Pierwsza rewolucja przemysłowa rozpoczęła się w XVIII wieku, wykorzystując energię pary, co pozwoliło na mechanizację produkcji.
Druga rewolucja zaznaczyła się wykorzystaniem elektryczności pod koniec XIX wieku, co przyczyniło się do rozwoju produkcji masowej.
Trzecia, która powstała w latach pięćdziesiątych XX wieku i trwa do dziś, dała światu elektronikę i technologie informacyjne, które napędzają dzisiejszą produkcję. A teraz równolegle z tym rozpoczął się etap nowej rewolucji przemysłowej, przejścia do tzw. Przemysłu 4.0.
Na początku tego roku w Davos w Szwajcarii odbyło się 46. posiedzenie Światowego Forum Ekonomicznego, którego tematem przewodnim była czwarta rewolucja przemysłowa.
Jak stwierdził w swoim przemówieniu założyciel i stały prezes forum Klaus Schwab, ludzkość stoi u progu zmian, jakie nigdy wcześniej nie były analogiczne, czego dowodem był robot HUBO, który stał się „uczestnikiem” wydarzenia .
„Narodził się” po awarii w japońskiej elektrowni atomowej Fukushima w 2011 roku w wyniku konkursu na robota ratowniczego zdolnego do wykonywania różnorodnych zadań w niebezpiecznych warunkach. Zwycięzcą został dwunożny android HUBO z Koreańskiego Instytutu Zaawansowanych Technologii KAIST. Ma ludzkie proporcje - wzrost 180 cm i wagę 80 kg, potrafi samodzielnie się poruszać, rozpoznawać twarze i mowę ludzi. Jednocześnie jego czujniki i oprogramowanie pozwalają mu przekraczać granice tego, co jest możliwe dla człowieka – na przykład oczy robota działają niezależnie od siebie, szczegółowo badając teren i tworząc jego trójwymiarową mapę. HUBO jest w stanie wykonywać szereg czynności, w tym poruszać się po trudnym terenie, usuwać gruz, korzystać z różnych narzędzi roboczych, a nawet prowadzić SUV-a.
Czym jest Przemysł 4.0?
Przemysł 4.0 charakteryzuje się połączeniem technologii, „które zacierają granice między sferą fizyczną, cyfrową i biologiczną” – powiedział Klaus Schwab. Mówimy więc raczej o symbiozie kilku zjawisk, wśród których robotyzacja jest tylko jednym z wielu. Istnieją na przykład sieci neuronowe – „zbiorowy mózg”, Internet Rzeczy – sieć obiektów zdolnych do interakcji ze sobą i środowiskiem zewnętrznym, odbierania poleceń i „wspólnego” ich wykonywania.
Przejście do Przemysłu 4.0 wiąże się oczywiście z pogłębieniem osiągnięć trzeciej rewolucji przemysłowej – rozwiązań high-tech. Mogłoby to znacząco zmienić kształt rynku pracy, ponieważ innowacje mogłyby wyeliminować udział człowieka w wielu obszarach produkcyjnych.
Jak będziemy żyć w epoce Przemysłu 4.0?
Forum w Davos przygotowało specjalny raport pt. Przyszłość miejsc pracy poświęcony temu tematowi. Eksperci przebadali 2,5 tys. firm w krajach, w których zatrudniona jest ponad połowa światowej siły roboczej – w USA, Niemczech, Japonii, Chinach, Indiach, Brazylii, Republice Południowej Afryki. Wnioski są następujące: rewolucja jest nieunikniona, doprowadzi do wzrostu zapotrzebowania na menedżerów i specjalistów zatrudnionych w dziedzinach high-tech, z których wielu będzie pracować w „wirtualnych biurach”, zlokalizowanych w różnych częściach świata.
Wymrą setki zawodów, powstaną setki innych. Według badaczy około 65% dzieci, które obecnie rozpoczynają naukę w szkole podstawowej, będzie pracować w zawodach, które jeszcze nie istnieją. Jednocześnie, oprócz umiejętności informatycznych i obsługi komputera, podstawowymi umiejętnościami profesjonalistów przyszłości będzie umiejętność uczenia się, krytycznego myślenia i samokontroli. Tak naprawdę mówimy o tym, że młodsze pokolenie nie będzie zadowolone ze specjalności, którą otrzymało po szkole, a jego ścieżka kariery z konieczności będzie wiązać się z przystosowaniem do pojawiających się wyzwań i ciągłym rozwojem.
Podobne kwestie są aktywnie dyskutowane w naszym kraju. Od kilku lat Agencja Inicjatyw Strategicznych (ASI) i Moskiewska Szkoła Zarządzania Skolkowo realizują projekt pod nazwą „Atlas Nowych Zawodów” (o czym pisałem już tutaj kilka lat temu).
Atlas opisuje kluczowe trendy wpływające na rozwój sytuacji na rynku pracy, analizuje stan wszystkich podstawowych sektorów gospodarki, a ponadto zawiera listę 180 zawodów, na które w przyszłości będzie najbardziej poszukiwane. Szef ASI Andrei Nikitin wzywa: „Pokażcie dzieciom Atlas. Być może Twoje dziecko odnajdzie w nim przyszłość, o której marzy.”
Z dużą dozą pewności, jak twierdzą twórcy Atlasu, można przewidzieć następujące trendy - globalizację (mówimy także o zespole specjalistów z różnych krajów pracujących zdalnie), wprowadzanie złożonych systemów zarządzania, automatyzację i wykorzystanie programowalnych urządzeń (i same rzeczy internetowe”), rosnące wymagania w zakresie przyjazności dla środowiska.
Trendy nowej rewolucji przemysłowej realizowane są odmiennie w różnych gałęziach przemysłu.
Na przykład przemysł wydobywczy i metalurgiczny w przyszłości nieuchronnie będzie podlegał wpływom takich globalnych procesów, jak robotyzacja i automatyzacja. Przemysł będzie ewoluował w kierunku czystszej produkcji i poprawy jakości procesów technologicznych. I stopniowo normą stanie się „biała” metalurgia - filozofia, której postulatami jest wprowadzanie najlepszych technologii, wysoki poziom wykształcenia personelu, przyjazność dla środowiska i komfortowe warunki pracy. Pracownicy będą wówczas wykonywać mniej operacji fizycznych niż obecnie. Będzie to szczególnie mocno zakorzenione nawet w górnictwie, a nie w przetwarzaniu. Co więcej, mówimy nie tylko o samych zakładach produkcyjnych, ale także o jednostkach pomocniczych. Coraz częściej będą wprowadzane technologie bezzałogowe, a pracownicy zaczną pracować zdalnie w wirtualnych zespołach i systemach telemetrycznych. W niektórych przypadkach produkcja będzie się rozwijać przy minimalnej liczbie osób i dużej liczbie technologii, które rekompensują ich brak (np. medycyna zdalna).
Niektóre zawody hutnicze (a jest ich obecnie ponad 500) zaczną zanikać, a ich miejsce zajmą nowe. Na przykład będą nadzorcy sprzętu (do obsługi złożonego sprzętu), „eko-recyklerzy” (do rozwiązywania problemów usuwania odpadów i przywracania środowiska), projektanci nowych metali (do tworzenia stopów o określonych lub zmieniających się właściwościach), projektanci proszków sprzęt metalurgiczny (do otrzymywania metali na styku różnych nauk).
W sektorze wydobywczym przewidywane jest zapotrzebowanie na inżynierów systemów wydobywczych (do pracy z obiektami zarządzania środowiskowego w całym ich cyklu życia), analityków środowiskowych (do analizy zagrożeń dla środowiska), inżynierów interpretujących telemetrię (z zastrzeżeniem, że w przyszłości funkcje te będzie można wykonywać także maszynowo), inżynierowie systemów robotycznych, operatorzy pojazdów bezzałogowych (do eksploracji złóż), koordynatorzy rozproszonych zespołów górniczych.
Ucz się – nie tylko w szkole i na uniwersytecie, ale przez całe życie
Przewiduje się, że zapotrzebowanie na liczbę specjalistów będzie systematycznie spadać. Na tej liście znalazły się tak popularne wśród współczesnych absolwentów zawody, jak księgowy, analityk, radca prawny, notariusz, logistyk i tłumacz. A dzisiaj na przykład zawód biura podróży zanika, czemu sprzyja rosnąca popularność usług rezerwacji online i znajomość obsługi komputera.
Wraz z tymi trendami rośnie zapotrzebowanie na kompetencje międzybranżowe.
