэшвилле (штат Теннесси, США). Одним из пионеров в Ев-ропе является институт Хассо Платтнера в Потсдаме, который финансируется осно-вателем компании SAP. Университет Людвига-Максимилиана в Мюнхене про-шлым летом первые выложил свои он-лайн лекции в сеть: на курсы по экономи-ке производства, клеточной биологии, ма-тематической философии и вулканологии зарегистрировалось свыше 200.000 участ-ников из более чем 200 стран.

Пока участие в курсах MOOCs вызвано преимущественно личными мотивами: люди записываются для того, чтобы до-гнать отставание в школьных знаниях, восполнить пробелы в образовании, или просто из личного интереса. Образование больше не является стандартной програм-мой, а становится персонализированным продуктом, поскольку каждый может со-ставить свой индивидуальный учебный план и получить образование бесплатно, с высоким качеством педагогического ма-стерства и с полным осознанием того, что преподаватель является признанным спе-циалистом в своей области.

Повышение качества преподавания обя-зательных предметов. Сегодня можно уже предвидеть, что MOOCs станут частью институционального образования. В США, где в настоящее время около 40% студен-тов бросают учебу, некоторые колледжи уже ввели MOOCs, чтобы откорректиро-вать перенасыщенные обязательные предметы или повысить их качество пре-подавания. Университет штата в Сан-Хосе в Калифорнии, например, протестировал

базисный курс по математике, разрабо-танный Udacity. С осени 2012 года он пред-лагает его вместе с курсом по электротех-нике от edX для будущих инженеров. Ре-зультат: 91% студентов выдержали заклю-чительный экзамен - огромный успех по сравнению с 59% при традиционном пре-подавании материала аналогичного со-держания в форме лекций в университе-те. Президент университета Мохаммад Кайюми объявил уже о конце традицион-ной формы обучения: не позднее, чем че-рез 5 – 7 лет.

MOOCs ведут наступление и в сфере повышения квалификации сотрудников компаний. Udacity, среди прочих, сотруд-ничает с Google , Autodesk и Microsoft, на-пример, с целью обучения персонала языкам программирования. "В универси-тетах часто не изучают новейшие техно-логии, - говорит Кларисса Шен, вице-президент по бизнес-стратегии и марке-тингу компании Udacity. – Мы можем за-полнить этот пробел".

И это только начало. В пилотном проек-те с Технологическим институтом Джор-джии (Georgia Tech) Udacity в сотрудниче-стве с телекоммуникационным гигантом AT&T разработала магистерскую учебную

программу для 10.000 инженеров-компьютерщиков. " Мы хотим повышать квалификацию нашего персонала и наби-рать новых сотрудников", - объясняет Скотт Смит, старший вице-президент по персоналу в AT&T.

Многие участники курсов разрешают провайдерам MOOCs оценить результаты обучения и за определенную плату предо-ставлять их компаниям и хедхантерам в случае поступления предложения о рабо-те. Для Udacity, Coursera & Со. это важный источник дохода, чтобы стать прибыльны-ми в долгосрочной перспективе.

Беспроигрышная ситуация. Такая бизнес-модель является примером классической беспроигрышной ситуации: упрощается вербовка персонала для компаний, уни-верситеты получают новый приток студен-тов, а для студентов обучение становится намного дешевле. Georgia Tech намерен взимать плату за онлайн- магистратуру около $ 7000, это примерно одна шестая обычной платы за обучение.

В связи с этим некоторые критики опа-саются, что политики могут использовать MOOCs, чтобы сократить бюджет государ-ственного финансирования образования. Они игнорируют тот факт, что курсы MOOCs могут покрыть лишь небольшую часть образования – в этом практики еди-ны. "Электронное обучение хорошо под-ходит для простой передачи знаний. Но там, где речь идет о практике, мы достига-ем лучших результатов при прямом кон-такте со слушателями", - говорит Марк Браун, руководитель подразделения Talent Acquisition & Learning Management в промышленном секторе Siemens. Даже

18 hi!tech 02|14 Industry Journal Khan Academy, Hasso-Plattner-Institut, Prof. Dr. Christoph Meinel

свыше

2 млн.студентов у трех лидеров рынка

Академия Хана является пионе-

ром бесплатного глобального

онлайн обучения для всех желаю-

щих и служит образцом для

предложений от элитных универ-

ситетов, таких как Стэнфорд или

Массачусетский технологический

институт.


самое лучшее видео не может заменить прямого контакта человека с человеком. Возможно, именно это является причи-ной, почему процент отсева, по крайней мере для MOOCs , не выдающем признан-ного диплома об окончании, чрезвычай-но высок: только около десяти процентов выдерживают до конца. Многие участни-ки заходят лишь раз, чтобы взглянуть, ведь это ничего не стоит.

Наибольшую пользу MOOCs принесут, прежде всего, там, где отсутствует развер-нутая инфраструктура образования: в странах третьего мира. Салман Хан мечта-ет о переведении своих видео в формат для мобильных устройств, чтобы они дош-ли до миллионов людей, ведь даже у са-мых бедных есть мобильные телефоны. Пока его видео посмотрели две трети аме-риканцев. "Но ситуация изменится", - уве-рен Хан.www.udacity.com

www.coursera.org

www.khanacademy.org

hi!biz

hi!tech 02|14 19

На первые курсы - четыре учебные про-граммы по информа-

ционным технологиям на немецком и англий-ском языках – зареги-

стрировалось более 30.000 участников.

Каковы преимущества MOOCs? Они устраняют заблуждение времен начала эры онлайн обучения о том, что достаточно выложить все знания в сеть и предоставить людям к ним доступ. MOOCs выходят далеко за эти рамки, предлагая основательную систему обучения и, благодаря привяз-ке к социальной платформе, образуют виртуальное учебное сообщество для контактов. Такой подход намного лучше отвечает потребностям боль-шинства учащихся.

Институт Хассо Платтнера предлага-ет MOOCs уже год и поэтому являет-ся одним из пионеров в Европе. Каков Ваш опыт?Мы сами были удивлены успехом: на наши первые курсы - четыре програм-мы обучения по информационным технологиям на немецком и англий-ском языках - записались более 30.000 участников. Из них 6.200 дошли до конца и получили сертификат.

Анонимность в сети не способствует махинациям?Если речь идет о выпускном экзамене, то здесь определенно существует про-блема. Провайдер курсов не знает, кто стоит за адресом электронной почты. Возможным решением может стать личное присутствие обучающегося на выпускном экзамене.

Вы пробовали использовать онлайн курсы для обучения персонала ком-паний.SAP использует нашу платформу и запустила первый курс "Технология in-memory" весной 2013 года. Первона-чально он был задуман как внутрикор-поративный учебный курс, однако потом был открыт для внешних поль-зователей. Фактически записались 5.000 сотрудников SAP и 30.000 внеш-них участников. Для компаний курсы MOOCs представляют собой канал передачи нужной информации сотруд-никам, клиентам и консультантам.

Может ли новая форма онлайн обу-чения готовить квалифицированных специалистов?Все относительно. Если речь идет об обработке напильником или пайке, то от компьютера здесь мало толку. Но системных администраторов мы, например, можем обучить в виртуаль-ной лаборатории. Для них это практи-ческий опыт. Впоследствии им не потребуется дополнительных объяс-нений.

www.hpi.de/en

Удивление от успеха Профессор Кристоф Мейнель, директор институ-та Хассо Платтнера (HPI) в Университете Потсда-ма, об опыте использования онлайн курсов


Грузовой автомобиль с электроприводомОбъем перевозок растет и они отвечают за 17% мировых выбросов CO2. Не всегда су-ществует возможность перевести грузо-вые перевозки на экологически чистый железнодорожный транспорт. Поэтому грузовой автотранспорт будет востребо-ван и в будущем. Однако не в такой фор-ме, как сегодня: нужны новые решения, которые обеспечат высокую производи-тельность, энергоэффективность и защи-ту окружающей среды.

Представленная Siemens концепция eHighway предлагает путь решения этих проблем. Транспорт с электроприводом яв-ляется более благоприятным с экологиче-ской и экономической точек зрения, поэто-му Siemens в рамках исследовательского проекте ENUBA (электромобильность тяже-лого грузового автотранспорта для оздо-ровления экологии в мегаполисах) разра-ботал целостную концепцию электрифика-ции грузовиков.

Компания Renault Trucks делает ставку на автоматизированное вождение и качествен-ное управление грузовым автотранспортом на базе коммуникаций, анализа данных и планирования маршрута. Scania играет ве-дущую роль в европейском научно-исследовательском проекте по внедрению движения в колонне (конвоя), которое мо-жет внести существенный вклад в снижение углеродного следа автотранспорта.

Согласно концепции eHighway грузо-вой автотранспорт будет оборудован ги-

бридным приводом и интеллектуальным токоприемником. Во время движения е-траки будут получать электроэнергию от контактного провода, как троллейбусы, и на определенном отрезке пути ехать без выбросов. На специально построенном треке в Гросс-Дельне, федеральная земля Бранденбург проходят испытания инфра-структуры и автомобилей, а также прове-ряется экономическая целесообразность всей системы в целом и ее потенциал по сокращению выбросов CO2.

На вторых испытаниях, которые продли-лись до 2014 года, внимание было сосредо-точено на оптимальной интеграции в авто-мобиле приводной техники и токоприемни-ков, а также на разработке системы управ-ления движением. По этим направлениям Siemens сотрудничал с производителем грузового автотранспорта Scania, а сопут-ствующие научные исследования проводил Технический университет Дрездена.

Новый испытательный трек приближен к условиям реальной эксплуатации. На нем есть изгиб дороги, проходимый на скорости до 90 км/ч, одна рамная кон-струкция и один угловой кронштейн с до-рожными указателями.

С экологической и экономической точек зрения целесообразно внедрять концепцию eHighways на загруженных автомобильных маршрутах, на трассах челночного движе-ния между портами или производственны-ми предприятиями и центрами грузовых пе-ревозок, а также между шахтами или рудни-

20 hi!tech 02|14 Elisabeth Dokaupil Scania CV AB (publ), SE-151 87 Soedertaelje - Sweden, Siemens, Renault Trucks

Сокращение выбросов CO2

Грузовой автотранспорт с электроприводом и сетевым подключением, движущийся в режиме ав-томатического вождения или конвоем – таким пред-ставляется зеленое будущее грузовых перевозок.

Нулевая эмиссияВ Калифорнии Siemens в сотрудни-честве с автопроизводителем Volvo и местными компаниями, заняты-ми переоборудованием грузовых автомобилей, хочет реализовать пилотный проект мониторинга качества воздуха South Coast Air Quality Management District (SCAQMD), инициированный мест-ными властями. В непосредствен-ной близости от портов Лос- Андже-лес и Лонг- Бич будет продемон-стрировано взаимодействие раз-личных конфигураций грузового автотранспорта с инфраструктурой eHighway. В будущем на региональ-ном шоссе 710 между двумя порта-ми и перевалочным центром железной дороги, который удален вглубь материка примерно на 30 км, должен быть создан коридор нулевой эмиссии для челночного движения е-траков без вредных выбросов. Это позволит оздоровить уставший от смога регион.

hi!biz

Тестирование eHighway в Германии.

009547T2_UKR_2021_1402hitech_LKW_CE3.indd 20 25.09.14 09:09

ками и центрами перегрузки. Определены уже первые пилотные проекты.

Считаются также хорошо изученными преимущества от снижения сопротивления воздушному потоку во время движения ко-лонной (конвоя). В прошедшие два года Scania внедрила концепцию конвоев в си-стему своих автотранспортных перевозок. Было доказано, что экономия топлива в этом случае может составить до 5%. "Мы на-деемся, что этот проект убедит Европу в преимуществах движения конвоем, - гово-рит Свен-Аке Эдстрем, старший вице-президент по разработке траков и автобус-ных кузовов и шасси. – Движение конвоем требует стандартизованных систем обеспе-чения и правовых норм, которые необхо-димо уточнить в рамках проекта".

В будущем водители будут получать от ин-тегрированной системы информацию о том, где они могут вклиниться в конвой или вый-ти из него. Также в зависимости от погоды или дорожных условий, от загрузки или за-планированного времени доставки будут предлагаться различные альтернативы.

Движение конвоем на практикеВозможности внедрения проектов движе-ния конвоем должны быть изучены в рам-ках проекта ЕС под названием COMPANION. Партнером проекта, помимо Scania, явля-ется Volkswagen, а также научные учреж-дения Швеции, Германии, Испании и Ни-дерландов.

Еще в 2000 – 2002 годах компания Renault Trucks стала уделять внимание авто-

матическому вождению. Технология рабо-тает. Однако во многих регионах еще суще-ствуют юридические препятствия. Парал-лельно Renault Trucks интенсивно работает над концепцией «сетевого» грузового авто-транспорта. Renault Trucks стал первым про-изводителем грузовых автомобилей, кото-рый в 2011 году вывел на рынок систему NavTruck (GPS-система на базе смартфо-нов) для грузовых автомобилей. Приложе-ние Optifleet позволяет локализовать поло-жение автомобиля и общаться с водителя-ми. Это поможет повысить производитель-ность грузового автотранспорта. Еще на шаг дальше идет новое мобильное прило-жение Optimod, целью которого является оптимизация движения в городской черте. Проект, в котором участвуют несколько партнеров. Необходимо наладить обмен информацией между водителем, складом и окружающей транспортной средой.

