ماهنامه شماره 19 (اسفند ماه 1395)

مقدمه

همان‌طور که قبلاً هم اشاره شد علت ارائه این سند کشف فرصت‌های ارائه‌شده به‌وسیله اینترنت اشیا از منظر GS1 است. این سند پس از کوشش در فهم معنی اینترنت اشیا و برخی اطلاعات‌پایه آن، سطح بالایی از تحلیل هماهنگی استانداردها و خدمات GS1 با اینترنت اشیا را به نمایش می‌گذارد. موارد کاربردی ممکن در بخش‌های اصلی GS1 شرح داده می‌شود. فرصت‌های نهایی توسعه استانداردها و خدمات GS1 بحث می‌شود.

عمداً این سند کوتاه ارائه‌شده است و شامل مراجع و منابع مربوط با مواد موردنیاز اینترنت اشیا است مثل گزارش‌ها تحلیلگران،مؤسسات استاندارد،SPهای اصلی و مصرف‌کنندگان نهایی است.

اینترنت اشیا

خواستگاه

در اواسط سال 1990 میلادی ظهور تجارت اینترنتی مسیر آینده اینترنت صنایع را بازنمود. در سال 1998 سانجی سارم ایده استفاده از تگ‌های RFID برای ردیابی و رهگیری را مطرح نمود. برای این‌که کسب‌وکارها از تگ‌های RFID جهت مدیریت بهتر زنجیره تأمین استفاده نمایند باید قیمت این تگ‌ها به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای کاهش یابد. سارما پیشنهاد داد تگ‌های RFID فقط شامل شماره ارجاع (شماره الکترونیکی محصول) به‌جای داده‌های واقعی یک شی باشد که این موضوع خلاف خرد مرسوم و متعارف بود چراکه در آن زمان تگ‌های RFID استفاده می‌شد و طوری طراحی‌شده بودند که شامل اطلاعاتی درباره شی یا محصول می‌شد. با از بین بردن نیاز به ذخیره‌سازی اطلاعات روی تگ‌ها، هزینه تگ‌ها کاهش یافت. در سال 1999 سارما با همکاری دیوید بروک و سانی سیو شرکت مرکز شناسایی خودکار (Auto ID) تأسیس کردند تا با تغییر آن دیدگاه این امر را به کمک اینترنت شدنی‌تر از پیش نماید. به این معنی که در تگ‌ها تنها یک کد ارجاع ثبت شود و سایر اطلاعات یک شی یا محصول در اینترنت قرار بگیرد. سارما، بروک و سیو بعدها به کوین اشتون که مرکز شناسایی خودکار شرکت پروکتر اند گمبل را در اختیار داشت ملحق شدند. اشتون بود که اصطلاح اینترنت اشیا را ابداع نمود که پیش‌بینی می‌کرد اطلاعات مربوط به اشیا روی اینترنت از طریق کد منحصربه‌فرد الکترونیکی محصول که بر روی اشیا الصاق شده‌اند، با یکدیگر ارتباط می‌گیرند. دانشگاه‌های کمبریج بریتانیا، آدلاید استرالیا، کیو ژاپن، گالن سوئیس، فودان چین و کایست کره در تأسیس مرکز شناسایی خودکار مشارکت نمودند. این مرکز کد الکترونیکی محصول (EPC) و سایر مفاهیم فن آن را توسعه دادند که همان استانداردهای رایج و متداول امروزه در جهان می‌باشند. در سال 2003 مرکز شناسایی خودکار، شبکه جهانی آزمایشگاه‌های شناسایی خودکار را گسترش دادند و پس از کسب مجوز برای نتیجه تحقیقاتشان EPCglobal (که در حال حاضر با GS1 ادغام‌شده است) را جهت تجاری‌سازی و وضع استانداردها به ثبت رساندند.

اینترنت اشیا یک نگرش، نه یک فنّاوری

اینترنت اشیا به‌سرعت در حال تبدیل‌شدن به یک واقعیت است. شواهد زیر گواه این قضیه هستند که عبارت‌اند از:

همه‌روزه از ارتباطات دیجیتال توسط صنایع و مصرف‌کنندگان مورداستفاده قرار می‌گیرد به‌طوری‌که تبدیل به یک انتظار طبیعی شده است که همه‌چیزها به یکدیگر مرتبط خواهند شد.

