Цифровое предприятие, виртуальная фабрика, Индустрия 4.0, умное месторождение, безлюдное производство, безлюдный склад, аддитивные технологии – сегодня эти понятия постоянно на слуху. Но насколько хорошо в них ориентируются российские производители? Для отечественной производственной среды эти термины еще достаточно новы, и размытость формулировок и неясность понятий способны увести в ложном направлении.
Сегодня под «цифровым производством» понимается, прежде всего, использование технологий цифрового моделирования и проектирования как самих продуктов и изделий, так и производственных процессов на всем протяжении жизненного цикла. По сути, речь идет о создании цифровых двойников продукта и процессов его производства. Изменения в современной промышленности (часть из них уже происходит сейчас), которые «цифровое производство» подразумевает, будут происходить по следующему направлению — Цифровое моделирование – развитие получает концепция цифрового двойника, то есть изготовление изделия в виртуальной модели, включающей в себя оборудование, производственный процесс и персонал предприятия.
Основная задача
Совершенно очевидно, что облачные технологии, аддитивное производство и дополнительная реальность будут также влиять на развитие цифрового производства. Основные изменения будут происходить именно благодаря этим перечисленным технологиям.
Одна из основных задач цифрового производства: массовое производство продукции по индивидуальным заказам. Для этого на предприятии должны быть полностью автоматизированы все производственные процессы: конструкторская разработка, технологическая подготовка производства, снабжение материалами и комплектующими, планирование производства, изготовление продукции и сбыт. Необходимым условием при этом является создание на промышленном предприятии единого информационного пространства, с помощью которого все автоматизированные системы управления предприятием, а также промышленное оборудование могут оперативно и своевременно обмениваться информацией
Заключение
Мы считаем Россию неотъемлемой частью глобальной экономики и полноправным участником цивилизационного прогресса. Дигитализацию нельзя навязать со стороны, главным стимулом является желание наших промышленников укрепить конкурентоспособность своих производств в обозримой перспективе.
15 технологий, которые надо реализовать российским заводам как можно быстрее, если они нацелены опередить иностранные предприятия в гонке конкурентоспособности четвертой промышленной революции.
Как российским производствам подготовиться к новому технологическому укладу? Что именно позволяет иностранным компаниям производить промышленное оборудование качественнее, быстрее, дешевле?
В течение последних 10 лет мы с командой, реализуя крупные промышленные проекты, отвечали на эти вопросы, работая в семи странах мира (Великобритания, США, Германия, Япония, Италия, Украина, Россия) на десятках международных машиностроительных предприятиях. Благодаря этой работе, мы провели детальный анализ подходов и технологий для обеспечения высокой степени конкурентоспособности современного международного производственного предприятия.
Вот 15 технологий, которые необходимо реализовать российским заводам как можно быстрее, если они хотят догнать и перегнать иностранные предприятия в гонке конкурентоспособности четвертой промышленной революции.
1. Системы управления информацией предприятий
, Enterprise Information Management: EIM = PLM+MES+ERP. Именно в такой связке, с взаимной передачей данных они работают в международных компаниях с 90-х годов прошлого века, образуя централизованный цифровой информационный хаб, используемый на всех стадиях жизненного цикла производственного проекта: для цифрового конструирования, в цифровом цеху, в цифровой цепи поставок, логистике и цифровой адаптации под потребителя продукта при продажах и сервисном обслуживании. В последнее время как один из важных компонентов EIM, активно развиваются системы класса MDC – Manufacturing Data Collection российских производителей, обеспечивающие мониторинг средств производства с числовым программным управлением и сбор данных о загруженности станков. Накапливать, упорядочивать и управлять информацией на всех этапах жизненного цикла изделий сегодня еще важно и для постепенного перехода через машинное обучение (machine learning) к полностью автоматическому производству.
Сегодня в России ежегодно создаются новые цифровые производства
2. Конвергенция цифрового и физического в разрабатываемом продукте уже в эскизном проекте - но сначала необходимо навести порядок в хранении конструкторской и технологической документации, реализовав компонент 1. Уже сегодня ведущие производители на этапе конструирования механического оборудования продумывают и закладывают в конструкцию выпускаемого продукта способы его взаимодействия через защищенный промышленный интернет вещей с цифровыми системами управления.
