Internet of Trains 2.0 – Răspunsuri din partea Siemens Mobility la provocarea digitalizării feroviare

Gerhard Kress, șef al diviziei „MindSphere Application Centers” a Siemens Mobility răspunde la cele mai frecvente întrebări legate de transformarea digitală din domeniul mobilității și la tranziția către „Internet of Trains 2.0”. Răspunsurile au fost transmise tuturor celor interesați, fiind vorba de un interviu public oferit de Siemens Mobility.

Care este importanța datelor – atât pentru direcția strategiei dvs., cât și pentru serviciile pe care le oferiți clienților dvs.?

Gerhard Kress: Datele sunt extrem de importante. Cred că, în următorii câțiva ani, industria noastră va fi transformată de oameni care acționează foarte rapid utilizând datele pe care activele le generează. Aceasta înseamnă îmbunătățirea drastică a propriilor operațiuni și, prin urmare, concurența mult mai reușită pe această piață. Digitalizarea este, prin urmare, unul dintre cei trei piloni principali ai Siemens în viitor: Investim foarte mult pentru a ne asigura că înțelegem și putem obține cele mai bune informații din date. Deci, datele sunt importante pentru ceea ce facem. Nu înlocuiesc capacitățile noastre de inginerie, dar ne ajută să fim mai inovativi și astfel ajutăm clienții noștri să fie mult mai eficienți.

Concentrați-vă asupra unei probleme specifice sau analizați operațiunile clienților și subliniați acele zone în care există loc pentru știința datelor?
Gerhard Kress: Abordarea pe care o avem este de a identifica unde putem aduce un impact mare și de a crea valoare pentru clienții noștri. Ne uităm la operațiunile clienților și încercăm să înțelegem punctele slabe percepute. Apoi ne uităm la cea mai bună soluție pentru a rezolva problema. Foarte des este știința datelor, dar uneori este altceva și apoi încercăm să oferim ceea ce este sau aducem partenerii potriviți pentru a ajuta la rezolvarea acestei probleme. Deoarece ținta finală trebuie să ajute clienții să facă ceva mai bun. Dacă nu simt că primesc o valoare considerabilă și tangibilă de la noi, atunci nu va fi o relație de lungă durată. Așadar, abordăm din perspectiva clientului și numai apoi implementăm analizele de date. Foarte adesea se întâmplă invers, adică oamenii de știință se uită la date și vin înapoi cu câteva informații extraordinare și vă ajută să rezolvați problema. Sincer, nu am văzut acea muncă în industriile noastre, în mediul nostru, deoarece datele pe care le avem sunt foarte specifice. Nu avem eșecuri foarte des, de obicei sistemele sunt foarte fiabile, ceea ce duce la implicații matematice. Apoi, există o mulțime de corelații interne în date, ceea ce înseamnă că, dacă începeți să vă uitați la date pe cont propriu, identificați o mulțime de lucruri care sunt deja cunoscute și total inutile. În esență, rezultă din operațiuni: identificarea întrebării și apoi încercarea de a o rezolva cu mijloacele pe care le avem.

Dacă am aplicat acest lucru în Marea Britanie, având în vedere cifrele pe care le-ați prezentat, vom analiza materialul rulant care transmite aproximativ 75 de miliarde de puncte de date, înainte de a analiza sistemele de infrastructură, semnalizare și sistemele de întreținere a depourilor. Acest lucru pare a fi o cantitate incredibilă de date care să poată fi procesată în mod fiabil și rapid. Deci, cum gestionați implementarea acestuia din punctul de vedere al fiabilității sistemului?

Gerhard Kress: În primul rând, nu puteți lua doar cifrele pentru a le scala, deoarece depinde și de vârsta vehiculului, de senzorii implementați și de numărul de senzori care sunt accesibili. Dacă vă uitați la cea mai recentă generație de locomotive, vorbim despre 700-800 milioane de puncte de date pe an. Cu toate acestea, dacă am aplicat acest lucru în Marea Britanie, numărul de puncte de date la proces ar fi încă uimitor și acesta este motivul pentru care am început să implementăm soluția Digital Services, Railigent, în cloud. Nu pentru că cloud este la modă, ci pentru că, dacă doriți să puteți să faceți o scalare corectă, acesta este singurul mod de a face așa cum avem nevoie și la un nivel de cost care este încă acceptabil pentru clienții noștri. De asemenea, ne oferă două avantaje: În primul rând, putem asigura o disponibilitate ridicată a software-ului pentru clienții noștri prin utilizarea facilităților de automatizare a cloud-ului. În al doilea rând, trebuie să instruim modelele pentru a înțelege sistemul cu care avem de-a face. Aceasta necesită o cantitate enormă de putere de calcul. Acest lucru poate necesita sute și mii de ore de lucru pentru un CPU, dar dacă facem acest lucru folosind rețele de învățare profundă sau ceva de genul acesta, și în cloud putem scala rapid capabilitățile de calcul, după cum este necesar. De aceea ne-am mutat în cloud.



