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.
Сейчас 7 утра, 15 апреля, 2025 года. Ваши умные часы мягко будят вас, вы встаете с постели, а дом оживает. Свет в ванной включается, душ начинает нагревать воду. После душа вы надеваете футболку, которая идеально облегает ваше тело. Проверяете телефон и обнаруживаете, что его батарея вот-вот сядет. Но это не проблема, пуш-уведомление говорит вам, что замена уже готова. Вы слышите, как в гараже заводится машина, готовая отвезти вас на завод, которым вы управляете - пришло уведомление, что одна из машин работает неисправно. Вы довольно редко отправляетесь на работу - большую часть времени завод работает самостоятельно.
«Блин, ну что за ерунда, - бормочете вы себе под нос, когда автомобиль вывозит вас из гаража. - Неужели эти штуки не могут работать правильно».
Добро пожаловать в жизнь после четвертой промышленной революции, когда все объекты, которые вы используете на ежедневной основе, выполнены на заказ и общаются друг с другом в вашу пользу.
Фраза «промышленная революция» (или индустриальная революция), вероятно, вызывает в воображении туманные воспоминания уроков истории в старших классах. Сначала что-то, связанное с паровым двигателем. Да, затем в конце 1800-х была шумиха с электрификацией и разделением труда, а в конце 1900-х годов - еще что-то, связанное с развитием информационных технологий.
Три года назад немцы предсказали четвертую промышленную революцию, которая обещает радикально изменить рабочее место и наконец заставить весь мир объектов вращаться вокруг вас.
Четвертая промышленная революция, более известная как «Индустрия 4.0», получила свое название от инициативы 2011 года, возглавляемой бизнесменами, политиками и учеными, которые определили ее как средство повышения конкурентоспособности обрабатывающей промышленности Германии через усиленную интеграцию «киберфизических систем», или CPS, в заводские процессы.
CPS - это по сути всеобъемлющий термин, который используется в разговорах об интеграции небольших подключенных к Интернету машин и человеческом труде. Руководители предприятий не просто переосмысливают принцип сборочной линии, но и активно создают сеть машин, которые будут не только производить товары с меньшим количеством ошибок, но и смогут автономно изменять производственные шаблоны в соответствии с необходимостью, оставаясь высоко эффективными.
Другими словами, Индустрия 4.0 - производственная сторона, эквивалентная ориентированному на потребителей «Интернету вещей», в котором предметы быта, от автомобилей до тостеров, будут подключены к Интернету.
Это должен быть «совершенно новый подход к производству», как отметила в отчете Industrie 4.0 Working Group, конгломерат крупных промышленников, экспертов в области искусственного интеллекта, экономистов и академиков. Немецкое правительство поддерживает эту идею и принимает «высокотехнологичную стратегию» для подготовки нации, но в целом Индустрия 4.0 должна и уже постепенно захватывает весь мир, хотим мы этого или нет. США, к примеру, последовали примеру Германии и создали некоммерческий консорциум Industrial Internet в 2014 году, которым руководят лидеры промышленности вроде General Electric, AT&T, IBM и Intel.
Впрочем, термин Индустрии 4.0 остается довольно туманным.
«Несмотря на то, что Индустрия 4.0 - одна из самых обсуждаемых тем в эти дни, я не могу объяснить своему сыну, что она означает», - рассказал производственный менеджер Audi в прошлом году.
Как выглядит Индустрия 4.0?
Одним из наиболее ощутимых аспектов четвертой промышленной революции является идея «сервис-ориентированного проектирования». Оно может варьироваться от пользователей, использующих заводские настройки для производства собственных продуктов, до компаний, которые поставляют индивидуальные продукты индивидуальным потребителям.
Потенциал такого вида производства огромен. К примеру, связь между умными продуктами «Интернета вещей» и умными машинами, которые их производят, то есть этот «промышленный Интернет», будет означать, что они смогут производить себя самостоятельно и определять целевое производство в зависимости от нужд, определенных ими же.
