×
Обеспечение будущего немецкой промышленности. Рекомендации по внедрению стратегической инициативы «Индустрия 4.0». Финальный отчет рабочей группы «Индустрии 4.0»

2. Видение: «Индустрия 4.0» как часть умного, сетевого мира

 

В «умном, сетевом мире» благодаря интернету вещей и услуг четвертая промышленная революция будет чувствоваться во всех ключевых областях.Эта трансформация ведет к возникновению интеллектуальных сетей в сфере энергоснабжения, к устойчивой мобильности стратегий (умная мобильность, умная логистика) и развитию системы умного здоровья в области здравоохранения. В производственной среде вертикальная рабочая сеть, непрерывное проектирование и горизонтальная интеграция через всю сеть создания все более и более умных продуктов и систем установлены для перехода на четвертую ступень индустриализации – «Индустрию 4.0».

 

«Индустрия 4.0» ориентирована на создание умных продуктов, процедур и процессов. Умные заводы представляют собой ключевую особенность «Индустрии 4.0». Умные заводы могут управлять сложными процессами, менее склонны к неполадкам и способны более эффективно производить товары. На таком производстве люди, машины и ресурсы сообщаются друг с другом так же, как и в социальной сети. Умные продукты знают подробности того, как они были изготовлены и как они предназначены для использования. Они активно поддерживают производственный процесс, отвечая на такие вопросы, как «Когда я был изготовлен?», «Какие параметры должны быть использованы для моей обработки?», «Куда я должен быть доставлен?» и т. д. Такие интерфейсы с умной мобильностью, умной логистикой и умными сетями сделают умный завод ключевым компонентом завтрашних интеллектуальных инфраструктур. Это приведет к изменению традиционных цепочек ценностей и возникновению новых бизнес-моделей.

 

Не следует подходить к «Индустрии 4.0» изолированно, ее рассматривают как одно из ключевых направлений, где необходимо действие. Следовательно, «Индустрия 4.0» должна быть реализована на междисциплинарной основе и в тесном сотрудничестве с другими ключевыми областями.

 

2.1. Формирование видения «Индустрии 4.0»

 

Достижение смены парадигмы, требуемое для осуществления «Индустрии 4.0», является долгосрочным проектом. На протяжении всего этого процесса он будет иметь ключевое значение для сохранения стоимости существующих производственных систем. В то же время будет необходимо придумать миграции стратегий, которые обеспечат выгоды на ранней стадии (см. также главы 3 и 5.4). Тем не менее инновации, составляющие квантовый скачок, могут возникнуть в отдельных секторах.

 

Умные заводы как часть Интернета вещей и услуг

 

В области производства, автоматизации инженерии и информационных технологий горизонтальная интеграция относится к интеграции различных информационно-технологических систем, используемых в различных стадиях производства и бизнес-планирования процессов, которые включают обмен материалами, энергией и информацией как внутри компании (например, входящие логистики, производство, исходящие логистики, маркетинг), так и между несколькими различными компаниями (значение сетей). Задачей такой интеграции является обеспечение непрерывного решения.

 

В области производства, автоматизации инженерии и информационных технологий вертикальная интеграция относится к интеграции различных информационно-технологических систем на различных иерархических уровнях (например, исполнительное устройство и датчик, контроль, управление производством, изготовление и исполнение, корпоративное планирование уровней) для того, чтобы предоставить непрерывное решение.

 

Если немецкая промышленность хочет выжить и процветать, ей необходимо будет играть активную роль в формировании этой четвертой промышленной революции. Необходимо будет опираться на традиционные сильные стороны немецкой промышленности и немецкого научно-исследовательского сообщества:

 

  • лидерство на рынке машин и заводов по производству;
  • глобальное значение кластера информационно-технологических достижений;
  • ведущий инноватор в области встраиваемых систем и автоматизации инженерии;
  • высококвалифицированная и высокомотивированная рабочая сила;
  • близость и, в некоторых случаях, тесное сотрудничество между поставщиками и пользователями;
  • выдающиеся исследовательские и учебные учреждения.

 

При осуществлении «Индустрии 4.0» цель состоит в том, чтобы создать оптимальную полную установку, используя существующий технологический и экономический потенциал путем проекта систематического инновационного процесса, опираясь на навыки, производительность и ноу-хау рабочей силы Германии. «Индустрия 4.0» будет сосредоточена на следующих всеобъемлющих аспектах:

 

  • горизонтальная интеграция через значение сетей;
  • непрерывная цифровая интеграция через всю цепь создания стоимости;
  • вертикальная интеграция и сетевые производственные системы.

 

Эти аспекты более подробно рассмотрены в главе 3 в контексте двойственной стратегии.

 

2.2. Что в будущем будут иметь в виду под «Индустрией 4.0»?

 

«Индустрия 4.0» обеспечит большую гибкость и надежность в сочетании с высочайшими стандартами качества в проектировании, планировании, производстве, операционных и логистических процессах. Это приведет к появлению динамических, оптимизированных в реальном масштабе времени, самоорганизующихся цепочек сбыта, которые могут быть оптимизированы на основе различных критериев, таких как стоимость, доступность и потребление ресурсов. Это потребует создания соответствующей нормативной базы, а также стандартизированных интерфейсов и согласованных бизнес-процессов.

 

Следующие аспекты характеризуют видение «Индустрии 4.0»:

 

  • Она будет характеризоваться новым уровнем социотехнического взаимодействия всех субъектов и ресурсов, участвующих в производстве. Она будет вращаться вокруг сетей производственных ресурсов (производственного оборудования, роботов, конвейерных и складских систем и производственных объектов), которые являются автономными, способными контролировать себя в ответ на различные ситуации, автоматически настраиваемыми, основанными на знаниях, оборудованными датчиками и пространственно рассеянными, а также содержат соответствующее планирование и управление системами. В качестве ключевого компонента этого видения умные заводы будут встроены в сети между компаниями и будут характеризоваться непрерывным проектированием, которое охватывает производственный процесс и выпускаемую продукцию, достижения бесшовной конвергенции цифровых и физических миров. Умные заводы усложнят производственные процессы, управляемые людьми, которые там работают, и будут гарантировать, что производство может быть одновременно привлекательным, устойчивым в городских условиях и выгодным.
  • Умные продукты в «Индустрии 4.0» однозначно идентифицируются и могут быть определены в любой момент времени. Даже когда они находятся в процессе производства, все данные о них известны. Это означает, что в некоторых секторах умные продукты будут иметь возможность контролировать отдельные этапы их производства полуавтономно. Кроме того, можно будет гарантировать, что готовая продукция будет знать параметры, в рамках которых она может функционировать оптимально и способна распознавать признаки износа на протяжении всего жизненного цикла. Эти сведения могут быть объединены в целях оптимизации умного завода с точки зрения логистики, внедрения и обслуживания и для интеграции с управлением бизнес-приложениями.
  • В будущем в «Индустрию 4.0» можно будет включить отдельные службы и специфические особенности продукта: в конструкцию, конфигурацию, заказ, планирование, производство, эксплуатацию и утилизацию фаз. Их даже можно будет включать в последнюю минуту для изменения, до или даже во время изготовления, и потенциально также во время работы. Это позволит производить одноразовые вещи и очень небольшие партии товаров выгодно.
  • Внедрение в «Индустрию 4.0» видения позволит сотрудникам контролировать, регулировать и настраивать умные производственные ресурсы сетей и производственные действия на основе ситуации и контекстно зависимых объектов. Работники будут освобождены от необходимости выполнять рутинные задачи и смогут сосредоточиться на созидательной деятельности с дополнительными функциональными возможностями. Таким образом, они будут сохранять ключевую роль, особенно с точки зрения обеспечения качества. В то же время гибкие условия работы позволят лучше совмещать их работу с личными потребностями.
  • Осуществление видения «Индустрии 4.0» потребует дальнейшего расширения соответствующей сетевой инфраструктуры и спецификации качества обслуживания сети на основе соглашений об уровне обслуживания. Это позволит удовлетворить потребность в высокой пропускной способности для ресурсоемких приложений и для поставщиков услуг, чтобы гарантировать время изготовления критичных ко времени выполнения приложений.

2.3. Новые возможности и модели для бизнеса

 

«Индустрия 4.0» приведет к развитию новых деловых и партнерских моделей, которые гораздо более ориентированы на удовлетворение индивидуальных, срочных требований заказчика. Эти модели также позволят малому и среднему бизнесу использовать услуги и программные системы, которые они не могут позволить себе в соответствии с действующим лицензированием и бизнес-моделями. Новые бизнес-модели будут давать ответы на такие вопросы, как динамическое ценообразование, которое учитывает ситуации и вопросы клиентов и конкурентов, связанные с качеством соглашений об уровне обслуживания в условиях, характеризующихся сетевым взаимодействием и сотрудничеством между деловыми партнерами. Они будут стремиться к тому, чтобы потенциальные деловые блага распределялись справедливо между всеми заинтересованными сторонами в цепочке создания стоимости, включая новые. Более широкие нормативные требования, такие как сокращение выбросов CO2, могут и должны быть интегрированы в эти бизнес-модели, так что они могут быть выполнены коллективно партнерами в бизнес-сетях.

 

Пример горизонтальной сети

 

«Индустрия 4.0» использует сценарии развития событий, связанные, например, с сетевым производством, самоорганизующимися адаптивными логистиками и клиент-интегрированным машиностроением, что потребует бизнес-модели, которые в первую очередь будут реализованы путем, являющимся очень динамичным для сети предприятий, а не одной компании. Это позволит поднять ряд вопросов, касающихся финансирования, разработки, надежности, риска, ответственности и защиты IP-адреса и ноу-хау. Что же касается организации сети и квалифицированной дифференциации своих услуг, то она будет иметь решающее значение для обеспечения правильного назначения обязанностей в рамках деловой сети, подкрепленной соответствующими юридически обязывающими документами. Детальный мониторинг бизнес-моделей в режиме реального времени будет также играть ключевую роль в документировании этапов обработки и системы статусов, чтобы продемонстрировать соблюдение договорных и нормативно-правовых условий. Отдельные этапы бизнес-процессов будут отслеживаться все время, обеспечивая документальное подтверждение их завершения. В целях обеспечения эффективного предоставления индивидуальных услуг необходимо будет установить именно то, что соответствующий срок службы цикла может быть похожим на тот, который обещает быть гарантированным и соответствует лицензии, а условия позволят новым партнерам – особенно малого и среднего бизнеса – присоединиться к бизнес-сетям. В свете вышесказанного вполне вероятно, что «Индустрия 4.0» будет приводить к непредсказуемым глобальным эффектам и высокодинамичной среде. Разрушительный характер новых технологий и их влияние на правовые вопросы (например, в отношении технологий, важных корпоративных данных, ответственности, защиты данных, торговых ограничений, использования криптографии и т. д.) могут представлять угрозу для приведения в исполнение действующего законодательства. Короткие инновационные циклы приводят к необходимости постоянного обновления нормативной базы и вызывают хронические недостатки в плане исполнения. Поэтому необходимо принять новый подход, при котором технологии тестируются на предмет их совместимости с законом и до, и во время их развития. Другим фактором, который играет ключевую роль в успехе «Индустрии 4.0», является тема охраны и безопасности. Более активный подход потребуется и в этой области. Кроме того, важно убедиться, что концепция безопасности в соответствии с проектом не просто ограничена функциональными компонентами.

 

2.4. Новые социальные инфраструктуры на рабочем месте

 

«Индустрия 4.0» принесет ряд нововведений в страну, которая находится в муках демографических изменений: Германия занимает второе место в рейтинге стран с самым старым населением в мире после Японии, в то время как средний возраст работников многих немецких компаний-производителей составляет сорок – сорок пять лет. Число молодых работников постоянно сокращается, и уже сейчас наблюдается нехватка квалифицированной рабочей силы и учеников в определенных профессиях. Для того чтобы гарантировать, что демографические изменения не будут проходить за счет ухудшения стандартов жизни, Германии необходимо грамотнее использовать существующие резервы рынка труда для «Индустрии 4.0», в то же время сохраняя и улучшая производительность рабочей силы. Это особенно важно для увеличения доли женщин и пожилых людей в сфере занятости. Последние исследования показали, что индивидуальная производительность зависит не от возраста человека, а связана с количеством времени, проведенным человеком в определенном положении, а также организацией работы и рабочей средой. Если производительность будет поддерживаться и увеличиваться на протяжении трудовой жизни, то будет необходимо координировать и трансформировать несколько различных аспектов места труда, таких как здравоохранение и организацию работы, непрерывное образование и модель карьеры, командные структуры и менеджмент знаний. Это испытание не только для бизнеса, но и для системы образования. Таким образом, появятся не только новые технические, деловые и юридические факторы, которые будут определять будущую конкурентоспособность Германии, но и новые социальные инфраструктуры в условиях «Индустрии 4.0», которые важны для достижения гораздо более активного участия работников в инновационном процессе.

