?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry Share
Промышленность 4.0 – простыми словами
al_frolov

Industrie 4.0 либо Advanced manufacturing для чайников


Постепенно входящий в наш оборот термин Промышленность 4.0, в немецком варианте Industrie 4.0 либо в английском Advanced Manufacturingб все еще остается для многих некоторым «черным квадратом», что порождает много спекуляций на эту тему. Столь популярная среди немецких промышленных предпринимателей и ученых тематика затронула и меня, заставив хорошо разобраться в данном предмете.

Предпосылки и содержание Промышленности 4.0

Согласно распространенному определению Википедии Промышленность 4.0 является:

Industrie 4.0 bezeichnet die Informatisierung der Fertigungstechnik und der Logistik bei der Maschine-zu-Maschine-Kommunikation.[1]

Под Промышленностью 4.0 понимается информатизация процесса сборки и перемещения компонентов под руководством и в коммуникации друг с другом машин.

Нумерация 4.0 обусловлена тем, что данное явление носит характер четвертой технической революции. Стоит оговориться о том, что первой технической революцией является изобретение парового двигателя, второй – внедрение конвейерного производства (работы Тейлора и конвейер Форда), а третьей – первое применение автоматизированных роботов (1969 год).

Усиление внимания к данной тематике обусловлено как появлением отдельных компонентов (RFID Chips, сенсоры, исполнительные устройства, облачные хранилища данных и компьютеры), которые могут применяться в рамках концепции Промышленность 4.0, их значительное удешевление и запуск массового производства, в частности, различных сенсоров и чипов, так и заметными результатами в сфере их интеграции в производственный процесс посредством информационных технологий.

Согласно поисковым запросам в глобальной сети усиление внимание к данной тематике в США под термином “advanced manufacturing наблюдалось в конце 2004 года. В Германии же поисковые запросы „Industrie 4.0“ резко возросли только в 2013-2014 годах, что в целом совпадает с обнародованной доктриной развития промышленности Германии.

Горизонтальная и вертикальная интеграция

Промышленность 4.0 делает возможным горизонтальную интеграцию различных частей производственного процесса. Это предполагает отсутствие единого координационного центра, управляющего производственной системой. Вместо этого отдельные компоненты производственной системы (понимай, производственные участки либо станки) самостоятельно коммуницируют друг с другом и определяют, где и в каком порядке будет обрабатываться деталь (конечно, с учетом взаимосвязанных операций предварительной и последующей обработки).

Традиционному производственному процессу присуща вертикальная интеграция, характеризующиеся централизацией процессов предприятия. Иными словами, решения относительно загрузки оборудования определяется централизованно, последовательность обработки деталей/сборки/прочих операций заранее заданна, зачастую применяется правило обработки задач «первым вошел – первым вышел».

Такой подход к организации производственного процесса приводит к усложнению задачи оптимизации производственного процесса, особенно при больших размерах производства. Второй проблемой вертикальной интеграции является сложность дозагрузки отдельно взятых участков (станков), которые частично заняты в производственном процессе. Если появляться желание загрузить простаивающие мощности, требуется встраивание сторонних заказов в общий план производства, что не являлось бы большой проблемой при постоянных объемах загрузки, однако становиться таковой при колебаниях спроса на продукцию, который определяет загрузку предприятия, а также постоянного требования потребителей производить «в последний момент».

Таким образом, горизонтальная интеграция позволяет достичь максимальной загрузки производственных мощностей за счет дозагрузки сторонними заказами.

…некоторые выводы и возможности для бизнеса (остальные в конце)

Эта особенность открывает компаниям, представляющими собой сложные производственные комплексы оборудования (к примеру, Сименс), новые подходы к ведению бизнеса. В настоящий момент компании необходимо разработать продукт, который будет произведен на производственных мощностях, а затем реализовать его потребителю. Промышленность 4.0 позволяет компании сконцентрироваться только на обработке деталей посредством производственного комплекса. При этом разработка самого конечного продукта, его компонентов, маркетинг и сбыт лежит на самом заказчике.

С другой стороны такой способ организации производства открывает большие возможности для небольших предприятий, которые ранее не имели доступа к сложному и зачастую дорогому оборудованию, поскольку не могли «встроиться в производственный процесс» большого предприятия. Среднее предприятие может сконцентрироваться на содержании самого продукта, его прототипировании и маркетинге.

Основные сценарии роли Промышленности 4.0 в производственной цепочке

Стоит оговориться о том, что в настоящий момент Промышленности 4.0 пока еще не существует. Однако есть все «кубики лего» для ее появления. Поскольку данные «кубики» разрабатываются различными организациями, пока сложно сказать, как точно будет выглядеть Промышленность 4.0, однако уже сейчас можно говорить о трех вероятных сценариях внедрения:

Сценарий «Техника - инструмент в руках человека»

При помощи технических средств труд становиться более легким, программное обеспечение подсказывает рабочему, как и в каком порядке собирать; манипуляторы поднимают под руководством человека тяжелые детали, механические отвертки заворачивают винты с нужным усилием. Оборудование самостоятельно определяет слабые места (например, рабочий чересчур сильно затягивает болт, либо он путает порядок сборки детали) и подсказывает рабочему об этом. Данный сценарий предусматривает ключевую роль человека, который управляет производственным процессом.