В новых моделях, которые выпускаются с 2013 года, значительно снижено сопро-тивление воздушному потоку. По-прежнему используются традиционные ма-териалы, такие как высокопрочная сталь. Однако в дальнейшем все большее приме-нение станут находить композитные мате-риалы. С 2014 года в программе Renault Trucks появятся также альтернативные ре-шения для приводов. Грузовой автотран-спорт движется в зеленое будущее.www.siemens.com/mobility

www.scania.com/trucks

www.renault-trucks.com

hi!tech 02|14 21

Сокращение выбросов CO2

Предлагает Renault Trucks: так может выглядеть грузовой автотранспорт в 2030 или 2040 году. Электропривод, абсолютно низкий пол, центральное положение места водителя. Водитель может выходить из кабины с обеих сторон и сразу присту-пать к погрузке. Широкое поле обзора.

Движение конвоем: информация для водителя, где он может вклиниться в конвой или его покинуть.

009547T2_UKR_2021_1402hitech_LKW_CE3.indd 21 25.09.14 09:09

За счет чего достигается экономия энер-гии? То, что компьютеры с несколькими процессорными ядрами (многоядерные) обладают более высокой вычислительной мощностью по сравнению с одноядерны-ми, вполне понятно. Но то, что они более энергоэффективны - как это возможно? Нам понятно, что четыре 5-местных авто-мобиля могут перевезти больше людей, чем один 5-местный автомобиль. Однако также очевидно, что четырем машинам в сумме потребуется больше топлива, чем одному автомобилю.

Управление классическими компью-терными чипами осуществляется в потак-товом режиме. На каждом такте элементы чипа выполняют определенное действие, и для совершения этого действия требует-ся электроэнергия. В прошедшие десяти-летия постоянно росла тактовая частота (мы с этим знакомы по компьютерам на наших письменных столах) пока наконец не остановилась на отметке 3 ГГц.

Физическая граница. Наконец был до-стигнут физический предел: можно увели-чивать быстродействие чипов за счет уменьшения их конструктивных элемен-тов, тогда каждый такт потребует меньше энергии, или за счет увеличения электри-ческого напряжения, тогда перезарядка пойдет с большим усилием и, следова-тельно, быстрее. Уменьшать элементы до бесконечности невозможно, так как даже атомы имеют определенный размер. Бес-конечно повышать напряжение также не-возможно, это приведет к разрушению миниатюрных структур чипа.

Если все же хочется еще большего бы-стродействия, то есть хорошая идея – за-

ставить работать несколько процессоров параллельно. В этом случае пределов не существует, это могут быть два или четыре процессорных ядра, как в случае наших компьютеров, но это могут быть и сотни, такой вариант часто используется теми, кто занимается обработкой изображений.

Поэтому тактовую частоту сегодня больше не поднимают, вместо этого уве-личивают число процессорных ядер, а тактовую частоту наоборот снижают. В этом и заключается секрет, почему много-ядерные процессоры при более высокой вычислительной мощности являются бо-лее энергосберегающими по сравнению с одноядерными процессорами: "Если сни-жают тактовую частоту, то есть намеренно замедляют процессоры, тогда можно уменьшить и электрическое напряжение. Снижение напряжения вдвое приводит к тому, что на каждом такте расходуется только четверть энергии, так как потери перезарядки пропорциональны квадрату напряжения", - объясняет д-р Тобиас Шюле из экспертного центра многоядер-ных процессоров при подразделении кор-поративных технологий Siemens.

Такого эффекта в автомобилях мы не наблюдаем: если микроавтобус перевоз-ит 20 человек, то он потребляет больше топлива, чем один 5-местный легковой ав-томобиль, но четырем 5-местным автомо-билям необходимо в сумме больше то-плива, чем микроавтобусу.

В потребительских товарах многоядер-ные процессоры находят применение уже на протяжении многих лет. В сфере разно-образных промышленных приложений такие технологические изменения проис-ходят только сегодня. "Если для промыш-

22 hi!tech 02|14 Michael Heiss Intel, Dr. Tobias Schüle

Безграничные возможности Вместо повышения тактовой частоты в компью-терах растет число ядер процессора. Многоядер-ная технология позволяет увеличить быстродей-ствие и энергоэффективность

Многоядерный процессор от Intel.

009547T2_UKR_2223_1402hitech_multicore_CE3.indd 22 25.09.14 09:16

ленных приложений сегодня необходима более высокая вычислительная мощ-ность, например, для реализации допол-нительных функций, то обойтись без мно-гоядерных процессоров просто невоз-можно", - подчеркивает Тобиас Шюле. До-полнительным позитивным эффектом станет снижение энергопотребления при сопоставимой вычислительной мощно-сти. Чем меньше энергопотребление, тем меньше необходимо отводить тепла. Именно в промышленной среде часто хо-тят отказаться от ненадежных вентилято-ров и заменить их пассивным охлаждени-ем без движущихся элементов, что позво-лит также сэкономить пространство.

Разработчики программного обеспе-чения ранее находились в идеальных условиях: "С каждым новым поколением одноядерных процессоров повышалась тактовая частота и, следовательно, ско-рость обработки данных, но программное обеспечение не требовало изменений, - отмечает Тобиас Шюле. – Но это в про-

шлом. Сегодня программное обеспече-ние часто приходится заново переделы-вать под многоядерные процессоры".

Тобиас Шюле объясняет изменение па-радигмы программирования, обуслов-ленное многоядерными процессорами: "Чтобы использовать потенциал многоя-дерных процессоров в полной мере, про-граммное обеспечение должно работать параллельно. Для этого необходимо про-вести ряд серьезных мероприятий, начи-ная с изменений в архитектуре программ-ного обеспечения и ее имплементации и заканчивая анализом работы и валидаци-ей. Последнее важно для устранения по-бочных ошибок, например, зацикливаний и тупиковых ситуаций".

Новый образ мышления. Недостаточно думать только о том, какие задания будут выполняться параллельно, необходимо гарантировать, что параллельное выпол-нение заданий не приведет к нежелатель-ным эффектам. Для этого необходимо

знать методы и инструменты своевремен-ного обнаружения и устранения подобных эффектов. Другими вызовами являются характерные для промышленного сектора требования: работа в режиме реального времени и надежность. До сих пор они играли в параллельном программирова-нии лишь незначительную роль. "Чтобы программировать для многоядерных про-цессоров, необходим новый образ мыш-ления. Если осознанно изменить парадиг-му программирования, то откроются но-вые возможности", - считает Шюле.

У разработчиков есть выбор: если они делают ставку на энергосбережение, то можно повысить скорость обработки дан-ных в устройствах с аккумуляторным пи-танием. На противоположном конце стоят приложения, которые призваны обраба-тывать огромные объемы данных, что не под силу одноядерному процессору. Здесь решение возможно только на базе много-ядерных процессоров.siemens.com/innovation

hi!tech 02|14 23

hi!biz

Безграничные возможности

Д-р Тобиас Шюле, экспертный центр многоядерных процес-соров при Siemens Corporate Technology: "Если для про-мышленных приложений сегодня необходима более высокая вычислительная мощность, то обойтись без многоядерных процессоров просто невозможно".

009547T2_UKR_2223_1402hitech_multicore_CE3.indd 23 25.09.14 09:16

Один миллион баррелей в деньЗа последнее десятилетие Колумбия под-нялась в элиту мировых производителей нефти. Страна удвоила среднесуточную добычу, которая составила свыше одного миллиона баррелей в день – такого уров-ня смогли достичь только 19 стран. Одна-ко для того, чтобы извлекать нефть, необ-ходима сложная технология. Более поло-вины нефти, добываемой в Колумбии, считается тяжелой, она вязкой консистен-ции, напоминающей асфальт. Из-за гео-логических особенностей тяжелой нефти компаниям-разработчикам для добычи барреля нефти часто приходится выкачи-вать девять баррелей грунтовых вод.

Эту "пластовую воду" отделяют от неф-ти непосредственно около устья скважи-ны. Однако прежде чем вернуться в есте-ственный круговорот, вода проходит об-работку в установке STAP (испанская аб-бревиатура названия «системная подго-товка пластовой воды») для очистки от нефти, взвешенных веществ, химикатов и других примесей.

Сложная задача для водохозяйствен-ной системы. С одной стороны, из-за огромного количества воды, требующей очистки, с другой стороны, из-за чувстви-тельной экосистемы льяноса, обширной равнинной области на Востоке Колумбии с заливными лугами, где процветает до-быча нефти. Понятно, что из-за нефтяно-го бума фермеры и владельцы ранчо оза-бочены качеством воды.

Давление ощущает и компания Еcopetrol. Эта подконтрольная государству компания добывает 80% колумбийской нефти. Особенно остро проблема водо-подготовки стоит на месторождении в районе города Кастилья Ла Нуэва в про-винции Мета, которое в настоящее время является наиболее продуктивным нефтя-ным полем компании.

24 hi!tech 02|14 Chris Kraul, Living Energy Chris Kraul, Andrés Gomez

Нефти без воды не бываетДобыча тяжелой нефти сопряжена с необ-ходимостью выкачки и очистки большого количества грунтовых вод. Для нефтяного поля Кастилия в Колумбии эта проблема особенно актуальна.

hi!biz

009547T2_UKR_2425_1402hitech_wasserNEU_CE3.indd 24 25.09.14 09:16

"Очистка воды на равнинах льянос по техническим, социальным и логистиче-ским причинам является серьезным вызо-вом", - говорит Нельсон Гонсалес, руково-дитель проекта разработки месторожде-ния Кастилия в Ecopetrol. "Кастилия отве-чает за 20 - 25 процентов денежных пото-ков компании и вносит важный вклад в достижение производственных целей. Ecopetrol инвестирует в месторождение до 2016 года 4,5 млрд. долл. США, что гово-рит о его важности. Но разведка нефти об-гоняет наши возможности по водоподго-товке. А если нельзя очистить воду, то нельзя и добывать нефть".

Такой же сложной, как технические проблемы с очисткой большого количе-ства воды, является социальная проблема разъяснения окружающим общинам того факта, что нефтедобыча "это не зло, а, на-оборот, преимущество", как подчеркивает Гонсалес. Такая задача стоит перед всеми нефтяными компаниями, которые ведут добычу на равнинах льянос. Местные про-тесты, вызванные существующими прак-тиками найма, движением грузового транспорта и экологическими проблема-ми, привели в последние годы к блокадам разработок, которые принудили компании к частичному закрытию нефтяных полей.

Siemens сотрудничает с Ecopetrol с 2010 года, прежде всего, по проблеме очистки пластовой воды в центрах водоподготов-ки нефтяного месторождения Кастилия, испанская аббревиатура которых CPF. Здесь на установках не только очищают воду, но и разбавляют тяжелую нефть бо-лее легкой, чтобы транспортировать ее трубопроводом или грузовым автотран-спортом на нефтяные склады на кариб-ском побережье.

Siemens поставил установки водопод-готовки для Акасиас, одного из трех цен-тров CPF Кастилии. Здесь обработка выка-

чанной с нефтью воды, до 960 тысяч бар-релей в день, осуществляется двумя уста-новками STAP. Сейчас в процессе монтажа находятся еще две системы. В 2013 году Siemens получил заказ еще на одну уста-новку STAP, производительность которой будет равна производительности четырех предыдущих систем вместе взятых.

Орошение масличных пальмКогда STAP 5 войдет в эксплуатацию, уста-новка будет очищать такое количество воды, которое достаточно для ежедневно-го орошения 1700 га масличных пальм, популярного в этой местности растения, которое культивируется для производ-ства биодизельного топлива. Эта система позволит Ecopetrol поднять суточную до-бычу Кастилии до 40 тысяч баррелей, счи-тает Феликс Суарес, инженер-химик из Siemens, который курирует монтаж систем STAP. Чтобы очищать воду до состояния, пригодного для сброса в реку Гуаюриба, Siemens установил в Акасиас системы, со-стоят из трех компонентов.

Первым из них является сепаратор из гофрированного листового металла, кото-рый удаляет большую часть нефти и взве-шенных веществ. Затем вода протекает через флотационные камеры, в которые вдувается газ или кислород, связываю-щий капли нефти и частицы взвесей, по-

сле чего они поддаются удалению. В за-вершении вода продавливается через фильтровальные камеры, наполненные скорлупой грецкого ореха. Скорлупа об-ладает свойством поглощать нефть и остатки примесей. "Можно использовать другие фильтрующие материалы, такие как рис или пальмовые косточки. Но в условиях высокого давления и температу-ры лучше использовать скорлупу грецких орехов", - говорит Суарес.

"Сименс был выбран в ходе серьезного технического и экономического отбора и пока справляется со всеми проблемами", - рассказывает Хорхе Бустаманте, руково-дитель монтажных работ по расширению центра CFP Акасиас, Ecopetrol. Рост значе-ния нефти для колумбийской экономики приведет к усилению роли Siemens в энер-гетическом буме. Это объясняется различ-ными факторами: рост цен на нефть озна-чает, что дополнительные расходы на до-бычу и транспортировку тяжелой нефти станут окупаться. Чтобы компании могли более эффективно поставлять сырую нефть на рынок, станет расширяться госу-дарственная сеть трубопроводов.www.siemens.com/oil-gas

www.ecopetrol.com.co/english

Нефти без воды не бывает

Крис Крауль бывший иностранный корре-спондент газеты Los Angeles Times. Сегодня он свободный журналист, пишет на темы экономи-ки и технологий и живет в Боготе, Колумбия.

Исследование образца сырой нефти для опреде-ления эффектив-ности процесса обезвоживания.

Нефтяное поле Кастилия■ Добыча нефти в последние годы увеличилась вдвое и достигла 127 тысяч баррелей в день. К 2016 году она может вырасти еще на 40%.■ До 23 баррелей грунтовых вод на один баррель добытой нефти вырастет соотношение к 2015 году.

