Сущность четвёртой промышленной революции

Дата публикации: 2021-12-26 14:07:59
Статью разместил(а):
Аль-Саиди Бахаа Олеиви Хуссеин

Сущность четвёртой промышленной революции

The Essence of the Fourth Industrial Revolution

 

Автор: Аль-Саиди Бахаа Олеиви Хуссеин

ФГАОУ ВО "Волгоградский государственный университет", ‏Волгоград, Россия

e-mail: Myfeka80@gmail.com

Bahaa Oleiwi Hussein

Volgograd State University, Volgograd, Russia

e-mail: Myfeka80@gmail.com

 

Аннотация: В настоящее время мировое, социальное и экономическое развитие обрисовывается значительным влиянием цифровизации. В связи с этим, социально-экономические модели развития большинства стран перетерпели серьёзные изменения в процессе внедрения цифровых технологий. На сегодняшний день мировыми лидерами по показателям уровня цифровизации являются: Япония, США, Южная Корея, Канада и ряд европейских государств. На данный момент Российская Федерация уступает вышеупомянутым странам по текущим показателям. Это вызвано особенностями процесса перехода к цифровой экономике и как в стране в целом, так и в её регионах в частности. Цифровизация является одним из первостепенных приоритетов для развития России на данный момент.

Abstract: Currently, global, social and economic development is outlined by the significant impact of digitalization. In this regard, the socio-economic development models of most countries have undergone major changes in the process of introducing digital technologies. Today, the world leaders in terms of the level of digitalization are: Japan, the USA, South Korea, Canada and a number of European countries. At the moment, the Russian Federation is inferior to the aforementioned countries in terms of current indicators. This is due to the peculiarities of the process of transition to the digital economy, both in the country as a whole and in its regions in particular. Digitalization is one of the top priorities for the development of Russia at the moment.

Ключевые слова: Цифровизация экономики, Индустрия 4.0, Оцифровка отрасли.

Keywords: Digitalization of the economy, Industry 4.0, Digitization of the industry.

Тематическая рубрика: Экономика и финансы.

 

Темпы развития информационных технологий в течение последних лет предоставляют возможность предприятиям трансформировать производственный процесс, создавая «умные фабрики», где организация производства выполняется автономными машинами, не требующими вмешательства операторов. Чтобы идти в ногу с прогрессом, компании внедряют стратегии концепции «Индустрия 4.0» для достижения конкурентного преимущества.

Термин «Индустрия 4.0» появился в 2011 г. как концепция, тогда более известная как «Умная фабрика». Обозначение 4.0 показывает, что это четвертая из индустриальных революций.

Первая Индустриальная Революция началась в Британии в конце 18 века с внедрением механизации в текстильной промышленности. В последующие месяцы, использование машин в производстве, как альтернативу ручного труда распространилось по всему миру.

Вторая Индустриальная Революция, также называемая технологической революцией, имела место в конце 19 - начале 20 века. Основными характеристиками данной революции были появление электричества и конвейерной линии сборки, сделавшие возможным массовое производство.

Основными целями Третьей Индустриальной Революции, произошедшей в конце 20 века, являлись изменение подхода к энергоснабжению и распределению, максимальное задействование возобновляемых источников энергии в бытовой и производственной сферах и создание каналов перераспределения и обмена энергетическими излишками [4]. Для реализации данных целей планировалось задействовать возможности сети интернет, и на их основе создать континентальные интеллектуальные энергетические системы.

Согласно Джереми Рифкину, данная промышленная революция основывалась на пяти столпах:

1. Переход к использованию альтернативных источников энергии.

2. Преобразование зданий и сооружений в обратимые (способные неоднократно накапливать и отдавать энергию) аккумуляторы энергии.

3. Применение экологически безопасных технологий в зданиях для накопления периодически генерируемой энергии.

4. Использование современных технологий коммуникации и передачи данных для трансформации энергосистем на континентах в умные электросети, позволяющие источникам, генерирующим энергию, отправлять избытки энергии в сеть, передавая их другим континентальным потребителям.