 

Важную роль также будет играть смена парадигмы отношений человек – технология и человек – окружающая среда, спровоцированная «Индустрией 4.0», с новыми формами совместной заводской работы, которая теперь может выполняться за пределами завода на виртуальных, мобильных рабочих местах. Сотрудники будут поддерживаться в своей работе системами с мультимодальными, удобными пользовательскими интерфейсами. В дополнение к комплексной подготовке и мерам НПР организация труда и проектные модели будут играть ключевую роль в успешном обмене данными, что приветствуется рабочей силой. Эти модели должны сочетать высокую степень саморегулируемой автономии с децентрализованным руководством и управленческими решениями. Сотрудники должны иметь большую свободу в принятии собственных решений, принимать более активное участие в производстве и регулировать собственную нагрузку. Социально-технический подход в идее инициативы в «Индустрии 4.0» откроет новые возможности для развития крайне необходимых инноваций на основе человеческого труда.

 

2.5. CPS-платформы на сервисной основе, работающие в режиме реального времени

 

Стратегия инициативы «Индустрии 4.0» приведет к появлению новых CPS-платформ, направленных на поддержку совместных промышленных бизнес-процессов и связанных с ними бизнес-сетей для всех аспектов умных фабрик и цикла продукции. Службы и приложения, предоставляемые этими платформами, соединят людей, объекты и системы между собой и будут обладать следующими характеристиками:

 

  • гибкость, обеспечиваемая быстротой и простотой сервисов и приложений, разработанных на CPS-основанном ПО;
  • простое развертывание бизнес-процессов вдоль линии модели App Store;
  • комплексная, безопасная и надежная резервная копия всего бизнес-процесса;
  • безопасность и надежность всего – от датчиков до пользовательских сетей;
  • поддержка мобильных устройств;
  • поддержка совместного производства, процессов обслуживания, анализа и прогнозирования в бизнес-сетях.

 

В контексте бизнес-сетей существует особая потребность в IT-разработках в отношении оркестровки сервисов и приложений на общих платформах CPS, так как именно здесь возникают особые требования к вертикальной и горизонтальной интеграции CPS, приложений и услуг в промышленных бизнес-процессах. Для «Индустрии 4.0» важно интерпретировать термин «оркестровка» в более широком смысле, чем это обычно бывает в контексте веб-сервисов. Следует явно включить создание общих служб и приложений в совместные процессы между компаниями.

 

Интернет вещей и услуг

 

Такие вопросы, как охрана и безопасность, уверенность, надежность, удобство использования, анализ в реальном времени и прогнозирование, будут приняты во внимание в процессе оркестровки и последующей эффективной, надежной и безопасной эксплуатации совместных производственных и сервисных процессов, а также для выполнения динамичных бизнес-процессов на CPS-платформах. Более того, это будет включать в себя решение проблем, связанных с широким спектром различных источников данных и конечных устройств. При межфирменном использовании платформ CPS в сфере IT программными и сетевыми провайдерами и собственно пользователями будет необходима эталонная архитектура, которая примет во внимание различные перспективы развития ИКТ и обрабатывающей промышленности (см. главу 5.1). Смоделированные методы будут обязаны разрабатывать новые приложения и услуги для этих CPS-платформ, того чтобы справляться с трудностями, связанными с увеличением функциональности, кастомизации, динамизма и сотрудничества между различными дисциплинами и организациями. Наличие надежной и эффективной сетевой инфраструктуры с широкополосной связью будет гарантом безопасного обмена данными.

 

2.6. Путь к «Индустрии 4.0»

 

Реализация видения концепции «Индустрии 4.0» будет включать в себя эволюционный процесс, который будет протекать с разной скоростью в отдельных секторах. Исследование на предмет перспектив «Индустрии 4.0» было проведено в начале года профессиональными ассоциациями BITKOM, VDMA и ZVEI, которые подтвердили важность этой темы для конкурентоспособности германской промышленности и необходимость добычи более полной и целостной информации. Около 47 % компаний, принявших участие в исследовании, отметили, что уже активно взаимодействуют с «Индустрией 4.0». 18 % говорят, что они были вовлечены в исследования «Индустрии 4.0», в то время как 12 % заявили, что уже испытали ее на практике.

 

Результаты исследований трендов Индустрии 4 в 2013 году

 

Три главные проблемы, связанные с реализацией этой концепции, были определены как стандартизация, организация труда и доступность продукта. Наряду с активным участием в рабочих группах, другие меры поддержки, предоставляемые компаниями для помощи по внедрению «Индустрии 4.0», включают в себя целевые семинары, где они могут обмениваться опытом и новостями. Профессиональные ассоциации будут играть важную роль в обеспечении постоянной коммуникации, в тесном сотрудничестве с социальными партнерами, академическими кругами и общественностью. Около 50 % опрошенных компаний заявили, что уже получили информацию об «Индустрии 4.0» через свои профессиональные ассоциации. В дополнение к вышесказанному WorkingGroup рассматривает следующие меры как одни из ключевых, необходимых для плавного перехода к «Индустрии 4.0» для бизнеса:

 

  • Осуществление в реальном времени действий, связанных с CPS, потребует доступности услуг сетевой инфраструктуры с точки зрения пространства, технического качества и надежности. В целях обеспечения конкурентоспособности Германии на международном уровне согласование услуг и бизнес-моделей на основе внедрения соответствующих международных стандартов должно быть подкреплено политикой как на национальном, так и на глобальном уровнях.
  • Бизнес-процессы в производстве в настоящее время часто еще очень статичны и реализуются через очень негибкие программные системы. Тем не менее они не могут быть в одночасье заменены системами, ориентированными на сервис. Это будет иметь большое значение для интеграции новых технологий в старые системы (или наоборот): старые системы должны быть модернизированы в системы с поддержкой действий в реальном времени.
  • Скорость разработки новых бизнес-моделей для производства в интернете вещей и услуг догонит темпы развития и динамизм самого интернета.
  • Сотрудники на ранних стадиях будут вовлечены в инновационные процессы, CPD и техническое развитие.
  • Для осуществления перехода к «Индустрии 4.0» отрасли ИКТ (которая привыкла к коротким инновационным циклам) необходимо будет работать в тесном контакте с машинами и фабриками, а также с мехатронными системами поставки (которые, как правило, работают с гораздо более длинными инновационными циклами) с целью разработки бизнес-модели, которая будет приемлема для всех партнеров.

 

Главное: в сочетании с умным производством, умной логистикой, умными сетями и умными продуктами более широкое использование интернета вещей и услуг в производстве трансформирует цепочки сбыта и приведет к появлению новых бизнес-моделей. Стратегия инициативности «Индустрии 4.0» будет использовать существующий технологический и коммерческий потенциал. «Индустрия 4.0» открывает новые перспективы развития для бизнеса и инновационных социальных инфраструктур.

 

Пример применения №1: снижение энергии, потребляемой конвейером для сборки кузова транспортного средства, когда он не используется.

 

Сегодня

 

В настоящее время многие производственные элементы или их части продолжают работать и потреблять большое количество энергии во время перерывов и выходных, пока никакое производство не идет. Например, 12 % от общего потребления энергии сборочной линией кузова транспортного средства, использующей технологию лазерной сварки, тратится во время перерывов на производстве. Конвейер работает по шаблону пять дней в неделю на три смены. Хотя этот сложный прибор не используется в течение выходных дней, он остается под напряжением, чтобы быстро возобновить производство сразу после окончания выходных. 90 % потребляемой во время перерывов мощности на производстве приходится на следующее: роботы (от 20 до 30 процентов), экстракторы (от 35 до 100 процентов) и лазерные источники и их системы охлаждения (от 0 до 50 процентов).

 

Завтра

 

Меры по энергосбережению: в будущем роботы будут выключаться даже во время коротких перерывов в работе, и такие отключения будут как нечто само собой разумеющееся. Во время длительных перерывов в работе они войдут в своего рода режим ожидания, известный как Wake-On-LAN. Экстракторы будут использовать двигатели с регулируемой скоростью, которые можно будет настраивать в соответствии с требованиями. В случае лазерных источников совершенно новые системы являются единственным способом улучшения. Сложенные вместе, эти меры позволяют уменьшить общее потребление энергии на 12 % (от 45 000 кВт до 40 000 кВт примерно), в то время как потребление энергии во время перерывов сократится на 90 %. Эти соображения энергоэффективности должны быть приняты во внимание с самых ранних стадий проектирования CPS.

 

Потенциальные выгоды

 

Координированное включение и отключение электропитания частей сборочной линии кузова транспортного средства приводит к повышению энергоэффективности. Хотя соотношение затрат и риска и экономическая эффективность модернизации существующих механизмов остаются не очень привлекательными, этот подход станет техническим стандартом для машин, которые будут разрабатываться под нормы «Индустрии 4.0».

 

3. Двойная стратегия: становимся ведущим игроком рынка и поставщиком

 

Четвертая промышленная революция («Индустрия 4.0») таит в себе огромный потенциал для обрабатывающей промышленности Германии. Широкое внедрение CPS на немецких заводах усилит немецкую промышленность за счет повышения эффективности отечественного производства. В то же время развитие технологии CPS предполагает расширение возможностей для экспорта технологий и продуктов. Следовательно, реализация концепции «Индустрии 4.0» должна быть направлена на использование потенциала рынка немецкой промышленности путем принятия двойной стратегии, включающей развертывание CPS в производстве с одной стороны и сбыта CPS-технологий и их продуктов в целях усиления производства оборудования германской промышленности – с другой.

 

3.1. Ведущая стратегия поставок

 

Ведущая стратегия поставок относится к потенциалу «Индустрии 4.0» как поставщика оборудования. Немецкие поставщики оборудования обеспечивают обрабатывающую промышленность ведущими мировыми техническими достижениями и, таким образом, имеют все шансы стать мировыми лидерами в области разработки, производства и маркетинга продуктов «Индустрии 4.0». Теперь жизненно необходимо найти умные способы сочетания выдающихся технологических достижений и новых возможностей, предоставляемых IT, в целях достижения скачка в инновациях. Именно это систематическое сочетание информационных и коммуникационных технологий с традиционными высокотехнологичными стратегиями положит начало изменению рынка, и усложняющиеся рыночные процессы будут управляться так, что компании могут открыть новые рыночные возможности для себя.

 

  • Существующие базовые информационные технологии должны быть адаптированы к конкретным требованиям производства и разрабатываться для конкретного приложения. Для обеспечения широкой эффективности необходимо будет улучшить производственную технологию и IT-системы на существующих установках, снабженных средствами CPS как часть стратегии перехода на «Индустрию 4.0». При этом необходимо будет разработать модели и стратегии для разработки и реализации CPS на новых площадках.
  • Если Германия хочет добиться прочного лидерства в качестве поставщика оборудования «Индустрии 4.0», то следует вести политику первоочередного поощрения научно-исследовательских, технологических и учебных инициатив с целью разработки методологий и пилотных приложений в области автоматизации инженерного моделирования и оптимизации системы.
  • Еще одним ключевым вопросом станет проблема использования технологий для создания новых сетей добавочной стоимости. Это будет подразумевать разработку новых бизнес-моделей, в частности, тех, которые будут связывать продукты с соответствующими им службами.

