Я много пишу об автоматизации домов и квартир, но сегодня хотелось бы поговорить о совсем другой сфере, а именно — о продуктовом ритейле. Здесь автоматизация и цифровизация тоже дают свои преимущества, которые не только повышают удобство управления, но и снижают затраты. Вместе с интегратором Liten мне удалось посетить один из пилотных магазинов «Магнит», который можно по праву назвать цифровым. Все подробности я расскажу в статье. Чем же цифровой «Магнит» отличается от обычного?

Под цифровизацией продуктового ритейла сегодня часто понимают переход к онлайн‑продажам и приложения на смартфонах покупателей, но на самом деле это не совсем корректно. Цифровизация — это использование информационных технологий в технологических и бизнес‑процессах. То есть «цифровой» магазин может быть не только в онлайне, но и в обычном доме по соседству. При этом недостаточно отказаться от бумажного документооборота и внедрить автоматизацию процессов. Необходимо использовать современные технологии и инновационные решения, чтобы оптимизировать работу самого магазина как объекта эксплуатации.

Но какие задачи может решить цифровизация продуктового ритейла, если спуститься на землю, ближе к инженерным системам магазина? Как цифровая трансформация поможет сэкономить на ресурсах и обойти конкурентов в вопросах эффективного управления?

Я попросил Департамент по эксплуатации ПАО Магнит сформулировать задачи и получил следующий список:

• Датчики, софт и облако: сбор информации о работе всех инженерных систем и потребляемых ресурсах, аналитика, оптимизация потребления ресурсов.

• Электроэнергия: учет потребления.

• Холодильное оборудование: автоматизация (уставка температуры, освещение, датчики дверей, оттайка), оптимизация потребления электроэнергии и отопления.

• Освещение: автоматизация (торговые залы, вывеска, дежурное освещение), оптимизация потребления электроэнергии.

• Отопление и кондиционирование: автоматизация (управление тепловыми завесами и кондиционерами, другими приборами отопления), оптимизация потребления электроэнергии и тепла.

• Вода: учет потребления.

Сеть магазинов «Магнит» заказала три проекта у разных интеграторов, которые должны были снизить эксплуатационные затраты — и снизить существенно. Я расскажу об одном таком проекте от интегратора Liten.

В рамках проекта Департамент по эксплуатации ПАО «Магнит» вместе с интегратором оснастили системой автоматизации 100 магазинов «Магнит» в округах СЗФО и ЦФО. Мы посетили объект в Москве на 2-ой Филевской улице, 7к7, который работает в штатном режиме. Здесь система построена на базе оборудования Wiren Board и сервисно-аналитической платформы SVAROG.

Поэтому, если интересно, вы можете наведаться в этот магазин персонально и ознакомиться с установленными решениями автоматизации. Конечно, в пределах возможностей, доступных обычным покупателем — никто в служебные помещения не пустит. Также рекомендую почувствовать прохладу рядом с овощной горкой, отследить время включения/выключения вывески по астрономическому времени и убедиться, что ночью основной свет в магазине гаснет, остается только дежурное освещение.

Я разделю статью на несколько разделов и в каждом расскажу о возможностях автоматизации и цифровизации продуктового ритейла с учетом поставленных выше задач, вызовах и преимуществах, а также используемом оборудовании на примере магазина «Магнит».

Щит

Щит автоматизации и мониторинга установлен в служебном помещении рядом с другими щитами освещения, электрики, вентиляции, охраны и т.д.

Учет электроэнергии

Электроэнергия — основная статья эксплуатационных расходов у любого продуктового магазина. В электроустановке магазина всегда есть несколько приборов учета: как для расчетов с поставщиком электрической энергии, так и для взимания платы с арендаторов. Если у вас десятки тысяч магазинов, то бегать по каждому с листочком и переписывать циферки не очень удобно — нужна система дистанционного сбора данных.

