Цифровые технологии улучшают принципы бережливого производства. Цифровое производство: с чего начать

Виктор Беспалов, вице-президент, генеральный директор Siemens PLM Software в России и СНГ:

«Начнем с того, что термину «цифровое производство» уже более 10 лет. Раннее под термином «цифровое производство» понимали набор прикладных систем, которые, в основном, использовались на этапе технологической подготовки производства, а именно: для автоматизации процессов разработки программ для станков с ЧПУ, для автоматизации разработки технологических процессов для сборки, для автоматизации задач, связанных с планированием рабочих мест при программировании роботов, и для интеграции с системами цехового уровня (или системами MES, Manufacturing Execution System) и системами управления ресурсами ERP. В последние годы, в связи с появлением новых прорывных технологий, этот термин получил более широкую трактовку. И 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 следующим ключевым направлениям:

• Цифровое моделирование - развитие получает концепция цифрового двойника, то есть изготовление изделия в виртуальной модели, включающей в себя оборудование, производственный процесс и персонал предприятия.
• «Большие данные» (big data) и бизнес-аналитика, которые возникают в процессе производства.
• Автономные роботы, которые получат большую промышленную функциональность, независимость, гибкость и исполнительность по сравнению с предыдущим поколением.
• Горизонтальная и вертикальная интеграция систем - большая часть из огромного количества использующихся в настоящее время информационных систем интегрировано, но необходимо наладить более тесное взаимодействие на различных уровнях внутри предприятия, а также между различными предприятиями.
• Промышленный интернет вещей, когда поступающая с производства информация с большого количества датчиков и оборудования объединяется в единую сеть.

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».

Алексей Ананьин, президент группы «Борлас»:

«Термин «цифровое производство» можно трактовать довольно широко. Изначально под это определение попадали системы автоматизированного проектирования. Потом в него стали включать системы управления жизненным циклом изделий. Схожий термин, «цифровое месторождение» есть, например, в нефтедобыче. На самом деле, стержнем этой концепции является цифровая модель объекта или процесса и его существование в информационном пространстве на протяжении всего жизненного цикла. Поэтому цифровое производство - это совершенно иное качество процессов: сроки и стоимость запуска новых продуктов снижаются на десятки процентов, а иногда и в разы. Обеспечивается значительно более высокий уровень производительности труда плюс возможности удаленной совместной работы и кооперации участников проекта, бизнес получает заметно лучший контроль издержек и прогнозируемость всех процессов».

Антон Титов, директор группы компаний «Обувь России»:

«Цифровое производство - это такая организация производственного процесса, когда все операции автоматизированы, используются станки с числовым программным управлением и роботизированное оборудование. Внедрение цифрового производства приводит к следующим изменениям: 1) значительно возрастает производительность труда; 2) существенно повышается качество выпускаемой продукции; 3) усложняется выпускаемый продукт; 4) возрастают требования к персоналу; 5) автоматизация производства вызывает изменения на всех этапах изготовления продукта, включая его разработку».

Владимир Кутергин, председатель совета директоров холдинга «Белфингрупп» и компании BFG Group, доктор технических наук, профессор:

«Цифровые технологии уже давно начали свое проникновение в различные сферы деятельности. Промышленное производство, естественно, не является исключением. Про различные факторы «цифрового производства», супертехнологии, суперроботы и суперматериалы сейчас очень много пишут, и это действительно замечательно, но я бы хотел отметить такой аспект: сейчас на смену отдельным цифровым технологиям, отдельным цифровым технологическим решениям приходят интегрированные технологии - управления жизненным циклом предприятия, управления жизненным циклом изделия, может быть, даже управления жизненным циклом отдельного узла. Само изделие - уже не просто «железка»: изготовил, продал и забыл, а подсистема, входящая в другую систему, которая, в свою очередь, входит в третью систему и взаимодействует с другими системами и с окружающей средой. Производитель должен подумать и об этих взаимодействиях, и о последующих модернизациях, вплоть до того, как потом выводить из эксплуатации и утилизировать изделие. Свежий пример - решение правительства страны об обязательном оборудовании автомобилей системой экстренного реагирования. Это значит, что автомобиль должен быть оборудован соответствующими датчиками, средствами навигации и связи. Иными словами, автомобиль как изделие остается под мониторингом и после продажи.

Концепции «интернет вещей», «умный» город подразумевают, что большинство предметов нашего пользования станут не только умными сами по себе, но и наблюдаемыми объектами среды, взаимодействующими с другими объектами. Буквально несколько лет осталось до широкого внедрения беспилотных автомобилей.

