Почти невозможно работать в сфере производства или промышленной автоматизации и не слышать модные термины «Индустрия 4.0» и «Умное производство» в той или иной форме. Кажется, они повсюду: их активно обсуждают лидеры мнений, отраслевые эксперты, стратеги и руководители компаний. Эти идеи записаны в общественных заявлениях, миссиях компаний и даже в годовых целях, что создает впечатление, будто все точно знают, что это такое. Но если вы спросите людей, что означают эти термины, они либо честно скажут: «У меня есть некоторые догадки, но на самом деле я не знаю», либо дадут ответ, который полностью отличается от ответа любого другого коллеги.
И раз это так, то это затрудняет использование технологий и достижение результатов, связанных с этими концепциями, не так ли?
Цель этой статьи — помочь прояснить эти термины, дав определения, идентифицировав компоненты технологий и объяснив их связь друг с другом и с вашей организацией. Самое главное, мы ответим на вопрос: почему они так важны сейчас?
Рождение Индустрии 4.0
Термин и идея Индустрии 4.0 (Industrie 4.0) впервые увидели свет в 2011 году на Ганноверской ярмарке, где компания Bosch описала широкомасштабную интеграцию информационных и коммуникационных технологий в промышленное производство. Эта идея привлекла внимание не только всей обрабатывающей промышленности, но и правительства Германии. В 2012 году на основе этого подхода немецкое правительство разработало план, который назвали «Стратегия высоких технологий 2020». Идея Индустрии 4.0 стала популярной, и вскоре многие другие страны начали создавать свои собственные инициативы, модернизации промышленности, все схожие по цели, но разные по исполнению и масштабу:
- Великобритания представила свое «Будущее производства» в 2013 году;
- Европейский союз разработал свои «Фабрики будущего» в 2014 году;
- Сингапур в начале 2016 года выступил со своим планом «RIE2020»;
- США в 2014 году запустили инициативу «Производство США», которая создала сеть из 16 институтов. Каждый фокусируется на определенной передовой производственной технологии, объединяет компании частного сектора, академические учреждения и другие заинтересованные стороны для проведения совместных исследований и разработок, тестирования приложений, обучения рабочих и снижения рисков, связанных с внедрением новых технологий;
- Китай в 2015 году разработал национальный стратегический план по развитию производственного сектора «Сделано в Китае 2025» (кит. 中国制造2025), чтобы полностью модернизировать обрабатывающую промышленность страны.
Была создана рабочая группа по вопросам Индустрии 4.0, которую возглавили Зигфрид Дайс из компании Bosch и Хеннинг Кагерманн, бывший глава SAP и президент Немецкой академии наук и техники. В 2013 году они представили рекомендации по внедрению Индустрии 4.0 немецкому правительству. Их документ на 82 страницы объясняет, что мы вступаем в четвертую промышленную революцию. Чтобы ее понять, полезно вспомнить о трех предыдущих революциях. Первая промышленная революция произошла в конце XVIII века и связана с механизацией, когда люди начали использовать воду и пар для увеличения производства, что стало возможным с появлением первого механического ткацкого станка в 1784 году.
Вторая революция, известная как Индустрия 2.0, началась с появления электричества и сборочных линий, которые значительно ускорили процесс производства. Эта эпоха длилась до начала XX века.
Индустрия 3.0 ввела электронику и компьютеры для замены ручных процессов. Заря этой эры «автоматизации», согласно документу рабочей группы Индустрии 4.0, может быть представлена введением первого программируемого логического контроллера Modicon 084.
Наша нынешняя эпоха, Индустрия 4.0 — конвергенция физических, цифровых и виртуальных систем и возникновение Интернета вещей (IoT). В отличие от Индустрии 3.0, где цель состояла в автоматизации и сокращении человеческого вмешательства, Индустрия 4.0 акцентирует внимание на обучении и освоении новых технологий.
Попытка определить Индустрию 4.0
Рабочая группа охарактеризовала Индустрию 4.0 как концепцию, которая сосредоточена на создании умных продуктов, умных процессов и умных производств. Но это утверждение настолько общее, что почти бесполезное.
Спустя несколько лет после создания рабочей группы два крупнейших органа по стандартизации — Международная организация по стандартизации (ISO) и Международная электротехническая комиссия (IEC) — объединились и сформировали совместную рабочую группу под названием JWG21. Их основной задачей было дать четкое определение Индустрии 4.0. В середине 2021 года группа наконец определила концепцию, но вместо термина «Индустрия 4.0» они решили использовать понятие «умное производство», так как считали, что оно лучше отражает общую идею и понимание на международном уровне.
«Умное производство» – производство, которое улучшает свои показатели производительности с помощью интегрированного и интеллектуального использования процессов и ресурсов в кибер-, физической и человеческой сферах для создания и поставки продуктов и услуг, которые также взаимодействуют с другими областями в цепочках создания стоимости предприятий.