روند روزافزون قابلیت‌ها و همچنین روند نزولی کاهش هزینه‌های میکروکنترلرها و فنّاوری‌های ارتباطی

اینترنت اشیا یک نگرش، نه یک فنّاوری

اینترنت اشیا به‌سرعت در حال تبدیل‌شدن به یک واقعیت است. شواهد زیر گواه این قضیه هستند که عبارت‌اند از:

همه‌روزه از ارتباطات دیجیتال توسط صنایع و مصرف‌کنندگان مورداستفاده قرار می‌گیرد به‌طوری‌که تبدیل به یک انتظار طبیعی شده است که همه‌چیزها به یکدیگر مرتبط خواهند شد.

روند روزافزون قابلیت‌ها و همچنین روند نزولی کاهش هزینه‌های میکروکنترلرها و فنّاوری‌های ارتباطی تکثیر پلتفرم‌های جمع‌آوری، پردازش و انتشار اطلاعات از طریق رایانش ابری تأثیر این قضیه، تغییر سیستم‌های اجرایی، تجهیزات و فن‌آوری‌ها از طریق طیف کاملی از نرم‌افزارها، مصرف‌کنندگان، محصولات خانگی، تجارت، صنایع، کشاورزی، پزشکی، حمل‌ونقل و سایر موارد است.

هیچ توافق جهانی برای تعریف اینترنت اشیا وجود ندارد. بسیاری از سازمان‌ها متأسفانه طراحی‌هایی را برای خودشان انجام داده‌اند. این به دلیل آن است که اینترنت اشیا یک مفهوم است تا یک فنّاوری خاص و سازمان‌های مختلف تمایل دارند تعریفی را از منظر خودشان از آن ارائه دهند.

علاوه بر فقدان یک تعریف واحد توافق شده جهانی از اینترنت اشیا باید توجه داشت که از مفهوم اینترنت اشیا به تعابیر دیگری نظیر وب اشیا، وب کالاها، اینترنت از همه‌چیز و یا ابر اشیا نیز یاد می‌شود. مفاهیمی همچون سیستم فیزیکی سایبر (CPS^])، انقلاب صنعتی چهارم (I 4.0)، ساخت چین 2025 و ارتباطات ماشین با ماشین (M2M^]) ارتباط بسیار نزدیکی با اینترنت اشیا دارند و حتی می‌توان آن‌ها را مکمل‌هایی برای اینترنت اشیا در نظر گرفت.

اینترنت اشیا بر اساس دیجیتال‌سازی مشخصات اشیا (چیزها)، در دسترس بودن ارتباطات الکترونیکی بر روی اشیا (چیزها) و وجود زیرساخت‌های ارتباطی اینترنت در همه‌جا شکل می‌گیرد. روند اینترنت اشیا از ادغام جهان فیزیکی و دیجیتال و تأثیر مصرف‌کنندگان و رفتارهایشان شکل می‌گیرد. گوشی‌های هوشمند همه‌جا در دسترس هستند و به‌عنوان یک رسانه برای مصرف‌کننده جهت اتصال جهان پیرامون به دنیای دیجیتال عمل می‌نمایند. توانمندسازی مصرف‌کنندگان و شخصی‌سازی مزایی هستند که اینترنت اشیا به ارمغان آورده است. نتیجه تغییر از تفکر سنتی نسبت به داده‌های بزرگ (Big Data) جایی که کمپانی‌ها صاحب داده‌ها و اطلاعات هستند به داده‌ها بزرگ مصرف‌کنندگان (Consumer Big Data) جایی که مصرف‌کنندگان می‌توانند با یکدیگر، برند‌ها، خرده‌فروشان و شبکه‌های اجتماعی ارتباط برقرار کنند چه خواهد بود؟

گستردگی محدوده اینترنت اشیا

اینترنت اشیا یک‌روند است که همه بخش‌ها از تجارت و صنایع مختلف را تحت تأثیر قرار داده است چراکه کاربردهای کلیدی در تدارکات و انبارش جایی که کارتن، جعبه، پالت و کانتینرها در حال جابه‌جایی هستند دارد و یک صنعت را قادر خواهد ساخت تا با دقت بالا، شفافیت بهتر، با قابلیت پیش‌بینی و به شکل مؤثر ره‌گیری واحدهای لجستیکی را انجام دهد. تأثیرات اینترنت اشیا جلوبرنده هستند ولی پتانسیل تغییرات اساسی عملیات کمپانی‌ها را نیز دارد.