Концепция цифрового производства сильно меняет стратегию деятельности предприятия. Предприятие рассматривается не только как совокупность производственных активов и персонала. Велика роль нематериальных активов - стратегий, политик, методологий, бизнес-процессов, объектов интеллектуальной собственности, информации, компетенций, навыков и умений, способности справляться с неопределенностью и т.д. Потребитель также становится участником взаимодействия и, следовательно, элементом создаваемых систем. Значит, и с ним нужно работать и включать в цепочки формирования ценности».

Сергей Чуранов, технический директор ООО ИЦ «Станкосервис», разработчик mdc-системы мониторинга работы оборудования АИС «Диспетчер»:

«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».

Дмитрий Пилипенко, заместитель генерального директора SAP СНГ:

«Цифровое производство» - это приложение идей и технологий переживаемой ныне «цифровой революции» к производственным процессам. Основа «цифровой революции» - возможность сбора и передачи информации в любой форме и объеме из любого места. Этому способствуют повсеместное использование смартфонов, датчиков, видеокамер, GPS-трекеров, радиометок и пр., а также развитие интернета вещей. Возникающая на их основе «сетевая культура» кардинальным образом перестраивает бизнес-модели во многих отраслях. Кроме того, существенно меняются вычислительные мощности. Раньше информация хранилась на жестких дисках, и «узким местом» являлась скорость считывания с него данных. С переходом на технологию «in-memory» скорость обработки данных возросла на порядок. «Умнее» становятся программные решения, становятся востребованы прогнозная аналитика, технологии машинного обучения, искусственный интеллект. Они берут на себя функции, которые ранее считались подвластными лишь человеческому разуму. Еще одна технология - «цифровые двойники» оборудования. Они отображают реальное состояние оборудования, непрерывно обновляются с помощью данных с датчиков и позволяют прогнозировать его поломки и отказы. Также «цифровое производство» способствуют использованию киберфизических систем, которые позволяют воплотить в жизнь цифровой образ изделия с помощью 3D-печати. Внедряются технологии добавленной, виртуальной и смешанной реальности. Они, напротив, позволяют человеку использовать цифровые визуальные образы реального мира в своей деятельности».

Алексей Зенкевич, руководитель подразделения «Промышленная автоматизация» Honeywell в России, Беларуси и Армении:

«В последние несколько лет в центре внимания крупнейших технологических корпораций, ведущих бизнесменов и политиков мира находится Четвертая промышленная революция, или «Индустрия 4.0». На прошлогоднем Всемирном экономическом форуме в Давосе данная тема стала одной из самых популярных для обсуждения среди гостей мероприятия, а крупнейшая в мире выставка промышленных достижений Hannover Messe уже который год демонстрирует посетителям отдельный павильон, посвященный решениям в области индустриального интернета вещей (IIoT). Все это ярко свидетельствует о высоком интересе мировой промышленной элиты к «Индустрии 4.0» и невольно наталкивает нас на рассуждения о том, насколько уже развиты эти технологии в мире и в нашей стране в частности.

В рамках Четвертой промышленной революции ключевым аспектом становится так называемое цифровое производство. Под этим понятием подразумевается многоуровневая система, включающая в себя датчики и контроллеры, установленные на конкретных узлах и агрегатах промышленного объекта, средства передачи собираемых данных и их визуализации, мощные аналитические инструменты интерпретации получаемой информации и многие другие компоненты. Переход промышленности к такому виду деятельности повлечет за собой выпуск более качественной продукции и создаст новый мир производства, в котором будет наблюдаться более быстрое изготовление нестандартных вещей и высокая кастомизация массовых изделий. Кроме того, «Индустрия 4.0» приведет к созданию более гибких систем, участники которых будут обмениваться информацией через Интернет, что, в свою очередь, значительно увеличит эффективность труда и сократит издержки в производственных процессах».

Сергей Монин, менеджер по продаже решений управления сервисов группы компаний Softline:

«Системы управления производством начали появляться в середине 20-го века, они были (и по большей части остаются) аналоговыми. Переход к цифровому производству фактически означает переход от аналогового способа транспортировки сигнала к цифровому со всеми сопутствующими преимуществами - скоростью передачи, помехозащищенностью, легкостью обработки сигнала и т.д. По моему мнению, появление новых устройств, которые в той или иной степени умеют анализировать собираемые данные «на борту», никуда их не передавая, - это эволюция, то есть развитие уже существующих устройств, приведение их в соответствие с остальной «обвязкой».