Этот текст был взят из Living Energy, журнала Siemens для руко-водителей в меж-дународном энер-гетическом секто-ре. Он издается два раза в год.

hi!tech 02|14 25

009547T2_UKR_2425_1402hitech_wasserNEU_CE3.indd 25 25.09.14 09:16

Innovation News, Siemens, Eva Zwanzinger Martin Ise, Siemens, CSCS

Использование электроэнергии для произ-водства водорода считается ключевой тех-нологией сохранения избыточной возоб-новляемой энергии и сможет играть важ-ную роль в энергетическом повороте и ста-билизации сетей. Поэтому Siemens разра-ботал и производит электролизеры с паке-том ПЭМ-ячеек (полимерно-электролитные мембраны), которые вырабатывают водо-род при высоком давлении и температу-рах, не превышающих 100°С.

Ученые Siemens в рамках проекта, про-финансированного Федеральным мини-стерством экономики, изучали возможно-сти высокотемпературного электролиза. Эта технология может иметь более высокий КПД, так как при высоких температурах, не-обходимых для электролитической реак-ции, существенно снижается напряжение в ячейках. Еще одним интересным свой-ством высокотемпературного электролиза является обратимость направления тока.

Поэтому возможен переход от эффектив-ного электролиза к эксплуатации в режиме топливного элемента и наоборот. В этой си-стеме для выработки электроэнергии или комбинированной выработки тепла и элек-троэнергии может быть использован при-родный газ, биогаз или водород.

В связке с химическим синтезом В последующем высокотемпературный электролизер может быть состыкован с ре-акцией химического синтеза, например, метана. Отходящее тепло, выделяющееся при синтезе, может быть использовано для получения пара, который необходим для высокотемпературного электролиза.

Моделированием ученые доказали, что КПД процесса производства водорода и синтеза метана может достигать 75% в зависимости от текущей величины нагре-ва. Здесь уже учтена компрессия газа до 80 бар.

В ходе проекта ученые в сотрудниче-стве с производителем керамики Kerafol и исследовательским центром Юлих опти-мизировали конструкцию электрохими-ческих ячеек, в которых в качестве носи-теля используется проводящий ионы кис-лорода электролит. Основная задача за-ключалась в предотвращении отслаива-ния кислородного электрода, вызванного эффектом старения. Исследователи улуч-шили стабильность электрода с помощью материала, который проводит как элек-троны, так и ионы кислорода.

В лаборатории керамические ячейки электролизера работали при 850°С в тече-ние более 8 тысяч часов при плотности тока 0,5 ампер на см2 и напряжении не выше 1,1 вольта. При длительном испыта-нии ученые зафиксировали обусловлен-ное напряжением старение на уровне все-го 0,2% на 1000 часов работы.www.siemens.com/innovation

26 hi!tech 02|14

Доказана стабильность ячеек электролизера при 850°С

Ключевая технология

009547T2_UKR_2627_1402hitech_introfuture_CE3.indd 26 25.09.14 09:14

hi!tech 02|14 27

При низкой и средней скорости ветра ве-трогенераторы не всегда вырабатывают максимально возможное количество электроэнергии. Но они могут научиться максимально адаптироваться к погодным условиям. Системы используют данные, со-бранные датчиками, например, о скорости ветра, для того, чтобы самостоятельно из-менять параметры своей работы и макси-мально эффективно использовать суще-ствующие условия. При умеренных скоро-стях одна турбина сможет вырабатывать в год электроэнергии почти на 1% больше

при одновременном снижении износа. Тех-нология самооптимизации была разрабо-тана специалистами Siemens совместно с Техническим университетом Берлина и Idalab GmbH на базе комбинации подкре-пляющего обучения и специальных ней-ронных сетей. Программы используют дан-ные прошлых периодов для прогнозирова-ния будущего поведения системы. В тече-ние нескольких недель могут быть опреде-лены оптимальные значения установочных параметров для наиболее часто возникаю-щих погодных условий.

Данные за более длительные периоды позволят справляться и с чрезвычайными погодными условиями. Длительное изуче-ние максимально выгодных эксплуатацион-ных параметров приведет к последователь-ной оптимизации ветровой установки. Мо-дель уже была опробована в одном из ис-панских ветропарков.www.siemens.com/innovation

Здания высокопроизводительных вычисли-тельных центров предъявляют чрезвычай-но высокие эксплуатационные требования. Системы оптимального энергоснабжения и охлаждения должны в любое время обеспе-чивать надежную работу компьютеров. В случае чрезвычайной ситуации и люди, и оборудование, а также частично невоспро-изводимые данные и программы должны быть защищены. Требования к пожарной безопасности, безопасности зданий и на-дежности соответственно высоки.

Новое здание швейцарского Националь-ного суперкомьютерного центра (CSCS) в Лугано является одним из самых энергоэф-фективных зданий подобного назначения в мире. В частности, в нем вместо энергоем-кой системы охлаждения используется хо-лодная вода из озера Лугано. CSCS является домом для суперкомпьютера Piz Daint, кото-рый занимает четвертое место в Green500, списке из 500 самых энергоэффективных

суперкомпьютеров. Мощность компьютера достигает свыше четырех петафлопс. Это 4.000.000.000.000.000 операций в секунду.

Система диспетчеризации инженерно-го оборудования для контроля отопления, кондиционирования, вентиляции и осве-щения в CSCS была поставлена Siemens. Центральное управление системой дис-петчеризации, а также системами проти-вопожарной защиты, безопасности и эва-куации осуществляет система управления зданием Desigo.www.siemens.com/buildings

hi!future

Самооптимизация для ветропарков

Зеленые суперцентры обработки данных

заявок на получение грантов поступили в 2013 году в Европей-ский исследовательский совет ERC

4.700

50%из 500 самых быстрых компьютеров в мире за-нято в экономике

Ключевая технология

всех компаний заинте-ресованы в визуализа-ции данных

72%

009547T2_UKR_2627_1402hitech_introfuture_CE3.indd 27 25.09.14 09:15

Рабочее место на высоте 5000 мВдалеке возвышаются заснеженные гор-ные вершины. Кактусы человеческого ро-ста окаймляют дорожку из гравия. "Для других растений и большинства животных здесь слишком сухо, - рассказывает Родри-го Гутьеррес. – Правда, иногда мы видим лису. Но ей вряд ли есть чем поживиться". Здесь, примерно в 50 километрах к восто-ку от Сан-Педро-де-Атакама на севере Чили в пустыне Атакама - одном из самых засушливых мест на Земле - Гутьеррес ра-ботает в обсерватории ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array - Ата-камская большая миллиметровая/субмил-лиметровая решётка). Условия для наблю-

дений оказались здесь самыми оптималь-ными в мире, однако астрономы вынужде-ны работать в обсерватории в очень слож-ных условиях.

Для выполнения своей работы Родриго Гутьеррес должен регулярно подниматься на высоту свыше 5 км. Он заботится о без-опасности своих коллег, которые обслужи-вают в общей сложности 66 телескопов. Каждый телескоп размером с дом и стоит около 30 миллионов долларов США. Но-чью, когда только звезды освещают чи-лийскую пустыню, телескопы вращаются. Миллиметр за миллиметром, точные, как швейцарские часы. В комплексе они обра-зуют крупнейший глаз мира. Из их наблю-

дений суперкомпьютер, который является мозгом обсерватории, составляет общую картину. Если человеческий глаз улавли-вает световые волны длиной от 0,38 до 0,78 микрометров, то телескопы в ALMA регистрируют длины волн от 0,3 до 9,6 миллиметров.

Новый объединенный телескоп дол-жен улавливать свет даже от самых хо-лодных объектов вселенной. Длина вол-ны исследуемого излучения составляет около одного миллиметра, то есть лежит в пограничной зоне между инфракрас-ным и радиоизлучением. Поэтому такие световые волны называют миллиметро-вым/субмиллиметровым излучением.

28 hi!tech 02|14

Крупнейший глаз мира

Andreas Kleinschmidt, Pictures of the Future ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

В обсерватории ALMA в Чили комплекс радиотелескопов, установ-ленных на площадке шириной 16 километров, нацеливает свои антенны в ночное небо в поисках далеких галактик.

Около 30 млн. долларов стоит только один из 66

телескопов в пустыне Ата-кама, около 1,3 млрд. вло-

жили международные исследовательские инсти-

туты в проект ALMA.

009547T2_UKR_2831_1402hitech_teleskope_CE3.indd 28 25.09.14 09:14

Свет с волнами такой длины обычно излу-чают большие холодные облака, заполня-ющие межзвездное пространство. Их температура лишь на несколько десятков градусов выше абсолютного нуля. Други-ми источниками излучения могут быть са-мые старые и самые удаленные галакти-ки вселенной.

Миллиметровое излучение позволяет астрономам изучать химические и физи-ческие свойства молекулярных облаков. Это скопления плотного газа и пыли, в ко-торых рождаются новые звезды. Обычно эти темные области вселенной непроница-емы для видимого света. Но в миллиме-тровом и субмиллиметровом диапазоне

они светят ярко и позволяют беспрепят-ственно заглянуть в их внутреннее про-странство.

Миллиметровое и субмиллиметровое излучение, позволяющее нам заглянуть в тайны все еще загадочной, холодной все-ленной, при прохождении сквозь земную атмосферу значительно ослабляют содер-жащиеся в ней водяные пары. Поэтому те-лескопы для этого раздела астрономиче-ских исследований необходимо строить на высоких, сухих участках местности. Есть очень мало мест, которые подходят для строительства обсерватории больше, чем чилийская пустыня. Это явилось причи-ной, почему ALMA, крупнейший астроно-

мический проект в истории, был реализо-ван здесь, на высоте свыше 5.000 метров, в двух часах езды от ближайшего города. Здание обсерватории является, по утверж-дению, вторым по высоте расположения в мире (после железнодорожной станции в Тибете).

Предмолекулярная стадия жизни Установленные на площадке шириной 16 километров, телескопы смотрят во все-ленную. На основании получаемых изо-бражений ученые делают заключения о распределении газа на раннем этапе раз-вития вселенной. Стали видимыми ранее неизвестные древнейшие галактики. С по-

hi!future

hi!tech 02|14 29

Крупнейший глаз мира


30 hi!tech 02|14

мощью комплекса ALMA ученые обнару-жили мельчайшие органические молеку-лы сахара, доказательство предмолеку-лярной стадии жизни в космосе.

"Воздух здесь на высоте настолько раз-ряжен, что наш мозг не всегда хорошо функционирует. Недостаток кислорода приводит к небольшим сбоям. Но даже са-мая незначительная ошибка может нане-сти телескопу миллионный ущерб. Поэто-му мои коллеги выполняют тяжелые рабо-ты с кислородной трубкой в носу", - гово-рит Гутьеррес и застегивает последние сантиметры молнии на своей куртке. Он плотно упакован. Ночью температура здесь может опускаться до -20°С. Кроме того, на нем солнцезащитные очки и шля-па. Высокая интенсивность УФ-излучения сжигает незащищенную кожу в течение нескольких минут.

Революция точностиМеждународные научно-исследовате-льские институты инвестировали в проект ALMA около 1,3 миллиарда долларов – в результате они получили самую точную обсерваторию в мире или самый боль-шой глаз мира. Если сделать подзорную трубу с такой же остротой зрения, как у комплекса ALMA, то через нее можно бу-дет с расстояния 15 км разглядеть вмяти-ны на мяче для гольфа. Комплекс ALMA в этом отношении - это маленькая револю-ция, сравнимая с переходом от невоору-женного глаза к первой подзорной трубе,

восторгаются некоторые ученые. Для университетов Чили и всей страны обсер-ватории стали большим благом. Чили яв-ляется одним из наиболее удачных мест в мире для космических наблюдений, поэ-тому телескопов становится все больше: в 2020 году в Чили будет сконцентрировано около 20% общей поверхности антенн всех телескопов в мире. Диаметр отдель-ных радиотелескопов комплекса ALMA до-стигает двенадцати метров. Когда они вра-щаются, загораются красные сигнальные огни. И двигателям, и фонарям, и клима-тическим установкам телескопов требует-ся электричество.

Электроэнергия нужна также ученым и работникам базового лагеря. Для них пу-стыня на время становится родным до-мом. "Пока не будет закончена собствен-ная гостиница на 170 мест, мы спим в кон-тейнерах", - рассказывает Гутьеррес. В центре «деревни» на высоте 2.900 метров находится столовая.

Электричество для лагеря, телескопов и суперкомпьютера сначала вырабатыва-ли дизельгенераторы. Они были шумными и неэффективными. Но в 2012 году были запущены три небольшие газовые турби-ны. Оскар Гальвес Иглесиас гарантирует, что ток у звездочетов никогда не пропа-дет: "В настоящее время мы вырабатыва-ем здесь около двух мегаватт электроэ-нергии. Поскольку обсерватория растет, в ближайшее время мы увеличим мощ-ность еще на 50%", - объясняет он. На са-

мом деле, на высоте 5.000 метров даже климатическим установкам требуется для охлаждения суперкомпьютера больше электроэнергии, чем на более низких вы-сотах – настолько здесь разряжен воздух.

Простое управление системой На небольшой электростанции, располо-женной немного выше контейнерной де-ревни, установлены силовые выключате-ли Siemens, оборудование защиты и управ-ления для систем среднего напряжения, а также распределительные шкафы. Панели управления Simatic обеспечивают просто-ту управления техникой. Кроме того, си-стема противопожарной защиты от Siemens гарантирует немедленное обнару-жение огня. Немного дальше, на высоте 5.100 метров, Siemens построил трансфор-маторную подстанцию для питания теле-скопов электроэнергией.