3.2. Стратегия захвата рынка

 

Ведущим рынком «Индустрии 4.0» является внутренний обрабатывающий рынок промышленности Германии. Для того чтобы успешно сформировать и успешно расширить такой рынок, предприятия должны быть связаны тесной связью между собой, как и их части, расположенные в разных местах. Это, в свою очередь, потребует логической и полной цифровой интеграции различных этапов создания стоимости и производственных циклов, линеек продуктов и соответствующих им систем. Конкретной задачей на этом этапе будет добиться одновременной интеграции новых сетей добавочной стоимости, уже развивающихся на глобальном уровне, и МСП, которые зачастую по-прежнему работают только на региональном уровне. Промышленность Германии во многом обязана своей мощью сбалансированной конструкции, содержащей большое количество средних и малых предприятий и меньшее количество крупных предприятий. Однако многие МСП не готовы к структурным изменениям, которые подразумевает «Индустрия 4.0» – или потому, что не обладают необходимыми кадрами, или потому, что по-прежнему относятся к этой стратегии со скепсисом. Поэтому ключевой стратегией для интеграции МСП в глобальные сети добавочной стоимости является разработка и внедрение комплексной инициативы передачи знаний и технологий. Например, пилотные приложения и примеры передового опыта крупных предприятий, а также малого и среднего бизнеса могут помочь развитию потенциала сетей добавочной стоимости и убедить малые и средние предприятия в необходимости принятия методологии и инструментария ведущих поставщиков. Это устранит барьеры между МСП и системами CPS и сделает возможным реализацию последних. Для осуществления этого необходимо ускорить развитие технологической инфраструктуры, в том числе широкополосной передачи данных. Также будет иметь большое значение обучение и подготовка квалифицированных рабочих и одновременное развитие эффективных организационных структур.

 

Эрнст Бёргбахер (Ernst Burgbacher)

 

«Экономика Германии характеризуется сильной производственной базой по части оборудования и машин, отраслей энергетической промышленности и машиностроения. Реализация концепции «Индустрии 4.0» станет основополагающим для ее развития в будущем – мы не можем позволить промышленности зайти в тупик».

 

Эрнст Бергбахер (Ernst Burgbacher), государственный секретарь Федерального министерства экономики и технологий

 

3.3. Двойная стратегия и ее ключевые особенности

 

Оптимальное достижение целей «Индустрии 4.0» будет возможно только при условии, если ведущий поставщик координирует свои действия в соответствии с ведущей рыночной стратегией для того, чтобы их потенциальные плюсы дополняли друг друга. Далее такой подход будет упоминаться как двойная стратегия. Она включает в себя три ключевых особенности:

 

  • разработка межфирменных цепочек добавленной стоимости и сетей посредством горизонтальной интеграции;
  • цифровая техника, используемая по всей цепочке создания стоимости продукта;
  • разработка, внедрение и вертикальная интеграция гибких и конфигурируемых производственных систем в рамках предприятий.

 

Эти особенности являются ключевыми компонентами, необходимыми для достижения стабильной позиции на нестабильных рынках и адаптации деятельности по созданию стоимости к изменяющимся требованиям рынка. Особенности такой двойной стратегии позволят компаниям-производителям добиться быстрого и эффективного производства продукции по рыночным ценам в контексте весьма динамичного рынка.

 

3.3.1. Горизонтальная интеграция через сети добавочной стоимости

 

Модели, конструкции и реализация горизонтальной интеграции через сети добавочной стоимости должны отвечать на следующий ключевой вопрос:

 

Как бизнес-стратегии компаний, новые сети добавочной стоимости и новые бизнес-модели могут быть реализованы и поддержаны с помощью технологий CPS? Этот вопрос относится в равной мере к области научных исследований, разработки и применения. В дополнение к «бизнес-моделям» и «формам сотрудничества между различными компаниями» необходимо также обратиться к таким темам, как «устойчивость», «защита ноу-хау», «стратегии стандартизации» и «долгосрочное обучение и развитие инициативы персонала».

 

Горизонтальная интеграция через цепочку создания

 

3.3.2. Инженерия полного цикла по всей сети добавочной стоимости

 

Следующий ключевой вопрос возникает в связи с целью достижения полной цифровой интеграции на протяжении всего процесса производства так, что цифровые и реальные пространства будут полностью объединены на протяжении всей сети создания добавочной стоимости, между различными компаниями и с учетом требований заказчика: Как системы CPS могут быть использованы для достижения полного цикла бизнес-процесса, включающего в себя технический процесс? 

 

Инженерия end-to-end

 

В связи с этим моделирование играет ключевую роль в управлении технологическими системами возрастающей сложности. Соответствующие информационные системы должны быть развернуты для обеспечения полной поддержки на протяжении всего цикла создания стоимости, от разработки продукта до производства системотехники, производства и обслуживания. Целостный системный инженерный подход необходим для охватывания различных технических дисциплин. Для осуществления этого требуются квалифицированные инженерные кадры.

 

3.3.3. Вертикальная интеграция и сетевые производственные системы

 

Говоря о вертикальной интеграции, можно вывести следующий ключевой вопрос:

 

Как можно использовать CPS для создания гибких и реконфигурируемых производственных систем? На умных заводах будущего производственные структуры не будут определены заранее и зафиксированы. Вместо этого будет существовать набор ИТ-правил конфигурации, который будет использоваться для каждого отдельного случая на индивидуальной основе, с использованием автоматически создаваемой определенной структуры (топологии), которая будет включать в себя все относящиеся к ней модели, данные, связи и алгоритмы. Для достижения вертикальной интеграции важно обеспечить полную цифровую интеграцию привода и датчиков на различных уровнях, вплоть до ERP. Также необходимо будет разработать систему модуляризации и повторного использования стратегий. Кроме того, мастера и операторы должны понимать влияние этих подходов на функционирование производственной системы.

 

Вертикальная интеграция

 

Главное: «Индустрия 4.0» может служить для создания горизонтальных сетей добавочной стоимости на стратегическом уровне и обеспечения полной интеграции по всей цепочке создания стоимости на уровне бизнес-процесса и позволяет создавать сетевые производственные системы вертикальной интеграции. Реализация стратегии «Индустрии 4.0» – с точки зрения как финансирования исследований, так и конкретных мер по разработке и внедрению – должна базироваться на двойной стратегии, направленной на достижение цели по выходу на ведущее положение на рынке и положение ведущего поставщика.

 

Пример применения 2: инженерные системы в цепочке создания стоимости.

 

Преимущества: всеобъемлющая цифровая инженерная система и оптимизация цепочки добавленной стоимости обеспечат то, что клиентам больше не придется выбирать из заранее определенного диапазона продуктов, указанных изготовителем. Вместо этого они смогут смешивать и сочетать отдельные функции и компоненты продуктов для удовлетворения своих потребностей.

 

Сегодня

 

Интерфейсы между IT-системами

 

Сегодняшние цепочки создания стоимости – от требований заказчика к архитектуре и производству – нередко формируются в течение многих лет и, как правило, относительно статичны. Системы IT могут обмениваться информацией при помощи различных интерфейсов, но только в отношении конкретных индивидуальных случаев. При таких условиях нет полного обзора продукта, производящегося в настоящее время. В результате клиенты не могут свободно выбирать все функции и особенности своего продукта, хоть технически это и возможно. Например, можно заказать «дворники» для конкретной марки автомобиля, но не для лимузина от той же компании. Кроме того, затраты на техническое обслуживание системы IT сейчас по-настоящему высоки.

 

Завтра

 

Ориентированное на модели развитие через системы CPS обеспечивает полное развертывание, по образцу цифровой методологии, которая охватывает все аспекты требований заказчика к архитектуре продукта и производству продукции. Это позволяет изобразить и зафиксировать в цепи инженерного инструментария все взаимозависимости.

 

Производственная система развивается параллельно на основе тех же парадигм, что означает, что она всегда идет в ногу с развитием продукта. В результате изготовление отдельных продуктов становится возможным. Это позволяет сохранить текущую стоимость установленной базы путем перехода к данному инструментарию постепенно, в течение ряда этапов.

 

4. Исследовательские требования

 

И, хотя «Индустрия 4.0» во многом будет осуществляться самой промышленностью, по-прежнему существует необходимость в дальнейшем исследовании. Рабочая группа «Индустрии 4.0» определила и представила главные, средние и долгосрочные требования к исследованиям и действиям в октябре 2012 года. Они приведены в следующем разделе. Основной целью «Индустрии 4.0» является реализация двойной стратегии, основанной на координации ведущего поставщика и ведущих рыночных стратегий. Это должно быть подкреплено научно-исследовательской деятельностью. В «Индустрии 4.0» ожидается, что революционные приложения будут происходить главным образом за счет объединения ИКТ с производством и технологией автоматизации. Для того чтобы это произошло, существующие функции CPS необходимо адаптировать в среднесрочной перспективе для размещения в производственных системах. Это потребует, чтобы машина и преимущества изготовителей завода как интеграторы были объединены с компетенциями ИКТ и отраслей промышленности автоматизации, чтобы установить предназначенные, творческие процессы развития для создания нового CPS.

 

Новый уровень взаимодействия, необходимого для достижения непрерывной цепи интеграции видов продуктов, производственных ресурсов и производственных систем, требует огромной научно-исследовательской работы в долгосрочной перспективе. Приоритет для будущего исследования переходит к расследованию и развитию полностью поддающихся описанию, управляемых, контекстно зависимых и контролируемых или автономных производственных систем. В долгосрочной перспективе они будут состоять из функциональных CPS-компонентов, взятых из межотраслевой дисциплины, модульные инструментарии могут или использовать вспомогательные функции, или объединить в себе синергетически существующую инфраструктуру во время производства. Это должно быть возможно для значительного увеличения интеграции запланированных и реальных производственных процессов. Поэтому необходимо разработать для исследования модульные CPS и соответствующие каталоги компонентов как ключ любой умной фабрики. Квантовый прыжок будет достигнут, только если существующие базовые технологии будут разработаны прикладным способом, чтобы ответить определенным требованиям условий производства. Полученные методы, подходы и примеры наиболее успешной практики будут нуждаться в распространении через разные уровни стоимости сети, чтобы достигнуть межотраслевых осведомленностей и передачи технологий. Именно по этой причине раздел на двойные стратегии (см. главу 3) имеет уже глубокий взгляд на три из пяти центральных научно-исследовательских тем:

 

1. Горизонтальная интеграция через структурные модели бизнес-процессов

 

2. Непрерывная разработка через все цепочки значений

 

3. Вертикальная интеграция и создание сети производства

 

В долгосрочной перспективе это управляемое технологией исследование, сосредоточенное вокруг производственных приложений системы, закончится увеличением междисциплинарного сотрудничества между фирмами или отделами, которое будет действовать как стратегический инструмент реализации для преобладающе малого и среднего оборудования заводов-изготовителей. Это позволит промышленности реагировать на требования рынка и утвердиться в качестве ведущего поставщика широкого спектра новых продуктов, услуг и моделей бизнеса. Тем не менее междисциплинарность не придет за счет расширения сотрудничества между инженерами и инженерами по автоматизации. Значительное влияние четвертой промышленной революции на промышленном предприятии – это то, что нужно будет решать завтра как с помощью научных исследований, так и на практическом уровне. Это приводит нас к четвертому исследовательскому требованию:

 

4. Новые социальные инфраструктуры на рабочем месте

 

В интересах социальной ответственности необходимо увеличить вовлеченность и усиливать взаимодействие сотрудников с точки зрения использования их навыков и опыта в отношении обоих творческих процессов проектирования и планирования, а также в оперативной рабочей среде. Поэтому CPS требует новых структур организации работы, покрывающих всю структурную модель бизнес-процессов, чтобы повысить производительность сотрудников и обеспечить организационные структуры, которые поддерживают развитие индивидуумов на протяжении всей жизни.

 

Вольфганг Вальштер (Wolfgang Wahlster)

 

«Через «Индустрию 4.0» мы будем позволять изменение парадигмы во взаимодействии человеческих технологий. Машины будут приспосабливаться к потребностям людей, а не наоборот. Умные промышленные системы с помощью многомодальных пользовательских интерфейсов перенесут цифровые технологии изучения непосредственно в рабочее место».

 

Вольфганг Валштер (Wolfgang Wahlster), генеральный директор немецкого научно-исследовательского центра Искусственного интеллекта (DFKI GmbH), участник коммуникации Promoters Group Союза промышленного научного исследования

 

Междисциплинарный подход должен быть применен к этим проблемам, привлекая экспертные знания команды, включающей инженеров, экспертов по IT, психологов, эргономистов, социальных и профессиональных ученых, врачей и проектировщиков.