Александр Баталов, руководитель департамента по работе с производственным сектором компании «Системный софт»:

«Цифровизация - абсолютно логичный процесс, который происходит абсолютно во всех сферах экономики: и в маркетинге, и в розничной торговле, и в сервисе. Современные информационные системы и нейронные сети могут анализировать больше факторов и существенно повышать эффективность любого бизнес-процесса. Разумеется, это касается и промышленного производства - это процесс сейчас заметен невооруженным взглядом в машиностроении, горнодобывающей промышленности, производстве товаров, химической промышленности и многих других отраслях.

Цифровое производство выводит на новый уровень решение всех задач, которые волновали промышленников во все годы, начиная с появления первых мануфактур: снижение процента брака, уменьшение ошибок, вызванных человеческим фактором, оценка качества произведенного продукта. Если раньше для этого использовались организационные методы (например, на заводах появлялись службы контроля качества), то сейчас к ним добавились и программно-аппаратные комплексы. К ним относятся, например, системы IIoT (промышленного «интернета вещей»), которые автоматизируют часть функций и, как следствие, снижают вероятность человеческих ошибок.

Однако, интернет вещей для большинства промышленных предприятий - дело далекого будущего. В бизнесе любой промышленной организации все еще много незакрытых вопросов, связанных с планированием ресурсов, управлением жизненным циклом изделия, принятием информированных решений. Для каждой из этих задач есть информационные системы, которые в той или иной мере меняют производство на самом базовом уровне: они трансформируют цепочки формирования добавленной стоимости».

Алексей Талаев, руководитель департамента прогнозной аналитики и оптимизационного планирования ИТ-компании Navicon:

«Перед любым производителем на конкурентном рынке стоят две главные задачи: максимально снизить себестоимость выпускаемой продукции и увеличить получаемую чистую выручку, при этом поддерживая качество продукции на неизменно высоком уровне. Чтобы их решить, на всех этапах процесс производства должен быть полностью управляемым и прозрачным. Например, нужно четко, поэтапно отслеживать цепочку создания стоимости на каждую единицу продукции. Для этого на предприятии создается единое информационное пространство, где высокотехнологичное оборудование, аналитические и управленческие ИТ-системы в режиме нон-стоп обмениваются данными. Именно такая среда и приходит на ум, когда говорят про «цифровое производство».

На технологическом уровне оно представлено инженерной инфраструктурой: сенсорами промышленного интернета вещей и высокотехнологичным оборудованием (например, роботизированными производственными линиями).
На уровне собственно производства - системами мониторинга и аналитическими инструментами, которые обрабатывают полученные с оборудования данные и помогают своевременно влиять на основные средства производства.

Наконец, на управленческом уровне «цифровое производство» - это синхронизация работы всех подразделений, подход, связанный с интегрированным планированием и адаптацией всей цепочки бизнес-процессов к выполнению единой цели: к выходу на новые рынки, увеличению маржинальности или выпуску уникальных продуктов.

Но сегодня прозрачность производства для топ-менеджмента компаний - еще не все. Потребитель становится более информированным и требовательным. Он хочет знать о приобретаемом продукте все, вплоть до соответствия компании-производителя экологическим стандартам. Стираются информационные границы между производителем и потребителем, и понятие «цифрового производства» включает, в том числе, и возможность покупателя в любой момент получить информацию обо всех особенностях, этапах выпуска продукта. С этой целью, к примеру, некоторые итальянские производители оливкового масла (Buonamici, IlCavallino и др.) устанавливают на своей продукции NFC-метки. По ним покупатель в несколько кликов на смартфоне может узнать об особенностях производства конкретной партии продукта: тип отжима, сертификацию и т.д. Пока подобная практика единична, но с учетом интереса потребителей к здоровому образу жизни постепенно это станет нормой.

Производители начинают более требовательно относиться ко всем этапам выпуска продукта: пристально следят за тем, какие компоненты, детали, пищевые добавки используются, и стараются изменить технологию производства таким образом, чтобы она отвечала требованиям потенциальных покупателей. Потребитель же может сравнить несколько продуктов прямо в момент покупки и выбрать тот, который считает более близким себе или наиболее качественным».

