Происходит ли в России Четвертая промышленная революция? Индустрия 4.0 в машиностроении.

Сейчас 7 утра, 15 апреля, 2025 года. Ваши умные часы мягко будят вас, вы встаете с постели, а дом оживает. Свет в ванной включается, душ начинает нагревать воду. После душа вы надеваете футболку, которая идеально облегает ваше тело. Проверяете телефон и обнаруживаете, что его батарея вот-вот сядет. Но это не проблема, пуш-уведомление говорит вам, что замена уже готова. Вы слышите, как в гараже заводится машина, готовая отвезти вас на завод, которым вы управляете - пришло уведомление, что одна из машин работает неисправно. Вы довольно редко отправляетесь на работу - большую часть времени завод работает самостоятельно.

«Блин, ну что за ерунда, - бормочете вы себе под нос, когда автомобиль вывозит вас из гаража. - Неужели эти штуки не могут работать правильно».

Добро пожаловать в жизнь после четвертой промышленной революции, когда все объекты, которые вы используете на ежедневной основе, выполнены на заказ и общаются друг с другом в вашу пользу.

Фраза «промышленная революция» (или индустриальная революция), вероятно, вызывает в воображении туманные воспоминания уроков истории в старших классах. Сначала что-то, связанное с паровым двигателем. Да, затем в конце 1800-х была шумиха с электрификацией и разделением труда, а в конце 1900-х годов - еще что-то, связанное с развитием информационных технологий.

Три года назад немцы предсказали четвертую промышленную революцию, которая обещает радикально изменить рабочее место и наконец заставить весь мир объектов вращаться вокруг вас.

Четвертая промышленная революция, более известная как «Индустрия 4.0», получила свое название от инициативы 2011 года, возглавляемой бизнесменами, политиками и учеными, которые определили ее как средство повышения конкурентоспособности обрабатывающей промышленности Германии через усиленную интеграцию «киберфизических систем», или CPS, в заводские процессы.

CPS - это по сути всеобъемлющий термин, который используется в разговорах об интеграции небольших подключенных к Интернету машин и человеческом труде. Руководители предприятий не просто переосмысливают принцип сборочной линии, но и активно создают сеть машин, которые будут не только производить товары с меньшим количеством ошибок, но и смогут автономно изменять производственные шаблоны в соответствии с необходимостью, оставаясь высоко эффективными.

Другими словами, Индустрия 4.0 - производственная сторона, эквивалентная ориентированному на потребителей «Интернету вещей», в котором предметы быта, от автомобилей до тостеров, будут подключены к Интернету.

Это должен быть «совершенно новый подход к производству», как отметила в отчете Industrie 4.0 Working Group, конгломерат крупных промышленников, экспертов в области искусственного интеллекта, экономистов и академиков. Немецкое правительство поддерживает эту идею и принимает «высокотехнологичную стратегию» для подготовки нации, но в целом Индустрия 4.0 должна и уже постепенно захватывает весь мир, хотим мы этого или нет. США, к примеру, последовали примеру Германии и создали некоммерческий консорциум Industrial Internet в 2014 году, которым руководят лидеры промышленности вроде General Electric, AT&T, IBM и Intel.

Впрочем, термин Индустрии 4.0 остается довольно туманным.

«Несмотря на то, что Индустрия 4.0 - одна из самых обсуждаемых тем в эти дни, я не могу объяснить своему сыну, что она означает», - рассказал производственный менеджер Audi в прошлом году.

Как выглядит Индустрия 4.0?

Одним из наиболее ощутимых аспектов четвертой промышленной революции является идея «сервис-ориентированного проектирования». Оно может варьироваться от пользователей, использующих заводские настройки для производства собственных продуктов, до компаний, которые поставляют индивидуальные продукты индивидуальным потребителям.

Потенциал такого вида производства огромен. К примеру, связь между умными продуктами «Интернета вещей» и умными машинами, которые их производят, то есть этот «промышленный Интернет», будет означать, что они смогут производить себя самостоятельно и определять целевое производство в зависимости от нужд, определенных ими же.

Если ваш телефон знает, что скоро «умрет», он может уведомить завод, на котором будет поставлена в очередь задача произвести батарею для вашего телефона или вообще новый телефон, равно как и для других умных устройств. Когда ваш телефон отправится в корзину, другой уже будет ждать вас.

Более того, когда этот процесс станет более сложным и интегрированным, ваш телефон будет прибывать уже с вашими настройками, почти ничем не отличающийся от того, которым вы пользовались вчера.

Этот процесс не ограничивается телефонами и другой сложной электроникой. От одежды до шампуней и мыл, все можно будет ставить на поток без дополнительных затрат, которыми сопровождались услуги индивидуальных дизайнеров. Объекты будут производиться индивидуально для вас напрямую, и уже не придется выбирать из нескольких заранее определенных цветов, называя это персонализацией.

Кроме того, растущая интеграция умных заводов в промышленные инфраструктуры будет означать существенные снижения затрат энергии. Многие заводы тратят много энергии во время перерывов в производстве вроде выходных и праздничных дней, умный завод мог бы этого избежать.

По мнению сторонников такого вида интегрированного производства, Индустрия 4.0 обладает потенциалом изменить само определение человеческого труда. Поскольку машины могут выполнять повторяющиеся, рутинные задачи в производстве с гораздо большей эффективностью, чем люди, эти задачи будут по большей части автоматизированы. Но вместо того, чтобы отнимать работу у людей, люди займутся более требовательными к навыкам, творческими задачами, вместо того чтобы заниматься грубым трудом. Проще говоря, управлять умным заводом можно будет через Интернет.

Новые промышленные гиганты

Те, кто выиграют больше всего от наступления четвертой промышленной революции, вроде Cisco, Siemes или ThyssenKrupp, утверждают, что внедрение CPS обладает большим спросом, нежели любая другая корпоративная повестка дня.

Тем не менее, несмотря на такую риторику, дальнейшее исследование показывает, что главным стимулом индустриализации являются не столько выгоды потребителей, сколько потенциальные выгоды для многонациональных промышленников, которые первыми примут Индустрию 4.0.

Четвертая промышленная революция обещает разместить Германию на передовой реструктуризации промышленности. Как отмечает рабочая группа в своем докладе, само существование производства в Германии может зависеть от Индустрии 4.0. «Если немецкая промышленность хочет выжить и процветать, ей придется играть активную роль в формировании четвертой промышленной революции». Где гарантии, что условия четвертой индустриализации не будут равными для всех игроков мирового рынка, если предыдущие три революции показали именно это?

Немецкая промышленность инвестирует 40 миллиардов в промышленную интернет-инфраструктуру ежегодно до 2020 года, сообщает консалтинговая фирма Strategy&. Это значительный кусок от европейских инвестиций в четвертую промышленную революцию, которые, как ожидается, составят 140 миллиардов евро в год. Из 278 опрошенных компаний в Германии 131 сообщила, что уже «вовлечена в Индустрию 4.0».

Подавляющее большинство этих компаний вовлечены только на словах, и только одна пятая реализует компоненты CPS на своих заводах. Из них Wittenstein (электродвигатели), Bosch (гидравлическое оборудование) и BASF SE, которая является пионером в области полностью настраиваемых шампуней и мыл и ставит перед собой задачу продемонстрировать возможности Индустрии 4.0.