 

Основной обзор, представленный выше, указывает, что практические методы и базовые технологии в настоящее время по-прежнему широкодоступны во многих областях, что позволяет проводить совместную работу в сфере разработки производства и автоматизации. Чтобы гарантировать, что они могут использоваться в различных компаниях и отраслях промышленности с различными системами IT, техническими ресурсами и компетенциями, базовые технологии ИКТ должны быть адаптированы к требованиям разработки автоматизации. Учреждение практической справочной архитектуры будет дальнейшим ключом к успеху. Среди прочего этот аспект относится к необходимости создания услуг на основе режима реального времени с поддержкой инфраструктур как платформ ИКТ для вертикальной и горизонтальной интеграции. Эти инфраструктуры должны быть стандартизированы так, что они могут быть использованы различными компаниями и технологически организованы для широкого распространенного создания общих рабочих сетей путем создания соответствующих веб-служб. Это приводит нас к последней области, где исследования и действия по-прежнему требуются для «Индустрии 4.0»:

 

5. Киберфизическая технология систем

 

Объединенные требования были разделены на эти пять областей исследования, описанных в этой секции. Обратная связь, полученная через рабочую группу «Индустрии 4.0», включая вклады от деловых кругов и научных сообществ, основывается на рекомендациях Communication Promoters Group, которые были представлены Союзу промышленного научного исследования в двух отчетах в январе и сентябре 2011. Остается желательным осуществить эти рекомендации, вместе с результатами BMBF-спонсируемых «Интегрированных текущих исследовательских задач проекта, Киберфизические Системы» и изучаемого BMWi «Das wirtschaftliche Potential des Internets der Dienste» (Экономический потенциал интернета услуг). Следовательно, они должны быть поняты как относящиеся к потребности приспособить базовые технологии ИКТ к требованиям автоматизации и машиностроения, включая продолжение усилий удовлетворить общие требования исследования в этом отношении. Они должны также быть расценены как конкретное описание действий, требуемых для осуществления видения, описанного выше для определенного применения «промышленного строительства». Чтобы обеспечить идеи и руководство для состава соответствующих программ финансирования, рабочая группа «Индустрии 4.0» определила ключевые действия и требования исследования для среды к длительному сроку.

 

Главное: интенсивный диалог между соответствующими министерствами и платформой «Индустрия 4.0» будет требоваться, чтобы соединить всесторонний пакет финансирования промышленности и научного сообщества. Платформа «Индустрия 4.0» должна гарантировать, что ее Промышленный руководящий комитет и Научный консультативный комитет включают экспертов от сфер производства, автоматизации и IT, юристов и управленческих экспертов и социологов. Рабочие группы «Индустрии 4.0» должны пригласить дополнительных экспертов от научных сообществ и деловых кругов помогать с очередной задачей составления всесторонних дорожных карт НИОКР (R&D), которые приспосабливают объединенные рекомендации исследования к определенным требованиям каждой рабочей группы. В дополнение к облегчению обсуждений и неофициальных обменов в пределах сообщества «Индустрии 4.0» платформа «Индустрии 4.0» должна также определить потенциальные совместные действия между различными проектами и партнерствами, которые являются в настоящее время существующими.

 

5. Приоритетные области для действия

 

«Индустрия 4.0» – сложная инициатива, которая охватывает несколько частично накладывающихся областей. В октябре 2012 рабочая группа «Индустрии 4.0» представила всеобъемлющее собрание среднесрочных и долгосрочных рекомендаций исследования. Следующие разделы сосредотачиваются на ключевых приоритетных областях, в которых, как полагает рабочая группа, есть потребность в конкретной промышленной политике и бизнес-решениях, которые будут взяты в качестве рекомендаций для внедрения. Платформа «Индустрии 4.0» была разработана, чтобы сформировать процесс внедрения.

 

5.1. Стандартизация и открытые стандарты для справочной архитектуры

 

Если «Индустрия 4.0» должна позволить межфирменную организацию сети и интеграцию через структурные модели бизнес-процессов, то это произойдет в том случае, если соответствующие стандарты будут развиты. Усилия по стандартизации должны сосредоточиться на том, чтобы предусматривать механизмы сотрудничества и механизмы обмена информацией. Полное техническое описание и внедрение этих условий упоминается в качестве справочной архитектуры.

 

Справочная архитектура – это общая модель, которая относится к продуктам и услугам всех компаний партнера. Это служит основой для структурирования, развития и интеграции технологических систем, относящихся к «Индустрии 4.0». Представлено в форме приложений и услуг программного обеспечения.

 

Так как структурная модель бизнес-процессов в «Индустрии 4.0» включает несколько различных компаний с совсем другими бизнес-моделями, роль справочной архитектуры должна сплотить эти расходящиеся подходы в единственный, общий подход. Для этого потребуется достижение определенных договоренностей об основных структурных принципах, интерфейсах и данных между партнерами.

 

Пример производственной системы служит, чтобы обрисовать в общих чертах некоторые другие точки зрения, которые должны были быть объединены в справочную архитектуру:

 

  • перспектива производственного процесса с точки зрения обработки и транспортных функций;
  • перспектива определенных сетевых устройств в производственной системе, таких как умные устройства автоматизации, полевые устройства, промышленная сеть, программируемые логические контроллеры, рабочие органы, мобильные устройства, серверы, автоматизированные рабочие места, веб-устройства доступа и т. д;

 

Эталонная архитектура для соединения Интернета вещей и Интернета Услуг

 

  • перспективы приложений в производственной среде, такие как получение и накопление данных через датчики, последовательный контроль, непрерывный контроль, блокировка, рабочие данные, машинные данные, обработка данных, архивирование, анализ тенденции, планирование и функции оптимизации и т. д.;
  • перспективы приложений, использующихся одной или более компаниями, например, для делового планирования и управления, межфирменной логистики или поддержки структурных моделей бизнес-процессов, включая соответствующие интерфейсы и интеграцию с производственной средой;

 

Примеры различных перспектив

 

  • техническая перспектива в производственной системе (жизненный цикл продукта/изделия/PLM). Например, это может включать данные об использовании, полученные из производственного процесса, чтобы запланировать необходимые ресурсы (и с точки зрения оборудования, и с точки зрения человеческих ресурсов).

 

Впоследствии было бы возможно последовательно оптимизировать машины с точки зрения их механических, электрических и технологических свойств автоматизации, прямо до пункта, где производственная система настроена и принесена онлайн, также принимая во внимание операцию и обслуживание.

 

Задачи

 

Первая задача состоит в сближении различных установленных взглядов на вещи, которые существуют сейчас в следующих сферах:

 

  • производство, машиностроение, технологии производственных процессов;
  • средства автоматизации;
  • ИТ и интернет.

 

Так как концепция «Индустрии 4.0» подразумевает сотрудничество между компаниями в сферах оборудования, инженерной автоматизации и программного обеспечения, первым шагом будет создание общей базовой терминологии. Хотя несколько установленных стандартов уже используются различными техническими дисциплинами, профессиональными ассоциациями и рабочими группами, общепринятого стандарта терминологии на данный момент нет. Поэтому для существующих стандартов необходимо обобщение и включение в новый глобальный терминологический эталон. Такая эталонная архитектура не может развиваться в нисходящем порядке – так как понадобится интеграция нескольких различных точек зрения, такой подход займет слишком много времени. Поэтому она должна развиваться путем приращения новых элементов и развития с разных отправных точек. В связи с этим стратегии, часто реализуемые в конкретном проекте на локальных условиях, должны быть развиты до уровня мирового стандарта. Таким образом, важно будет позаботиться о том, чтобы интерфейсы оставались актуальны и стабильны в течение многих лет. В интернете подход к стандартизации основывается на различных парадигмах, в настоящее время являющихся нормой в машиностроении и обрабатывающей промышленности, например:

 

  • открытые операционные системы: в случае Linux сообщество бизнеса, научно-исследовательских учреждений и отдельных лиц, включающее более 2000 разработчиков в более чем 100 странах, развивает и поддерживает одну из самых успешных в мире операционных систем;
  • открытые инструменты разработки: сообщество более чем 1500 разработчиков и миллионов пользователей разрабатывает программное обеспечение для необходимых приложений;
  • открытая коммуникационная инфраструктура: «Заявки на комментарии» – технические и организационные документы, опубликованные через интернет-сообщество, которые были созданы еще 07.04.1969. Их широкое применение превратило их в фактические стандарты. В качестве примеров можно назвать интернет-протокол (TCP/IP) и протокол электронной почты (SMTP).

 

Эти парадигмы позволяют процессу стандартизации протекать гораздо быстрее. Наконец, нужно будет построить систему доверия в эталонной архитектуре новой терминологии. Это особенно важно в отношении защиты. Также важно позаботиться о том, чтобы все предполагаемые пользователи эталонной архитектуры были задействованы в ее создании с самых ранних стадий.

 

Рекомендуемые действия

 

Для «Индустрии 4.0» рекомендуется создать рабочую группу, чьей задачей будет исключительно работа над стандартизацией и созданием эталонной архитектуры. В ее задачи будет входить:

 

  • Построение общего понимания целей, выгод, рисков и стратегии построения доверительных отношений, необходимых для осуществления совместных мер. Профессиональные ассоциации должны взять на себя работу по укреплению доверия.
  • Построение стройной ключевой терминологии и последующее производство «Глоссария "Индустрии 4.0"». Кроме того, следует уделить пристальное внимание тем аспектам следующих проблем, которые имеют непосредственное отношение к содержанию концепции «Индустрии 4.0»:
    • универсальные модели (основные базовые и эталонные модели);
    • стандарты для сервисной архитектуры «Индустрии 4.0»;
    • стандарты для высшей процедурной и функциональной автоматизации;
    • терминологические стандарты;
    • понимание автономных и самоорганизующихся систем, а также их планирования, эксплуатации и безопасности;
    • поддержание характеристик и структуры системного описания;
    • миграция существующих структур.
  • Создание карты существующих органов стандартизации. Текущие и установленные подходы к автоматизации эталонной архитектуры будут затем расположены на карте. Это может служить основой для оценки проделанной работы и последующего развития.
  • При создании карты взять во внимание эффективность затрат и временные ограничения. Необходимо применить целостный подход для достижения разумного баланса между стандартизацией и индивидуальностью. Структура должна быть открытой и прозрачной, и все заинтересованные стороны должны быть вовлечены в разработку и использование стандартов. Модель лицензирования также должна быть открыта.
  • Создание сообщества «Индустрии 4.0», состоящего из представителей разных компаний, заинтересованных в технической реализации эталонной архитектуры и способных работать над ней в долгосрочной перспективе. Это потребует выбора подходящей модели лицензирования и правил сообщества.
  • Другие задачи по созданию рекомендаций, оценке и мотивации, входящие в компетенцию рабочей группы.

 

Рабочая группа также рекомендует создать флагманские проекты, чьей целью будет демонстрация успешного создания и развития эталонных архитектур. Также возможно создание архитектур на тему инженерии полного цикла, управления процессом производства в реальном времени и контроля высокодинамичных технологических процессов производства.

 

5.2. Управление комплексными системами

 

Продукты и связанные с ними системы становятся все более и более сложными. Это результат увеличения функциональности, расширения возможностей конфигурации продукта, более динамичных требований поставки, растущей интеграции различных технических дисциплин и организаций и стремительно меняющихся форм сотрудничества между разными компаниями. Моделирование может стать инструментом контроля растущей сложности. Модели являются представлением реального или гипотетического сценария и включают в себя только те аспекты, которые имеют непосредственное отношение к рассматриваемому вопросу. Создание моделей является важной стратегией в цифровом мире и имеет центральное значение для концепции «Индустрии 4.0».

 

Принципиальное отличие может быть выделено между двумя видами моделей:

 

  • Модели планирования обеспечивают прозрачность процесса создания добавочной стоимости и создания комплексных систем. Примером такой модели может стать схема, используемая инженером для объяснения того, как он осуществил те или иные функции для удовлетворения требований, предъявляемых к системе.
  • Пояснительные модели описывают существующие системы для приобретения знаний о них через модель. Этот процесс обычно подразумевает некоторые виды анализа. Например, моделирование может быть использовано для расчета энергопотребления на заводе. Пояснительные модели часто используются для проверки проектных решений.

 

Таким образом, цифровой мир в значительной мере влияет на дизайн моделей мира реального, и наоборот.