Ce efect poate avea acest lucru asupra infrastructurii feroviare și a semnalizării?
Gerhard Kress: Datele sunt, de asemenea, importante atunci când vă uitați la semnalizare. Luați centralizarea (interlocking), ca exemplu. Acestea nu eșuează foarte des, dar atunci când o fac, este important să se asigure că își reiau operațiunile foarte repede. Ceea ce am făcut în această privință este să oferim o mai bună funcționalitate de diagnostic pentru a înțelege ce se întâmplă exact în interiorul centralizării atunci când ceva se schimbă. Aceste informații sunt apoi furnizate proprietarului activului ca semn de avertizare timpurie, dar și pentru a efectua reparații la timp. Chiar și într-un sistem cum ar fi centralizarea, în cazul în care majoritatea componentelor sunt configurate într-o manieră redundantă, acest lucru este important deoarece reduce riscul de afectare a funcționării din cauza defecțiunilor. Analizele furnizate de noi contribuie, de asemenea, la identificarea rapidă a cauzei esențiale a unei defecțiuni, dacă apare, și, prin urmare, reduce considerabil timpul de întrerupere al centralizării. Pentru a lua un alt exemplu, atunci când ne uităm la dispozitive din teren, de ex. mașini sau treceri la nivel, analiza datelor oferă o creștere a disponibilității. În cazul în discutat, am putut anticipa corect cele mai multe dintre eșecuri, astfel încât acestea au putut fi reparate în timp și nu au avut efect asupra operațiunilor. Și am reușit doar cu datele din centralizare, fără a fi nevoie de senzori instalați suplimentar! Oferirea unui număr real în ceea ce privește disponibilitatea este încă dificilă, deoarece am avut doar câteva cazuri acolo. Este o zonă mult mai recentă a portofoliului nostru. Dar feedback-ul tuturor clienților noștri este foarte pozitiv și noi toți vrem să ne bazăm pe asta, așa că acum avem câteva solicitări de a conecta sisteme de centralizare mai noi.

Care sunt diferitele senzori utilizați pentru mașini și cum sunt transmise datele dintr-o mașină într-un sistem de centralizare?
Gerhard Kress: În mod normal, mașinile punctate sunt conectate la interblocare prin cablarea simplă, transmițând informații foarte puțin sau deloc. De aceea, de obicei, senzorii de măsurare curentă sunt instalați pentru fiecare mașină punct pentru a permite o predicție a unui eșec generat de mașina punct. Desigur, putem lucra și cu astfel de date. Dar am descoperit o modalitate de a prezice cele mai multe defecțiuni ale mașinilor de punct fără senzori, doar pe baza cantității mici de informații pe care deja le are centralizarea, cum ar fi timpul de comutare, condițiile meteorologice, umiditatea etc.

Aș dori să știu cum este integrată soluția Siemens într-un centru de control.
Gerhard Kress: Soluția noastră Railigent poate fi integrată în centrul de operațiuni în două moduri. O modalitate este de a furniza ecrane pe care personalul centrului de control le utilizează în cazul în care avem alarme. De exemplu, atunci când apar anumite combinații de evenimente sau se vede un tipar care apare, trimitem o alarmă vizuală directă și prin SMS. Cealaltă modalitate este aceea că trimitem alarme către instrumentele centrului de control al clienților noștri. Atunci când clientul spune că „vreau să am doar un front-end și folosesc câteva sisteme diferite, dar vreau să obțin aceste informații direct”, atunci vom împinge aceste informații sau alarme direct în sistemele lor. Depinde puțin de aspectul pe care îl are peisajul tehnologic al clientului. Dar avem destui clienți la care, de exemplu, în cazul în care alarmele sunt cu adevărat critice, trimitem un SMS direct la supraveghetor.