Сценарий «Полная автоматизация»

В рамках данного сценария развития техника выполняет как физическую, так и организационную часть работы, говоря рабочему порядок и последовательность выполнения операции. Данный сценарий приведет к уменьшению простых задач, которые выполняют, скажем, операторы станков (смена оснастки/детали). Акцент труда человека будет смешаться в сферу обслуживания и ремонта оборудования, происходит массовое внедрение сенсорной/лазерной/видеотехники по контролю процессов.

Рабочее место рабочего в этом случае может выглядеть как сборочный стол, вокруг которого установлены короба с комплектующими для сборки. На мониторе либо в очках рабочему система показывает, какую деталь необходимо взять из контейнеров и каким образом собрать ее. Это позволит очень быстро производить малосерийные изделия благодаря отсутствию необходимости обучения рабочего сборке отдельно взятого изделия.

Третий сценарий «Гибридный»

Как наверное уже понятно из названия, данный сценарий представляет собой комбинацию первых двух сценариев. Машины самостоятельно выполняют задачи, с которыми они могут самостоятельно справиться. Человек выступает в роли «носителя опыта», принимающего решения. Машины при этом обучаются у человека. Данный сценарий позволяет достичь комфортного баланса труда и отдыха для человека[2].

Какой из сценариев будет преобладать, покажет время и компании, которые будут отдавать предпочтению тех или иных компонентов Промышленности 4.0.

В свете вышеизложенного многие поднимут вопрос о том, что подобная революция приведет к снижению количества рабочих мест, поскольку большое количество работы будет выполняться машинами. По первым предварительным оценкам экспертов, в связи с автоматизацией и информатизацией производств США через 10-20 лет исчезнет около 47%[3] рабочих мест, в Европе данный показатель может достичь 51% от общего числа рабочих мест[4]. Однако дальнейшее исследование данной проблематики дают значительно боле оптимистичные прогнозы. Так, в Германии могут исчезнуть порядка 9% рабочих профессий[5]. При этом новый способ организации производства приведет к созданию дополнительных рабочих мест по новым специальностям. Эксперты ожидают в течение последующих 10 лет появление около 390 тыс. новых рабочих мест[6] в Германии.

Таким образом, Промышленность 4.0 приведет к появлению новых, ранее несуществующих специальностей, а также созданию рабочих мест, требующих более высокой квалификации сотрудников.

Новые возможности для предприятий в рамках концепции Промышленность 4.0

Новые продукты в рамках пространства Промышленности 4.0

Внедрение информационных технологий в производственный процесс (диджитализация) приведет к усилению компетенций на стыке ИТ и техники, например, использование расширенной реальности для обслуживающего персонала: через экран планшета сотрудник сможет увидеть комментарии к оборудованию, на которое наведена камера планшета, а также получить техническую документацию и даже связаться с линией тех. поддержки. Работа над такой системой, кстати, уже ведаться в Техническом университете Дортмунда.

Индивидуализированные товары за пять минут

Второй важной возможностью является появление возможности доступа малых и средних предприятий к высокотехнологичным производственным мощностям. Они смогут производить собственную, мелкосерийную высокотехнологичную продукцию. Логика получается такая: Прототип – тест-драйв – небольшая серия – новая версия/прототип…и далее по кругу.

Еще одним примером кастомизированного товара является компания Адидас, которая в 2016 году планирует представить в своем магазине в Берлине изготовление маек и кроссовок по индивидуальному размеру. С клиента будет сниматься мерки в магазине автоматическим устройством, а затем по индивидуальным параметрам (цвет, рисунок) и размерам в этом же магазине майка будет ткаться в течение нескольких минут.

Производим отечественное – трансфер технологии за короткое время

Другим аспектом является появление возможности быстро разворачивать производство в новых регионах, где отсутствует необходимая рабочая сила. Всю информацию о том, как собирать ту или иную деталь рабочие узнают из интерактивного руководства по сборке, машина же проверит правильность и качество сборки. Более того, благодаря новым подходам в организации потоков материальных ценностей, предусматривающее организацию конвейера на основе мобильных станций, которые перемещают изделие (например, автомобиль) между машинами, производящими обработку, снижаются требования к производственному помещению – нужен только цех с ровным полом.

Решение вместо продукта

Слоган компании производителя инструмента Хилт - «Клиенту не нужна дрель, ему нужна дырка в стене», хорошо отражает еще одну тенденцию – замену традиционных продуктов сервисами. Майкрософт офис 365 продает не программный продукт, а годовую подписку на него. Все это порождает много ниш, связанных как с технической стороной сервисов, так и в сфере предоставления новых пакетов услуг. Например, клиент покупает сервис «компьютер», а компания, предоставляющая данный сервис, сама заботиться о железе, софте, его обслуживании, ремонте и обновлении.

12.11.2015, Александр Фролов




[2] Dr. Ralf Kopp, TU Dortmund

[3] Frey, Osborne 2013, Oxford

[4] Bowles 2014

[5] Bonin, Gregory, Zierahn 2015: Übertragung Osborne, Frey auf Deutschland (BMAS)

[6] Rüßmann et. Al/Boston Consulting 2015