 

Тот факт, что модели, как правило, содержат формализованное описание, означает, что они могут быть обработаны компьютером, а следовательно, компьютеры могут взять на себя некоторые рутинные инженерные задачи, такие как выполнение расчетов или некоторые повторяющиеся действия. Одним из главных преимуществ моделей является то, что они позволяют автоматизировать действия, до этого выполнявшиеся вручную, и перевести в цифровой мир действия, осуществлявшиеся в реальном.

 

Модели таят в себе огромный потенциал – и не только в рамках «Индустрии 4.0». Например, они позволяют снизить риски, связанные с проектировкой, за счет раннего обнаружения ошибок, ранней верификации требований, предъявляемых к системе, и анализа возможностей по удовлетворению этих требований. Также они могут обеспечить прозрачный поток информации, что способствует более эффективной инженерии из-за улучшения междисциплинарного сотрудничества. Пояснительные модели, которые описывают взаимодействие в реальном мире, полезны не только для проверки целей в ходе разработки и проектирования. В будущем они будут использоваться в процессе производства с целью проверки его состояния, для выявления износа и других нарушений без необходимости остановки оборудования.

 

Задачи

 

В малых и средних предприятиях до сих пор использование моделей для настройки и оптимизации процесса не является стандартной практикой. Поэтому одной из главных задач для «Индустрии 4.0» будет популяризация потенциала моделей в инженерном сообществе для экипировки последнего современными методами и инструментами для использования моделей, описывающих реальные системы в виртуальном мире. Существует несколько сценариев (например, химические реакции в процессе производства), трудно поддающихся моделированию.

 

Поначалу разработка моделей для «Индустрии 4.0» будет значительно дороже по сравнению с теми подходами, которые моделирование не используют. Это объясняется тем, что действия по созданию добавочной стоимости перенесены на более ранние стадии процесса для того, чтобы сократить расходы в дальнейшем. Это сразу поднимает вопрос об экономической эффективности моделирования. Ответ, очевидно, зависит от типа бизнеса. Компании более склонны принять высокие начальные инвестиции в отраслях с большими объемами производства (например, в автомобильной промышленности) или отраслях со строгими стандартами безопасности (например, сектор авионики). Они менее склонны к инвестициям в производство небольших объемов или производство отдельных продуктов. Процент затрат, связанных с противодействием клиентоориентированных действий и действий, независимых от клиента, также играет важную роль в этом отношении. Это ключ к успеху моделей, которые должны быть разработаны экономически эффективно и продуктивно использованы не только на стадии проектирования, но и на последующих этапах, в том числе на этапе операции. 

 

Пример архитектуры для CPS-платформы

 

Моделирование и симуляция могут быть осуществлены только квалифицированными специалистами. Поэтому важно, чтобы компании были в состоянии удовлетворить потребности этих экспертов. В настоящее время сотрудники МСП в машиностроении, обладающие компетенцией в данной области, расцениваются как «гики». Наконец, целостный подход должен быть принят к «введению» в моделирование для «Индустрии 4.0». Во-первых, необходимо будет взять во внимание продукт и производственную систему, как с точки зрения оснащения их модульными конструкциями, так и обеспечения участия различных дисциплин (например, производственная и автоматизированная инженерия и информационные технологии). Во-вторых, фактическое развитие инженерных и производственных процессов, происходящее на предприятии, должно быть рассмотрено на индивидуальной основе. Наконец, моделирование требует эффективного программного обеспечения, оптимизированного и адаптированного для того, чтобы обеспечить необходимую функциональность; а также интегрированного с существующими инструментами и процессами.

 

Рекомендуемые действия

 

Рабочая группа «Индустрии 4.0» рекомендует создать рабочую группу, которая будет исследовать исключительно моделирование как средство управления сложными системами (в частности – в сфере машиностроения). Перед ней будут стоять следующие задачи:

 

  • проведение репрезентативного опроса для выявления наиболее актуальных потребностей в области моделирования, целью которого будет сужение этой крайне широкой предметной области с наиболее важными аспектами в плане реализации;
  • обмен положительным опытом, особенно среди малых и средних предприятий, с целью распространения информации об основополагающем значении моделирования. Потенциальные темы такого обмена: модуляризация, виртуальный стартап и цифровой завод. Кроме того, на таких дискуссиях могут обсуждаться вопросы миграционной стратегии и преодоления барьеров. Также им потребуется модерация, которая будет действовать в качестве единого справочного бюро по вопросам моделирования от потенциальных пользователей;
  • рабочая группа должна поощрять создание общих групп пользователей для использующих конкретный инструмент или для его производителей (продакт-менеджеры, архитекторы) и инструкторов с целью достижения лучшего взаимопонимания. При этом внимание должно быть сконцентрировано на целевой группе машинного и фабричного производства, для того чтобы обеспечить производителей оборудования платформой для оптимального решения их проблем. Также было бы желательно, чтобы группы пользователей определенного инструмента вносили свой вклад касательно опыта его использования;
  • кроме того, рабочая группа должна содействовать развитию соответствующих руководящих принципов;
  • в дополнение к деятельности платформы должны быть проведены акции по подготовке, повышению квалификации и непрерывному обучению в сфере моделирования и инженерных систем. Это включает в себя и меры по обучению молодых инженеров, и меры НПР для их более опытных коллег. Содержание обучения должно соответствовать требованиям производственных компаний.

 

Рабочая группа также рекомендует создание флагманских проектов для развертывания и тестирования существующих методов и средств моделирования для демонстрации его ценности в различных ситуациях (массовое производство против малого, обрабатывающая промышленность против перерабатывающей и проч.).

 

5.3. Предоставление широкополосной связи для промышленности

 

Если системы CPS будут вводиться повсеместно, то необходимо будет обеспечить инфраструктуру связи, допускающую обмен информацией в гораздо больших объемах и высшего качества, чем это возможно в действующих сетях связи. Поэтому основным требованием для «Индустрии 4.0» будет совершенствование существующих сетей для обеспечения надежности, качества обслуживания и повсеместной доступности полосы пропускания. В соответствии с рекомендациями Национального IT-саммита, представленными в Ежегоднике цифровой инфраструктуры за 2011-й год, широкополосный интернет должен вводиться в массовом масштабе, как внутри Германии, так и между Германией и ее странами-партнерами. Высокая эксплуатационная надежность широкополосного доступа имеет решающее значение для машиностроения и автоматизации инженерных приложений. Гарантированное время задержки и устойчивая связь являются ключевыми, так как они оказывают непосредственное влияние на производительность приложений. Сетевые операции должны при этом более соответствовать требованиям бизнеса.

 

  • Связанные и объединенные соглашения об уровне обслуживания;
  • доступность и производительность полосы пропускания;
  • поддержка отладки канала передачи данных, а также предоставление соответствующих технических средств;
  • обеспечение доступной/гарантированной мощности трафика;
  • SMS-уведомления о доставке для всех операторов мобильной связи;
  • стандартизированные интерфейсы программных приложений, необходимые для покрытия всех провайдеров;
  • управление тарифом;
  • управление стоимостью контрактов мобильной связи;
  • качество обслуживания (фиксированная полоса пропускания);
  • доступный глобальный роуминг;
  • широкое распространение встроенных сим-карт;
  • спутниковая связь в тех районах, где отсутствует другая (например, малонаселенные области).

 

Эта базовая инфраструктура необходима не только для «Индустрии 4.0», но и для всех CPS-приложений, в том числе в области энергетики и здравоохранения.

 

Проблемы

 

Общие требования к эффективной инфраструктуре широкополосной связи включают в себя простоту, масштабируемость, доступность и безопасность.

 

Рекомендуемые действия

 

Рабочая группа «Индустрии 4.0» настоятельно рекомендует осуществление рекомендаций по расширению инфраструктуры широкополосного интернета в Германии, которые были предложены на Национальном IT-саммите в 2011 году. Необходимо провести исследования конкретных приложений для установления точной пропускной способности, необходимой для «Индустрии 4.0» в режиме реального времени.

 

5.4. Охрана и безопасность как критические факторы успеха «Индустрии 4.0»

 

Охрана и безопасность являются двумя ключевыми аспектами в отношении производственных мощностей, а также продуктов, ими производимых. С одной стороны, они не должны представлять опасность для людей или окружающей среды, в то время как с другой и средства, и продукты производства, в частности, данные и ноу-хау, содержащиеся в них, должны быть защищены от несанкционированного доступа. В отличие от охраны, проблемы безопасности были важным фактором в дизайне производственных средств и производимых ими продуктов в течение многих лет. Безопасность регулируется целым рядом правил и стандартов, регулирующих создание и эксплуатацию систем. Информационные технологии впервые соприкоснулись с механикой и электроникой ближе к концу 1960-х годов («Индустрия 3.0»), что повлекло резкое увеличение защиты и требований безопасности в производственной среде. В дополнение к тому, что понадобилось представить твердые доказательства эксплуатационной безопасности, проблемы защиты и охраны тоже вскоре стали очевидны. Многие вопросы охраны и безопасности, которые возникли еще в «Индустрии 3.0» (которую можно назвать «бета-версией» «Индустрии 4.0»), до сих пор не решены в полной мере. Меры безопасности, как правило, принимаются медленно и часто обеспечивают лишь частичные исправления. А с появлением «Индустрии 4.0» возникнет ряд дополнительных требований к охране и безопасности. Основанные на CPS-системах предприятия «Индустрии 4.0» будут вовлекать в себя все больше высококвалифицированных сетевых системных структур, включающих большое количество людей, IT-систем, компонентов автоматизации и машин. Обмен информацией в больших объемах и довольно часто в короткие сроки происходит между технологическими компонентами системы, многие из которых действуют автономно. В то же время все большее и большее число элементов задействовано в цепочке создания стоимости (см. разделы 2 и 3). Однако охрана и безопасность – всегда свойства всей системы. Таким образом, в дополнение к вопросам эксплуатационной безопасности наличие обширных сетей и гипотетическая возможность доступа в систему третьих лиц означают возникновение целого ряда новых вопросов безопасности в контексте «Индустрии 4.0». И чтобы ее реализация стала возможной, необходимо следовать следующим указаниям:

 

  1. Безопасность при конструировании как ключевой принцип проектирования. В прошлом безопасность от внешних атак, как правило, обеспечивалась физическими мерами, такими как ограничение доступа. В производственных системах, основанных на CPS, добавить функции безопасности в какой-то поздний момент будет недостаточно. Все аспекты, связанные с безопасностью, должны быть вмонтированы в систему с самого начала.
  2. Стратегии, архитектуры и стандарты IT-безопасности должны быть разработаны и реализованы для того, чтобы обеспечить высокую степень конфиденциальности, целостности и доступности в момент взаимодействия между этими открытыми, сетевыми и гетерогенными элементами. Они также должны обеспечить надежное и недорогое решение защиты процесса ноу-хау, прав на интеллектуальную собственность и данных в целом для каждого отдельного производителя и оператора, в отношении как внешних, так и внутренних элементов.

 

Именно поэтому в «Индустрии 4.0» так необходим глобальный подход к безопасности. Важно учитывать влияние охраны (криптографические процессы или процедуры аутентификации) на безопасность (срочные функции, доступность ресурсов) и наоборот (влечет ли повышенная охрана подсистемы повышение риска кибератак). Кроме того, с учетом нынешней ситуации двойная стратегия необходима и в сфере охраны и безопасности.

 

Во-первых, существующие заводы должны быть обновлены согласно новым требованиями безопасности. Обычно длительные сроки службы машин и короткие инновационные циклы вкупе с гетерогенными и иногда очень старыми инфраструктурами означают, что это будет далеко не легкая задача.

 

Во-вторых, необходимо разработать решения для новых заводов и машин. Переход к четвертой промышленной революции должен быть как можно более безболезненным и хорошо понятным всем заинтересованным сторонам. Одним из ключевых аспектов на обеих основах стратегии и для всех участников цепи создания стоимости будет достижение консенсуса по вопросам охраны и безопасности до начала реализации.

 

«Безопасность» определяется как то, что технологические системы (машины, производственные объекты и продукция) не должны создавать опасность для людей и окружающей среды, в то время как «охрана» подразумевает то, что сама система должна быть защищена от неправомерного использования и несанкционированного доступа. Различные аспекты этих двух понятий относятся к «Индустрии 4.0», поэтому необходимо будет провести между ними четкое различие.

