Промышленная революция 4.0. Происходит ли в России Четвертая промышленная революция? Россия замерла на пороге

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.

Первая промышленная революция стартовала в XVIII веке с использованием силы пара, которая позволила механизировать производство.

Вторая революция ознаменовалась применением в конце XIX столетия электроэнергии, что содействовало развитию массового производства.

Третья, возникшая в 1950-х годах и продолжающаяся по сегодняшний день, дала миру электронику и информационные технологии, которые сегодня управляют производством. И сейчас в параллель с ней начался этап новой промышленной революции, переход к так называемой Индустрии 4.0.

В начале нынешнего года в швейцарском Давосе состоялось 46-е заседание Всемирного экономического форума, титульной темой которого была названа четвертая промышленная революция.

Как заявил в своем выступлении основатель и бессменный президент форума Клаус Шваб, человечество стоит на пороге перемен, аналогов которым еще не было, и продемонстрировал это робот HUBO, ставший «участником» мероприятия.

Он «родился» после аварии в 2011 году на японской атомной электростанции «Фукусима» в результате конкурса на создание робота-спасателя, способного выполнять разноплановые задачи в опасных условиях. Победителем стал двуногий андроид HUBO от Корейского института передовых технологий KAIST. У него человеческие пропорции — рост 180 см и вес 80 кг, он может самостоятельно двигаться, распознавать лица и речь людей. При этом его сенсоры и программное обеспечение позволяют выходить за границы возможного для человека — например, глаза робота действуют независимо друг от друга, детально исследуя местность и формируя ее трехмерную карту. HUBO способен выполнять цепочку действий, среди которых — передвижение по сложному рельефу, расчистка мусора, применение различных рабочих инструментов и даже вождение внедорожника.

Что такое Индустрия 4.0?

Индустрия 4.0 характеризуется сочетанием технологий, «которые размывают границы между физической, цифровой и биологической сферами», — заявил Клаус Шваб. Таким образом, скорее речь о симбиозе нескольких явлений, среди которых роботизация — лишь одно из многих. Есть, к примеру, нейросети — «коллективный мозг», Интернет вещей — сеть объектов, способных взаимодействовать друг с другом и внешней средой, воспринимать команды и «коллективно» их выполнять.

Переход к Индустрии 4.0, очевидно, связан с углублением достижений третьей промышленной революции — высокотехнологичных решений. Это может существенным образом перекроить рынок труда, поскольку инновации могут исключить участие человека во многих производственных сферах.

Как будем жить в эпоху Индустрии 4.0?

Давосский форум подготовил специальный доклад The Future of Jobs, посвященный этой теме. Эксперты опросили 2,5 тыс. компаний в странах, где занято более половины совокупной мировой рабочей силы — в США, Германии, Японии, Китае, Индии, Бразилии, ЮАР. Выводы такие: революция неизбежна, она приведет к росту спроса на управленцев и специалистов, занятых в высокотехнологичных областях, многие из которых будут работать в «виртуальных офисах», находясь в разных точках мира.

Сотни профессий отомрут, возникнут сотни других. По мнению исследователей, около 65% детей, которые сейчас отправляются в начальную школу, будут работать по специальностям, пока не существующим. При этом помимо информационной и компьютерной грамотности базовыми навыками для профессионалов будущего станут умение учиться, критическое мышление и самоконтроль. Фактически речь идет о том, что подрастающему поколению не доведется довольствоваться полученной после школы специальностью, их трудовой путь будет в обязательном порядке связан с адаптацией к возникающим вызовам и непрерывным развитием.

Подобные вопросы активно обсуждаются и в нашей стране. Вот уже несколько лет Агентство стратегических инициатив (АСИ) и Московская школа управления «Сколково» реализуют проект, получивший название «Атлас новых профессий» (и об этом я здесь уже писал пару лет назад).

Атлас описывает ключевые тренды, влияющие на развитие ситуации на рынке труда, анализирует положение дел во всех базовых отраслях экономики, а кроме того, содержит перечень 180 наиболее востребованных в перспективе профессий. Глава АСИ Андрей Никитин призывает: «Покажите „Атлас“ детям. Может быть, ваш ребенок найдет в нем то будущее, о котором мечтает».

С большой долей уверенности, говорят составители «Атласа», можно предсказать следующие тренды — глобализацию (речь идет в том числе о команде специалистов из разных стран, работающих дистанционно), внедрение сложных управленческих систем, автоматизацию и использование программируемых устройств (и тот же «Интернет вещей»), рост требований к экологичности.