Powstaje jednak pytanie: gdzie będą kształcić się kadry dla nowej gospodarki? ASI spodziewa się, że wspólnie z Ministerstwem Pracy i innymi zainteresowanymi władzami opublikuje oficjalną listę nowych, obiecujących zawodów, dla których zostaną opracowane standardy. Wtedy będzie można wreszcie mówić o rozpoczęciu szkolenia personelu.
Obraz przyszłości opisany w badaniach i dokumentach może nie zostać w pełni zrealizowany, bo życie jest bogatsze. Pojawiają się także prośby praktyków – pracodawców, są też inicjatywy prywatne, które rozwijają nowe obszary rozwoju społecznego, są też wydarzenia typu międzynarodowe mistrzostwa WorldSkills – wypracowują też standardy zawodowe i edukacyjne.
Ale jedno jest jasne: profesjonalista przyszłości, jeśli zajdzie taka potrzeba, będzie musiał łatwo i szybko przystosować się i przekwalifikować do nowych zadań i nowych działań.
(Na podstawie materiałów Marii Bogorodskiej przy użyciu mediów korporacyjnych spółki zarządzającej LLC „METALLOINVEST”)
LIGNA 2015 o nowej koncepcji „Przemysłu 4.0” wspominano wszędzie: na banerach, w katalogach, na seminariach i po prostu w rozmowach. Zastanówmy się, czym jest ta koncepcja, skąd się wzięła i czego się po niej spodziewać w naszej branży.
Co to jest?
Przemysł 4.0 to tak zwany „projekt przyszłości” niemieckiego rządu federalnego. To strategiczny plan rozwoju niemieckiej gospodarki, przewidujący przełom w dziedzinie technologii informatycznych. Ale w przeciwieństwie np. do Stanów Zjednoczonych, gdzie rozwijają technologie informatyczne w kierunku sieci społecznościowych, rozrywki i komunikacji, Niemcy postawili sobie za zadanie podłączenie do sieci urządzeń przemysłowych i całych zakładów produkcyjnych.
Maksymalny efekt ma zostać osiągnięty poprzez połączenie tradycyjnie mocnej pozycji Niemiec w branży z najnowszymi osiągnięciami w dziedzinie technologii informatycznych.
Dlaczego 4.0?
Uważa się, że nowy kierunek rozwoju przemysłu wyznacza czwartą rewolucję przemysłową. Pierwsza związana była z zastąpieniem siły mięśniowej pracowników energią pary i wody w pierwszych maszynach na przełomie XVIII i XIX w. Drugim etapem była elektryfikacja i wprowadzenie na początku XX wieku produkcji liniowej. Trzecia rewolucja nastąpiła w latach 60-70 ubiegłego wieku w związku z rozwojem komputerowego sterowania numerycznego (CNC) i mikroprocesorów.
Czwarty etap, zdaniem niemieckich ekspertów, powinien wiązać się z Internetem i sztuczną inteligencją. „Inteligentny sprzęt” w „inteligentnych fabrykach” będzie samodzielnie, bez interwencji człowieka, uzyskiwał dostęp do sieci, przesyłał i odbierał informacje niezbędne do pracy.
Sytuacja początkowa.
Niemcy są dostawcą urządzeń i technologii przemysłowych na cały świat. Marka „made in Germany” zawsze była synonimem jakości i niezawodności.
Zawodnicy jednak nie śpią. Chiny, a obecnie inne kraje rozwijające się, aktywnie opanowują nowe technologie i oferują swój sprzęt. Co więcej, sytuację tę w dużej mierze stworzyły same kraje Zachodu, przenosząc swoją produkcję do krajów trzeciego świata – w efekcie uzależniły się one od krajów produkujących. Teraz pojawia się zadanie odzyskania niepodległości i ożywienia przemysłu w kraju.
Stany Zjednoczone rozwiązują ten problem m.in. wznawiając wydobycie surowców energetycznych na swoim terytorium, co stwarza warunki do powrotu produkcji z Azji i Europy.
Niemcy nie mają zasobów naturalnych Stanów Zjednoczonych, siła robocza jest droga, istnieje też problem demograficzny związany ze starzeniem się społeczeństwa.
Aby pozostać liderem, należy zwiększyć i tak już wysoką wydajność i zminimalizować wykorzystanie pracy ludzkiej w produkcji. Projekt Przemysł 4.0 ma na celu rozwiązanie takich problemów.
Główne daty:
styczeń 2011– rozpoczęcie projektu.
Listopad 2011– projekt został przyjęty przez rząd w ramach planu „Strategia zaawansowanych technologii 2020”.
Styczeń – Październik 2012– utworzenie grupy roboczej, która będzie koordynować projekt i opracować pierwsze rekomendacje do wdrożenia.
kwiecień 2013– Niemieckie związki zawodowe BITKOM, VDMA i ZVEI, zrzeszające około 5000 firm, założyły tzw. Platformę Przemysłu 4.0 http://www.plattform-i40.de Przy wsparciu platformy powstają samoorganizujące się grupy robocze na różnych aspekty realizacji projektu.
2014-2015 prowadzenie licznych forów i dyskusji, pierwsze wdrożenia. W 2015 roku niemal wszystkie wystawy przemysłowe w Hanowerze odbywały się pod hasłami czwartej rewolucji przemysłowej, w tym także wystawa obróbki drewna LIGNA.
14 kwietnia 2015 r opublikowano strategię realizacji projektu z terminami pośrednimi dla każdej sekcji do 2020 r. http://www.plattform-i40.de/sites/default/files/150410_Umsetzungsstrategie_0.pdf
Inicjator projektu
W styczniu 2012 roku projekt został zaproponowany rządowi federalnemu przez Unię Badawczą Niemiec (Forschungsunion), zrzeszającą przedstawicieli nauki i ekonomii.
Koordynator projektu
Grupa robocza kierowana przez dr Siegfrieda Daisa, zastępcę dyrektora Robert-Bosch GmbH i profesora Henninga Kagermanna, prezesa Akademii Nauk Technicznych.
Budżet projektu
Na realizację pierwszego etapu projektu rząd przeznaczył z budżetu państwa 200 mln euro. Należy tu mieć na uwadze, że finansowanie ma jedynie na celu zainicjowanie i przygotowanie podstaw do uruchomienia procesu – w przyszłości projekt będzie obiektywnie rozwijany samodzielnie przez przedsiębiorstwa przemysłowe. Biznes przeznaczył już dodatkowe 300 mln euro.
Dla porównania na projekty związane z energią i odnawialnymi źródłami energii przeznaczono łącznie ponad 4 miliardy euro.
Podstawowe koncepcje
Projekt Industry 4.0 opiera się na ideach „Internetu Rzeczy” – IoT (Internet of Things) oraz „systemów cyberfizycznych” – CPS (Cyber-Physical Systems).
Mówimy o przemianie obiektów nieożywionych (w tym przypadku elementów systemu produkcyjnego) w aktywnych użytkowników Internetu. Już dziś wiele „inteligentnych” systemów może połączyć się z siecią bez ingerencji człowieka – pamiętajmy o „inteligentnym domu”, nowoczesnych samochodach, inteligentnym parkingu, systemach monitorowania środowiska i zaopatrzeniu w energię. Liczba urządzeń podłączonych do sieci wkrótce przekroczy liczbę ludności planety, a według analityków do 2020 roku wyniesie 26 miliardów.
W produkcji możliwość komunikacji różnych komponentów za pośrednictwem sieci otwiera niesamowite perspektywy. W inteligentnych fabrykach maszyny będą rozumiały swoje otoczenie i będą mogły komunikować się za pomocą jednego protokołu sieciowego ze sobą, a także z systemami logistycznymi i biznesowymi dostawców i konsumentów. Urządzenia produkcyjne, otrzymując informację o zmieniających się wymaganiach, będą mogły dokonać korekt w procesie technologicznym. W efekcie systemy produkcyjne staną się zdolne do samooptymalizacji i samokonfiguracji, sprzęt będzie przeprowadzał autodiagnostykę, a także nastąpi dalszy wzrost elastyczności i indywidualizacji produktów.
Obrabiany przedmiot będzie mógł dokładnie powiedzieć maszynie, jakie operacje są potrzebne do jego obróbki i jakie narzędzie wybrać, a także system transportu – jaką trasą ma zostać przekazany do kolejnej operacji. Części jednostkowe będą mogły sygnalizować swoje zużycie i przesyłać zamówienia przez Internet do producentów części zamiennych oraz alarmować działy serwisowe o planowanych naprawach.
