Цифровизация бизнеса, как шаг к Индустрии 4.0

За последнее десятилетие сложился устойчивый тренд на глобальную цифровизацию. Человеческими усилиями мир движется в сторону большей разумности и перехода на цифровые рельсы, что привносит с собой впечатляющие вычислительные способности, безынерционность, универсальность, внетерриториальность и вневременность. Мировому бизнес-сообществу приходится шагать в ногу со временем, внедрять новые технологии и решения, чтобы сократить издержки, опередить конкурентов и не уйти на периферию рынка.

Стремительное развитие Интернета, цифровых платформенных решений, облачных и инфокоммуникационных технологий обусловило появление открытых информационных систем и глобальных промышленных сетей, выходящих за производственные контуры и взаимодействующих друг с другом. Опыт передовых государств и корпораций показал, что этот процесс стал важнейшим катализатором экономического роста и перевел автоматизацию производства на 4-ю ступень индустриализации.

Что нужно знать об Индустрии 4.0

История возникновения

В 2011 году для западной промышленности произошло знаковое событие ‒ на крупнейшей в мире промышленной выставке в Ганновере была представлена концепция «Индустрия 4.0». Это случилось из-за серьезной озабоченности Правительства Германии насчет более широкого применения цифровых технологий в промышленности. В рамках концепции была запущена одноименная госпрограмма по развитию экономики, направленная на превращение предприятий в «умные» производства.

Эту инициативу подхватили и другие страны, активно внедряющие цифровые инновации. Так, в Китае похожая стратегия получила название «Made in China 2025», в Японии – «Connected Factories», в США был основан Консорциум промышленного интернета (The Industrial Internet Consortium, IIC). В нашей стране с 2019 года стартовала Национальная программа «Цифровая экономика РФ», направленная на комплексную цифровую трансформацию экономики и социальной сферы к 2024 году.

Этапы промышленных революций

Сегодня Индустрия 4.0 остается одной из самых обсуждаемых тем, а сам термин стал синонимом IV промышленной революции. Плодородную почву для ее осуществления подготовили индустриальные перевороты трех прошлых веков:

I промышленная революция (с 1784 г.). Особенности: механизация, замена мускульной силы на энергию воды и пара, резкое увеличение производительности труда. Появление механических станков, парового двигателя.

II промышленная революция (с 1870 г.). Особенности: электрификация, разделение труда, внедрение массового производства. Появление первых конвейерных линий.

III промышленная революция (с 1969 г.). Особенности: начало автоматизации (цифровизации), использование электроники и информационных технологий. Появление программируемых микроконтроллеров, компьютеров, промышленных АСУ, Интернета.

Цель нового индустриального переворота

В результате IV промышленной революции должен произойти переход к полностью автоматизированным (цифровизированным) предприятиям, которые в реальном времени будут управляться интеллектуальными системами, постоянно взаимодействовать с внешней средой, выходить за собственные границы и интегрироваться с глобальными промышленными сетями.

Индустрия 4.0 предполагает внедрение киберфизических систем (CPS), использование промышленного Интернета вещей (IIoT) и, как следствие, создание «умных» заводов (Smart Factory). Важным связующим звеном на «предприятиях будущего» станут информационные сети, охватывающие все процессы, оборудование, материалы, персонал и эффективно обменивающиеся данными с другими компаниями. Такой подход позволяет выполнять производственные задачи любой сложности, минимизировать риск сбоев, обеспечить максимальную мобильность и персонализированный выпуск продукции нового поколения.

«Умную» продукцию можно в любое время идентифицировать и отследить, какие производственные этапы она уже прошла, и какие ей еще предстоят. Обрабатывая эти данные, киберфизические системы автоматически выстраивают работу оборудования, оптимизируют маршруты следования продукта, принимают управленческие решения и выдают соответствующие задания персоналу.

Основные принципы

  1. Совместимость, то есть способность машин и устройств взаимодействовать и общаться на одном языке с помощью встроенных датчиков и Интернета вещей.
  2. Прозрачность, которая возникает в результате упомянутого взаимодействия и обеспечивается централизованным сбором данных со всех сенсоров и датчиков. За счет этого создаются «цифровые двойники» реальных объектов, точно повторяющие все эволюции своих физических клонов. Это позволяет накопить исчерпывающую информацию обо всех процессах, товародвижении, функционировании оборудования и производства в целом.
  3. Поддержка принятия решений. По результатам сбора, анализа, систематизации и визуализации данных управляющая система либо помогает персоналу принять решение, либо в автономном режиме выполняет рутинные операции, заменяя человеческий труд.
  4. Децентрализация управленческих решений, то есть делегирование ряда полномочий киберфизическим системам и максимально возможное человекозамещение. Ответственные сотрудники при этом контролируют процесс и перехватывают управление при возникновении экстренных и нестандартных ситуаций.