Если ваш телефон знает, что скоро «умрет», он может уведомить завод, на котором будет поставлена в очередь задача произвести батарею для вашего телефона или вообще новый телефон, равно как и для других умных устройств. Когда ваш телефон отправится в корзину, другой уже будет ждать вас.
Более того, когда этот процесс станет более сложным и интегрированным, ваш телефон будет прибывать уже с вашими настройками, почти ничем не отличающийся от того, которым вы пользовались вчера.
Этот процесс не ограничивается телефонами и другой сложной электроникой. От одежды до шампуней и мыл, все можно будет ставить на поток без дополнительных затрат, которыми сопровождались услуги индивидуальных дизайнеров. Объекты будут производиться индивидуально для вас напрямую, и уже не придется выбирать из нескольких заранее определенных цветов, называя это персонализацией.
Кроме того, растущая интеграция умных заводов в промышленные инфраструктуры будет означать существенные снижения затрат энергии. Многие заводы тратят много энергии во время перерывов в производстве вроде выходных и праздничных дней, умный завод мог бы этого избежать.
По мнению сторонников такого вида интегрированного производства, Индустрия 4.0 обладает потенциалом изменить само определение человеческого труда. Поскольку машины могут выполнять повторяющиеся, рутинные задачи в производстве с гораздо большей эффективностью, чем люди, эти задачи будут по большей части автоматизированы. Но вместо того, чтобы отнимать работу у людей, люди займутся более требовательными к навыкам, творческими задачами, вместо того чтобы заниматься грубым трудом. Проще говоря, управлять умным заводом можно будет через Интернет.
Новые промышленные гиганты
Те, кто выиграют больше всего от наступления четвертой промышленной революции, вроде Cisco, Siemes или ThyssenKrupp, утверждают, что внедрение CPS обладает большим спросом, нежели любая другая корпоративная повестка дня.
Тем не менее, несмотря на такую риторику, дальнейшее исследование показывает, что главным стимулом индустриализации являются не столько выгоды потребителей, сколько потенциальные выгоды для многонациональных промышленников, которые первыми примут Индустрию 4.0.
Четвертая промышленная революция обещает разместить Германию на передовой реструктуризации промышленности. Как отмечает рабочая группа в своем докладе, само существование производства в Германии может зависеть от Индустрии 4.0. «Если немецкая промышленность хочет выжить и процветать, ей придется играть активную роль в формировании четвертой промышленной революции». Где гарантии, что условия четвертой индустриализации не будут равными для всех игроков мирового рынка, если предыдущие три революции показали именно это?
Немецкая промышленность инвестирует 40 миллиардов в промышленную интернет-инфраструктуру ежегодно до 2020 года, сообщает консалтинговая фирма Strategy&. Это значительный кусок от европейских инвестиций в четвертую промышленную революцию, которые, как ожидается, составят 140 миллиардов евро в год. Из 278 опрошенных компаний в Германии 131 сообщила, что уже «вовлечена в Индустрию 4.0».
Подавляющее большинство этих компаний вовлечены только на словах, и только одна пятая реализует компоненты CPS на своих заводах. Из них Wittenstein (электродвигатели), Bosch (гидравлическое оборудование) и BASF SE, которая является пионером в области полностью настраиваемых шампуней и мыл и ставит перед собой задачу продемонстрировать возможности Индустрии 4.0.
Препятствия и недостатки
Между тем есть и некоторые проблемы как с технической, так и социальной стороны в революции Индустрии 4.0.
Максимизация плюсов четвертой промышленной революции требует массивных коопераций, не ограничивающихся корпоративными границами, особенно когда дело доходит до того, чтобы все машины говорили на одном языке. Если незаконченный продукт прибудет на машину, которая не сможет считать его RFID-чип, потому что тот запрограммирован на другой частоте, производственный процесс превратится в хаос. Таким образом, определение общих платформ и языков, на которых свободно будут общаться машины разных корпораций, остается одной из основных задач в распространении киберфизических систем.
С другой стороны, чрезмерная однородность тоже может быть опасной. Следуя примеру Google, горстка влиятельных компаний может завладеть неестественным преимуществом в Индустрии 4.0.
