Помещения под интеллектуальное производство. Что такое «умные» среды, «умные» системы и «умные» производства. Что нужно сделать для создания «Единого предприятия»
Чтобы коренным образом преобразовать привычное для нас производство, по всему миру началась реализация многочисленных программ. Они носят самые разные названия: от «Коалиции руководителей интеллектуального производства» и «Промышленной революции 4.0» на Западе до «Сделано в Китае 2025» и «Производственных инноваций 3.0» на Востоке, но всех их объединяет общее стремление к интеллектуальному производству.
На это есть важные причины. Интеллектуальное производство обеспечивает более широкое взаимодействие путем сетевого обмена данными на производственном предприятии, позволяет эффективнее использовать аналитические данные и, таким образом, открывает предприятиям практически неограниченные возможности для улучшения их работы, повышения конкурентоспособности и решения таких проблем, как нехватка квалифицированной рабочей силы.
Чтобы этого достичь, производители, например, используют встроенные машинные средства сбора аналитических данных для прогнозирования отказов оборудования и повышения производительности. С помощью дистанционного доступа они могут одновременно контролировать несколько станков из единого диспетчерского центра, эффективнее используя трудовые ресурсы. Также производители могут расширить это масштабное сетевое взаимодействие и распространение информации за пределы производственных объектов, что позволит им лучше отслеживать и координировать действия в цепочке снабжения. И, наконец, они могут использовать современные облачные технологии для изменения бизнес-моделей и создания новых источников поступления доходов.
Однако в то время как некоторые предприятия уже оценили достоинства интеллектуального производства на практике, большинству все еще предстоит немало потрудиться. Согласно данным недавнего исследования группы компаний MPI, лишь 11% производителей воплотило в реальность стратегию применения технологии «Интернета вещей» (Internet of Things, IoT) в производственных процессах. Хуже того, около 50% производителей сказали, что им все еще трудно понять основные принципы определения и реализации этой стратегии.
Построение инфраструктуры
Принятие новых высокоэффективных технологий является неотъемлемой частью внедрения интеллектуального производства. Этот процесс включает использование IoT с его постоянно растущим числом сетевых интеллектуальных устройств, а также применение облачной обработки данных, мобильности и аналитики.
И хотя большинство компаний еще не готово к внедрению интеллектуальных производственных технологий, они ясно видят возможности для их использования. По данным исследования MPI, производители определили пять важнейших целей включения IoT в их работу: улучшение качества продукции, увеличение скорости операций, снижение производственных затрат, улучшение технического обслуживания и повышение времени безотказной работы оборудования, а также улучшение качества информации для бизнес-аналитики.
Для достижения этих целей требуются комплексная архитектура и стратегия по применению интеллектуальных производственных технологий. В частности, производители должны совместить свои системы информационных (ИТ) и операционных технологий (OT) в инфраструктуру с единой сетью и выявить возможности для использования IoT-технологий, обеспечивающих бесперебойное сетевое взаимодействие и распространение информации между людьми, процессами и устройствами.
В то же время производители должны убедиться в том, что они могут эффективно распоряжаться большим объемом данных и в результате принимать более правильные и быстрые бизнес-решения. Интеллектуальные возможности IoT-устройств и размещение в сети облака и данных аналитики позволят управлять большими массивами данных, необходимых для согласования производственной деятельности, которая основана на производственных ресурсах на входе и спросе на выходе.
В Rockwell Automation интеллектуальное производство называют «Единым предприятием» (Connected Enterprise). Производителям, которые стремятся его реализовать, рекомендуется сосредоточиться на следующих тактиках.
Повышение качества и производительности
Производители могут использовать встроенные в станки или оборудование средства сбора аналитических данных для наблюдения практически за каждой характеристикой продукта в режиме реального времени - ориентируясь на клиента или нормативные требования. Также они могут применять эти интеллектуальные средства для быстрого устранения дефектов продукта, адаптации к изменениям, достижения целевых показателей качества и повышения удовлетворенности клиентов.
Улучшенный контроль и прозрачность технологических процессов также создают новые возможности для повышения производительности. Например, операторы заводского цеха могут анализировать данные производства в реальном времени для выявления скрытых недостатков и быстро вносить необходимые изменения. С другой стороны, менеджеры и специалисты в области логистики могут использовать интеллектуальные производственные технологии для получения критически важной информации, такой как прогнозы и графики для поставщиков, а также для отслеживания своевременности поставок.
Усовершенствование процесса принятия решений
Большинству производителей улучшение процесса принятия решений нужно начать с обновления старых систем.
Для этого, в частности, необходимо согласование разрозненных источников данных ОТ с существующими системами ИТ, извлечение нужных данных из интеллектуальных производственных технологий и их преобразование в полезную информацию.
Производители, которые предприняли эти шаги и вооружились более полной информацией, могут использовать ее для того, чтобы оптимизировать свои активы, улучшить реагирование на меняющиеся потребности клиентов, усовершенствовать рабочие процессы и сократить объемы производственных запасов. Более того, им становятся доступны:
- определение преимуществ и недостатков своей деятельности;
- анализ технологических процессов и планирование программ усовершенствования;
- проектирование и внедрение новых производственных систем;
- разработка целевых учебных программ;
- организация систем управления эффективностью производства.