Александр Лопухов, заместитель генерального директора по региональному развитию КРОК:

«В основе цифрового производства лежит эволюция от встроенных систем к киберфизическим. Компоненты производственной системы становятся активными пользователями интернета, взаимодействуют друг с другом для прогнозирования и адаптации к изменениям. Производственные машины не просто автоматически пропускают через себя продукт, а сам продукт, скорее, начинает взаимодействовать с машиной, отправляя ей сигналы о том, что нужно делать. Это, безусловно, требует новых подходов к автоматизации производства».

Игорь Волков, заместитель генерального директора ООО «Би Питрон СП»:

«Цифровое производство - это еще один инструмент повышения эффективности производства сложной техники с помощью информационных технологий. Вероятно, ЦП применимо и для непрерывных производств (добыча нефти/газа, производство лекарственных препаратов), но я рассмотрю примеры производства дискретного типа, как наиболее полно раскрывающего возможности новых цифровых технологий.

ЦП предполагает сквозную автоматизацию процессов, включая ранние этапы разработки изделий. Сквозная автоматизация становится возможной, благодаря переводу всей информации о продукте, процессах его производства и эксплуатации в цифровой вид - создается так называемый «цифровой двойник». Это способствует применению виртуального моделирования на каждом этапе жизненного цикла изделия, которое позволяет выявить возможные проблемы в конструкции, найти оптимальные параметры технологических процессов и проверить надежность конструкции при разных режимах эксплуатации. Информацию в цифровом виде легче преобразовывать и передавать, что существенно сокращает сроки разработки. Технологические процессы, описанные в цифровом виде, позволяют массово применять оборудование, работающее в автоматическом режиме, а это - прогнозируемое качество. ЦП делает возможным быструю и дешевую переналадку производственных мощностей под изменяющиеся условия, будь то изменения спроса на продукцию на рынке, изменение в цепочке поставщиков комплектующих или выход из строя оборудования. Это дает возможность производить продукцию под индивидуальные нужды заказчиков с ценой конечного изделия, сравнимой с ценой при крупносерийном производстве. Для этого применяется целый ряд технологий - компьютерный инжиниринг и виртуальное моделирование, аддитивные технологии и промышленный интернет, робототехника и мехатроника и др.

Таким образом, ЦП затрагивает не только производственные процессы, но и более ранние этапы - разработку изделия и технологическую подготовку производства, позволяя обеспечить непрерывность потока разнородной информации и ее максимальное использование».

Максим Сонных, руководитель отдела промышленной автоматизации ООО «Бош Рексрот»:

«Цифровое производство - интегрированная система, включающая в себя средства численного моделирования, трехмерной (3D) визуализации, инженерного анализа и совместной работы, предназначенные для разработки конструкции изделий и технологических процессов их изготовления.

Цифровое производство - это концепция технологической подготовки производства в единой виртуальной среде с помощью инструментов планирования, проверки и моделирования производственных процессов. Понятие цифрового производства, по сути, включает в себя три вещи:

• новые процессы технологических служб предприятия (а в ряде случаев и технических служб);
• программное обеспечение, позволяющее реализовать новые процессы;
• определенные требования к предприятию, внедряющему цифровое производство.

Ключевой составляющей концепции цифрового производства является использование определенного программного обеспечения, позволяющего технологам осуществлять свою деятельность более эффективно. Причем в большинстве случаев речь идет не о том, что технолог выполняет привычную ему работу новым способом (к примеру, операционная карта набивалась в текстовом редакторе, а теперь она набивается в специализированной программе), а о совершенно новых, более эффективных процессах.

Понятие цифрового производства тесно переплетается с понятием ИНДУСТРИИ 4.0, или промышленного Интернета вещей (IIoT). В сегодняшней индустрии прослеживается устойчивая тенденция к переходу от жесткого централизованного управления процессами к децентрализованной модели сбора, обработки информации и конечному принятию решений. Причем уровень производительности и автономности децентрализованных систем непрерывно растет, что, в конечном итоге ведет к тому, что такая система становится активным системным компонентом, способным автономно управлять своим производственным процессом.

В целом выгоды от использования концепции цифрового производства состоят, в первую очередь, в снижении количества ошибок в реальном производстве за счет их обнаружения и устранения на ранних этапах подготовки в виртуальной среде. В свою очередь, сокращение ошибок в реальном производственном процессе благоприятно сказывается на затратах на производство (стоимость устранения реальных ошибок всегда выше, чем виртуальных), а также на времени подготовки производства, поскольку ошибки в технологии обнаруживаются и устраняются на этапе проектирования изделия, и, соответственно, запуск производства осуществляется в более короткие сроки. Таким образом, организация цифрового производства помогает сэкономить время и деньги, затрачиваемые на подготовку реального производства».

