Технологии «Low-code» и «no-code» в промышленной автоматизации. Часть 1.
Введение
Экспоненциальный рост потребности в цифровых решениях, повсеместная интеграция производственных данных с бизнес-системами и глобальный дефицит высококвалифицированных IT-кадров привели к необходимости радикально ускорить и упростить процесс создания программного обеспечения. Традиционная разработка зачастую становиться «бутылочным горлышком» для бизнеса, поэтому на смену длительному написанию и тестированию кода вручную пришли технологии визуального моделирования, которые позволяют разработчикам, инженерам и даже обычным пользователям самостоятельно создавать необходимые приложения и инструменты. Системы с таким подходом получили наименования «low-code» (низкокодовая разработка) и «no-code» (безкодовая разработка).
Low-code (LC) – это парадигма разработки, в которой большая часть приложения собирается из готовых визуальных блоков, при этом сохраняется возможность написания кода для реализации сложной специфической логики и построения интерфейсов. Такой подход в разработке позволяет создавать гибкие и масштабируемые системы с возможностью интеграции с существующей ИТ-инфраструктурой и базами данных. Платформы такого класса ориентированы на ИТ-специалистов, профессиональных разработчиков и инженеров, стремящихся повысить свою производительность и получить возможность сосредоточиться на уникальных и высокоуровневых задачах, переложив рутинное создание стандартных компонентов на визуальные инструменты.
No-code (NC) – еще более упрощенный подход к разработке, который полностью исключает необходимость ручного написания кода: весь процесс разработки строится на использовании интуитивно понятных визуальных компонентов, готовых шаблонов, настройке параметров из списка и инструментов «drag-and-drop» (перетаскивание элементов). Системы такого класса предназначены для разных категорий пользователей в зависимости от их технических навыков и сложности решаемых задач: от обычных пользователей и производственного персонала до аналитиков, инженеров и руководителей подразделений.
История появления и развития технологий LC/NC
Сама идея визуального построения приложений и генерации кода возникла еще в 80-х годах благодаря RAD (rapid application development) – концепции организации процесса разработки программных продуктов, ориентированная на максимально быстрое получение результата в условиях сильных ограничений по срокам и бюджету, а также CASE-средствам (computer-aided software engineering) – наборам инструментов для автоматизации процессов проектирования и разработки программного обеспечения.
Считается, что самой первой и почитаемой системой класса Low-code/No-code является табличный процессор Microsoft Excel. Именно Excel предоставил инженерам, аналитикам и разработчикам возможность самостоятельно проектировать интерфейсы и расчетную логику с помощью формул, скрывая за сеткой ячеек низкоуровневую сложность вычислений. Пользователь способен самостоятельно реализовать систему компоновки, публикации, вычислений и форматирования, не имея при этом опыта в разработке программного обеспечения.
Рисунок 1 – Microsoft Excel - фундамент современной цифровой инфраструктуры
Благодаря развитию и доступности интернета в начале 2000-х годов на рынке появляются компании-пионеры, такие как OutSystems и Mendix, которые разработали первые корпоративные платформы на основе RAD, позволявшие легко и быстро строить приложения, а затем беспрепятственно доставлять из на различные платформы.
В это же время появились всевозможные CMS (Content Management System) и веб-конструкторы, такие как WordPress, Shopifi и Joomla, которые позволили миллионам пользователей создавать полноценные блоги, интернет-магазины и сайты без единой строчки кода.
Рисунок 2 – Интерфейс пользователя CMS Joomla для разработки сайтов
В 2012–2014 годах появляются фундаментальные платформы, ставшие лицом LC/NC движения: приложение Bubble для создания web-приложений, WebFlow для профессионального веб-дизайна и Zapier для интеграции различных интернет-сервисов и автоматизации рутинных операций без программирования.
Как мы видим, идеи «быстрой разработки» существовали десятилетиями, но термин «low-code» впервые был использован аналитическим агентством Forrester Research. В 2015 году аналитики агентства в своем отчете применили этот термин для описания платформ, ориентированных на профессиональных разработчиков, стремящихся ускорить выпуск продуктов за счет визуального моделирования при сохранении возможность ручного написания кода. А термин «no-code» появился несколько позже, как маркетинговое разграничение для инструментов, которые полностью исключают написание кода и ориентированы на бизнес-пользователей, не требующих специальной подготовки и навыков.