Przemysł 4.0, dzięki elastyczności i możliwościom adaptacji, jakie zapewniają systemy cyberfizyczne, pomoże wdrożyć masową produkcję w oparciu o indywidualne zamówienia (niem. „Losgrösse =1” – „wielkość partii = 1”), co wpłynie na obniżenie cen produktów. Klasyczne metody organizacji produkcji zakładały, że metodą in-line można wytwarzać jedynie duże partie towaru. Dzięki nowym zasadom organizacji procesów produkcyjnych możliwa staje się produkcja indywidualnych wyrobów w sposób przemysłowy.
Już dziś można zaobserwować stały trend w kierunku przejścia od ścisłego scentralizowanego zarządzania procesami produkcyjnymi do zdecentralizowanego modelu gromadzenia, przetwarzania informacji i podejmowania decyzji. Co więcej, poziom autonomii stale rośnie. Docelowo taki system staje się aktywnym komponentem zdolnym do samodzielnego zarządzania swoim procesem produkcyjnym.
Przykładem zastosowania systemów cyberfizycznych w produkcji jest fabryka Chryslera w Toledo. Codziennie produkuje się tu ponad 700 zabudów do pojazdów Jeep Wrangler.
W tym przypadku zaangażowanych jest 259 niemieckich robotów KUKA, które „komunikują się” z 60 000 (!) innych urządzeń i maszyn. Wymiana i przechowywanie danych organizowane są w oparciu o technologię chmury. Nowoczesne rozwiązania znacznie zwiększyły produktywność i elastyczność.
Oto, co mówi na ten temat szef Niemieckiego Centrum Badań nad Sztuczną Inteligencją (DFKI), prof. dr Wolfgang Wahlster: „Systemy cyberfizyczne radykalnie zmienią tradycyjną logikę produkcji, ponieważ każdy przedmiot pracy będzie determinował sam jaką pracę należy wykonać… Pojawienie się zdolności maszyn do rozumienia określonej sytuacji doprowadzi do zupełnie nowego poziomu jakości w produkcji przemysłowej. Współdziałanie dużej liczby poszczególnych komponentów pozwoli na opracowanie rozwiązań, które wcześniej nie były możliwe do zaprogramowania w zakładach produkcyjnych...” Znacząco popraw produktywność i elastyczność.
„Dobrym tego przykładem jest mrowisko, w którym każdy owad z osobna nie jest szczególnie inteligentny, ale gdy duża liczba mrówek wchodzi w interakcję w tym samym czasie, mogą opracować niesamowite rozwiązania. Zjawisko to wykorzystywane jest także w Przemyśle 4.0.”
A co z innymi?
Niemiecka inicjatywa znalazła odzew na całym świecie:
— w USA w 2014 roku powstało konsorcjum non-profit Industrial Internet,
— Chiny przyjęły doktrynę „Chinese Manufacturing 2025” i postawiły sobie za zadanie konsekwentne podnoszenie poziomu swojego przemysłu z 2,0 do 3,0, a następnie także przebicie się do 4,0.
— Japończycy aktywnie dyskutują nad własnymi koncepcjami „połączonych fabryk” (połączonych z siecią fabryk) dla swojej branży (Monozukuri)
Krytyka
Projekt Przemysł 4.0 został zainicjowany odgórnie. I jak każde tego typu przedsięwzięcie, rozwija się powoli i przejmuje dużą liczbę organizacji. Sami Niemcy mówią o powolności, biurokracji i braku realnych rezultatów.
Krytykuje się typową niemiecką tendencję, aby najpierw wszystko systematyzować i spisywać punkt po punkcie, a dopiero potem przystąpić do działania, wyraża się więc obawy, że podczas gdy Niemcy doskonalą sformułowania na licznych konferencjach i forach, Amerykanie będą mogli rozwinąć swój przemysłowy Internet do praktycznego zastosowania. realizacja.
Zgadzamy się jednak, że lepiej iść do przodu powoli, ale pewnie, niż nie robić tego wcale. To satysfakcjonujące, gdy w jednym z najbardziej rozwiniętych krajów uprzemysłowionych rząd nie poprzestaje na tym, ale dokłada wszelkich starań, aby kierować najlepsze umysły do rozwiązywania strategicznych problemów i jednoczy biznes i naukę w tym kierunku.
Obawy
Lewicowi politycy w Niemczech wyrazili obawy, że Przemysł 4.0 może mieć wpływ na zatrudnienie. Podane są dane, że w dłuższej perspektywie z 30,9 mln stanowisk pracy roboty i komputery zastąpią około 18 mln, czyli 59%.
Zwolennicy postępu sprzeciwiają się temu, że nowe podejście ma właśnie na celu pobudzenie gospodarki europejskiej i wyeliminowanie nierównowagi w międzynarodowym podziale zatrudnienia, powstałej w wyniku niepohamowanego transferu produkcji do krajów trzeciego świata. Poza tym czwarta rewolucja przemysłowa nie zagraża wszystkim zawodom. Rynek pracy będzie się zmieniał, będzie popyt na profesjonalizm i kompetencje.
Czwarta rewolucja w naszej branży
Oczywiście obróbka drewna w ogóle, a przemysł meblarski w szczególności, nie należy do czołówki postępu przemysłowego. Jednak na targach LIGNA 2015 w Hanowerze w naszej branży widoczne stało się nowe podejście. Szczerze mówiąc, nie pojawiły się jeszcze radykalne nowe produkty związane konkretnie z systemami cyberfizycznymi i „inteligentnymi fabrykami”. Pod hasłami Przemysłu 4.0 zwiedzającym zaprezentowano wcześniejsze osiągnięcia związane z automatyzacją i indywidualizacją produkcji. Po prostu coraz częściej zaczęto używać epitetów: skomputeryzowany, cyfrowy, zintegrowany, inteligentny itp.
Tym, co naprawdę wyróżniało się na targach LIGNA 2015, była obfitość i różnorodność robotów. Wcześniej było ich mniej i były to przeważnie tradycyjne manipulatory służące do załadunku i rozładunku maszyn lub ruchomych części w magazynie. Obecnie zakres zastosowań robotów w obróbce drewna uległ poszerzeniu. Zaprezentowano całą gamę robotów do malowania, polerowania, paletyzacji, obsługi centrów piłowych i międzyoperacyjnych magazynów części.
Wzrost zainteresowania robotami w branży może wynikać między innymi z faktu, że w 2014 roku nowym właścicielem firmy Homag została firma Dürr specjalizująca się w urządzeniach dla motoryzacji, branży, w której tradycyjnie popularna jest robotyka.
Czołowi producenci sprzętu i firmy specjalizujące się w automatyce zaprezentowali projekty koncepcyjne elastycznych fabryk mebli zdolnych wytwarzać produkty w trybie Losgrösse =1 (niem. „wielkość partii =1”).
Nasz niemiecki partner, firma doradcza Lignum Consulting, zaprezentowała na wystawie LIGNA raport „Siedem kluczowych elementów zintegrowanej produkcji mebli w sieci”, a także po raz pierwszy w historii wystawy przeprowadziła dwugodzinne wycieczki dla specjalistów tematu Przemysłu 4.0 w branży meblarskiej.
Projekt Przemysł 4.0 rozwiązuje przede wszystkim wewnętrzne problemy Niemiec, ale jego konsekwencje nie mogą nie dotknąć konsumentów niemieckiej technologii na całym świecie, w tym w Rosji.
Przy obecnym poziomie naszej produkcji mebli i obróbki drewna nie mamy jeszcze przesłanek do rozwoju czwartej rewolucji przemysłowej. Warto jednak znać aktualne trendy, aby np. uniknąć błędów przy wyborze sprzętu. Przykładem z praktyki jest zakup drogiego sprzętu przeznaczonego do nowoczesnej koncepcji Losgrösse =1 (patrz wyżej) – czyli do elastycznej produkcji indywidualnej i jego wykorzystanie na przepływie przy partiach liczących setki, a nawet tysiące sztuk. Jednocześnie nie następuje oczekiwany wzrost produktywności, a funkcje takie jak automatyczne strojenie, identyfikacja części, ładowanie programów lub arkuszy kalkulacyjnych oraz nowoczesne protokoły komunikacyjne stają się bezużyteczne.
Studium doświadczeń z realizacji projektu Przemysł 4.0 może przydać się także tym nielicznym rosyjskim fabrykom, które mimo trudnych czasów postawiły sobie ambitne cele, aby osiągnąć nowoczesny, europejski poziom. Dla takich przedsiębiorstw jesteśmy gotowi udzielić bardziej szczegółowych informacji na ten temat i zaproponować współpracę w zakresie modernizacji produkcji.
