Управление производством современного предприятия

Аннотация. В статье осуществлен анализ и систематизация существующего материала, в котором освещены различные аспекты нового тренда развития экономики «Индустрия 4.0» (или четвертой промышленной революции). Приведены различные определения и толкования Индустрии 4.0 и сделан вывод, что основными понятиями, которые используются для ее объяснения этого понятия, является киберфизическая система, Промышленный Интернет Вещей, интеллектуальное производство, виртуальная реальность. Осуществлено обобщающее толкование этих понятий. Показано, что основное место в индустрии 4.0 занимают информационно-коммуникационные средства и технологии, а это в свою очередь приводит к повышению значимости отрасли ИТ. На основе проведенных исследований сделан вывод, что Россия имеет достаточный потенциал, чтобы занять одно из ведущих мест среди стран лидеров новой концепции развития экономики. Для этого необходимо, в частности, постоянное взаимодействие органов государственной власти, промышленных предприятий, IT компаний, университетов, научных инновационных центров (технопарков), научно-исследовательских центров и тому подобное. Кроме того, разработка и внедрение Индустрии 4.0 требует существенных инвестиций. В работе предложена концептуальная схема взаимодействия в триаде «Государство», «Образование + Наука», «Бизнес» для появления и развития Четвертой индустриальной революции в РФ.
Annotation. The article analyzes and systematizes the existing material, which covers various aspects of the new economic development trend «Industry 4.0» (or the fourth industrial revolution). Various definitions and interpretations of Industry 4.0 are given and it is concluded that the basic concepts that are used to explain it are the cyberphysical system, Industrial Internet Things, intellectual production, virtual reality. A general interpretation of these concepts is carried out. It is shown that information and communication tools and technologies occupy the main place in the industry 4.0, and this in turn leads to an increase in the importance of the IT industry. Based on the conducted studies, it was concluded that Russia has sufficient potential to occupy one of the leading positions among the leaders of the new concept of economic development. This requires, in particular, a constant interaction of state authorities, industrial enterprises, IT companies, universities, scientific innovation centers (technology parks), research centers and the like. In addition, the development and implementation of Industry 4.0 requires significant investment. The paper suggests a conceptual scheme of interaction in the triad «The State» «Education + Science» «Business» for the emergence and development of the Fourth Industrial Revolution in Russia.
Ключевые слова: четвертая промышленная революция, киберфизические системы, промышленный интернет вещей.
Key words: The Fourth Industrial Revolution, СyberPhysical Systems, The Industrial Internet of Things.
Мир меняется ускоренными темпами, и трудно представить, каким он будет через сто лет в будущем. Уже сейчас мы пользуемся такими достижениями человечества, о которых еще полвека назад и не следует мечтать. В большинстве эти достижения связаны с информационно-коммуникационными средствами и технологиями, которые стали сегодня одной из самых мощных движущих сил в мировой экономике. Они изменили и продолжают изменять почти все как в обычной жизни человека, так и в бизнесе.
Прежде всего, изменения коснулись процессов генерации, передачи, хранения, управления и анализа информации. Возникают новые типы экономики:
- информационная экономика; инновационная экономика;
- новая экономика;
- экономика знаний;
- экономика, основанная на знаниях, в рамках которых претерпевают кардинальные изменения модели бизнес процессов конкурентоспособных предприятий.
Наиболее значимой концепцией развития экономики и общества сегодня является «Индустрия 4.0», которая впервые была сформулирована в апреле 2011 года на Ганноверской промышленной выставке ярмарке (Hannover Messe) Х. Кагерманн, В. Д. Лукасом, В. Вальстером и была основной темой 46-го Всемирного экономического форума (World Economic Forum) в Давосе, который состоялся в января 2016 года . Индустрия 4.0 была инициирована федеральным правительством Германии как стратегический план развития экономики страны с целью глубокой имплементации информационно-комуникационных средств и технологий в промышленность путем подключения всех компонент производства (оборудования, продукции и т.п.) в общей глобальной сети обмена данными.
Предстоит переход от обычной автоматизации производства, использования информационных технологий в производстве (которые были сути третьей промышленной революции) к объединению в сеть ресурсов, информационных потоков, объектов и человека. Таким образом, сущность Индустрии 4.0 заключается в том, что все физические объекты будут определенным образом постоянно подключены к единой мировой сети - Индустриального Интернета (Интернет вещей на промышленном уровне), с целью обмена информацией между ними без непосредственного привлечения к этому человека.
