Термин «Индустрия 4.0» появился в Европе: в 2011 году на одной из промышленных выставок в Ганновере правительство Германии заговорило о необходимости более широкого применения информационных технологий в производстве. Специально созданная для этого группа официальных лиц и профессионалов разработала стратегию превращения производственных предприятий страны в «умные». Этому примеру последовали и другие страны, активно осваивающие новые технологии. А термин «Индустрия 4.0» стали использовать как синоним четвертой промышленной революции.
Первая промышленная революция: механизация и первый механизированный ткацкий станок
В конце 18 века первая промышленная революция в Великобритании помогла создать массовое производство за счет использования энергии воды и пара вместо исключительно человеческого труда и труда домашних животных. Готовая продукция создавалась с помощью машинного оборудования, а не тяжелого ручного труда.
Вторая промышленная революция: электрификация и первый конвейер
Спустя столетие вторая промышленная революция привела к появлению конвейерных линий сборки и использованию нефти, газа и электроэнергии. Эти новые источники энергии, наряду с более совершенной телефонной и телеграфной связью, привели к массовому производству и некоторой степени автоматизации производственных процессов.
Третья промышленная революция: автоматизация и первый станок с числовым программным управлением.
Третья промышленная революция, начавшаяся в середине 20 века, привнесла в производственные процессы компьютеры, передовые телекоммуникации и механизмы анализа данных. Оцифровка предприятий началась с встраивания программируемых логических контроллеров (ПЛК) в оборудование, чтобы помочь автоматизировать некоторые процессы, а также собирать данные и обмениваться ими.
Четвертая промышленная революция: информатизация
Четвертая промышленная революция означает все большую автоматизацию абсолютно всех процессов и этапов производства: цифровое проектирование изделия, создание его виртуальной копии, совместная работа инженеров и дизайнеров в едином цифровом конструкторском бюро, удаленная настройка оборудования на заводе под технические требования для выпуска этого конкретного «умного» продукта, автоматический заказ необходимых компонентов в нужном количестве, контроль их поставки, мониторинг пути готового продукта от склада на фабрике до магазина и до конечного клиента. Срок серьезного присутствия основных аспектов новой технологии можно оценить как 2025 год, а наступление господства Индустрии 4.0 и превращение ее в мейнстрим — как 2030-й.
Умное производство
Индустрия 4.0 – это высокотехнологичная стратегия развития промышленности. В новом мире успешность предприятия оценивается его способностью сделать процесс производства более автономным, самовоспроизводящимся.
В будущем заводы и фабрики смогут совершенствоваться и модернизироваться самостоятельно, то есть без или с минимальным участием человека. Бизнес-процессы, логистика, производственные циклы будут постоянно оптимизироваться в автономном режиме. На основе анализа больших объемов данных, можно будет предсказать вероятность поломки элемента системы или целого устройства, и заменить компонент еще до того, как он полностью выйдет из строя.
Пример такого умного завода — Siemens Electronic Works в Амберге, Германия. Участие человека здесь сведено к минимуму, а умная система самостоятельно следит за функционированием 1,6 млрд компонентов. Она же устанавливает нормы производства и управляет логистическими потоками.
«Индустрия 4.0» опирается на технологические инновации, которые служат мостом между физическим и цифровым мирами и обеспечивают возможность функционирования интеллектуальных и автономных систем.
Аналитика на основе больших данных и искусственного интеллекта
«Индустрия 4.0» предполагает сбор больших данных из широкого спектра источников — от производственного оборудования и устройств Интернета вещей до погодных и дорожных приложений. Искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение обрабатывают данные в реальном времени, а полученная информация используется для принятия более точных решений и автоматизации во всех областях управления цепочкой поставок: планирование цепочки поставок, управление логистикой, производство, исследования и проектирование, управление активами предприятия (EAM) и закупки.
Горизонтальная и вертикальная интеграция
Основа основ «Индустрии 4.0» — горизонтальная и вертикальная интеграция. Горизонтальная интеграция обеспечивает тесное взаимодействие процессов на «местном уровне» — на производственном участке, между несколькими производственными объектами и в масштабе всей цепочки поставок. Благодаря вертикальной интеграции все уровни организации связаны между собой, а данные свободно передаются из цеха в совет директоров и обратно. Иными словами, производство тесно интегрировано с такими бизнес-процессами, как исследования и разработки, обеспечение качества, продажи и маркетинг, а также с другими подразделениями. Разрозненность данных и знаний уходит в прошлое.