 

Охрана/IT-охрана/киберохрана: защита данных в цифровых системах от неправомерного использования, например, от несанкционированного доступа, модификации или уничтожения. Целями мер по совершенствованию охраны является увеличение конфиденциальности (ограничение доступа к данным и услугам конкретных машин/пользователей), целостности (точность/полнота данных и правильная эксплуатация услуг) и доступности (определяет способность системы выполнить функцию в конкретный момент времени). В зависимости от технологической системы и услуг, которые она предоставляет, охрана обеспечивает основу для конфиденциальности информации, то есть защиты физических лиц в отношении нарушения их личных прав. Она также включает в себя защиту ноу-хау, то есть права на интеллектуальную собственность.

 

Безопасность: отсутствие рисков и угроз для человека и окружающей среды в результате работы системы. Безопасность требует как эксплуатационной безопасности, так и высокой степени надежности. В зависимости от технологической системы безопасность может также включать дополнительные аспекты, такие как предотвращение механических или электрических повреждений, радиационную защиту, профилактику опасностей, связанных с паром или высоким давлением и т. д. Эксплуатационная безопасность относится к аспектам безопасности, зависящим от правильной работы системы или предоставляемым самой системой. К элементам, обеспечивающим эксплуатационную безопасность, относятся низкая вероятность провала, высокая отказоустойчивость (то есть способность продолжать правильную работу даже при возникновении неисправностей) и надежность (способность гарантировать основные функциональные особенности в случае неисправности). Надежность относится к вероятности (технологической) системы поддерживать правильную работу в течение определенного периода времени в данной среде.

 

Проблемы

 

Охрана и безопасность встречается с множеством различных проблем в контексте концепции «Индустрии 4.0». Совершенно независимо от технических вопросов проблема охраны и безопасности будет включать в себя ряд коммерческих, психологических и образовательных аспектов. Например, в настоящее время в промышленности отсутствуют полностью стандартизированные операционные платформы для адекватной защиты, разработанные с учетом требований к их реализации и стоимости, так что они не могут рассматриваться как полноценные носители затрат. Часто просто невозможно что-то сделать для расширения или модернизации существующей инфраструктуры, так как многие решения по охране и безопасности были уже разработаны для других отраслей промышленности и их приложений. Кроме того, безопасность часто играет ключевую роль, особенно в связи с IT-сферой. В настоящее время мы наблюдаем серьезный разброс касательно информированности о вопросах безопасности в различных отраслях промышленности. В связи с тем, что «Индустрия 4.0» будет подразумевать крепкую систему связей и сотрудничества между различными предприятиями, для последних будет необходимо иметь доверительные отношения по вопросам, касающимся компетенций каждого, а также серьезные доказательства этих компетенций. Производители машин и оборудования все больше осознают потенциал программного обеспечения в цепочке создания добавочной стоимости, что привело к резкому росту числа автоматизированных элементов на машинном производстве. Тем не менее еще очень мало известно о существующих IT-угрозах. Разговоры о безопасности IT на производстве начались недавно, после историй с вредоносным ПО, таким как Stuxnet, Duqu и Flame. Кроме того, программное обеспечение играет все более и более возрастающую роль в обеспечении защиты и безопасности, но эти меры еще не приняты на производстве должным образом – и там, где решение доступно, оно до сих пор может быть не реализовано. В общем, «Индустрия 4.0» потребует более активных мер по обеспечению защиты, чем это было ранее. В настоящее время вопросы безопасности поднимаются уже после того, как процесс развития был завершен, и специфические проблемы в этой сфере уже успели возникнуть. Запоздалое их решение – процесс дорогостоящий и не всегда способный покончить с проблемой до конца. Следовательно, обеспечение безопасности не может быть разбито на различные компоненты, а должно восприниматься как единый процесс. Для достижения норм по быстрой реакции на проблемы необходимо обеспечить мониторинг и комплексный межотраслевой информационный обмен. В настоящий момент нет достаточного мониторинга вероятности риска, особенно в отношении промышленной IT-безопасности, как и эффективного информационного обмена. Активные действия в этих областях воспрепятствуют распространению вирусов и кибератак.

 

Рекомендуемые действия

 

В рамках своего исследования по вопросам кибербезопасности Федеральное управление по информационной безопасности составило топ-10 самых критических проблем, угрожающих промышленным системам управления. Рабочая группа «Индустрии 4.0» совместно с рядом экспертов провела работу по составлению дополнительного перечня из восьми приоритетных областей деятельности в области охраны и безопасности:

 

1. Комплексные стратегии архитектуры и стандартов охраны и безопасности.

 

«Индустрия 4.0» будет нуждаться в изменениях в структуре стратегии охраны, как и в систематическом использовании существующих принципов и методов на протяжении всего жизненного цикла системы. Общий «пул знаний» должен быть разработан в качестве основы для этого подхода. Это позволит повысить потенциал стратегий, использующихся в сферах автоматизации процессов, механической и электрической инженерии за счет их адаптации (в том числе и стратегий защиты) к требованиям «Индустрии 4.0».

 

  • Необходимо провести исследования по разработке стратегий безопасности для гипотетически открытых совместных подсистем, принадлежащих разным производителям и операторам. Эти стратегии должны быть основаны на возможных сценариях угроз, изначально разрабатывавшихся для отдельных секторов, таких как машиностроение, но применимых для всех отраслей промышленности.
  • Важно обеспечить тесную координацию научных исследований и разработок стратегий с другими проектами в сфере безопасности по таким вопросам, как безопасная идентификация, кибербезопасность или защита критической инфраструктуры; а также наладить обмен знаниями между разными отраслями промышленности.
  • Эти стратегии, архитектуры безопасности и системы должны стать реферальной структурой, работающей в ключе «Индустрии 4.0». Они должны также иметь обратную совместимость с существующими системами «Индустрии 3.0».

В дополнение к обеспечению стандартизации подходов и процедур, являющейся ключом к успеху «Индустрии 4.0», эти реферальные структуры должны определить работу тестовых процедур и установить необходимое тестовое оборудование, которое может быть использовано для испытания безопасности систем на всех уровнях, от отдельной машины до их сети. Реферальные структуры могут также служить классификации систем безопасности и сертификации новых и особенно существующих подсистем. Таким образом, данный подход является частью стратегии миграции.

 

2. Уникальные безопасные идентификаторы продукции, процессов и машин.

 

Безопасный обмен информацией на протяжении всего производственного процесса является ключом к успеху «Индустрии 4.0». Это относится к машинам, их компонентам, данным, затронутым процессам и участвующим организационным единицам. Чтобы запустить этот процесс, необходимо дать каждой машине, процессу, компоненту, продукту и материалу свой уникальный электронный идентификатор. Кроме того, было бы желательно выдать каждому своего рода «паспорт безопасности», содержащий подробную информацию о возможных рисках и мероприятиях по их минимизации и устранению. Паспорта также будут содержать информацию о классе, речь о которой велась выше. Как часть мер по защите ID, эти паспорта могли бы составить систему оценивания общей безопасности в CPS на производстве, как во время своего развития, так и во время производственного процесса. Рейтинг надежности учитывал бы стоимость продукта, потенциальные угрозы и возможные контрмеры. Таким образом, стратегия «паспорта безопасности» должна быть расширена за счет включения в нее машин и процессов, а также виртуальных и физических продуктов.

 

3. Стратегия миграции от «Индустрии 3.0» к «Индустрии 4.0».

 

Цель стратегии миграции – постепенно повысить безопасность существующих установок «Индустрии 3.0» (которые, вероятно, используются уже значительное время) и подготовить их для перехода к «Индустрии 4.0». Тем не менее разнородность, длительный срок службы и индивидуальный характер существующих производственных сил тормозят развитие общих стандартов безопасности. Следовательно, в дополнение к вышеупомянутой оценке текущего состояния существующих объектов стратегия миграции также подразумевает разработку модели стандартного процесса принятия индивидуальных решений безопасности, которые должны приниматься быстро, прагматично и эффективно. Это может быть достигнуто путем адаптации существующих процессов в сфере безопасности, основанных на определении индивидуальных целей безопасности, анализе ситуации в целях выявления недостатков и угроз и последующего создания перечня мер, которые должны быть реализованы.

 

4. Удобные для людей средства защиты и безопасности.

 

Люди предпочитают избегать процессов и приложений, не дружелюбных к пользователю. Это может иметь фатальные последствия для безопасности, особенно в условиях строгой сети. Поэтому необходимо разработать приложения, направленные на потребности пользователей, обладающие дружественным интерфейсом и, как следствие, гарантирующие простоту их использования. Эти факторы должны быть приняты во внимание от начальных этапов разработки вплоть до эксплуатации и технического обслуживания.

 

5. Охрана и безопасность в контексте управления бизнесом.

 

Безопасность была и остается весьма затратной сферой. Поломка техники может оказывать как прямое воздействие (например, снижение оборота), так и косвенное (компенсации претензий от потребителей, поставщиков и партнеров, а также вред имиджу компании). Тем не менее до сих пор многие предприниматели не оформили страховку от вреда, вызванного проблемами в сфере IT. Поэтому необходимо разработать методы, которые позволят проводить более четкий расчет рисков, связанных с «Индустрией 4.0» и экономической эффективностью в противовес остановке производственных машин при IT-угрозе.

 

6. Надежная защита от пиратства.

 

Успешные продукты неизбежно станут мишенью для пиратов. На глобальном рынке защита интеллектуальной собственности становится ключом к экономическому успеху. Проблемы, связанные с явлением пиратства, не ограничиваются его влиянием на продажи – они также включают вред корпоративному имиджу и потерю ноу-хау. В крайних случаях бывшие пираты могут стать конкурентами. Кроме того, проблема больше не замыкается на довольно сложной физической репликации продуктов – целью кражи все чаще становится само ноу-хау, особенно в виде программного обеспечения или конфигурации, которые в настоящее время еще и легко копировать. Защита от пиратства приобретает еще большее значение для «Индустрии 4.0» в связи с гораздо более высокой степенью сотрудничества между различными партнерами. Поэтому необходимо работать на техническом, корпоративном и конкурентном уровнях права, чтобы найти решения, гарантирующие доверие и прозрачность в рамках платформы, и в то же время защищающие ноу-хау.

 

7. Обучение.

 

Знание вопросов IT-безопасности имеет большое значение для всех членов организации. Повышение осведомленности всех без исключения людей, задействованных в производстве, является крайне необходимой мерой. Когда решения безопасности реализуются в бизнесе, недостаточно просто установить удобный продукт – сотрудники должны быть соответствующим образом подготовлены с учетом соответствующих требований безопасности. Информационно-просветительские компании, ориентированные на производственную среду, могут помочь преодолеть существующие недостатки в этой области, в то время как введение обязательных занятий по этой теме в высших учебных заведениях может помочь подготовить рабочих будущего.

 

8. Создание сообщества для защиты данных в «Индустрии 4.0».

 

«Индустрия 4.0» потребует более жестких мер защиты данных, например, потому что будет технически возможно сделать запись и проанализировать информацию о здоровье сотрудников через машины на умных фабриках или через умные системы помощи. Использование личной информации – особенно щекотливая тема в Германии, где большое внимание уделяется праву на информационное самоопределение. Следовательно, рекомендуется, чтобы тема защиты данных разрабатывалась в тесном сотрудничестве со стратегической инициативой по «Безопасным тождествам», с Федеральным ведомством по информационной безопасности (BSI), с федеральными и региональными комиссарами по защите данных и профсоюзами и советами по работам компании.

 

Платформа «Индустрии 4.0» должна будет участвовать во всестороннем обсуждении, чтобы установить приоритеты в целях составления дорожной карты или производства списка требований. При проработке оптимального решения для «Индустрии 4.0» будет важно рассмотреть не только то, как установить безопасную связь между машинами и компонентами, но также вопрос безопасности отдельных машин. Рекомендуется сделать акцент на прагматических решениях, которые могут быть быстро осуществлены на действующих предприятиях, не имея необходимость ждать долгосрочных «идеальных» решений, которые будут развиты.