Тенденции новой индустриальной революции реализуются по-разному в разных отраслях.

Например, горно-металлургическая отрасль в будущем неизбежно будет находиться под воздействием таких глобальных процессов, как роботизация и автоматизация. Отрасль будет разворачиваться в сторону более «чистого» производства, повышения качества технологических процессов. И постепенно нормой станет «белая» металлургия — философия, постулатами которой являются внедрение наилучших технологий, высокий уровень образования персонала, экологичность, комфортные условия труда. Рабочие при этом будут выполнять меньше физических операций, чем сейчас. Особенно крепко это укоренится скорее даже в добыче, чем переработке. Причем речь не только о самих производственных площадках, но и о вспомогательных блоках. Чаще будут внедряться безлюдные технологии, а сотрудники начнут работать дистанционно в виртуальных командах и телеметрических системах. В ряде случаев будет развиваться производство с минимальным количеством людей и большим количеством технологий, восполняющих их отсутствие (например, удаленная медицина).

Отдельные металлургические профессии (а их сейчас более 500) начнут сокращаться, их место займут новые. К примеру, появятся супервайзеры оборудования (для сопровождения сложной техники), «экорециклеры» (для решения задач по утилизации отходов и восстановления окружающей среды), конструкторы новых металлов (для создания сплавов с заданными или изменяющимися свойствами), проектировщики оборудования порошковой металлургии (для получения металлов на стыках разных наук).

В добывающем секторе прогнозируется спрос на системных горных инженеров (для работы с объектами природопользования на полном жизненном цикле), экоаналитиков (для анализа угроз для окружающей среды), инженеров-интерпретаторов телеметрии (с оговоркой, что в дальнейшем эти функции также сможет выполнять машина), инженеров роботизированных систем, операторов беспилотных аппаратов (для разведки месторождений), координаторов распределенных проходческих команд.

Учеба — не только в школе и в вузе, а всю жизнь

Прогнозируется, что спрос на ряд специалистов будет неуклонно падать. В этом списке такие популярные у сегодняшних выпускников профессии, как бухгалтер, аналитик, юрисконсульт, нотариус, логист, переводчик. И сегодня, к примеру, исчезает профессия турагента, чему способствует растущая популярность сервисов онлайн-бронирования и компьютерная грамотность населения.

Наряду с этими тенденциями вырастает спрос на кросс-отраслевые компетенции.

Однако встает вопрос: где будут готовить кадры для новой экономики? АСИ рассчитывает совместно с Минтруда и другими заинтересованными органами власти выпустить уже официальный перечень новых и перспективных профессий, под которые будут разрабатываться стандарты. Тогда можно будет наконец говорить о начале подготовки кадров.

Картина будущего, описанная в исследованиях и документах, может и не реализоваться полностью, ведь жизнь богаче. Есть и запросы практиков — работодателей, есть и частные инициативы, развивающие новые направления социального развития, есть и мероприятия подобные международным чемпионатам WorldSkills — они тоже вырабатывают профессиональные и образовательные стандарты.

Но ясно одно: профессионал будущего в случае надобности должен будет легко и быстро перестраиваться и переучиваться под новые задачи и новые занятия.

(По материалам Марии Богородской с использованием корпоративных СМИ ООО УК «МЕТАЛЛОИНВЕСТ»)

LIGNA 2015 новое понятие «Индустрия 4.0» упоминалось везде: на баннерах, в каталогах, на семинарах и просто в разговорах. Давайте разберемся что это за понятие, откуда оно взялось и чего от него ждать в нашей отрасли.

Что это?

Индустрия 4.0 – это так называемый «проект будущего» немецкого федерального правительства. Это стратегический план развития экономики Германии, предусматривающий совершение прорыва в области информационных технологий. Но в отличие, например от США, где развивают IT-технологии в сторону социальных сетей, развлечений, коммуникаций, немцы ставят задачу подключения к сети промышленного оборудования и целых производств.

Максимального эффекта предполагается добиться от соединения традиционно сильных позиций Германии в области индустрии с новейшими достижениями в области информатизации.

Почему 4.0 ?

Считается, что новое направление развития промышленности знаменует собой четвертую индустриальную революцию. Первая была связана с заменой в конце 18 — начале 19 века мускульной силы рабочих на энергию пара и воды в первых машинах. Вторая — с электрификацией и внедрением конвейерного производства в начале 20 века. Третья революция произошла в 60-70-е годы прошлого столетия в связи с развитием числового программного управления (ЧПУ) и микропроцессоров.