Care ar trebui să fie strategia pentru căile ferate care încă nu au implementat sisteme de comunicații mobile pentru trenuri?
Gerhard Kress: Există diferite moduri de a lucra cu acest lucru. În primul rând, dacă doriți să o modernizați conectivitatea încercați să puneți o cutie pe un tren care comunică printr-un port simplu și adună datele și doar le difuzează. În mod normal, folosind un modem de date 3G sau 4G și asta e ceva destul de simplu de făcut, dar conectivitatea wireless nu este problema cheie aici. De asemenea, avem trenuri în care avem descărcări manuale de date, de ex. atunci când vehiculele vin la depou în mod regulat. Am început mai mult de un caz cu o descărcare manuala de date și am folosit-o ca o dovada a conceptului, astfel încât să putem arăta rapid clientului valoarea și eficiența soluției, pentru a se potrivi cel mai bine nevoilor lor. În astfel de cazuri, datele nu trebuie să fie în timp real, avem nevoie de aceasta doar ca bază pentru a dezvolta soluția potrivită, pentru a identifica ce elemente de date avem nevoie, cu ce frecvență și latență le dorim și apoi lucrăm mai mult cu clientul pentru a aduce conectivitatea on-line, real-time. Deci, dacă încă nu aveți conectivitate, nu începeți cu cel mai scump lucru, dacă nu știți ce valoare puteți obține din ea. Începeți cu ceva care vă asigură obținerea valorii de care aveți nevoie și apoi investiți doar în hardware-ul necesar.

În trecut ați menționat o tehnologie de date pentru datele „live”; dar, ce spuneți despre analiza offline sau „după eveniment”?
Gerhard Kress: Noi le folosim pe ambele. Evident, datele live sunt mari, dacă doriți să faceți o predicție și orizontul de predicție este de 10 până la 12 ore. Trebuie să vă asigurați că datele dvs. nu sunt mai vechi decât acestea, deoarece altfel anticipați ceva care s-a întâmplat deja. Dar avem foarte puține cazuri în care colaborăm cu clienții folosind date istorice. Obținem datele, de exemplu, pe o unitate USB sau pe un hard disc și apoi lucrăm împreună cu clienții analizând modelele din datele lor, ajutându-i să înțeleagă problemele din operațiuni și să se concentreze asupra acestora. Pentru unele cazuri de utilizare puteți lucra cu date care sunt vechi o zi sau două. Avem câteva trenuri care circulă în zone cu o acoperire slabă a rețelei, astfel încât difuzează datele numai când ajung la destinația lor finală, ceea ce înseamnă că le descărcăm de două ori pe zi. Dacă orizontul nostru de predicție pentru anumite componente, ca în cazul de față, este de trei până la patru săptămâni, nu contează cu adevărat dacă datele sunt mai vechi sau nu, deoarece avem încă suficient timp să reacționăm. Deci nu există un răspuns simplu, dar încercăm întotdeauna să facem analizele cu cel mai mic efort. Pentru multe dintre subiectele pe care le analizăm aveți nevoie de o anumită conectivitate și ar trebui să folosim conectivitate în timp real numai dacă situația de utilizare o justifică cu adevărat, deoarece conectivitatea în timp real este mai scumpă decât transferurile de date în masă.

S-au înregistrat unele sceptici în ceea ce privește securitatea transmisiei de date tren-centru – în special în cazul în care datele se referă la sistemele operaționale-cheie. Cum procedați pentru atenuarea riscurilor potențiale legate de siguranță și securitate?
Gerhard Kress: Securitatea datelor și securitatea IT sunt absolut esențiale pentru tot ceea ce facem la Siemens. Înainte de a începe să construim un sistem, analizăm ce tip de atac și scenarii de risc s-ar putea să te aștepți: atacuri din afară, dar și probleme operaționale simple, pauze, orice. Acest lucru influențează arhitectura soluției noastre, astfel încât să putem preveni succesul majorității acestor atacuri. Deci, în cazul nostru, când vă uitați la conexiunea tren-la-centru, evident aveți un tunel VPN, care este greu de atacat. Există, de asemenea, anumite mecanisme care asigură faptul că nu puteți elimina un operator în mijlocul atacului. Și apoi există și alte câteva lucruri, de ex. acces securizat sau prevenirea transmiterii codului înapoi în tren.

Cu toate acestea, cu toții știm că există întotdeauna vulnerabilități în sistemele informatice, așa că folosim Siemens CERT (Computer Emergency Response Team), care privește toate sistemele informatice Siemens dezvoltate clienților, le monitorizează pentru vulnerabilități și dezvoltă patch-urile acestor componente. În momentul de față aș spune că aproximativ în fiecare a doua zi să primim o cerere de patch-uri pe platforma noastră și actualizăm regulat sistemul pentru a ne asigura că rămânem în siguranță. Și ultimul lucru pe care îl facem sunt testele de penetrare și hacking. Aici investim un efort enorm, care, din păcate, se traduce și în unele costuri. Deci soluția noastră nu este cea mai ieftină, dar depunem eforturi considerabile pentru a ne asigura că datele clienților noștri sunt sigure și că sistemele informatice rămân sigure. Acesta este un lucru la care lucrăm foarte mult, pentru că trebuie să asigurăm securitatea și integritatea datelor clienților noștri.

Foto: Andrei Marian/Info: Siemens Mobility