3. Систематизация, накопление и защита нематериальных активов (НМА) и интеллектуальной собственности. Не обязательно в форме патентов, обязательно в форме секретов производства и ноу-хау. Не забывайте интегрировать НМА в хозяйственную деятельность компании, фиксируя их оценку в бухгалтерском балансе. Здесь все просто: одним из основных выгодоприобретателей четвертой промышленной революции является собственник и поставщик интеллектуального капитала. Если вы развиваетесь как производитель и не оформляете свою интеллектуальную собственность, вы лишаете себя этих выгод. Сегодня лидирующие компании и государства борются за построение конкурентной экономики знаний (knowledge economics) с основой в виде производства интеллектуальных продуктов - технологий, патентов, ноу-хау. Обеспечивая интеграцию в хозяйственную деятельность нематериальных активов, российские компании могут быть глобальными промышленными гигантами, даже не имея собственных заводов.
4. Цифровой реверс-инжиниринг . В качестве одной из наиболее успешных бизнес-стратегий международной экспансии машиностроительной компании сегодня на практике подтверждено развитие собственного сервисного центра за рубежом. Сервисная база или ремонтное предприятие создается рядом с потребителем, обученный персонал такой базы помогает ремонтировать изношенное оборудование потребителя через сканирование деталей и передает полученные в результате сканирования 3D модели к себе на домашнее предприятие для производства. В результате базы данных PDM систем международных глобальных производителей наполняются существующими составами изделий и конфигурациями работающего оборудования для последующего расширения производственных линеек этих глобальных компаний.
5. Инженерный анализ (CAE) как отдельное бизнес-направление, виртуальное прототипирование, численный виртуальный эксперимент, FEA и CFD. Цифровое моделирование работы выпускаемого вами оборудования также очень сильно влияет на сроки разработки и выпуска продукта. Различные способы моделирования – от физических процессов и отдельных сборочных единиц до технологических процессов и производства в целом широко используются во всех ведущих производственных предприятиях сегодня, обеспечивая их отраслевое лидерство . Очень хорошо по этому поводу высказался вице-президент Тесла по производству: «современное производство – это интеллектуальная машина, производящая другие машины. Вы должны собрать все данные завода. Вам необходимо понять процессы и как вы можете их улучшить. Когда у вас будет достаточно информации, будет несложно смоделировать все предприятие от начала до конца и понять ключевые точки воздействия и настройки завода» .
6. Цифровые двойники (полная информационная модель) выпускаемого продукта, продвижение и продажи через виртуальную реальность (VR) и сервиса с помощью дополненной реальности (AR). Зайдите на сайт Caterpillar. Видите продуктовую линейку? Чтобы показать, как работает это оборудование, презентовать и продать его шейхам, CAT больше не везет грейдер в OAЭ. CAT передает 3D модель грейдера в свое представительство и те показывают в очках виртуальной реальности в VR эту модель потенциальному покупателю. Оцените экономию на логистике. С помощью AR сервис-инженеры CAT, обслуживающие на базе математической модели с предиктивной аналитикой тот же грейдер, могут осуществлять «точечный» ремонт в полном соответствии со всеми инструкциями и актуальным состоянием именно запросившего обслуживание грейдера. Оцените перспективы сервиса как бизнеса для САТ.
7. Энергоэффективность предприятий , сертификация их по стандартам LEED, BREEAM и сокращение эксплуатационных затрат на 25% и более. Это непосредственно влияет на себестоимость продукции этих предприятий и снижает риски энергозависимости предприятий, риски изменения законодательства и др.
8. Трансфер технологий. Если вы оснастили свое нефтяное месторождение комплексом иностранного промышленного оборудования, сразу же начинайте думать о его производстве здесь. Даже не так. Запланировав приобретение значительного объема иностранного оборудования для оснащения вашего нефтяного месторождения, сразу планируйте и реализуйте трансфер технологий производства этого оборудования в России. Иначе в ходе эксплуатации этого оборудования вы быстро разоритесь на его сервисе (от 100 евро в час - стоимость европейского инженера), а через пять лет обнаружите себя собственником устаревшего хлама. Причем ваши соседи по отрасли, закупив через пять лет относительно вас у той же компании похожее оборудование, станут собственниками машин на пять поколений старше и эффективнее вашего, поскольку обновление продуктовой линейки раз в год - реальная практика современного международного машиностроителя. С ускоренным развитием технологий цифрового производства и сокращением сроков выпуска продукции ТРАНСФЕР ТЕХНОЛОГИЙ сегодня стал единственной возможностью выживания даже не производителя, а заказчика и эксплуатанта оборудования. При этом предприятия, сформировавшие объёмы интеллектуальных активов в PDM системах, могут начинать задумываться об их капитализации, включая трансфер (экспорт) технологий в развивающиеся страны и продажу лицензий на нематериальные активы (ноу-хау и интеллектуальную собственность).