У больших потребителей электроэнергии все не так, как у обычных частных хозяйств. Здесь могут быть не просто разные тарифы по часам, но также штрафы за превышение выделенной мощности. Например, 50 кВт потреблять можно, а 51 кВт уже нельзя. Скажем, оплата в пиковые часы может стоить намного дороже, когда в сети большое количество потребителей. И если в пиковый час можно будет выключить котел обогрева, то получится сэкономить, а вода в батареях быстро не остынет. Хитрость не просто в том, чтобы потреблять меньше электричества, а в том, чтобы не потреблять много энергии тогда, когда она дорогая.

Если приборы учета оборудованы интерфейсом RS-485, то их можно подключить к контроллеру Wiren Board по стандартным протоколам DLMS/СПОДЭС или проприетарным протоколам вендоров. Часто счетчик бывает опечатан, в таком случае можно подключиться через оптические порты, которые есть у современных моделей.

Коммерческий учет осуществляется счетчиком электроэнергии Меркурий 230, который подключен к контроллеру Wiren Board через оптический порт. В списке поддерживаемых счетчиков все популярные модели производителей: Меркурий, Нева, Энергомера, Милур, а поддержка контроллером протоколов DLMS/COSEM, СПОДЭС, МЭК 61107 расширяет этот список.

Для технического учета и для измерения параметров электрической сети добавлен счетчик WB-MAP3E. Измерение тока он осуществляет с помощью внешних разъемных трансформаторов, что позволяет установить его на работающую опломбированную электроустановку. 

Данные поступают на контроллер Wiren Board, который уже передает их в облако.

Технический учет электроэнергии предоставляет аналитику по отдельным группам потребителей и позволяет определить потребителей, приносящих наибольшие денежные расходы, выявить незаконные врезки в электросеть.

Холодильное оборудование

Из холодильного оборудования в  магазине есть холодильные лари и холодильные горки (вертикальные). Есть и холодильные машины, которые никто не видит, и которые  обеспечивают почти все холодильники в зале хладагентом.

Холодильники с напитками работают автономно, как бытовые холодильники. Для экономии электроэнергии в 23 часа, когда магазин закрывается, электропитание этих холодильников отключается релейным модулем WBIO-DO-R10A-8 через пускатель — испортиться при комнатной температуре напитки не могут. А за час до открытия контроллер включает холодильники, и они успевают охладить напитки.

Обычно производители холодильников, ларей и горок в своём оборудовании используют специализированные контроллеры Carel, Danfoss или Eliwell.

Такой холодильник с контроллером можно назвать умным: есть датчики температуры, ТЭНы оттайки, сигнализация об аварии или открытии дверцы, основная и дополнительная подсветка. Даже в небольшом типичном магазине может быть, скажем, 10 ларей на полу и 10 вертикальных горок. Проблема в том, что такие холодильники не мониторятся.

Чаще всего холодильник просто выводит значение температуры на индикатор, то есть холодильник настраивается один раз, а после будет работать вечно в заданном режиме. Настройки на каждый холодильник переносятся с помощью специального порта при пуско-наладке магазина. Неужели производители холодильников не озаботились решениями мониторинга? 

Конечно, решения есть. Но вендорские решения мало того, что проприетарные, еще и очень дорогие. Не говоря о том, что последние годы их проблематично купить. Причем устанавливать вендорские решения нужно на каждый холодильник, а это 20 штук в одном магазине. И при тысячах магазинов цена становится неподъемной. По этой причине таких внедрений в России почти нет.

Есть сторонние компании, которые занимаются такими решениями. Но их решения полностью проприетарные. Собственные адаптеры опрашивают холодильники, потом по закрытому протоколу через собственный шлюз данные отправляются в облако этой компании. Магазин покупает за свои деньги и адаптеры, и шлюзы, плюс оплачивает ежемесячную абонентскую плату, а в итоге получает лишь отчёты из облака. Вышел из строя проприетарный адаптер, а у производителя они закончились на складе? Система не работает. Легло облако? Весь ваш мониторинг не работает, и вы никакими усилиями не можете его восстановить — шлюзы заточены под работу с конкретным облаком.