Препятствия и недостатки

Между тем есть и некоторые проблемы как с технической, так и социальной стороны в революции Индустрии 4.0.

Максимизация плюсов четвертой промышленной революции требует массивных коопераций, не ограничивающихся корпоративными границами, особенно когда дело доходит до того, чтобы все машины говорили на одном языке. Если незаконченный продукт прибудет на машину, которая не сможет считать его RFID-чип, потому что тот запрограммирован на другой частоте, производственный процесс превратится в хаос. Таким образом, определение общих платформ и языков, на которых свободно будут общаться машины разных корпораций, остается одной из основных задач в распространении киберфизических систем.

С другой стороны, чрезмерная однородность тоже может быть опасной. Следуя примеру Google, горстка влиятельных компаний может завладеть неестественным преимуществом в Индустрии 4.0.

«Крупные данные, необходимые Индустрии 4.0, собираются не национальными компаниями, а четырьмя фирмами из Кремниевой долины, - заявил министр экономики Германии Зигмар Габриэль в прошлом году. - В этом наши опасения».

Другая серьезная проблема в безопасности: создание безопасных сетей - трудная задача, и интеграция физических систем с Интернетом делает их более уязвимыми к кибератакам. С ростом Индустрии 4.0 производственные процессы можно терроризировать удаленно, манипулируя протоколом производства или просто парализуя этот процесс. По мере того, как умные заводы становятся все более распространенными, их безопасность будет становиться все более злободневным вопросом.

Что будет с рабочими местами?

Футурологи давно обсуждают избыточную природу человеческого труда и последствия того, что машины займут наши рабочие места, и Индустрия 4.0 только усугубляет эти страхи. Опасения идут от необоснованных до вполне подкрепленных прогнозами: за 20 лет 47% рабочих мест современного мира будут автоматизированы, и миллионы рабочих останутся без работы.

Тем не менее эпоха машин, которые воруют наши работы, была присуща третьей промышленной революции, когда автоматизированное оборудование получило массовое распространение. Четвертая промышленная революция планирует заставить эти машины говорить друг с другом без вмешательства человека. На заводе Siemens, к примеру, работает более тысячи человек, основная задача которых - мониторить машины и компьютеры.

Основное опасение по поводу работы в Индустрии 4.0 заключается в том, что значительное расширение возможных операций не обязательно потребует создания новых рабочих мест для людей, что вполне может оказаться проблемой, так как общая численность населения продолжает расти.

Эта тенденция может нанести ущерб развивающимся странам. Неудивительно, что один из основных стимулов продвижения четвертой промышленной революции заключается в желании конкурировать с аутсорсингом производства в развивающихся странах. Широкомасштабное внедрение CPS в Европе и США может обратить ситуацию с распределением рабочей силы, эффективно выдернув коврик из-под развивающихся стран, которые в большей степени полагаются на производство.

Тем не менее, несмотря на обещание большего распространения расходных материалов, свободу от заводского труда и миллиарды долларов, которые будут вливаться в экономики стран в процессе реиндустриализации, в конце концов, кто-то должен платить за поддержание этих машин в рабочем состоянии. Если человеческий труд будет заменяться машинами, неважно, сколько будет производиться продукции, если не найдется никого, кто сможет ее покупать. Если цены на продукты вырастут, Индустрия 4.0 просто провалится.

Одно можно сказать точно: Индустрия 4.0 медленно, но верно входит в наш мир, и все свидетельствует о том, что мы с головой нырнем в умную окружающую среду, где все объекты будут постоянно связаны ради нашей выгоды. Не волнуйтесь, эта связь будет беспроводной.

Одной из основных тем Всемирного экономического форума в Давосе вновь стала Четвертая промышленная революция - 27 заседаний фонда в 2017 году посвящены Индустрии 4.0.

Такое название получила нынешняя эпоха инноваций, когда передовые технологии радикально меняют целые отрасли экономики потрясающе быстрыми темпами.

Возникнет абсолютно новый тип промышленного производства, который будет основываться на так называемых больших данных и их анализе, полной автоматизации производства, технологиях дополненной реальности, интернете вещей.

Корреспондент.net решил разобраться, что такое Четвертая промышленная революция.

Всемирный экономический форум. Что это?

ВЭФ - это частный фонд со штаб-квартирой в Женеве, поддерживаемые международными членами и партнерами, которые вносят финансовый вклад. На ежегодной встрече они делятся своим опытом и мнениями по различным вопросам.

Среди около сотник партнеров форума такие гиганты, как ABB, Nestle, Barclays, Credit Suisse, Deloitte, Deutsche Bank и Google. Они определяют повестку дня ВЭФ и участие в его финансировании: ежегодно каждый вносит сумму в 115 тысяч долларов.

Членами фонда являются около 1,2 тысячи крупнейших компаний мира, которые платят 31,5 тысячу долларов в год. Также приглашаются политики, видные мыслители, ученые и журналисты.

Форуму в Давосе удается собирать под одной крышей 2,5 тысяч представителей политики, бизнеса, науки и СМИ из более чем 90 стран мира, чтобы всем вместе обсуждать текущие проблемы "ради улучшения мира".

Признаки Индустрии 4.0

Первая промышленная революция началась во второй половине 18 века после появления паровых машин, которые позволили перейти от ручного труда к машинному.

Вторая произошла с освоением электричества и характеризовалась развитием массового конвейерного производства.

Третья промышленная революция, ее еще называют цифровой, началась во второй половине 20 века с создания цифровых компьютеров и последующей эволюции информационных технологий. Наш мир живет именно в эту эпоху.

Цифровая революция в данный период времени переходит в четвертую, особенности которой заключаются в массовом внедрении киберфизических систем в производство.

Как описывает промышленную революцию 4.0 основатель ВЭФ Клаус Шваб, она стирает границы между физическими, цифровыми и биологическими сферами. Кстати, он написал целую книгу об этом, которая так и называется, Четвертая промышленная революция.

Индустрия 4.0 стирает границы между физическими, цифровыми и биологическими сферами

"Речь идет о волне открытий, обусловленных развитием возможностей установления связи: роботы, дроны, умные города, искусственный интеллект, исследования головного мозга", - говорит Швабе.

Предполагается, что эти киберфизические системы будут объединяться в одну сеть, связываться друг с другом в режиме реального времени, самонастраиваться и учиться новым моделям поведения.

Они смогут выстраивать производство с меньшим количеством ошибок, взаимодействовать с производимыми товарами и при необходимости адаптироваться под новые потребности потребителей.

Например, изделие в процессе выпуска сможет само определить оборудование, способное произвести его, при этом в полностью автономном режиме без участия человека.

Товар в процессе выпуска сможет само определить оборудование, способное произвести его

Первыми шагами мира к новой промышленной революции стали облачные технологии, развитие способов сбора и анализа Big Data, краудсорсинг, биотехнологии, беспилотные автомобили и медицина, основанная на 3D-печати. В мире финансов это - криптовалюты Bitcoin и технологии Blockchain.

Большие данные

Понятие Big Data - это совокупность технологий, которые призваны совершать такие операции:

Обрабатывать большие по сравнению со "стандартными" сценариями объемы данных

Уметь работать с быстро поступающими данными в очень больших объемах

Уметь работать со структурированными и плохо структурированными данными параллельно в разных аспектах.