Przemysł 4.0
Przemysł 4.0: jak Rosja może uniknąć przegapienia rewolucji technologicznej
Przemysł 4.0 stanowi poważne wyzwanie dla społeczności międzynarodowej, jego założyciel i prezes, niemiecki ekonomista Klaus Schwab, zauważył na Światowym Forum Ekonomicznym w Davos w 2016 roku. Ta kolejna rewolucja technologiczna zmieni łańcuch wartości, zniknie wiele tradycyjnych sektorów gospodarki, a firmy na całym świecie muszą być na to przygotowane.
Co to jest 4.0?
Koncepcja czwartej rewolucji przemysłowej („Przemysł 4.0”) została sformułowana w 2011 roku na Wystawie w Hanowerze. Uczestnicy wydarzenia zdefiniowali to jako wprowadzenie „systemów cyberfizycznych” do procesów fabrycznych. Oczekuje się, że doprowadzi to do konwergencji technologii i zatarcia granic pomiędzy sferą fizyczną, cyfrową i biologiczną.
Jak wynika z ankiety przeprowadzonej specjalnie na forum w Davos wśród 800 liderów firm IT, głównymi motorami zmian będą technologie chmurowe, rozwój metod gromadzenia i analizowania informacji, crowdsourcing, ekonomia współdzielenia i biotechnologia. W ciągu najbliższych pięciu lat koszty firm działających w koncepcji Przemysłu 4.0 ulegną zmniejszeniu o 421 miliardów dolarów, a roczne przychody wzrosną o 493 miliardy dolarów rocznie – podsumowują eksperci PwC.
Największe gospodarki świata (Chiny, Niemcy, Korea Południowa, USA) już teraz obawiają się opracowania nowych standardów biznesowych i wprowadzenia infrastruktury internetowej w kluczowych branżach. Rosja wprowadza nowe technologie na równych zasadach z innymi krajami. Tylko w 2017 roku kraj przyjął specjalną mapę drogową „Technet” (zapewniającą wsparcie dla zaawansowanych technologii produkcyjnych) i przygotował program rozwoju gospodarki cyfrowej do 2024 roku. Nowe zasady jako pierwsze wprowadziły największe przedsiębiorstwa, takie jak Russian Technologies, Rosatom, Sbierbank itp. Wiele z nich nie tylko wprowadza technologię do swojej codziennej pracy, ale także opracowuje własne rozwiązania, potwierdzając słowa Ministra komunikacji i środków masowego przekazu komunikacji Rosji Nikołaja Nikiforowa, że musimy działać proaktywnie, aby „nie technologia czekała na nas, ale my czekamy na technologię”. Ciekawym przykładem wprowadzenia do pracy koncepcji Przemysłu 4.0 mogą być doświadczenia Gazpromu Niefti, który od kilku lat reformuje swoją produkcję według nowego modelu.
Big Data dla eksploracji geologicznej
Już w 2012 roku Gazprom Nieft uruchomił program ERA (Electronic Asset Development), mający na celu zwiększenie poziomu automatyzacji poszukiwań i wydobycia. Trwają prace nad specjalnym oprogramowaniem do przetwarzania informacji geologicznych i terenowych. Na przykład opracowany przez specjalistów firmy system informacyjny GeoMate pozwala analizować i gromadzić informacje geologiczne na temat wszystkich złóż Gazprom Nieft. Firma zautomatyzowała już proces przetwarzania informacji pochodzących z odwiertów wydobywczych i tworzenia w oparciu o te dane technologicznego trybu ich działania.
Infografika: Tatyana Udalova
Wprowadzenie rozwiązań informatycznych do procesów już przyniosło rezultaty: znacząco wzrosła ilość informacji o badaniach geologicznych, zagospodarowaniu złóż i eksploatacji odwiertów, dostępnych w każdej chwili pracownikom firmy. Odpowiednio zmieniła się jakość i szybkość podejmowania decyzji.
Dziś wraz z centrum inżynieryjnym MIPT i Yandex.Terra firma pracuje nad stworzeniem pierwszej w Rosji zintegrowanej platformy do przetwarzania i interpretacji danych sejsmicznych.
Efektem kolejnego projektu o nazwie „Geolog Kognitywny”, który Gazprom Nieft' realizuje wspólnie z IBM, powinien być inteligentny system przetwarzania wszelkich informacji o obiekcie geologicznym z wykorzystaniem technologii sieci neuronowych. Wynikiem analizy maszyn będzie ocena możliwości zagospodarowania złoża oraz zestaw gotowych rekomendacji dotyczących optymalnych opcji zagospodarowania.
Zastosowanie technologii Przemysłu 4.0 w segmencie upstream powinno znacząco poprawić jakość analizy informacji, trafność i szybkość podejmowania kluczowych decyzji, a co za tym idzie skrócić czas realizacji projektów zagospodarowania złóż, obniżając ich koszt.
„Kierunki transformacji cyfrowej w obszarze poszukiwań i wydobycia wyznaczają przede wszystkim nowe wyzwania: degradacja bazy zasobowej, konieczność zarządzania odpowiednio dużą liczbą małych projektów oraz stabilizacja i zwiększenie efektywności wydobycia z wyczerpanego funduszu . Jednocześnie projekty wykorzystujące technologie Przemysłu 4.0 obejmują cały cykl życia dziedziny. Na początku cyklu informacje o przedmiocie trzeba zbierać krok po kroku, pod koniec mamy do czynienia z kolosalnym przepływem informacji. Rozumiemy, które technologie będą najskuteczniejsze na każdym etapie i dziś tworzymy mapy drogowe transformacji, które zmieniają sam paradygmat tej dziedziny: od automatyzacji procesów po ich intelektualizację, gdzie większość pracy wykonuje sztuczna inteligencja.
Maksym Shadura Kierownik Działu Informatyki, Automatyki i Telekomunikacji Bloku Poszukiwawczo-Wydobywczego Gazprom Nieft
Podobne podejście prezentują wszystkie wiodące korporacje międzynarodowe, takie jak Boeing. Gigant lotniczy wykorzystuje przetwarzanie dużych zbiorów danych na wszystkich etapach, od projektowania sprzętu po konserwację, poprawiając jakość operacyjną i efektywność kosztową. Firma planuje pójść jeszcze dalej i wykorzystać informacje pochodzące z samolotu (a każda maszyna latająca może mieć tysiące czujników) do stworzenia „cyfrowej kopii” konkretnego samolotu pasażerskiego. W dowolnym momencie komputery Boeinga będą wiedzieć, co dzieje się z samolotem. Te naprawdę kompleksowe informacje pozwolą nam przenieść projektowanie, bezpieczeństwo, a nawet zbudować nowe modele biznesowe w już istniejącym biznesie lotniczym na nowy poziom.
Rewolucja technologiczna w produkcji
Uczenie maszynowe, inteligentne przetwarzanie big data i automatyzacja są oczywiście ważne nie tylko na poziomie projektowania czy eksploracji geologicznej. Na etapie bezpośredniej produkcji przemysłowej wiodące firmy z powodzeniem wykorzystują wszystkie te nowe narzędzia. Przecież to elastyczność w organizacji procesów, integracja różnych etapów produkcji, optymalizacja kosztów dla łańcuchów dostaw i przestojów sprzętu. I w ogóle zwiększenie wydajności o dziesiątki, a nawet setki procent to cel, który bez Przemysłu 4.0 jest po prostu nieosiągalny.
Przemysłowy Internet Rzeczy zmienia przemysł naftowy i gazowy. Cisco szacuje, że firma z tej branży o wartości 50 miliardów dolarów mogłaby zaoszczędzić około 1 miliarda dolarów rocznie, stosując takie technologie. I nie są to projekty odległej przyszłości.
Przykładowo na złożu Groningen w Holandii Internet Rzeczy pomaga określić optymalne wolumeny wydobycia gazu w zależności od prognozy zużycia paliwa. Czujniki na odwiercie są połączone z satelitami meteorologicznymi. Kiedy w Europie spodziewane są mrozy, system zwiększa produkcję; jeśli nadchodzi ocieplenie, odwiert automatycznie otrzymuje polecenie przepompowania wydobytego gazu do magazynu. Inteligentne urządzenia pomagają także monitorować bezpieczeństwo pracowników. Na przykład czujniki przymocowane do ubrań pracowników przemysłu naftowego dają sygnał o pomocy, jeśli dana osoba przez dłuższy czas przebywa w pozycji poziomej. Czujniki na ścianach analizują poziom gazu i włączają alarm, jeśli przekroczy on normę.
Zdjęcie: boeing.com
W Gazprom Neft dane z czujników znajdujących się na instalacjach rafinerii ropy naftowej oraz w kluczowych elementach systemów logistycznych przesyłane są w czasie rzeczywistym do jednego Centrum Zarządzania Efektywnością (PMC), zlokalizowanego w Petersburgu. Obecnie centrum kontroli w sposób ciągły przetwarza dane z 250 tysięcy źródeł danych, do 2020 roku planuje się ich zwiększenie do 1 miliona, co umożliwi analizę 98% parametrów produkcji.