Четвертый этап, по мнению немецких экспертов, должен быть связан с интернет и искусственным интеллектом. «Умное оборудование» на «умных фабриках» будет самостоятельно, без участия человека выходить в сеть, передавать и получать необходимую для работы информацию.

Исходная ситуация.

Германия является поставщиком промышленного оборудования и технологий для всего мира. Марка «сделано в Германии» всегда говорила о качестве и надежности.

Однако, конкуренты не дремлют. Китай, а теперь уже и другие развивающиеся страны активно осваивают новые технологии и предлагают свое оборудование. Причем данную ситуацию во многом создали сами западные страны, перенося свои производства в страны третьего мира — в результате они попали в зависимость от стран-фабрик. Теперь возникает задача по возращению самостоятельности и возрождения индустрии на родине.

США решают эту задачу в том числе возобновлением добычи энергоресурсов на своей территории, чем создают предпосылки для возврата производств из Азии и Европы.

У Германии нет таких природных ресурсов, как в США, рабочая сила здесь дорогая и, кроме того, существует демографическая проблема, связанная со старением населения.

Чтобы оставаться лидером необходимо поднять и без того высокую эффективность и максимально сократить использование в производстве человеческого труда. Такие задачи и призван решить проект Индустрия 4.0 .

Основные даты:

Январь 2011 – инициирование проекта.

Ноябрь 2011 – проект принят правительством в рамках плана «Хай-тек стратегия 2020».

Январь – октябрь 2012 – создание рабочей группы по координации проекта выработка первых рекомендаций по внедрению.

Апрель 2013 – промышленные Союзы Германии BITKOM, VDMA и ZVEI, объединяющие около 5000 компаний, основали так называемую Платформу «Индустрия 4.0» http://www.plattform-i40.de При поддержке платформы создаются самоорганизующиеся рабочие группы по различным аспектам внедрения проекта.

2014-2015 проведение многочисленных форумов и дискуссий, первые внедрения. В 2015 году практически все промышленные выставки в Ганновере прошли под лозунгами четвертой индустриальной революции, включая выставку по деревообработке LIGNA.

14 апреля 2015 опубликована стратегия разворачивания проекта с промежуточными датами по каждому разделу до 2020 года http://www.plattform-i40.de/sites/default/files/150410_Umsetzungsstrategie_0.pdf

Инициатор проекта

В январе 2012 г. проект был предложен федеральному правительству Исследовательским Союзом Германии (Forschungsunion), объединяющим представителей науки и экономики.

Координатор проекта

Рабочая группа под руководством доктора Зигфрида Даиса (Siegfried Dais), заместителя директора фирмы Robert-Bosch GmbH и профессора Хеннинга Кагерманна (Henning Kagermann), президента академии технических наук.

Бюджет проекта

На реализацию первого этапа разворачивания проекта правительством предусмотрено 200 млн. евро из государственного бюджета. Здесь следует иметь в виду, что финансирование предназначено только для инициирования и подготовки базы для запуска процесса — в будущем проект объективно будет развиваться промышленными предприятиями самостоятельно. Бизнесом выделено уже дополнительно 300 млн. евро.

Для сравнения на проекты, связанные с энергетикой и возобновляемыми источниками энергии, в общей сложности выделено более 4 млрд. евро.

Основные концепции

Проект «Индустрия 4.0» базируется на идеях «интернета вещей» — IoT (Internet of things) и «киберфизических систем» — CPS (Cyber-Physical Systems).

Речь идет о превращении неодушевленных предметов (в данном случае – компонентов производственной системы) в активных пользователей интернет. Уже сегодня многие «умные» системы могут выходить в сеть без участия человека – вспомним «умный дом», современные автомобили, интеллектуальные парковки, системы экомониторинга, энергообеспечения. Количество подключенных к сети устройств в ближайшее время превысит численность населения планеты, а к 2020 году по прогнозам аналитиков — составит 26 миллиардов.

Для производства возможность различных компонентов общаться через сеть открывает невероятные перспективы. В «умных фабриках» машины будут понимать свое окружение и смогут общаться по единому сетевому протоколу между собой, а также с логистическими и бизнес-системами поставщиков и потребителей. Производственное оборудование, получая сведения об изменившихся требованиях, сможет само вносить корректировки в технологический процесс. В результате производственные системы станут способны к самооптимизации и самоконфигурации, оборудование будет осуществлять самодиагностику, произойдет дальнейшее повышения гибкости и индивидуализации продукции.