Примером Big Data может стать Большой адронный коллайдер, который производит огромное количество данных и делает это постоянно. Установка непрерывно выдает большие объемы данных, а ученые с их помощью решают параллельно множество задач.

Интернет вещей

Internet of Things - концепция пространства, в котором все из аналогового и цифрового миров может быть совмещено.

Это не просто множество различных приборов и датчиков, объединенных между собой проводными и беспроводными каналами связи и подключенных к Интернету, а это более тесная интеграция реального и виртуального миров, в котором общение производится между людьми и устройствами.

Виртуальная и дополненная реальность

Virtual reality - созданный техническими средствами мир, передаваемый человеку через его ощущения: зрение, слух, обоняние, осязание и другие. Виртуальная реальность имитирует как воздействие, так и реакции на воздействие.

Дополненная реальность(augmented reality) подразумевает возможность добавлять физическим объектам виртуальные свойства, например, отображение информации о них, которая, к тому же, может быть индивидуализирована под конкретного субъекта восприятия.

3D-печать

Печать на 3D принтере может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твердого объекта.

Это унивиресальный метод создания большого спектра физических объектов на базе единой платформы. Он дает возможность отказаться от разнородных подходов к решению разнообразных задач в пользу единого подхода, реализованного в цифровом виде.

Существуют также экспериментальные биопринтеры, в которых печать 3D-структуры будущего объекта (органа для пересадки) производится каплями, содержащими живые клетки.

Последствия и риски промышленной революции

Для экономики

Отрасли экономики, имеющие доступ к большим массивам данных, получат возможность радикально повысить качество принимаемых решений на их основе, особенно рутинных.

Это относится к банковским, юридическим услугам, страхованию, бухгалтерии, управлению, консалтингу и аудиту, метрологическому обеспечению, здравоохранению.

Клаус Шваб выделяет четыре основных эффекта:

Рост ожиданий заказчика

Улучшение качества продуктов

Совместные инновации и новые формы организации.

Преимущество будет у компаний, владеющих уникальной платформой, объединяющей множество людей.

Для людей

Хотя человек освободиться от тяжелого и рутинного труда, но полная независимость производства от людей приведет к массовой потери рабочих мест, что сейчас можно наблюдать в странах, где практикуется автоматизация на заводах и фабриках.

Развитие технологий также может вызвать увеличение разрыва между доходами от капитала и от труда и, как следствие, рост неравенства. Спрос на работников с низким уровнем образования и более низкой квалификацией, наоборот, снизится.

Поэтому эксперты призывают государства уже сейчас обеспокоиться этим вопросом и подготовиться к новой промышленной революции.

Страны с низкооплачевыемым трудом могут потерять преимущество перед развитыми странами и отстать от них еще больше.

Для человека

Новый мир на базе цифровых технологий изменит личность человека, поскольку Индустрия 4.0 заложит новые принципы в этику и эстетику.

Человек сможет подстраивать под себя товары и слуги, а также создавать "продолжение" мира, которое нравится конкретно ему.

По мере погружения человека в цифровую среду его индивидуальное поведение будет становиться оцифрованнее и спровоцирует отчуждение от человека его внутреннего мира, отсутствие свободы формирования собственной личности, сегрегацию людей, основанную на их идентичности, и, как следствие, поляризацию человеческих сообществ.

Для государства

Чем более плотно физический мир будет пересекаться с цифровым, тем больше появится возможностей для контроля и мониторинга нежелательных событий по всему миру посредством цифровых сетей.

Новые технологии дадут возможность гражданам влиять на политическую жизнь своего государства, но Индустрия 4.0 обострит проблемы безопасности, а войны в будущем будут иметь совершенно другую природу.

Как считает Швабе, будущие конфликты будут носить гибридный характер и совмещать прямые действия на поле боя с негосударственными явлениями и элементами.

"Граница между войной и миром, солдатом и гражданским и даже насилием и ненасилием (кибертерроризм) оказывается пугающе размытой. С развитием военных технологий, появлением биологического и автономного вооружения негосударственные объединения людей достигнут того же уровня смертоносности, что и государства", - говорит председатель ВЭФ.

Кроме того, ухудшающееся положение среднего класса может привести к разбалансировке политических систем, опирающихся на средний класс, усилению идей популизма, радикализма, фундаментализма и милитаризма, что мы сейчас уже можем наблюдать.

Это, в свою очередь, приведет к усилению глобальной неопределенности.

Четвертая промышленная революция идет по планете. По крайне мере, разговоры о ней ведутся уже несколько лет, особенно после того, как в 2011 году, когда в Германии вопрос о ее проведении был поднят на официальном уровне, власти страны провозгласили курс на внедрение «умного производства» или «Индустрии 4.0».

Почему четвертая? Первая революция произошла в XIX веке благодаря массовому внедрению паровых двигателей, вторая — в первой половине ХХ века на базе электрификации и электродвигателей, а третья — в самом конце прошлого века, в ее основе лежат автоматизация и компьютеры. Четвертая — предполагаемое продолжение третьей, но на более высоком уровне, ее главный лозунг — так называемые киберфизические системы, то есть тесный синтез вычислительных и технологических процессов, когда компьютерные программы управляют производством, и при этом чипы и датчики делают все материальные элементы производства частями единой информационной системы.

Тонкая грань

Грань между «третьей» и «четвертой» революциями, конечно, очень тонка. Как пояснил «Интернет-Форсайту» директор проектного офиса по данным RC Group Анатолий Гнеушев , существующая модель экономики строится на идее повышения эффективности производства за счет автоматизации без изменения самих технологических процессов. По своей сути эти процессы могут существовать и без ИТ. Но в результате Четвертой промышленной революции именно ИТ станут стержнем бизнеса и приведут к необратимой трансформации в производстве и бизнесе. Все решения в цифровой экономике будут приниматься, исходя из возможностей и ресурсов ИТ. Технологической основой для перехода к новой парадигме является промышленный интернет вещей. Благодаря нему производством в режиме реального времени будет управлять интеллектуальная система через взаимодействие с глобальной средой. Все технические устройства будут давать обратную связь и принимать технологические решения с последующей перенастройкой производства. Ядром организации станут данные.

После презентации концепции «Индустрия 4.0» в Германии та получила свое развитие в США, Китае и других странах. В развитие идеи в 2017 году японское правительство анонсировало масштабную концепцию социального развития страны — Super Smart Society («Суперинтеллектуальное общество»), или «Общество 5.0», предполагающую использование индустриального интернета вещей, роботизации и искусственного интеллекта и в повседневной жизни человека, и в производстве, и в социальной сфере.

В Южной Корее в марте правительство одобрило законопроект, устанавливающий квалификационную сертификацию для новых специальностей, касающихся Четвертой промышленной революции, — в частности, для разработчиков программного обеспечения для робототехники, разработчиков аппаратных средств робототехники, разработчиков 3D-принтеров и аналитиков медицинской информации.

По мнению руководителя отдела продвижения продукции департамента промышленной автоматизации компании Mitsubishi Electric Андрея Воробьева , в «Индустрии 4.0» можно выделить три основных составляющих: аддитивные технологии — то есть 3D-принтеры и все, что с этим связано, промышленный интернет вещей и «большие данные». По мнению Воробьева, именно последний из трех компонентов — самый важный.