 

Германия – мировой лидер и в сложных решениях для безопасности информационных технологий (IT), и в области безопасности, эксперты по безопасности Германии обладают превосходной репутацией по всему миру. Однако обычные продукты информационной безопасности в основном произведены в других странах, таких как США и Израиль. Параллельно к развитию CPS и продуктов CPS у Германии есть возможность построить ее собственную промышленность безопасности для «Индустрии 4.0», привлекая конкурентное преимущество, обеспеченное ее определенным ноу-хау в процессах производства и автоматизации, мехатронных технических и встроенных системах. Будет важно действовать быстро, чтобы гарантировать, что это преимущество полностью раскроет свой потенциал в «Индустрии 4.0».

 

«"Индустрия 4.0" потребует развития технологических и организационных решений, которые адаптированы к потребностям малых и средних предприятий. Будет необходимо использовать в своих интересах ноу-хау специалиста в компаниях. Благоприятная для рабочего организация работы и основанное на рабочем месте обучение будут ключевыми для его внедрения».

 

Доктор Георг Шютте. Федеральное Министерство образования и научных исследований. Госсекретарь

 

5.5. Организация работы и ее замысел в цифровой индустриальной эпохе

 

Какое влияние «Индустрия 4.0» окажет на рабочем месте? Какие обязанности должны будут быть встречены компаниями и обществом в децентрализованной высокотехнологичной экономике, где CPS стал обычным делом? Как сфера работы должен ответить на эти изменения? В будущем, характеризуемом увеличением автоматизации и ориентированных систем управления в реальном времени, как мы можем гарантировать, что рабочие места людей хороши, безопасны и справедливы? Ответы на эти вопросы определят, возможно ли мобилизовать существующие запасы инноваций и производительности и обеспечить конкурентное преимущество посредством широко распространенного развертывания, которым автоматически управляют, оборудованного датчиком производства, основанного на знаниях системы. Инновационным усилиям нельзя позволить сосредоточиться исключительно на преодолении технологических проблем. Сфера инноваций должна последовательно расширяться, чтобы включать умную организацию работы и навыков сотрудников, так как сотрудники будут играть ключевую роль в осуществлении и ассимиляции технологических инноваций. Вероятно, что их роль изменится значительно в результате увеличения открытых, виртуальных рабочих платформ и обширной «человеческой» машины и взаимодействий человеческой системы. Содержание работы, процессы работы и производственные условия будут существенно преобразованы в путь, у которого будут последствия для гибкости, регулирования рабочего времени, здравоохранения, демографического изменения и частных жизней людей. В результате, чтобы достигнуть успешной интеграции завтрашних технологий, они должны будут быть энергично включены в инновационную социальную организацию (на рабочем месте).

 

Проблемы

 

Вероятно, что природа работы в «Индустрии 4.0» будет предъявлять значительно более высокие требования ко всем членам трудовых ресурсов с точки зрения руководящей сложности, абстракции и решения проблем. Сотрудники также, как ожидается, будут иметь возможность действовать намного более самостоятельно и обладать отличными коммуникативными навыками и способностью организовать их собственную работу. Короче говоря, большие требования будут помещены в субъективные навыки и потенциал сотрудников. Это обеспечит возможности с точки зрения качественного обогащения их работы, более интересных производственных условий, большей автономии и большего количества возможностей для саморазвития. Тем не менее требования нового, виртуального рабочего места также представляют угрозу обслуживанию и охране человеческого капитала. Когда степень технологической интеграции увеличивается, есть опасность для сотрудников, от которых требуется быть более гибкими и выполнять более требовательные задачи, а также растет напряженность между виртуальным миром и миром собственного опыта рабочих. Это может привести к тому, что работники будут испытывать потерю контроля и чувство отчуждения от их работы в результате прогрессивной дематериализации и виртуализации бизнеса и рабочих процессов. Также возможно, что «старые» и «новые» угрозы могли объединиться, чтобы взять новое измерение, приводящее к значительным потерям креативности, производительности и тенденции к переутомлению сотрудников. Наконец, важно учитывать то, что присутствие информационных технологий в обрабатывающей промышленности будет существенно влиять на численность персонала. Вероятно, что число простых ручных задач продолжит уменьшаться. Это могло поставить под угрозу, по крайней мере, некоторые группы сотрудников, особенно малоквалифицированных работников. Такой сценарий был бы недопустим и для самих сотрудников, и с точки зрения более широкой общественности в плане социальной интеграции аспекта. Кроме того, это серьезно препятствовало бы успешному внедрению инициативы «Индустрии 4.0».

 

Последовательный подход к технологии и организации труда

 

Умные заводы дают возможность создать новую культуру производственных отношений, ориентированных на интересы работников. Однако этот потенциал не будет просто реализован самостоятельно. Будет крайне важно создать такую организацию работы и модель устройства, которые объединяют высокую степень индивидуальной ответственности и автономии с децентрализованным лидерством и управленческими подходами, дающими сотрудникам больше свободы для принятия их собственных решений, дающими им быть более вовлеченными и регулировать собственную нагрузку и в то же время позволяющими гибкий график работы. Возможно использовать технологию для совсем других целей. Системы могут быть настроены, чтобы наложить строгий контроль над каждой мелкой деталью работы человека, или они могут формироваться как открытый источник информации, которую сотрудники используют в качестве основания для того, чтобы принять их собственные решения. Другими словами, качество работы людей не будет определено технологией или какими-то технологическими ограничениями, а скорее учеными и менеджерами, которые моделируют и реализуют умные фабрики. Поэтому необходимо принять социально-технический подход, где организация работы, продолжая профессиональные меры по развитию технологии и архитектуры программного обеспечения, развита в близком соединении друг с другом, чтобы предоставить единственное, последовательное решение, сосредоточенное на предоставлении возможности умных, совместных и самоорганизованных взаимодействий между сотрудниками и/или технологическими операционными системами через всю цепочку создания ценности.

 

«Лучше, а не дешевле» как возможность и оценка для промышленного изменения

 

Этот социально-технический подход утверждает, что принятие еще более чрезвычайной версии тейлоризма приблизит подход к организации работы, основанный на частом повторении высокостандартизированных и монотонных задач – самый многообещающий способ осуществить  инициативы «Индустрии 4.0» в сотрудничестве с работниками таким образом, чтобы получать прибыль максимально эффективно. Тот факт, что умные фабрики  будут настроены по весьма сложной, динамичной и гибкой системе, означает, что им будут нужны сотрудники, уполномоченные выступать в качестве лиц, принимающих решения. Также понадобятся диспетчеры. Чтобы это стало возможным, они должны быть поддержаны ориентированными клиентами, профилями работы, требующими всеобъемлющего обучения, моделями организации работы, которые способствуют изучению и всестороннему продолжающемуся профессиональному развитию, способствующему автономной работе и разработанному как активный инструмент для продвижения систематического развития штата и карьерного роста. В «Индустрии 4.0» цели технического прогресса и модели организации работы должны устанавливаться и формироваться вместе в соответствии с определенными экономическими и социальными обстоятельствами. Это будет необходимо, чтобы позволить более гибкое производство, в то же время устанавливая ясные границы между работой сотрудников и частными жизнями, позволяя им достигнуть реалистического баланса продолжительности службы. В этом контексте инновационная стратегия, продвигаемая профсоюзами под заголовком «Лучше, а не дешевле», могла указать путь к прочным стандартам и путям создания хороших и законных рабочих мест и безопасного будущего для производственных мест и их сотрудников. Стратегия включает ориентированный на труд организационный дизайн с расширенными правами участия, coопределение и учебные возможности. Тем не менее это все еще способно к удовлетворению требований глобальной конкурентоспособности и потребности в большей гибкости. Стратегия «Лучше, а не дешевле» включает восемь задач, поставленных в стратегии технологического лидерства как основы для обеспечения будущего немецкой промышленности. Следовательно, хорошие рабочие места, технологические инновации и coопределение рабочего не являются взаимоисключающими в контексте инициативы «Индустрии 4.0» понятиями. Скорее, они являются частью прогнозного подхода к поиску технологически эффективных решений, которые также социально стабильны.

 

Рекомендуемые действия

 

  • Платформа «Индустрия 4.0» должна продолжить изучать проблему «Люди и работа в "Индустрии 4.0"» через междисциплинарную опытную рабочую группу.

 

Рабочая группа полномочий должна состоять из трех основных задач:

 

  1. Устанавливать и документировать воздействия по труду и занятости (возможности и риски), необходимые для достижения ориентированности сотрудников на труд и политики в области подготовки кадров.
  2. Предоставлять рекомендации и практические пособия для выработки и реализации социально-технического подхода, вместе с соответствующими справочными проектами.
  3. Способствовать инновационным подходам к организации работы и непрекращающемуся изучению, которые охватывают все трудовые ресурсы, независимо от возраста, пола или квалификаций.

 

  • Платформа должна настроить регулярный диалог между социальными партнерами, чтобы позволить прозрачную идентификацию и обсуждение ключевых достижений, проблем и потенциальных решений, связанных с внедрением «Индустрии 4.0».
  • Платформа должна создать эффективную передачу знаний между заинтересованными сторонами внутри и снаружи компаний и на национальных, и на международных уровнях. В дополнение к инновационному управлению знаниями это также потребует учреждения всеобъемлющих социальных сетей.

 

5.6. Непрерывное обучение и повышение квалификации для «Индустрии 4.0»

 

Как было описано выше, реализация «Индустрии 4.0» должна привести к трудоориентированным предприятиям и системам. Это, в свою очередь, ставит новые задачи перед профессиональным и академическим обучением, как и перед непрерывным профессиональным развитием. Среди них – необходимость расширения штата разработчиков производственных элементов и их пользователей. Вполне вероятно, что в результате двух тенденций «Индустрия 4.0» значительно трансформирует рабочий процесс и навыки рабочих. Во-первых, традиционные производственные процессы, характеризующиеся очень четким разделением труда, будут теперь встроены в новую организационную и оперативную структуру, где они будут поддержаны и расширены принятием решений, координацией, контролем и поддержкой сервисных функций. Во-вторых, необходимо будет организовать и координировать взаимодействие между виртуальными и реальными машинами, системами управления заводом и производством.

 

Конвергенция ИКТ, производства, технологий автоматизации и программного обеспечения приведет к возникновению многих задач, которые в настоящее время осуществляются в рамках гораздо более широкого технологического, организационного и социального контекста. «Индустрия 4.0» также потребует фундаментальных изменений в подготовке IT-специалистов. Способность идентифицировать требования приложений может применяться в различных отраслях промышленности, а умение подбирать партнеров по развитию со всего мира все чаще имеет приоритет чисто в сфере технологической экспертизы. Чрезвычайно широкий спектр возможных применений означает, что существует предел того, что может быть достигнуто с помощью стандартизированных учебных программ. Это становится все более и более важным для участия в диалоге с обрабатывающей промышленностью, с целью обеспечить выполнение требований цифровой экономики, отраженных в программе обучения. Таким образом, партнерство между бизнесом и вузами будет иметь еще большее значение в будущем, чем сейчас. Короткие основные учебные программы должны быть поддержаны наличием рабочих мест и передовых исследовательских курсов. Важно будет открыть доступ к науке и технологиям исследований и сделать больший упор на передачу навыков, таких как ведение бизнеса или управление проектами. Вносить изменения в программу подготовки ИТ-специалистов должны сами предприятия и их клиенты. В соответствии с принципами, лежащими в основе «Индустрии 4.0», также подразумевается тесное сближение ИТ и подготовка инженерных кадров. Таким образом, должно быть определено соответствующее «Индустрии 4.0» содержание обучения, а также должны быть разработаны дидактические и методологические подходы. Вполне возможно, что некоторые из творческих областей бизнеса могут потребовать совершенно новые квалификации. Это будет являться частью двойной стратегии, которая позволила бы компании реагировать на вызовы сокращения рынка труда и высокой волатильности рынка. В этом контексте ключевым фактором станет разработка профессионального образования для взрослых. Оценка навыков должна производиться для повышения мобильности между профессиональным и академическим образованием и между различными учебными системами и программами, а также для распознавания навыков, которые по-прежнему актуальны, несмотря на их оторванность от специализации работника. Существует растущая потребность иметь представление об общем контексте и понимать взаимодействие между всеми сторонами, участвующими в процессе производства. Следовательно, в дополнение к увеличению спроса на метакогнитивные навыки, социальные навыки приобретают все большее значение в связи с растущей значимостью реальной жизни и компьютеризированного взаимодействия, связанных с большей интеграцией ранее не связанных отделов и дисциплин. С технической точки зрения, гораздо больше внимания будет уделяться междисциплинарным навыкам – области, где еще многое предстоит сделать. Для того чтобы гарантировать признание и описание ученического потенциала, необходимо разработать стандарты информального и неформального образования. Цель этого состоит в том, чтобы научить людей принципам новой, целостной организационной модели и убедиться в том, что системы описаны прозрачно, так что сотрудники будут уверены в том, что делают.