استانداردهایی برای اینترنت اشیا

طرح‌های استانداردسازی

فاکتورهای حیاتی در توانمندسازی اینترنت اشیا توافق بر این است که برای شناسایی اشیا (چیزها)، ضبط خودکار داده‌ها و به اشتراک‌گذاری اطلاعات مرتبط با کاربرد اینترنت اشیا از چه استانداردی استفاده شود.

اتحادیه نوآوری در اینترنت اشیا (www.aioti.eu) باهدف ایجاد یک اکوسیستم اینترنت اشیا پویا در اروپا و آزاد کردن پتانسیل اینترنت اشیا شکل‌گرفته است. این اتحادیه استانداردهای توسعه سازمان، صنایع، اتحادیه‌ها، طرح‌های نرم‌افزاری منبع باز که به استانداردهای موردنیاز اینترنت اشیا کمک می‌کنند را شناسایی می‌کند.

شکل سه: سازمان‌های فعال در اینترنت اشیا

بسیاری از تشکل‌های استانداردسازی طرح و توسعه استانداردهای اینترنت اشیا را اجرا نموده‌اند. به دلیل اینکه ذات اینترنت اشیا با ناحیه‌های کاربردی مختلف مرتبط است سازمان‌های زیادی وجود دارند که در این زمینه فعالیت می‌کنند و حتی ادعا دارند که استانداردهای آینده موردنیاز اینترنت اشیا را در اختیاردارند. به‌عنوان‌مثال استانداردها برای بارکد، RFID، فن‌آوری‌های اینترنت و شبکه در همه بخش‌های چشم‌انداز استانداردسازی اینترنت اشیا هستند.

GS1 به همراه تعدادی از تشکل‌هایی که در زیر نامشان آمده است، علاقه‌مند به مشارکت درزمینه اینترنت اشیا می‌باشد:

• اتحادیه نوآوری اینترنت اشیا اروپا (AIOTI)
• کنسرسیوم اینترنت صنایع (IIC)
• کارگروه شماره 10 اینترنت اشیا در ISO (ISO/IEC JTC 1)
• اتحادیه ارتباطات بین‌المللی با کمیته فعالیت مشترک حوزه اینترنت اشیا، شهر و جوامع هوشمند (ITU-T, JCA-IOT and SC&C)
• کنسرسیوم وب گسترده جهانی و گروه بهره‌برداری از اینترنت اشیا (W3C)
• GS1 در حال غربالگری چشم‌انداز استانداردسازی‌های اینترنت اشیا در جهان و برقراری ارتباط با نهادهایی که مناسب تلقی می‌شوند است.

معماری مرجع اینترنت اشیا

بسیاری از تشکل‌ها کوشش نمودند تا معماری مرجع اینترنت اشیا را توصیف نمایند. به‌عنوان‌مثال، اینترنت اشیا (https://www.iot-a.eu/public) پروژه تحقیقی اصلی کمسیون اروپا برای توسعه یک معماری برای آن بود. در چشم‌انداز آن‌ها پلتفرم‌های مختلف اینترنت اشیا با یکدیگر ادغام و برای احتیاجات بخش‌ها و جوامع کاربران خاص، بر اساس مدل معماری‌های چند مرجع مشابه طراحی خواهند شد. طرح آن‌ها برای اینترنت اشیا به‌مثابه یک درخت است که ریشه‌های آن منتخبی از پروتکل‌های ارتباطی و فن‌آوری‌های تجهیزات و برگ‌های این درخت نشان‌دهنده مجموعه‌ای کامل از برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیا است که می‌توانند ساخته شوند. در حقیقت اطلاعات و دانش از ریشه تأمین می‌شود و تنه درخت مدل معماری مرجع است که شامل مجموعه‌ای از مدل‌ها، دستورالعمل‌ها، نظرها، دیدگاه‌ها و گزینه‌های طراحی برای ساخت‌وساز اینترنت اشیا می‌شود.

شکل چهار: درخت اینترنت اشیا

اینترنت اشیا برای یکپارچه کردن اشیا (چیزهای) متعدد و مختلف به‌طور سازگار مثل سنسورها، شبکه‌ها، ابرها، امنیت، فن‌آوری اطلاعات و موارد دیگر از این قسم است. این فن‌آوری‌های مختلف تا حد زیادی استاندارد هستند، اما به‌طور جداگانه در نظر گرفته‌شده است. معماری مرجع یک‌پایه و اساس ضروری برای یکپارچه‌سازی فن‌آوری‌های مختلف مورد کاربرد در اینترنت اشیا است.