«Если мы добиваемся качественно обработанной информации, то ждем качественного анализа производства. В итоге можем увидеть недостатки либо достоинства производства. Анализ данных теперь почти мгновенный, и сразу видно, какие данные от любого механизма, датчика и машины есть, а каких не хватает».

Без участия человека

В качестве примера действия «Индустрии 4.0.» можно привести немецкое предприятие компании Adidas. Если на заводах этого производителя спортивной одежды в Азии и Мексике используется дешевая рабочая сила, то в Германии на заводе Adidas человеческое участие минимально. Люди лишь задают программу на компьютере и периодически контролируют её работу.

На заводах Mitsubishi Electric, по свидетельству Воробьева, наступление «Индустрии 4.0.» проявляется, прежде всего, во внедрении платформы , которая обеспечивает непрерывный поток информации на всех уровнях: от цеха до администрации. Система позволяет интегрировать промышленное оборудование и различные системы связи, которыми пользуются люди, что позволяет руководству предприятий иметь более оперативный контроль происходящего на производстве.

«Четвертая революция» наступает тогда, когда всеохватные информационные платформы начинают взаимодействовать с автоматизированными производственными узлами. Поэтому революция наступает с двух сторон: через внедрение новых информационных систем и через приход на производство роботов. Роботизация промышленности началась еще в конце ХХ века, однако ее распространение было задержано из-за переноса промышленных мощностей в Китай и другие страны с дешевой рабочей силой. Теперь началось второе наступление промышленных и сервисных роботов. Например, компания Newtech вывела на рынок роботов, которые с ювелирной точностью нарезают кондитерские изделия.

Как может выглядеть подобное, журналист «Инвест-Форсайта» наблюдал на автоматизированном логистическом складе немецкой компании fischer, где человеку оставлена только одна функция: перекладывание продукции из ящиков, в которых та хранится на складах, в коробки, отправляющиеся конечному потребителю. При этом особые роботы-шаттлы снимают ящики со складских полок, подвозят их к рабочему месту укладчиков, затем компьютерная система объясняет укладчику, сколько единиц продукции из какого ящика надо переложить в какую коробку, а затем еще и контролирует людей, чтобы те не ошиблись при перекладывании. После чего возвращает ящик обратно на складскую полку.

Вообще, автоматизировать склады проще, чем промышленные линии.

Поэтому неслучайно в мартовском докладе министра национальной экономики Казахстана Тимура Сулейменова , посвященном «созданию новой модели экономического роста», говорится, что «транспортный и логистический секторы могут рассматриваться в качестве естественной отправной точки для Казахстана в Индустрии 4.0 с выстраиванием всей цепочки создания стоимости логистики, включая складские операции, грузовые перевозки и доставку “последней мили”».

Казахстан в принципе обогнал Россию, по крайней мере по уровню осознания стоящих перед промышленностью задач. В феврале Министерство по инвестициям и развитию РК объявило о намерении приступить к системному внедрению элементов «четвертой промышленной революции» в Казахстане. Как говорится в пресс-релизе, чтобы обеспечить «устойчивый ускоренный рост промышленного производства», министерство планирует в партнерстве с ведущими мировыми компаниями в течение 2017 года определить сектора промышленности, лучше всего подготовленные к внедрению элементов новой экономики.

«В этих секторах будут реализованы проекты по внедрению технологий Индустрии 4.0 с дальнейшим распространением опыта на другие предприятия и сектора», — говорится в релизе ведомства.

«Казахстанский институт развития индустрии» предварительно договорился с институтом Fraunhofer (Германия) провести диагностику: насколько обрабатывающий сектор РК готов внедрить элементы Индустрии 4.0, а также разработать системные рекомендации по ускорению внедрения элементов в обрабатывающую промышленность.

Россия замерла на пороге

Существуют ли в России примеры внедрения «Индустрии 4.0.»?

«Сегодня Россия не может похвастаться существенным вкладом в развитие технологий Четвертой индустриальной революции», — полагает эксперт инвестиционной компании «ЦЕРИХ Кэпитал Менеджмент» Олег Якушев .

Пока что Россия находится «на пороге» будущей революции. «Ростелеком», например, занят проектами внедрения индустриального интернета в таких известных корпорациях, как «Газпром нефть» и UTair. По свидетельству директора проектов IIoT компании «Рестрим» (дочка «Ростелекома») Алексея Кульчицкого , многие российские компании уже начинают пилотные проекты по внедрению промышленного интернета, но в подавляющем большинстве случаев — в рамках локальных решений, то есть без использования платформенных технологий, а следовательно, они пока далеки от революции. По мнению эксперта, главная причина этого — отсутствие единых стандартов по индустриальному интернету, что приводит порой к невозможности интеграции всех решений «под одной крышей». Играет свою роль и недоверие со стороны предприятий по размещению всей обрабатываемой информации в «облаке».

«Формирование стандартов и является основной приоритетной задачей для всех компаний, занимающихся разработкой платформенных решений IIoT, — объясняет Алексей Кульчицкий. — Именно для этого был создан Национальный консорциум промышленного интернета — определить “правила игры”».

Президент группы компаний «Халтек» Александр Храмов рассказал «Инвест-Форсайту», что его компания занята внедрением киберпроизводства и автоматизированных линий на российских предприятиях, которым «Халтек» поставляет станки. Станки, объединённые в линии, производят детали без участия человека. На «конвейере» творчество не нужно, поэтому применение роботов на производстве повторяемых даже мелкосерийных деталей, по словам Храмова, «оправдывает себя многократно». В качестве характерного примера тот приводит внедрение автоматизированных линий на одном из казанских заводов. В результате на заводе появился автоматизированный участок, где станки обслуживаются роботом, причем робот напрямую обращается к серверу управляющих программ и загружает эти программы в станки для обработки деталей. Участок позволяет в автоматическом режиме, без участия человека, полностью обеспечить работу одной смены, а при постоянной загрузке способен работать круглосуточно.

«Несложная доработка оборудования для подключения робота (пневмоцилиндры для открытия дверей, контактные датчики, подвод воздуха для приспособлений, программные доработки) позволила сформировать самостоятельную автоматизированную ячейку, способную работать без участия человека», — объясняет Храмов.

В дальнейшем руководство завода поставило задачу организовать загрузку/выгрузку крупногабаритных деталей на приспособления/из приспособлений с помощью робота. На другом предприятии авиационной промышленности «Халтеку» удалось создать роботизированный участок слесарной обработки деталей.

«Увы, но реализованными платформенными решениями, характеризующими промышленную революцию 4.0, пока на рынке похвастать некому. Однако реализуемые пилотные проекты, безусловно, показывают, что мы находимся на пороге глобальных изменений», — уверен Алексей Кульчицкий.

При этом надо иметь в виду, что о многих инновационных проектах просто нет информации. Например, редакции «Инвест-Форсайта» стало известно, что многие элементы «Индустрии 4.0.» внедрены на самарском предприятии компании Bosch. Подробности проекта, тем не менее, узнать не удалось.

«В России существуют очень современные предприятия, но руководство этих предприятий вряд ли захочет, чтобы кто-то рассказывал об их производстве, их концепции, так как в данный момент это их преимущество на рынке, — считает Андрей Воробьев из Mitsubishi Electric. — Мне известно, что такие компании уже есть в микроэлектронике, они полностью соответствуют высочайшим требованиям в мире и ничем не уступают европейским, американским или японским. Японские заводы в начале 2000-х внедрили платформу и на начальном этапе не раскрывали своё ноу-хау».