Базовые направления развития

Глобальные технологические тренды обуславливают трансформацию промышленного производства в рамках Индустрии 4.0. Одни технологии уже активно осваиваются, другие еще проходят контрольные испытания, но их эффективность доказана экспериментальным путем. Согласно оценкам авторитетных аналитических групп, Индустрия 4.0 будет развиваться вместе со следующими ключевыми направлениями:

  1. Автономные роботы и беспилотный транспорт. Имея компьютерное зрение и сверхточные манипуляторы, современные роботы умеют общаться с другими машинами, взаимодействовать с персоналом, автономно обучаться и оптимизировать свои действия.
  2. Цифровое моделирование. Виртуальные модели материалов, изделий или процессов уже используются в разработках. В дальнейшем планируется создание цифровых клонов технологических и производственных циклов, а также целых производственных площадок.
  3. Горизонтальная и вертикальная интеграция. Предполагает тесное взаимодействие систем в двух направлениях ‒ по вертикали (внутренняя иерархия предприятия) и по горизонтали (с партнерами по производственному циклу).
  4. Промышленный Интернет вещей. Сегодня межмашинное взаимодействие (М2М) и встроенные микропроцессоры используются лишь некоторыми образцами оборудования. В дальнейшем планируется оснастить микрочипами максимальное число производственных объектов, а также полуфабрикаты и готовую продукцию, объединив все элементы в иерархическую структуру в рамках единой системы управления.
  5. Информационная безопасность. Необходимо обеспечить ключевые системы и сети надежной защитой от кибератак, создать безопасные подключения и выработать надежные подходы к управлению доступом.
  6. Облачные технологии. Большинство компаний уже пользуется ПО на основе облачных платформ. Учитывая, что информационные потоки постепенно выйдут за контуры отдельных производств и объединятся, потребуется дальнейшее совершенствование и увеличение вычислительных мощностей облачных сервисов.
  7. Big Data и продвинутая аналитика. Анализ больших объемов данных позволяет улучшить показатели ресурсосбережения, работоспособности оборудования и качества продукции. Максимальная эффективность достигается при взаимной интеграции ключевых управляющих систем: MES, ERP, WMS, CRM и т.д.
  8. Аддитивное производство. Применение технологий послойного наращивания и синтеза объектов, в том числе 3D печати, моделирования и прототипирования. В будущем они будут использоваться для выпуска небольших партий кастомизированных товаров.
  9. Виртуальная и дополненная реальности (VR / AR). Предполагается расширить сферу их применения в целях упрощения работы производственного персонала и обеспечения поддержки принятия решений.
  10. Искусственный интеллект (машинное обучение и нейросети). Использование технологических решений и методов, помогающих разработать программы наподобие человеческого интеллекта.
  11. Ресурсы будущего. Развитие возобновляемой энергетики и создание альтернативных видов топлива.
  12. Продвинутые материалы, нано- и биотехнологии.

Интегрированная совокупность технологий и цифровых решений, позволяющая физическому и виртуальному миру эффективно взаимодействовать, называется киберфизической системой.

Цифровизация, как фундамент Индустрии 4.0

Реализация программы Индустрия 4.0 в нашей стране представляется невозможной без завершения фундаментального этапа, на котором строится IV промышленная революция. Речь идет о полной цифровизации производства. Для начала разберемся в терминологии.

Простыми словами, цифровизация ‒ это внедрение цифровых технологий и платформ в разные сферы жизни в целях улучшение ее качества и развития экономики. Ее суть заключается в переводе информационных потоков в цифровую среду, позволяющую в автономном режиме управлять ими, проводить всесторонний анализ и получать на выходе точные решения. Не стоит путать это явление с информатизацией – процессом построения и развития телекоммуникационной инфраструктуры, объединяющей распределенные инфоресурсы.

Если цифровизацией называют любой переход на цифровые технологии, независимо от его глубины и масштаба, то максимальным ее воплощением является цифровая трансформация. Как правило, она сопровождается масштабным внедрением платформенных решений, существенным повышением эффективности и кардинальным отрывом от конкурентов.

Согласно заключению международной консалтинговой компании McKinsey, Россия входит в пятерку лидеров по темпам цифровизации. Передовыми в этом плане у нас являются: финансово-банковский сектор, промышленность, энергетика, строительство, городское хозяйство, электронная коммерция, ритейл, СМИ, образование и индустрия развлечений. В перспективе переход на «цифру» ожидается и в сельском хозяйстве, транспорте, здравоохранении, науке и других отраслях.