Организация безопасного и надежного производственного процесса
Безопасность и надежность производства являются постоянной заботой любого производителя, а при интеллектуальном производстве у него появляются новые возможности для преодоления некоторых важных проблем. Например, можно заменить устаревшие и изолированные системы автоматизации, которые уже превысили свой срок службы, из-за чего с ними трудно взаимодействовать. Но при этом производители должны определить новые требования по безопасности, основанные на имеющемся у них опыте, связанном с травматизмом персонала, простоями и остановками оборудования. Исходя из этого они могут расставить приоритеты в отношении процессов и оборудования, в которые должны быть внесены изменения. Им следует учитывать информацию о состоянии оборудования и отчетность на основе исключений, связанных с реальной обстановкой. Отчеты могут предоставляться в виде специализированных аналитических данных по таким аспектам, как качество, безопасность, соответствие требованиям, использование энергии и простои. Различные заинтересованные стороны, от менеджеров по качеству и безопасности до операторов и обслуживающего технического персонала, могут затем использовать эту информацию для повышения производительности оборудования и технологических процессов, более точного соответствия требованиям и т. д.
Также производители должны учитывать, например, мнение рабочих на линии - выяснив у них, где ценные характеристики более интеллектуального оборудования могут улучшить наблюдение за сложными производственными процессами и управление ими.
Обеспечение безопасности инфраструктуры
Более доступная информация и увеличение количества точек подключения могут привести к появлению внутренних и внешних угроз. Сегодня целью киберпреступников являются не только корпоративные серверы, но и технологические процессы, а находящиеся в производственном цеху устройства и средства управления, которые не обновляются по десять лет, можно очень легко повредить как направленными атаками, так и непреднамеренными действиями работников.
Ни одна технология или методология безопасности не поможет полностью справиться с такими угрозами. Вместо этого производители должны применять комплексный подход с многослойной системой защиты, которая сможет блокировать угрозы с нескольких сторон.
Надежная и безопасная сетевая инфраструктура должна строиться на стандартном протоколе Ethernet. При этом технические специалисты должны иметь возможность надежно управлять установкой программного обеспечения, его исправлениями и обновлениями, а также внедрять надежные политики и процедуры безопасности для любых процессов: от работы станка до использования сотрудниками собственных устройств (в рамках концепции BYOD).
Заключение
Реализацию интеллектуального производства можно начать с создания «Единого предприятия» - как основы для достижения большего сетевого взаимодействия и совместного использования информации. Спланировать его внедрение помогут четыре тактики, описанные в данной статье.
Какие процессы позволяет усовершенствовать интеллектуальное производство?
Это зависит от конкретных операций, выполняемых производителем, и его бизнес-целей. Но в любом случае есть важные аспекты, с которых можно начать: эксплуатационная эффективность оборудования (OEE), качество продукции, время простоя, отходы, безопасность работников и потребление энергии.
Как можно с помощью интеллектуального производства получить конкурентное преимущество?
Сетевое взаимодействие в масштабе предприятия помогает производителям лучше координировать операции на всех уровнях, ориентируясь на спрос. Анализ активов позволяет перейти от реагирования на ситуацию к ее прогнозированию и повысить время безотказной работы оборудования. А автоматизация сбора данных и отчетности дает возможность значительно сэкономить время по сравнению с ручными процессами, особенно в жестко регулируемых отраслях.
Какие организационные изменения необходимы для реализации интеллектуального производства?
Абсолютно необходимы взаимосвязь и взаимодействие ИT и OT, а также четкая координация действий среди работников предприятия. Сотрудники отделов ОТ и ИТ раньше работали отдельно друг от друга, но «Единое предприятие» подразумевает более тесное сотрудничество. Производители должны преодолеть разрыв между этими двумя группами, обучив их новым навыкам управления промышленными сетевыми технологиями.
Как измерить полученные преимущества?
Ресурсы данных, используемые для наблюдения за операциями, помогут оценить и полученные преимущества. Данные можно ретроспективно рассматривать по определенным периодам времени на панели КПЭ для оценки повышения OEE и качества, снижения количества отходов, эффективности использования труда и др. Стандартизация сбора данных и отчетности на «Едином предприятии» также поможет сравнить производительность различных производственных объектов.
Что нужно сделать для создания «Единого предприятия»?
Процесс перехода к «Единому предприятию» должен начинаться с комплексной оценки текущего и перспективного состояния производителя, которая охватывает сетевую инфраструктуру, условия производства, возможности обработки данных и отчетности, а также стратегию защиты организации. Это поможет определить, что нуждается в усовершенствовании, а что в замене. Также для полной реализации потенциала «Единого предприятия» рекомендуется использовать четыре тактики, описанные в данной статье.