Индустрия 4.0 считается четвертой промышленной революцией, которая уже сегодня происходит в крупнейших экономиках мира, в частности США и Германии, а ее движущей силой являются крупные промышленные компании и научные центры. Хотя понятие «Индустрия 4.0» существует уже около пяти лет, однако в России оно редкое как среди ученых, так и специалистов. Несмотря на сложную ситуацию в России, отечественным специалистам необходимо обратить внимание на эту новую концепцию развития экономики, иначе, «проигнорировав этот тренд сейчас, РФ может навсегда остаться на задворках мировой экономики».
Цель исследования заключается в анализе особенностей и концептуальных основ возникновения и развития индустрии 4.0, определение места РФ в этом мировом тренде и определение перспектив развития данного тренда в России.
Термин «Индустрия 4.0» используется лишь несколько лет, однако существует ряд его толкований, которые имеют некоторые различия, однако сущность их почти одинакова. Анализ определений и толкований понятия «Индустрия 4.0» показал, что как его синонимы используются понятия «Промышленный Интернет Вещей», «Четвертая Промышленная Революция», «Интернет Вещей». В формировании понятия «Индустрия 4.0» основную роль играют такие понятия: «киберфизическая система», «промышленное производство», «интеллектуальное производство», «виртуальная реальность», «самоуправляемость».
Среди этих понятий есть такие, которые уже являются общеупотребительными и понятными, и такие, которые нуждаются в уточнении. В частности, киберфизичнеская система - это сочетание физических процессов и кибернетических компонентов (вычислительных процессов), «обеспечивающих организацию измерительно вычислительных процессов, защищенное хранение и обмен измерительной и служебной информацией, организацию и осуществление воздействия на физические процессы».
Киберфизична система - это сочетание «умных деталей (компонент)» с «умным производством», в котором каждый рабочий устройство самостоятельно определяет действия, которые ему необходимо осуществить в процессе производства. По мнению авторов, киберфизическая система - это интеллектуальные устройства, которые образуют модульные фабричные структуры, которые в свою очередь являются частями Интернета Вещей.
Разумное производство (Интеллектуальное производство, Умная Фабрика, англ. Smart Factory) - это инновационное гибкое промышленное производство, основными признаками которого являются:
1) модульность (в противоположность настоящем едином неделимом производству)
2) распределенность или децентрализированная самоорганизация (в противоположность жесткой иерархической структуре производства);
3) беспроводная система коммуникации между всем, что задействовано и используется в производстве (сырье, детали, оборудование, оборудования и т.д.), в том числе и работниками.
Такое производство не является фантастикой. Например, в рамках технологической инициативы SmartFactoryKL разработана инновационная производственную линию, которая полностью модульная и позволяет осуществлять самонастраиваемых интеграцию новых производственных модулей. Кроме того, взаимодействие между большим количеством отдельных «умных» компонент Умного производства позволит выработать решения, которые сейчас невозможны при обычной автоматизации производства.
Концепция Интернета Вещей была предложена еще в 1999 году и состояла в использовании радиочастотных меток для оптимизации логистических процессов, однако «официальной» появлением Интернета Вещей считают 2008-2009 г.г., когда количество подключенных к Интернету устройств превысило численность населения нашей планеты. Сейчас количество подключенных к Интернету устройств ( «вещей») в два раза превышает количество населения, а к 2020 году возможно будет превышать в 10 раз.
Итак, «Интернет Вещей - это концепция подключения к Интернету бытовых устройств, благодаря этому могут взаимодействовать друг с другом или с внешней средой, собирать полезные данные и на их основе самостоятельно осуществлять действия и операции, без участия человека». Промышленный Интернет Вещей (Manufacturing Internet of Things - MIoT или Industrial Internet of Things - IIоТ) - это использование Интернета Вещей в промышленном производстве.
Обобщая приведенные в таблице 1 определения и толкования можно считать, что Индустрия 4.0 является инновационным промышленным производством будущего, которое представляет собой функционирования киберфизических систем с использованием Промышленного Интернета Вещей. Индустрия 4.0 является новым научно техническим средой, в которой осуществляется переход к мехатронным системама, что синергетически сочетают в себе механические и электронные компоненты, компоненты информационных технологий (ИТ), компоненты интеллектуального управления.
На основании предложенного анализа автором были очерчены девять разработок (результатов) научно технического прогресса, которые составляют основу индустрии 4.0. Рассмотрим их более подробно.
1. Большие данные и их анализ (Big Data and Analytics). Благодаря информационно коммуникационным средствам и технологиям объем структурированных и неструктурированных данных в бизнесе, поступающих из большого количества различных источников, только растет и возникает проблема оперативного получения из них нужной ценной аналитической информации, для принятия взвешенных и эффективных управленческих решений. Процесс поиска в большом объеме информации нужной и ее дальнейшая обработка и получили название «Большие данные». Кроме того, остается актуальной и процедура интеллектуального анализа данных (Data Mining).