5. Переход на использование электромобилей, способных подзаряжаться от сети или автомобилей на топливных элементах, способных подключаться к континентальной умной электросети и подзаряжаться от нее, возвращая энергетические излишки в сеть.

В настоящий момент мы наблюдаем Четвертую Индустриальную Революцию, цифровую революцию, зарождение которой началось в начале 21 века. Она характеризуется слиянием технологий, стирающих границы между физической, цифровой и биологической сферами.

Есть три основные причины тому, что данные трансформации не являются простым продолжением Третьей Индустриальной Революции, а явно свидетельствуют о наступлении Четвертой: скорость развития новых технологий, область их воздействия и системное влияние. Скорость, с которой происходят экономические прорывы в последние годы, еще не имела места в истории. По сравнению с предыдущими индустриальными революциями, Четвертая развивается скорее с экспоненциальной, чем с линейной скоростью. Помимо этого, она затрагивает практически все отрасли экономики во всех странах. При этом степень влияния привносимых ею изменений выражается в трансформации целых систем производства и управления.

Согласно Е. Липкину, есть ряд основных факторов, являющихся предпосылками Четвертой Индустриальной Революции:

1. Непрерывно увеличивающиеся скорость и объемы поступающей информации и низкая скорость принятия решений. В двадцать первом веке информация, своевременно полученная и использованная, является одной из значимых составляющих успеха компании. Однако объемы, в которых поступает информация, практически не поддаются анализу с необходимой скоростью даже при использовании технических средств. Ведь, даже если данные анализируются компьютером, итоговое решение принимается человек после тщательного изучения исходной информации. В результате, решение нередко принимается в момент, когда послужившая базой для его принятия к нему информация уже устарела, что ведет к недополучениям или потерям в бизнесе.

Для оптимизации и увеличения скорости принятия решений были созданы умные информационные системы, способные не только собирать и обрабатывать данные, но и своевременно принимать решения, как на основе алгоритмов, заложенных в них, так и на основе анализа принятых ими в прошлом решений и полученных от них результатов, благодаря функции самообучения.

2. Переход от массового производства стандартной продукции к созданию индивидуальных изделий.Современные предприятия все больше ориентируются не на производство однотипных изделий в больших объемах, а на придание выпускаемым ими продуктам характеристик, делающих их индивидуализированными под отдельного клиента. Производители выпускают изделия в различных цветовых решениях, делают размерную линейку или слегка меняют форму изделия, создавая ряд моделей. Однако в данном случае речь идет лишь о наборе стандартных характеристик, из которого каждый клиент может выбрать комбинацию по вкусу, получив, таким образом, персонализированное изделие.  

Аддитивные технологии дают возможность создавать уникальные продукты по индивидуальному заказу клиента, причем осуществлять выпуск продукции в объемах, не уступающих массовому производству. Благодаря умным технологиям, клиент может, введя параметры изделия, создать виртуальную модель данного изделия на сайте компании, и в определенных случаях даже проверить свойства изделия благодаря технологиям симуляции. В случае удовлетворенности созданным виртуальным изделием, клиент может оформить заказ, и макет будет автоматически загружен в промышленный 3D-принтер, где в течение нескольких часов будет изготовлено изделие с уникальными параметрами. Таким образом, инструменты новой технологической концепции помогают компаниям удовлетворить растущие потребности клиентов в персонализированных товарах и повысить привлекательность компании для клиентов. 

3. Стремление к эффективности. Компании стремятся к оптимизации затрат и повышению или, как минимум, удержанию на должном уровне качества продукции. Технологии управления качеством, реализуемые на базе «умного оборудования» ориентированы на раннее обнаружение и прогнозирование с целью предупреждения возможных дефектов. Это позволяет обеспечить минимизацию затрат на брак и устранение дефектов, а также снизить репутационные риски компании.

Автоматизация оборудования позволяет снизить влияние персонала на технологические процессы, а наличие датчиков, подключенных к интерфейсам взаимодействия с операторами, позволяет предотвратить ошибки персонала на производстве или своевременно их выявить и предоставить работнику визуальную инструкцию по их устранению.