Заготовка сможет сообщать станку какие именно операции необходимы для ее обработки и какой инструмент выбрать, а транспортной системе – по какому маршруту следует ее передать для последующей операции. Детали агрегатов смогут сами сигнализировать о своем износе и передавать через интернет заказы изготовителям запчастей и предупреждать службы сервиса о планируемых ремонтах.

Индустрия 4.0, благодаря гибкости и адаптивности, обеспечиваемой киберфизическими системами, поможет реализовать массовое производство по индивидуальным заказам (нем. «Losgrösse =1» — «размер партии =1») , что позволит снизить цену продукции. Классические методы организации производства предполагали, что поточным методом можно изготавливать только большие партии товаров. Благодаря новым принципам организации производственных процессов, становится возможным индустриальным способом изготавливать и единичные изделия.

Уже сегодня наблюдается устойчивая тенденция к переходу от жесткого централизованного управления производственными процессами к децентрализованной модели сбора, обработки информации и принятия решений. Причем уровень автономности непрерывно растет. В конечном итоге такая система становится активным компонентом, способным самостоятельно управлять своим производственным процессом.

В качестве примера применения киберфизических систем в производстве можно привести завод Chrysler в Толедо. Каждый день здесь выпускается более 700 кузовов для автомобилей Jeep Wrangler.

При этом задействованы 259 немецких роботов KUKA, которые «общаются» с 60 000 (!) других устройств и станков. Обмен и хранение данными организованы по облачной технологии. Современные решения позволили существенно повысить производительность и гибкость.

Вот, что говорит по этому поводу руководитель немецкого исследовательского центра искусственного интеллекта (DFKI) профессор Вольфганг Вальстер (Prof. Dr. Wolfgang Wahlster): “Киберфизические системы в корне изменят традиционную логику производства, поскольку каждый рабочий объект будет сам определять, какую работу необходимо выполнить… Появление у машин способности понимать определенную ситуацию приведет к абсолютно новому уровню качества в промышленном производстве. Взаимодействие между большим количеством отдельных компонентов позволит вырабатывать решения, которые ранее было невозможно запрограммировать на производственных установках… “ существенно повысить производительность и гибкость.

“Наглядный пример этому – муравейник, где каждое насекомое по отдельности не является особо интеллектуальным, но когда одновременно взаимодействует большое количество муравьев, они могут вырабатывать удивительные решения. Это явление также используется в Индустрии 4.0”.

Что у других?

Инициатива немцев нашла отклик в мире:

— в США в 2014 году создан некоммерческий консорциум промышленного интернета (Industrial Internet),

— в Китае принята доктрина «Китайское производство 2025» и поставлена задача последовательно довести уровень своей промышленности от 2.0 до 3.0 и затем также прорываться к 4.0.

— японцы активно обсуждают собственные концепции “Connected Factories” (подключенных к сети фабрик) для своей индустрии (Monodzukuri)

Критика

Проект Индустрия 4.0 инициирован “сверху”. И как любое такое начинание продвигается медленно, обрастает большим количеством организаций. Сами немцы говорят о медлительности, забюрократизированности, отсутствии реальных результатов.

Критикуется типично немецкая склонность все сначала систематизировать и расписать по пунктам и лишь потом начать действовать, поэтому высказываются опасения, что пока немцы оттачивают формулировки на многочисленных конференциях и форумах, американцы могут продвинуть свой промышленный интернет до практических внедрений.

Однако, согласимся, что лучше медленно, но надежно продвигаться вперед, чем не делать этого вовсе. Отрадно, когда в одной из самых развитых индустриальных стран правительство не останавливается на достигнутом, а прикладывает максимум усилий, чтобы нацелить лучшие умы на решение стратегических задач и сплачивает на этом направлении бизнес и науку.

Опасения

Левые политики Германии высказывают опасения, что Индустрия 4.0 может нанести удар по занятости. Приводятся данные, что в долгосрочной перспективе из 30,9 млн. рабочих мест роботы и компьютеры заменят около 18 млн. — то есть 59 %.

Сторонники прогресса возражают — новые подходы как раз нацелены на стимулирование экономики Европы и устранению диспропорций в международном распределении занятости, возникших в результате безудержного переноса производств в страны третьего мира. Кроме того, четвертая индустриальная революция угрожает далеко не всем профессиям. Рынок труда измениться, будут востребованы профессионализм и компетентность.