На уровне официальных документов Четвертая промышленная революция пока еще не стала государственной задачей, но на уровне передовых предприятий уже встречаются проекты, готовящие почву для радикальных изменений. «Индустриальный интернет» и «Индустрия 4.0.», вполне возможно, станут самыми модными словами-лозунгами в инвестиционной сфере в ближайшие годы.

Недавно в Москве состоялась конференция Tadviser Summit, посвященная использованию современных информационных технологий, на тему «Государство. Бизнес. ИТ». На одной из секций выступал Владислав Беляев, директор по ИТ группы «Черкизово», который рассказал о реализации проекта по строительству монозавода-робота по производству сырокопченых колбас. Сегодня он более подробно делится проектным опытом, а также описывает системное решение поставленных задач в рамках концепции «Индустрии 4.0».

Мясной рынок в России высококонкурентный, это касается и производства колбас. Рынок сильно сегментирован; по приблизительной оценке, у основных игроков доли рынка составляют где-то примерно 5-7%. Группа «Черкизово» работает давно и весьма успешно, выросла из Черкизовского мясоперерабатывающего завода, является одним из лидеров рынка сырокопченых колбас в России (более 20%). Группа старается выдерживать оптимальное соотношение цена/качество для потребителя.

Несколько лет назад мы поняли, что, если хотим выделиться, удержать и увеличить долю на рынке, нужно реализовать какое-то смелое решение. Встал вопрос: как развиваться и конкурировать дальше?

Было принято решение развивать стратегию с упором на качество и реализовать проект по производству колбас (в основном из своего сырья). В 2017 г. на Петербургском экономическом форуме мы подписали соглашение с Московской областью о строительстве нового высокотехнологичного завода по производству сырокопченых колбас.

Производство этого вида продукции очень сложное и трудоемкое, оно основано на соблюдении строгой рецептуры. Необходимо на всех этапах четко отслеживать качество продукции, что из-за сложности технологии изготовления достаточно трудно. Требуется строго следовать рецептурам - здесь большую роль играет человеческий фактор в производстве (как сознательные, так и случайные ошибки): не та пропорция ингредиентов, не та влажность задана и т.д. Это приводит к тому, что качество продукции может получиться разным. Если возникает какое-то нарушение, в старых схемах производства непросто найти «узкое место», где возникла ошибка или нарушение (рецептуры, качества и т.д.). Поиск причин нарушения качества при контроле готовой продукции на выходе на старых заводах относился к весьма творческой, сложной и трудно формализуемой задаче - то ли сырье не соответствующее, то ли была нарушена рецептура, может, еще какие-то факторы сказались. А ведь потребителю необходимо гарантированное, понятное качество продукции.

Было принято решение построить новый монозавод-робот в Кашире производительностью 80 тонн в сутки, который занимался бы производством только сырокопченой колбасы. Выбор местоположения завода не случаен: в Кашире у группы «Черкизово» имелся участок земли и производственные здания, поэтому было возможно в достаточно короткие сроки реализовать этот проект. Расположение завода удачное с точки зрения логистики, потому что пока Москва для нас является основным рынком сбыта, хотя работаем по всей России, но на Москву и область приходится около 20% наших продаж. Кроме того, нам удалось договориться с Московской областью о взаимном сотрудничестве и поддержке. Мы подписали соглашение и получили ряд льгот, в том числе налоговых.

Таким образом, стратегия была сконцентрирована на качестве продукции, и основными задачами, которые должен был решить новый завод, стали:

прямая цепочка производства одного вида продукции - сырокопченых колбас;

уменьшение человеческого фактора в процессе производства и связанных с этим фактором ошибок - минимальное присутствие человека на производстве;

уменьшение различных рисков безопасности в производстве;

полная интеграция всех бизнес-процессов. Контрольные точки должны быть интегрированы как на микро- (производство, переделы), так и на макроуровне предприятия (выполнение договоров, целей по объему производства и т.п.).

Завод-робот - воплощение концепции «Индустрии 4.0»

Целостная концепция проекта по строительству нового завода родилась достаточно органично, и уже потом пришло осознание, что этот проект реализуется в рамках философии «Индустрии 4.0». Была поставлена цель: спроектировать такой завод-робот, которому в буквальном смысле слова можно задать задачу выпустить столько-то тонн продукции по определенным рецептурам в выбранной упаковке, а далее все расчеты и работу он проведет качественно и в срок, то есть система сама поймет, что для этого нужно сделать. Это позволяет гибко подстраиваться под спрос по количеству и рецептуре.

Об «Индустрии 4.0» сейчас много говорится. Такого завода в области переработки мяса нет в Европе и, возможно, в Америке (может быть, есть, но нам не показали). Он по-настоящему уникальный. Многие думают, что это просто завод-робот. Но это лишь одна из граней. Задание на производство заводу-роботу можно выдавать в понятных терминах (рецептуры, упаковки, сорт колбасы и т.д.), а не в терминах систем и оборудования.

Каждый вид промышленного производства начинался со смены парадигмы и технологий, что приводило к очередной промышленной революции, к смене в целом технологического уклада и другому характеру экономических отношений: эпоха пара и механизации части работ - первая промышленная революция, затем использование электричества и переход к конвейерному производству - вторая революция, третья революция связана с использованием компьютеров и роботов, четвертая - с использованием так называемых кибер-физических систем. Последняя получила условное название «Индустрия 4.0».

Что подразумевает эта концепция? Ведь роботы были и 30 лет назад, во время третьей промышленной революции. В сегодняшней парадигме, по сути, идет объединение в одном решении роботов, искусственного интеллекта, датчиков, программного обеспечения, которые в своей совокупности образуют так называемую кибер-физическую систему. Роботы, автоматические линии и системы (ERP, MES, WMS) работают в единой цепочке под общим управлением. Что было на уже ставшем классикой производстве, использующем ERP-систему (пусть даже самую мощную)? Да, «зашиты» алгоритмы, позволяющие автоматизировать различные области деятельности и связать их с собой. Но все равно сильную роль играет человеческий фактор.

Простой пример: алгоритм ERP рассчитал остатки на складе, они вошли уже в функцию расчета объемов закупки, но пока все это рассчитывалось, какому-то сотруднику или подразделению банально не хватило детали, каких-то полуфабрикатов и т.д. Что делает сотрудник? Решает проблему - идет на склад, просит выдать в производство то, что ему срочно нужно. И все - остатки на складе другие. А если таких ситуаций много? Идет накопление ошибок в расчетах ERP в связи с изменившимися данными по факту. То есть в любом случае возникают отклонения, и они могут выходить за пределы допустимых, так как жизнь вносит свои коррективы, производство - тоже живой организм. ERP работает с виртуальными данными, со «стерильным» миром цифр. А философия «Индустрии 4.0» свела воедино физические объекты (продукцию, оборудование, сырье, полуфабрикаты и т.д.) и систему ERP.

А как решается проблема в новой концепции? Все оборудование связывается с системой ERP напрямую, все малейшие движения контролируются и видны в режиме онлайн. И ERP «видит» реальные остатки на складе, отклонения фактически сводятся к минимуму, все сырье и полуфабрикаты на последующие производственные переделы передаются автоматически, без участия человека. Количество ошибок, связанных с человеческим фактором, минимально. То есть роботы общаются между собой и с ERP, и если раньше, при классическом варианте ERP-системы, было огромное количество датчиков, собиравших показания, а люди были мостиком между системой и роботами, то здесь роботы общаются не только между собой, они встроены в саму ERP-систему. Таким образом, производственное задание система выдает сразу роботам: сколько мяса надо положить в мешалку, сколько прошло по конвейеру, сколько батонов колбасы попало в набивку.