Также стоит упомянуть, что современное оборудование отличается высокой энергетической эффективностью. Это позволяет компаниям сократить энергозатраты,  что становится все более актуальным в связи с повышением стоимости энергоресурсов и стремлением компаний реализации стратегий устойчивого развития.

Таким образом, обладание более эффективными технологиями позволяет компании занять выгодную конкурентную позицию и достичь целевых финансовых показателей.

Содержание концепции «Индустрия 4.0» составляют цифровизация и интеграция горизонтальных и вертикальных цепочек создания добавленной стоимости, цифровизация товаров и услуг и внедрение инновационных бизнес моделей.

Горизонтальная интеграция на протяжении всей цепочки создания добавочной стоимости описывает взаимосвязь и цифровизацию модулей в течение производственного цикла в цепочке создания дополнительной стоимости, которая состоит из подразделений одной компании, или в цепочке создания дополнительной стоимости, состоящей из различных компаний. 

Вертикальная интеграция и умные производственные системы представляют собой включение в единую систему предприятия, задействуя цифровые технологии, модулей создания добавочной стоимости на различных иерархических уровнях. Помимо производственных цехов, в вышеперечисленную сеть включаются отделы, ответственные за маркетинг. продажи и развитие технологий.

Цифровизация продуктов и услуг является реализацией концепции Интернета вещей. В соответствии с данной концепцией, изделия оснащаются датчиками и имеют доступ в интернет, куда они могут, как передавать информацию, собранную датчиками, так и собирать информацию, находящуюся в пуле данных, собранных другими изделиями. Примером подобных изделий являются автомобили, оснащенные датчиками, собирающими информацию о состоянии на дорогах и отправляющие ее в общий пул, откуда другие автомобили могут ее собирать и анализировать, меняя информацию о маршруте, представленную в навигаторе. При этом благодаря большому количеству объектов, отправляющих данные и скорости их отправки в пуле, создается детальная информация о состоянии на дорогах, которая регулярно обновляется.

Помимо этого, информация, собранная изделием, например, о его состоянии, частоте и длительности использования позволяют производителю получить данные для возможных улучшений или изменений моделей будущих изделий. Также в случае поломки изделия или высокой вероятности ее наступления, производитель может связаться с клиентом, предложив ему услуги по ремонту или техосмотру изделия, своевременно определив его потребности.

Объекты интернета вещей для получения информации и взаимодействия друг с другом используют облачные технологии. Однако на производстве интеграция реализуется посредством внедрения киберфизических систем, самоуправляемых систем, работающих децентрализовано.

Данные системы основываются на механико-электронных компонентах, таких как системы датчиков для сбора данных и системы реагирования для влияния на физические процессы. Киберфизические системы связаны друг с другом при помощи цифровых технологий и постоянно обмениваются информацией посредством виртуальных сетей через облачные технологии в режиме реального времени. Последние также являются частью Интернета вещей и услуг. Будучи частью социотехнической системы (системы, обеспечивающий взаимодействие людей и машин), киберфизической системы используют специально адаптированные интерфейсы для взаимодействия с операторами.

Новая технологическая концепция определила основные принципы осуществления операций, с использованием автоматизированных или цифровых инструментов «Индустрии 4.0» в производственном процессе.

· Интеграция операций. Являющаяся ключевым элементом концепции «Индустрия 4.0» и основой создания «умной фабрики», интеграция операций относится к киберфизическим системам и людям, связанным при помощи Интернета вещей и Интернета услуг. Успех реализации данной концепции зависит от интеграции и дальнейшего функционирования сетевых технологий. 

· Виртуализация. Под данным термином понимается переход к использованию виртуальных операционных систем, информационных систем связи и т.д. вместо традиционных инструментов управления процессами.   Физические процессы могут контролироваться посредством информационных систем. Информация с датчиков анализируется и включается в виртуальную систему предприятия и симуляционные модели, что позволяет трансформировать физическую реальность в виртуальную, где физические процессы могут моделироваться.