Проникновение принципов LC/NC в промышленную автоматизацию
Компанию «Modicon» по праву можно считать пионером в промышленной автоматизации, которая впервые заложила принципы low-code в своих решениях. В 1968 году компания разработала первый коммерческий программируемый логический контроллер – Modicon 084. Для его настройки применили язык, имитирующий электрические принципиальные схемы (релейную логику), что позволило инженерам собирать алгоритмы управления оборудованием без написание классического машинного кода. Такой подход позволил разрабатывать программы для ПЛК не только профессиональным программистам, но и специалистам по КИПиА и инженерам-технологам. В 1993 году Международная электротехническая комиссия официально утвердила стандарт IEC-6113103, в который и вошел подход Modicon как текстовый язык программирования LD (Ladder Diagram).
Рисунок 3 – Пример построения релейной логики для программирования ПЛК
В 1980-x появлялись первые коммерческие пакеты для диспетчерского управления, такие как Onspec, Genesis (ICONICS) и FIX (iFIX GE), которые впервые предложили инженерам визуальные конструкторы – экраны настройки, графические редакторы мнемосхем, таблицы тегов вместо написания монолитного кога на C или Ассемблере.
Одной из первых компаний, применивших индустриальный low-code в своих программных продуктах, стала «COPA-DATA» с решением «Zenon Logic». Интегрированная среда разработки (IDE) Zenon Logic предоставляла разработчику уникальные на тот момент функциональные возможности:
- единая база данных переменных для ПЛК транслировалась в SCADA-систему без трудоемких процессов импорта/экспорта;
- применение собственного «виртуального» ПЛК для отладки программы;
- возможность работы со всеми языками стандарта IEC-6113103 и возможность интеграции кода на Python.
Компания «IBM» интегрировала принципы LC/NC еще глубже в промышленную интеграцию, создавшая инструмент «Node-RED» в 2013 году, ставший стандартом де-факто для визуализации потоков данных в промышленном и интернете вещей (IIoT), где среда потокового программирования была представлена в виде онлайн-сервисов, API и устройств в браузерном редакторе, соединенные между собой визуальными связями. Инструмент позволил обеспечить передачу данных между промышленными протоколами (Modbus, OPC UA, Profibus и др.) и ИТ-сервисами (MQTT, HTTP, REST), а также обеспечить запись данных в CSV-файлы и различные базы данных (PostgreSQL, InfluxDB и др.).
Именно благодаря таким системам получилось преодолеть разрыв между изолированными промышленными технологиями (OT) и корпоративными ИТ-системами, обеспечив быструю интеграцию без разработки дополнительного дорогостоящего программного обеспечения.
На сегодняшний день в промышленной автоматизации есть ряд компаний, предлагающие LC/NC системы, одними из которых являются компании «Inductive Automation» и «Siemens».
«Inductive Automation» разработала гибрид SCADA и Low-code платформы – платформу «Ignition», которая предлагает модульную и открытую архитектуру для Git и CI/CD процессов, прозрачное ценообразование и собственную систему архивирования на базе QuestDB. «Siemens» предлагает пользователям платформу «Mendix», которая позволяет создавать приложения, которые могут быть сразу развернуты в контейнерах непосредственно на граничных устройствах (Industrial EDGE), обеспечивая локальную обработку данных у источника без дополнительной разработки кода.
В России и странах СНГ рынок LC/NC систем также демонстрирует активный рост: компания «IEK Digital» предлагает облачную No-code платформу «IEK IIoT Platform» для сбора, анализа и визуализации данных, а госкорпорация «Росатом» — Low-code систему «Инфраструктурная IoT-платформа». В данной статье подробно рассмотрим отечественную промышленную Low-code платформу R9 для систем мониторинга и телеметрии от компании ООО «Р9 Системы» (г. Москва).
R9 – отечественная low-code платформа для промышленной автоматизации
R9 представляет собой современную российскую Low-code платформу для автоматизации технологических процессов, систем телеметрии, мониторинга и диспетчеризации, позволяющая работать с распределенными объектами и интегрировать данные из множества разрозненных источников в единую систему управления. Платформа является полностью отечественной разработкой компании ООО «Р9 Системы» (г. Москва) и официально включена в Единый реестр российского ПО (запись №28481).
Рассмотрим ключевые возможности и особенности платформы:
- В основе продукта – принцип Low-code
Создание интерфейсов и настройка логики происходит в визуальном режиме без написания кода или скриптов. Разработка, настройка и внедрение проекта выполняется в 3–4 раза быстрее по сравнению с классическими SCADA-системами. В частности, продукт предлагает:
- большой набор готовых виджетов для построения интерфейсов пользователя;
- автоматическое создание интерфейса и привязка тегов к виджетам;
- удобную систему копирования устройств, настроек и виджетов;
- гибкую систему разграничения доступа и интерфейс для каждого пользователя.