Celem strategicznym projektu jest zbudowanie jednolitej platformy zarządzania efektywnością całego łańcucha wartości (od odbioru ropy w rafineriach po sprzedaż produktów naftowych konsumentowi końcowemu). Jak dotąd nikt na świecie nie ma takiej platformy.
Logistyka i dystrybucja przyszłości
Połączenie wszystkich elementów łańcucha produkcyjnego, aż do punktów sprzedaży detalicznej, z globalną siecią danych stwarza zupełnie nowe możliwości. Przecież w ten sposób można stworzyć dowolną konfigurację podłączonych urządzeń, zebrać dowolne informacje i zarządzać ogromną infrastrukturą z jednego komputera. Już teraz wszystkie automatyczne stacje benzynowe sieci stacji benzynowych Gazprom Nieft są kontrolowane z jednego zdalnego centrum. Stacja benzynowa automatycznie wysyła sygnał o kończącym się paliwie. A jeśli marzysz, już niedługo na podstawie tego sygnału wyruszy automatyczna, bezzałogowa ciężarówka z paliwem (a firmy już planują podobne eksperymenty).
Jednak obecnie drony w logistyce ropy i gazu to nie marzenia, ale rzeczywistość. W rosyjskich warunkach terenowych i na ogromnych dystansach w wielu przypadkach dron staje się szczególnie trafnym rozwiązaniem. Gazprom Nieft' przetestował niedawno tę metodę dostaw przemysłowych. Dron pokonał dystans 40 km, sam ważył 37 kg, a ładunek – 4,5 kg. W przyszłości firma planuje zwiększyć te liczby o rząd wielkości. Kolejnym obszarem wykorzystania dronów w firmie jest monitorowanie stanu rurociągów na polach.
Zdjęcie dzięki uprzejmości Gazprom Neft PJSC
W Stanach Zjednoczonych testuje się obecnie bezzałogowe statki powietrzne, które poprzez odparowanie mogą określić obecność gazu lub ropy pod ziemią. W niektórych przypadkach może to zostać wykorzystane jako nowa technologia poszukiwania złóż. Dodatkowo jest to dodatkowe zabezpieczenie na wypadek wycieku.
A to kolejny, choć niewielki, element cyfrowego aktywa – takiego, jaki Gazprom Nieft tworzy dziś w ramach swojego programu transformacji cyfrowej.
Od czasu pierwszej rewolucji przemysłowej postęp technologiczny znacznie zwiększył produktywność przemysłu. W XIX wieku fabryki napędzały maszyny parowe, na początku XX wieku elektryfikacja doprowadziła do masowej produkcji, a w latach 70. XX wieku w przemyśle pojawiła się automatyzacja. Jednak w kolejnych dziesięcioleciach postęp technologiczny w dziedzinie produkcji przemysłowej nie był już szczególnie duży, zwłaszcza w porównaniu z przełomami w dziedzinie informatyki, komunikacji mobilnej i handlu internetowego.
Dziś jesteśmy świadkami nadejścia czwartej rewolucji przemysłowej, zwanej także Przemysł 4.0„, którego kluczowymi aspektami jest 9 podstawowych osiągnięć technologicznych naszych czasów. W ramach koncepcji Przemysłu 4.0 różne czujniki, urządzenia, produkty produkcyjne i systemy informacyjne zostaną zintegrowane w łańcuch produkcyjny wykraczający poza granice pojedynczego przedsiębiorstwa. Te połączone ze sobą kompleksy, tzw. systemy cyberfizyczne, będą ze sobą współdziałać za pośrednictwem Internetu w oparciu o standardowe protokoły, a także będą samodzielnie gromadzić i analizować dane w celu przewidywania awarii, samodzielnie dostosowywać się i dostosowywać do zmian w środowisku zewnętrznym . To z kolei zwiększy produktywność, da impuls do rozwoju gospodarczego, będzie sprzyjać wzrostowi przemysłu, a także zmieni wymagania dotyczące umiejętności zawodowych kadr przedsiębiorstw, co ostatecznie podniesie poziom konkurencyjności przedsiębiorstw i regionów.
Przyjrzymy się głównym koncepcjom technologicznym leżącym u podstaw IV rewolucji przemysłowej i dowiemy się, jakie są ich zalety dla przedsiębiorstw wytwarzających produkty high-tech.
9 komponentów Przemysłu 4.0.
Wielu współczesnych producentów stosuje już w swoich przedsiębiorstwach pewne technologie, które stanowią podstawę Przemysł 4.0. Połączenie ich w ramach jednej koncepcji odmieni produkcję: w pełni zintegrowany i zoptymalizowany przebieg procesu przy znacznie zwiększonej wydajności wszystkich etapów zmienia relacje nie tylko między producentami a klientami, ale także między ludźmi i maszynami.
Modelowanie cyfrowe.
Obecnie modelowanie 3D obiektów, materiałów i procesów produkcyjnych znajduje szerokie zastosowanie podczas opracowywania nowego produktu. W przyszłości technologia ta znajdzie szerokie zastosowanie w procesie produkcyjnym, co umożliwi wykorzystanie aktualnych danych w czasie rzeczywistym do przedstawienia świata fizycznego w postaci wirtualnego modelu, obejmującego sprzęt, produkty znajdujące się w produkcji oraz personel przedsiębiorstwa. W ten sposób czas konfiguracji sprzętu zostanie znacznie skrócony, a jakość produktów wzrośnie.
Doświadczenie Sovtest ATE
Po zakończeniu prac rozwojowych produkt trafia do produkcji, na tym etapie istnieje duże prawdopodobieństwo, że już podczas pierwszego uruchomienia wykryte zostaną błędy projektowe lub rozwiązania techniczne niezgodne z technologią produkcji. Przyjmując taki produkt do produkcji i przygotowując do niego sprzęt, możemy otrzymać produkt częściowo lub całkowicie niefunkcjonalny. Lub, na przykład, aby go wyprodukować, będziesz musiał zmienić technologie, kupić nowy sprzęt i przebudować proces produkcyjny. Wszystko to powoduje dodatkowe koszty produkcji.
Aby uniknąć podobnej sytuacji we własnej produkcji, firma Sovtest ATE zainstalowała oprogramowanie Valor MSS Process Przygotowanie firmy Mentor Graphics z wbudowanym modułem oprogramowania do analizy DFA (Data Flow Analysis), który pozwala sprawdzić wykonalność i ocenić możliwość montażu produktu przy wykorzystaniu istniejących zasobów w produkcji. Moduł symuluje montaż i przeprowadza testy analityczne pod kątem wykonalności i testowalności. Dodatkowo, po podłączeniu do bazy komponentów VPL (Valor Part Library), moduł porównuje fizyczne wymiary komponentów (wymiary, rozmiar pinów i rozstaw) określone przez programistę z wymiarami rzeczywistymi komponentów. Uwagi zidentyfikowane przez program można skorygować przed wyprodukowaniem sprzętu i rozpoczęciem produkcji.
Big Data i analityka biznesowa
Analityka oparta na danych, wprowadzona niedawno do produkcji przemysłowej, może zoptymalizować jakość produktu, zaoszczędzić energię i poprawić dostępność maszyn. W kontekście Przemysł 4.0 Gromadzenie i kompleksowa ocena danych pozyskiwanych z różnych źródeł – z urządzeń produkcyjnych, systemów ERP (Enterprise Resource Planning) i CRM (Customer Relationship Management) – stanie się standardowym narzędziem wspierającym podejmowanie decyzji w czasie rzeczywistym.
Doświadczenie Sovtest ATE
W przedsiębiorstwie Sovtest ATE gromadzenie informacji do analizy i optymalizacji procesu produkcyjnego odbywa się za pomocą systemu MES (system zarządzania produkcją), którego środki techniczne pozwalają na gromadzenie, przechowywanie i przetwarzanie następujących informacji:
- Eksploatacja urządzeń: czas pracy, przestoje i ich przyczyny
- Praca personalna: statystyki produktywności, rytm pracy
- Informacje o wykrytych usterkach i ich naprawie, w tym informacje o sposobie ich wykrycia, zasobach i personelu zaangażowanym w ich naprawę.
Wszystkie zebrane informacje przekazywane są w formie raportów, które mogą być prezentowane w formie tekstowej, tabelarycznej lub graficznej.
