Цифровое предприятие. ИТ-Директору, Машиностроение и приборостроение, ERP, MES - Управление производствами и ремонтами, PLM - Управление жизненным циклом изделия, SCADA, АСУ ТП, Интернет вещей Internet of Things (IoT), САПР
 
2017/08/22 17:36:37

Как создать цифровое предприятие
6 этапов на пути к Индустрии 4.0

Немецкая академия наук и инженерии описала основные шаги, которые должно сделать предприятие, чтобы соответствовать концепции "Индустрия 4.0". В материале, подготовленном специально для TAdviser, журналист Леонид Черняк рассматривает эти этапы и предпосылки цифровой трансформации, к которой стремятся современные компании.

Содержание

Весной 2017 года Центр Industrie 4.0 Maturity Center, входящий в состав Немецкой академии наук и инженерии acatech, представил результаты исследования «Индекс зрелости для Индустрии 4.0» (Industrie 4.0 Maturity Index). Это исследование было выполнено совместно с экспертами компаний-партеров: Института управления в промышленности (FIR e. V. at RWTH Aachen), PTC, Infosys и TÜV SÜD.

Индекс зрелости характеризует готовность предприятий к переходу на уровень индустриального развития, соответствующий представлениям о Четвертой промышленной революции, называемый «Индустрия 4.0» (Industrie 4.0 на немецком, Industry 4.0 на английском).

Немецкая академия наук и инженерии acatech (от academia and technology) была учреждена 1 января 2008 года с целью усиления научно-технической независимости Германии. Ее деятельность направлена на формирование правильных представлений о перспективах научно-технического прогресса среди политиков и в широких кругах общественности. Академия видит в себе институцию, способную предоставить обществу нейтральные и научно обоснованные рекомендации относительно перспектив развития на будущее. Она стремится усилить взаимодействие между наукой и бизнесом. Она реализует необходимую передачу знаний путем организации конференций и форумов, публикации различного рода отчетов

Что такое Industrie 4.0

Основу производства, согласно немецкой концепции Industrie 4.0, образуют киберфизические системы (Cyber-Physical System, CPS), состоящие из различных природных объектов, искусственных подсистем и управляющих контроллеров, позволяющих представить такое образование как единое целое. В CPS обеспечивается тесная связь и координация между вычислительными и физическими ресурсами.

В понимании acatech, реализация инициативы Industrie 4.0 в полном ее объеме предполагает создание глобальной киберфизической системы в рамках национальной экономики. Но это не значит, что невозможно реализовать отдельные составляющие Industrie 4.0 в рамках одного отдельно взятого предприятия.

Ключевым моментом в Industrie 4.0 является создание инфраструктуры, имеющей в основе три типа интеграции:

  • Горизонтальная интеграция структурной модели бизнеса (value networks);
  • Сквозная цифровая интеграция производственных процессов (digital integration of engineering) по всей структурной модели бизнеса;
  • Вертикальная интеграция внутренней производственной цепочке предприятия (networked manufacturing).

Горизонтальная интеграция может выглядеть так

Трехступенчатая интеграция позволяет превратить всю национальную экономику в единую киберфизическую систему, объединенную государственным управлением. На государство здесь возлагаются координирующие задачи, связанные со стандартизацией и различного рода неизбежными социальными последствиями. Отмечается, что движение по направлению к Industrie 4.0 будет иметь эволюционный характер, а существующие технологии будут постепенно адаптироваться к инновационным решениям и рынкам.

С технической точки зрения национальная киберфизическая платформа складывается из трех типов сетей:

В «Рекомендациях» немецкой академии подчеркивается, что инициатива Industrie 4.0 затрагивает интересы общества в целом, поэтому должна рассматриваться не только в техническом, но и в более широком социокультурном аспекте, с учетом демографических и других вызываемых ею изменений.

6 этапов развития предприятия на пути к Industrie 4.0

Для оценки соответствия предприятий требованиям Industrie 4.0 acatech совместно с компаниями-партнерами разработала методику и показатель, названный индексом зрелости (Maturity Index). То и другое подробно описано в документе «Industrie 4.0 Maturity Index. Managing the Digital Transformation of Companies».