Сегодня большинство производственных компаний в России и в мире стоят на пороге Революции 4.0. Первый шаг, который нужно сделать навстречу новым технологиям - это глубокое понимание того, что именно включает в себя эта Революция.
Международный конгресс-выставка «Интеллектуальное производство и промышленный интернет вещей» - это отличная возможность для предприятий России и Ближнего Зарубежья встретиться с ведущими лидерами индустрии и узнать, как изменить бизнес с помощью новых технологий на Вашем производстве уже сейчас. Внедрение предложенных разработок позволит не только улучшить внутренние бизнес-процессы, но и создать новые возможности для извлечения прибыли. Технологии, предложенные в ходе конгресса-выставки, уже прошли лабораторные и производственные испытания и доказали свою эффективность.
В частности Василий Зубакин, Вице-президент «Лукойл» так высказался о внедрении инноваций: « Будущее прекрасно. Будущее неизбежно. Но жить нужно уже сегодня. И если мы не покажем своим акционерам и собственникам своих компаний-работодателей, что мы умеем в сегодняшней ситуации жить и работать эффективно, на наше место найдут новых менеджеров.... ».
Стратегическими партнерами мероприятия выступили фонд «Сколково» и Ассоциация игроков сферы Интернета вещей (Internet of Things, IoT).
В течение двух дней Вас ждут выступления, мастер-классы и дискуссии с признанными российскими и международными экспертами. В рамках конгресса вы узнаете, как предприятия из отраслей машиностроения, энергетики, металлургии, нефтегазовой и космической отрасли успешно меняют производство, используя технологии индустрии 4.0.
Ключевые темы:
· Индустрия 4.0 и будущее промышленности: от фрагментарной автоматизации к новым бизнес-моделям. Как получить прибыль от грядущей цифровой революции в промышленности?
· Будущее уже здесь: от интеллектуальной автоматизации и анализа данных к цифровой трансформации предприятия.
· Успешный опыт от бизнес-лидеров: работающие IIoT-решения для повышения качества и сокращения издержек.
· Роботы на службе у производства: потенциальная прибыль и ROI. Как подобрать оптимальную модель для своего производства?
· Аддитивное производство и мифы об его затратности. Нужен ли предприятию собственный 3D-принтер/сканер?
· От больших данных к умным данным: использование Big Data для создания реальных преимуществ для бизнеса.
· Облачные решения: как они способствуют инновациям? Какие новые источники доходов для IoT создают облака и большие данные?
· Вызовы новой реальности - обеспечение кибербезопасности. Как защитить корпоративные данные?
· Вопросы стандартизации. Перспектива разработки открытых кодов и открытых стандартов.
Кроме этого на площадке мероприятия будут представлены разработки и технологии ведущих производителей: системы комплексной автоматизации, промышленная робототехника, контроллеры и автоматика, аддитивные технологии, технологии системной интеграции и др.
Организатором мероприятия выступает российско-британская компания Redenex— профессиональный оператор и организатор международных конгрессно-выставочных мероприятий. Соогранизатором стало некоммерческое партнерство «Сообщество потребителей энергии».
За более подробной информацией обращайтесь к Организатору бизнес-платформы потелефону+7 495 780 71 18 или e-mail:[email protected]
Дата проведения:
17-18 ноября 2016 г.
Место проведения:
Технополис Москва
Мое первое впечатление от посещения интеллектуального производства было неизгладимым. Я потом долго еще рассказывал своим друзьям и знакомым об этом впечатлении и вызывал своим рассказом недоумение и смех.
Предыстория об офисах и производствах
Я занимаюсь строительством сайтов с 2002 года (первый сайт сделал еще раньше, в 2000). Приходилось бывать в разных офисах и на производствах. Самое большое производство на моей памяти − Тверской завод «Центросвармаш». Огромнейшие пространства, по рельсам движутся конструкции размером с танк, брызг искр и шум. Конечно, бывал в разных офисах, от старых советских проектных институтов без ремонта до новеньких с «евроремонтом».
Но посещение первого интеллектуального производства было не с чем сравнить.
Интеллектуальное производство − производство интеллектуальной продукции
Поскольку термин еще не устоялся, то стоит отметить, что интеллектуальное производство − это компания или объединение работников интеллектуального труда для совместной работы над сложными проектами. Сказать, что это какое-то принципиально новое образование не очень правильно. Но сейчас интеллектуальные производства стали активнее развиваться благодаря интернету.
Тишина на производстве
Первое, что меня поразило, когда я попал в компанию, специализирующуюся на программировании сложных веб-приложений, это абсолютная тишина. Я пришел в просторное помещение с панорамными окнами, в которой тишина была гробовая, не смотря на то, что работало 15 человек. Мы сели на диванчик чтобы обсудить свои вопросы, и говорили практически шепотом, но звук отражался о доходил до каждого присутствующего.
Когда я начал работать в компании, то первое время эта тишина на меня просто давила. Было слышно, как ползает по окну муха. Когда я ставил чашку с кофе на стол, казалось, что раздавался гул от колокольного звона.