Незадолго до того, как рабочий день будет завершен, Иглесиас еще раз бросает взгляд на небо. По мере того, как он все дальше запрокидывает голову назад и смотрит, бледная голубизна на горизонте перетекает в более глубокие, темные тона. Через несколько часов станет видно толь-ко черное космическое пространство. Тог-да звезды начнут рассказывать свою исто-рию, начиная с времен сотворения все-ленной.www.almaobservatory.org

www.siemens.com

www-mce.bilfinger.com/en

Siemens поставил оборудование для энергопитания и пожарной защиты комплекса. На высоте 5.100 метров была построена трансформаторная подстанция для снабжения телескопов электроэнергией.

Andreas Kleinschmidt, Pictures of the Future Siemens


Назад к Большому Взрыву. В будущем наш взгляд достигнет далеких галактик, отдаленных от нас на13 миллиардов све-товых лет – назад почти к Большому Взры-ву. Эту задачу решит новое поколение больших телескопов. Основная проблема заключается здесь в изготовлении в боль-ших количествах высокоточных зеркал. Только главное зеркало такого телескопа состоит примерно из 800 шестиугольных зеркальных элементов диаметром 1,5 м и толщиной всего 50 мм. Чтобы уловить и сфокусировать слабый световой сигнал из космоса, каждый элемент должен быть выполнен с точностью до нескольких на-нометров.

Над решением этой проблемы ведутся интенсивные работы в баварском Тайсна-хе. После трех лет подготовки в технологи-ческом кампусе университета Деггендорф

началась тестовая эксплуатация самого современного ультрапрецизионного стан-ка UPG 2000 CNC, предназначенного для обработки сегментов зеркал. Станок был сконструирован и построен компанией Optotech Optics GmbH, лидирующем про-изводителе технологического оборудова-ния для обработки оптических деталей. Целью испытаний в Тайснахе является до-стижение точности обработки в 30 нано-метров – это примерно одна тысячная ди-аметра человеческого волоса.

Однако у самого станка UPG 2000 CNC, наоборот, все очень большое: его вес 86 тонн, 40-тонный гранитный блок, на кото-ром он установлен, зеркала, которые он изготовляет, а также вызовы, которые сто-яли перед его конструкторами. В таком проекте нельзя допустить ни единой ошиб-ки: дорогостоящих прототипов, которые

не работают должным образом, процес-сов, которые заклинивает во время рабо-чей эксплуатации у клиента, и, конечно, неточно изготовленных зеркал. Несмотря на новаторскую работу, OptoTech смог создать прецизионный станок в сотрудни-честве с Siemens всего за 1,5 года.

Объединение виртуального и реального миров. Специалисты Optotech сделали ставку на инновационное промышленное программное обеспечение для объедине-ния виртуального и реального производ-ственного миров в рамках системы PLM (Product Lifecycle Managements): при разра-ботке колосса было использовано инте-грированное программное решение NX от компании Siemens PLM Software.

Сначала разработчики Optotech созда-ли виртуальную 3D конструкцию. Уже на этой стадии программное обеспечение может четко проанализировать работо-способность использованных элементов и всей конструкции в целом. Затем команда поддержки из специалистов по мехатро-нике компании Siemens анализировала, моделировала и оптимизировала скон-струированную таким образом виртуаль-ную машину.

Результат партнерства разработчиков в настоящее время принадлежит компании Ifaso GmbH (Комплексное производство асферической оптики). OptoTech основал эту компанию совместно с Университетом прикладных наук Деггендорфа для вывода новой машины на рынок. Растущий миро-вой рынок ее ждет.www.optotech.de

www.th-deg.de

www.siemens.com/plm

hi!future

hi!tech 02|14 31

Этот станок с ЧПУ произво-дит большие зеркала для мощных телескопов. Только глав-ное зеркало такого теле-скопа вклю-чает почти 800 шестиу-гольных зер-кальных эле-ментов.

Прецизионное зеркалоДля более детального изучения вселенной астрономам необходимо новое поколение больших высокопроизводительных телескопов


Коллега-робот в действии Работник берет коллегу-робота за руку и показывает новые движения, не исполь-зуя обычное программирование. Это дело далекого будущего? Вовсе нет. Пер-вые роботы-коллеги уже реальность. В Соединенных Штатах газетной сенсаци-ей сегодня стал "Baxter", интерактивный робот с монитором, напоминающим че-ловеческое лицо. Он закрывает глаза, когда нет работы, высоко поднимает брови, когда кто-то неожиданно входит в его рабочую зону, и выглядит смущен-ным, когда ему необходимы новые ин-струкции. Прежде всего, однако, он яв-ляется безопасным и простым в управ-лении.

Его изобретатель Родни Брукс, быв-ший профессор Массачусетского техно-логического института (MIT). В 2008 году Брукс основал компанию Rethink Robotics. Baxter - ее первый продукт. Це-левой аудиторией этого робота является средний бизнес: "В США насчитывается около 300 тысяч промышленных пред-приятий с числом сотрудников, не пре-вышающим 500. Часто это узкоспециа-

лизированные компании, производя-щие изделия малыми партиями, - гово-рит Брукс. - Это наш рынок".

Технология еще до конца не отрабо-тана. Пока Baxter только упаковывает ящики на фирме Rodon в Хетфилде (Пенсильвания). Благодаря ультразвуко-вым датчикам и миниатюрным камерам в суставах робот автоматически замед-ляет работу или останавливается, если человек подходит слишком близко. Те-левизионный канал CBS уже окрестил робота Baxter чудо-оружием - при стои-мости 3 $ в час он привлечет рабочие места обратно из Китая в США.

"Робот не заменит человека, однако сможет оказать ему поддержку в гораздо большей степени, чем сегодня", - считает Флориан Гейгер, руководитель отдела планирования и управления во Фраунго-феровском институте станков и техноло-гии обработки давлением (IWU). Сотруд-ничество человека и робота - это лишь одна грань возможных инноваций. Фир-ма Kuka AG из Аугсбурга разрабатывает в настоящее время новое поколение мо-бильных робототехнических систем,

32 hi!tech 02|14 Industry Journal Rethink Robotics, Inc., DARPA

Коллега-роботНа заводе завтрашнего дня роботы станут обучаться непосред-ственно от рабочих - без традиционного программирования

Родни Брукс, бывший про-фессор Массачусетского тех-нологического института, основал компанию "Rethink Robotics". Чуть более года понадобилось компании для вывода на рынок первого продукта: робота Baxter с монитором, похожим на лицо человека.

009547T2_UKR_3233_1402hitech_roboter_CE3.indd 32 25.09.14 09:14

hi!tech 02|14 33

Cover

предназначенных для гибкого использо-вания в производстве негабаритных и громоздких компонентов, таких как ло-пасти ветровых турбин. Основная идея: не изделие должно перемещаться в буду-щем по производству, а мобильные обра-батывающие машины двигаться вокруг него. Кроме того, в рамках проекта "Robo-Mate" в институте Фраунгофера разрабатывается помощник для перено-ски тяжелых грузов.

Роботы находят применение и в дру-гих областях, например, в сфере мо-бильности. Siemens в рамках Европей-ского исследовательского проекта DALi (Devices for Assisted Living) изобрел вы-сокотехнологичный роллатор (ходунки), оборудованный 3D- и боковыми каме-рами высокого разрешения, с помощью которых роллатор может читать указа-тельные таблички.

Вездеходный робот Forbot A4 исполь-зуется в учебных целях. Информацию, которую он получает от датчиков и ска-неров, координирует система управле-ния Siemens.

В рамках проекта CoTeSys команда ис-следователей в составе 24 человек из Технического университета Мюнхена ис-пытывала на примере гибридной сбороч-ной ячейки, как конкретно на практике может выглядеть взаимодействие чело-века и робота. Робот выполняет, напри-мер, физически тяжелые или монотон-ные задания, такие как завинчивание винтов. Человек привлекается тогда, ког-да речь идет о чувствительной, требую-щей особо точных движений работе, на-пример, ремонт кабелей.

Звучит просто, но на самом деле здесь требуется чрезвычайно сложное про-граммирование и управление устрой-ством. Система должна обладать упре-ждающим поведением, то есть предуга-дывать возможный следующий шаг, что очень важно для эффективного взаимо-действия. Используя полноту информа-ции, робот должен генерировать реше-

ние еще до наступления полной ясности, потому как это займет слишком много времени.

Компания Universal Robots в датском Оденсе производит роботы, безопасные для людей: металлические руки с ше-стью степенями свободы, рабочим ради-усом до 1,3 метра и грузоподъемностью до 10 кг. В случае незапланированного касания устройство немедленно оста-навливается.

Проект координирует Мартин Хегеле из Фраунгоферовского института маши-ностроения и автоматизации (IPA). "Ин-теллектуальные робототехнические си-стемы разрабатываются не для отработ-ки одной заранее заданной программы, - говорит он. – Работники сами могут на-строить их на выполнение новых заданий без привлечения внешнего системного интегратора". Это европейский Baxter.

Необходимые стандарты Препятствием для быстрого развития ро-бототехники является отсутствие стан-дартов. "Каждый производитель исполь-зует свою собственную технологию управления, компоненты не взаимоза-меняемы, даже язык программирования отличается", - говорит Гейгер, специалист из института Фраунгофера. Тем не ме-нее, эксперты соглашаются в одном: бу-дущее производства за гибридным ре-сурсосберегающим разделением труда между человеком и роботом.

Сам за себя говорит тот факт, что фон-довый рынок верит в будущее роботов: прошлой осенью на фондовом рынке технологий Nasdaq был введен новый ин-декс "Robo-Stox Global Robotics and Automation Index". Он охватывает 77 ком-паний, в том числе Siemens. Впервые в истории Nasdaq в день представления ин-декса в финальный колокол позвонил не человек, а рука робота.

www.siemens.com/industry

www.rethinkrobotics.com

1,5 млн.промышленных роботов эксплуатируется в мире

Два миллиона дол-ларов призовых Многоэтапное соревнование DARPA Robotics Challenge (DRC) в Хомстеде (Флорида) представля-ет собой захватывающий турнир, который может стать серьезным стимулом для разработки гумано-идных роботов. Он проходит под эгидой Министерства обороны США. В „DRC-испытаниях“ в 2013 году приняли участие 16 команд со всего мира. Роботы должны были выполнять самые разные задания, например, подниматься по лестнице, вырезать отверстие в стене или подключать пожар-ный шланг. Около половины команд использовали опытный образец Atlas, который предоста-вила компания Boston Dynamics из Массачусетса.www.theroboticschallenge.org

hi!future

009547T2_UKR_3233_1402hitech_roboter_CE3.indd 33 25.09.14 09:14

Огромный риск для человечества В актуальном докладе «Глобальные ри-ски» Всемирного экономического фору-ма одним из самых больших рисков для человечества в последующем десятиле-тии названа киберпреступность, что ста-вит ее на одну ступень с увеличением раз-рыва между богатыми и бедными, изме-нением климата и финансовыми пробле-мами крупных государств. Такая оценка вполне понятна, если учесть возможные последствия хакерских атак и использова-ния вредоносных программ.

Речь идет о высоких рисках для бизне-са и для нашей инфраструктуры. Постав-щик антивирусных программ «Лаборато-рия Касперского» в своем недавнем ис-следовании «Риски глобальной безопас-ности» утверждает, что одна онлайн-атака крупной европейской компании с чис-ленностью сотрудников свыше 1.500 че-ловек будет стоить в среднем 495 тысяч евро. Средний бизнес также вынужден

считаться с потерями в размере до 5% от оборота, в комбинации с потерей ноу-хау часто это представляет угрозу самому су-ществованию.

Наши системы энерго- и водоснабже-ния, связи и управления движением транс-порта также поставлены на карту. Причина этого лежит в росте сетевых подключений различных систем как в частном, так и в го-сударственном секторах. С одной стороны, это создает определенный комфорт: при возникновении неисправностей, напри-мер, личное присутствие технического

специалиста становится не обязательным. В сфере энергоснабжения, как и в сфере организации дорожного движения, интел-лектуальная система управления автома-тически реагирует на пиковые нагрузки. В то же время, возникают новые привлека-тельные цели для преступников и потенци-альный риск растет.

Члены Всемирного экономического форума, делая свой прогноз, представля-ли, наверное, кошмарный сценарий ки-бервойн или кибергеддона. Но это может стать реальностью, если киберпреступ-ность будет расти такими же темпами, как и прежде. Сегодня она стала самосто-ятельной, процветающей отраслью эко-номики.

Какие же уловки используют злоумыш-ленники в сети, чтобы успешно наносить вред такому большому количеству поль-зователей? Все очень просто - маскировка становится все более изощренной.

Каждый пользователь электронной по-

34 hi!tech 02|14 Sabine Nebenführ thinkstock/iStock/rafal olechowski

Уловки атакующихЗащита предприятий и инфраструктуры от кибератак – это один из самых больших вызовов будущего.

100млрд. eвро – глобальный ущерб от киберпре-ступности

009547T2_UKR_3435_1402hitech_cyber_CE3.indd 34 25.09.14 09:14

чты наверняка сталкивался с фишинговы-ми письмами или, по крайней мере, слы-шал о них. В более или менее респекта-бельно выглядящих электронных письмах пользователю предлагается по ссылке на веб-сайт ввести свои онлайновые банков-ские реквизиты. В качестве причины часто упоминается истечение срока действия пароля или необходимость актуализации счета, который в противном случае будет заблокирован. Несмотря на текущую от-четность, разъяснения через СМИ и встро-енные во многие интернет-браузеры предупреждения о подозрительных веб-сайтах, все еще встречаются люди, кото-рые попадаются на эти уловки и часто не-сут существенные финансовые потери.