Рисунок 4 – Внешний вид интерфейса пользователя платформы R9
- Web-ориентированный подход
В отличие от классических SCADA-систем, у R9 нет «тяжелой» среды разработки (IDE), которую необходимо устанавливать на инженерной станции. Среда разработки запускается из обычного браузера, которая позволяет нескольким специалистам одновременно работать над проектом через веб-интерфейс, при этом все изменения в проекте объединяются в реальном времени без блокировки файлов и проекта.
Разработчик имеет онлайн-доступ ко всем данным с любого устройства в сети предприятия: просмотр дашбордов, доступ к трендам, доступ к технологическим данным диспетчера и других служб с возможностью создания индивидуальных дашбордов и разграничением прав доступа.
Платформа R9 поддерживает работу со всеми современными браузерами, такими как Google Chrome, Yandex Browser, Microsoft Edge, пользовательский интерфейс платформы базируется на стандарте HTML5, что является «требованием по умолчанию» для современных систем автоматизации на принципах low-code.
- Интеграционные возможности
Платформа R9 спроектирована как открытая платформа, обеспечивающая глубокую конвергенцию операционных технологий (OT) с корпоративным ИТ-сегментом (IT). Интеграционные возможности платформы позволяют ей выступать в роли универсального адаптера, объединяющего данные из разнородных источников в единую цифровую среду.
R9 обладает широким набором встроенных драйверов для прямого взаимодействия с оборудованием, сторонними системами и базами данных:
- нативные протоколы, такие как Modbus (RTU/TCP), OPC UA, IEC-60870-5-104, SNMP, LoraWAN, Profinet, DNP 3.0, BACnet и другие;
- программный интерфейс REST API позволяет публиковать события и принимать запросы от сторонних приложений: все данные через API передаются в универсальном текстовом формате JSON;
- поддержка интеграции с распространенными реляционными СУБД для хранения и последующего анализа данных, такими как PostgreSQL, Postgres Pro, MySQL и MS SQL Server (включая версию Express).
- Кроссплатформенность и гибкость архитектуры
В основе платформы R9 заложены принципы модульности, архитектурной гибкости и полной независимости от конкретных аппаратных средств и операционных систем. Это позволяет использовать R9 как в небольших локальных объектах, так и в масштабных территориально распределенных системах управления.
Платформа поддерживает 64-разрядные версии Linux, включая отечественные Astra Linux и ALT Linux, а также Windows от версии 10 Pro и серверных 2012 и выше. Система может быть развернута на стандартных серверных стойках, в ЦОДе, промышленных компьютерах на производстве и даже компактных ARM-компьютерах внутри шкафов автоматизации.
- Дополнительные возможности
Модуль скриптов в программной платформе R9 – это специализированный инструмент, предназначенный для расширения базовой функциональности системы и реализации сложной логики обработки данных. Скрипты разрабатываются на языке JavaScript.
Модуль может взаимодействовать с различными типами данных внутри системы:
- теги: значения параметров устройств в реальном времени;
- журнал событий: историческая информация о работе системы;
- сторонние файлы: возможность считывания и записи данных во внешние файлы;
- базы данных: выборка и запись информации в БД.
Для ускорения разработки в R9 предусмотрена библиотека типовых скриптов, которые можно использовать как основу для решения собственных задач. К ним относятся:
- скрипты для подсчета наработки (времени работы оборудования);
- расчет статистических показателей;
- реализация автоматической реакции системы на события;
- инструменты для предиктивной аналитики.
Рисунок 5 – Интерфейс модуля скриптов платформы R9
Модуль уведомлений в программной платформе R9 предназначен для оперативного информирования персонала о критических отклонениях в технологических процессах и обеспечения мониторинга без постоянного присутствия оператора. В структуре сервера R9 за работу этой функции отвечает специализированная служба Notifier. Она взаимодействует с основным ядром системы (ioServer) и внешними серверами (E-mail сервер, Telegram Bot, MAX Bot) по протоколу HTTPS.
Использование модуля уведомлений позволяет значительно ускорить реакцию на нештатные ситуации и минимизировать риски выхода оборудования из строя.