«Крупные данные, необходимые Индустрии 4.0, собираются не национальными компаниями, а четырьмя фирмами из Кремниевой долины, - заявил министр экономики Германии Зигмар Габриэль в прошлом году. - В этом наши опасения».
Другая серьезная проблема в безопасности: создание безопасных сетей - трудная задача, и интеграция физических систем с Интернетом делает их более уязвимыми к кибератакам. С ростом Индустрии 4.0 производственные процессы можно терроризировать удаленно, манипулируя протоколом производства или просто парализуя этот процесс. По мере того, как умные заводы становятся все более распространенными, их безопасность будет становиться все более злободневным вопросом.
Что будет с рабочими местами?
Футурологи давно обсуждают избыточную природу человеческого труда и последствия того, что машины займут наши рабочие места, и Индустрия 4.0 только усугубляет эти страхи. Опасения идут от необоснованных до вполне подкрепленных прогнозами: за 20 лет 47% рабочих мест современного мира будут автоматизированы, и миллионы рабочих останутся без работы.
Тем не менее эпоха машин, которые воруют наши работы, была присуща третьей промышленной революции, когда автоматизированное оборудование получило массовое распространение. Четвертая промышленная революция планирует заставить эти машины говорить друг с другом без вмешательства человека. На заводе Siemens, к примеру, работает более тысячи человек, основная задача которых - мониторить машины и компьютеры.
Основное опасение по поводу работы в Индустрии 4.0 заключается в том, что значительное расширение возможных операций не обязательно потребует создания новых рабочих мест для людей, что вполне может оказаться проблемой, так как общая численность населения продолжает расти.
Эта тенденция может нанести ущерб развивающимся странам. Неудивительно, что один из основных стимулов продвижения четвертой промышленной революции заключается в желании конкурировать с аутсорсингом производства в развивающихся странах. Широкомасштабное внедрение CPS в Европе и США может обратить ситуацию с распределением рабочей силы, эффективно выдернув коврик из-под развивающихся стран, которые в большей степени полагаются на производство.
Тем не менее, несмотря на обещание большего распространения расходных материалов, свободу от заводского труда и миллиарды долларов, которые будут вливаться в экономики стран в процессе реиндустриализации, в конце концов, кто-то должен платить за поддержание этих машин в рабочем состоянии. Если человеческий труд будет заменяться машинами, неважно, сколько будет производиться продукции, если не найдется никого, кто сможет ее покупать. Если цены на продукты вырастут, Индустрия 4.0 просто провалится.
Одно можно сказать точно: Индустрия 4.0 медленно, но верно входит в наш мир, и все свидетельствует о том, что мы с головой нырнем в умную окружающую среду, где все объекты будут постоянно связаны ради нашей выгоды. Не волнуйтесь, эта связь будет беспроводной.
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.
Принято считать, что первая промышленная революция случилась после внедрения механизации на производстве. Символом второй стала конвейерная сборка на заводах Ford. Третья прошла под лозунгом смещения центра формирования добавленной стоимости из производства в сферу продаж и дизайна. Отныне больше ресурсов требовалось на то, чтобы придумать и продать новый продукт, чем его произвести.
Сегодня можно с уверенностью говорить о технологиях, которые изменят мир через 5-10 лет. Особенно интересно, что технологии, которые эксперты считают столь перспективными, затрагивают как небольшие компании, так и огромные международные корпорации.
Что такое «Индустрия 4.0»?
Это процесс, характеризующийся полным проникновением интернета и IT-технологий во все сферы человеческой жизни и промышленности — от быта до производства. «Индустрия 4.0» подразумевает применение «интернета вещей» и Big Data на производстве, когда любые звенья связаны между собой с помощью Всемирной паутины, а также самостоятельно находят пути снижения затрат.
Директор современной компании с помощью только одного смартфона может получать полную информацию о работе производства: что меняется, какие пути оптимизации процессов ищут сотрудники? Сами же предприятия будут создавать продукцию, настроенную на нужды индивидуального заказчика, — будь то автомобиль, сделанный под требования притязательного клиента, или платье, учитывающее особенности фигуры. При этом очень важно, что не происходит удорожания производственных процессов: с помощью связи всех элементов через сеть становится возможным находить оптимальные, не затратные пути исполнения заказов.
