По оценкам Мирового Банка, вклад промышленного производства в мировой ВВП составляет порядка 16%, из которых машиностроение занимает 31%. На данный момент этот сегмент должен быть наиболее мотивирован для реализации концепции «Умной фабрики». 

«Индустрия 4.0» против последствий пандемии

Как долго продлится пандемия, стоит ли ожидать обострения ситуации и локдаунов — на этот вопрос точно ответить не возьмется никто. Между тем, она уже негативно сказалась на развитии мировой экономики: объемы промышленного производства сократились, темпы роста производительности труда снизились, во многих отраслях возникли серьезные кадровые проблемы. Помимо этого, пандемия и связанные с ней закрытия границ разрушили цепочки поставок, что привело к дополнительным проблемам. 

 

Компании, которые раньше стремились повысить эффективность производства ради роста прибыли, теперь делают это с целью выжить. Многие из них уже реализовали такие концепции повышения эффективности, как «Бережливое производство (Lean Manufacturing)» и «Шесть сигм» (Six Sigma), однако их возможности исчерпаны. По данным VoxEU, ежегодный рост производительности труда в Европе и США с 2005 г. не превышает 1%.

Что касается России, то по данным Центра макроэкономического анализа и краткосрочного прогнозирования (ЦМАКП) темпы падения российской промышленности составляют 9,6%. 

В сложившихся условиях, пожалуй, единственным по-настоящему действенным инструментом сохранения и повышения эффективности производства являются новые технологии, объединенные понятием «Индустрии 4.0». «Умные» заводы и фабрики могут работать лучше и быстрее, не требуя при этом постоянного участия человека во всех процессах. 

Где найти квалифицированные кадры

Александр Романов, директор направления технологических сетей компании Ericsson

Еще одной серьезной проблемой предприятий стала нехватка квалифицированных кадров. Современные производственные мощности, особенно умные фабрики, требуют наличия совершенно новых знаний и навыков. 

Согласно исследованию, проведенному Deloitte, 60% незаполненных производственных вакансий связаны с нехваткой кандидатов с достаточными знаниями в области естественных наук, технологий, инженерии и математики. 

В России это проблема еще более очевидна. По данным Росстата только в машиностроении и металлообработке порядка 60 000 незакрытых вакансий квалифицированных рабочих. Это чуть менее 4% от всех рабочих мест по данным специальностям. Пять лет назад эта цифра составляла 2%.

В новый мир со старыми вещами

Главная проблема модернизации промышленности — значительное количество устаревшего оборудования, полная амортизация которого может занять до двух десятилетий, поэтому предприятия пока не решаются его заменить. Это приводит к сложностям интеграции при внедрении новых решений и созданию разрозненных хранилищ данных, которые трудно консолидировать. В России основным сдерживающим фактором модернизации производства является дешевая рабочая сила — она рушит все возможные модели возврата инвестиции. 

Тем не менее, новые производственные системы внедряются без вывода из эксплуатации старых. А значит, появляется все больше и больше гетерогенных систем, которые требуют все больших затрат на эксплуатацию. 

Георгий Джабиев, директор департамента продаж цифровых решений МТС

Необходимость защиты

Предприятия, обновляющие свою инфраструктуру и приступившие к созданию умных фабрик, сталкиваются с дополнительной проблемой: обеспечением безопасности данных. Данные, которые генерируют фабрики, чрезвычайно ценны, и могут подвергаться серьезному риску. Для них необходимо создавать безопасные выделенные или локальные сети. 

Согласно опросу, проведенному Capgemini в 2019 г., как минимум один из пяти производителей уже стали жертвами кибератак. В России необходимость обеспечения информационной безопасности на производстве предусмотрена законом о критической информационной инфраструктуре (КИИ) и требованиями по локализации хранения данных.

Клиенты хотят индивидуализации

Ожидания клиентов меняются, и это особенно характерно для дискретных производств. Согласно исследованию Protolabs за 2018 г., 86% клиентов считают, что «кастомизация» имеет некоторую привлекательность, а 62% говорят, что они потратили бы больше денег на «кастомизацию» своих продуктов. Таким образом, промышленные предприятия должны быть чрезвычайно гибкими и иметь возможность быстро адаптировать производство к требованиям заказчиков.

С чего начать 

Большинство руководителей предприятий считают, что инициативы в области интеллектуального производства будут способствовать повышению конкурентоспособности

Согласно опросу Deloitte, проведенному в 2019 г., подавляющее большинство руководителей предприятий (86%) считают, что инициативы в области интеллектуального производства будут способствовать повышению конкурентоспособности в течение следующих пяти лет.

Однако многие производители столкнутся с рядом препятствий на пути к «Индустрии 4.0». Например, если производство уже работает, зачем его менять? Экономическое обоснование должно быть убедительным, чтобы руководство приняло решение о целесообразности инвестиций в модернизацию. Для правильной оценки при подготовке бизнес-кейса, необходимо учитывать, как якорный сценарий, для которого внедряется выделенная технологическая сеть 4G/5G, так и дорожную карту внедрения остальных сценариев в коротком промежутке времени. 

Часто предприятия допускают ошибку в методологии подготовки обоснования, сравнивая прямые капитальные затраты на строительства сети wi-fi и 4G/5G, и не учитывая совокупную выгоду от внедрения комплекса сценариев на мобильной сети, что невозможно сделать на сети wifi. Дополнительные ограничения накладывает консерватизм российского рынка и пока еще недостаточная референсная база применения технологии выделенных сетей в отечественных программах цифровизации.