Иногда кто-то из программистов в чем-то разочаровывался и еле слышно вздыхал. Это было очень громко, относительно царящей тишины, и воспринималось как стон отчаяния. Но погруженные в сложные процессы другие программисты никак не реагировали.
Странные думатели
Некоторые программисты думали необычным для меня способом. Одна девушка, очень толковый программист, обдумывала задачу опустив голову на стол. Поначалу мне казалось, что на спит. Но потом выяснилось, что она именно так составляет план работы. Несколько минут сидит с закрытыми глазами, обдумывает всю работу, а потом быстро все пишет.
Еще один программист любил взять в руки резиновую уточку и долго на нее смотрел. Как выяснилось, он таким образом пытался сам разобраться в проблеме: он мысленно рассказывал о своей проблеме, пытаясь ее четко сформулировать. Пока формулировал − находил решение проблемы. А в качестве слушателя использовал уточку.
Тапочки
В офисах человек в тапочках выглядит как не родной. А вот на интеллектуальном производстве это уже фактически традиция. В тапочках чувствуешь себя комфортнее, не топчешься на полу. И вообще, чувствуешь себя как дома.
Отсутствие клиентов в офисе
За то время, когда я бывал в разных помещениях интеллектуального производства я видел клиента всего один раз. И то, это был такой же работник интеллектуального труда, просто из другого города. В таких компаниях общение с клиентами проходит по скайпу, по электронке. Часто используются разные системы управления проектами, типа ГитЛаб, Жар, Джиминай и прочее.
Помещения для интеллектуального производства
Вообще компании интеллектуального производства могут работать и по домам. Но если доход растет, то стоит найти помещение. Вместе в одном помещении проще сосредоточиться на работе, не отвлекаешься на бытовые проблемы.
Снимая офис под интеллектуальное производство арендодатели находятся в легком недоумении. Им не привычно, что компании не требуется общение с клиентами. Это же офис! А где вы заказчиков находите? В интернете? А зачем вам тогда офис?
Но, с другой стороны, компаний становится все больше и больше. Работают дизайнеры, программисты, копирайтеры, переводчики. Будем надеяться, что арендаторы быстро увидят новую нишу и призадумаются о помещениях для них.
Некоторые агентства недвижимости уже начинают позиционировать помещения в аренду под интеллектуальное производство . Так что будем надеяться, что новая ниша быстро займет свое место в современном мире.
Вадим Галкин.
Введение
Понятие «умных» производств
«Умные» производства, «умные» заводы, «умные» предприятия (smart factory) как термин используется в разных смыслах в зависимости от контекста. Иногда под этим понимается любая роботизированная система производства; изготовители оборудования склонны добавлять прилагательное «умный» (intelligent, smart) в описание своих станков, когда речь идет лишь об исключительных характеристиках скорости работы, точности или производительности6.
Более фундаментальное определение дают исследователи из Штутгартского университета, понимающие под «умным» предприятием такую производственную систему, которая, будучи осведомленной о контексте, помогает сотрудникам и оборудованию в выполнении своих заданий7. По их мнению, концепт «умного» предприятия является одной из размерностей многошкального производства, предполагающей использование самых передовых инструментов и технологий повсеместной компьютеризации. Эта точка зрения опирается на представление об «умном» предприятии как о среде производства, способной справляться с турбулентностью производственного процесса в режиме реального времени посредством использования децентрализованной информационно-коммуникационной структуры для управления производственным процессом.
В Белой книге промышленной политики Фландрии 8 центральное место в структурных изменениях экономики отведено именно предприятию будущего (factory of the future). В документе под этим понимается концепция организации производства, сфокусированная на кооперации, повышении экологичности и новых трудовых отношениях. В рамках этой концепции стираются границы между производственной площадкой и поставщиком, между потребителями, сотрудниками и исследователями, между производством и обслуживанием.
Предприятие будущего служит хабом, объединяющим в себе три стратегических элемента политики трансформации экономики: 1) процессные и продуктовые инновации; 2) направления трансформации в зависимости от типа промышленности (производство, обработка, наукоемкая промышленность, переработка сырья); 3) характерный для системы подход на уровне цепочки создания стоимости.
Нередко Smart Factory используется как полный синоним словосочетания Factories of the Future, что не совсем верно. Последнее более объемно и включает в себя не только «умные» предприятия, но и виртуальные и цифровые компании. Э. Филос, координатор ИКТ-проектов в Factories of the Future седьмой Рамочной программы Европейского союза по научно-технологическому сотрудничеству 9, разделяет эти три вида компаний по цели создания, средствам достижения цели и акценте в работе10. Так, «умные» предприятия имеют своей целью более широкое использование средств автоматизации, улучшенный контроль и оптимизацию процессов. Виртуальные компании создаются с целью управления цепочками поставок, а также для того чтобы создавать ценность посредством объединения продуктов и услуг. Иной вариант интерпретации виртуальных компаний - это объединение виртуальных активов и виртуальных способов управления11. Цифровые предприятия, в свою очередь, стремятся «увидеть» продукт до того, как он будет реально произведен.