Залог успешной реализации проекта - в его продуманной организации

Мы начали готовить проект в начале 2015 г. А уже в 2016 г. группа «Черкизово» стартовала и в 2018-м закончила строительство нового монозавода по производству сырокопченых колбас в Кашире (МО).

Строительство было начато в буквальном смысле с «чистого поля» и завершено в течение двух лет, завод имеет линейную производственную цепочку, что упрощает роботизацию. Завод вводится в эксплуатацию 18 июля. Сейчас идет этап опытно-промышленной эксплуатации.

Перед началом проектной работы мы изучали мировой опыт - посещали мясоперерабатывающие заводы в Германии, Австрии, Испании, Италии, Швейцарии, Чехии. Зарубежные коллеги охотно делились опытом, этот обмен знаниями во многом был основан на личных контактах. Есть некая «цеховая» солидарность, так что бенчмаркинг был успешным. Итогом ознакомительных поездок и изучения лучших практик в подобных производствах был масштабный анализ предложений производителей оборудования, современных многофункциональных роботов. После накопления опыта был сделан черновой план проекта завода, над ним работали как свои специалисты, так и на аутсорсинге (российские и зарубежные консультанты, эксперты разных профилей, подрядчики). Это было плотное совместное участие, командная работа большого числа своих и привлеченных специалистов. В итоге было выбрано оборудование десяти производителей из разных стран (Италии, Испании, Германии, Японии и др.). Надо отметить, что глубокий анализ отрасли в России и за рубежом показал: таких комплексных решений «под ключ» ни у кого не было, ни у одного производителя оборудования. Мы бы с удовольствием взяли за основу готовое системное решение по производству монопродукта с большим объемом производства, но никто не смог предложить ничего подобного.

Поэтому и была создана многофункциональная проектная группа, задачей которой было собрать решение в единый завод из мозаичных решений, предлагаемых на рынке оборудования, то есть предложить комплексное интегрированное решение по производству. Это была творческая работа, со множеством итераций: проект «перерисовывался», возвращался на доработку, многократно обсуждался.

Итогом колоссальной годовой работы проектной группы стало разработанное ключевое техническое задание. Работа была очень эффективной, и отклонения по финансам, инвестициям, срокам, техническим характеристикам вписались в допустимые пределы. Проект, конечно, очень масштабный и по инвестициям, они составили порядка 7 млрд руб. Успешность проекта во многом связана еще и с тем, что и руководство, и акционеры, и сотрудники вложили в него много сил.

Само по себе решение можно с полной ответственностью отнести к ноу-хау, так как компоновка столь «разношерстного» оборудования от разных производителей с абсолютно отличающимся программным обеспечением ставила задачи инновационного характера. В процессе анализа оборудования оказалось, что да, оно качественное и с хорошими характеристиками, то есть уровень «железа» очень высок, но есть проблемы с идущим в комплекте с оборудованием программном обеспечением, это во многом «вчерашний день». Более того, чтобы связать оборудование разных производителей, надо в любом случае перепрограммировать его. Были сформулированы технические задания силами проектной группы, и это задание было выдано зарубежным производителям, фактически наши специалисты их обучали в этом плане. Было очень много встреч и поездок к производителям оборудования. Они, конечно, немного возмущались, не хотели что-то менять, но потом убедились, что мы правы и предлагаем разумные решения по модификации их программного обеспечения. Думаю, это и для них был огромный позитивный опыт участия в таком проекте.

А для нас было приятной новостью то, что западные специалисты могут сделать отличное оборудование, но связать его в подобное единое мощное решение из разных элементов с разными интерфейсами не могут. Наша проектная команда и специалисты с этим успешно справились. В этом заключается настоящее ноу-хау нашего проекта - в его системности.

Новое системное решение - новая технология производства

Продукция производится из нашего сырья, в том числе охлажденного, из наших хозяйств (они находятся по всей стране), поэтому мы можем гарантировать качество.

Фактически человек соприкасается с продуктом на входе техпроцесса и на выходе: при разгрузке машин с сырьем и загрузке палет с уже готовой и упакованной колбасой. Только на этих этапах остались ручные операции. Машина разгружается, и сырье поступает на так называемый «робот-склад». Это огромный ангар со стеллажами, темный, людей там нет, укладчики-роботы разбирают палеты и отвозят их в нужные места. В автоматизированном складе каждому ящику с каждым видом сырья присваивается код. ERP проверяет остатки на складе и в производстве, загрузку оборудования и выдает команду о подаче ящиков с сырьем в производство. Сырье поступает на автоматическую линию фаршесоставления (набивка колбасы). Результатом работы этой линии является набитая в оболочку колбаса.

Пока на стартовом пуске отрабатывается пять - семь рецептур, затем их будет значительно больше. При этом роботизированный завод позволяет быть гибким в рецептурах. Система автоматически подстраивается под их изменение и задаваемый размер (калибр) колбасы, можно также менять вид и параметры упаковки.

После этого продукция поступает на следующий передел. Роботы развешивают колбасу на специальные подвесы и вставляют их в рамы, а затем перевозят в термокамеры. В зависимости от вида колбасы и рецептуры процесс созревания сырокопченой колбасы может длиться до месяца.

Следующий этап производства также осуществляется роботами с искусственным интеллектом. Эти роботы, называемые «шатлы», осуществляют мониторинг зрелости колбас в термокамерах. Фактически этот мониторинг упрощается тем, что зрелость колбасы определяется ее усушкой. Поэтому здесь можно избежать излишних датчиков и сложных контрольных мероприятий - роботы взвешивают полуфабрикаты и определяют зрелость колбас по степени усушки. Эксперт-технолог при необходимости выборочно участвует в контроле качества на этом этапе, корректирует работу роботов. Если колбасе надо «дозреть», робот дает задание, и колбаса находится в термокамере еще столько, сколько нужно.

При готовности продукции роботы «снимают» колбасы с подвесов, и продукция поступает на линию упаковки. Роботы-упаковщики - уникальные: клеят этикетки, упаковывают продукцию, причем без контроля человека, по заданным заранее параметрам, формируют полностью вид упаковки в зависимости от характера продукции (например, делают ящики для упаковки необходимого размера).

И вот конечный этап, где снова появляются люди. Они забирают сформированные палеты с продукцией и грузят на машины.

Весь завод обслуживают около 120 человек, при этом его производственная мощность может достигать 100 тонн в день. Если бы завод был построен «по старинке», без такого количества взаимосвязанных между собой линий, роботов, ERP и искусственного интеллекта, персонала потребовалось бы в несколько раз больше.

Фактически осуществляется прямое управление завода с минимумом интерфейсов между роботами и небольшим количеством датчиков.

Есть иллюзия: много датчиков - значит хорошо, но это не так. Неправильно мнение, что обилие параметров и огромного объема их обработки равно «Индустрии 4.0». Таким образом, собирается не просто массив больших данных, а только реально нужная информация, и она обрабатывается, на этой основе делаются выводы и прогнозы. Оптимальное решение как раз там, где сложность системы максимально снижена: снижается число возможных отказов и увеличивается надежность работы оборудования.