Хотя до сих пор встречаются довольно грубые попытки проникнуть в электрон-ный почтовый ящик, в целом фишинговые письма готовятся сегодня более тщатель-но. В последнее время участились хорошо продуманные фишинг-атаки в форме электронных писем с поддельными счета-ми от провайдеров мобильной связи, кото-рые выглядели обманчиво достоверно.

Еще одной возможностью получения ценных данных пользователя является взлом авторитетных сайтов. В этом случае в чужие руки за один раз попадают дан-ные сотни тысяч пользователей. Извест-

ный пример из недавнего прошлого - компания Adobe.

Ценную информацию специалисты из-влекают с помощью социальной инжене-рии - технологии, которая целенаправлен-но использует социальное поведение или определенные реакции людей. Часто при-меняемый прием: кто-то правдоподобно выдает себя за сотрудника некой компа-нии и на основании этого пытается полу-чить информацию о внутренних структу-рах или контактных персонах.

Повышение сознательностиБанальная ситуация, когда для посетителя придерживают открытой дверь, вход в ко-торую разрешен только по удостовере-нию личности, может стать первым шагом к потере данных. Поэтому важно повы-шать сознательность сотрудников путем обучения и установления четких правил информационной безопасности. Никто не застрахован от того, чтобы стать целью со-циальной атаки.

Поддельные адреса отправителя или упоминание таких фактов, как имена кол-лег, которые зачастую можно разыскать в социальных сетях, склоняют некоторых пользователей к опасному доверию. Пользователи Facebook & Co из соображе-ний защиты компании и своей частной жизни должны тщательно взвешивать, ка-кие данные можно публиковать.

В докладе о расследовании нарушений информационной безопасности Verizon Data Breach Report 2013 делается вывод, что значительная часть атак не требует специальных технических навыков. Часто достаточно вызова под ложным предло-гом, и сотрудники простодушно выдают внутреннюю информацию. 76% атак явля-ются успешными, поскольку пользователи используют «слабые» пароли, или их легко похитить. Более половины таких прорех в системе безопасности остаются незаме-ченными в течение многих месяцев.

Siemens как глобальный концерн мно-го инвестирует в техническое оснащение системы электронной обработки инфор-мации, в свои данные и ноу-хау. Помимо этого, регулярно проводится обучение со-трудников по тематике безопасности. Ак-цент сделан на социальной инженерии, безопасном обмене данными с внешним миром, корректном использовании за-щитных механизмов, таких как шифрова-ние, и надлежащем обращении с конфи-денциальной информацией компании.

В центре внимания последнего обуче-ния стоят продвинутые постоянные угро-зы „Advanced Persistent-Threat (APT)“, слож-ный метод, использующий для получения доступа к данным различные технологии.

В этом случае от сотрудников требуется особая внимательность.

Все, что выложено онлайн, может быть взломано, будь то корпоративная или энергосеть, или облачный центр обработ-ки данных. Это должно стать достаточной причиной для разработки системы ком-плексного управления рисками, которая будет долговременно и устойчиво преду-гадывать опасности и выдавать рекомен-дации или предпринимать меры, чтобы сделать наш сетевой мир не только умным и комфортным, но еще и безопасным.www.weforum.org

hi!future

hi!tech 02|14 35

70% интернет- пользова-телей стали жертва-ми атак

78% атак не требуют спе-циальных техниче-ских знаний

009547T2_UKR_3435_1402hitech_cyber_CE3.indd 35 25.09.14 09:14

Перемещение капли воды. Заставить ка-плю воды перемещаться крошечными ин-тервалами кажется легкой задачей, одна-ко может стать серьезной проблемой. Научно-исследовательская группа в соста-ве инженеров, химиков, физиков и био-логов из Университета имени Христиана Альбрехта в Киле хочет заставить каплю воды перемещаться совершенно новым способом. Она должна скользить по ин-теллектуальной поверхности, которая с помощью света меняет от участка к участ-ку свои свойства. Перед метрологией это открывает новые аналитические возмож-ности.

Бюджет проекта под названием Photosmart, который первоначально был рассчитан на 5 лет и осуществляется под руководством Мартины Геркен из универ-ситета Христиана Альбрехта в Киле, состав-ляет 1,5 млн. евро. Он финансируется Ев-ропейским исследовательским советом ERC. Основная идея специалистов по нано-технологиям, оптическим технологиям и интегрированным системам базируется на том, что, например, в синем свете матери-ал поверхности ведет себя как водооттал-кивающий (гидрофобность); в УФ-свете смачиваемость той же поверхности в доли секунды возрастает (гидрофильность).

Если с помощью световых импульсов попеременно включать и отключать эти два свойства, это позволит контролиро-

вать перемещение мельчайшей капли воды, а позже и других жидкостей.

Поверхности, свойства которых подоб-ным образом переключаются, могут быть использованы для производства рекон-фигурируемых микрожидкостных чипов. Это совершенно новая область примене-ния. В последние годы микрожидкостные чипы в роли «лаборатории-на-чипе» (Lab on Chip) завоевали мир научно-исследовательских лабораторий. Они по-зволяют проводить несколько химиче-ских лабораторных анализов на поверх-ности в несколько квадратных сантиме-тров, что экономит материал образца, время и деньги. Пока минилаборатории используются, прежде всего, в научных целях, например, для анализа образцов клеток в биомедицине.

Децентрализованные экспресс- измере-ния. С точки зрения промышленного при-менения микрожидкостные чипы могут быть интересны там, где речь идет о де-централизованных экспресс-измерениях, результаты которых необходимо оцени-вать на месте, не имея специальных зна-ний или больших, дорогих измеритель-ных приборов. Другой сферой примене-ния могут стать исследования жидких об-разцов в труднодоступных местах, напри-мер, в космосе или в глубинах морей в рамках роботизированных миссий.

В микрофлюидике все вращается во-круг мельчайшего количества жидкости, меньше отметки в микролитр. В таких ка-плях поверхностный заряд и капиллярные силы преобладают над силой тяжести. Во многих микрожидкостных чипах капил-лярные эффекты используют для контро-ля за протеканием мельчайшего количе-ства жидкого образца по поверхности чипа. В чипах предусмотрена система тон-чайших микроканалов. В процессе про-хождения жидкости по этим каналам ее можно целенаправленно раскладывать на различные компоненты, смешивать или анализировать состав.

Сегодня стандартные микрожидкост-ные чипы изготовляются, как правило, из стекла. Сначала на них в зависимости от цели измерений гравируют капилляры, а затем на отдельных участках дополни-тельно наносят водоотталкивающее по-крытие. Сконфигурированный однажды чип нельзя позже переделать под другие задачи.

Междисциплинарная команда ученых захотела изменить затратный метод про-изводства и ограниченную гибкость чипа. С помощью интегрированного в чип ис-точника света можно запрограммировать гидрофильные и гидрофобные участки поверхности таким образом, чтобы управ-лять течением капель без нанесения ми-кроканалов. Если опыты с водой станут

hi!future

36 hi!tech 02|14 Industry Journal Siemens, Thinkstock/Top Photo Group

Проект Photosmart может произвести революцию в метрологии. Интегриро-ванный источник света позволяет по команде менять свойства микросхем.

Простое переключение

009547T2_UKR_3637_1402hitech_messtechnik_CE3.indd 36 25.09.14 09:13

Разделять, смешивать, измерятьМикрофлюидика занимается пове-дением очень малых объемов жид-костей и газов в минимальном про-странстве, что представляет инте-рес для технологических процес-сов, сенсорных и биотехнологий, а также для медицинской техни-ки. Многие методы, применяемые для разделения, смешивания и из-мерения, основаны на использова-нии капиллярной силы, другие в качестве движущей силы использу-ют давление, центробежную силу, электрокинетику или акустические ударные волны. В основном такие технологии применяются сегодня в исследовательских лабораториях химической и фармацевтической промышленности или в медицин-ской технике. В последние годы все чаще находят применение микро-жидкостные чипы, в которых на не-скольких квадратных сантиметрах размещаются все компоненты ана-литического метода исследования.

успешными, ученые хотят попробовать выборочно включать и выключать биомо-лекулы, чтобы они, например, связывали или отталкивали определенные компо-ненты крови или мочи. Научный руково-дитель команды проекта Photosmart, г-жа Нойланд говорит: "Цели проекта выходят далеко за рамки сегодняшнего уровня техники". Изменением свойств материала с помощью интегрированного источника света никто раньше не занимался. В пер-вых успешных экспериментах с переклю-чаемыми поверхностями в других научно-исследовательских учреждениях были ис-пользованы громоздкие опытные уста-новки и внешние источники света.

Вместо большого внешнего лазера ко-манда PhotoSmart собирается использо-вать для выборочного активирования в слое молекул азобензола нужных жид-костных свойств тончайшие органиче-ские светоизлучающие диоды, интегриро-ванные в чип. "Чтобы на этой базе созда-

вать в последующем мобильные датчики, источник света на чипе должен обеспе-чить надежное переключение при очень низкой потребляемой мощности", - гово-рит Геркен.

Теоретически существует много разно-образных возможностей для применения. Но ученых интересует, прежде всего, раз-работка реконфигурируемых, много-функциональных биосенсоров. В рамках проекта PhotoSmart помимо материалов, которые по-разному реагируют на воду, они хотят поэкспериментировать с по-верхностями, которые в зависимости от световых импульсов оказывают или не оказывают связующее действие на опре-деленные биологические субстанции. Когда-нибудь с помощью таких датчиков можно будет легко и недорого измерять и анализировать важные медицинские па-раметры, не выходя из дома. Но это может произойти не ранее, чем через десять лет.www.uni-kiel.de/en

hi!tech 02|14 37

Мартина Геркен нанотехнолог, изучала электротехнику в университете Карлсруэ, докторскую степень ей присвоили в Стэнфордском университете. В 2008 году она получила должность профессора на кафедре интегрированных систем и фотоники в университете Киля. Имеет несколько наград.

В микрофлюидике анализ крошеч-ных капель происходит на специ-альных чипах. В будущем минила-боратории могут быть использова-ны, например, для анализа жид-ких проб в рамках роботизирован-ных миссий, например, в космиче-ском пространстве или в глубинах морей.

009547T2_UKR_3637_1402hitech_messtechnik_CE3.indd 37 25.09.14 09:13

Nicole Susenburger, Pictures of the Future, Eva Zwanzinger Siemens, thinkstock/Hemera/Natalya Filimonova, Stöckli Swiss Sports AG 2014

200 миллионов инфицированных маля-рией в 2012 году. Малярия – одно из са-мых опасных тропических заболеваний, распространенное, прежде всего, на Юге Африки, а также в Юго-Восточной Азии, Восточном Средиземноморье и Южной Америке. Ежегодно малярия ломает жиз-ни тысячи семей и вызывает миллиарды долларов прямых и непрямых убытков. По оценкам Всемирной организации здра-воохранения в 2012 году малярией забо-лели около 200 миллионов людей, из них более 600 тысяч умерли, большинство из них дети до пяти лет из африканских стран, расположенных южнее Сахары.

Большой проблемой является диагно-стика. Причина в том, что симптомы не яв-ляются специфичными. Высокая темпера-тура, озноб, головная боль и общая сла-бость характерны для многих заболева-ний. Исследователи Siemens предположи-ли, что заболевание обязательно должно

иметь характерные признаки, по которым его можно распознать. Поэтому Барбара Кавсек и ее коллеги вместе с врачами и специалистами в области лабораторной диагностики стали искать признаки маля-рии в крови: искусство заключалось, глав-ным образом, в выборе правильных ста-тистических методов для оценки различ-ных параметров крови на их пригодность для обнаружения малярии.

Ученые добились успеха. В конечном итоге были определены параметры и про-стая формула, которые позволяют анали-

затору ADVIA искать признаки малярии по образцу крови из пальца. "У нас очень хо-рошие значения показателей чувстви-тельности и специфичности", - говорит Кавсек. Система ADVIA выявляет малярию даже при очень низкой концентрации па-разитов в крови и практически не дает ложных позитивных результатов. Кроме этого, специалисты Siemens разрабатыва-ют методы, которые позволят различать разные формы заболевания.

siemens.com/pof

38 hi!tech 02|14

Siemens разработал для анализатора крови тест на малярию

Тест на малярию: очень хорошие значения пока-зателей чувствительно-сти и специфичности.

Выжить благодаря диагностике

Опасный возбудитель Возбудитель Plasmodium попадает в организм с укусом комара. Сначала он проникает в печень и живет там несколько дней, размножается, а затем вторгается в клетки крови. Там он питается сахаром и красным пигментом крови гемоглобином. Наконец клетки крови разрываются, в результате чего возникают сильные приступы лихорадки.