А теперь переходим к самому интересному: сетевой карте для холодильников. 

В 2021 году компания Wiren Board запустила новое направление по производству таких карт. Умных холодильников в продуктовом ритейле много, они много всего умеют и собирают много данных, но практически никак не мониторятся, и эту ситуацию решено было переломить. Как обычно, демпингом. Идея следующая: вместо того, чтобы продавать 100 систем автоматизации по €2000 в год можно продавать 10 тысяч в год за €50. 

В результате были выпущены сетевые карты для разных моделей холодильников. Они сделаны массово, дешево и есть на складе. Причем покрыты все распространенные варианты холодильных контроллеров. Сетевые карты подключаются в соответствующие порты, а если их нет, то к интерфейсу для переноса настроек с одного контроллера на другой. У каждого вендора свой цифровой протокол, но инженеры Wiren Board все их разобрали, поддержали и сконвертировали в стандартный Modbus RTU, так что сетевые карты можно подключать к любым контроллерам и SCADA-системам с поддержкой этого протокола.

Сетевые карты Wiren Board подключаются к контроллерам холодильного оборудования, на выходе дают стандартный Modbus RTU. В результате диспетчеризация холодильников стала гораздо доступнее и приятнее. Можно собирать данные и по температуре, и с дискретных входных датчиков. Можно управлять освещением, оттайкой и ее расписанием, установкой температуры и другими настройками. Конечно, если холодильник «умрет», об этом сразу же узнает контроллер и поднимет тревогу.

Мы открыли один из холодильных ларей в магазине «Магнит», внутри была установлена сетевая карта WB-REF-U. Карта через Modbus взаимодействует с контроллером Wiren Board.

Освещение

Если весь свет включен в магазине, когда он не работает, то это лишние расходы. Поэтому задача контроллера Wiren Board в том, чтобы выключать весь лишний свет после закрытия магазина. Здесь задача решается просто: релейный модуль управляет  контакторами, которые отключают группы освещения, не требующиеся в нерабочее время.

Еще один контактор управляет наружным освещением. Вывеска включается по заходу солнца и выключается на рассвете. Маркетологи «Магнита» знают, что неработающая вывеска, — это сразу -10% к выручке, поэтому мониторят состояние вывески ночью. Раньше использовались электронные таймеры, но их нельзя было интегрировать в систему мониторинга, поэтому они были демонтированы.

Здесь есть любопытный момент. По расписанию контроллер отключает освещение зала при закрытии магазина в 23 часа, но могут возникнуть ситуации, когда работникам нужно еще какое-то время на ревизию или разгрузку товара. В таком случае они нажимают специальную кнопку, и система на полчаса отсрочит время отключения. За несколько минут до истечения этого времени включится бипер контроллера Wiren Board, который хорошо слышно в зале. И работникам следует принять решение: еще раз нажать кнопку, продлив тем самым время еще на полчаса, либо покинуть магазин, если работа закончена.

Отопление

В продуктовом ритейле отопление бывает разных типов, например, это может быть тепло от города, то есть радиаторы, как дома. Оплата ведется по счетчику или метражу, хотя могут быть электрические котлы. Электроотопление стоит очень дорого и имеет смысл только тогда,  когда нет возможности подключиться к центральному отоплению.

Цель для автоматизации и мониторинга здесь тоже простая: не греть сильнее, чем надо, потому что дорого. Особенно это касается электричества. Есть разные подходы: можно поменять тип нагревателей, можно управлять существующими по отопительным кривым, математическим моделям, по обратной связи с датчиков. Интеграторы здесь предлагают разные решения, но цель в комфорте, соответствии требованиям СанПиНов  и максимальной экономии ресурсов.