Сергей Кузьмин, президент «Энвижн Груп»:

«Чуть более 300 лет потребовалось, чтобы осуществить переход от «пара» к «цифре». Именно сейчас современное общество находится в процессе четвертой промышленной революции - «Индустрии 4.0», в основе которой как раз и заложено понятие «цифрового производства».

Можно выделить три составляющих «цифрового производства»: реновация бизнес-процессов, ресурсы для их обновления - программные, аппаратные и кадровые, а также ряд требований и стандартов для их успешного функционирования.

В основе успешного перехода к тотальному «цифровому производству» лежит изменение инструментов планирования, проверки и моделирования производственных процессов, оптимизация управления жизненным циклом продукта. Этот этап подразумевает привлечение внешних консультантов для проведения полного обследования существующих систем, обновления методологии производства с применением принципов BPM. Ограничившись организационными мерами, большинство предприятий решают остановиться в силу отсутствия ресурсов и необходимых инвестиций.

Между тем, одним из ключевых моментов, который входит в концепцию «цифрового производства», является использование определенного программного обеспечения, которое помогает всем участникам процесса быть эффективнее. Обновление, как правило, затрагивает не только производственные и технологические процессы, но и все поддерживающие функции без исключения. Трансформации или полной замене подлежат системы внутреннего и внешнего документооборота, финансового учета и бизнес-планирования. ПО, поддерживающее межмашинную коммуникацию и адаптированное для работы с массивами данных, удовлетворяющее требованиям полуавтономных систем и развитию нейронных сетей, становится актуальным как никогда. Согласно концепции «цифрового производства», технологии связывают виртуальную и физическую реальности все чаще без участия человека, поэтому важно, чтобы внутри компании поддерживалась культура восприятия перемен.

Прозрачность и единообразие процессов, работа по внутренним правилам и соответствие стандартам означают не только гарантию качества, но и способствуют снижению себестоимости продукции и более гибкому управлению всем процессом производства. Именно поэтому зрелые компании, готовые к цифровой трансформации, используют регламенты, основанные на лучших международных практиках, сокращая возможные риски и связанные с ними финансовые и репутационные потери. Как минимум это выражается в необходимости интеграции систем мониторинга для отслеживания потенциальных угроз и устранения реальных инцидентов, планирования сервисных и ремонтных работ».

Константин Фролов, заместитель генерального директора ГК «КОРУС Консалтинг»:

«Говоря о «цифровом производстве», мы имеем в виду не столько использование компьютеров для решения задач, ассоциируемых с производством; мы подразумеваем под этим понятием новый этап, все четче обозначаемый в современной индустрии.

Давайте посмотрим на абстрактное предприятие, которое может потенциально существовать, быть эффективным, устойчиво развиваться, отвечая современным технологическим реалиям. Что отличает это предприятие от предприятия этой же отрасли, но лет 20-30 лет назад?

• Кардинально изменившийся качественно и количественно поток информации, принимаемый во внимание при принятии решений, условно классифицируемый как внутренний (например, ресурсы) и внешний (например, конкурентная среда, спрос, партнеры, технологии, ограничения законодательного характера);
• Предприятие осуществляет свою деятельность в рамках так называемых «отношений жизненного цикла»: на всех его этапах предприятие выполняет вполне конкретные функции, возможно, в кооперации с другими предприятиями, отделяемые от функций эксплуатации и финансирования и неся за это ответственность высочайшего уровня;
• Предприятие имеет доступ к технологиям различного толка, скорость изменений которых очень высока. Эти технологии имеют различную природу: информационные, производственные, сервисные и т.п.;
• Для сохранения своей устойчивости предприятие должно учитывать быстро меняющийся спрос: крупносерийное производство встречается все реже в ассортименте выпускаемой продукции; производство все больше ориентировано на продукцию, каждый экземпляр которой может иметь индивидуальные характеристики;
• Предприятие готово к быстрой смене партнеров без потери производительности и качества выпускаемой продукции: конструкторские бюро, сервисные компании, поставщики оборудования, программного обеспечения, технологических решений могут меняться очень быстро, но без влияния на результаты деятельности во всех ее аспектах, сохраняя ценность бренда;
• Предприятие социально-ориентировано уже не в количестве финансируемых детских садов и домов отдыха, а в результативности воспроизводства квалифицированных кадров, функционируя в экосистеме, включающей научно-исследовательские и учебные учреждения.

