Что такое I4.0?
1) Новый уровень организации и управления жизненным циклом продукта;
2) Подстраивание продукта под индивидуальные требования Заказчика. Так называемое «производство единичных партий»
3) Возможность получения всей актуальной информации в реальном времени на всех этапах жизненного цикла продукции. Все элементы: упаковка, детали, оснастка, станки и тд работают в режиме смартфона, т.е. подключены к общей сети
4) Постоянная взаимосвязь и обмен данными людей, предметов и систем.
4 глобальные предпосылки возникновения I4.0
1) Автоматизация планирования и управления жизненным циклом (EPR, PDM, MES).
2) IT-глобализация. Постоянный сбор и обработка данных, т.н. «BigData», облачные технологии.
3) Программное обеспечение для объединения и коммуникации людей и/или компаний. Социальные сети
4) Автоматизация изготовления, управления и контроля на основе датчиков, ЧПУ, Интернета вещей.
Смысл НТР заключается в том, чтобы объединить все 4 предпосылки в 1 элемент и управлять им. Перспективой является создание системы управления производством (технология) для получения готового продукта. Как частность – автоматизация разработки технологии (механообработки) на основе данных с датчиков и наработанной базы данных.
В то же время остаются актуальными элементы «Lean» - системы Бережливого производства, но на новом технологическом уровне. Соответственно, исходя из мониторинга работы оборудования в режиме реального времени появляется возможность прогнозирования его эксплуатации и ремонта в будущем, что переформатирует стандартный подход к эксплуатации, ТО и ремонту в сторону системы упреждения простоев оборудования.
По оценкам института Fraunhofer, реализация такой стратегии на предприятии позволит снизить:
Стоимость складских запасов (незавершенная продукция) – на 50%;
Стоимость непосредственно изготовления на 20%;
Стоимость рабочей силы на 30%;
Стоимость логистических издержек на 30%;
Стоимости обеспечения надлежащего качества на 20%.
Также, позволяет повысить гибкость системы (уменьшение времени переналадки с одного вида продукта на другой) на 30%
Снизить временные затраты между запуском продукции в разработку и выдачи ее Заказчику на 30%
Итогом является 20% увеличение эффективности предприятия в денежном выражении.
Как можно заметить, это более применимо к западным и российским технологическим компаниям, включающим в себя большое количество различных технологических переделов.
I4.0 расширяет понятие проектирования свойств изделия (геометрия, физ. Свойства) при помощи методов цифрового моделирования (реализовано в настоящее время) через область проектирования производственной системы (реализуется сейчас) в область проектирования жизненного цикла изделия (перспектива).
Изменение производственных процессов при внедрении элементов I4.0 ведет к изменению структуры предприятия и системы управления предприятием.
На рынке в настоящее время существуют компании, ведущие работу в данном направлении (из представленных на выставке):
1) PSI Gmbh (ООО «ПСИ») – крупный немецкий разработчик и интегратор систем управления и планирования (ERP, PDM, MES, SCADA и тд)
2) Группа «Стан» реализует подобные проекты в области мониторинга и комплексного управления оборудованием в сотрудничестве с компаниями:
Цифра («Диспетчер»)
ЛО ЦНИТИ
BFG Group
Сигнум («Winnum»)
Fanuc, Siemens, Балтсистем
3) Autodesk
Производитель ПО для моделирования CAD, CAM, CAE, PDM и тд реализует услугу полного цикла изготовления продукта на своей производственной базе.
В общем случае это представляет собой тенденцию смещения фокуса деятельности от продуктов (товаров) к услугам.
4) На стенде Тайваньских машиностроителей предлагаются программные комплексы для управления производственным цехом, состоящим из нескольких единиц оборудования с одного рабочего места, созданием базы технологий и некоторой автоматизацией подбора технологии для вновь внедряемых деталей.
Отдельные компании, такие как Siemens, GE представляли свой опыт по успешному внедрению элементов I4.0 на своих заводах.
Важным элементом будущей I4.0 являются технологии, предоставляющие управляемость, прозрачность процесса, возможность получения информации в режиме реального времени и быстрое реагирование на требования Заказчика. Такими технологиями являются аддитивные технологии (3D-спекание и наплавка, 3D сканирование)
В настоящее время применение аддитивных технологий вышло из области прототипов и переходит в область серийного производства. В большей степени это относится к наиболее технологичным отраслям: насосы, двигатели, аэрокосмические и автомобильные компоненты, приборная промышленность, где используется большое количество различных технологических переделов.
При использовании аддитивных технологий в производстве меняется подход к проектированию, поскольку конструктор не ограничен возможностями парка оборудования. К примеру, узел, состоящий из 10-12 деталей, может быть заменен одной, спроектированной специально под аддитивное производство. Расширяется круг компаний, предлагающих услуги по реинжинирингу узлов специально под аддитивное производство. Выигрыш по срокам и себестоимости в отдельных случаях может достигать 50%.
В то же время необходимо понимать, что спекание и наплавка не являются финишными процессами, но они способны существенно сократить временной цикл изготовления изделия путем объединения предварительных операций.
Такие компании как Boeing и Airbus Group используют в своем производстве аддитивные технологии для изготовления новых изделий и ремонта.
Как правило такое оборудование идет в комплекте с программным обеспечением, позволяющим максимально полно использовать его возможности.
Примером является Autodesk Netfabb – CAM для аддитивных систем, сочетающая в себе возможности CAD, CAM, CAE и свободно интегрирующееся в системы управления жизненным циклом.
Выводы:
Тенденцией является переход от предложения товара (станка) в предложение услуги (получение готового изделия совместно с современными сопутствующими методами управления и планирования)
В России имеется потребность в подобных продуктах, в высокотехнологичных производствах, как государственных, так и частных.
В соответствии с этим, требуется более плотная персонификация оборудования под требования Заказчика, под его конкретные задачи и его интеграция с местной системой управления предприятием. Использование вместо стандартного оборудования с ЧПУ гибких производственных модулей.