Для управления термоэлектрическими приводами на радиаторах/конвекторах можно использовать компактные релейные модули WB-MRM2-MINI V.2, которые устанавливаются в распаячные коробки и маленькие щитки. Обратную связь можно получать по датчикам температуры, которые в ритейле появляются в большом количестве из-за других задач. Здесь, кстати, видна экономия из-за решения разных задач одновременно, то есть при бюджете x2 можно получить x5 функций. Кроме того, мониторинг можно выполнять и по многоканальным счетчикам в случае электрического отопления.

В нашем магазине «Магнит» отопление централизованное, поэтому автоматизация затрагивает только тепловые завесы, о которых мы поговорим чуть ниже.

Вода

Вода – довольно простая инженерная система, но и здесь требуется мониторинг. В магазинах может быть один или несколько узлов учета, обычно используются счетчики с импульсным выходом, показания с которых можно снимать автоматически и централизованно. Возможна установка датчиков давления, чтобы отслеживать напор и сигнализировать об аварии.

Данные с импульсных счетчиков можно собирать с помощью модулей WB-M1W2 или WB-MCM8, информацию о давлении с датчиков – модулями WB-MAI2-MINI. Затем через Modbus информация будет отправляться на контроллер.

Система кондиционирования

Обычно в магазины устанавливаются промышленные кондиционеры с несколькими внутренними блоками, подключенными к одному наружному блоку. В России кондиционеры чаще всего оснащены зимним комплектом, то есть зимой их не отключают, кондиционерами можно пользоваться. Но мониторинга и управления обычно нет.

На самом деле, это беда, поскольку вокруг кондиционеров довольно много задач в продуктовом ритейле. Начнем с простого: не надо охлаждать зимой, не надо греть летом, не надо переохлаждать кассиров, потому что им работать неприятно,  здесь необходимо соблюдать комфортные условия труда. 

Если в магазине много посетителей, то следует включить кондиционер. Еще одним сценарием здесь будет дождливая погода и небольшое число посетителей. Ночью не надо включать кондиционеры на полную мощность, так как покупателей нет. Либо, наоборот, если тариф получается дешевле, то ночью можно попытаться максимально охладить торговый зал. 

Следующая задача: овощи нужно охлаждать сильнее. Они в продуктовом ритейле всегда сгруппированы островками, над которыми обычно стоит кондиционер, создающий зону пониженной температуры.

Как этим управлять кондиционерами? Есть несколько решений. В некоторых линейках вендоров у кондиционеров есть подключение к внутренней шине, которое идет от настенного блока управления к внутреннему блоку кондиционера. Есть конвертеры из проприетарных протоколов в обычные Modbus, KNX. Однако они будут стоить порядка €500-€1000. Компания Intesis такие конвертеры делает сама для множества производителей кондиционеров, но и они стоят довольно дорого. В следующем году Wiren Board планирует выйти и на этот рынок, как ранее компания пришла на рынок холодильников, чтобы сделать сетевые карты управления дешевле в 10 раз и продать больше в 100 раз.

Есть множество кондиционеров, у которых единственный вид дистанционного управления — это ИК пульт. И, чтобы управлять ими, необходимо эмулировать этот пульт. Именно так сейчас ими пытаются управлять все интеграторы, у которых заказчики не могут позволить себе €500 на каждый кондиционер. Почему пытаются? Это решение чуть хуже, то есть можно передать команду, но нельзя никак проконтролировать, что она была выполнена. Поэтому делают обратную связь по температуре в помещении или на выходе кондиционера, а также по энергопотреблению. Зато решение очень дешевое. По команде с Modbus можно выключить/включить кондиционер, выставить температуру, включить скорость, то есть полностью управлять кондиционером.