Четвертая революция в нашей отрасли

Естественно деревообработка в целом и мебельная промышленность в частности не находятся на переднем краю индустриального прогресса. Однако на выставке LIGNA 2015 в Ганновере новые подходы стали заметны и в нашей отрасли. Откровенно говоря, радикальных новинок, связанных именно с киберфизическими системами и «умными фабриками», пока не появилось. Под лозунгами Индустрии 4.0 посетителям предъявлялись более ранние разработки, связанные с автоматизацией и индивидуализацией производства. Просто чаще стали использоваться эпитеты: компьютеризированный, цифровой, интегрированный, интеллектуальный и т.п.

Что действительно бросалось в глаза на LIGNA 2015, так это обилие и разнообразие роботов. Раньше их было меньше и это обычно были традиционные манипуляторы-перекладчики для загрузки и разгрузки станков или перемещения деталей на складе. Теперь же спектр применений роботов в деревообработке расширился. Был представлен целый ряд роботов для покраски, полирования, паллетирования, для обслуживания пильных центров и межоперационных складов-накопителей деталей.

Активизация интереса в отрасли к роботам может быть связана в том числе с тем, что в 2014 году новым владельцем Homag стала фирма Dürr, специализирующаяся на оборудовании для автомобилестроения, отрасли, где традиционно популярна робототехника.

Ведущими производителями оборудования и фирмами, специализирующимися на автоматизации, были представлены концептуальные проекты гибких мебельных фабрик, способных производить продукцию в режиме Losgrösse =1 (нем. «размер партии =1»).

Наш немецкий партнер — консалтинговая фирма Lignum Consulting представила на выставке LIGNA доклад „Семь ключевых элементов интегрированного сетевого производства мебели», а также впервые в истории выставки проводила двухчасовые туры для специалистов на тему Индустрии 4.0 в мебельной промышленности.

Проект Индустрия 4.0 прежде всего решает внутренние задачи Германии, но его последствия не могут не отразиться и на потребителях немецкой техники во всем мире, в том числе и в России.

Предпосылок для разворачивания четвертой индустриальной революции при сегодняшнем уровне наших мебельных и деревообрабатывающих производств у нас пока нет. Однако знать о современных тенденциях важно, например для того, чтобы избежать ошибок при выборе оборудования. В качестве примера из практики можно привести приобретение дорогостоящего оборудования, созданного для современной концепции Losgrösse =1 (см. выше) – то есть для гибкого индивидуального производства, и использование его на потоке с размером партий сотни и даже тысячи штук. При этом ожидаемого роста производительности не происходит, а такие функции, как автоматическая настройка, идентификация деталей, загрузка программ или рабочих листов, современные протоколы обмена данными, становятся бесполезными.

Изучение опыта внедрения проекта Индустрия 4.0 может быть также полезным тем немногочисленным российским фабрикам, которые, не смотря на сложные времена, ставят перед собой амбициозные цели выйти на современный европейский уровень. Для таких предприятий мы готовы предоставить более подробную информацию на данную тему и предложить сотрудничество в модернизации производства.

Цифровая индустрия 4.0, Индустрия 4 0, Технологии индустрии 4.0, Индустрия 4.0 четвертая промышленная революция, Клаус Шваб четвертая промышленная революция | Проектная компания Высь ">

Понятие «Индустрия 4.0 » является синонимом четвертой промышленной революции, под таким названием объединяются проекты четвертой промышленной революции и внедряются на предприятиях. Данное направление было создано в Германии и представлено на выставке в Ганновере, и случилось это благодаря тому, что ранее правительство Германии потребовало более широкого внедрения цифровых технологий в производство. Также термином «Индустрия 4.0» называется и государственная программа Германии по развитию экономики путем создания автоматизированных, общающихся с внешней средой, а также персонализированных цифровых производств. На сегодняшний день именно Германия лидирует в темпах развития Индустрии 4.0. Но похожие программы реализовываются и в других странах, например, в Китае — «Сделано в Китае 2025», в Японии – «Connected Factories» подключение фабрик к сети, в США — Industrial Internet и т.д. Данные программы резко повысят конкурентоспособность производителей данных стран и они станут лидерами рынка.

