IoT в железнодорожной логистике: Контрольная работа по цифровым технологиям

Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Нижегородский институт путей сообщения
Филиал федерального государственного бюджетного
образовательного учреждения высшего образования
«Приволжский государственный университет путей сообщения»
(НИПС – филиал ПривГУПС)
Факультет Высшего образования
Кафедра «Техника и технологии железнодорожного транспорта»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине
ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Выполнил студент 4 курса
Чнегов А.В.
Шифр: 22141-ПСЖД-130
Проверил: Лукин В.В.
Н.Новгород 2026 г.
Контрольная работа
Содержание
Лист
Цель работы......................................................................................................3
Введение………………………………………………………........…..…….3
Структура исследовательской работы...........................................................4
1 Теоретические основы IoT в логистике......................................................5
1.1 Концепция Интернета вещей....................................................................5
1.2 Ключевые технологии IoT для логистики...............................................5
1.3 Преимущества IoT для логистики............................................................6
2 Применение IoT в управлении грузовыми вагонами................................6
2.1 Мониторинг местоположения и состояния вагонов...............................6
2.2. Контроль технического состояния..........................................................6
2.3 Оптимизация маршрутов и расписаний..................................................7
2.4 Контроль сохранности груза....................................................................7
2.5 Интеграция с корпоративными системами.............................................7
3 Примеры внедрения, экономический эффект и перспективы..................8
3.1 Кейсы успешного внедрения………………………..........................…..8
3.2 Экономический эффект………………………...................................…..8
3.3 Проблемы внедрения IoT………………………................................…..9
3.4 Перспективы развития………………………....................................…..9
Заключение……………………….......................................…...…...............10
Список литературы……………………….......................................…...…..11
22141-ПСЖД-130.ЦТПД.КР.26.0000.РР
Изм.
Лист
№ докум.
Разраб.
Чнегов А.В.
Провер.
Лукин В.В.
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Подпись
Дата
Цифровые технологии
в профессиональной
деятельности
Лит.
Лист
Листов
2
11
НИПС–филиал ПривГУПС
«Интернет вещей (IoT) в логистике и управлении парком грузовых
вагонов»
Цель работы: изучить применение IoT в логистике и управлении парком грузовых вагонов, включая технические, экономические и организационные аспекты, оценить его преимущества и выявить проблемы внедрения.
Введение
Рост объёмов грузоперевозок и ужесточение требований к их эффективности и безопасности делают внедрение инновационных технологий в логистику необходимостью. С развитием технологий и увеличением объемов перевозок железнодорожная логистика сталкивается с новыми вызовами. Одним из наиболее перспективных направлений для решения этих проблем является внедрение Интернета вещей (IoT). Интернет вещей позволяет интегрировать физические объекты и цифровые системы для обеспечения более
эффективного управления данными, мониторинга и анализа. Интернет вещей
(IoT) позволяет оптимизировать процессы, снизить затраты и повысить прозрачность цепочек поставок
Глобализация торговли и рост объёмов грузоперевозок требуют повышения эффективности логистики. IoT позволяет:
 снизить затраты на 15–30 %;
 сократить время доставки на 20–25 %;
 минимизировать потери грузов;
 повысить безопасность перевозок.
Лист
22141-ПСЖД-130.ЦТПД.КР.26.0000.РР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
3
Структура исследовательской работы
Задачи исследования:
 изучить архитектуру IoT-систем для логистики;
 проанализировать датчики и сенсоры для мониторинга вагонов;
 рассмотреть платформы обработки данных;
 оценить экономический эффект внедрения;
 выявить барьеры внедрения и пути их преодоления;
 спрогнозировать развитие технологий.
Объект исследования: процессы логистики и управления грузовыми
вагонами.
Предмет исследования: технологии IoT, применяемые в железнодорожной логистике.
Методы исследования:
 анализ научной литературы и отраслевых отчётов;
 изучение кейсов внедрения IoT;
 сравнительный анализ технических решений;
 экономическое моделирование.