Для достижения своих целей «умные» предприятия используют специализированное программное обеспечение, лазеры и устройства с искусственным интеллектом, встроенные в машины, и инфраструктуру предприятия. Виртуальные организации задействуют для работы ПО, чтобы единообразно обеспечивать взаимодействие между распределенными в пространстве производственными активами и осуществлять управление этими активами; кроме того, предлагаются новые бизнес-модели и идеи создания ценности. В частности, возможен переход от реального компонента к виртуальному по нескольким характеристикам, например характер продукции/услуги, взаимосвязь с клиентами и проч. Цифровые компании используют ПО в целях цифрового представления (визуализации) и тестирования продуктов и процессов перед их реальным производством или осуществлением.
Акценты в каждом из типов предприятий распределяются следующим образом. Smart factories делают упор на производительности всей организации (уменьшение отходов, потребления электроэнергии, сокращение времени вывода нового изделия на рынок, повышение качества). Виртуальные предприятия акцентируют внимание на производительности цепочки поставок (продукты с высокой ценностью, сохранение рабочих мест в своем регионе, прозрачность процесса, защита прав интеллектуальной собственности, снижение выбросов CO2). Цифровые компании стремятся к повышению эффективности разработки и дизайна нового изделия (снижение числа ошибок разработки, более эргономичные товары, меньше отходов и
доработки, сокращение времени вывода нового изделия на рынок).
Таким образом, можно разграничить «предприятия будущего» (factories of the future) и «умные» предприятия, которые соотносятся как общее и частное.
Основные направления технологических разработок, поддерживаемые на государственном или наднациональном уровне (например, Еврокомиссией в рамках седьмой Рамочной программы ЕС по научно-технологическому сотрудничеству), охватывают три сферы: энергетическая эффективность, производство не наносящих ущерба окружающей среде товаров и экономичность производства.
В «умных» предприятиях данные приоритетные направления находят отражение в использовании таких технологических и управленческих инструментов, как (в той же последовательности): роботизированное производство, применение лазеров, автоматизация и оптимизация процессов и использование ИКТ и сенсоров для достижения энергоэффективности.
Использование подобного рода инструментов позволяет программным приложениям «умного» предприятия действовать в зависимости от контекста производственного процесса. Под контекстом понимается любая информация, которая может быть использована для описания ситуации, в которой находится рассматриваемый объект12. Объектами являются предметы реального мира, т. е. необходимо соотносить виртуально проистекающие процессы с реальными объектами, которые имеют физические характеристики (в т. ч. положение в пространстве). Технологии производства микроскопических сенсоров и беспроводных коммуникаций позволяют собирать больше информации об объектах реального мира. В свою очередь вызываемые реально произошедшими событиями автоматические сбор и распределение информации, знаний и задач между всеми рабочими местами обусловливают становление идеи «умного» предприятия.
Вышеописанное позволяет определить цель функционирования «умных» машин как прогнозирование и предупреждение о возникновении условий, которые потенциально могут снизить производительность, точность или качество производства. Это означает, что такое оборудование должно вести себя так же, как человек с опытом выполнения определенного процесса, т. е. определять отклонения от нормального выполнения процесса (для этого оно
должно быть чувствительно к силовому воздействию, вибрации и температуре) и предлагать возможные пути решения1.
В качестве отличительных черт «умных» производств выделяются следующие:
1. Способность к «умному» действию и «умному» реагированию , максимально увеличивающим техническую эффективность, эффективность затрат и выгоду благодаря планированию, постоянному мониторингу операций и непрерывному обучению.
2. «Оперативные активы» - работники, завод, оборудование, операционные модели и базы данных - интегрированы и осведомлены о своем состоянии благодаря системе сенсоров. Периферийные устройства, исполнительные механизмы и производственное оборудование обладают способностями к обработке информации и оснащены сенсорами для автоматического самоанализа. Каждое устройство способно определить свое состояние и сообщить об этом всем связанным с ним устройствам.
3. Оборудование «умного» производства способно обнаружить внештатные ситуации и приспособиться к ним . Благодаря постоянному мониторингу и применению полученного знания, система обладает способностью адекватно функционировать в зависимости от меняющихся обстоятельств, таких как внезапное прерывание рабочих процессов, изменений в свойствах получаемого сырья и т. п.
4. Оборудование обладает полным доступом к необходимой информации в любое время работы.
5. Для предотвращения аварий в рамках «умного» производства осуществляется сбор информации в реальном времени .
6. Система обладает способностью к оперативному реагированию на изменения в технологическом процессе и неполадки.
7. «Умное» производство является экологически устойчивым , использует рециклинг и обладает минимальным воздействием на окружающую среду.
8. Необходимой чертой «умного» производства является высококвалифицированная рабочая сила .
9. Система обладает пониманием границ автоматического действия и снабжает всей необходимой информацией операторов и управленцев для принятия необходимых решений.
10. Работники «умного» производства обучены для осуществления действий,
обеспечивающих стратегическую эффективность предприятия .