И наконец, «Индустрия 4.0» предполагает рациональное использование природных и технических ресурсов, максимально эффективное энергосбережение, вторичную переработку всех отходов и получение из них новых товаров, сырья или энергии. Другими словами, речь идет о внедрении принципиально новой парадигмы: «Ремонт вместо новой покупки, аренда вместо собственности».
Eurasian Resources Group
Почему сейчас?
Возникновение четвертой волны промышленной революции стало возможным благодаря бурному развитию технологий и проникновению интернета в жизнь каждого человека. Кроме того, в последние годы все большее внимание стали уделять экологии: smart-технологии как раз и призваны правильно рассчитать оптимальные решения для нанесения меньшего вреда окружающей среде.
Еще одна причина заключается в желании человека обустроить место своей ежедневной деятельности в соответствии с самыми комфортными и умными решениями, которые только можно придумать. Так, «Индустрия 4.0» позволяет обычному сотруднику меньше отвлекаться на рутинную работу, больше развивать творческие направления деятельности и в конечном счете просто иметь больше свободного времени. При этом качество производства не только не падает, но, напротив, растет.
Чем это выгодно?
По оценкам аудиторской компании PwC, компаниям, успешно реализовавшим концепцию «Индустрия 4.0», больше не приходится выбирать между повышением валовой выручки и увеличением прибыли. Они могут улучшать оба показателя одновременно. «В течение ближайших пяти лет компании — участники исследования ожидают прироста годовой выручки в среднем на 2,9% и сокращения затрат в среднем на 3,6% в год», — говорится в обзоре PwC.
Первопроходцы, которые реализуют большие проекты и при этом активно используют цифровизацию, нацелены на еще более высокие результаты.
В целом же, согласно ожиданиям участников исследования PwC, в течение ближайших пяти лет затраты компаний — приверженцев «Индустрии 4.0» сократятся на $421 млрд, а годовая выручка ежегодно будет расти на $493 млрд.
Лидеры «Индустрии 4.0»: кто они?
Впервые на государственном уровне программа «Индустрия 4.0» была принята в Германии еще в 2011 году. Речь шла о стратегической программе экономического развития страны. Впрочем, сейчас лидером в роботизации производства является Китай. Еще в 2014 году президент КНР Си Цзиньпин произнес речь в Китайской академии наук о грядущей революции роботов, которая сначала трансформирует Китай, а затем и весь мир.
«Правительство КНР ставит задачу ускорить внедрение в китайских компаниях технологий больших данных (Big Data), облачных вычислений (cloud computing), «интернета вещей» (Internet of Things) и сфокусироваться на создании «умных фабрик» (intelligent manufacturing)», — говорил лидер Поднебесной.
К слову, за последние годы китайские компании увеличили инвестиции в высокотехнологические разработки по всему миру и, как результат, по данным International Federation of Robotics (IFR), начиная с 2013 года китайский рынок промышленных роботов стал крупнейшим в мире. При этом к 2020 году в Китае будет в среднем уже 150 роботов на 10 000 промышленных рабочих мест, что втрое больше, чем в 2015 году.
Развитым странам, таким как США и Германии, будет теперь очень сложно обогнать «Восточного дракона». Но это не значит, что им не надо стараться. Так, в США в 2014 году создан некоммерческий консорциум промышленного интернета (Industrial Internet). Японцы тоже не отстают и обсуждают собственные концепции Connected Factories (подключение к сети фабрик) для развития своей индустрии.
А что Россия?
В России внедрение новых технологий началось примерно в одно время с другими странами. Однако, учитывая масштабы государства и бюрократическую систему, раскачка оцифровывания производства в качестве общегосударственной идеи продвигается довольно медленно.