طرح‌های توسعه معماری مرجع اینترنت اشیا که توسط تشکل‌های مختلف صورت پذیرفته است به شرح زیر است:

• معماری مرجع اینترنت صنعتی از کنسرسیوم اینترنت صنعتی

https://www.iiconsortium.org/IIRA.htm

• استاندارد P2413، یک چارچوب معماری برای اینترنت اشیاء از IEEE

httpss://standards.ieee.org/develop/project/2413.html

• معماری مرجع اینترنت اشیا درحال‌توسعه توسط گروه 10 اینترنت اشیا ISO (ISO/IEC 30141)، (ISO/IECJTC1)

https://iot-week.eu/wp content/uploads/2015/06/07-TC-1-WG-10-Introduction.pdf

• ISO/IEC WG7, ISO/IEC 29182 فن‌آوری اطلاعات، شبکه سنسورها: معماری مرجع شبکه‌های سنسور

httpss://en.wikipedia.org/wiki/ISO/IEC_JTC_1/WG_7

ادغام فن‌آوری‌های متعدد در برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیا نیاز به یک همکاری سطح بالا بین اجزای مختلف دارد. این همان فاکتور کلیدی و حیاتی توانمندسازی تکثیر و توسعه کاربردهای اینترنت اشیا است. مانعی بر سر راه استانداردها وجود ندارد ولی در مقابل استانداردهای زیادی وجود دارند که انتخاب را برای طراحی یک کاربرد اینترنت اشیا سخت می‌کند. این مشکلات ممکن است به دلیل تلاش SP هایی با نگرش تدافعی برای حفظ بازار و بی‌انگیزه نسبت به تطابق خود با استانداردها و ارائه راه‌حل‌های سازگار، تشدید شود.

بنابراین خیلی مهم است که کاربران نهایی کاربردهای اینترنت اشیا، استانداردهای باز و سازگار را در لیست نیازمندی‌های خود جهت پذیرش آن کاربرد قرار دهند.

استانداردها و خدمات سیستم GS1، یک کلید توانمند‌سازی اینترنت اشیا

استانداردهای شناسایی GS1 ابزاری فراهم می‌سازد تا موجودیت‌های دنیای واقعی شناسایی شوند طوری که اطلاعات الکترونیک آن‌ها ذخیره شود و توسط کاربر نهایی مورداستفاده قرار بگیرد. استانداردهای شناسایی GS1 شامل شناسه‌های یکتا (کلیدهای شناسایی GS1) که ممکن است توسط سیستم‌های اطلاعاتی برای ارجاع بدون ابهام به یک موجودیت در دنیای واقعی مانند قلم تجاری، واحد لجستیکی، مکان فیزیکی، اسناد، رابط خدماتی و یا سایر موجودیت‌ها مورداستفاده قرار بگیرند.

استانداردهای ضبط GS1، ابزاری برای ضبط خودکار داده‌ها است که با کمک حامل‌های داده که مستقیماً بر روی خود شی الصاق می‌شوند و نقش پلی بین دنیای فیزیکی و جهان اطلاعات الکترونیکی اشیا را ایفا می‌کنند انجام می‌شود. استانداردهای ضبط خودکار داده GS1 عبارت است از:

• تعریف حامل‌های داده بارکد و RFID که می‌توانند کلیدهای شناسایی GS1 و داده‌های وابسته را حمل نمایند و باید مستقیماً بر روی خود شی الصاق شوند.
• استانداردهایی مخصوص رابط‌های سازگار قرائت گرها، پرینترها و سایر اجزای سخت‌افزارها و نرم‌افزارها که با حامل‌های داده مورد کاربرد در کسب‌وکارها در ارتباط‌اند.

استانداردهای تبادل داده GS1، ابزاری برای به اشتراک‌گذاری اطلاعات بین طرفین تجاری و به‌صورت داخلی درون یک بنگاه است. این استانداردها زمینه‌ای برای تراکنش الکترونیکی و سایر کاربردهای اطلاعاتی به‌صورت شفاف بین دنیای فیزیکی و دیجیتال فراهم می‌کند. استانداردهای GS1 برای به اشتراک‌گذاری اطلاعات شامل موارد زیر است:

• تعاریف داده‌های اصلی، داده‌های تراکنشی، داده‌های رویدادی
• ابزاری برای بهینه‌سازی جستجو آنلاین محصول
• استانداردهای ارتباطی برای اشتراک‌گذاری اطلاعات بین شرکای تجاری
• استانداردهای کشف که کمک می‌کنند موقعیت یک شی را در زنجیره تأمین بیابیم
• استانداردهای اعتماد که شرایطی را برای اشتراک‌گذاری اطلاعات از راه امن را ایجاد می‌کنند.