9. Аддитивное производство для модельных испытаний и прототипирования. У вас еще нет 3D принтера или партнеров-студии 3D печати? Тогда - смотрите компонент 5 о цифровом моделировании - вы не сможете быть такими же быстрыми в разработке и выпуске новых продуктов, как международные производители.
10. Профессиональное управление проектами. Для обеспечения поставки сложных видов оборудования в срок, с запланированным финансовым результатом и с требуемым заказчиком качеством, ведущие производственные предприятия создают корпоративные системы управления проектами, обращаясь к лучшим практикам современного управления проектами и комбинируя Agile и Waterfall подходы к реализации проектов.
11. Бережливое производство (lean) во всех его проявлениях и порядок в цехах с разработкой и внедрением сильной производственной системы. Огромное количество цехов в России – не отвечающие экологическим стандартам, неухоженные помещения с хаотично накиданным инструментом на верстаках под слоем стружки. Неужели кто-то думает, что в таких условиях возможно произвести конкурентоспособный продукт? Оптимизация планировки цеха, стандартизация производственного процесса, повышение эффективности работы оборудования – важные слагаемые роста производительности труда современного завода.
12. Выход подсистем системы управления информацией предприятий (PDM, MES, MDC) на автоматизированные рабочие места (АРМ) производственных участков. За 10 лет выросло поколение, для которых дисплей привычнее листа бумаги. Молодые слесари-сборщики будут эффективно работать с цифровым интерфейсом состава изделия на АРМ сборочных участков, пользуясь интерактивными электронными техническими руководствами. Операторы станков ЧПУ эффективно используют цифровые ассистенты выполняемых технологических процессов, включающих базы знаний нормативно-справочной информации. Управление производственными процессами, анализ их узких мест и ограничений, принятие управленческих решений на основе этого анализа начальник цеха ведет из главной диспетчерской, пульта управления производством, оборудованной дисплеем, на который поступают видеосигналы со всех производственных участков и информация об их производительности (пример – цех «Высота 239» ЧТПЗ).
13. Учебные производственные центры на вашем предприятии и развитие фаблаба в регионе работы предприятия. Популяризация цифрового производства через проведение мастерских с рассказом о работе современных инженеров, 3D печати, робототехники. Участие молодых цеховых специалистов в WorldSkills, EuroSkills. Европейское предприятие, открывшее завод в России, имеет несколько таких центров, оборудованных образцами продукции для проведения тренингов персонала и партнеров компании.
14. Цифровое управление логистикой , в том числе с использованием RFID индентификации, с контролем передвижения сырья и материалов, очень важно для обеспечения конкурентоспособности производства сегодня. Максимальная автоматизация управления складскими запасами, цифровые системы отбора материальных запасов со световой индикацией (умные полки, pick-by-light), когда информация по заданию на подбор материалов высвечивается на интегрированном в полку дисплее, при подключении к MES, на продвинутых производствах с умными командами на порядок увеличивают производительность при пропорциональном уменьшении затрат на логистику .
15. Кросс-отраслевая кооперация , взаимодействие с партнёрами в профессиональных ассоциациях, проведение аудита качества других компаний для организации технологического партнерства.
Активизация обмена ресурсами, возможностями и потребностями в том числе через уже существующие онлайн-инструменты. Использование эффекта платформы, когда цифровые производители создают сети, соединяющие продавцов и покупателей, повышая доходы за счет эффекта масштаба . Пример – кооперация компаний Hewlett-Packard, National Instruments, PTC и Flowserve , которые объединились для совместного выпуска насосных агрегатов, управляемых и обслуживаемых с помощью технологий промышленного интернета вещей и предиктивной аналитики. Российский пример – кооперация Yandex Data Factory и Магнитогорского металлургического комбината, создавших с помощью алгоритмов машинного обучения математическую модель производства стали для оптимизации расхода ферросплавов и добавочных материалов .
Почему сегодня так важно опираться на эти работающие производственные технологии в гонке конкурентоспособности четвертой промышленной революции?