В 2017 году в России была принята специальная дорожная карта «Технет» (передовые производственные технологии). По поручению президента Владимира Путина готовится программа «Цифровая экономика 2024». Несмотря на то, что дорожная карта — это документ, а не призыв к немедленному действию, многие российские предприятия уже вовсю стараются внедрять принципы «Индустрии 4.0». Среди них — «Ростехнологии», «Газпром», «Росатом», «Роснефть», даже финансовый сектор в лице Сбербанка, например, пытается расширить сферу применения IT-технологий в своей практике. Однако пока все перечисленные компании действуют на очевидном энтузиазме, понимая выгоду от инвестиций в будущем.
Между тем, по мнению министра коммуникаций России Николая Никифорова, сейчас надо работать на опережение. «Чтобы не технологии нас ждали, а мы ждали технологии. Надо обеспечить приоритет для технологий, которые основаны на цифровом долгосрочном подходе, и создать среду, в которой будем поощрять инновационные процессы, инвестиции в инновации», — подчеркнул Никифоров.
О том, что тратить время на старые подходы в организации производства уже нельзя, заявлял в свое время и глава Сбербанка России Герман Греф. «Первое последствие четвертой революции — это колоссальный разрыв в доходах между странами-победителями и проигравшими странами», — предупреждал Греф, видимо, исходя из того, что новые технологии меняют не только производство, бизнес, общество, но и само государство.
Кстати, соседний Казахстан систему оцифровывания производства перевел сразу на уровень государственной стратегии. Президент страны Нурсултан Назарбаев назвал «Индустрию 4.0» приоритетным проектом, благодаря которому «можно снизить влияние таких негативных факторов, как дефицит рабочей силы высокой квалификации, большие расстояния при одновременном отсутствии выхода к морским торговым путям и малый внутренний рынок». В результате действующие в настоящий момент в стране госпрограммы тесно связаны с реализацией единой стратегии и принципов «Индустрии 4.0».
Частные же казахстанские компании пошли по этому пути еще раньше. Отличным примером внедрения «Индустрии 4.0» на предприятиях может служить опыт Eurasian Resources Group (ERG), одной из крупнейших в мире компаний, работающих в горнодобывающем и металлургическом секторе, с производственными активами в Казахстане, странах Африки и БразилииERG еще в начале 2016 года запустила работу сразу по шести направлениям «Индустрии 4.0».
Первое — «автоматизация и роботизация». За следующие несколько лет Eurasian Resources Group планирует инвестировать более $20 млн в системы диспетчеризации техники и управления материальными потоками. Уже сегодня применяемые в производственной деятельности дроны используются для оценки состояния горных работ и мониторинга соблюдения требований промышленной безопасности на карьерах. В компании внедряется инвестиционная программа, направленная на реновацию существующих и строительство новых ферросплавных цехов с высоким уровнем автоматизации. По прогнозам руководства ERG, использование передовых технологий позволит увеличить производительность труда на 20-30%.
Следующее направление — «Интеграция IT-систем». В настоящий момент на предприятиях Группы реализуется проект по интеграции информации на базе специальных датчиков, видеокамер, систем управления производством в центр дистанционного управления и контроля для краткосрочного планирования основных показателей производства. За последние 5 лет ERG уже инвестировала в данное направление более $250 млн. В единую сеть объединены более 13 тыс. компьютеров, что позволило напрямую связать работников предприятий на всех уровнях взаимодействия.
Виртуальный тур по предприятиям ERG, презентованный на I Форуме инноваторов компании 2 ноября 2016 года, Астана
«Симуляция и моделирование» — третий аспект оцифровывания производства в ERG. Это применение специальных 3D-моделей для ежедневного управления производством. Данные системы позволяют моделировать месторождения, планировать отработку, анализировать альтернативы и определять оптимальный вариант горных работ в режиме реального времени.
Четвертое направление — «Большие данные и аналитика» — позволяет принимать управленческие решения, основанные на результатах анализа большого количества данных из производственных систем различного уровня, что уже сегодня повышает качество продукции, эффективность процессов и обслуживания оборудования.
RTR Metalkol — медно-кобальтовый проект ERG в Демократической Республике Конго (вид с дрона)
«Перечисленные направления «Индустрии 4.0» — это то, что мы в ERG (а я уверен, что и многие коллеги по отрасли) уже делаем. В дополнение к цифровым технологиям мы также планируем развивать аддитивное производство и альтернативную энергетику», — отмечает председатель совета директоров Eurasian Resources Group Александр Машкевич.
