DOU Labs: Как в GlobalLogic создали амбарный замок с Wi-Fi и NFC

В рубрике DOU Labs мы приглашаем IT-компании делиться опытом собственных интересных разработок и внутренних технологических инициатив. Вопросы и заявки на участие присылайте на  Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. .

В этой статье мы хотим рассказать историю нашего PoC-проекта под названием Smart Padlock. Внешне устройство выглядит как навесной (он же амбарный) замок с беспроводным доступом в сеть и датчиком NFC. Мы убеждены, что это решение способно привнести некоторые полезные инновации даже в самый консервативный заводской цех. Каким образом? Об этом немного дальше.

Стоит сказать, что перед созданием этого PoC у нас уже был опыт работы над проектами в сфере охраны труда на промышленных предприятиях, которые мы делали для одного из клиентов GlobalLogic. За это время мы успели хорошо изучить процессы на реальных заводах и с удивлением обнаружили, что даже на продвинутых иностранных предприятиях многие вещи происходят достаточно консервативно.

Возьмем, к примеру, плановый ремонт или профилактику оборудования. Чтобы приступить к ремонту станка, его необходимо предварительно обесточить. А чтобы никто случайно не включил станок во время обслуживания, рубильник на электрическом щитке закрывают обычным навесным замком, ключ от которого есть только у определенного человека. Данные о блокировке конкретного станка вносятся в бумажный журнал.

На первый взгляд, все предельно рационально и логично. Но вопросы начинаются тогда, когда отремонтированный станок необходимо снова ввести в работу. Так, нужно выяснить, какой конкретно станок был обесточен, у кого находятся ключи от замка, найти этого человека, дать ему задание разблокировать станок и т. д. Учитывая, что станок, замок, бумажный журнал учета и сам человек могут находиться в самых отдаленных частях заводского цеха, эта простая на первый взгляд процедура может занять достаточно много времени.

Сам процесс обесточивания и закрытия замков строго регламентирован, ведь в случае его нарушения могут серьезно пострадать люди. Вот почему каким-то образом изменить сам процесс вряд ли представляется возможным. Зато можно оптимизировать некоторые его составляющие. Нашей целью было автоматизировать составление отчетов о процессе блокирования, а также возможность в реальном времени контролировать состояние источников питания (блокированы они или нет). Таким образом, нам в голову пришла идея модернизировать главное звено этого процесса — навесной замок!

Замок с секретом

Итак, мы решили расширить функциональность привычного инженерам навесного замка, чтобы он мог отслеживать свое местоположение и состояние (открыт/закрыт) и передавать его на сервер. Таким образом, чтоб заблокировать источник питания, достаточно приложить Smart Padlock вначале к своему личному бейджу, затем к специальной метке на источнике питания. После этого — выключить рубильник питания и физически закрыть замок. После этих манипуляций замок сообщит на сервер кем, когда и где (на каком источнике питания) он был закрыт и будет периодически транслировать свой статус на сервер — до тех пор, пока его снова не откроют.

Начиная разработку замка и веб-сервера, мы не были уверены в том, какая именно информация будет необходима пользователям системы. Но, проконсультировавшись с инженерами, которые работают на заводах, мы смогли определиться с моделью использования нашего решения.

В результате, менеджер цеха может со своего рабочего места следить за выполнением процедуры блокировки, а также видеть, какое оборудование блокировано в данный момент. Все данные собираются на сервере, и их можно использовать для анализа и генерации разнообразных отчетов (например, среднее время простоя оборудования на ремонте, станки, которые блокируются, а значит — находятся на ремонте/профилактике, чаще или реже, чем другие и т.п.)

Технологии и разработка

Внутри каждого замка Smart Padlock есть миниатюрный компьютер — микроконтроллер ESP8266 с поддержкой Wi-Fi и считыватель NFC меток. Для бейджа и меток источников питания мы использовали NFC метки.

Для питания системы используется аккумулятор, заряда которого должно хватить минимум на месяц беспрерывной работы. В случае разрядки устройства на сервер придет сообщение о потере связи с замком. Поскольку навесной замок открывается все тем же ключом, а электроника нужна только для отслеживания его статуса и сбора информации, даже полная разрядка батареи никак не повлияет на основную функциональность решения — надежно блокировать рубильник от случайной подачи тока.

Следует отметить, что конечная стоимость нашего прототипа оказалась очень невысокой, что важно для последующего масштабирования проекта.

На этапе разработки решения у нас не возникло каких-либо особых сложностей, если не считать проблемы с устройством для распознавания меток. Изначально мы использовали дешевый датчик RFID, но в процессе выяснили, что он работает не очень стабильно. Чтобы считать данные, замок нужно очень точно позиционировать по отношению к метке, что не всегда возможно. Тогда вместо RFID мы стали использовать технологию NFC, и это полностью решило нашу проблему.

Наша команда состоит из 5 человек, но занимались конкретно этим проектом мы всего по несколько часов в неделю. Поэтому наша разработка затянулась где-то на полгода.

Слева: Владимир Ревенок, старшый разработчик GlobalLogic из Киева
Справа: Андрей Масляный, участник команды инженеров из Николаева

Сейчас у нас есть прототип собственно замка, а также веб-сервера (написан на ASP.Net MVC с использованием технологий Web API и SignalR), который принимает все данные и отображает их в удобном пользователю виде. Но планов по развитию проекта и его функциональности у нас достаточно много: беспроводное обновление прошивки замков, возможность конфигурации устройств с помощью смартфона, создание отчетов и графиков на основе данных, которые обновляются в реальном времени и т. п. Мы уверены, что этот небольшой проект имеет свою рыночную нишу и определенный потенциал, поэтому ведем переговоры с заказчиком по поводу совместного развития этого проекта.

Если все пойдет хорошо, через какое-то время мы увидим, как IoT постепенно модернизирует и такую консервативную сферу, как массовое машинное производство. На наш взгляд, это большая, но недооцененная с точки зрения технологий ниша. Большинство разработчиков ПО имеют весьма отдаленное представление о том, как работает завод. В то же время заводские инженеры слабо понимают, как современные технологии могут упростить их работу. Так что наш опыт здесь пришелся как нельзя кстати, и мы будем рады, если нам получится стать своеобразным мостиком, объединяющим эти разные сферы.