Давайте посмотрим на произошедшее в последние годы. В продукте и в средствах производства доказала свою эффективность радикальная конвергенция цифрового и физического. В разработке – если предприятие не выпускает новую модель продукта ежегодно в условиях быстрого и тесного цифрового мира, оно проигрывает конкурентам. В производстве – увеличились эффективные возможности для безлюдного производства, поэтому цеховой персонал постепенно замещается операторами цифровых технологических процессов, как десять лет назад токари и фрезеровщики начали замещаться операторами станков с ЧПУ. В сервисе продукта – распространяются технологии предиктивной аналитики как серьёзной конкурентной силы и связи продукта с его разработчиком (см. пример Тесла). Да, эти технологии рождены десятки лет назад. Но любая революция – это окончательное разрушение старой технологической платформы критической массой новых технологий, эволюционно развивающихся долгие годы. Наивно было бы предполагать, что промышленная революция происходит, когда абсолютно новая технологическая платформа в миг меняет цифру 3 на 4. Лучший пример революционного продукта, полученного эволюционным путем – Тесла и, если спроецировать технологическую новизну этого продукта (и средств его производства) на другие отрасли и продукты, становится ясно, что смена технологического уклада действительно происходит.
Промышленная революция происходит через трансформацию средств производства и продукта, разрабатываемого и производимого этими инструментами. Как следствие – кардинальный рост производительности труда, скорости выпуска продукта и его качества.
О любой технологии (IoT, AR, VR, Big Data) можно сказать «мы это делали 10, 20, 30 лет назад». Но не единичные практики создают промышленную революцию, а формирование (в том числе через отраслевую кооперацию, компонент 15, и образовательные инициативы, компонент 13) системы технологий, радикально влияющей на производительность труда, скорость выпуска продукции и создающей новые виды экономической деятельности. С этой точки зрения снобистская позиция «эти технологии -ничего нового, лишь маркетинговые названия» на наступление новой промышленной революции никакого влияния не оказывает.
Что нужно сделать, чтобы современные компоненты производственных систем и технологии заработали на российских производствах?
Нам необходимо оставить технологический снобизм, перенять опыт развития восточных предприятий и их руководителей, которые как губка впитывают лучшие мировые практики. Искать и работать с такими практиками на конференциях, форумах, референс-визитах в передовые производственные компании, в общении с инженерными и производственными консультантами. В организационной структуре наших предприятий необходимо обеспечить плотное сотрудничество подразделений ИТ и НИОКР с совместными разработками новых продуктов и модернизацией существующих. Работать с вендорами и интеграторами информационных систем, в свою очередь динамично развивающимися синхронно с технологиями и предлагающими комплексные решения автоматизации всего жизненного цикла производимой продукции.
«Индустрия 4.0» - так называемый проект будущего (стратегический план развития экономики) немецкого федерального правительства, предусматривающий совершение прорыва на стыке информационных и промышленных технологий. Однако в отличие от других стран, где развивают IT-технологии в сторону социальных сетей, развлечений, коммуникаций, немецкие специалисты поставили перед собой амбициозную задачу - связать в едином информационном пространстве промышленное оборудование и информационные системы, что позволит им взаимодействовать между собой и с внешней средой без участия человека.
Рис. 1. Развитие мировой промышленности в разрезе индустриальных революций
«Индустрия 4.0» - концепция развития «умного производства», предусматривающая, что «умное оборудование» на «умных фабриках» будет самостоятельно передавать и получать необходимую для работы информацию, перенастраивать и оптимизировать производственные мощности.
Цифры «4.0» означают: данное направление развития промышленности имеет настолько большой потенциал, что неминуемо приведет к четвертой индустриальной (промышленной) революции. Если вспомнить историю, то первой индустриальной революцией считается замена мускульной силы на энергию пара с появлением паровых машин. Вторая была связана с открытием электричества и внедрением конвейерного производства. Третья революция произошла в 60–70?е годы прошлого столетия в связи с развитием числового программного управления (ЧПУ) и микропроцессоров. Ну а четвертая, как предполагается, будет связана с развитием промышленности в сторону «умного производства» (рис. 1).
Основой для концепции «Индустрия 4.0» послужили такие идеи, как:
- «Интернет вещей» - IoT (Internet of Things). Это не Интернет в привычном понимании, а концепция оснащения физических предметов («вещей») встроенными технологиями для взаимодействия между собой или с внешней средой с целью уменьшения или исключения из части действий или операций участия человека.
- «Большие данные» - Big DATA.?Совокупность подходов, инструментов и методов обработки больших объемов данных для получения результатов, которые пригодны для восприятия человеком. Это важное понятие, поскольку «Индустрия 4.0» подразумевает сбор и обработку огромного объема информации, и обработать его «вручную» будет невозможно.
- «Киберфизические системы» - CPS (Cyber-Physical Systems). Это концепция взаимодействия датчиков, оборудования и информационных систем между собой для прогнозирования, самонастройки и адаптации к изменениям во время производственного процесса.