Analizując przesłane raporty i korzystając z modułu planowania produkcji, możesz:
- określić obciążenie zasobów i personelu w celu późniejszej optymalizacji;
- wykrywać wąskie gardła w produkcji i podejmować działania mające na celu ich eliminację;
- zidentyfikować najczęściej powtarzające się wady wraz z przypuszczalnym miejscem (procesem) ich wystąpienia w celu późniejszej analizy przyczyn ich wystąpienia i podjęcia działań zapobiegających im;
- kontroluj terminowość zamówień i planuj prace produkcyjne pod kątem kolejnych zamówień.
Informacje te pomagają określić stan produkcji i podjąć działania mające na celu jej optymalizację i zwiększenie jej wydajności.
Autonomiczne roboty
Roboty przemysłowe od dawna wykorzystywane są w dużych przedsiębiorstwach różnych branż do wykonywania skomplikowanych zadań. Jednak obecnie roboty stają się coraz bardziej niezależne funkcjonalnie, elastyczne i wydajne w porównaniu do swoich poprzedników. Z czasem zaczną ze sobą współdziałać i nie tylko spokojnie pracować ramię w ramię z osobą, ale także się uczyć. W przyszłości takie roboty będą tańsze, ale będą miały większe możliwości niż te stosowane obecnie w produkcji.
Integracja pozioma i pionowa systemów
Większość z ogromnej liczby obecnie używanych systemów informatycznych nie jest w pełni zintegrowana. Przemysł 4.0 wymaga ponownego rozważenia podejścia do tych sieci. Wymagana jest pełna integracja wszystkich procesów biznesowych (handlowych i produkcyjnych). Aby to osiągnąć, ważne jest ustanowienie ścisłej interakcji nie tylko na różnych poziomach (działach) w przedsiębiorstwie, ale także pomiędzy różnymi przedsiębiorstwami partnerskimi w cyklu produkcyjnym.
Przemysłowy Internet Rzeczy
Obecnie tylko część produkowanych czujników i urządzeń jest łączona w jedną sieć. Co więcej, jest to z reguły stowarzyszenie w ramach klasycznych struktur hierarchicznych, w których czujniki, urządzenia peryferyjne i sterowniki automatyczne podporządkowane są jednemu pionowemu systemowi zarządzania produkcją. Jednak wraz z rozwojem Przemysłowego Internetu Rzeczy coraz więcej urządzeń będzie wyposażanych w moc obliczeniową i standardowe protokoły sieciowe. Dzięki temu sprzęt będzie niezależnie przetwarzał dane, współdziałał ze sobą na poziomie lokalnym, a kontakt ze scentralizowanym systemem sterowania będzie miał miejsce tylko wtedy, gdy będzie to konieczne.
Bezpieczeństwo informacji
Wiele firm w dalszym ciągu korzysta z zamkniętych systemów zarządzania produkcją, które nie są podłączone do globalnej sieci. Wraz ze wzrostem sieci i wykorzystaniem standardowych protokołów rośnie także potrzeba zapewnienia bezpieczeństwa informacji dla kluczowych systemów przemysłowych i linii produkcyjnych. W rezultacie bezpieczny dostęp, niezawodna komunikacja oraz uważna kontrola sprzętu i dostępu użytkowników do sieci kontrolnych stają się integralnymi kryteriami cyberbezpieczeństwa.
Technologie chmurowe
Część firm już częściowo wykorzystuje w swojej pracy oprogramowanie chmurowe, ale wraz z rozwojem Przemysł 4.0 technologia ta zostanie wykorzystana do rozwiązania większej liczby problemów. Z biegiem czasu jakość technologii przechowywania w chmurze będzie się poprawiać, czasy reakcji zostaną skrócone do milisekund, a nawet działanie systemów sterowania procesami przemysłowymi w przyszłości będzie oparte na technologiach chmurowych.
Produkcja dodatkowa
Przemysł dopiero zaczyna wykorzystywać możliwości technologii przyrostowych, takich jak wykorzystanie druku 3D do prototypowania i produkcji poszczególnych części. Z przyjściem Przemysł 4.0 Metody wytwarzania przyrostowego będą szeroko stosowane w produkcji unikalnych produktów na małą skalę. Na przykład przedsiębiorstwa przemysłu lotniczego i kosmicznego już zaczynają wykorzystywać technologie przyrostowe do tworzenia nowych samolotów, zmniejszając ich wagę, a tym samym zmniejszając zużycie surowców.
Rozszerzona Rzeczywistość
Systemy rzeczywistości rozszerzonej można wykorzystać do różnych celów: na przykład przy wyborze części w magazynie lub do wyświetlania instrukcji dotyczących naprawy i konserwacji sprzętu na urządzeniach przenośnych. Systemy tego typu dopiero zaczynają się rozwijać, ale w przyszłości będą szeroko stosowane do dostarczania pracownikom aktualnych informacji, pomagania im w podejmowaniu decyzji w czasie rzeczywistym i wykonywaniu różnych zadań. Przykładowo, będzie można otrzymać instrukcję wymiany części w wadliwym systemie bezpośrednio w momencie jego kontroli za pomocą okularów rozszerzonej rzeczywistości.
Wpływ Przemysłu 4.0
Aby uzyskać prawidłowe wyobrażenie o tym, jaki wkład może wnieść wdrożenie Przemysł 4.0 w różnych branżach wiodąca firma doradcza Boston Consulting Group przeprowadziła w ramach tej koncepcji analizę działalności wiodących światowych firm w Europie, USA i Azji. Wyniki pokazały, że czwarta rewolucja przemysłowa będzie miała korzystny wpływ na 4 wskaźniki:
- Wydajność. W ciągu najbliższych 10-15 lat Przemysł 4.0 zostanie przyjęty przez znaczną liczbę firm, zwiększając produktywność przedsiębiorstw w samych Niemczech o 90-150 miliardów euro. Koszty operacyjne produkcji, po wyłączeniu kosztów surowców i materiałów, spadną o około 15-25%. Całkowity koszt produktów (w tym materiałów) zostanie obniżony o 5-8%. Liczby te mogą się jednak różnić w zależności od branży, w której działa dana firma. Przedsiębiorstwa produkujące masowo produkty przemysłowe będą mogły osiągnąć jeszcze większy wzrost produktywności (o 20-30%), podczas gdy producenci samochodów mogą przewidywać wzrost nawet o 10-20%.
- Wzrost przychodu. Wdrożenie Przemysłu 4.0 pomoże także zwiększyć przychody. Konieczność wyposażenia przedsiębiorstw w nowoczesny sprzęt i najnowocześniejsze aplikacje informacyjne, a także rosnące zapotrzebowanie konsumentów na szerszą gamę nowych produktów, będą w przyszłości przyczyniać się do wzrostu PKB krajów uprzemysłowionych o 1% rocznie.
- Zatrudnienie. Z przeprowadzonej analizy wynika, że na poziom zatrudnienia ludności wpływa realizacja Przemysł 4.0 wzrośnie o 6% w ciągu pierwszych 10 lat. Jeśli chodzi o sektor rozwoju rozwiązań mechanicznych i inżynieryjnych, tutaj wzrost zapotrzebowania na personel może osiągnąć 10%. Jednak specjaliści z nowymi umiejętnościami zawodowymi będą poszukiwani. W krótkim okresie tendencja do większej automatyzacji wyprze pracowników o niskich kwalifikacjach, którzy wykonują przede wszystkim proste, powtarzalne zadania. Jednocześnie powszechne wykorzystanie oprogramowania, różnorodnej komunikacji i analityki zwiększy zapotrzebowanie na personel ze znajomością programowania i technologii informatycznych, na przykład specjalistów z zakresu mechatroniki. Dostosowanie się do zmian w wymaganiach kompetencyjnych pracowników jest jednym z kluczowych wyzwań dla rozwoju przedsiębiorstwa.
- Inwestycje. Zakłada się dostosowanie procesów produkcyjnych do koncepcji Przemysł 4.0 będzie wymagać od firmy inwestowania 1-1,5% swoich dochodów w ciągu dziesięciu lat.
Ponadto Przemysł 4.0. będzie miało bezpośredni wpływ nie tylko na producentów i ich pracowników, ale także na firmy dostarczające systemy produkcyjne.
Wydrukować
Automatyzacja
Rewolucja przemysłowa 4.0: zagrożenia realne i wyobrażone
Światowy przemysł czeka ogromne zmiany
Wiodące kraje uprzemysłowione przygotowują się na wzmożoną globalną konkurencję i opracowują nowe programy rozwojowe. Wszystkie – od niemieckiego „Przemysłu 4.0”, po amerykański „Internet rzeczy” i „Made in China 2025” – skupiają się na intelektualizacji produkcji i dalszym zwiększaniu poziomu automatyzacji. Niemcy jako pierwsi przystąpili do tego wyścigu, ale pedanteria i skrupulatność Niemców potrafią zrobić im okrutny żart. Podczas gdy na brzegach Renu sprawdzano przecinki, grupa wiodących amerykańskich firm również zdecydowała się rozpocząć opracowywanie standardów dla nowej produkcji.