Ряд упомянутых выше элементов свойственен лучшим практикам лидирующих производств. Отсутствие полномасштабных промышленных образцов «умных» сред в производстве делает концепцию «умного» производства во многом идеальной ситуацией, нежели каким-либо стандартом. Такая ситуация, скорее всего, сохранится до первичного распространения «умных» сред в промышленности, после чего это понятие сможет быть более точно определено.
С технической и организационной точки зрения для реализации «умных» производств должен быть выполнен ряд условий14:
Дальнейшее улучшение, удешевление и автономизация «умных» устройств.
Развитие сетевых протоколов, в частности переход от IPv4 к IPv6.
Развитие мобильных устройств, позволяющих осуществлять распределенные вычисления (без опоры на центральные серверы). Архитектура мобильных устройств должна быть способна к улучшениям без перепрограммирования всей производственной системы.
Развитие системы открытых стандартов связи, поддерживаемых всеми производителями устройств, а также стандартов взаимодействия между электронными устройствами и автоматическими системами планирования (CAD, CAM, CAE…).
Общие тренды
Общим трендом развития «умных» систем и сред является оказание ими трансформирующего влияния на производственные системы и инфраструктуры. Пока соответствующие технологии находятся на раннем этапе своего развития, полностью промышленные образцы их применения отсутствуют, и дорога от пилотных зон внедрения к масштабному использованию, скорее всего, будет достаточно длинной. Объем необходимых исследовательских работ, развития новых архитектур, тестирования оборудования и согласования стандартов огромен.
При этом очевидно, что масштабирование отдельных технологий на первом этапе повлечет за собой создание новых поколений продуктов и услуг, а в перспективе - и системную реструктуризацию инфраструктур.
Рисунок 3.
Трансформация производственных систем и инфраструктур в связи с внедрением технологий «умных» систем и сред
Для дальнейшего интенсивного развития «умных» сред должны быть выполнены следующие условия:
Должны быть найдены предельно надежные программные и аппаратные решения, устойчивые как к техническим авариям, так и к хакерским атакам.
Должны быть развиты новые стандарты защиты данных.
Рынок полупроводников должен расти активными темпами, обеспечивая поставки многочисленных и дешевых устройств.
Не должно возникнуть дефицита (или политических мер по ограничению торговли) ключевых для производства электроники редкоземельных металлов.
Производители и потребители электроники должны согласовать стандарты как минимум в масштабах крупных регионов мира (Северная Америка, Европейский союз, Китай/Япония и пр.).
Ограничениями для развития применения «умных» сред в сфере промышленного производства и транспорта являются:
Недостаточная надежность современных электронных средств и их уязвимость к хакерским атакам и средствам радиоэлектронной борьбы будет накладывать значительные ограничения на развитие «умных» сред в сфере критических инфраструктур и масштабных производств.
На сегодняшний день экономические преимущества производств, использующих «умные» среды, перед традиционными производствами не до конца очевидны. При определенных изменениях на рынке труда и колебаниях на рынке полупроводников людской труд может оказаться дешевле высокотехнологичных решений.
Таблица 1.
SWOT-анализ использования «умных» сред в промышленном производстве и транспорте
| Преимущества | Слабости |
| · Автоматизация производств, сокращение персонала · Увеличение безопасности (для транспорта) · Более эффективное использование вычислительных мощностей (в случае реализации систем распределенных вычислений) | · Зависимость от электроники · В случае формирования олигопольного рынка программных и аппаратных решений – зависимость от ограниченного числа игроков и их решений (подобно Windows) · Недостаточность и надежность · Необходимость выработки единых стандартов большим числом игроков |
| Возможности | Угрозы |
| · Возможность сокращения доходов · Возможность перехода к новым, улучшенным стандартам планирования производственного процесса · Возможность перехода к управлению потоками в масштабах крупных территорий в режиме реального времени | · Риск аварий и диверсий · Риск выведения из строя больших участков инфраструктуры из–за аппаратных сбоев · Риски, связанные с монопольным положением Китая на рынке редкоземельных металлов (маловероятный риск) |
Внедрение автоматизации
a) Происходит объединение автоматизации АСУ и информационных технологий, которые 20–25 лет назад были разными понятиями. В конце 1970-х - начале 1980-х годов в промышленности появились распределенные микропроцессорные системы управления (Distributed Control System, DCS). Многие из этих технологий пришли из оборонной, и в частности авиационной промышленности. В те годы это было отдельное изделие и все крупнейшие мировые производители распределенных микропроцессорных систем управления производили их целиком. Современные системы, неважно какого производителя, сегодня являют совокупность всех IT-брендов (Microsoft, Dell, CISCO и многие другие) в этом большом изделии.