Большое внимание в проекте было уделено вопросам экологии. Завод стоит рядом с лесом, в Подмосковье, в удалении есть поселок. Природе не должен быть нанесен урон, это было очень важным условием проекта. Заранее, до строительства завода, была продумана подробная схема очистки отходов завода, сделан проект очистных сооружений, который успешно реализован с соблюдением всех норм. Эти очистные сооружения очень современные и дорогие, и проектировались они очень долго. Более того, их строили практически столько же времени, сколько и само производство. Очистные сооружения расположены в отдельном здании, выполняется весь необходимый цикл очистки, учитывающий специфику производства.

Кадры решают все: новая парадигма, новые требования к кадрам

Такой завод сокращает необходимость в низкоквалифицированном персонале, но увеличивает потребность в специалистах высокого уровня: инженерах, ИТ-специалистах, специалистах-смежниках (со знанием инженерных наук, ИТ, программирования). Мы отказываемся от низкоквалифицированных сотрудников, выполняющих ручные операции, но зато имеем дефицит высококвалифицированных сотрудников.

Часть специалистов мы готовили последние полтора года: обучали, проводили тренинги, поскольку у нас было действующее производство сырокопченых колбас. Что касается ИТ, то приглашали и внешних специалистов, и готовили своих - и по линии SAP, и по линии автоматизированных систем и роботов. Какое-то время у нас будут работать и сопровождать проект иностранные специалисты, пока мы не подтянем наших. Они приезжают, обучают наших сотрудников, а часть персонала мы отправляем на похожие производства, может быть, не такого уровня, потому что наш проект уникальный.

Необходимо отметить, что в России инженеры, программисты, ИТ-специалисты различных направлений имеют очень хорошую квалификацию, но их кардинально не хватает. Группа «Черкизово» заинтересована в специалистах инженерных специализаций, имеющих системный взгляд, умеющих принимать комплексные решения и работать в команде. Сейчас особенно актуальна как раз междисциплинарность. Мы платим и готовы платить им очень хорошо, на уровне крупных зарубежных компаний.

Наши сотрудники всех уровней обязаны проходить внутрикорпоративное обучение (в режимах онлайн и офлайн) и развиваться. Для этого на портале компании можно отслеживать в своем рабочем кабинете те курсы, которые предлагает служба управления персоналом. Есть целый каталог тренингов, который постоянно обновляется. Таким образом, персонал постоянно проходит повышение квалификации по актуальным темам управления и производства.

Проект реализован, завод построен, работа начинается

Подводя итоги, можно еще раз выделить те неоспоримые плюсы, которые дает реализация такого проекта по строительству полностью роботизированного монозавода, который является наглядной реализацией подхода «Индустрия 4.0»:

тотальная автоматизация убирает человеческий фактор;

интегрированная цепочка процессов;

ключевые показатели производства онлайн;

управление качеством по всей технологической цепочке;

достоверность информации по всей цепочке;

меньше разрывов между планом и операциями;

достоверная информация для принятия решений по производству и продажам;

контрольные точки, интегрированные в производственный процесс, не дают отойти от запланированных параметров.

Этим проектом можно гордиться. Сейчас идет прогон, инженеры-наладчики проверяют оборудование, выпускается пробная продукция. По мнению генерального директора «Черкизово» Сергея Михайлова, завод является уникальным в своем классе, не только потому, что он один из крупнейших в России и Европе, но и потому, что он использует новейшие технологии, в него вложен огромный опыт группы «Черкизово» и в области информационных технологий, и отраслевой.

Со времен первой промышленной революции технологические достижения позволили значительно увеличить производительность промышленности. Паровые двигатели снабжали энергией заводы в XIX веке, электрификация привела к началу массового производства в начале ХХ века, а в 70-х годах XX века в промышленность пришла автоматизация. Однако в последующие десятилетия технологический прогресс в области промышленного производства не отличался своей масштабностью, особенно по сравнению с прорывами в области информационных технологий, мобильной связи и Интернет-коммерции.

Сегодня мы наблюдаем приход четвертой промышленной революции, известной также под термином «Индустрия 4.0 », ключевыми аспектами которой являются 9 фундаментальных технологических достижений современности. В рамках концепции Индустрии 4.0 различные датчики, оборудование, продукция в производстве и информационные системы объединятся в рамках производственной цепочки, выходящей за пределы одного предприятия. Эти взаимосвязанные комплексы, так называемые киберфизические системы, будут взаимодействовать друг с другом через Интернет на основе стандартных протоколов, а также самостоятельно собирать и анализировать данные, чтобы прогнозировать отказы, самостоятельно настраиваться и адаптироваться к изменениям внешней среды. Это в свою очередь увеличит производительность, даст толчок развитию экономики, будет способствовать промышленному росту, а также изменит требования к профессиональным навыкам персонала предприятия, что, в конечном счете, повысит уровень конкурентоспособности компаний и регионов.

Мы рассмотрим основные технологические концепции, составляющие основу 4-ой промышленной революции, и выясним, в чем заключаются их преимущества для предприятий-производителей высокотехнологичной продукции.

9 компонентов Индустрии 4.0.

Многие современные производители уже применяют на своих предприятиях отдельные технологии, которые формируют основу Индустрии 4.0 . Их объединение в рамках единой концепции позволит преобразить производство: полностью интегрированный и оптимизированный технологический поток со значительно возросшей эффективностью всех этапов меняет отношения не только между производителями и заказчиками, но и между человеком и машинами.

Цифровое моделирование.

В настоящее время 3D моделирование объектов, материалов и производственных процессов широко используется на этапе разработки нового продукта. В будущем же эта технология будет широко использоваться и в процессе производства, что позволит в реальном времени использовать актуальные данные для представления физического мира в виде виртуальной модели, включающей в себя оборудование, изделия в производстве и персонал предприятия. Таким образом, значительно сократится время настройки оборудования и увеличится качество выпускаемой продукции.

Опыт «Совтест АТЕ»

По завершении разработки продукт передается на производство, на этом этапе возникает большая вероятность того, что при первом прогоне обнаружатся какие-либо ошибки разработки или технические решения, которые не совместимы с технологией производства. Приняв в производство такой продукт, заготовив для него оснастку, на выходе мы можем получить частично или полностью неработающее изделие. Или, например, для его изготовления потребуется менять технологии, закупать новое оборудование, перестраивать процесс производства. Все это приводит к дополнительным затратам на производство.

Чтобы избежать подобной ситуации на собственном производстве, в компании «Совтест АТЕ» установлен программный продукт Valor MSS Process Preparation фирмы Mentor Graphics с встроенным программным модулем DFA-анализа (Data Flow Analysis – анализ потока данных), который позволяет проверить технологичность и оценить возможность сборки изделия с использованием существующих ресурсов на производстве. Модуль проводит симуляцию сборки и выполняет аналитические тесты на технологичность и тестопригодность. Кроме того, при подключении к базе данных компонентов VPL (Valor Part Library) модуль сопоставляет физические размеры компонентов (габариты, размер и шаг выводов), указанных разработчиком, с размерами реальных компонентов. Выявленные программой замечания можно исправить до изготовления оснастки и запуска производства.