· Децентрализация принятия решений. Растущий спрос на товары с уникальными характеристиками вынуждает компании задействовать комплекс более сложных операций, по каждой из которых требуется принятие ряда решений. Посредством децентрализации, устройства включаются в процесс принятия решений и получают возможность самостоятельно принимать решения на основе встроенных в них алгоритмов и, используя технологию самообучения, что облегчает процесс работы центральной системы контроля и управления организации.

· Возможность мгновенного реагирования. Системы контроля являются незаменимым инструментом сбора и анализа данных в режиме реального времени. Они могут легко адаптироваться и своевременно реагировать на поломки, сбои, отклонения в работе оборудования или изменения в производственном процессе на основании собранной информации.

· Блочность и возможность реконфигурации. Имея возможность адаптироваться к изменяющимся требованиям, расширять или трансформировать отдельные блоки, блочные системы легко обновляются для нужд планирования и оптимизации сезонных колебаний или изменений в производственном процессе.

Согласно Т.Стоку и Г.Сэлинджеру, «Индустрия 4.0» привносит ряд изменений и усовершенствований для таких факторов как оборудование, персонал, организация производственного процесса, технология и продукт.

· Оборудование. Производственное оборудование будет характеризоваться применением высоко автоматизированных производственных инструментов и промышленных роботов. Оборудование сможет легко адаптироваться к изменениям производственного процесса и других факторов. Помимо этого, роботы будут работать совместно с людьми – операторами над общими задачами.

· Персонал. Есть высокий риск того, что большая часть профессий в производственной сфере будет автоматизирована. Число работников, задействованных на производстве, таим образом, сократится. Сохранившиеся профессии будут требовать больше умственной работы и больше краткосрочных задач с высокой сложностью планирования. Работники должны буду осуществлять контроль автоматизированного оборудования, все больше вовлекаться в децентрализованный процесс принятия решений и участвовать в инженерных мероприятиях в рамках полного цикла проектирования.

· Организация производственного процесса. Из-за возрастающей сложности планирования и организации процессов в производственной системе, данные функции уже не смогут осуществляться только управленческим персоналом. В связи с этим процесс принятия решений будет сдвигаться в сторону децентрализации. Децентрализованные единицы будут самостоятельно принимать решения на основе локальной информации. При этом решения будут приниматься работниками или оборудованием, использующим методы из сферы искусственного интеллекта. 

· Технология. Аддитивные технологии, также известные как 3D-печать, будут активно использоваться в процессах создания стоимости, так как себестоимость аддитивного производства активно снижается в последние годы, в то время как увеличиваются скорость и точность аддитивных технологий. Это позволяет создавать более сложные и прочные конструкции, облегчая вес изделий за счет использования определенной геометрии и задействовать аддитивные технологии в производстве больших объемов продукции. Согласно оценкам экспертов, применение аддитивных технологий способствуют повышению производительности труда в 30 раз, позволяет довести коэффициент использования материала до 98% и снизить вес конструкции на 50%. Также значительно сокращается длительность цикла от создания макета или чертежа до изготовления изделия, снижаются производственные затраты и повышается экологическая безопасность. 

· Продукт. Продукция будет выпускаться партиями, соответствующими индивидуальным требованиям заказчика. Производство продукции, адаптированной под отдельного клиента, будет вовлекать заказчика в цепочку создания стоимости на максимально ранних этапах. Помимо этого, физический продукт будет комбинироваться с рядом услуг, предоставляя, таким образом, своему владельцу функционал для решения задач, а не просто факт обладания данным товаром.  

Данное решение, комбинирующее продукты и услуги для более качественного удовлетворения потребностей клиента, называется продуктово-сервисной системой (ПСС). В основе данного решения заложен факт, что присоединением услуг к продукту достигается значительный прирост ценности решения в процессе его использования. С внедрением концепции «Индустрия 4.0», продуктово-сервисные системы становятся частью новых бизнес-моделей.

Заключение.

Исходя из вышеизложенного, я считаю, что цифровизация промышленности является ключевым фактором развития современных отраслей. Несмотря на технические трудности с точки зрения оборудования и программного обеспечения, преимущества перехода к цифровизации промышленности остаются гораздо большими, чем препятствия на пути к этому. переход.