В программу Группы также входят применение альтернативных источников энергии (пятое направление) и участие в развитии аддитивных технологий (шестое направление). В настоящий момент ERG участвует в организации алюминиевого кластера и проработке производства сплавов, из которых в перспективе можно будет делать порошки для 3D-принтеров. Интересно, что в компании оценивают предполагаемый объем инвестиций в проекты, нацеленные на внедрение инструментов «Индустрии 4.0» на производстве, в $1 млрд до 2025 года. При этом ожидаемое увеличение производительности должно составить не менее 20-30%.
Eurasian Resources Group
Но самое главное — Eurasian Resources Group пытается решить проблемы эффективности производства, не сокращая персонал, а перепрофилируя его. Известно, что эффективность может достигаться посредством сокращения издержек, а использование техники, в частности роботов, заостряет кадровый вопрос. По словам Александра Машкевича, в Группе решили руководствоваться следующим принципом: вместо высвобождения персонала — его переобучение, повышение квалификации и, как следствие, рост объемов производства. «Переобучение высвободившихся рабочих и менеджеров не только поддержит социальную стабильность, но и даст значительный скачок объемов производства за счет роста производительности труда», — уверен глава ERG.
В Eurasian Resources Group уверены: практика сохранения персонала ведет к повышению производительности, поскольку сотрудники понимают, что им создают новые условия, растет их лояльность и, как следствие, работоспособность. «Мы убедились в этом, переобучив более 8 тысяч человек в рамках программы по внедрению системы ERP на всех наших предприятиях, — подчеркивает Александр Машкевич. — Но мы пошли дальше и работаем над созданием Корпоративного университета Eurasian Resources Group. Его основной целью будет повышение профессиональных и личностных компетенций каждого из 60 с лишним тысяч работников нашей Группы компаний».
Индустрия 4.0 — новая реальность?
Четвертая промышленная революция призывает всех быстрее адаптироваться и вскочить на рельсы бурно развивающихся технологий. Сегодня мы наблюдаем ситуацию, когда успех идет к тем компаниям, которые вплотную работают со стартапами Кремниевой долины, внедряют современные технологии на производствах (при этом некогда экономическое чудо Японии — автоконцерн Toyota со своими принципами Dao по автоматизации производства — считается уже прошлым веком). Жители городов постепенно привыкают к умным домам, возможности решить любую проблему с помощью двух кликов на своем смартфоне. Совершенно очевидно: такие же принципы они хотят перенести и в рабочую среду.
Сегодня тот уникальный момент, когда рынок «Индустрии 4.0» находится в зарождающемся и развивающемся состоянии. А значит, многие компании могут получить преимущества, внедряя принципы производства нового времени. Однако, чтобы стать компанией будущего, действовать необходимо уже сейчас, причем работать на опережение.
Индустрия 4.0
Индустрия 4.0: как России не пропустить технологическую революцию
«Индустрия 4.0» представляет собой серьезный вызов для международного сообщества, отметил на Всемирном экономическом форуме в Давосе в 2016 году его основатель и президент, немецкий экономист Клаус Шваб. Эта очередная технологическая революция изменит цепочку создания прибавочной стоимости, исчезнут многие традиционные отрасли экономики, и компании по всему миру должны быть к этому готовы.
Что такое 4.0?
Концепция четвертой промышленной революции («Индустрии 4.0») была сформулирована в 2011 году на Ганноверской выставке. Участники мероприятия определили ее как внедрение «киберфизических систем» в заводские процессы. Ожидается, что она приведет к слиянию технологий и размоет границы между физической, цифровой и биологической сферами.
Согласно опросу среди 800 лидеров IT-компаний, проведенному специально для форума в Давосе, основными драйверами изменений станут облачные технологии, развитие способов сбора и анализа информации, краудсорсинг, шеринговая экономика и биотехнологии. В ближайшие пять лет затраты компаний, работающих в концепции «Индустрии 4.0», сократятся на $421 млрд, а годовая выручка ежегодно будет увеличиваться на $493 млрд, делают выводы специалисты PwC в своем исследовании.