Источник: iso.org
Показатели производительности включают гибкость, эффективность, безопасность, защищенность, устойчивость или любые другие показатели производительности, определенные предприятием. Помимо производства, другие области предприятия могут включать инжиниринг, логистику, маркетинг, закупки, продажи или любые другие, определенные предприятием.
Это радикальное изменение, затрагивающее все уровни индустрии, включая бизнес-модели и появление новых компаний, в то время как старые бренды могут исчезать, если не адаптируются к изменениям. Трансформация в Индустрию 4.0 или «Умное производство» означает полную автоматизацию процессов в реальном времени с учетом внешних факторов. Индустрия 4.0 фокусируется на интеграции киберфизических систем, минимизируя участие человека в производстве.
Это новая модель развития, ориентированная на цифровую трансформацию промышленности и учитывающая требования глобального рынка:
- Сокращение времени принятия решений
- Сокращение времени исполнения решений
- Сокращение времени вывода продукции на рынок
Она базируется на использовании комплексных мультидисциплинарных знаний и наукоемких технологий, которые включают в себя:
- Цифровое проектирование, включая компьютерное моделирование, компьютерный и суперкомпьютерный инжиниринг, технологии оптимизации , бионический дизайн, цифровые двойники;
- Большие данные (Big Data), генерацию «умных» больших данных (Smart Big Data) на основе цифровых двойников;
- Промышленный интернет вещей (IIoT);
- Искусственный интеллект (ИИ, AI);
- Промышленный интеллект вещей (AIoT);
- Аддитивные и гибридные технологии;
- Гибкие производственные ячейки, робототехнические комплексы;
- Информационные системы управления производством и предприятием;
- Технологии виртуальной и дополненной реальности (VR/AR).
Мы уже ощущаем влияние Индустрии 4.0. Не только компании, но и правительства по всему миру инвестируют в эту концепцию как единственный эффективный путь развития. «Умное производство» обещает повышение производительности за счет цифровой трансформации ручных и механических систем и дальнейшей интеграции автоматизированных систем с бизнес-системами и передовыми технологиями.
Исследование Capgemini Consulting и MIT Sloan School of Management показывает, что игнорирование цифровой трансформации может привести к снижению прибыли на 24% в год по сравнению с конкурентами. При этом, если компании уделяют достаточное внимание новым технологиям и менеджменту, их прибыль может увеличиться на 26%.
Показатели безопасности на производстве, такие как количество травм, из-за которых работники теряют рабочее время (LTIFR), становятся важными для оценки работы руководителей. Основной причиной травм по-прежнему остаётся человеческий фактор. Безопасность на рабочем месте зависит от производственной культуры, уровня квалификации сотрудников и использования современных средств защиты. Внедрение автоматизации и цифровых технологий предоставляет новые возможности для обучения работников и слежения за их безопасностью.
Ведущие компании уже используют нейросетевые системы видеонаблюдения, чтобы заранее предупреждать возможные нарушения и опасные ситуации. Крупные предприятия, такие как ПАО «Лукойл» и Росатом, активно вкладывают средства в технологии искусственного интеллекта, что помогает им лучше анализировать и управлять безопасностью на производстве.
Одним из ключевых шагов к автоматизации процессов для предприятия становится переход к комплексным ИТ-инструментам, таким как платформа искусственного интеллекта Softlogic для анализа больших данных. Система промышленного нейросетевого анализа на базе круглосуточного видеонаблюдения и аналитики позволяет в режиме реального времени отслеживать работу оборудования и поведение сотрудников. Топ-менеджмент получает объективную и полную картину происходящего на предприятии – только так становится возможным заранее выявлять риски и потенциальные опасности и принимать максимально информированные управленческие решения.
Крупные предприятия, такие как ПАО «Лукойл» и Росатом, уже применяют ИИ-систему, чтобы улучшать бизнес-результаты. Благодаря интеграции технологий Индустрии 4.0 компании не только снижают число травм на производстве, но и формируют культуру безопасности.
Как сформировать стратегию цифровой трансформации предприятия?
Мы предлагаем использовать метод «Индекс зрелости Индустрии 4.0», разработанный проектным центром при Немецкой академии технических наук. Он позволяет проанализировать технический уровень предприятия, его структуру и корпоративную культуру. Чтобы создать умное производство, нужно наладить тесное взаимодействие между физическими и вычислительными ресурсами.
По этой методике, необходимо совершить 3 шага к цифровой трансформации:
Шаг 1. Определение текущего уровня зрелости предприятия Индустрии 4.0
Шаг 2. Определение характеристик, требующих развития
На втором шаге компания определяет, какого уровня развития она хочет достичь, основываясь на своей стратегической цели. Для этого проводят анализ существующих характеристик, связанных с Индустрией 4.0, и выясняют, чего не хватает. Этот анализ помогает выявить, какие изменения необходимы, учитывая текущее состояние и желаемую цель.
Шаг 3. Составление плана действий.
На этом этапе определяют, какие меры нужно предпринять, чтобы достичь желаемых характеристик, выявленных на предыдущем этапе.