009547T2_UKR_3839_1402hitech_introlife_CE3.indd 38 25.09.14 09:13

Nicole Susenburger, Pictures of the Future, Eva Zwanzinger Siemens, thinkstock/Hemera/Natalya Filimonova, Stöckli Swiss Sports AG 2014 hi!tech 02|14 39

Людям с тяжелыми потерями слуха для улучшения способности слышать прихо-дится, как правило, полагаться на боль-шие, некомфортные слуховые аппараты. Новая модель, разработанная Siemens, настолько тонка, что ее можно установить за ухом даже слабослышащим детям. Она на треть меньше своих предшественни-ков. Благодаря технологии BestSound ап-парат позволяет даже при максимальном усилении различать беспрецедентный ди-апазон звуков. Основу тонкой конструк-ции составляют чрезвычайно мощные компьютерные чипы. Они разделяют зву-ковые волны, поступающие в аппарат че-рез два микрофона, на несколько частот-ных диапазонов, включающих до 48 ин-дивидуально оптимизируемых каналов. Для каждой акустической ситуации рас-считывается специфическая картина зву-чания. Обработка сигналов, поступающих от направленных микрофонов, происхо-дит параллельно, но по индивидуальным

программам. Это позволяет в автоматиче-ском режиме оперативно компенсиро-вать эффект обратной связи, вызываю-щий неприятный свист. Фоновые шумы отфильтровываются. Система выполняет 250 млн. операций в секунду - так быстро, что пользователи слышат сигнал без за-метных задержек по времени. Слушать с помощью слухового аппарата становится комфортней.www.hearing.siemens.com

Швейцарская компания Stöckli производит в год око-ло 50 тысяч пар лыж. Лыжи склеивают из нескольких слоев, часто с учетом инди-видуальных требований лыжника, поэтому произ-водство включает большую долю ручного труда. После того, как опыт производите-ля лыж в форме цифровых данных был перенесен в СAD-систему Solid Edge от Siemens, конструирование нового варианта лыж занимает не более часа. Solid Edge охватывает все аспекты процесса конструирования, включая 3D-дизайн и моделирование свойств кон-струируемого изделия, а также производ-ство и управление данными изделия. От-дельные составные части конструкции

легко можно изменять и создавать, таким образом, новую модель. Программ-ное обеспечение может по-догнать геометрию модели под вновь введенные раз-меры, а также автоматиче-ски рассчитать новые раз-меры с учетом интуитивно внесенных на экране изме-нений. Следовательно, если

заложить в программу расчетные форму-лы соотношений между отдельными пара-метрами, то новый вариант конструкции создается нажатием одной кнопки. Упро-щается также персонализация моделей, например подгонка лыж к стилю катания, возможностям, размеру и весу лыжника.www.siemens.com/solidedge

www.stoeckli.ch/int-en

hi!life

Тонкие и мощные слуховые аппараты

Индивидуальное производство с Solid Edge

78%глобальных игроков хотят увеличить свою долю на рынках развивающихся стран

приложений предлага-ют Apple и Google - бизнес стоимостью 72 млрд. долларов

700000

млрд. евро потратил Китай в 2012 году на здравоохранение

349 Помехи в форме фоновых шумов пода-вляются. Это улучшает концентрацию.

009547T2_UKR_3839_1402hitech_introlife_CE3.indd 39 25.09.14 09:13

Риск изменения климатаНа юго-западе Швеции, частично на полу-острове, выступающем в Балтийское море, находится община Велинге. "Боль-шая часть территории нашей общины поднимается над уровнем моря всего на несколько метров, - рассказывает муни-ципальный советник Ларс-Ингвар Люнг-ман. - Вот почему мы хотим как-то проти-водействовать изменению климата".

За этими словами уже давно следуют дела: с 2005 года община, насчитываю-щая 33 тысячи жителей, инвестирует в "зе-леные" технологии автоматизации зда-ний, которые позволяют полностью ис-пользовать потенциал экономии в муни-ципальных учреждениях. Цель: экономия электроэнергии и воды, а также снижение выбросов CO2. Кроме того, инвестиции должны окупаться за счет экономии рас-ходов на электроэнергию в кратчайшие

сроки. Община решилась на эксперимент в сотрудничестве с Siemens.

"Мы детально изучили все обществен-ные здания, осмотрели все системы: ото-пление, вентиляцию и освещение, - объ-ясняет Луиза Йоханссон, инженер- энерге-тик из Siemens Building Technologies в Мальме. - Затем мы сделали общине кон-кретные предложения по повышению энергоэффективности". Шаг за шагом были реализованы первые мероприятия.

Модернизировано 43 здания В общине Велинге хотели сначала прове-рить, как будет развиваться сотрудниче-ство. Финансирование всех мероприятий осуществлялось в рамках договора о, так называемом, энергосберегающем кон-трактинге. Начальные инвестиции долж-ны амортизироваться в течение строго определенного периода за счет стоимо-

сти сэкономленной электроэнергии. С тех пор были модернизированы в общей сложности 43 здания общей площадью более 100 тысяч квадратных метров, в том числе мэрии, административные зда-ния, школы, дома престарелых и бассей-ны. Для экономии энергии были заизоли-рованы крыши, установлены вместо ста-рых масляных котлов современные те-пловые насосы. Люминесцентные све-тильники и уличные фонари с ртутными лампами заменены на энергосберегаю-щие лампы и светодиоды.

Освещение в школах и детских садах теперь автоматически подстраивается под дневной свет и наличие людей в по-мещениях, а в туалетах и в кранах для воды установлены водосберегающие ме-ханизмы. Кроме того, были тщательно из-учены системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. "Мы заме-

40 hi!tech 02|14 Nicole Elflein, Pictures of the Future Siemens

Шведская община демонстрирует, как можно совмещать защиту окружающей среды с экономией денег. Ключ - современные технологии автоматизации зданий.

Сберегающие энергию

Энергосберегающий контрактингОплатить инвестиции экономиейС помощью модели энергосберегающего контрактинга Siemens модер-низировал по всему миру более 5.200 зданий, что позволило сократить выбросы CO2 более чем на 10 млн. тонн. ■ BMW Group Германия: модернизация систем вентиляции на 4 немец-ких заводах дает экономию около 5.500 МВт-ч электроэнергии в год.■ Больница имени Рейнхарта Нитера в Вильгельмсхафене: эффектив-ная блочная котельная снижает выбросы CO2 на 4.130 тонн.■ Клиника Бремерхафен-Рейнкенхайде: модернизация систем кондици-онирования и вентиляции экономит 35% расходов на электроэнергию.■ 23 венские государственные школы: пилотный проект энергосберега-ющего контрактинга принес около 3,6 млн. евро экономии затрат на электроэнергию.

009547T2_UKR_4041_1402hitech_contracting_CE3.indd 40 29.09.14 13:21

нили старые вытяжные системы совре-менными системами вентиляции с реку-перацией тепла", - рассказывает Йоханс-сон. Температура в зданиях регулируется автоматически, термостаты создают ком-фортную атмосферу. Пользователи зда-ний получили рекомендации как правиль-но пользоваться освещением, электроэ-нергией и водой.

Даже через восемь лет после начала сотрудничества постоянно возникают но-вые проекты: в настоящее время деталь-ное обследование проходят 50 новых зда-ний, в числе которых есть и жилые, и ком-мерческие. Успех говорит сам за себя. Около 6.000 мегаватт-часов (МВт-ч) эко-номит община за год, что эквивалентно снижению энергопотребления примерно

на 30% по отношению к стартовому. Од-новременно годовая эмиссия CO2 сокра-тилась на 2 тысячи тонн. Это примерно столько же CO2, сколько выбрасывают в атмосферу 740 легковых автомобилей. Таким образом, ожидания были даже в определенной мере превышены. Кроме того, община экономит около 500 тысяч евро в год. Текущие проекты обещают дальнейшую экономию в размере 4.710 МВт-ч, 1.100 тонн CO2 и 470 тысяч евро в

год. Начальные инвестиции должны оку-питься за 12 лет.

Система мониторинга здания от Siemens позволяет находить и использо-вать дальнейший потенциал экономии. Многочисленные датчики в зданиях пере-дают данные о потоке электроэнергии в диспетчерский пункт, находящийся в уда-ленном примерно на 12 км городе Маль-ма. "Отсюда мы можем дистанционно производить оптимизацию", - объясняет Андерс Андерссон, сотрудник "Advanced Operation Center" в Мальме.

Программное обеспечение Siemens анализирует все данные с целью оценки и увеличения эффективности. "Мы посто-янно мониторим энергопотребление, за-траты и выбросы CO2 и тем самым гаран-

тируем, что поставленные цели будут вы-полнены или даже перевыполнены. Мы можем также выявить дополнительный потенциал экономии и здесь в Мальме принять решение в отношении дальней-ших действий".

„Energy Service Award“За успешное сотрудничество Siemens был отмечен в 2012 г. наградой „Energy Service Award“ от „Европейской энергосервисной инициативы“(EESI) - проекта ЕС, призван-ного продвинуть энергосберегающий контрактинг на уровень всей Европы. Се-крет успеха: тесное и долгосрочное со-трудничество, в рамках которого постоян-но возникают новые возможности для экономии. Община гордиться своими до-стижениями. "Возможно, Велинге станет примером для других общин в Швеции или даже в остальной Европе", - надеется Ларс-Ингвар Люнгман. "Мы начали очень рано заниматься этими мероприятиями и добились успеха. И мы даже не думаем останавливаться"!

www.siemens.com/buildings

www.siemens.com/desigo

hi!life

hi!tech 02|14 41

Всеохватывающее и интуитивное управление: Siemens Desigo CC объеди-няет управление всеми инженерными системами в одном устройстве.

009547T2_UKR_4041_1402hitech_contracting_CE3.indd 41 29.09.14 13:21

Комбинация в уме. Для проведения мало-инвазивной процедуры, например, уста-новки стента или сердечного клапана с помощью катетера, кардиохирургам не-обходимо много информации. На близко установленном мониторе обычно отобра-жается картина сосудистой анатомии в высоком разрешении, снятая на компью-терном томографе перед проведением вмешательства. Одновременно врачи с помощью рентгеноскопии (динамичных рентгеновских изображений) следят за положением головки катетера в режиме реального времени.

"У хирургов есть большой опыт комби-нирования этих изображений в уме", - объясняет Дафна Ю, руководитель лабо-ратории визуализации в подразделении корпоративных технологий Siemens в Принстоне, штат Нью-Джерси, США. "Но

благодаря современным технологиям ви-зуализации, сегодня мы можем для удоб-ства врачей одновременно выводить изо-бражения на одном мониторе".

И даже больше: то, что представляет себе Ю и ее коллеги из Принстона и меди-цинского сектора Siemens, не что иное, как "видение операционной и интервен-ционной среды завтрашнего дня, в кото-рой эргономично интегрированы все компоненты". К ним относятся эндоскопи-ческие изображения в реальном време-ни, УЗИ, КТ в реальном времени, рентге-носкопия, электрофизиология для обли-терации ткани сердца, обуславливающей аритмию и, прежде всего, наборы предо-перационных трехмерных КТ- или МРТ-изображений. Последние особенно важ-ны, поскольку они предоставляют навига-ционную среду, в которую в последую-

щем могут быть интегрированы все дру-гие компоненты.

Имея перед глазами эту воображаемую картину, ученые Siemens из Принстона раз-работали обучающееся программное обе-спечение, которое может идентифициро-вать каждый орган на любом цифровом медицинском изображении и отделить его от окружения (сегментировать), независи-мо от затемнения, угла обзора, метода по-лучения изображения или искажений, вы-званных болезнью. Примером может слу-жить программа, которая автоматически вычленяет сердце из набора 3D КТ- или МРТ-изображений. В сочетании с рентгено-скопией в реальном времени эти модели сердца могут быть использованы для опре-деления участков на поверхности сердца, которые необходимо отсечь, чтобы обли-терировать вызывающие аритмию ткани.

42 hi!tech 02|14 Arthur F. Pease, Pictures of the Future Siemens

Вся информация на одном планшете

Портативный, беспроводной дисплей для синхронного отображения в операционном зале в режиме реального времени данных визуализации и дополнительной информации.

009547T2_UKR_4243_1402hitech_datenfusion_CE3.indd 42 25.09.14 09:11

Другим примером является экспери-мент Национального института здоровья (NIH) в Бетесде, штат Мэриленд. Здесь раз-работанное Siemens программное обе-спечение для слияния изображений в ре-альном времени было использовано для ведения искусственного клапана к месту установки в сердце свиньи.

Доктор Разван Ионасек является спе-циалистом в области машинного обуче-ния в подразделении медицинской визуа-лизации Siemens в Форхайме, Бавария и занимается аналогичной задачей: он ком-бинирует предоперационные 3D КT-изображения с 2D-рентгеновским видео, которое было снято в операционном зале на компьютерном томографе Siemens. Цель заключается в том, чтобы сделать эти предоперационные данные доступны-ми в операционном зале, поскольку там дорога каждая секунда, а возможности визуализации ограничены. Поэтому пре-доперационные изображения совмеща-ются с данными рентгеноскопии. В ре-зультате отображается картина движения в режиме реального времени, которая комбинируется с детальной анатомиче-ской информацией. С одной рентгеноско-пией это было бы невозможно.

Другой подход лежит в основе техноло-гии визуализации eSieFusion Imaging. В этом случае ультразвуковые изображе-ния в реальном времени накладываются на уже имеющиеся наборы 3D КТ- и МРТ-

изображений. Технология интегрирована в ультразвуковые системы ACUSON S3000 от Siemens и обеспечивает надежное ве-дение врачом биопсийной иглы к цели.

Изображения должны быть доступны в режиме реального времени там, где они необходимы. "Мы хотим получить единое интегрированное изображение на порта-тивном устройстве", - говорит Ю. Это изо-бражение можно выводить на планшет, установленный на штативе, или на ди-сплей с потолочной подвеской. Можно также представить использование техно-логии дополненной реальности: врач ото-бражает диагностические данные в поле своего зрения.