Индекс позволяет судить о том, на какой стадии находится в текущий момент компания в продвижении к желаемому состоянию, соответствующему требованиям Industrie 4.0. А именно - состоянию быстроразвивающейся, динамичной и способной к адаптации компании.

У каждого предприятия путь в Industrie 4.0 может быть разным, но в целом они должны пройти по шести ступням, показанным на схеме ниже.

Шесть ступеней на пути к Индустрии 4.0

Если первые две стадии, объеденные в группу Digitalization, то есть освоение цифровых подходов, являются чисто технологическими, то оставшиеся четыре стадии, соответствующие Industrie 4.0, являются не столько технологическими, сколько кибернетическими, поскольку воплощают в себе системные принципы, постулируемые кибернетикой.

1. Компьютеризация (Computerisation)

Под компьютеризацией подразумевают снабжение средствами для цифрового управления всех основных компонентов производства. Современное оборудование изначально рассчитано на цифровое управление, а оборудование, эксплуатируемое длительное время, должно быть соответствующим образом модернизировано.

2. Сетевое взаимодействие (Connectivity)

На этой стадии изолированные технологии объединяются в общую среду, соответствующую требованиям бизнеса компании. Обычно для этой цели используют соединение по протоколу Internet Protocol (IP), образуя при этом Internet of Things. Сетевое взаимодействие позволяет объединить процедуры автоматического проектирования и производства CAD/CAM со средствами управления технологическими процессами Manufacturing Execution System (MES), организовать дистанционное обслуживание и так далее. Если усовершенствовать не новое, но работоспособное оборудование, то оно тоже может быть включено во взаимодействие.

3. Обозримость (Visibility)

Под обозримостью понимают создание цифрового отображения или виртуального двойника предприятия. Падение цен на датчики и другое цифровое оборудование делает это возможным. Чем больше датчиков, чем точнее отображение. Наличие отображения, связанного с системами PLM, ERP и MES, позволяет управляющим видеть картину предприятия в реальном времени и принимать необходимые решения. Проблемы этого этапа не столько в технике, сколько в сложности обеспечения сбора достоверных данных, а именно, в некоторых случаях нет единственного источника правды или нет возможности обеспечить сбор данных без участия человека.

4. Прозрачность (Transparency)

Прозрачность в данном контексте означает связь цифрового отображения с аналитическими системами, шире известными как системы работы с большими данными. Здесь приходится решать классическую задачу извлечения знания из данных.

5. Прогнозирование (Predictive capacity)

Для прогнозирования могут быть использованы адаптированные к производству технологии предиктивной аналитики.

6. Адаптивность (Adaptability)

Способность к прогнозированию открывает возможность автоматизации функций, связанных с адаптацией бизнеса к изменяющимся внешним условиям.

Культурная и социальная среда для перехода к Industrie 4.0

При восхождении по всем шести ступеням эволюционного процесса поведение сотрудников имеет не меньшее значение, чем технологии и организация производства. Необходимо изменить ментальность отдельного человека, от простого исполнителя до менеджеров С-уровня, и всей компании в целом. Должна быть создана такая культурная и социальная атмосфера, которая позволит реализовать преимущества Industrie 4.0. Она складывается в основном из двух вещей – готовность к изменением и свободное социальное взаимодействие на всех уровнях.

Под готовностью к изменениям понимают: открытость к инновациям, постоянный профессиональный рост, приверженность изменениям. Свободное социальное взаимодействие обеспечивается демократическим стилем руководства, возможностью открыто высказывать свои мнения, активным участием в эволюционном процессе.

Выводы

За несколько лет термин Industrie 4.0, предложенный на Ганноверской ярмарке 2011 года, стал интернациональным и более известен как Industry 4.0. Он понимается как комплекс мер, направленных на создание «умного производства» (smart factory). Во всем мире была принята методика, разработанная академией acatech, в основе которой:

  • киберфизические системы для всех производственных процессов;
  • цифровое отображение предприятия, служащее для распределенного управления в режиме реального времени;
  • коммуникации на базе Интернета людей, Интернета вещей, Интернета сервисов.

Эта методика, задуманная как инициатива, адресованная немецкому правительству, стала универсальной. Ее могут использовать специалисты любой национальной принадлежности.

Читайте также