Twierdzi się, że czwarta rewolucja przemysłowa poważnie zmieni łańcuch wartości, a całe tradycyjne gałęzie przemysłu znikną. Zapytaliśmy ekspertów z wiodących europejskich firm, czym grozi światu nowy ład przemysłowy i jak krajowe firmy powinny przygotować się na cyfrową przyszłość.
„Następna dekada przyniesie duże i szybkie zmiany, światowy przemysł zmieni się nie do poznania…” Czy powinniśmy wierzyć takim nagłówkom czasopism i czy światu zagraża czwarta rewolucja przemysłowa?
Oczywiście w nadchodzących latach będziemy świadkami poważnych zmian, które dotkną wiele branż. Już teraz przy projektowaniu maszyn i obrabiarek na pierwszy plan wysuwa się modułowość konstrukcji i elastyczność podejścia do realizacji ich funkcji. Dostęp do zautomatyzowanego systemu sterowania warsztatem lub całym przedsiębiorstwem z urządzeń mobilnych za pośrednictwem Internetu stał się obecnie częścią codziennej pracy przemysłu w krajach rozwiniętych. A to, że poszczególne komponenty i zespoły staną się „inteligentniejsze i bardziej niezależne” jest kwestią najbliższej przyszłości.
Maksym Sonnych, Bosch Rexroth
Rewolucja w światowym przemyśle już się rozpoczęła. Dziś obserwujemy stały trend w kierunku przejścia od ściśle scentralizowanego zarządzania procesami do zdecentralizowanego modelu gromadzenia, przetwarzania informacji i ostatecznie podejmowania decyzji. Co więcej, poziom produktywności i autonomii systemów zdecentralizowanych stale rośnie. Docelowo taki system staje się aktywnym elementem systemu, zdolnym do samodzielnego zarządzania swoim procesem produkcyjnym.
Firma Bosch Rexroth tradycyjnie dużą wagę przywiązywała do tworzenia produktów i rozwiązań systemowych mających na celu pracę w ramach linii produkcyjnych budowanych zgodnie z filozofią Przemysłu 4.0. Firma oferuje m.in. inteligentne napędy hydrauliczne i elektryczne integrujące się poprzez Ethernet z elastycznymi systemami produkcyjnymi, a także rodzinę sterowników przemysłowych przygotowanych do integracji z systemami informatycznymi i urządzeniami mobilnymi z wykorzystaniem interfejsu Open Core. Koncepcja Przemysłu 4.0 jest szeroko wdrażana w fabrykach Bosch na całym świecie.
Björn Frerking, Siemens
Nie powiedziałbym, że Przemysł 4.0 jest zagrożeniem. To wielka szansa na zrewolucjonizowanie dzisiejszego przemysłu. Połączenie świata wirtualnego i realnego przyspieszy proces produkcyjny i stworzy indywidualne rozwiązania w optymalnej dla klienta cenie. Wszystko, o czym marzy teraz projektant, inżynier i przedsiębiorca, aż do przeciętnego użytkownika wyrobów przemysłowych, spełni się, a co więcej, będzie mógł zarabiać dzięki Przemysłowi 4.0.
Dmitrij Wasiliew, FESTO-RF
W najbliższej dekadzie będziemy świadkami szybkiego rozwoju automatyzacji komputerowej (w ramach trzeciego porządku przemysłowego), ale nadal przy sztywnej organizacji procesów: usprawnianie procesów produkcyjnych, budowanie ściślejszych powiązań międzypoziomowych, rozwój oprogramowania dla obliczenia i projektowanie. Ale wdrożenie idei Przemysłu 4.0 (samoorganizacja, brak szczegółowego planu produkcji, niezależna interakcja środków i obiektów produkcji) według wyliczeń niemieckiego rządu nastąpi do roku 2030 – 2050.
Choć trzeba powiedzieć, że Festo jako aktywny uczestnik I4.0 już w 2016 roku planuje otwarcie innowacyjnego zakładu produkcji wysp zaworowych i sterowników, w którym stopniowo będą wprowadzane indywidualne koncepcje i osiągnięcia technologiczne Przemysłu 4.0.
O cyfrowych fabrykach przyszłości jako pierwsi mówili Niemcy już w 2011 roku, ale już wiosną ubiegłego roku Amerykanie utworzyli konsorcjum IIC. I oczywiście walka o prawo do opracowywania przyszłych standardów jest wciąż przed nami. Czy w końcu pojawią się wspólne uniwersalne standardy, czy też historia powtórzy się w przypadku sieci przemysłowych?
Maksym Sonnych, Bosch Rexroth
Oczywiste jest, że taki ujednolicony standard musi zostać opracowany z elastycznym protokołem czasu rzeczywistego realizowanym za pośrednictwem sieci bezprzewodowej lub Ethernet. Przynajmniej na poziomie fizycznym nie można na szczęście powtórzyć sytuacji podobnej do tej z sieciami przemysłowymi.
Björn Frerking, Siemens 
Innowacje z zakresu Przemysłu 4.0 bazują na istniejących rozwiązaniach i standardach. A Siemens zajmuje tu szczególne miejsce, ponieważ firma nie tylko przestrzega standardów, ale także tworzy je wspólnie z innymi liderami rynku. Standardy będą nadal ewoluować. Dzisiaj, podłączając czajnik do gniazdka, nie zastanawiasz się, czy będzie on działał poprawnie. Widzimy, że systemy cyberfizyczne przyszłości będą musiały działać zgodnie z zasadą Plug and Produce, ponieważ jest to wymaganie klienta, którego każdy musi słuchać i robiliśmy to przez wszystkie 168 lat naszej pracy.
Dmitrij Wasiliew, FESTO-RF
Dla Niemców Przemysł 4.0 jest wspierany przez rząd i systematycznie rozwijany. Utworzenie Industrial Internet Consortium – IIC (Industrial Internet Consortium), jak mi się wydaje, to nic innego jak próba amerykańskich gigantów branży IT (wśród pierwszych Cisco), aby nie stanąć z boku i nie stracić rynku w przyszłości.
Jeśli chodzi o regulacje i standardy, warstwą fizyczną będzie Ethernet (przewodowy lub bezprzewodowy). Jeśli chodzi o oprogramowanie, duże nadzieje eksperci pokładają w OPC UA (OPC Unified Architecture), opracowanym przez konsorcjum przemysłowe OPC Foundation.
Dmitrij Czerniakow, „B+R Industrial Automation”
Wierzę, że historia się powtórzy wraz z pojawieniem się pewnej liczby różnych standardów. Globalizacja nie zaszła jeszcze na tyle daleko, aby zjednoczyć cały światowy przemysł w ramach wspólnego standardu komunikacji i kontroli.
Jeśli obecnie firma wybiera między Ethernetem przemysłowym a magistralą Fieldbus, co powinna wybrać?
Björn Frerking, Siemens
Świat nie stoi w miejscu. Industrial Ethernet i Fieldbus to nowoczesne technologie, podobnie jak Profinet i Profibus. Kluczem jest tutaj wybór systemu oferowanego przez niezawodnego, innowacyjnego i reprezentowanego na całym świecie dostawcę, takiego jak Siemens.
W zależności od poziomu automatyzacji możesz dokonać wyboru na korzyść jednego lub drugiego rozwiązania, przeprowadzić ekspercką analizę i kosztowny projekt. Nasze podejście polega na uratowaniu klienta przed takimi problemami i zaoferowaniu optymalnego rozwiązania opartego zarówno na innowacjach, jak i międzynarodowych standardach przemysłowych. W Przemyśle 4.0 wzrośnie rola sieci przemysłowych i już widzimy zapotrzebowanie na jedno rozwiązanie ze strony rosyjskiego przemysłu. Jeśli spojrzeć szerzej, w cyfrowym przedsiębiorstwie Siemens projektujemy produkty, symulujemy działanie zakładu, opracowujemy technologię, przenosimy ją na produkcję, wytwarzamy produkty, przekazujemy informacje o działaniu urządzeń, przetwarzamy zamówienia produkcyjne i wszystkie dane tutaj jest przesyłany różnymi rodzajami sieci. Wszystko to pozwala skrócić czas wprowadzenia produktów na rynek, co w nowoczesnych warunkach jest trudne do przecenienia. Nadchodzą bardzo ciekawe czasy dla inżynierów w rosyjskich przedsiębiorstwach!
