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.
Профессор Вальстер, в экспертных обсуждениях и специализированных изданиях часто упоминается термин «Индустрия 4.0». В будущем машины смогут обмениваться между собой данными, что, соответственно, коренным образом изменит традиционное промышленное производство. Мы действительно идем к четвертой промышленной революции, как считают многие специалисты?
- Да,киберфизические системы производства в корне изменят традиционную логику производства, поскольку каждый рабочий объект будет сам определять, какую работу необходимо выполнить для производства. Эта абсолютно новая архитектура промышленных систем может быть внедрена постепенно посредством цифровой модернизации существующих производственных мощностей. И это означает, что данную концепцию можно реализовать не только на абсолютно новых предприятиях, но и поэтапно разворачивать на существующих предприятиях в процессе эволюционного развития. В сегодняшней Индустрии 3.0 мы уже наблюдаем признаки неминуемого перехода от жесткого централизованного производственного контроля к децентрализованному устройству.
Большое количество датчиков регистрирует свое окружение с невероятной точностью, а встроенные процессоры самостоятельно принимают решения, независимо от центральной системы управления производством. Но на данный момент у нас нет комплексного беспроводного сетевого взаимодействия компонентов, постоянного обмена информацией, сведения воедино различных данных от датчиков для идентификации сложных событий и критических состояний и их интерпретации на основе сложившейся ситуации, а также планирования дальнейших действий, исходя из полученных результатов.
- Зачем промышленному производству необходим такой высокий уровень сетевого взаимодействия интеллектуальных машин?
На сегодняшних предприятиях огромные объемыданных выдаются точками измерения, количество которых постоянно растет. С этим процессом легко справляются машины, и человек уже не может обрабатывать эти данные с той же скоростью, что и машины. Соответственно, будет целесообразно, если машины получат возможность взаимодействовать между собой в определенных областях производства. Многие процессы можно сделать более эффективными, гибкими и рентабельными посредством создания среды, оснащенной измерительным оборудованием. Сверхмалые и недорогие радиодатчики будут фиксировать свое окружение и обмениваться данными между собой по радиосвязи. Датчики различного типа, как, например, датчики давления и температуры, электрооптические и инфракрасные датчики, будут функционировать совместно, создавая общую картину происходящего и определяя то, что происходит в их окружении.
В мире Индустрии 4.0 производственное оборудование и продукты станут активными системными компонентами, управляющими своими производственными и логистическими процессами. Они будут включать в себя киберфизические системы, связывающие виртуальное пространство Интернета с реальным физическим миром. При этом они будут отличаться от существующих мехатронных систем наличием способности взаимодействовать со своим окружением, планировать и адаптировать свое собственное поведение согласно окружающим условиям, учиться новым моделям и линиям поведения, и, соответственно, быть самооптимизирующимися. Они обеспечат эффективный выпуск даже минимальных партий при быстром внесении изменений в продукцию и большом количестве вариантов. Применение встроенных датчиков/исполнительных механизмов, обеспечение межмашинного обмена данными и использование активной семантической памяти приведет к появлению новых методов оптимизации, направленных на сохранение ресурсов в производственной среде. Это, в свою очередь, будет способствовать будущему созданию экологически безопасного и передового производства с приемлемыми расходами в Германии.
- Означает ли это абсолютно новые возможности для производства?
- Да,появление у машин способности пониматьопределенную 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. В физике и биологии мы называем это явление «проявлением». 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 по поиску пищи и защите от хищников. В сущности, целое всегда больше суммы его частей. Это явление также используется в «Индустрии 4.0». В случае повреждения компонента или полного выхода из строя детали оставшиеся рабочие компоненты совместно разрабатывают какой-то процесс самовосстановления, определяющий факт повреждения, оценивающий размер этого повреждения, находящий альтернативные решения для текущей производственной задачи и выдающий разрешение на проведение соответствующих работ по ремонту или техобслуживанию, которые, конечно же, будут проводиться квалифицированным персоналом, как и прежде.
Для этого требуется высокоэффективный обмен информацией аналогично процессу в муравейнике. И как эта проблема решается в Индустрии 4.0?
- Важным фактором успеха Индустрии4.0являетсяинтеллектуальная интерпретация информации об окружающей среде. Соответственно, здесь ключевую роль играет программное обеспечение. Оно должно не только регистрировать данные, получаемые от датчиков, и передавать их в виде двоичной последовательности, но также и иметь представление о содержании в конкретном контексте.
Для этой цели программное обеспечение на производстве будущего будет также наделено системой концепций, обеспечивающей четкое описание функций системных компонентов, производственных задач, состояний и событий. Таким образом, Индустрия 4.0 будет способствовать развитию высококачественного семантического взаимодействия, которое будет понятно не только сотрудникам предприятия, но также и заводскому оборудованию. Для того чтобы это заработало, нам нужны унифицированные описательные языки и Интернет в качестве коммуникационной платформы на предприятии. На смену сегодняшнему хаосу, создаваемому бесчисленными шинными системами, придет единый стандартный общемировой протокол - Интернет-протокол, реализуемый в реальном времени по сети WLAN или Ethernet.