Рис. 2. Пример концепции «умного производства» на предприятии
Сочетание данных идей в одной концепции делает «Индустрию 4.0» очень перспективным направлением для развития промышленности, которое откроет большие возможности для предприятий, внедривших его первыми. Внедрение принципов «умного производства» позволит предприятию получить огромное преимущество перед конкурентами:
- Технологическое оборудование будет понимать свое окружение и сможет общаться между собой, а также с логистическими системами поставщиков и потребителей. Это позволит повысить эффективность всего производственного процесса, устранить «человеческий фактор» и повысить качество конечной продукции (рис. 2).
- Производственное оборудование, получая сведения об изменившихся требованиях, сможет само вносить корректировки в технологический процесс. Производственные системы станут способны к самооптимизации и самоконфигурации. Это значительно увеличит гибкость процессов (появится возможность индустриальным способом изготавливать единичные изделия), снизит себестоимость продукции, а также сократит сроки освоения и выпуска новых изделий.
На первый взгляд описанное выше кажется чем-то фантастическим, и напрашивается мысль, что внедрение подобной концепции на российских производственных предприятиях нецелесообразная или очень далекая перспектива. Однако аналогичные программы уже запущены во многих странах - Нидерландах, Франции, Великобритании, Италии, Бельгии, Китае, США и в других, и если не начать предпринимать активные действия в данном направлении уже сегодня, то через 5–10 лет это может привести к значительному отставанию отечественных предприятий в области производственных технологий и производительности труда. И Россия уже начала делать первые шаги в данном направлении: ПАО «Ростелеком» совместно с рядом крупных российских компаний учредили Национальную ассоциацию участников рынка промышленного Интернета (НАПИ), основной задачей которой является разработка и внедрение принципов «Индустрии 4.0» на территории Российской Федерации. В России данная концепция получила название «Индустриальный Интернет вещей» (IIoT - Industrial Internet of Things) - это концепция вычислительной сети, объединяющей промышленные производственные системы на уровне технологических процессов, киберфизических машин и интеллектуальных систем управления.
Внедрение концепции «умного производства» на предприятии - сложный, долгий, дорогой, но необходимый процесс, который должен стать частью стратегии развития предприятия.
Но с чего начать реализацию столь сложной концепции?
В первую очередь необходимо оценить производственно-технологическую базу предприятия. Это позволит понять, на каком уровне производственно-технологической зрелости 1 находится предприятие, и поможет сформулировать стратегию развития (повышения уровня технологической зрелости) и спланировать поэтапную работу по достижению концепции «Индустрии 4.0».
Один из ключевых критериев повышения уровня технологической зрелости производственного предприятия - уровень внедрения элементов цифровой системы управления производством (ЦСУП). Это очень важный критерий при реализации концепции «Индустрии 4.0», поскольку внедрение ЦСУП позволит предприятию «связать» технологическое оборудование и осуществлять оперативное управление производственными процессами.
В соответствии с уровнем внедрения элементов ЦСУП уровни технологической зрелости производственных предприятий можно классифицировать, как показано в таблице 1.
| Уровень технологической зрелости | Уровень внедрения элементов ЦСУП |
| 1 | Полное отсутствие цифровой системы управления производством |
| 2 | Внедрение ЦСУП не носит комплексный характер и характеризуется автоматизацией ряда базовых составляющих, таких как кадры, бухгалтерия, разработка конструкторской документации и т. д. |
| 3 | Средняя степень внедрения ЦСУП. Бумажный и электронный документооборот осуществляются параллельно в связи с недостаточной достоверностью последнего |
| 4 | Высокая степень внедрения ЦСУП. Информационные потоки предприятия полностью переведены в единую цифровую систему. Решения руководителями принимаются на основании оперативной и достоверной информации, полученной из ЦСУП |
| 5 | Полное внедрение оперативного цифрового управления производством. Присутствует автоматизация принятия управленческих решений на основании получаемой в режиме реального времени информации о ходе производства |
Достижение производственным предприятием 5?го уровня технологической зрелости будет свидетельствовать о его готовности к реализации концепции «умного производства» (как только технологии IoT, Big DATA и CPS получат промышленное применение).