Если попробовать кратко описать облик современного цифрового предприятия в свете тех признаков, что описаны выше, то наиболее правильно перечислить те черты, без которых предприятие не может считаться цифровым:

• Корпоративная информационная система, используемая для управления деятельностью, построена на принципах т.н. «Архитектуры предприятия»;
• Информационная система относится к классу ERPII, с претензией на перспективную ERP, уже сейчас рассматриваемую, пока в нечетких границах, как ERPIII;
• Для каждого существенного аспекта деятельности предприятия в информационной системе должны быть соответствующие компоненты, позволяющие решать задачи автоматизации на операционном уровне и поддерживать принятие решений на всех уровнях управления: например, ERP (как центральный компонент), PLM, CRM, SCM, MES, EAM, ЕСМ, а также оконечными устройствами, реализующими аддитивные технологии. Разумеется, формат взаимодействия между компонентами информационной системы должен быть цифровым;
• Это должна быть открытая система в смысле возможности подключения новых компонентов, интеграционный элемент системы должен обеспечивать такую интеграцию с использованием протоколов, считающихся стандартными;
• Система управления должна иметь возможность получать и обрабатывать информацию из внешнего мира, с учетом собственного состояния. Для этого система должна характеризоваться открытостью в смысле взаимодействия с интернетом: любая информация, имеющая отношение к деятельности предприятия, существующая во всемирной паутине, должна быть обработана с целью получения дополнительной ценности - напрямую или опосредованно. В этой связи системы класса e-Business (и e-Commerce как частный случай) уже сейчас рассматриваются как обязательный компонент корпоративной информационной системы;
• Максимально возможная автоматизация на операционном уровне: если машина может заменить человека в производственном контуре и это экономически оправдано, такая автоматизация должна быть реализована;
• Чем выше уровень управления, тем менее структурированной информацией располагает управленческий ресурс для принятия решений. Умение самообучаться в целях уменьшения неструктурированности информации за счет технологий (методов, алгоритмов) самообучаемости - отличительная черта информационной системы цифрового предприятия;
• Базисно корпоративная информационная система должна строиться на сервисно-ориентированной платформе: ее отсутствие не позволит добиваться быстрых изменений, которые должны не отставать от бизнес-потребностей;
• Сегодня требуются большие объемы вычислительных мощностей, чтобы комплекс информационных задач решался быстро, а завтра - затишье. Предприятие завтрашнего дня, считающееся цифровым, практически не будет иметь своего серверного оборудования. Все в облака!

Итак, что имеем? Архитектура предприятия, концепция жизненного цикла, сервисно-ориентированная платформа, аддитивные технологии, облака, интернет, интернет вещей - тот самый IoT, ERPII/ERPIII, e-Business, Большие данные, самообучение (Machine Learning).

И еще один признак цифрового предприятия: в совете директоров цифрового предприятия появляется новая фигура: так называемый CDO - Chief Digital Officer. Это та самая роль, которая вместе с персоналом в подчиненной ей службе формирует концепцию, разрабатывает методы, позволяющие извлечь ценность из информации. Теряем деньги на выпуске ненужной продукции, потому что рынку нужно было ее на 20% меньше? Способ борьбы с явлением давно известен: Social CRM! Доказываем правоту, обосновываем подход к решению задачи и вместе с CIO воплощаем в жизнь».

Игорь Сергеев, Директор департамента «Цифровое производство» компании «Сименс» в России:

«Дигитализация в промышленности - это довольно новый тренд развития, и терминология еще не устоялась. В некоторых случаях термины Digital Enterprise (Цифровое предприятие) и Smart Factory (Умная фабрика) используются как синонимы. В компании «Сименс» термином Digital Enterprise обозначается портфель инструментов для реализации Smart Factory, условного предприятия будущего, где преимущества массового производства сочетаются с возможностями индивидуального изготовления для конкретных клиентов. Речь идет об автоматической оптимизации производства с минимальными затратами.