Облачные вычисления
Облачные вычисления являются фундаментальным элементом любой стратегии Industry 4.0. Данные, на которых строятся технологии «Индустрии 4.0», хранятся в облаке и используются для связи и координации всех процессов, цепочек поставок, производства, продаж и распределения, а также обслуживания. Кроме того, большой объем хранимых и анализируемых данных можно обрабатывать более эффективно и экономично с помощью облака.
Дополненная реальность (AR)
Дополненная реальность устраняет разрыв между цифровым и физическим мирами, накладывая виртуальные изображения или данные на физический объект. Сегодня самые распространенные форматы, адаптированные для виртуальной и дополненной реальностей, — это видеоигры и различные обучающие программы. Но с развитием технологий VR и AR перестают быть лишь игровым инструментом. Виртуальную и дополненную реальности все больше внедряют в профессиональные сферы.
Работая в среде дополненной реальности, сотрудники используют умные очки или мобильные устройства для визуализации данных Интернета вещей реального времени, оцифрованных деталей, инструкций по ремонту или сборке, обучающего контента и другой информации, глядя при этом на материальный объект — например, единицу оборудования или продукт. AR все еще находится на раннем этапе своего развития, но уже сегодня оказывает серьезное влияние на процессы технического обслуживания, предоставления услуг и обеспечения качества, а также на обучение технических специалистов и обеспечение безопасности.
Промышленный Интернет вещей (IoT) Большинство устройств, роботов, машин, оборудования оснащаются датчиками с IP-адресами, которые позволяют ему подключаться к другим устройствам с доступом в Интернет для предоставления в реальном времени данных о своем состоянии, производительности или местоположении. Такое подключение позволяет собирать, анализировать и обмениваться большими объемами ценных данных. Эта технология обеспечивает взаимосвязь и совместную работу данных, машин и людей в процессе производства. По сути, эта технология одновременно использует сенсоры, роботов и данные для их взаимодействия друг с другом во время изготовления продукции. Это позволяет компаниям оптимизировать цепочки поставок, быстро проектировать и модифицировать продукты, предотвращать простои оборудования, оставаться в курсе предпочтений потребителей, отслеживать продукты и запасы и т. д.
Аддитивное производство/3D-печать
Наряду с робототехникой и интеллектуальными системами аддитивное производство, или 3D-печать является ключевой технологией, стимулирующей развитие Индустрии 4.0. Применение 3D-печати позволяет хранить детали и продукты в виде файлов проектных данных на виртуальных складах и печатать их по запросу в момент возникновения потребности, сокращая как расстояния транспортировки, так и затраты.
Автономные роботы
«Индустрия 4.0» привела к появлению нового поколения автономных роботов. Запрограммированные для выполнения задач с минимальным вмешательством человека, автономные роботы значительно различаются по размерам и функциям — от беспилотных аппаратов для сканирования запасов до автономных мобильных роботов для подъемно-транспортных операций. Вооруженные передовым программным обеспечением, ИИ, датчиками и машинным зрением, эти роботы способны выполнять сложные и требующие высокой точности задачи, а также распознавать и анализировать информацию, получаемую из окружения, и действовать с ее учетом.
Моделирование/цифровые двойники
Цифровой двойник — это модель реального продукта (например, автомобиля, процессора или чипа), созданная на основе данных от датчиков Интернета вещей. Этот базовый компонент «Индустрии 4.0» позволяет компаниям лучше анализировать и оптимизировать свои производственные процессы. Например, оператор оборудования может использовать цифровой двойник для точного определения неисправной детали, прогнозирования потенциальных проблем и увеличения продолжительности безотказной работы.
Индустрия 4.0 и общество
По мнению технологических экспертов, футурологов и ученых, к 2030 году более 60% профессий будут автоматизированы. Только в России машинами заменят до 35 млн человек. Тем не менее, бояться того, что роботы станут причиной массовой безработицы, не стоит — через 10 лет появятся новые профессии и, соответственно, рабочие места. В одной только IT-сфере будет создано от 20 до 50 млн рабочих мест. Для того, чтобы получить новую работу, 375 млн человек придется пройти профессиональную переподготовку. Впрочем, в обозримом будущем искусственный интеллект не станет равен человеку. Наоборот, лучше всего ИИ-системы работают тогда, когда их направляет человек, ставит для них цели, подсказывает оптимальные методы решений.
ОСБ