Внедрение цифровой системы управления производством является одним из ключевых шагов к реализации концепции «Индустрия 4.0»
Повышение уровня производственно-технологической зрелости и реализацию концепции «Индустрии 4.0» в разрезе внедрения информационных систем можно разделить на пять основных этапов (таблица 2).
| № этапа |
Наименование этапа | Внедряемое ПО | Примечание |
| 1 | Внедрение систем автоматизированной разработки КД и ТД |
Системы автоматизированного проектирования (CAD/CAM/CAE) | Обеспечение сквозного проектирования |
| 2 | Внедрение систем электронного документооборота |
Системы управления данными об изделии (PLM) |
|
| 3 | Внедрение ЦСУП на уровне цеха |
Система управления производственными процессами (MES) |
Обеспечение прослеживаемости, диспетчирования и оперативного планирования в производстве |
| 4 | Внедрение ЦСУП на уровне предприятия |
Система планирования ресурсов предприятия (ERP) |
Решения принимаются руководителями на основании оперативной и достоверной информации, полученной из ЦСУП |
| 5 | Интеграция оборудования и ПО в единое информационное пространство по принципам «Индустрии 4.0» | Система «Индустриального Интернета вещей» (IIoT) |
Автоматизация принятия управленческих решений на основании получаемой в режиме реального времени информации о ходе производства |
Успех в реализации концепции «Индустрия 4.0» на промышленном предприятии также во многом будет зависеть от выбора стратегического партнера, который должен не только иметь опыт внедрения информационных систем на всех пяти этапах, но и быть экспертом в организации производства, промышленных технологиях и специа-листом в технологическом оборудовании.
Организация производственных предприятий по принципам «умного производства» не такая далекая перспектива. И для того чтобы не остаться «за бортом» четвертой индустриальной революции, необходимо осуществлять спланированную работу по оценке и повышению уровня технологической зрелости как отдельных предприятий, так и интегрированных структур, применяя единые критерии для всех участников процесса. Особое внимание следует уделить уровню внедрения ЦСУП на предприятиях отрасли, а также наличию у них планов по повышению уровня производственно-технологической зрелости.
На сегодняшний момент практически на всех предприятиях Тамбова и Тамбовской области прошло перевооружение по линии станков с числовым программным управлением для металлообработки. Это требует совершенно нового подхода для подготовки специалистов, которые работают на этих станках, создают проектно-конструкторскую документацию и обслуживают их. Именно поэтому в Тамбовском государственном техническом университете открыли Центр коллективного пользования «Цифровое машиностроение». Он оснащен самым современным программным обеспечением, станочным, сварочным и слесарным оборудованием фирм, являющихся мировыми лидерами в этой сфере – Siemens и DMG MORI.
DMG MORI – мировой инновационный лидер в области металлообработки с применением передовых технологий для 5-осевой фрезерной обработки и для 6-сторонней комплексной обработки на токарных и фрезерных станках. Кроме этого, DMG MORI является первой компанией по производству металлообрабатывающего оборудования, официально получившей статус российского производителя. Данный статус позволил концерну укрепить свои позиции на российском рынке.
После открытия Центра коллективного пользования мы встретились с генеральным директором ООО «ДМГ МОРИ Рус» Андреем Александровичем Соколовым и обсудили с ним перспективы работы ЦКП, инновационные разработки и технологии в сфере цифрового производства и планы по дальнейшему сотрудничеству с ТГТУ.
– В рамках индустрии 4.0 крупные промышленники, эксперты в области искусственного интеллекта, экономисты и академики предусматривают совершенно иной подход к производству. Андрей Александрович, расскажите, как это реализуется с точки зрения DMG MORI .
– Мы начали этот путь в 2009 году и создали интерфейс, который называется CELOS. Этот интерфейс позволяет управлять, налаживать, снимать данные с оборудования, иными словами является опцией нашего оборудования. С 2009 мы его совершенствуем, развиваем, продаем, и на сегодняшний день в мире осуществлено около 25 тысяч внедрений. Индустрия 4.0 – это следующий этап мирового развития. Именно мирового, и DMG MORI занимает в этом процессе лишь свою нишу. В рамках развития Индустрии 4.0 мы видим острую необходимость в нашем оборудовании, потому что на сегодняшний день всё оборудование работает на технологических пределах инструмента, то есть быстродействие системы находится на пике возможностей компьютеров. Соответственно, чтобы дальше расти и повышать свою конкурентоспособность нужно что-то новое. Индустрия 4.0 – это как раз то «новое», которое уменьшает время наладки, уменьшает время простоя, повышает эффективность, экономит ресурс человеческий, материальный, абсолютно все ресурсы. Именно 4.0 на сегодняшний момент требует внимания ко всем аспектам деятельности.