Dmitrij Czerniakow, „B+R Industrial Automation”
Nie ma jasnej odpowiedzi. W końcu istnieje kilka opcji dla różnych protokołów magistrali polowej, z których każda ma swoje zalety i wady. Wybór w dużej mierze zależy od wymagań sieci. Jeśli użytkownik końcowy potrzebuje twardego czasu rzeczywistego i dużej szybkości wymiany danych pomiędzy węzłami sieci, lepiej jest zbudować sieć opartą na technologiach Ethernet. Przykładowo przemysłowy protokół Ethernet czasu rzeczywistego POWERLINK jest bardzo popularny wśród konstruktorów maszyn ze względu na otwarty kod źródłowy i możliwość łatwego dostosowania go do wymagań szybkich procesów produkcyjnych.
Maksym Sonnych, Bosch Rexroth
Oczywiście Ethernet jest przyszłością. Dzieje się tak dzięki ujednoliceniu bazy sprzętowej, przepustowości i łatwości obsługi. Jednakże w przypadku szeregu zadań, takich jak gromadzenie danych w nieprzyjaznym środowisku, zastosowanie niskopoziomowych odmian magistrali Fieldbus jest optymalnym, a często jedynym rozwiązaniem.
Fabryka Siemens PLC w Amberg w Bawarii jest prototypem w pełni zautomatyzowanej produkcji przyszłości
Jak w skrócie opisać to, co Niemcy nazywają dziś „Przemysłem 4.0”, a Amerykanie „Internetem rzeczy”?
Björn Frerking, Siemens
Przemysł 4.0 to przede wszystkim innowacje i produkcja. To jest sektor B2B. To właśnie może sprawić, że nasi klienci będą bardziej konkurencyjni w walce o wdrażanie swoich pomysłów i wytwarzanie produktów. Internet rzeczy jest skierowany bardziej do bezpośredniego konsumenta.
Dmitrij Wasiliew, FESTO-RF
„Przemysł 4.0” to koncepcja rozwoju produkcji przemysłowej oparta na maksymalnej indywidualizacji wytwarzanych produktów przy niemal 100% automatyzacji. Stanie się to możliwe dzięki obecności większej „inteligencji” w maszynach, urządzeniach, a nawet obrabianych przedmiotach, a także autonomicznej wymianie danych między nimi i autonomicznemu podejmowaniu decyzji.
„Internet rzeczy” to pojęcie bardziej ogólne i obejmuje wszystkie otaczające nas przedmioty: gadżety, sprzęt AGD, meble itp. Przedmioty również będą miały „inteligencję” i będą się ze sobą komunikować, pomagając nam w życiu codziennym.
Dmitrij Czerniakow, „B+R Industrial Automation”
„Internet rzeczy” to niezależne od operatora połączenie każdej pojedynczej jednostki maszyny ze zautomatyzowanym systemem kontroli procesu, autodiagnostyki, samoregulacji i samodostrajania w cyklu produkcyjnym.
Maksym Sonnych, Bosch Rexroth
Pod pojęciem „Przemysłu 4.0” należy rozumieć wysoce autonomiczną, zdecentralizowaną, rekonfigurowalną produkcję, charakteryzującą się ciągłą wymianą informacji pomiędzy jej podsystemami a zakładami produkcyjnymi w ramach bieżących procesów produkcyjnych i logistycznych.
Czwarta rewolucja przemysłowa różni się od poprzednich teorii produkcji elastycznością, inteligencją, reaktywnością oraz zintegrowaną produkcją przyszłych produktów w inteligentnych fabrykach opartą na danych i wiedzy. W takiej produkcji w centrum uwagi są ludzie, wszystkie zadania realizowane są przy wsparciu inteligentnych systemów. Przemysł 4.0 to nie tylko modne hasło dla firmy KUKA. Poprzez członkostwo w krajowych i międzynarodowych komitetach normalizacyjnych (np. Fundacji OPC) aktywnie uczestniczymy w dyskusjach na temat Przemysłu 4.0. Należymy do grupy roboczej platformy Przemysł 4.0 Niemieckiego Stowarzyszenia Inżynierii Mechanicznej (VDMA) i innych stowarzyszeń branżowych. KUKA wspiera możliwość połączenia sił ze wszystkimi partnerami i stowarzyszeniami, ponieważ dostawcy technologii chmurowych i automatyzacji nie są w stanie samodzielnie realizować pomysłów Przemysłu 4.0. Wszystkie strony potrzebują silnych sojuszy z producentami zaawansowanych technologii.
KUKA promuje i kształtuje Przemysł 4.0! Urzeczywistnienie idealnej koncepcji inteligentnej produkcji jest możliwe tylko dzięki wysokowydajnym systemom produkcyjnym, które są nie tylko wydajne, ale także elastyczne. Firma KUKA oferuje już produkty gotowe na Przemysł 4.0. Przemysł 4.0 i Internet rzeczy znajdują się na skrzyżowaniu szerokiej gamy komponentów, źródeł danych, usług i systemów. Jeśli nie zostanie zagwarantowana kompatybilność, potencjał inteligentnej produkcji można wykorzystać jedynie w bardzo ograniczonym stopniu. KUKA inwestuje w uznane na całym świecie otwarte standardy, aby zapewnić swoim klientom maksymalną kompatybilność.
Udział przemysłu w rosyjskim PKB wynosi około 14%. Czy rewolucja 4.0 jest dla nas szansą czy zagrożeniem? Jak krajowe firmy powinny przygotować się na cyfrową przyszłość?
Dmitrij Wasiliew, FESTO-RF
Po pierwsze, nie należy pozycjonować Przemysłu 4.0 jako czwartej rewolucji przemysłowej. Mówimy o całkowicie ewolucyjnej ścieżce rozwoju. I w takim razie nie jest to broń masowego rażenia. Wyniki prac w ramach tej koncepcji (np. nowe produkty z zakresu automatyki i informacji) będą mogły zostać wykorzystane na całym świecie, w tym w Rosji. Dlatego zaawansowane firmy krajowe mogą monitorować nowe produkty i stopniowo je wprowadzać.
Maksym Sonnych, Bosch Rexroth
Przemysł 4.0 oznacza zwiększoną wydajność i adaptowalność procesu produkcyjnego. Linie zbudowane według nowej filozofii zapewnią wydajną produkcję w małych ilościach oraz pozwolą na szybkie zmiany produktu i procesu produkcyjnego. Wprowadzenie zasad „Przemysłu 4.0” w krajowych przedsiębiorstwach doprowadzi do podniesienia jakości produktów i zapewni możliwość szybkiego ponownego dostosowania linii, co docelowo zwiększy ich konkurencyjność
Dmitrij Kapisznikow, Kuka Robotics Rus
Rewolucja 4.0 to dla nas zdecydowanie szansa. Szansa, aby jako jeden z pierwszych wejść w nową erę przemysłu i tym samym zapewnić sobie fundament na przyszłość.
Krajowe firmy powinny w swojej działalności myśleć o średnio- i długoterminowym planowaniu, co z pewnością jest trudne w obecnych rosyjskich realiach. Jednak te firmy, które są lepiej przygotowane, mają duże szanse na zwiększenie swojego udziału w rynku i stanie się czołowymi graczami w swoich segmentach.
Björn Frerking, Siemens
Rosja ma perspektywy w zakresie tworzenia światowej sławy produkcji gotowych produktów. Mówimy o takich markach jak Heinz, Coca-Cola, Mercedes-Benz, Louis Vuitton. „Przemysł 4.0” to właśnie szansa, dzięki której możliwe jest zmniejszenie luki w tym obszarze i wprowadzenie nowych marek. Bo Przemysł 4.0 to przede wszystkim standaryzacja, innowacyjny kompleks i zbiór procesów technologicznych, które można łatwo zintegrować w elastyczne gniazda produkcyjne, które z kolei mogą ze sobą współdziałać. Takie podejście ułatwia planowanie oraz zmniejsza koszty i ryzyko inwestycji. Poza tym małe przedsiębiorstwa również mają perspektywy na wprowadzenie Przemysłu 4.0. Małe i słabo zorganizowane firmy posiadające niewielkie fundusze, ale kreatywne i naprawdę przełomowe pomysły mogą odnieść znaczne korzyści. W tym celu wystarczy, że skontaktują się z działem Digital Manufacturing firmy Siemens, a wspólnie postaramy się wypracować rozwiązanie, które wzmocni ich pozycję na rynku.
Konstruktor. Inżynier mechanik, 2015-2