5G и роботы

Пять сценариев использования, с которых стоит начать

Hexagon и Ericsson изучили сценарии использования технологической сотовой связи и влияние 5G на совершенствование работы автономных мобильных роботов (AMR), их способность эффективно перемещаться по производственному цеху для проведения проверок качества или перемещения материалов. Чтобы обеспечить свободное перемещение AMR по производственной среде, потребуется обработка и управление большим объемом данных. Кроме того, сеть должна быть высоконадежной, безопасной и с малыми задержками. С помощью точного позиционирования на базе 5G, AMR могут перемещаться по фабрике без каких-либо магнитных лент для определения направления — роботы могут свободно маневрировать даже на объекте с высокой плотностью подключенных устройств. 

Совместные роботы, или коботы (cobots), работают бок о бок с операторами для выполнения производственных задач, таких как эксплуатационные работы, сверление или сборка, а также автоматизированная проверка качества продуктов, которые все еще находятся на производственной линии. Таким образом, можно автоматически проверять все детали, а не только образцы. 

В России роботизация получила наибольшее распространение в горнодобывающей отрасли, где она прямо влияет на снижение производственного травматизма рабочего персонала, повышение эффективности производственных операций, снижение издержек на эксплуатацию техники. 

Дополненная реальность и аналитика

Интеллектуальное производство может выиграть от использования технологий дополненной реальности

Интеллектуальное производство может выиграть от использования технологий дополненной реальности (AR) для проверки качества. AR может предоставить инспекторам визуализацию, которая значительно снижает вероятность человеческой ошибки и сокращает время работы на объекте. Персонал может видеть трехмерную модель CAD с географической привязкой на карте или смесь моделей CAD, 3D OGC, модели glTF и др, которые предоставляют пользователю точную визуальную аналитику.

Автоматизированный мониторинг состояния активов позволяет производителям оптимизировать техническое обслуживание, гарантируя, что предприятия не будут простаивать из-за непредсказуемых сбоев в производственном цикле. Кроме того, можно оптимизировать временные и денежные инвестиции за счет своевременного обслуживания «по требованию». 

В результате производители могут сократить количество требуемых запасных частей на 10%, а сотрудники — уменьшить объем повторяющейся работы, которую им обычно приходится выполнять. Если мы говорим про движущиеся активы, сложно переоценить актуальность технологии выделенных технологических сетей LTE/5G, обеспечивающих бесшовность и безопасность передачи телематических данных для диспетчеризации подвижной техники. Примером реализации такого класса систем является «Южно-верхоянская горнодобывающая компания», дочернее общество ГК «Полиметалл». 

Виртуальная модель, используемая в интеллектуальном производстве для оптимизации процессов, называется цифровым двойником. Цифровые двойники создаются с помощью 3D-сканеров, датчиков и лидара. 

За счет этой технологии производители получают виртуальную трехмерную карту состояния всех активов на протяжении их жизненного цикла. На ней собраны данные о текущем и прошлом состоянии производственной среды, что позволяет планировать изменения с помощью сценариев «что, если». Цифровые двойники могут повысить эффективность активов и их производительность, снизить операционные риски.

Внедрение пяти сценариев, указанных выше, в совокупности способно привести к росту чистой прибыли предприятия на 6%, а инвестиции в их реализацию окупаются менее чем за два года.

Инфраструктурный прорыв

Основой внедрения технологий «Индустрии 4.0» является создание необходимой телекоммуникационной инфраструктуры. На текущий момент производственные площадки имеют два типа подключения: фиксированное и wi-fi. 

Использование проводного подключения накладывает значительные ограничения на гибкость производственных цепочек. В случае необходимости их перестройки, проект модернизации производства будет сопровождаться серьезными издержками, при том, что стоимость прокладки сети может составить 70-80% от затрат на организацию подключения, включая работы и закупку оборудования. 

Технология wi-fi решает проблему отсутствия мобильности и уже широко применяется на производстве, однако она не может обеспечить надежность соединения, регламентированных низких задержек, защищенность периметра предприятия от кибер-угроз и мобильности в широком смысле, например, для реализации сценариев с автономным транспортом. Конечно, стоит упомянуть wi-fi 6, которая обладает возможностью организации хендвера и имеет большую надежность. Однако подобные сети строятся на проприетарных точках доступа и устройствах, которые стоят дороже и обслуживаются гораздо меньшим количеством производителей. 

Альтернативой им являются выделенные технологические сети 4G/5G, которые разрабатываются в соответствии с едиными стандартами 3GPP, что позволяет создать устойчивую и обширную экосистему производителей оборудования, получая экономию на эффекте масштаба. Кроме того, мобильность, надежность, безопасность и высокая плотность устройств являются основополагающими базовыми характеристиками сети 4G/5G, в отличие от любых других стандартов связи. В России для обеспечения программ цифровой трансформации, в том числе «Индустрии 4.0», в большинстве случаев достаточно возможностей технологии LTE. Однако по мере либерализации политики регулятора инфраструктура выделенной сети LTE может легко быть обновлена на 5G.  

Таким образом, финансовые преимущества интеллектуального производства неоспоримы. Однако можно говорить не только о финансовом аспекте концепции «Умной фабрики», но также и о повышении социальной ответственности и экологичности производства. К примеру, при переходе к интеллектуальному производству повышается безопасность работников и уменьшается воздействие на окружающую среду за счет сокращения количества отходов и выбросов. 

Внедрение технологической мобильной сети 4G/5G на базе высоконадежного оборудования Ericsson и пяти сценариев использования, является огромным шагом по направлению к «Индустрии 4.0», который даст предприятиям конкурентное преимущество и позволит сделать интеллектуальное производство реальностью. 

Выделенные технологические сети в России Ericsson развивает совместно со стратегическим партнером компанией МТС – c 2019 г. было реализовано более 15 проектов для различных отраслей и климатических условий.