Индустрия 4.0 ведет к массовым внедрениям киберфизических систем в производстве, к автоматизации большинства производственных процессов, наделению устройств искусственным интеллектом и внедрению многих других современных технологий. Все это существенно сказывается на повышении производительности и снижении себестоимости продукции.

Именно поэтому компания Adidas возвращает свои фабрики из Азии назад в Германию, так как роботы будут создавать кроссовки гораздо быстрее и дешевле, при этом кроссовки не надо транспортировать из Азии в Германию, а также уплачивать таможенные пошлины, затраты на логистику и т.д.

Кроме того, Индустрия 4.0 позволяет сделать рынок персонализированным, т.е. в приоритете становится разработка и производство продуктов индивидуально под каждого человека. Сегодня фабрики пока еще создают одинаковую продукцию в больших количествах, чтобы создать туже продукцию, но другого цвета, размера или исполнения им необходимо переналадить оборудование. Индустрия 4.0 позволяет создать массовое производство индивидуальных заказов, при этом цена продукции будет меньше.

Так для фабрики, производящей жидкое мыло, разработано оборудование, которое считывает с микрочипа, вшитого в бутылочке, с каким ароматом было заказано мыло и разливает мыло в соответствии с заказом, при этом бутылочки движутся по конвейеру одна за другой, но разливается разное мыло. А компания Nike предоставляет возможность раскрасить свои кроссовки в мобильном приложении или на своем сайте и сделать заказ кроссовок именно Вашей расцветки, индивидуально для Вас.

Первой промышленной революцией стало изобретение парового двигателя во второй половине XVII века в Великобритании. Но период революции охватывает XVIII-XIX века, в разных странах революция протекала не одновременно. Паровые двигатели использовали в насосах, затем в паровозах, пароходах, а также и в производстве. Паровая энергия повлияла на развитие металлургии, машиностроения, транспорта и других отраслей промышленности. Произошел переход от ручного труда к механическому и наблюдался резкий рост производительности.

Вторая промышленная революция связана с изобретением конвейера Генри Фордом и поточным производством. Период охватывает времена со второй половины XIX по начало XX веков. В этот период также родилось множество других изобретений, бессемеровский способ выплавки стали, как первый недорогой способ получения качественной стали, электрическая энергия, широкое использование химикатов, телефон, телеграф и т.д.

Третья промышленная революция или «Цифровая революция» проходила в конце XX века (с 1970 г.) и связана с развитием электроники, цифровизации, компьютеризации, информационных систем, а также изобретением робота.

Четвертая промышленная революция берет начало в 2011 году, как Германская частно-государственная программа industrie 4.0, в рамках которой германские компании при поддержке федерального правительства в виде грантов создают цифровые, умные производства, устройства и изделия которых взаимодействуют друг с другом, и обеспечивают персонализированный выпуск продукции.

Принципы Индустрии 4.0

В Германии были сформулированы некоторые принципы Индустрии 4.0:

1. Совместимость – все устройства и машины должны уметь общаться друг с другом на одном языке посредством интернета вещей, т.е. они должны быть совместимы.

2. Прозрачность – создание цифровой копии продукта, сбор данных с микрочипов и датчиков посредством которых устройства общаются.

3. Техническая поддержка – программное обеспечение производит сбор, анализ, систематизацию, визуализацию данных, полученных с датчиков, и помогает человеку принимать решение или принимает их в автоматическом режиме, тем самым высвобождая человеческие ресурсы.

4. Децентрализация управленческих решений , автоматизация различных решений системами, максимально полное человекозамещение.

Что важно?

Одним из важных составляющих Индустрии 4.0 является не продукт, а данные. Цифровизация производства связана с данными, большими массивами данных, которые нужно считывать, собирать, анализировать, систематизировать, обрабатывать, хранить, передавать, представлять в нужном виде и многое другое. Для этого необходимы соответствующие информационные системы, программные обеспечения, средства беспроводной передачи данных, облачные сервисы для обмена и хранения данных.

Практически все предметы и устройства будут включать в себя микрочипы и датчики, посредством которых и будут общаться друг с другом. К 2025 году планируется подключить 75,4 млрд предметов к интернету.
Необходим язык для общения между устройствами разных брендов.