شکل پنج: کاربرد استانداردهای GS1 در IOT

لایه اساسی اینترنت اشیا ارتباط تجهیزات با یکدیگر است. این تجهیزات شامل، قرائت گرهای بارکد و RFID و سنسورها می‌شود که به‌عنوان یک رابط بین شناسه یکتای اشیا و لایه بعدی از معماری انتقال، ذخیره و تحلیل داده‌ها عمل می‌کنند. نقاط شروع از طرفی ماشین‌آلات انجام وظایف در یک زمینه اینترنت اشیا صنعتی هستند و از طرف دیگر انسان‌ها که به دنبال تجربه راه‌های مؤثر برای انجام کارهایشان هستند.

پایگاه‌های داده بزرگ لایه مهم بعدی در معماری هستند. پیدایش راه‌حل‌های مقرون‌به‌صرفه باعث شده است مقدار زیادی از اطلاعات به‌صورت خودکار جمع‌آوری و ضبط، ذخیره، تحلیل، گزینش، جستجو و به اشتراک‌گذاری شوند که بسیار فراتر از ظرفیت پایگاه‌های داده به‌صورت سنتی می‌باشد.

لایه بعدی ابزار پشتیبانی تصمیم هستند. بدون خودکارسازی مقدار عظیم اطلاعات غیرقابل مدیریت و تا حد زیادی غیرقابل استفاده هستند.

این مقایسه اساسی بین معماری GS1 و معماری اینترنت اشیا نشان می‌دهد که استانداردهای GS1 پاسخگویی به نیازهای برنامه‌های کاربردی برای اینترنت اشیا خواهد بود.

شناسایی یک کلید است

اجرای هر معماری از اینترنت اشیا بی‌شک نیاز خواهد داشت که هر شی‌ء بدون خطا در هر صنعت و حوزه‌ای شناسایی شود و داده‌های آن به‌صورت بدون ابهام، سازگار و مقیاس‌پذیر بتوانند تبادل شوند.

به دلایل مختلف شناسه‌های مختلفی نیز وجود دارند. به‌طورکلی نیاز به شناسایی را می‌توان به دودسته اصلی تقسیم نمود:

1. شناسایی اشیا که به‌صورت منحصربه‌فرد و مداوم جهت شناسایی فیزیکی و مجازی مورداستفاده است. کلیدهای شناسایی GS1 به‌طور کامل این نیازها را مرتفع می‌سازد.
2. ارتباطات بین شناسه‌ها که مورداستفاده هستند برای شناسایی منحصربه‌فرد یک تجهیز در محدوده ارتباط آن با تجهیز دیگر، شامل ارتباطات بر پایه اینترنت. به‌عنوان یک مثال IP آدرس‌ها: IPv4 و IPv6

از استانداردهای GS1 می‌توان به‌عنوان یک شناسه اولیه اشیا استفاده کرد و توسط سنسورها داده‌های مربوط به شناسه‌های آن‌ها ضبط شوند. به‌عنوان‌مثال داده‌های رویدادی مرتبط با یک اموال یا دارایی برگشت‌پذیر مثل پالت‌ها و یا جعبه‌ها که توسط استانداردهای GS1 شناسایی‌شده‌اند می‌توانند در EPCIS ضبط خودکار شوند این داده‌ها می‌توانند توسط سنسورهای مختلفی مثل دما، ضربه، رطوبت که مرتبط با آن اموال هستند در لحظه ثبت و ضبط شوند. IPv4 یا IPv6 بخش‌های ارتباطی فنی این فرآیند هستند.

جمع‌بندی بخش اول

در این بخش، تاریخچه شکل‌گیری ایده اینترنت اشیا ارائه و درباره مفاهیم آن بحث شد. بخش‌های مختلف درگیر با این موضوع و استانداردهای مختلف این حوزه معرفی شدند و نیازهای به‌کارگیری اینترنت اشیا و کمکی که استانداردهای GS1 به انجام آن می‌کند ارائه شد. جمع‌بندی نهایی پس از ارائه بخش دوم ارائه خواهد شد.