– Передовые тренды, инновационные разработки и технологии в сфере цифрового производства, автоматизация и аддитивное производство – всё это иллюстрирует превосходство технологий DMG MORI . Как Вы думаете, можно сказать, что цифровизация «захватывает» мир? Или это уже произошло?
– Да, я считаю, что это уже произошло. Говоря об Индустрии 4.0, мы изначально предполагаем, что цифровизация – один из самых значимых процессов.
– Какие Вы видите перспективы в рамках партнерского взаимодействия с Тамбовским государственным техническим университетом?
– Мы подписали в феврале этого года с Тамбовским государственным техническим университетом соглашение о стратегическом партнерстве в рамках развития компетенций машиностроения и рабочих специальностей.
Мы со своей стороны работаем с промышленными предприятиями Тамбова и Тамбовской области, все те представители производства, присутствующие на открытии Центра коллективного пользования «Цифровое машиностроение» в ТГТУ являются нашими потенциальными и действующими клиентами, хочу отметить, что действующих больше, чем потенциальных. С ними проводится работа в части создания запроса на квалифицированные кадры. Для себя я отмечаю это как ключевой момент. Оперирую именно этим аргументом в решении многих вопросов, ведь от квалифицированного персонала зависит иногда даже больше, чем всё.
– Предполагается ли в дальнейшем рассмотрение вопросов целевой подготовки кадров, совместное с ТГТУ проведение исследований, проведение научно-технических мероприятий?
– Вместе с Тамбовским государственным техническим университетом наше сотрудничество мне бы очень хотелось выстроить в части развития фрезерных компетенций, которые на данный момент в ТГТУ не представлены. Мы эту работу уже сейчас ведем, и я надеюсь, что к концу этого и началу следующего года будут осуществлены определенные шаги. Почему? В Тамбове очень много предприятий, занимающихся изготовлением корпусных изделий. Корпусные изделия требуют именно фрезерной обработки, соответственно развитие этих компетенций в ТГТУ будет очень значимым, поскольку непременно будет востребовано на рынке труда. Именно поэтому основная задача сейчас привлечь в ТГТУ заказы на квалифицированные кадры и на новую технику, этим мы сейчас и занимаемся.
– В ТГТУ открылся уникальный центр коллективного пользования «Цифровое машиностроение». Открытие ЦКП позволит изучать передовые технологии в области машиностроения, металлообработки и цифрового проектирования, проводить научные и опытно-конструкторские работы с помощью высокоточного новейшего оборудования. Есть ли подобные центры с таким оборудованием в других городах, в других вузах? Распространено ли это?
– Такие ЦКП есть и в других вузах, почти во всех регионах России нами открыты подобные центры. Они в разной степени оснащенности, в разной степени эксплуатации. За круглым столом, после открытия ЦКП в университете, обсуждался очень интересный момент, и представители Siemens это подтверждают, что очень часто маленькие центры используют оборудование очень эффективно, в то время как большие центры – нет. Я тоже с этим согласен, поскольку вижу десятки наших станков, наши системы, которые не эксплуатируются. Я уверен, что путь, выбранный ТГТУ однозначно правильный, поскольку вы идёте маленькими, но очень уверенными шагами. С той точки зрения, что у вас намного больше шансов эффективно загрузить, научиться эксплуатировать одну или несколько единиц оборудования, а затем овладеть процессом в совершенстве, обучить. Я не знаком лично с молодыми ребятами, которые были на открытии ЦКП, но очень приятно видеть, что помимо поддержки руководства, есть и инициатива, заинтересованность молодых ученых. Вот такие молодые люди, говорю это, опираясь на личный опыт, продвигают Центры коллективного пользования. Именно передача знаний, внедрение новых технологий, новая продукция, требует того, чтобы ученые были умны, смелы и настойчивы. У ТГТУ есть все факторы для успеха.
Цифровое производство - продукт четвертой промышленной революции, которая наделила машины определенным искусственным интеллектом. Важнейшей ее предпосылкой стал Интернет, благодаря которому технические устройства могут передавать друг другу информацию. Неудивительно, что наибольших успехов Индустрия 4.0 пока добилась в производственной сфере, которая всегда зависела от автоматизации. По данным ПАО «Ростелеком», более 60% российского рынка Интернета вещей (IoT) занимают именно промышленные разработки. Ниже мы рассмотрим, какие сегодня существуют решения для промышленного Интернета вещей (IIoT) и как и когда мы сможем перейти к цифровому производству.
Единое информационное пространство предприятия
Необходимым условием для организации на промышленном предприятии цифрового производства является создание единого информационного пространства, с помощью которого все автоматизированные системы управления предприятием, а также промышленное оборудование могут оперативно и своевременно обмениваться данными.