Часто при этом нужна обратная связь, но, как я отметил выше, разные инженерные системы используют общее оборудование. Настенные датчики WB-MSW v.3 могут собрать данные о температуре и влажности, дать обратную связь. Температуры, например, уже достаточно, чтобы включить/выключить кондиционер в определенной зоне. Кроме того, в датчик встроен ИК-излучатель, поэтому отдельного блока управления кондиционером не потребуется. Контроллер с помощью датчика определяет температуру на правильной высоте и отправляет команду на кондиционер в зоне видимости. Получается очень недорогое решение в монтаже. Если климат контролировать нужно, а провода к шкафу автоматизации протянуть сложно — можно использовать WB-MSW-LORA V.3. Датчик со стационарным питанием, поэтому не придётся менять батарейки и как-то его обслуживать.

В нашем магазине «Магнит» кондиционер рядом со входом управлялся через выделенный передатчик WB-MIR, поскольку он установлен довольно далеко от кассиров (справа от входа, если смотреть из торгового зала). Датчик WB-MSW v.3 располагается непосредственно у касс для мониторинга рабочей зоны (на фотографии выше, слева от входа). В остальных залах управление было через комбинированные датчики WB-MSW v.3.

Тепловые завесы

Тепловая завеса – это штука, которая легко «съедает» 700 рублей в сутки. Это очень дорого, поэтому завесу хорошо было бы включать только тогда, когда она нужна. Причем с автоматизацией и мониторингом здесь все печально, готовых решений нет. Что же делать?

В нашем «Магните» установлено две тепловые завесы (основной вход и вход приемки товара). Обе оснащены проводным пультом управления с кнопочками и механическим термостатом без каких-либо «мозгов». Интегратор нашел решение: релейный модуль WB-MRWL3 был подключен параллельно кнопочкам и термостату. Поскольку термостат, параллельно которому подключен релейный модуль, напрямую управляет вентилятором, то и релейный модуль выбран мощный, с номинальным током в 20А.

В результате контроллер Wiren Board через Modbus и реле может включать/выключать вентилятор тепловой завесы, управлять ТЭНами. Тепловая завеса над основным входом работает только зимой — она включается при открытии магазина и выключается при закрытии. Включение одного или двух ТЭНов зависит от температуры в помещении.

Вторая тепловая завеса на момент посещения магазина была снята на ремонт. Слева можно видеть цифровой датчик температуры DS18B20, по центру — релейный модуль WB-MRWL3. 

Вторая тепловая завеса над входом для приемки товара включается, если дверь открыта, положение двери определяется по датчику-геркону.

Автоматизация и софт

Интегратор Liten использует собственное облако и софт — сервисно-аналитическую платформу SVAROG — чтобы обрабатывать данные, получаемые от инженерных систем магазинов «Магнит». Для отправки данных используется модуль GSM с двумя SIM-картами, которым оснащены контроллеры Wiren Board. В каждом магазине были проведены измерения по наиболее уверенному приему, после чего был выбран оператор сотовой связи. К сожалению, щит расположен в помещении с металлическими стенками, которые формируют «камеру Фарадея», поэтому пришлось добавить внешнюю антенну, которая располагается в торговом зале. Но если связь по какой-то причине пропадает, то данные записываются на накопитель контроллера, а после появления связи выгружаются в облако.

На основе базовой прошивки для контроллера Wiren Board создаются версии, специально адаптированные под конкретные магазины. После перепрошивки контроллера Wiren Board в магазине ПО прошивки автоматически заводит в облаке объект магазина со всеми найденными устройствами, создает визуализации, сценарии и типы инцидентов.

Для автоматизированного управления устройствами магазина применяются сценарии. Они бывают серверными и локальными. Локальные сценарии выполняются на контроллере в магазине, они нечувствительны к потере связи с объектом.

Как я отметил выше, в каждом зале магазина установлены универсальные датчики WB-MSW v.3, которые снимают телеметрию по температуре, влажности, CO₂, наличию органических загрязнений воздуха. Например, датчик рядом с кассами следит за тем, чтобы создавать комфортные условия работы кассирам. Если температура падает ниже 21 °C, то включается тепловая завеса (либо добавляется второй ТЭН, если первый уже работает).

Кондиционер во входном зале удален от кассиров, поэтому управляется он через отдельный датчик WB-MIR. Здесь норма температуры порядка 20 °C. При необходимости кондиционер включается на обогрев или охлаждение, а также на осушение.