2. Автономные роботы (Autonomous Robots) - это работы, которые способны самостоятельно выполнять задания без вмешательства человека. Такие работы в виде, например, различного производственного оборудования, является важным компонентом индустрии 4.0 том, что именно они являются основой киберфизичних систем.
3. Моделирование (Simulation) используется сейчас в значительной степени только на этапах проектирования производственных бизнес процессов, отдельного нового производственного оборудования или новой продукции. Однако в индустрии 4.0 моделирования будет активно вовлечены и в самом процессе производства, например, на этапе тестирования и настройки оборудования и тому подобное. Производство, работающее в физическом (реальном) мире, будет иметь идентичную подробную до мелочей виртуальную модель. Виртуальная модель производства и реальное производство будут тесно взаимосвязаны. Благодаря этому, например, в случае необходимости внесения каких либо изменений в производство, такие изменения могут быть протестированы и оптимизированы на виртуальной модели, а затем быстро перенесены в реальный мир. Это позволит значительно экономить время, средства и повышать инновационного производства из-за того, что «в виртуальном мире неудачные решения будут выявлены быстро и за меньшие средства».
4. Горизонтальная и вертикальная Системная Интеграция (Horizontal and Vertical System Integration). Сейчас современные информационно-коммуникационные средства и технологии позволяют совместить в единое информационное пространство в пределах одного предприятия все его подразделения, в пределах одного логистической цепи поставки всех его участников и др. Однако не всегда даже подразделения одного предприятия работают в единой информационной системе, не говоря о различных отдельные предприятиях. В Индустрии 4.0 такого не может быть, все должно быть объединены между собой в единое информационное пространство. Кроме того, существующая сейчас жесткая иерархическая система доступа к информации на предприятиях или между предприятиями в условиях Индустрии 4.0 будет разрушена: объекты подключены к Промышленного Интернета Вещей смогут получать любые которую нужную им информацию напрямую независимо от информационного уровня.
5. Промышленный Интернет Вещей (The Industrial Internet of Things) будет связывать все компоненты производства в единую сеть обмена информацией в режиме реального времени.
6. Кибербезопасность (Cybersecurity) предусматривает проведение мероприятий, связанных с защитой мест хранения и обработки данных, сетей их передачи. В индустрии 4.0 все будет постоянно подключен к Промышленного Интернета Вещей, поэтому актуальность проблема кибербезопасности будет только повышаться. И хотя сейчас существует ряд защищенных протоколов и механизмов передачи данных, однако потребность в них будет только расти. Вместе с технологическими решениями важное место занимают и организационные меры кибербезопасности.
7. Облака (The Cloud). Большое количество интеллектуальных устройств будет генерировать большой объем различной информации, которая должна надежно храниться, быстро обрабатываться и быть доступной любого устройства с разных точек доступа мгновенно. Для этого лучше пока подходят облачные технологии, производительность которых лишь только расти, обеспечивая почти мгновенный доступ и обработку данных.
8. Аддитивное (дополнительное) производство (Additive Manufacturing). Основой такого производства является 3 D печать, с помощью которого уже сейчас создаются прототипы будущей готовой продукции и производятся несложные детали или готовая продукция.
9. Расширенная (или виртуальная) реальность (Augmented Reality) в Индустрии 4.0 будет использоваться человеком (работниками предприятий) для обучения, принятия различных решений и тому подобное. Например, производственное оборудование вышло из строя. Работник подходит к такому оборудованию в специальных очках и видит на экране как оборудования в режиме реального времени, так информацию, которая ему должна помочь в решении проблемы (информацию о возможной поломки, инструкции по ее устранению и т.д.) (рисунок 1).
Рисунок 1 – Элемент Индустрии 4.0
Итак, основой индустрии 4.0 являются методы и технологии в любом проявлении. В России информационные технологии (ИТ) является одним из приоритетных направлений экономики, в частности, потому, что объем экспортируемой продукции и услуг в этом секторе экономики, по мнению экспертов, в 2015 составил около $ 2500000000 (по другим оценкам - около $ 3 млрд), большая часть из которых принадлежит аутсорсинговым компаниям. Количество ИТ компаний составляет более 1000 единиц и существует около 100 научно исследовательских (Research & Development) центров [36; 37]. По количеству занятых специалистов в сфере IT (около 90 тыс. Человек) и количеством ежегодных выпускников по ИТ специальностей (около 15 тыс. Человек) РФ является лидером среди стран Центральной и Восточной Европы.