Цифровизация бизнеса: с чего начать

В производственной сфере цифровизация охватывает всю цепочку создания стоимости ‒ от входящей логистики до реализации товаров/услуг и послепродажного обслуживания. Предприятия приобретают всё большую автономность, создают свои центры обработки данных, обогащаются средствами искусственного интеллекта. Под управлением их АСУ находятся не только конвейеры, но и структурные подразделения, целые заводы и даже производственные объединения.

Мы активно сотрудничаем с рядом российских компаний, которые несколько лет назад полностью или частично перешли на «цифру», либо сейчас находятся на одном из этапов внедрения. Под этим подразумевается целый набор решений, которые осваиваются друг за другом, так как первоочередные помогают подготовить базу для последующих. Это позволяет владельцам бизнеса постепенно автоматизировать требуемые производственные процессы и объекты.

Как правило, в первую очередь цифровизации подвергается учет и контроль сырья, материалов и готовой продукции на складских площадках. Для этого внедряется система управления складом (WMS), позволяющая автоматизировать и упорядочить всю логистику, связанную с приемкой, адресным размещением, группировкой, отбором, сборкой и отгрузкой товаров. В итоге предприятие получает существенное увеличение емкости склада, ускорение товародвижения и сокращение затрат. В крупных компаниях, имеющих большой объем товаропотока и развитую транспортную инфраструктуру, вместе с WMS-решением внедряются системы управления двором (YMS) и транспортом (TMS).

Здесь следует упомянуть и про единую систему сквозной маркировки и трекинга товаров, создаваемую в рамках нацпроекта «Цифровая экономика». Для производителей и дистрибьюторов уже разработаны программные решения, позволяющие автоматизировать процессы нанесения и отслеживания маркировки, а также интегрироваться с национальной системой «Честный знак» и различными ЕГАИС.

Следующим шагом может быть внедрение более затратной и сложной системы управления производством (MES), предназначенной для решения задач синхронизации, координации, анализа и оптимизации производственных процессов. Она предполагает наличие современного технологического оборудования, терминала сбора и обработки данных, автоматизированного учета закупаемого сырья, производственного брака, возвратных отходов и готовой продукции.

Какие преимущества дает цифровизация производства

Цифровизация бизнеса является неотъемлемой частью концепции бережливого производства. Автоматизация управления товародвижением и производственными процессами позволяет быстро выявить и минимизировать все виды потерь, а значит существенно повысить эффективность работы и прибыльность бизнеса.

С ее помощью достигаются следующие цели:

  • Снижение трудоемкости и трудозатрат, повышение производительности труда;
  • Универсализация персонала, освоение им новых профессий и повышение квалификации;
  • Ускорение сроков производства продукции;
  • Высвобождение производственных и складских площадей;
  • Гибкость и прозрачность бизнес-процессов;
  • Оптимизация использования ресурсов, минимизация потерь из-за перепроизводства, человеческих ошибок, технологического брака, неучтенных материалов и отходов;
  • Достижение максимального качества при минимальной стоимости;
  • Гарантия поставки товара потребителю.

К условным недостаткам цифровизации производства можно отнести существенные затраты на внедрение, уязвимость перед киберугрозами, возможное сокращение численности и штата работников. Впрочем, первый закрывается последующим сокращением издержек и ростом прибыли, второй ‒ обеспечением должного уровня информационной безопасности, а третий ‒ возможностью расширения производства и создания дополнительных рабочих мест.

Основные этапы и препятствия при переходе на цифру

Основываясь на собственном опыте внедрения цифровых технологий на производстве, можем с уверенностью сказать, что этот процесс в среднем занимает от нескольких месяцев до года. Он включает три логичных этапа:

  1. Полный анализ текущих логистических и производственных процессов, выделение тех, которые нуждаются в корректировке и оптимизации;
  2. Подбор программных решений, их поэтапное внедрение и доработка под конкретную бизнес-модель;
  3. Обучение менеджеров, ключевых операторов и рядового персонала.

На скорость внедрения негативно влияют следующие препятствия:

  1. Организационные (сложность изменения технологических, производственных и бизнес-процессов, корректировки внутренних регламентов, стандартов, прочих нормативных документов и т.д.).
  2. Технические (необходимость приобретения дополнительного оборудования, интеграции с имеющейся управленческой системой (ERP) и т.д.).
  3. Психологические (низкая мотивация сотрудников, инерция мышления, укоренившаяся привычка работать по старинке).

В заключение отметим, что не нужно бояться и до последнего оттягивать цифровизацию собственного производства. Также не стоит внедрять инновации методом рубильника, то есть пытаться охватить всё и сразу. Чтобы максимально снизить риски, рекомендуем выбрать небольшой контур для пилотного проекта, к примеру, склад сырья, производственный цех и склад готовой продукции. На нем отработать все бизнес-процессы и новые подходы к управлению, выполнить интеграцию с ERP-системой, провести обучение и сертификацию персонала.

© 2018 - 2020, Onestep