Обычно рассматривают четыре уровня автоматизации:
- бизнес-уровень (ERP);
- производственный уровень (MES);
- технологический уровень (CAM/CAE, PDM);
- уровень проектирования (CAD).
Автоматизация на первых трех уровнях осуществляется с помощью систем контроля и управления производством. Технологический уровень и уровень проектирования - это автоматизированная подготовка производства. Таким образом, единое информационное пространство предприятия работает по определенной схеме. Чертеж и трехмерная модель изделия разрабатывается в CAD-системе. Коллективная работа над изделием, отслеживание версий и состава изделия, а также технологическая проработка осуществляется в PDM-системе. Далее КТС (конструкторско-технологическая спецификация) изделия передается в ERP-систему, где на ее основе рассчитывается потребность в материалах, производственных мощностях, формируются заказы на закупку и производство. Составление графика загрузки оборудования, планирование изготовления деталей выполняются в MES-системе.
Пирамида из описанных выше систем должна базироваться на фундаменте из объективных данных о работе оборудования и персонала. На большинстве предприятий сейчас для этого используются журнальные методы, что противоречит концепции цифрового производства и подвергает сомнению объективность данных. Поэтому пятый и ключевой элемент данной структуры, который является отправной точкой для цифрового производства, - это системы класса MDC (Machine Data Collection), обеспечивающие автоматический мониторинг работы оборудования, персонала, технологии, контроль изготовления деталей.
Интеграция всех систем позволяет автоматизации стать реальной производительной силой и охватить все предприятие - от технологов-операторов до высшего руководства.
MDC как связующее звено информационного пространства
MDC, или системы мониторинга, позволяют собирать данные о работе всех производственных объектов (оборудование, рабочие места основных рабочих, сервисные службы и т. д.) в целях управления производством и повышения его эффективности. Как это работает? Для современных станков с ЧПУ разрабатываются программы протоколов мониторинга, обеспечивающие получение подробной информации о состояниях станка и происходящих на нем изменениях. Для подключения старого оборудования используют специальные терминалы-регистраторы. Они передают на сервер данные о том, сколько станки работали, сколько простаивали, каковы причины простоев и др.
Для руководства это инструмент контроля и принятия управленческих решений, а для отдельных служб предприятия - инструмент повышения эффективности производственного процесса. В большинстве случаев системы мониторинга выполняют функцию посредника между оборудованием и системами управления производством. В этом и заключается суть IIoT. Однако система мониторинга может также включать в себя различные дополнительные модули, частично дублирующие функционал «больших» систем управления. Например, помимо базового мониторинга некоторые системы могут контролировать производство, управлять простоями, контролировать энергоэффективность.
В России MDC-системы стали появляться буквально пару лет назад. За рубежом у предприятий намного более внушительный опыт внедрения таких решений. У нас же все еще существует проблема недостатка информации - пока далеко не все владельцы и руководители производств понимают, какие задачи они смогут решить с помощью систем мониторинга.
Анализировать полученные данные и оценивать экономический эффект внедрения управляющие компании начали только в 2015 г., так как первые пилотные проекты, среди которых АО «Редуктор-ПМ», АО РКЦ «Прогресс», ФГУП УЭМЗ«, были запущены в 2012-м. Так что, по нашим прогнозам, нужно еще два-три года, чтобы донести до людей необходимость автоматизации, перехода на цифровое производство, повышения эффективности работы предприятий, в конце концов.
Во всех случаях внедрения систем мониторинга был получен положительный экономический эффект. С ростом эффективности использования имеющегося оборудования (благодаря получению объективных данных и правильным управленческим решениям на их основе) - предприятие оптимизирует производственный процесс и экономит деньги за счет сокращения машинного времени и времени персонала. В итоге у предприятия появляются дополнительные резервы времени для производства продукции.
Сейчас в России действует целевая программа перевооружения, в рамках которой государственным предприятиям выделяются средства на модернизацию, что также должно ускорить внедрение элементов Индустрии 4.0.
Системы мониторинга - это первый шаг к цифровому производству, который необходимо сделать для вступления в новую фазу промышленности. После того, как будут увеличены коэффициенты загрузки оборудования, сокращены простои, оптимизированы графики работы, а также после повышения дисциплины на предприятиях процесс создания единого информационного пространства пойдет быстрее и проще. А это основное условие эффективного и оперативного управления финансово-хозяйственной и производственной деятельностью предприятия.
Енвд