Для реализации этого видения ученые Siemens разрабатывают метод сверхско-ростной визуализации. Команда Corporate Technology во главе с доктором Андреа-сом Хуттером исследует возможности ис-пользования компрессии потоковых и ви-део данных для медицинских приложе-ний. Другие специалисты совместно с про-изводителями микрочипов работают над минимизацией потребности в вычисли-тельной мощности и электроэнергии при обработке изображений.

Интеграция жизненно важных параме-тров. Слияние данных различных проце-дур в операционных залах и интервенци-онных манипуляционных завтрашнего дня не ограничивается только изображе-

ниями. "Мы хотим, чтобы вся необходи-мая информация была доступна там тог-да, где и когда она необходима. Напри-мер, прямой мониторинг таких жизненно важных параметров пациента, как пульс и кровяное давление", - объясняет Ю. Одна-ко при всем своем большом потенциале для слияния данных придется решить еще много проблем.

Необходимо улучшить функциональ-ную совместимость программного обе-спечения различных систем и разработать всеобъемлющие стандарты, начиная с ка-чества изображения и заканчивая скоро-стью передачи данных. Кроме того, необ-узданная жажда расширения полосы ча-стот требует все более высокого быстро-действия систем и энергоэффективности. "В этой сфере происходит очень многое. Мы сейчас разрабатываем рамочные условия, которые кардинально изменят традиционные подходы к процессу плани-рования вмешательств, их проведения, документирования и анализа".www.siemens.com/innovation

www.siemens.com/healthcare

hi!life

hi!tech 02|14 43

Вывод кон-сультационной информацииВ перспективе при проведении некоторых вмешательств возмож-но привлечение демографических данных и экспертных систем, бази-рующихся на тысячах подобных случаев. Это позволит реализовать такие функции, как виртуальные консультации и анализ альтерна-тив. Например, выполненное на месте в режиме реального време-ни потоковое моделирование поможет определить оптимальный способ устранения аневризмы. Виртуальная ангиография и персо-нализированная анестезия, назна-чение лекарственных средств и их интеракция - все может быть смо-делировано на месте и сразу про-контролировано, что, в свою оче-редь, позволит еще более уточ-нить положенные в основу проце-дур алгоритмы.

Программное обеспечение для слияния данных, разработанное Siemens, использо-валось при проведении эксперимента на сердце свиньи.

009547T2_UKR_4243_1402hitech_datenfusion_CE3.indd 43 25.09.14 09:11

Радикально новый подход Новый регламент сезона 2014 года обу-словил радикально новый подход: вся на-чинка автомобиля, включая шасси, двига-тель, охладители, боковые понтоны, ко-робку передач и систему рекуперации энергии, выполняется с расчетом на обе-спечение максимальной производитель-ности двигателя и эффективности охлаж-дения и, по возможности, не должна ухуд-шать аэродинамику машины. Передняя и задняя части автомобиля, наоборот, четко ориентированы на улучшение аэродина-мики. Причем особенно проблематичной представляется передняя часть. Эдриан Ньюи, главный инженер команды Red Bull Racing:"Переднее антикрыло в 2014 году должно заканчиваться ровно на половине высоты шины. С точки зрения аэродина-мики это худшее из возможных положе-ний. Вторым проблемным местом являет-ся носовой обтекатель: возможно из сооб-ражений безопасности определены два разных уровня для кокпита и носа без уче-та взаимосвязи между ними. В результате получили сомнительные с эстетической точки зрения решения".

Более низкий нос должен предотвра-тить подъем автомобиля в вертикальное положение в результате несчастных слу-чаев, как это произошло с Марком Уэббе-ром в Валенсии в 2010 году. Теперь мо-жет произойти обратное, а именно, при аварии сзади идущий автомобиль подны-

44 hi!tech 02|14 Werner Jessner, The Red Bulletin Thomas Butler/The Red Bulletin

Full-Speed-головоломкаЧто дает новая Формула 1 и ее чрезвычайно высокие требования к инновацион-ности, сложности и энерго-эффективности? Как постро-ить автомобиль с таким ко-личеством неизвестных? И как удается выполнять энер-гетический регламент по-следних лет?

Конструктор Эдриан Ньюи и его творения Базовая модель: RB5 (2009)Кубок конструкторов: 2-е место (побе-дитель: Браун) Пилоты: чемпион мира: Дженсон Баттон, места: 2-ое (Феттель) и 4-ое (Уэббер)В 2009 году вступил в силу совершен-но новый аэродинамический регла-мент. В суммарном зачете RB5 не завоевал чемпионский титул, но стал прообразом для более поздних побед-ных машин.

Король прижимной силы: RB6 (2010)Кубок конструкторов: чемпион мираПилоты: чемпион мира (Феттель) и 3-е место (Уэббер)Использование двойного диффузора полностью определило конструкцию машины.

Супер-выдув: RB7 (2011)Кубок конструкторов: чемпион мираПилоты: чемпион мира (Феттель) и 3-е место (Уэббер)

RB7 2011

009547T2_UKR_4447_1402hitech_redbull_CE3.indd 44 25.09.14 09:11

hi!tech 02|14 45

hi!life

Конструктор Эдриан Ньюи и его творения

RB6 стал в истории Ф1 гоночным авто-мобилем, вероятно, с самой высокой прижимной силой - даже большей, чем у легендарных автомобилей 80-х с передней облицовкой.

Виртуальная бутылка: RB8 (2012)Кубок конструкторов: чемпион мираПилоты: чемпион мира (Феттель) и 6-е место (Уэббер)В этом сезоне регламент существенно ограничил положение выхлопной

трубы и возможности выдува в режи-ме торможения, то есть когда пилот не давит на газ. Команда использовала крошечную лазейку в регламенте, чтобы не потерять важную по сообра-жениям аэродинамики форму задней части машины в виде бутылочного горла.

Последнее совершенство: RB9 (2013)Кубок конструкторов: чемпион мираПилоты: чемпион мира (Феттель) и 3-е

место (Уэббер) Самой большой проблемой в этом году стали шины. Только через некото-рое время стало понятно, как удержи-вать шины в идеальном температур-ном диапазоне.

2014: Формула 1 сталкивается с кар-динальным изменением регламента, подобно 2009 году. RB10 станет осно-вателем нового поколения гоночных автомобилей, как это случилось пять лет назад с RB5.

RB8 2012RB6 2010

RB9 2013


ривает и толкает впереди идущий. В этом случае первой точкой контакта станет шлем водителя. Тем не менее, Формула 1 должна прожить 2014 год с этими носа-ми, которые были подвергнуты еще бо-лее жестокой критике во время презен-тации команд. Изменение возможно только из соображений безопасности, если один или несколько несчастных слу-чаев произойдут по вине эффекта под-ныривания, или если все команды до-стигнут соглашения о необходимости из-менения, что маловероятно.

Помимо этого, большие проблемы та-ятся и в другом месте: в новой трансмис-сии. Компоновка использовавшихся ра-нее безнаддувных двигателей V8 была на-столько продуманной, что каждая коман-да знала, что делать. В 2014 году мы до этого еще далеки. Есть и другая пробле-ма: электронные компоненты, которые с недавних пор стали использоваться в кон-струкции, требуют хорошего охлаждения. Если масло и вода спокойно переносят температуру в 100 градусов и выше, то электроника выдерживает максимум 60 градусов. Головоломная задача для инже-неров, особенно в случае гонок в жару,

как в Бахрейне, где температура окружа-ющей среды может достигать 50 градусов. Они противопоставляют ей кулеры боль-ших размеров, что с аэродинамической точки зрения просто яд.

Еще одна трудность возникает из-за жестко заданного положения батарей под бензобаком. Раньше их можно было раз-мещать еще и на приводе. Теперь техни-кам придется сражаться не только с более высоким центром тяжести, но и с чрезвы-чайно враждебным для батарей окруже-нием. Существуют серьезные опасения в отношении безопасности и прочности, особенно при проведении первых гонок. В технических кругах даже циркулирует призрак нового с иголочки самолета Boeing Dreamliner, который в течение не-скольких месяцев не мог подняться в воз-дух из-за проблем с аккумуляторами.

Чем могут варьировать техникиОдним из небольшого числа крупных компонентов, которые могут варьировать техники в процессе компоновки, является блок управления системы рекуперации энергии. Установят ли они его над батаре-ями и тем самым передвинут бензобак

46 hi!tech 02|14

Звучит так же сложно, как сложен и сам привод: двигатель внутреннего сгорания, система управления, турбо-блок, система впрыска, блок мотор-генератора MGU-H для реку-перации тепловой энергии (H = Heat), блок MGU-K (K = Kinetic) для рекуперации кинетической энергии (все вместе: ERC / Energy Recovery System – система рекуперации энер-гии) и накопители энергии должны взаимодействовать между собой таким образом, чтобы получить мак-симальную отдачу от имеющейся в наличии химической энергии. С одной стороны, эта энергия ограни-чена лимитом на топливо - не более 100 кг бензина на одну гонку, а с другой, максимально допустимым расходом 100 кг в час. Кроме того, максимальное число оборотов дви-гателя ограничено 15.000 об/мин.Когда водитель дает газ, система должна распознать, какое усилие по сравнению с желанием водителя может быть произведено. Если 1600-кубовый двигатель внутренне-го сгорания V6 может такое усилие выжать один - прекрасно. Но при этом он должен, во-первых, работать в пределах допустимого расхода топлива и, во-вторых, иметь доста-точно воздуха для сжигания. Поэто-му первым шагом для увеличения мощности является дополнительное использование огромного турбоком-прессора для вдувания большего объема воздуха в камеры сгорания. Питание обеспечивает накопленная электроэнергия. Если этого недоста-точно, то в игру вступает дополни-тельная тяга за счет MGU-K. Это эво-люция предыдущей системы KERS, квази-переключаемый гибридный привод от электродвигателей. Дополнительная мощность, которую MGU-K может обеспечить на круге, лимитирована 120 кВт (163 л.с.) за 33,3 секунды.В целом, полный привод (двигатель с турбонаддувом, ERS) обеспечивает хороших 800 л.с., что почти соответ-ствует мощности предыдущего без-наддувного двигателя V8.Чтобы добиться максимальной реку-перации энергии, не оказывая нега-тивного влияния на ходовые каче-ства, используют задние тормоза не гидравлические, а с электронным управлением (brake-by-wire).

Силовой пакетТак работает новый, более эффективный привод Формулы 1

Минимальный вес приводного блока 145 кг и батарей от 20 до 25 кг. Взаимодействие систем показано на графике справа внизу: при обгоне вся доступная энергия поступает в привод.

Werner Jessner, The Red Bulletin Benedict Redgrove / Red Bull Content Pool

В сумме ком-плексная систе-ма, состоящая из турбодвигате-ля V6 и системы рекуперации энергии, будет обладать такой же мощностью, что и старый безнаддувной двигатель V8.


еще выше или разместят в боковых понто-нах и вызовут этим другие отрицательные явления? Предложат задний мост, кото-рый одновременно выполняет функцию крыла, как представил McLaren, или такой большой, как у Mercedes, нос, из-за кото-рого придется пересмотреть всю аэроди-намическую концепцию?

Особенно в начале сезона можно ожи-дать, что аэродинамика немного отойдет на второй план. Первоочередные безотла-гательные вопросы: необходимо понять, как управлять двигателем и разработать стратегию гонки при регламентном огра-ничении объема топлива не более 135 ли-тров на гонку. Быстро стартовать, а затем снижать скорость? Или медленно входить в гонку, а в конце прибавлять? После того, как команды разберутся с этими пробле-мами, аэродинамика снова станет играть такую же важную роль, как и в предыду-щих сезонах.

Приводы в 2014 году должны выдер-живать 5.000 километров - в два раза больше предыдущего значения. Кроме того, фактическая потребность в охлади-телях превышает расчетную. Не в послед-нюю очередь по этой причине вес почти всех автомобилей вместе с водителями превышает максимально допустимый ли-мит в 695 килограммов. "С нашими пило-тами Себом и Даниэлем мы как раз уло-жимся в лимит", - оценивает Эдриан Ньюи преимущества своих легковесов.