Большие данные и бизнес-аналитика

Аналитика, основанная на работе с большим объемом данных, лишь недавно внедренная в сферу промышленного производства, позволяет оптимизировать качество продукции, экономить энергию и повысить работоспособность оборудования. В контексте Индустрии 4.0 сбор и всесторонняя оценка данных, полученных из разных источников – от производственного оборудования, ERP- (Enterprise Resource Planning) и CRM-систем предприятия (Customer Relationship Management), – станет стандартным инструментом для поддержки принятия решений в реальном времени.

Опыт «Совтест АТЕ»

На предприятии «Совтест АТЕ» сбор информации для анализа и оптимизации процесса производства осуществляет MES-система (система управления производством), технические средства которой позволяют собирать, сохранять и обрабатывать следующую информацию:

Работа оборудования: время работы, простоя и их причины
Работа персонала: статистика по производительности, ритмичность работы
Информация по найденным дефектам и их исправлениям, включая информацию по способу их обнаружения, о ресурсах и персонале, участвующих в их исправлении.

Вся собранная информация предоставляется в виде отчётов, которые могут отображаться в текстовой, табличной или графической форме.

Анализируя представленные отчёты и используя модуль по планированию производства, можно:

определить загруженность ресурсов и персонала для последующей оптимизации;
обнаружить узкие места на производстве и принять меры для их устранения;
определить наиболее часто повторяющиеся дефекты с предположительным местом (процессом) их возникновения для последующего анализа причин возникновения и принятия мер для их предотвращения;
контролировать сроки выполнения заказов и планировать работу производства для следующих заказов.

Данная информация помогает определить состояние дел на производстве и принять меры по его оптимизации и повышению его эффективности.

Автономные роботы

Промышленные роботы уже долгое время используются на крупных предприятиях в различных отраслях промышленности для выполнения сложных задач. Но сегодня роботы всё больше становятся функционально независимыми, гибкими и исполнительными по сравнению с их предшественниками. Со временем они начнут взаимодействовать друг с другом и не только спокойно работать бок о бок с человеком, но и обучаться. В будущем такие роботы будут стоить меньше, но обладать большими возможностями, чем те, что используются на производстве сегодня.

Горизонтальная и вертикальная интеграция систем

Большая часть из огромного количества использующихся в настоящее время информационных систем не являются полностью интегрированными. Индустрия 4.0 требует пересмотра отношения к этим сетям. Необходима полная интеграция всех процессов деятельности (коммерческих и производственных). Для этого важно наладить тесное взаимодействие не только на различных уровнях (департаментах) внутри предприятия, но также и между различными предприятиями-партнерами по производственному циклу.

Промышленный Интернет вещей

Сегодня лишь часть датчиков и оборудования на производстве объединены в одну сеть. Причем это, как правило, объединение в рамках классических иерархических структур, в которых датчики, периферийные устройства и автоматические контролеры подчинены единой вертикальной системе управления производством. Но с развитием промышленного Интернета вещей, все больше устройств будут оснащаться вычислительными мощностями и стандартными сетевыми протоколами. Таким образом, оборудование будет самостоятельно обрабатывать данные, взаимодействовать между собой на низовом уровне и лишь по необходимости обращаться к централизованной управляющей системе.

Информационная безопасность

Многие компании до сих пор используют закрытые, не подключенные к глобальной сети системы управления производством. С увеличением сетевого взаимодействия и использования стандартных протоколов растет и потребность в обеспечении информационной безопасности основных промышленных систем и производственных линий. В результате неотъемлемыми критериями кибербезопасности становятся защищенный доступ, надежная связь, а также тщательный контроль доступа оборудования и пользователей к сетям управления.

Облачные технологии

Некоторые компании в своей работе уже частично используют облачное программное обеспечение, но с развитием Индустрии 4.0 данная технология будет применяться для решения большего количества задач. Со временем качество технологии облачного хранения улучшится, время получения отклика сократится до миллисекунд, и даже работа систем управления производственными процессами в будущем будет основываться на облачных технологиях.

Аддитивное производство

Промышленность только начала осваивать возможности аддитивных технологий, такие, как, например, применение 3D-печати для прототипирования и производства отдельных деталей. С приходом Индустрии 4.0 методы аддитивного производства будут широко использоваться для мелкосерийного производства уникальной продукции. Например, предприятия аэрокосмической промышленности уже начинают применять аддитивные технологии для создания новых воздушных судов, снижая их вес, и тем самым, сокращая расход сырья и материалов.

Дополненная реальность

Системы дополненной реальности могут применяться для различных целей: например, при выборе частей на складе или для отображения инструкций по ремонту и обслуживанию техники на портативных устройствах. Такие системы только начали развиваться, но в будущем станут широко использоваться для предоставления работникам актуальной информации, помощи в принятии решений в режиме реального времени и выполнении различных задач. К примеру, можно будет получить инструкцию по замене детали в неисправной системе непосредственно в момент ее осмотра с помощью очков дополненной реальности.

Влияние Индустрии 4.0

В целях формирования правильного представления о том, какой вклад может внести внедрение Индустрии 4.0 в различные отрасли промышленности, ведущей консалтинговой компанией Boston Consulting Group был проведен анализ деятельности ведущих мировых компаний Европы, США и Азии в рамках этой концепции. Результаты показали, что четвертая промышленная революция благоприятно повлияет на 4 показателя:

Производительность. В ближайшие 10-15 лет Индустрия 4.0 будет освоена значительным числом компаний, повысив производительность компаний только в Германии на 90-150 миллиардов евро. Операционные расходы на производство, исключая стоимость сырья и материалов, снизятся примерно на 15-25 %. Полная себестоимость изделий (с учетом материалов) сократится на 5-8%. Однако эти показатели могут меняться в зависимости от того, в какой отрасли занята компания. Предприятия, серийно производящие промышленную продукцию, смогут достигнуть еще большего увеличения производительности (на 20-30%), автопроизводители же могут прогнозировать рост до 10-20%.
Рост выручки. Внедрение Индустрии 4.0 также будет способствовать увеличению дохода. Необходимость оснащения предприятий современным оборудованием и новейшими информационными приложениями, а также повышение спроса потребителей на более широкий спектр новых товаров в будущем добавит к росту ВВП промышленно развитых стран до 1% в год.
Занятость населения. По данным проведенного анализа, уровень занятости населения под влиянием внедрения Индустрии 4.0 увеличится на 6% уже за первые 10 лет. А что касается сектора разработки механических и инженерных решений, то здесь рост спроса на персонал может достигнуть 10%. Однако, будут востребованы специалисты с новыми профессиональными навыками. В краткосрочной перспективе тенденция к большей автоматизации вытеснит низкоквалифицированных рабочих, которые в основном выполняют несложные повторяющиеся задачи. В то же время, широкое использование программного обеспечения, различных средств связи и аналитики увеличит спрос на персонал со знаниями в области программирования и IT технологий, например, на специалистов в области мехатроники. Приспособление к изменениям в требованиях к квалификации сотрудников является одной из ключевых задач развития предприятий.
Инвестиции. Предполагается, что адаптация производственных процессов под концепцию Индустрии 4.0 потребует от компании инвестиций в размере 1-1,5% ее дохода в течение десяти лет.

Кроме того, Индустрия 4.0. непосредственно повлияет не только на производителей и их трудовые ресурсы, но и на компании, которые поставляют производственные системы.