b) Происходит интеллектуализация систем управления, которые теперь включают оптимизационные решения, построенные на глубоких знаниях физико-химических свойств процессов, системы усовершенствования управления, тренажеры для операторов, MES-системы (Manufacturing Execution System), системы оптимизации планирования производства. Выстраивается единая интеллектуальная система повышения эффективности производства, включая управление жизненным циклом объектов. Происходит переход от оптимизации каждого этапа производства по отдельности к оптимизации производственного процесса целиком, включая
экономические и логистические параметры. Например, они могут учитывать такие факторы, как изменение качества и цены топлива, результативность ремонта и обслуживания, возможности по сбору и обработке данных. Современные системы управления способны оперировать множеством переменных, связанных с крупномасштабными объектами, и решать проблемы не только технологической, но и экономической оптимизации.
c) Общим трендом является удешевление в пересчете на количество сигналов или контуров, в частности за счет использования стандартных решений, миниатюризации. Развитие беспроводных измерительных приборов и инструментов направлено на удешевление и упрощение установки и запуска системы. При этом основную затратную часть определяет не «железо», а инжиниринг, «мозги», например функционал систем, обеспечивающих расширенное оптимизирующее управление, такое как системы MES и APC (Advanced Process Control).
Тренд снижения стоимости систем привел как к некоторому сокращению
надежности, так и к влиянию на жизненный цикл систем. Жизненный цикл систем автоматизации в 1980-х - начале 1990-х годов был около 15–20 лет, а сейчас он составляет порядка 7 лет. Поскольку большая часть системы базируется на современной компьютерной базе, то в связи с быстрым развитием компьютерных технологий и быстрой сменой поколений компьютеров, после 7–8 лет, как правило, требуется дорогостоящий апгрейд, который обходится примерно в 50 % от стоимости системы. Важно найти золотую середину между универсализацией и использованием IT-технологий в промышленной автоматизации и перейти к тем уровням надежности, которые для этого требуются.
d) Снижение стоимости систем управления привело к расширению использования интеллектуализации для объектов гражданского строительства. В современном мире развитие и сращивание промышленной автоматизации с автоматикой зданий и сооружений связано с вопросами обеспечения надежности и безопасности, что происходит, в частности, из-за повышенной террористической угрозы в отношении важнейших топливно-энергетических объектов. Соответственно, все вопросы промышленной безопасности функционирования объекта требуют нового уровня контроля доступа, видеонаблюдения, видеоаналитики. Также ужесточение требований по энергозатратам требует внедрения систем управления не только для производства, но также для зданий и сооружений. Современные технологии
позволяют соединять эти функции на единой платформе управления.
На таких объектах возникает вопрос интеграции отдельных компонентов в единую систему управления предприятием. В зависимости от специфики производства, в случае строительства крупных промышленных предприятий зачастую технологии строятся в целом, однако, как в случае с модернизацией существующих объектов, заказчик фактически самостоятельно строит комплексную систему управления объектами, увязывая существующие технологии в одну платформу. При этом важнейшим является вопрос стандартизации протоколов связи, удобства и стандартизации интерфейсов, построения алгоритмов, выработки технологии интерфейса на базе современных IT-технологий, Ethernet и промышленного Ethernet. На многих предприятиях существуют свои стандарты, часто закрытые. Вопросы стандартизации активно развиваются во многих сферах, что способствует экономии средств на модернизацию, обновление парка, оборудования в целом и систем управления отдельных частей данного оборудования.
e) Развитие современных систем мониторинга и переход к предупредительному и дистанционному обслуживанию. Системы контроля состояния оборудования (Asset Monitoring) собирают текущие данные о состоянии технологического оборудования двигателей, клапанов, контакторов, пускателей, и пр., на основе которых планируется проведение необходимых работ по их обслуживанию. Это уменьшает вероятность отказов, повышает надежность и увеличивает техническую готовность производственного оборудования, что в целом позволяет снизить расходы на его обслуживание. Дальнейшим развитием систем мониторинга является переход к предупредительному обслуживанию, выполняемому на основе анализа текущих данных, а также концепция дистанционного сервиса, когда оборудование само сообщает о неисправности, и с помощью беспроводной технологии специалист сервисной службы получает всю необходимую диагностическую информацию, анализирует данные и оперативно выдает рекомендации по устранению неисправностей.
f) Роботизация производств. В отличие от стандартной жесткой автоматизации, требующей существенных затрат ресурсов и времени, роботизация обеспечивает производителям массу конкурентных преимуществ: улучшение качества деталей, более продуктивное использование оборудования, сокращение производственного цикла, более упорядоченный производственный процесс, более регулярное исполнение всех производственных операций. Общая тенденция развития робототехники направлена на сокращение сроков переналадки оборудования, рост мощности, особенно для высокоэнергетических процессов, таких как процесс
прессования, внедрение систем самодиагностики с удаленным доступом, внедрение интегрированных систем технического зрения. В частности, новые поколения 6-осевых роботов в сочетании с гибкой автоматизацией позволяют адаптировать сложные производственные процессы: литье пластмассовых изделий под давлением, выдувание в форме, резка и чистовая обработка, нанесение клеящих материалов и склеивание, сварка и склепка, обжиг и покраска, сборка упаковка и палетирование, выполнение широкого спектра покрасочных операций.