- То есть Индустрия 4.0 будет использовать Интернет для обмена данными между системными компонентами?
- Совершенно верно.Именно поэтому в данномконтексте мы говорим об «Интернете вещей». Для некоторых машин web-серверы уменьшены до размеров кусочка сахара, при этом они выполняют свои функции и могут обмениваться данными с заготовками во время проведения технологических процессов. В Индустрии 4.0 заготовку можно будет забирать с мобильного носителя и передавать производственному компоненту, который способен наиболее быстро провести следующий необходимый технологический этап при минимально возможных затратах, аналогично тому, как поставщики услуг делают свои предложения на реальном рынке. Технологическая цепочка, создаваемая таким образом для каждой заготовки, в некотором роде напоминает заданное перемещение по предприятию. Такая система обеспечивает высокий уровень гибкости, надежности и устойчивости Индустрии 4.0. В изменяемой производственной среде Индустрии 4.0 необработанная деталь будет сообщать системе о том, что нужно сделать с ней и изготовить из нее. Системный компонент должен, в свою очередь, передавать продукту информацию о выполняемых им функциях. После этого продукт принимает решение, нужна ли ему эта функция, и если нужна, то в каком виде он примет данную функцию и сохранит данные о ней в своей семантической памяти.
- Это уже существует в промышленности?
- Да,эта концепция уже реализуется в некоторыхобластях логистики. Например, продукт с заданной максимальной температурой в холодильной камере может во время транспортировки контролировать температуру окружающей среды с помощью киберфизических систем, установленных в упаковке. При превышении заданного предела упаковка генерирует сигнал и посылает его, например, в систему грузового автомобиля-рефрижератора. При получении сигнала система автомобиля может отреагировать и понизить температуру. Данная технология уже применяется при транспортировке пакетов с плазмой крови. В данном случае главное преимущество заключается в непосредственной связи объекта с системой управления климатом без вмешательства человека.
- Сколько времени пройдет до того момента, когда первые промышленные предприятия Индустрии 4.0 начнут работать, и можно ли преобразовать или обновить также и существующие предприятия?
- Большое преимущество Индустрии4.0состоит втом, что она может внедряться поэтапно. С киберфизическими системами можно преобразовать предприятие без остановки его производства. Это предполагает оснащение необходимыми датчиками, установку системных компонентов с миниатюрными серверами и замену шинной системы. То есть можно начать с отдельных машин, а затем уже преобразовать весь завод. То, что говорится о «четвертой промышленной революции», в действительности является эволюцией машин. Хотя Индустрия 4.0 еще и не реализована в промышленных масштабах, но партнеры из научно-исследовательских организаций и промышленных секторов усиленно работают для того, чтобы воплотить его в реальность.
В Немецком исследовательском центре искусственного интеллекта (DFKI) в Кайзерслаутерне, находящемся в юго-западной части Германии, мы уже несколько лет эксплуатируем первое в мире умное производство в качестве «живой» лаборатории. Данное производство - эталонная архитектура для Индустрии 4.0. Первые предприятия, полностью согласующиеся с принципами Индустрии 4.0, заработают самое раннее через пять лет. Дела идут быстрее с преобразованием и модернизацией существующих предприятий. Здесь можно предположить, что первые предприятия начнут функционировать на основе определенных киберфизических принципов производства через 2-3 года.
- Будут ли люди все еще востребованы в промышленном производстве будущего?
- Больше,чем когда-либо.Невозможно изготовитьсложные штучные продукты высшего качества без труда квалифицированных рабочих. В Индустрии 4.0 технологические процессы будут выполняться со скоростью, задаваемой рабочими, и никак иначе, не так, как это происходит сейчас в случае централизованного управления. При этом некоторые выполняемые людьми задачи будут отличаться от современных задач. Новое поколение легких интеллектуальных роботов будет работать совместно с персоналом. В Индустрии 4.0 роботы будут активно взаимодействовать с людьми, поскольку благодаря своим интеллектуальным датчикам они будут наделены «избегающим» поведением, как у человека, и, соответственно, они больше не будут представлять опасность для людей. Понимая свое окружение, роботы смогут оценивать даже сложные ситуации и в качестве вспомогательных производственных систем оказывать поддержку сотрудникам в выполнении ручной работы. В этом отношении компания Festo является первопроходцем благодаря своим исследованиям в области бионики. Группа компании, занимающаяся бионными разработками, сделала большой шаг вперед, создав системы Bionic Handling Assistant и ExoHand.
В конце концов в выигрыше от Индустрии 4.0 будут исключительно люди.
Для справки
Профессор Вольфганг Вальстер
Доктор компьютерных наук, занимается исследовательской работой и выступает с лекциями по искусственному интеллекту в Саарландском университете. Вольфганг Вальстер является Главным исполнительным директором, а также Директором по технической и научной работе в Немецком исследовательском центре искусственного интеллекта (DFKI) в Кайзерслаутерне, Саарбрюккене, Бремене и Берлине. Являясь членом научно-исследовательского союза при Федеральном правительстве и Председателем Высшего консультативного органа в Евросоюзе в области Интернета будущего (программа FI-PPP), он консультирует европейских политиков.
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.
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.
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»)
Загрузка...