Элементы Индустрии 4.0

Индустрия 4.0 охватывает всевозможные направления и технологии. Технологии Индустрии 4.0 :
1. Аддитивные технологии,
2. Моделирование и
3. Интеграция систем
4. Интернет вещей
5. Кибербезопасность
6. Облачные сервисы
7.
8. Виртуальная реальность
9. Автономные роботы, роботизация
10. Планирование и анализ онлайн
11. Искусственный интеллект
12. Энергоэффективные технологии
13. Альтернативная энергетика
14. Большие данные и аналитика
15. Дистанционное обслуживание

Объединение всех этих составляющих Индустрии 4.0 сделает предприятие максимально автоматизированным и конкурентоспособным, а следовательно, номером 1 на мировым рынке.

Примеры Индустрии 4.0

Проекты рождаются один за другим, поле деятельности обширное, но наиболее известные из них, и которые уже заявили о себе можно привести в качестве примера Индустрии 4.0.

9. Удаленная настройка оборудования для производства умной продукции.

10. Мониторинг всех производственных, технологических и других процессов. Например, мониторинг доставки продукта от производителя до конечного пользователя.

11. Внутрицеховое перемещение деталей без участия человека.

12. И многие другие.

С другой стороны

Имеется и негативная сторона медали Индустрии 4.0. Массовая роботизация и автоматизация приведет к освобождению рабочих мест, большое количество людей может остаться без работы, потребуется переобучение специалистов на другие профессии, но также появится и множество новых профессий.

Ценность низко- и среднеквалифицированного труда будет резко снижена, что может привести к снижению доходов и материальных благ среднего класса. Переход на высококвалифицированный труд довольно сложен и будет доступен не всем. Средний класс составляет широкую прослойку населения страны и снижение доходов среднего класса может привести к расшатыванию политической системы в стране.

Также имеется предпосылка, что вызванная в результате Индустрии 4.0, низкая покупательская способность населения, приведет к низкому спросу на продукцию, и рентабельность многих предприятий, производящих не жизненно важных продуктов, окажется под вопросом.

Будет наблюдаться резкая разница между странами, успешно внедривших Индустрию 4.0, и отстающими в этом плане странами. Мировое богатство будет сосредоточено у стран победителей, так как они будут на порядок конкурентоспособнее. Многие предприятия, которые не смогут трансформироваться закроются, независимо от их известности и долгого успеха до Индустрии 4.0.

В связи с тем, что четвертая промышленная революция связана с данными, интернетом, цифровыми технологиями, то появляется и угроза информационной безопасности, угроза хакерских атак, вывод из строя оборудования, хищение секретной информации военных производств, а также информации, обладающей коммерческой тайной предприятия. Поэтому требуется реализация средств информационной безопасности и антивирусных обеспечений.

Также опасностью является то, что автоматизация заменит умственную и физическую деятельность людей, производственные работники будут лишь наблюдать за роботами и тем самым у людей может атрофироваться память и другие функции мозга. Необходимо вовлекать людей в решение различных задач для всеобщего развития.

Резюме

Как будет реализовываться четвертая промышленная революция на деле не известно, об этом говорит и сам Клаус Шваб — возможно Индустрия 4.0 будет реализовываться сразу по нескольким сценариям, известным нам по прошлым промышленным революциям.

Индустрия 4.0 позволит выйти на новый уровень человеческого развития и качества жизни. Она изменит отношение людей и самих людей.

Можно спорить, насколько ожидаемые перемены тянут на полноценную революцию, но уже к 2016 году немецкие промышленники собираются представить первые работающие производственные кейсы с использованием данной бизнес-модели. Впрочем, все больше заводов применяют технологии «Индустрии 4.0» частично. Например, на заводе программируемых логических контроллеров SIMATIC в Амберге (Германия) производство автоматизировано в соответствии с рассматриваемыми стандартами более чем на 75%. Более того, к 2030 году власти Германии планируют полностью перейти на систему промышленности, построенную по новым стандартам.

При этом идея «Индустрии 4.0» становится все более массовой. В США в 2012 году была создана некоммерческая Коалиция лидеров умного производства. Программы, похожие на немецкую, запускаются во Франции, Великобритании и других странах Западной Европы.

Принято считать, что в основе философии четвертой промышленной революции лежит идея «Интернета вещей». В рамках этой концепции благодаря современному высокотехнологическому оснащению предметы смогут обмениваться информацией и собирать данные без участия человека. Например, автомобиль, получив и обработав информацию об износе тормозных дисков, сможет самостоятельно проинформировать завод-поставщик о необходимой замене.