Лист
22141-ПСЖД-130.ЦТПД.КР.26.0000.РР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
4
1 Теоретические основы IoT в логистике
1.1 Концепция Интернета вещей
IoT — сеть физических объектов с датчиками и средствами связи для
обмена данными. Архитектура IoT включает:
 уровень устройств: датчики, сенсоры, RFID-метки;
 сетевой
уровень: каналы связи (LPWAN, GSM, Wi-Fi, спутниковая
связь);
 платформенный
уровень: облачные сервисы для сбора и обработки
данных (AWS IoT, Microsoft Azure IoT);
 прикладной уровень: аналитические инструменты и интерфейсы для
пользователей.
1.2 Ключевые технологии IoT для логистики
 Датчики:
- GPS/ГЛОНАСС — для отслеживания местоположения;
- акселерометры — для фиксации ударов и вибраций;
- термометры и гигрометры — для контроля условий перевозки;
- датчики открытия дверей и пломб.
 Средства связи:
- LPWAN (LoRaWAN, NB-IoT) — для передачи данных на большие расстояния с низким энергопотреблением;
- GSM/LTE — для зон с сотовой связью;
- спутниковая связь — для удалённых участков.
 Платформы обработки данных:
- облачные решения (AWS IoT Greengrass, IBM Watson IoT);
- edge computing — обработка данных на борту вагона.
Лист
22141-ПСЖД-130.ЦТПД.КР.26.0000.РР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
5
1.3 Преимущества IoT для логистики
 мониторинг активов в реальном времени;
 оптимизация маршрутов и снижение затрат на топливо;
 прогнозирование технического обслуживания;
 повышение безопасности перевозок;
 улучшение взаимодействия между участниками цепочки поставок.
2 Применение IoT в управлении грузовыми вагонами
2.1 Мониторинг местоположения и состояния вагонов
Датчики на вагонах передают данные о:
 координатах и скорости движения (GPS/ГЛОНАСС);
 времени погрузки/разгрузки (датчики открытия дверей);
 пробеге и износе компонентов (акселерометры, датчики вибрации);
 несанкционированном доступе (датчики вскрытия пломб).
2.2. Контроль технического состояния
Системы IoT позволяют отслеживать:
 вибрацию и температуру колёсных пар (акселерометры и термометры);
 состояние тормозных систем (датчики давления);
 износ подшипников и других узлов (вибродатчики);
 нагрузку на оси (тензодатчики).
 Это даёт возможность перейти от планового обслуживания к предик-
тивному — ремонт выполняется только при необходимости, что снижает затраты и простои
Предиктивное обслуживание на основе данных IoT позволяет:
 сократить внеплановые ремонты на 15–20 %;
 снизить простои вагонов на 10–15 %;
 продлить срок службы компонентов.
Лист
22141-ПСЖД-130.ЦТПД.КР.26.0000.РР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
6
2.3 Оптимизация маршрутов и расписаний
Данные с датчиков анализируются для:
 выбора оптимальных маршрутов с учётом загруженности путей;
 распределения вагонов по ремонтным предприятиям;
 минимизации порожних пробегов.
Пример: система Siemens CTmobile включает:
 CTbox — устройство сбора данных на вагоне;
 CTcentral — облачный сервер для обработки данных;
 алгоритмы оптимизации маршрутов.
2.4 Контроль сохранности груза
Для скоропортящихся товаров, химикатов и других чувствительных грузов IoT-датчики отслеживают:
 температуру и влажность внутри вагона (термометры, гигрометры);
 удары и наклоны при транспортировке (акселерометры);
 герметичность контейнеров (датчики давления).
Пример: рефрижераторные вагоны с IoT-датчиками обеспечивают:
 автоматическое регулирование температуры;
 оповещение о нарушениях условий перевозки;
 формирование отчётов для клиентов.
2.5 Интеграция с корпоративными системами
IoT-данные интегрируются с:
 WMS (системами управления складами);
 TMS (системами управления транспортом);
 ERP (корпоративными информационными системами).
Это обеспечивает сквозную видимость цепочки поставок и автоматизацию процессов.
Лист
22141-ПСЖД-130.ЦТПД.КР.26.0000.РР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
7
3 Примеры внедрения, экономический эффект и перспективы
3.1 Кейсы успешного внедрения
 Ermewa (Европа). Платформа Maintenance 4.0 с IoT-сенсорами:
- снижение простоев на 10–15 %;
- повышение эксплуатационной готовности парка;
- экономия на техобслуживании за счёт предиктивного подхода.