Введение
На сегодняшний день гибкость и скорость внедрения инноваций являются ключевыми факторами успеха не только любого производства, но и экономики в целом. В этом смысле «умным» средам принадлежит особая роль: по сути, они выполняют функцию каркаса, на который в ближайшем будущем будет крепиться и тем самым обеспечивать новое качество продукции не только сама промышленность, но и транспортная и энергетическая инфраструктура.
Пока в мире отсутствует одно общепризнанное определение «умных» сред, «умных» систем и «умных» производств. Как бы то ни было, общей идеей, стоящей за всеми этими понятиями, является использование распределенных сетей сенсоров и вычислительных устройств, взаимодействующих между собой для максимального обеспечения удобства и безопасности человека (в сфере инфраструктуры) или высокоэффективного производства (в сфере промышленности).
Большинство технологий «умных» сред находится на достаточно раннем этапе своего развития, им еще предстоит преодолеть многие ограничения технического и регулятивного характера. При этом уже сегодня существуют отдельные примеры их эффективного применения в промышленности, на транспорте и в энергетике. Об этом свидетельствуют соответствующие программы и проекты в США, Европейском союзе, прочих странах ОЭСР, гибкие инструменты государственной политики, созданная нормативно-правовая база, включающая необходимые стандарты.
В России существует значительный потенциал развития «умных» сред, однако пока он сдерживается сложившейся в советский период моделью производства, масштабным выбытием исследовательских центров и конструкторских бюро в 1990-е годы, слабой развитостью электронной промышленности. Наиболее артикулированный запрос на «умные» среды
представлен в сфере энергетики и транспорта, однако в стране отсутствуют системные интеграторы, способные предоставить адекватный ответ в виде «умных» систем под ключ.
Результаты опроса российских промышленных компаний показали, что хотя большинство предприятий использует программное обеспечение для управления производством, обычно речь идет об ERP-системах, которые имеют весьма опосредованное отношение к концепции «умных» заводов. Еще хуже ситуация обстоит с промышленными роботами - они используются менее чем на трети опрошенных предприятий.
Что такое «умные» среды, «умные» системы и «умные» производства
Интеллектуальное производство − это компании, которые специализируются на интеллектуальном труде. Утверждать, что это что-то принципиально новое не корректно. И раньше существовали проектные институты, архитектурные студии, инженерные отделы. Но сейчас с модой на стартапы они получили новый импульс и развитие.
Объединение дизайнеров, программистов, переводчиков, любых других профессий интеллектуального труда для того, чтобы совместно трудиться − вот что такое интеллектуальное производство. Пока фрилансеры не слишком богаты, они трудятся как правило дома, или в студенческом общежитии. Как только компания вырастает и зарабатывает достаточно, ей надо думать об аренде помещения.
Производство или офис?
Помещение под интеллектуальное производство − нечто среднее между производственным помещением и офисом. С одной стороны это офис − здесь нет станков, вредных звуков и испарений. С другой стороны здесь нет и того, что является главной частью любого офиса − места для общения с клиентами. Клиентов в интеллектуальном производстве как правило находят в интернете и там же и общаются.Первое, что бросается в глаза в помещениях интеллектуального производства:
Все ходят в тапочках, это уже какой-то фирменный знак,
тишина, людям надо сосредотачиваться,
практические пустые столы, только ноутбуки.
Переговорки, как правило, нет. Зато почти обязательно есть комната отдыха. Там обязательно найдете:
Настольные игры,
телевизор с плейстейшн или нинтендо,
конструкторы лего,
поделки, склеенные из картона, распечатанные до этого на принтере.
Если же вспомнить о том, что интеллектуальное производство − это все-таки производство, то обратите внимание, как любят они лофты.
Какие требования к помещению под интеллектуальное производство?
Итак, одна из главный особенностей помещения под интеллектуальное производство − не нужны помещения для встречи с клиентами. От сюда и следующая особенность − не важна близость к входу. Вполне подойдет помещение, к которому нужно брести через коридоры или заходить с черного входа. Чем меньше случайных посетителей попадет в это помещение − тем лучше.Вся работа фактически осуществляется на компьютерах, подключенных в интернет.
Поэтому две другие важные особенности:
Достаточно большое количество электророзеток,
надежный интернет.
В основном сейчас используются ноутбуки, настольные системы постепенно уходят в прошлое. Так что источники электропитания мощные не нужны. Но розеток должно быть достаточно много. Мало ли как захотят расставить столы интеллектуалы.
Острый вопрос − надежный интернет. Поскольку через него идет все переговоры, загрузка и выгрузка материалов крайне важно, чтобы интернет был бесперебойный. Даже не так важна скорость соединения. Важно, чтобы он не отрубался часто и на долго. Так что нужен надежный провайдер, а лучше два-три.
Другие требования
Поскольку интеллектуальные производства достаточно автономны, было бы не плохо иметь отдельный туалет.Интерьеры должны быть располагающими к творчеству. Меньше авторского дизайна, больше простора для реализации своих задумок самими арендаторами.
По материалам nashdom-tver.com.