Крупнейшие мировые экономики (Китай, Германия, Южная Корея, США) уже озабочены разработкой новых стандартов ведения бизнеса и внедрением интернет-инфраструктуры на ключевых производствах. Россия вводит новые технологии наравне с другими странами. Только за 2017 год в стране была принята специальная дорожная карта «Технет» (предусматривает поддержку передовых производственных технологий) и подготовлена программа развития цифровой экономики до 2024 года. Первыми за внедрение новых принципов взялись крупнейшие предприятия, такие как «Ростехнологии», «Росатом», Сбербанк и т. д. Многие из них не просто вводят технологии в свою повседневную работу, но и занимаются разработкой собственных решений, подтверждая слова министра связи и массовых коммуникаций России Николая Никифорова о том, что нужно работать на опережение, чтобы «не технологии нас ждали, а мы ждали технологии». Интересным примером внедрения концепции «Индустрии 4.0» в работу может стать опыт «Газпром нефти», которая уже несколько лет реформирует свое производство по новому образцу.
Big Data для геологоразведки
Еще в 2012 году в «Газпром нефти» была запущена программа ЭРА («Электронная разработка активов»), нацеленная на повышение уровня автоматизации разведки и добычи. Для обработки геологической и промысловой информации разрабатывается специальное программное обеспечение. Например, разработанная специалистами компании информационная система GeoMate позволяет анализировать и аккумулировать геологическую информацию обо всех месторождениях «Газпром нефти». Уже автоматизированы в компании и процесс обработки информации, поступающей из эксплуатационных скважин, и формирование на основе этих данных технологического режима их работы.
Инфографика: Татьяна Удалова
Внедрение в процессы IT-решений уже дало результат: количество информации о геологоразведке, разработке месторождений, эксплуатации скважин, доступной сотрудникам компании в любой момент, увеличилось в разы. Соответствующим образом изменились качество и скорость принятия решений.
Сегодня совместно с инжиниринговым центром МФТИ и «Яндекс.Терра» компания работает над созданием первой в России интегрированной платформы обработки и интерпретации данных сейсморазведки.
Результатом еще одного проекта, получившего название «Когнитивный геолог», который «Газпром нефть» реализует вместе с IBM, должна стать интеллектуальная система обработки всей информации о геологическом объекте с помощью технологии нейросети. Результатом машинного анализа будет оценка возможности освоения месторождения и набор готовых рекомендаций об оптимальных вариантах разработки.
Использование технологий «Индустрии 4.0» в сегменте upstream должно значительно повысить качество анализа информации, точность и скорость принятия ключевых решений, а значит, сократить сроки реализации проектов освоения месторождений, снизив их стоимость.
«Направления цифровой трансформации в сфере разведки и добычи определяются в первую очередь новыми вызовами: ухудшением ресурсной базы, необходимостью управлять достаточно большим количеством некрупных проектов и стабилизировать и повышать эффективность добычи на истощенном фонде. При этом проекты с использованием технологий "Индустрии 4.0" охватывают весь жизненный цикл месторождения. В начале цикла информацию об объекте приходится собирать по крупицам, в конце мы имеем дело с колоссальным потоком информации. Мы понимаем, какие технологии будут наиболее эффективны на каждом из этапов, и сегодня занимаемся созданием дорожных карт трансформации, меняющих саму парадигму месторождения: от автоматизации процессов к их интеллектуализации, где большую часть работы выполняет искусственный интеллект».
Максим Шадура начальник управления информационных технологий, автоматизации и телекоммуникаций блока разведки и добычи «Газпром нефти»
Похожие подходы демонстрируют все передовые международные корпорации, такие как Boeing. Аэрокосмический гигант использует обработку больших массивов данных на всех этапах, от проектирования техники до обслуживания, повышая качество работы и эффективность расходования средств. Компания планирует пойти еще дальше и использовать поступающую с самолета информацию (а на каждой летающей машине могут быть установлены тысячи датчиков) для создания «цифровой копии» конкретного авиалайнера. В каждый момент времени компьютеры Boeing будут знать, что происходит с самолетом. Эта по-настоящему исчерпывающая информация позволит вывести на новый уровень проектирование, безопасность и даже построить новые бизнес-модели в уже давно сформировавшемся авиационном бизнесе.