 Railnova (Европа). Облачная платформа с AI-модулями:
- сокращение внеплановых ремонтов на 15–20 %;
- улучшение планирования на 25–30 %.
 РЖД (Россия). Использование LPWAN XNB:
- мониторинг параметров груза (температура, давление, герметичность);
- передача GPS-координат в реальном времени;
- оперативная сигнализация о нештатных ситуациях.
 CSX Transportation (США). IoT для анализа задержек:
- оптимизация маршрутов;
- снижение времени простоя на станциях.
 Union Pacific (США). Датчики на путях и вагонах:
- прогнозирование отказов оборудования;
- предотвращение аварий.
3.2 Экономический эффект
Внедрение IoT позволяет:
 сократить затраты на техническое обслуживание на 15–30 %;
 уменьшить простои вагонов на 10–20 %;
 снизить расход топлива на 5–10 % за счёт оптимизации маршрутов;
 минимизировать потери груза из-за нарушения условий перевозки (до
90 % для скоропортящихся товаров);
 сократить страховые выплаты за счёт повышения безопасности.
Лист
22141-ПСЖД-130.ЦТПД.КР.26.0000.РР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
8
3.3 Проблемы внедрения IoT
 Высокие первоначальные инвестиции: стоимость оборудования и инте-
грации составляет 50–100 тыс. руб. на вагон.
 Риски кибератак и утечки данных: защита IoT-устройств требует до-
полнительных затрат.
 Отсутствие
единых стандартов: несовместимость устройств разных
производителей.
 Сложности интеграции с устаревшим подвижным составом: необходи-
мость модернизации парка.
 Ограниченный охват связью: отсутствие GSM/LTE на 15–20 % желез-
нодорожных путей.
 Энергопотребление датчиков: необходимость замены батарей каждые
1–3 года.
3.4 Перспективы развития
 полная автоматизация перевозок с использованием ИИ и автономных
вагонов;
 внедрение цифровых двойников вагонов для моделирования их состоя-
ния и прогнозирования ремонтов.;
 развитие 5G и спутниковой связи для улучшения покрытия;
 интеграция IoT с блокчейном для повышения прозрачности цепочек
поставок.
 Использование AI и машинного обучения для оптимизации логистики.
 Стандартизация IoT-решений на международном уровне.
Лист
22141-ПСЖД-130.ЦТПД.КР.26.0000.РР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
9
Заключение
IoT трансформирует логистику и управление грузовыми вагонами, делая
процессы более эффективными, безопасными и прозрачными. Технология
позволяет:
 отслеживать местоположение и состояние вагонов в реальном времени;
 переходить на предиктивное обслуживание;
 оптимизировать маршруты и сокращать затраты;
 обеспечивать сохранность грузов.
Несмотря на проблемы (высокие затраты, риски безопасности, необходимость стандартизации), перспективы IoT в отрасли значительны. Дальнейшее развитие технологий связи, ИИ и аналитики данных будет способствовать более широкому внедрению IoT в железнодорожной логистике.
Лист
22141-ПСЖД-130.ЦТПД.КР.26.0000.РР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
10
Список литературы
1. Ежова А. К., Прусакова К. А. Внедрение IoT в железнодорожную логистику. — Минск: БНТУ, 2023.
2. Павлов А. О. Интернет вещей в логистике // Естественные и технические науки: проблемы трансдисциплинарного синтеза. — Белгород: АПНИ,
2020.
3. Крупкевич Н. Н., Ермакович Е. А. Интернет вещей в логистике: преимущества и недостатки. — Минск: БНТУ, 2022.
4. Росляков А. В. и др. Интернет вещей: учебное пособие. — Самара:
ПГУТИ, 2015.
5. Сергеев В. И. Логистика в бизнесе: учебник. — М.: Инфра-М, 2010.
6. Отчёты компаний Ermewa, Railnova, РЖД, CSX Transportation, Union
Pacific.
7. Исследования Kaspersky Lab по безопасности IoT.
8. ГОСТ Р 58362-2019 «Интернет вещей. Общие положения».
Лист
22141-ПСЖД-130.ЦТПД.КР.26.0000.РР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
11