С нашей точки зрения «Цифровое производство» - это новое качество предприятия, подразумевающее интеграцию цифровых технологий по всей цепочке создания продукта, включая разработку продукта, создание технологии производства, подготовку производства, само производство и его сервис. Для каждой фазы производства специфичны свои устройства, свои задачи, взаимодействие с внутренними и внешними поставщиками. Мы исходим из того, что все перспективные предприятия будут моделе-ориентированными (Model-Based Enterprise). И, если мы говорим про «Цифровое производство», то у нас возникнет параллельная цепочка создания продукта, но цифровая, состоящая из цифровых двойников (моделей). Нам необходимы инструменты для работы с этими двойниками на каждом производственном этапе для объединения виртуального и реального миров. Например, мы можем с минимальными затратами средств и времени провести виртуальную пуско-наладку производства с помощью программного обеспечения и модуля симуляции, а потом перенести эти результаты в реальный мир, оптимально запустив технологическую линию».

Статья публикуется из спецвыпуска Альманаха

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.

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.

«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.

Таблица 1. Уровни технологической зрелости производственных предприятий

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).

Таблица 2. Этапы реализации концепции «Индустрия 4.0» на промышленном предприятии

№ 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.

Цифровые технологии улучшают принципы бережливого производства

Мирко Баекер (Mirko Baecker)

Введение

Технологии бережливого производства изменили подход многих ведущих предприятий к задаче выявления и устранения отходов в сложной технологической среде, что, в свою очередь, привело к оптимизации работы и сокращению сроков изготовления изделий.

Процессы и методики бережливого производства дают компаниям существенные конкурентные преимущества, обеспечивая достижение заданных показателей себестоимости и прибыли для более чем 80% изделий (данные исследования Aberdeen Group).

Однако современные экономические, демографические и конкурентные условия создают немало сложностей для машиностроителей. Это сказывается не только на бюджетах, но и на покупательском поведении и ожиданиях потребителей. Отмечается значительное смещение спроса на продукцию машиностроения, что влияет на весь жизненный цикл изделий.

Сегодня успех для многих компаний определяется качеством и скоростью принятия решений. Во всё расширяющейся вселенной данных об изделии, поступающих из различных источников и относящихся к разным областям знаний, критически важным становится рациональное использование такого массива информации.

В результате многие предприятия изучают способы применения методик и технологий цифрового производства для бережливого планирования, с которого и начинается бережливое производство.

Задачи

В настоящее время глобальная экономическая нестабильность оказывает постоянное давление на машиностроителей. Ее влияние распространяется на кредиты, инвестиции, а также потребительский спрос и во всех секторах уже вызвало резкое падение прибыли.

Указанные проблемы приводят к нехватке инвестиций, замораживанию бюджетов, сокращению штатов и закрытию заводов, а также к предпочтению краткосрочных проектов, дающих быструю отдачу.

Еще один аспект стратегий бережливого производства в условиях резкого экономического спада состоит в том, что большая часть принимаемых решений оказывается лишь мерой противодействия кризису. Однако в долгосрочной перспективе они увеличивают объем потерь в технологической системе, особенно если приходится переносить производство из-за закрытия предприятия или происходит потеря интеллектуальной собственности из-за увольнений.

В итоге некоторые производители начали сомневаться в ценности бережливого производства. Например, в краткосрочных циклах стоимость оптимизации и устранения отходов может превышать достигаемую экономию, поэтому данный поход требует пересмотра.

С этим обстоятельством связан и вопрос обоснованности применения определенных процессов. Например, стоит ли использовать в современных производственных условиях процессы, разработанные многие годы назад? Грег Филдс (Greg Fields), президент консалтинговой фирмы Bridgewright Management Consultants, считает, что никакое непрерывное улучшение не приведет компанию к успеху, если приходится заниматься переделкой систем, создававшихся и предназначавшихся для работы в совершенно других условиях. Поэтому необходимо рассматривать новые методы, отвечающие современному состоянию экономики.

На процессы бережливого производства налагается ряд ограничений, однако вместе с принципами цифрового производства они не только сохраняют актуальность, но и обеспечивают более глубокую оптимизацию всего процесса управления жизненным циклом изделия.

Плюсы и минусы бережливого производства

Бережливое производство может дать массу преимуществ, в том числе увеличение объемов выпуска продукции и эффективности, сокращение переделок, рост общей производительности и качества изделий, производительности труда и энтузиазма персонала. Оно может сократить потери при транспортировке, инвентаризации, перепроизводстве и браке, а также поможет избежать ненужных перемещений оборудования или персонала, ожидания следующих этапов производства.

При внедрении инициатив бережливости основное внимание уделяется производственному процессу, однако и в других сферах существуют препятствия в достижении результатов, которые обещает данный подход. Одна из них — обучение, но данный вопрос может решить только сама организация. Кроме того, можно отметить резкий рост расходов при перемещении или замене оборудования.