Датчики температуры установлены во всех залах и зонах магазина, на главном входе, в зоне разгрузки и на улице.

Датчик WB-MSW v.3 рядом с овощами более интересен. Он управляет кондиционером над овощной горкой, ориентируясь на заданные значения температуры и влажности. Если всего один помидор начнет гнить, то в воздухе быстро поднимется количество органических загрязнений. Администратор магазина получит сообщение, что позволит найти гнилые овощи, убрать их и спасти остальные. Причем дополнительных датчиков для VOC ставить не надо — эту задачу выполняет WB-MSW v.3. Отмечу, что температура и влажность измеряются датчиком с высокой точностью, что подтверждается сертификатом.

Есть еще один любопытный момент. По регламенту каждый час выполняется влажная уборка, а каждые три часа — с моющим средством, что тоже дает пик по наличию посторонних веществ в воздухе. И по таким пикам можно отслеживать, проводилась уборка с моющим средством или нет.

Благодаря умному управлению тепловыми завесами и холодильниками удалось снизить энергопотребление каждого магазина на 12,9% в месяц. В среднем, магазин «Магнит» съедает в месяц электроэнергии на 120 тысяч рублей, это число удалось уменьшить примерно на 15 тысяч рублей.

Для наглядного представления информации о состоянии устройств в магазине используется виджет «План помещения». Иконки устройств располагаются на графической подложке и окрашиваются цветом, соответствующим статусу устройства.

Система имеет функционал инцидентов для оперативного реагирования на аварии. Инциденты могут разрешаться вручную или автоматически, при восстановлении нормальных условий.

АРМ руководителя предоставляет верхнеуровневую агрегированную информацию по округам и филиалам. Руководителю не нужно знать состояние отдельных магазинов, а необходима информация о филиале в целом.

Заключение

Цифровизация продуктового ритейла — штука непростая, интеграторам приходится решать много проблем и искать наиболее подходящие решения, но овчинка выделки стоит. В статье я расписал возможности автоматизации в нескольких инженерных системах продуктового ритейла, а также привел примеры, как все сделано в пилотном магазине «Магнит».

В проведении экскурсии нам помогал Департамент по эксплуатации ПАО «Магнит». Всегда приятно видеть, когда в крупной корпорации есть специалисты, последовательно внедряющие передовые технологии и инновационные решения.

Интегратор Liten построил систему на базе оборудования Wiren Board и отправляет информацию телеметрии магазинов в облако на базе платформы SVAROG — это позволяет анализировать данные для учета расхода ресурсов и оптимизации работы инженерных систем магазина. Например, автоматизация работы холодильников и тепловых завес позволила снизить ежемесячное энергопотребление на 12,9%. Кроме того, доступна аналитика по многим параметрам, о чем я рассказал выше.

Посмотреть другие примеры внедрений от компании Liten на базе платформы SVAROG можно в презентации.

В целом, цифровизация продуктового ритейла — это не такое дорогое удовольствие, как можно было бы подумать. Если вам интересны конкретные цифры, то рекомендуем связаться с интегратором Liten, который предоставит всю информацию. Программное обеспечение, облако и компетенция Liten позволят безболезненно внедрить автоматизацию в любой магазин, а встроенная в софт аналитика упростит эксплуатацию системы.

Мы продолжаем следовать по долгому пути автоматизации, хотя с каждым годом появляются все более интересные новинки. Надеюсь, моя статья помогла увидеть под другим углом  процессы и решения, которые делают современные магазины умнее. Пишите, что бы вы хотели еще увидеть в цифровом магазине? Какие решения вам понравились, а какие можно покритиковать?

P.S. 21-22 апреля пройдет ежегодная конференция и выставка Wiren Board Conference and Exhibition (WBCE 2023), на которую мы приглашаем всех читателей. Интегратор Liten тоже будет в ней участвовать.