Технологическая революция на производстве
Машинное обучение, интеллектуальная обработка больших данных, автоматизация, конечно, важны не только на уровне проектирования или геологоразведки. На стадии непосредственно промышленного производства компании-лидеры успешно используют все эти новые инструменты. Ведь это гибкость в организации процессов, интеграция разных стадий производства, оптимизация расходов на логистические цепочки и простои оборудования. И в целом повышение эффективности на десятки или даже сотни процентов - цель, которая без «Индустрии 4.0» просто недостижима.
Промышленный интернет вещей меняет нефтегазовую сферу. По подсчетам Cisco, условная компания этой отрасли с выручкой $50 млрд сможет сэкономить около $1 млрд в год за счет использования подобных технологий. И это не проекты отдаленного будущего.
Например, на Гронингенском месторождении в Нидерландах интернет вещей помогает определять оптимальные объемы добычи газа в зависимости от прогноза потребления топлива. Датчики на скважине связаны с метеорологическими спутниками. Когда в Европе намечается похолодание, система наращивает объем добычи; если грядет потепление, скважина автоматически получает команду закачивать добытый газ в хранилища. Также «умные» устройства помогают следить за безопасностью сотрудников. Например, прикрепленные к одежде нефтяников датчики подают сигнал о помощи, если человек долгое время находится в горизонтальном положении. Сенсоры на стенах анализируют уровень газа и бьют тревогу, если он превышает норму.
Фото: boeing.com
В «Газпром нефти» данные с датчиков на установках нефтеперерабатывающих заводов, в ключевых элементах логистических схем в режиме реального времени передаются в единый Центр управления эффективностью (ЦУЭ), расположенный в Санкт-Петербурге. Сейчас ЦУЭ безостановочно обрабатывает данные с 250 тыс. источников данных, к 2020 году их число планируется увеличить до 1 млн, что позволит анализировать 98% параметров производства.
Стратегическая цель проекта - построение единой платформы управления эффективностью всей цепочки добавленной стоимости (от поступления нефти на нефтеперерабатывающие заводы до реализации нефтепродуктов конечному потребителю). Пока такой платформы нет ни у кого в мире.
Логистика и сбыт будущего
Подключение всех составляющих производственной цепочки вплоть до розничных точек торговли к глобальной сети передачи данных рождает совершенно новые возможности. Ведь таким образом можно формировать любые конфигурации связанных устройств, собирать любую информацию и управлять огромной инфраструктурой с одного компьютера. Уже сейчас все автоматические автозаправочные станции сети АЗС «Газпромнефть» управляются из одного удаленного центра. АЗС в автоматическом режиме посылает сигнал о том, что топливо заканчивается. И если помечтать, то скоро по этому сигналу будет выезжать автоматический беспилотный бензовоз (и компании уже планируют подобные эксперименты).
Впрочем, уже сейчас беспилотники в нефтегазовой логистике - не мечты, а реальность. Для российского бездорожья и колоссальных расстояний особенно актуальным решением во многих случаях становится дрон. «Газпром нефть» недавно протестировала такой способ промышленной доставки. Дрон преодолел расстояние в 40 км, при этом он сам весил 37 кг, а груз - 4,5 кг. В будущем компания планирует увеличить эти показатели на порядок. Еще одна сфера эксплуатации беспилотников в компании - мониторинг состояния трубопроводов на промыслах.
Фото предоставлено ПАО «Газпром нефть»
В США сейчас тестируют БПЛА, которые могут определять наличие газа или нефти под землей по испарениям. В определенных случаях это может использоваться как новая технология поиска месторождений. Кроме того, это дополнительная защита на случай утечки.
И это еще один, пусть небольшой, элемент цифрового актива - такого, какой создает сегодня «Газпром нефть» в рамках своей программы цифровой трансформации.