Роб Уайт, руководитель отдела двигате-лей Ф1 в компании Renault Sport, называ-ет в качестве приоритетной задачу, чтобы все автомобили Renault дошли до финиша в первых гонках. "Но это не означает, что мы подойдем к первым гонкам консерва-тивно – уже только потому, что ‚консерва-тивная кнопка‘ в нашей машине отсутству-ет". Одна из немногих вещей, которые не изменились по сравнению с предыдущим годом: очки зарабатывает только тот, кто достигает цели.www.infiniti-redbullracing.com

hi!life

hi!tech 02|14 47

Сочетать эти требования команде Infiniti Red Bull Racing отлично удава-лось на протяжении многих лет. Пред-посылкой такого успеха является кон-струирование для первой гонки кон-курентоспособной машины, а затем последовательное улучшение ее перед каждой следующей гонкой Формулы 1. В 2011 году команде уда-лось, например, в течение сезона сде-лать автомобиль более чем на две секунды быстрее.Начиная с разработки концепции, конструирования и моделирования, и заканчивая изготовлением и монта-жом - доработка никогда не заканчи-вается. Интеграция всех технических процессов здесь имеет большое зна-чение. Решения от Siemens PLM Software, NX и Teamcenter, помогают реализовать технические амбиции команды и создают цифровую основу.Возможности впечатляют. В связи с акцентом на повышение мощности генерируется большое число обнов-лений. Их имплементация требует строго регламентированного процес-са разработки, который будет не толь-ко эффективным, но и предсказуе-мым. Другим вызовом является необ-ходимость совершенствования кон-цепта в рамках ограниченных регла-ментом ресурсов Формулы 1. Опти-мизация аэродинамики коррелирует-ся напрямую с увеличением произво-дительности. Система NX применяет-ся для создания новых деталей, раз-работки геометрии, а также для тести-рования в виртуальной среде или в аэродинамической трубе. Детали, которые проходят тестирование, изго-товляются методом аддитивного про-изводства (3D печать). Все это проис-ходит в управляемой среде системы Teamcenter, которая гарантирует, что виртуальная среда будет точно ото-

бражать физическую в текущие пят-ницу и субботу гоночного уик-энда. Реализация конструкции. Во время этого процесса все члены команды, начиная с производства и заканчивая гоночной трассой, имеют возмож-ность визуально наблюдать за автомо-билем. Это упрощает монтаж и реше-ние текущих проблем, а также позво-ляет информировать производство о возможных доработках. С помощью системы ERP можно предоставлять раздельный доступ к информации.Последующая доработка. В связи с ростом числа модификаций и новых деталей важно, чтобы все лица, уча-ствующие в процессе проектирования и производства, получили заблаговре-менное и полное представление о пла-нируемых изменениях для своевре-менной реакции. Программное реше-ние PLM от Siemens предоставляет воз-можность все проектные работы, свя-занные с текущими обновлениями, проводить в автоматическом режиме в надежной и конфиденциальной среде. Эффективность. Эффективность про-цесса разработки растет из года в год. Новые проекты на стадии их разработ-ки могут быть проконтролированы менеджерами, инспекторами и меха-никами для целей планирования, гоночной командой для обмена гео-метрической информацией между гоночной трассой и производством и поставщиками для достижения быстрой и точной ответной реакции."Для нас процесс инноваций не знает ни перерывов, ни завершения. В каж-дый гоночный уик-энд он проходит беспощадные, публичные испытания. В этой отрасли доля секунды может решить судьбу успеха или неудачи" - говорит Алан Писленд, директор по техническому сотрудничеству в Infiniti Red Bull Racing.

Доработка никогда не заканчивается „Надежность, как минимум, также важна, как и скорость", - Кристиан Хорнер, руководитель команды Infiniti Red Bull Racing.

RB10 2014

Печатается с согласия Red Bulletin


Удовольствие от экспериментированияНа рынке пива царит группа крупных кон-цернов. Но у них есть серьезный конку-рент. Во многих странах переживают бум небольшие местные пивоварни. Благода-ря двузначному росту продаж, их рыноч-ная доля составляет, например, в Соеди-ненных Штатах уже около 10%. "Люди лю-бят экспериментировать и открывать но-вые вкусы, - говорит Брэд Хитле, основа-тель пивоварни Two Roads. - Наиболее важным фактором успеха является неиз-менно высокое качество пива".

Хитле хотел основать собственную марку пива, а также производить пиво для других пивоварень в случае возникнове-ния у них производственных заторов. "Чтобы выигрывать такие контракты и гиб-ко с ними справляться, необходимо иметь самые современные установки" – говорит Хитле. Уже через полгода после открытия Two Roads имела вдвое больше сторонних контрактов, чем первоначально планиро-валось. Всего Two Roads торгует десятью различными сортами пива. Разнообразие рецептур было бы невозможно без систе-мы управления BRAUMAT от Siemens.

Пиво от небольших пивоварень может выжить на рынке даже в условиях эконо-

мического кризиса. Спрос увеличивался и тогда, когда потребление пива крупного промышленного производства падало. Ранее пиво в США продавалось в основ-ном за счет телевизионной рекламы. При этом ставка делалась на эмоциональное восприятие бренда, вкус отходил на вто-рой план. Большинство распространен-ных в США марок пива похожи по вкусу: легкие, освежающие, в то же время, не-сколько безвкусные. Сегодня любители пива все больше отдают предпочтение ин-дивидуальности и вкусу, который ни с чем невозможно перепутать.

Чтобы выделиться из стандартного ряда пива крупных производителей мини-пивоварни в большей мере уделяют вни-мание добавкам и аутентичности продук-та, чем максимальной эффективности процесса. "Быть владельцем системы BRAUMAT не означает просто нажимать кнопку и через 20 дней иметь готовое пиво", - говорит Эдвард Монтгомери, отве-чающий в Siemens за бизнес с американ-скими пивоваренными заводами. Он ча-сто сталкивался с ситуациями, когда на пивоварнях, которые решились устано-вить BRAUMAT, многие операции продол-жают выполняться вручную. С точки зре-

ния технологии это не проблема:"BRAUMAT может воспринимать вручную выполнен-ные работы, так что клиенты могут сохра-нить ручные операции как часть своего пивоваренного производства. С преду-беждением против чрезмерной автомати-зации мы ничего поделать не можем".

Никогда не превышать 78 градусовМногие минипивоварни основаны, услов-но выражаясь, в гараже, где процесс пи-воварения до сих пор осуществляется вручную в больших чанах. Воду и солод руками добавляют в затирочный чан. Что-бы активизировать ферменты, которые позже превращают крахмал в солодовый сахар, смесь необходимо пять раз на-греть, а затем дать ей отдохнуть, при этом температура не должна превысить 78°С.

В процессе брожения температура должна быть под постоянным контролем, чтобы определить правильный момент для разделения сусла и не растворивших-ся частей солодовой каши (затора), кото-рые называют дробиной, и начать процесс выкачивания. После завершения варки сусло через охладитель пива поступает в резервуары для брожения и хранения. Там пиво дозревает от трех до пяти недель

48 hi!tech 02|14 Industry Journal thinkstock/ iStock/Maksymowicz, thinkstock/iStock/Mypurgatoryyears, Two Roads Brewing Company, Siemens

Растет спрос на пиво с особым вкусом. Интеллектуальные системы управления позволяют небольшим пивоварням испытывать новое пиво.

Prost!

009547T2_UKR_4849_1402hitech_bier_CE3.indd 48 25.09.14 09:10

hi!life

перед тем, как его разольют по бутылкам. Кто хочет поднять свое производство, дол-жен не только запасаться большим коли-чеством чанов для созревания, но и чаще изобретать новые сорта пива. "Процессы перекачки из бродильных чанов в резер-вуары для хранения могут приходиться иногда на середину ночи", - говорит Рюди-гер Зелиг, специалист по автоматизации пивоваренного производства из Siemens. Для микропредприятий с ручным произ-водством это самое нежелательное вре-мя. Еще хуже, если, например, в бродиль-ных чанах и резервуарах для хранения вы-ходит из строя охлаждение.

Если система BRAUMAT в комплексе с системой управления сигнализацией в та-ких случаях автоматически посылает сиг-нал тревоги на мобильный телефон гене-рального пивовара, то предприятие с руч-ным управлением рискует тем, что вся партия пива окажется непригодной для питья.

Слабое место - обслуживаниеЕще одним слабым местом ручного управ-ления производством часто является тех-ническое обслуживание. Система Braumat Compact представляет собой стандартный

продукт, обеспечивающий единые проце-дуры управления качеством, поддержку, обучение, горячую линию и управление жизненным циклом продукта, то есть об-щепринятый набор модулей. Система по-лезна и при апробации новых рецептов, поскольку каждый шаг является воспро-изводимым. С Braumat Compact началь-ные затраты на автоматизацию пивовар-ни упали до 50,000 $ - сумма, которую мо-гут позволить даже стартапы. Инвестиции окупятся при годовом производстве не менее 5.000 гектолитров пива.

Two Roads надеется продолжать расти с BRAUMAT быстрыми темпами. Поскольку компания неожиданно быстро превысила собственный план, Хитле уже рассматри-вает новые рынки. Следующим шагом должно стать в начале 2014 года продви-жение сбыта из Коннектикута в штаты Массачусетс и Нью-Йорк. Хитле рассма-тривает теперь все восточное побережье США в качестве рынка для Two Roads. Естественно, в его планах расширение производственных мощностей: "Через пять-шесть лет нам потребуется еще один пивоваренный завод".www.tworoadsbrewing.com

www.siemens.com/braumat

hi!tech 02|14 49

Пивоваренная компания Two Roads полага-ется на систему BRAUMAT Compact от

Siemens. Система держит под контролем весь сложный процесс пивоварения.

Технология с традициейТехнология BRAUMAT от Siemens существует уже с 1977 года. BRAUMAT является первой автомати-зированной системой управления на базе ПЛК для пивоваренных заводов. Сердцем этой системы управления процессами является контроллер SIMATIC PCS 7. Система имеет мас-штабируемую архитектуру и исполь-зуется во многих отраслях перераба-тывающей промышленности. Сен-сорная панель управления BRAUMAT Compact разработана с учетом потребностей небольших пивоварен. В программу интегрированы библио-теки готовых решений для производ-ственных процессов небольших пивоварен - варка, брожение, хране-ние и фильтрация. Функции управле-ния процессами нагрева и охлажде-ния предусматривают оптимизацию энергопотребления. Модуль плани-рования производства организует процесс варки или выдает заказ на мойку оборудования, он включает также мониторинг и фиксацию про-изводственных данных.www.siemens.com/braumat

009547T2_UKR_4849_1402hitech_bier_CE3.indd 49 25.09.14 09:10

От гребной к электромоторной лодкеБолее 90 лет плавают на баварском озе-ре Кенигзее лодки с электромоторами Siemens. До этого гостей через озеро пе-ревозили гребные лодки. Эра электромо-торных лодок стала возможной благода-ря участку железнодорожного пути, от-крытому в 1909 году, в настоящее время заброшенному, который поставлял ток для аккумуляторов электромоторных су-ден. Помимо поездов Siemens поставил в то время оборудование для электростан-ции Гартенау вблизи Берхтесгадена.

При принятии решения об использо-вании электропривода в 1909 году забо-та о защите окружающей среды еще не стояла на первом плане. Принц-регент Леопольд увидел в шуме двигателей вну-треннего сгорания угрозу для своих охот-ничьих угодий возле Кенигзее. Поэтому создание бесшумно скользящих по озеру электромоторных лодок – это была его затея.

Электрическое плавание открыло суд-но "Аккумулятор", поставленное заводом "Сименс-Шукерт". Вскоре последовали другие лодки, все с электродвигателями Siemens. Их выбрали благодаря надеж-ности, отсутствию выбросов и низким эксплуатационным расходам.

Востребованные до сегодняшнего дня 110-вольтные двигатели последователь-ного возбуждения выпуска 1958 года при мощности 9 кВт позволяли развивать среднюю скорость 12 км/час. За рабочий день они делали около 120 км и потре-бляли почти 80% заряда своего аккуму-лятора.

Сегодня прогулочный флот компании «Баварские озерные круизы» нуждается в новых электродвигателях для своих су-ден. Требования: это должны быть двига-тели типа электромоторов 1958 года. Компания снова получит двигатель от Siemens, который прекрасно сочетается с

существующим оборудованием. Siemens имеет ноу-хау и заботится о своем насле-дии. "Замена установленной на лодках электроники обошлась бы намного доро-же, чем использование копий двигате-лей, - объясняет Клаус Хунсикер, дирек-тор ремонтного центра Siemens, как спе-циалист по воспроизводству двигателей он пользуется спросом во всем мире. – Современные двигатели такой же мощ-ности не больше коробки для обуви, поэ-тому они не совместимы с существующи-ми приборами бортовой электроники".

Они выполнены с расчетом на старые двигатели, которые во много раз круп-нее. Кроме того, двигатель старого типа менее сложен, и именно поэтому его мо-гут обслуживать электрики судоходной компании в Шонау - важный аспект для судоходства на Кенигзее. Для надежной работы - особенно в разгар сезона, когда каждый день тысячи пассажиров желают пересечь озеро – необходимо уметь бы-стро устранять поломки. Поэтому копии старых двигателей являются для клиента оптимальным решением, эти инвестиции оправданны.www.siemens.com/drives

50 hi!tech 02|14 Kerstin Schreiner, Andreas Binner, Pictures of the Future Siemens

Бесшумное плавание Прогулочный флот компании «Баварские озерные круизы» на Кенигзее получит копии электродвигателей 1958 года.

Старые двигатели идеально стыкуются с существующей электроникой и оборудо-ванием.

009547T2_UKR_5050_1402hitech_koenig_buecher_CE3.indd 50 29.09.14 13:29

009547T2_UKR_U3U4_1402hitech_COE.indd 3 30.09.14 11:48

siemens.com/answers

Мы разрабатываем ресурсосберегающие технологии, которые помогают нашим клиентам сократить выбросы СО2. Мы предлагаем революционные решения нашего экологического портфолио – одного их крупнейших в мире. Это позволило нам стать лучшей компанией в своем бизнес секторе согласно индексу устойчивости Доу Джонса. А организация Carbon Disclosure Project, владеющая крупнейшей базой данных о

климатических изменениях, назвала Siemens ведущей компанией в области экотехнологий. В то же время, мы никогда не утверждали, что знаем ответы на все вопросы. Мы продолжаем активно работать в 190 странах мира. В тысячах городов. С десятками тысяч компаний. В сфере энергетики, промышленности, здравоохранения и городской инфраструктуры. Мы работаем в мире сегодняшнем, чтобы найти решения для мира будущего.

Мир будущего требует долгосрочных решенийМы ищем эти решения сегодня – вместе с нашими клиентами по всему миру.

009547T2_UKR_U3U4_1402hitech_COE.indd 4 30.09.14 13:50

Date post:	25-Jun-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	6 times
Download:	0 times

009547T2 UKR 0300 1402hitech edito CE3 · Как сокращать ... ного в...

Documents