Модуль карт в программной платформе R9 – это специализированный инструмент, предназначенный для наглядной визуализации географически распределенных объектов и мониторинга инфраструктуры на реальной местности. Оператор может видеть состояние объектов (например, аварийные сигналы) непосредственно на карте в режиме реального времени.
Карта может загружаться в реальном времени через интернет или сохраняться локально, что важно для закрытых сетей предприятия, а благодаря поддержке адаптивной верстки карты комфортно отображаются на любых устройствах - от стационарных мониторов до планшетов и смартфонов.
Рисунок 6 – Интерфейс модуля карт платформы R9
Использование модуля карт позволяет значительно повысить ситуационную осведомленность персонала при управлении масштабными, территориально разнесенными производственными комплексами.
Модуль отчетов R9 представляет собой мощный аналитический инструмент-конструктор, предназначенный для создания статистических и аналитических отчетов на основе данных из системы и внешних источников. Модуль позволяет глубоко анализировать процессы, используя данные из различных источников, такие как внутренние данные платформы (теги, результаты вычислений), файлы (CSV, XML, JSON, Excel и др.), а также из баз данных (SQL, Oracle и др.).
В модуле реализован широкий спектр вычислительных операций:
- арифметические вычисления и логические выражения.
- выборка данных из баз по заданным условиям и поиск значений.
- установка собственных формул и сравнение данных.
- расчет показателей за определенный период времени (статистика работы оборудования, наработка и т. п.).
Конструктор позволяет гибко настраивать внешний вид отчетов, используя различные графические элементы: графики и диаграммы, карты, таблицы, текст, картинки, графические примитивы, а также штрих-коды и QR-коды.
Рисунок 7 – Пример отчета в системе R9
Готовые отчеты могут быть сохранены во множестве популярных форматов:
- документы (PDF, Word, HTML, XPS);
- таблицы и презентации (Excel, PowerPoint);
- различные графические форматы.
Система поддерживает автоматическую распечатку отчетов или их отправку по электронной почте.
- Особенности архитектуры и лицензирования
Архитектура платформы R9 построена на веб-технологиях и поддерживает гибкую схему лицензирования, что позволяет оптимизировать аппаратные ресурсы при масштабировании — от локальных узлов до распределенных промышленных комплексов.
R9 разворачивается централизованно на сервере: пользователи получают полный доступ к интерфейсу, отчетам и функциям управления через стандартный веб-браузер с любого устройства в сети, не требуя установки клиентского ПО на АРМ. Расширение системы происходит за счет подключения опциональных функциональных модулей (скрипты, отчеты, карты, уведомления) и драйверов для различных протоколов связи.
Платформа R9 предусматривает обмен данными между своими серверами, что позволяет строить многоуровневые системы мониторинга и экономить трафик, а также организовывать горячее резервирование, при котором осуществляется непрерывная синхронизация основного и резервного серверов, включая проекты, настройки и базы данных.
Рисунок 8 – Организация горячего резервирования в системе R9
Для каждого пользователя системы можно персонально настраивать список доступных дашбордов, доступные устройства, права на редактирование объектов, а также роли пользователей в системе: администратор, инженер, руководитель и т. п.
Рисунок 9 – Пример построения распределённой архитектуры проекта
Схема лицензирования R9 строится по модульному принципу: заказчик приобретает только необходимые программные модули, что оптимизирует капитальные затраты и упрощает прогнозирование TCO.
Среда разработки, встроенные инструменты настройки и редактирования проекта входят в состав основной лицензии и предоставляются бесплатно. Также лицензионная политика платформы R9 позволяет бесплатно работать неограниченному количеству пользователей через браузер.
В системе R9 лицензируется базовое количество подключенных устройств: 2, 5 или 10 подключений, а также доступны дополнительные пакеты для подключения. Протоколы Modbus RTU/TCP (Master) и OPC UA (Client) включены в базовый лицензионный пакет, дополнительные протоколы можно заказать отдельно при необходимости.
Дополнительные модули, такие как модуль отчетов, интеграция с ГИС, горячее резервирование, доступ к API и другие приобретаются отдельно по мере необходимости. Также по запросу можно заказать набор дополнительных прикладных отраслевых модулей, доступных в платформе R9:
- модуль для энергетики (шаблоны для контроля оборудования);
- модуль для управления системой освещения;
- модуль учета энергоресурсов;
- модуль для автоматизации инженерных систем здания (BMS/HVAC).