Tecnomatix— решение для автоматизированной подготовки производства, позволяющее предприятиям быстро находить наилучшие стратегии повышения производительности и снижения себестоимости продукции

Процессы бережливого производства основываются на непрерывном улучшении. Это требует наличия соответствующих механизмов, которые фиксируют производственные знания для их передачи на этап разработки, что и реализует стратегию непрерывного улучшения.

В результате все усилия концентрируются на отходах и потерях в существующем производстве. Традиционные стратегии бережливого производства относятся к оптимизации существующих технологических систем, поэтому многие компании не считают, что бережливое производство тесно связано с принципами цифрового производства, и упускают массу интересных возможностей. Например, процессы бережливого производства обычно предполагают изготовление реальных опытных образцов и макетов, которые, в лучшем случае, подвергаются лишь постепенному анализу функциональности. Иными словами, полностью оценить последствия сложных изменений в технологической системе крайне сложно. Однако при использовании совместно с технологиями цифрового производства потребность в реальных опытных образцах сокращается благодаря наличию единой платформы разработки.

Цифровое производство

Цифровое производство — это способ предоставить инженерам компании средства для планирования, разработки, численного моделирования и передачи технологических процессов, реализованные в виде комплекта программ для поддержки конструкторско-технологической подготовки производства.

Данная технология представляет собой интегрированную компьютерную систему, включающую средства численного моделирования, 3D-визуализации, анализа и совместной работы, предназначенные для одновременной разработки изделий и технологических процессов их изготовления.

Указанные средства позволяют создавать цифровые модели изделий и виртуальных заводов для оптимизации технологических процессов до того, как средства будут вложены в реальное производство. Среда проектирования обеспечивает создание подробных технологических инструкций и управляющих программ для автоматизированного оборудования, а также оценку общей производительности и численное моделирование материальных потоков. Все эти процессы могут выполняться параллельно с конструированием изделия, что сокращает сроки запуска производства, повышает качество и снижает себестоимость.

Благодаря расширению совместной работы данные технологии помогают достичь лучших результатов при внедрении стратегий бережливого производства в существующую технологическую среду на всех этапах процесса разработки.

Технологии цифрового производства позволяют уже в ходе планирования просчитывать и сокращать расходы, использовать ранее накопленный опыт и оптимизировать стоимость материалов.

На этапе контроля проектных решений инструменты цифрового производства позволяют визуализировать потоки изделий, провести балансировку загрузки оборудования, построить графические схемы процессов и проанализировать основное и вспомогательное время, тем самым сокращая число изменений, вносимых на поздних этапах, и устраняя потребность в реальных опытных образцах.

В производстве можно достичь повышения прибыльности благодаря сокращению отходов, оптимизации систем, повышению безопасности и производительности труда, внедрению передового опыта и уменьшению перемещений материалов.

В цифровом производстве предусмотрены средства и методики для поддержки принципов бережливого производства путем прогнозирования и анализа потребностей и эффективности настройки производственных линий. Применяя данные средства в условиях совместной работы, инженеры-технологи могут выявлять узкие места и неэффективные процессы, а также разрабатывать корректирующее воздействие, устраняя тем самым отходы и потери и активно реализуя принципы бережливого производства.

Заключение

Бережливое производство — это философия, дающая проверенные на практике преимущества для бизнеса. Компании, реализующие инициативы в области бережливого производства, теперь получили возможность повысить производительность работы даже в условиях роста себестоимости и сложности изделий. В частности, поддержка бережливого производства означает реализацию данных концепций на ранних этапах жизненного цикла, что лучше всего сделать при помощи технологий цифрового производства. Это позволяет разрабатывать и внедрять оптимальные технологические процессы и выполнять их численное моделированием для контроля конструкторских и технологических проектных решений. В итоге таким компаниям удается гармонизировать технологические требования с конструкцией самого изделия, что повышает эффективность производства и устраняет необходимость внесения изменений в готовые проекты по соображениям технологичности.

Наличие сквозного решения, которое объединяет принципы бережливого и цифрового производства, обеспечивает полную прослеживаемость всех этапов подготовки производства. Такой подход объединяет работу всех сотрудников предприятия — от инженеров, изготавливающих макеты, и специалистов, занимающихся «начинкой» изделий, до отдела закупок и даже до рабочих в цехах.