Технологическая революция требует нового общественного устройства. Разъясните, пожалуйста, Вашу концепцию Общества 5.0. Говоря о технологической революции, в первую очередь мы подразумеваем так называемую Индустрию 4.0 (Industry 4.0), которая охватывает только промышленность, в то время как концепция Общества 5.0 (или «Суперинтеллектуальное общество») затрагивает не только производство, но и финансы, логистику, а также строительство, медицину и многое другое. Технологическая революция требует нового общественного устройства. Разъясните, пожалуйста, Вашу концепцию Общества 5.0. Говоря о технологической революции, в первую очередь мы подразумеваем так называемую Индустрию 4.0 (Industry 4.0), которая охватывает только промышленность, в то время как концепция Общества 5.0 (или «Суперинтеллектуальное общество») затрагивает не только производство, но и финансы, логистику, а также строительство, медицину и многое другое.
Однако для этого необходимо постоянное взаимодействие органов государственной власти; промышленных предприятий; предприятий, которые являются лидерами в своей области; IT компаний; университетов научных инновационных центров (технопарков), научно исследовательских центров и тому подобное. Такое взаимодействие можно создать по примеру Германии, где на начальном этапе (создание основы для воплощения Индустрии 4.0 в жизни) основным источником финансирования является государство, а в дальнейшем все проекты в рамках Индустрии 4.0 будут финансироваться исключительно бизнесом.
Существует необходимость в подготовке соответствующих компетентных специалистов и их дальнейшее развитие. На наш взгляд, в четвертой индустриальной революции одно из основных мест занимают ИТ специалисты, инженеры различных отраслей (машиностроение, электротехника), специалисты по логистике, экономисты аналитики. Для качественной подготовки таких специалистов нужно:
1) сформулировать квалификационные требования к выпускникам высших учебных заведений в контексте индустрии 4.0;
2) разработать и осуществлять обучение согласно учебных планов и программ, которые отражают последние тенденции развития мировой экономики;
3) осуществлять мероприятия на разных уровнях по повышению интереса абитуриентов к специальностям, которые важны в индустрии 4.0, однако не пользуются популярностью у молодежи;
4) осуществлять постоянное повышение квалификации путем, в частности, стажировки в ведущих международных и отечественных производственных (промышленных) и ИТ компаниях;
5) актуально обновлять аппаратное и программное обеспечение учебного процесса. Все это требует значительных финансовых инвестиций.
Относительно отечественного ИТ рынка, то для успешного запуска Индустрии 4.0 наряду с аутсорсинговыми компаниями (которые фактически производят инновационную продукцию или часть некоторого глобального проекта для иностранного заказчика и для РФ такая продукция трансформируется лишь в виде экспортной выручки) необходимо поддерживать и развивать компании, ориентируются на внутренний рынок и способны вместе с промышленными предприятиями создать законченный отечественный инновационный продукт в рамках индустрии 4.0.
По нашему мнению, такой отечественный продукт принесет России как существенные имиджевые выгоды, так и значительные денежные поступления. Итак, для появления и развития индустрии 4.0 в России должно происходить постоянное сотрудничество между государством, бизнесом, образование и наука (см. Рис. 1).
Постоянная финансовая помощь 
Финансирование начального этапа появления Индустрии 4.0
Государство
Создание законодательного поля
Бизнес
Промышленность
IT
ОБРАЗОВАНИЕ И НАУКА
Финансирование
Инновации
Специалисты
Индустрия 4.0 
Рис. 1. Концептуальная схема взаимодействия в триаде "Государство" - "Образование + Наука" - "Бизнес" для появления и развития Четвертой индустриальной революции
Государство должно создать законодательную базу, осуществить первоначальные инвестиции, связанные с Индустрией 4.0, в промышленное производство и ИТ компании, которые в свою очередь должны вместе с государством постоянно финансово поддерживать подготовку актуальных для Индустрии 4.0 специалистов различных отраслей. Между Бизнесом и образования и науки должно происходить постоянное сотрудничество специалистов и ученых, обмен инновациями и тому подобное. Индустрия 4.0 является промышленным производством будущего, которое уже творится сегодня. Поэтому России нужно активно включаться в мировые процессы, связанные с новым трендом развития экономики, чтобы занять достойное место среди развитых стран мира.
Хотя целью Индустрии 4.0 является инновационная изменение промышленного производства, однако ее влияние будет ощущаться во всех отраслях экономики. На наш взгляд, такие изменения коснутся сферы торговли и логистики. Кроме того, потребность в высококвалифицированных работниках обуславливает соответствующие изменения в образовании и науке по подготовке соответствующих специалистов. Инновационность Индустрии 4.0 требует проведения различных фундаментальных и прикладных научных исследований.
Наряду с исследованиями, которые относятся к техническим наукам, необходимо проводить исследования, которые относятся к экономическим наукам. В частности, исследование влияния индустрии 4.0 на занятость населения, окружающую среду, исследование проблем энергосбережения и тому подобное.