Однако это не совсем так. Идея «Интернета вещей» родилась задолго до концепции «Индустрия 4.0» - еще в 1999 году. Более того, уже получили внедрение технологии различных умных ламп, умных домов и т. д. Четвертая революция, в свою очередь, будет базироваться на изменении принципа организации производственных процессов. Фактически речь идет о новом поколении систем, стратегий и технологий оптимизации труда и снижения издержек.

Одна из данных стратегий - Product Lifecycle Management (PLM) - комплекс технологических решений по управлению жизненным циклом изделия. Она также известна под названием Continuous Acquisition and Lifecycle Support (CALS) - непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла изделия. Данная бизнес-стратегия систематизирует и анализирует все производственные процессы - от оценки спроса на продукт до утилизации. PLM на сегодняшний день объединяет в комплексную систему такие технологии и системы, как управление данными об изделии (PDM), выбор стратегических поставщиков, проверка и управление соответствиями и прочие.

По данным заводов, уже работающих по рассматриваемой стратегии, даже частичное использование предприятиями PLM или CALS сокращает сроки производства изделия в полтора раза и приводит к уменьшению затрат на 50–80%.

Одним из безусловных лидеров на рынке PLM-технологий сейчас является компания Siemens PLM Software. (Появилась в результате поглощения концерном «Сименс АГ» в 2007 году американской компании UGS.)

Комплекс решений PLM находится в постоянном развитии. Недавно «Сименс» заключила соглашение о приобретении компании Polarion - создателя первого корпоративного веб-решения по управлению жизненным циклом программного обеспечения - ALM. Разработки Polarion позволят создать единое PLM/ALM-решение.

Впрочем, многие долгосрочные преимущества внедрения систем управления жизненным циклом изделия (PLM) не удастся реализовать без наличия эффективной стратегии цифрового производства. Она является «вторым китом» четвертой промышленной революции.

Цифровое производство - это интегрированная компьютерная система, включающая в себя средства численного моделирования, трехмерной (3D) визуализации, инженерного анализа, предназначенные для разработки конструкции изделий и технологических процессов их изготовления. Данная технология также позволяет моделировать производственные процессы, оптимизировать технологии до начала выпуска продукта.

Считается, что в течение 10–20 лет 3D-технологии можно будет использовать уже не только для моделирования, но и для создания промышленной серийной продукции. Собственно, уже сейчас скорость некоторых 3D-машин позволяет обогнать традиционное производство при создании мелких серий товаров. При этом уже достаточно примеров «несерийного» создания различных сложных продуктов. Так, с помощью 3D-принтеров уже были созданы не только относительно «простые» железнодорожные шпалы, более «сложные» протезы, но даже беспилотный самолет. Пока массовое производство сдерживает дороговизна оборудования для 3D-моделирования. Но понятно, что по мере роста массовости данной технологии цена 3D-принтеров будет стремительно снижаться.

Очевидно, что совместное использование 3D и PLM/ALM-решений позволяет предприятиям почти полностью избежать перепроизводства и минимизировать брак. Потому зачастую данные технологии продаются в комплексе. Например, корпорация Bosch для своего подразделения автокомпонентов недавно заказала у Siemens PLM Software интегрированное решение для автоматизированного проектирования (CAD) (включает 3D-моделирование), управления данными об изделиях (PDM) и управления жизненным циклом изделий (PLM). Работы должны быть закончены летом 2016 года. Число таких заказов, очевидно, будет только расти.

В России пока масштаб внедрения описанных технологий невысок, и примеров их использования не так много. Тем не менее, еще в 2013 году Siemens PLM Software заключила соглашение с «Объединенной двигателестроительной корпорацией» (ОДК). Также соглашение заключено между Siemens PLM Software и холдингом «Вертолеты России». Используют 3D-моделирование уже и в ОАО «КАМАЗ» и в «ОКБ Сухого».

Четвертая промышленная революция делает необходимым внедрение новых технологических решений во всех сферах экономики. Успешность и конкурентоспособность российских разработок напрямую зависит от своевременного внедрения новых технологических решений по управлению жизненным циклом изделия. «Сименс» делает многое для успешного включения российских компаний в технологическое поле «Индустрии 4.0».

лицензий на ПО «Сименс»

За последние 10 лет 70 ведущим российским вузам было передано более 40 000 лицензий на программное обеспечение «Сименс» с целью подготовки современных инженерных кадров.

Широкое внедрение технологий по управлению жизненным циклом изделия в отечественной промышленности позволит российским компаниям на равных конкурировать с компаниями-лидерами мировой индустрии.