- Области применения
Программная платформа R9 позиционируется как универсальный инструмент для автоматизации технологических процессов (АСУ ТП), телеметрии, мониторинга инженерных систем зданий и цифровизации производства. Благодаря low-code подходу и веб-ориентированной архитектуре, она находит применение в самых разных отраслях промышленности и инфраструктуры:
- нефтегазовая отрасль (дистанционное управление и контроль трубопроводов, кустов скважин, объектов добычи и переработки);
- энергетика (организация учета энергоресурсов и контроль инфраструктуры на объектах электроснабжения и транспортировки энергии);
- строительство и девелопмент (создание полноценных систем «Умное здание», BMS);
- центры обработки данных (решение для управления и мониторинга ЦОД, контроль эффективности, производительности и безопасности);
- угольная и горнорудная промышленность (мониторинг удаленных карьеров, шахт и разрезов);
- металлургия и машиностроение (организация комплексных диспетчерских пунктов управления для отслеживания хода производства и анализа эффективности процессов);
- химическая промышленность (мониторинг и сбор данных для обеспечения безопасности и предотвращения аварий на опасных объектах);
- пищевая промышленность и сельское хозяйство (контроль качества продукции, мониторинг сырья и автоматизация соблюдения санитарных норм);
- коммунальное хозяйство (автоматизация объектов теплоснабжения, водоснабжения и водоотведения).
Рисунок 10 – Пример построения интерфейса в R9 для мониторинга здания
Рисунок 11 – Пример построения интерфейса в R9 для диспетчеризации подстанции
Опыт команды разработчиков R9 позволил реализовать масштабные проекты не только в России и странах СНГ, но и выйти на международный уровень — в частности, принять участие в тендерах на создание систем диспетчеризации в Уганде.
Кейсы внедрения показывают, что использование R9 позволяет настроить и ввести систему в эксплуатацию в 3–4 раза быстрее, чем при использовании классических SCADA-систем.
Но, несмотря на всю гибкость и простоту внедрения прикладных проектов, платформа R9 сохраняет потенциал для дальнейшего развития. В качестве направлений для расширения функционала можно отметить:
- расширение количества протоколов для интеграции с технологическим оборудованием и бесшовной интеграцией с закрытыми экосистемами, такими как Siemens и Rockwell;
- пополнение предопределенного набора виджетов для реализации современных HMI по принципам Situational Awareness и High Performance HMI;
- разработку специализированных модулей: промышленного архиватора (TSDB), подсистемы отчетности, а также функционала для глубокой аналитики тревог и событий.
Сегодня российский рынок промышленной автоматизации активно растет, а решения отечественных вендоров быстро эволюционируют. Компания «Р9 Системы» тоже не стоит на месте и регулярно дополняет свою платформу востребованными функциями, необходимыми для построения надежных и современных архитектур.
Перспективы развития систем класса low-code и no-code
Развитие платформ Low-code и No-code в промышленной автоматизации вошло в фазу зрелости, трансформируясь из инструментов быстрого прототипирования в полноценный стандарт построения ИТ/ОТ-архитектур. Ключевым вектором развития становится переход от традиционных графических конструкторов (метод drag-and-drop) к интеллектуальным системам с использованием ИИ-агентов. Инженер больше не связывает блоки линиями данных вручную. Вместо этого он формулирует цель на естественном языке, а ИИ-агенты самостоятельно планируют этапы, генерируют код и настраивают интеграции. Также появляется возможность создания приложений «по требованию» для решения мгновенных операционных задач, где ИИ-агенты обеспечивают соблюдение стандартов безопасности, чистоту и правильность кода (подход получил наименование «Vibe Coding», который уже успел стать нарицательным в среде разработчиков).
Помимо этого, происходит постепенный отказ от классической иерархической пирамиды автоматизации (ISA-95) в пользу децентрализованной событийно-ориентированной модели, где системы класса low-code становятся универсальными адаптерами для сбора и консолидации данных. Такой подход позволяет менять структуру данных без остановки производства, обеспечивая мгновенный доступ к информации для всех пользователей внутри компании.
Перспективы развития российского рынка неразрывно связаны с активным внедрением отечественных low-code и no-code платформ, таких как R9, BPMSoft, SimpleOne, IEK IoT Platform, Directium, GreenData, включенных в реестр Минцифры. Переход на открытые стандарты и российские low-code инструменты на уровне сбора данных, построения человеко-машинных интерфейсов нового поколения, интеграции с MES/ERP системами и облачной аналитики становятся драйверами для ускорения цифровой трансформации отечественных предприятий в условиях санкционных рисков.