 

Особое внимание должно уделяться расширению непрерывного обучения, несмотря на то что различные уровни системы подготовки подвергаются влиянию. В частности, необходимо рассмотреть важность здоровья, физической активности и образа жизни в обеспечении трудовой жизни. Организуя работу путем, который способствует обучению и реализации соответствующих стратегий обучения, нужно сохранять возможность создания человекоориентированного подхода к производству, который учитывает различия в образовании, опыте и навыках работников таким образом, что увеличивает инновационный потенциал и физических, и юридических лиц.

 

Организация работы таким образом, чтобы она способствовала обучению, является ключевой для непрерывного обучения. В связи с быстрым развитием технологий, ожидаемым в результате внедрения CPS-систем, непрерывное обучение должно быть также одной из задач умного завода. Сравнительная эффективность внутреннего обучения против внешнего должна стать предметом дальнейших исследований. Кроме того, работа при «Индустрии 4.0» будет подразумевать внедрение таких технологий, как CPS, для того, чтобы улучшить связь между сотрудниками и интегрировать поддержку в работе, обучение и физическую подготовку прямо на рабочем месте в подходящие для этого промежутки времени. Это потребует контроля за нагрузкой сотрудников на постоянной основе. Конструкция работы должна также брать во внимание различные роли, выполняемые сотрудниками (квалифицированные и неквалифицированные сотрудники, сотрудники с дополнительными специальностями и навыками), а также различные обстоятельства, такие как возраст, образование и культурный фон.

 

Академический Куб

 

Академический Куб – это инициатива, начатая немецкими и международными промышленными предприятиями вместе с государственными учреждениями в целях удовлетворения потребности в новых учебных форматах и контенте, вытекающем из «Индустрии 4.0». Конкретный резерв специально ориентирован на квалифицированных рабочих из Южной Европы, где показатели безработицы особенно велики. Академический Куб предоставляет информацию заинтересованным сторонам о том, как они могли бы использовать свои навыки и знания как в своей стране, так и за рубежом.

 

Академический Куб

 

Также он предлагает безработным выпускникам в области ИКТ и инженерии возможность получить целевые квалификации и помогает соотнести их с конкретными требованиями предприятий. Это достигается при помощи облачной платформы, где компании и учреждения предлагают электронные курсы и конкретные вакансии после их прохождения. Платформа позволяет ищущим работу получить необходимый уровень подготовки для получения конкретных вакансий, в то же время выдавая им соответствующие сертификаты. Эти сертификаты основаны на стандартных учебных программах и служат тому, чтобы потенциальные работодатели были уверены в качестве образования, а система оставалась прозрачной. Лучшие кандидаты автоматически направляются к лучшим вакансиям и компаниям.

 

Академический Куб был разработан во время Национального ИТ-саммита и запущен в 2013-м году на CeBIT. С марта 2013-го года программа предлагала шесть полных программ и 12 специальных курсов в области «Индустрии 4.0». В обучение входят такие области, как автоматизация, анализ больших данных, производственные и логистические процессы, безопасность и защита данных.

 

Более подробная информация доступна по адресу: academy-cube.com

 

Рекомендуемые действия

 

Рабочая группа рекомендует следующие меры в отношении квалификации, подготовки и непрерывного обучения в контексте «Индустрии 4.0»:

 

  1. Продвижение типовых проектов. Проекты должны предусматривать меры, которые могут быть использованы для разработки стратегии подготовки и непрерывного обучения. Они должны включать в себя стратегии по повышению мобильности между профессиональной и академической подготовкой, а также между различными учебными курсами и системами, целью которых является выявление дополнительных навыков у сотрудников за пределами их области знаний.
  2. Создание и раскрутка сети обмена опытом. Для гарантирования передачи знаний в основу сети обмена опытом должен быть положен соревновательный принцип. В ее задачи будет входить разработка и документирование тематических исследований, создание сети участников и поддержка передачи знаний.
  3. Исследование новых подходов к приобретению знаний и навыков на рабочем месте, развитие цифровых методов обучения. Цифровые медиа и инновационные технологии обучения будут играть важную роль в передаче знаний и развитии навыков. Ввиду технологических и демографических изменений и того, что к разным учащимся нужен разный подход, необходимо будет разработать новые учебные системы.
  4. Содействие сквозных методов организации работы. Все меры «Индустрии 4.0» в сфере обучения должны сопровождаться всесторонними исследованиями в сфере науки и партнерских отношений. Это будет иметь фундаментальное значение для исследования вопросов, связанных с организацией работы, процессом проектирования, управления и сотрудничества, совместно с их воздействием на эволюцию работы и обучения в «Индустрии 4.0». Это также включает в себя вопрос о том, как пожилые работники могут оставаться на своих рабочих местах на фоне роста продолжительности жизни. Для организации работы таким образом, чтобы она способствовала обучению, необходимо разрабатывать соответствующие стратегии обучения, методы анализа и модели управления. В целом это повлечет за собой возникновение ряда существенных проблем для процесса обучения, в том числе необходимость полноценного непрерывного развития и хотя бы частичного изменения системы подготовки.
  5. Продвижение «Индустрии 4.0» – специальное обучение и междисциплинарное сотрудничество. Необходимо будет поощрять междисциплинарное сотрудничество (например, в технологиях машиностроения, автоматизации, инженерии и информационных технологиях) для создания систем инженерного доступа. Для достижения этой цели потребуется, чтобы различные дисциплины нашли взаимное понимание позиций друг друга, общие подходы и приняли комплексный вид стратегии, бизнес-процессов и систем. Также для этого будет необходимо провести междисциплинарное исследование на границе технологии и закона. Юристы должны быть вовлечены на ранних этапах процесса научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. К тому же инженеры все чаще сталкиваются с необходимостью приобрести базовое понимание юридических вопросов, чтобы они могли начать полномасштабный диалог с их правовыми коллегами.
  6. Информационные технологии на основе моделирования технологических систем. Это включает в себя моделирование взаимодействия между реальным и цифровым мирами, включая соответствующие формальные описания, а также методологические аспекты, такие как смоделированная мехатроника, или разработку приспособлений к существующим системам (дельта-инженерных), в отличие от разработки совершенно новых систем с нуля.

 

5.7. Нормативно-правовая база

 

Как и любая другая фундаментальная технологическая инновация, новые производственные процессы, связанные с «Индустрией 4.0», будут сталкиваться с существующей нормативно-правовой базой, положения которой поднимают две взаимосвязанные проблемы. С одной стороны, неопределенность в отношении законности новой технологии или соответствующего обязательства и вопросов о защите данных может тормозить ее принятие и замедлить инновационный процесс. С другой стороны, на самом деле власть новых технологий и бизнес-моделей может быть настолько велика, что становится практически невозможно ввести их в действующее законодательство. Следовательно, короткие технологические инновационные циклы и разрушительный характер новых технологий могут привести к опасности хронического «дефицита правоприменения», при котором нынешнее нормативное регулирование не может идти в ногу с технологическими изменениями.

 

В целом «Индустрия 4.0», ступая на абсолютно неизведанную нормативно-правовую территорию, значительно увеличивает сложность соответствующих нормативных вопросов. Две вещи необходимы для согласования правил и технологии: разработка критериев для того, чтобы новые технологии отвечали требованиям законодательства, и развитие нормативно-правовой базы таким образом, чтобы она способствовала инновациям. В контексте «Индустрии 4.0» будет возможно достижение этого с помощью общих правовых договоров. Оба фактора требуют проведения нормативного анализа новых технологий как можно раньше, в ходе научно-исследовательской и опытно-конструкторской деятельности, а не после того, как они уже стали применяться на практике.

 

Проблемы

 

1. Защита корпоративных данных

 

Как только создадут интернет вещей на умных заводах, сразу увеличится объем и уровень детализации полученных корпоративных данных. Более того, бизнес-модели больше не будут включать только одну компанию, а вместо этого будут содержать высокодинамичные сети компаний и совершенно новые цепочки создания стоимости, о чем свидетельствует, к примеру, Проект РАН. Данные будут формироваться и автономно передаваться умным машинам, и эти данные будут неизбежно пересекать границы компании. Ряд специфических опасностей, связанных с этим новым контекстом, – например, данные, которые были первоначально сформированы и могли бы быть обменены в целях координации производственной и логистической деятельности между разными компаниями, если рассматривать в сочетании с другими данными – вдруг предоставление третьим лицам конфиденциальной информации об одной из партнерских компаний может, например, дать им представление о ее бизнес-стратегии. Новые инструменты будут необходимы, если компании стремятся к обычной стратегии сохранения такой информации в тайне в целях защиты своих конкурентных преимуществ. Новые, регулируемые бизнес-модели будут также необходимы – необработанные данные, которые генерируются, могут содержать информацию, являющуюся ценной для третьих лиц и компаний, поэтому предлагается взимать плату за обмен этими данными.

 

Инновационные бизнес-модели также требуют правовых гарантий (преимущественно в форме контрактов) в целях обеспечения справедливого деления добавленной стоимости, например, за счет использования динамических моделей ценообразования.

 

Текущее регулирование защиты корпоративных данных рассматривает лишь некоторые аспекты этих опасностей и, как правило, требует, чтобы данные были классифицированы как деловые или коммерческие тайны. Кроме того, оно обычно применяется только в случаях незаконного разглашения. Как правило, конфиденциальная информация, которая была законно приобретена, например, с разрешения ее владельца, может быть впоследствии использована для иных целей. Однако саморегулирование, такое как конфиденциальные соглашения, должно сделать возможным закрытие этих юридических лазеек. Договорное право предлагает средства достижения весьма специфической регуляции различных сценариев. Это потребует, чтобы ценность данных и степень защиты определялись на основе событий – при определенных обстоятельствах, индивидуальные принципы защиты данных законом могут стать образцом в этом отношении.

 

Тем не менее контракты имеют свои ограничения, когда дело доходит до управления большими объемами добровольных правовых соглашений, так как непропорционально большое количество работ участвует в расчете рисков и ведении переговоров отдельных контрактов для каждого индивидуального случая. Поэтому необходимо разрабатывать новые контрактные модели, которые позволяют предприятиям сохранить суверенитет над «их» данными, облегчая предпринимательскую гибкость.

 

2. Ответственность

 

Когда ценные данные передаются между различными компаниями, существует риск, что они могут быть использованы и/или раскрыты незаконно или что они могут быть взломаны третьими лицами, если, например, получатель не сможет обеспечить надлежащие меры безопасности информационных технологий. Одним из решений этой задачи является уже широко используемый тип договорного положения, в котором излагаются необходимые технические и организационные мероприятия и любые дополнительные меры (например, обязанность предоставлять уведомление о каких-либо проблемах или нарушениях) и предусмотрены штрафные санкции в случае несоблюдения. Тем не менее в «Индустрии 4.0» производственные объекты несут ответственность за более широкий круг вопросов, чем в прошлом. Теперь они могут подлежать ответственности не только тогда, когда не выполняют своих главных обязанностей (в плане надежности продукта, правильной работы и внешнего вида), но и тогда, когда имеют недостатки в их роли как части сети умных объектов.

 

В этих случаях вопрос об обязанности и ответственности становится еще более важным: когда автономные системы будут развернуты в сетях, отсутствие структурной прозрачности может сделать практически невозможным точно определить, кто выполняет то или иное действие, в результате чего возникает неопределенность в отношении правовой ответственности. Это правда, что предприятия, использующие производственные системы с автономной обработкой данных, являются юридически ответственными за безопасность своих производственных установок и продуктов по отношению к третьим лицам. Текущий закон уже предусматривает адекватные решения в области деликта и ответственности за качество продукции. Однако если другие партнеры по сети хотят избежать несения субсидиарной ответственности или если они хотят, по крайней мере, выступать против других партнеров, то крайне важно, чтобы их обязанности были предусмотрены контрактом с самого начала и/или чтобы действия были четко отнесены к владельцам соответствующих систем. Это также имеет последствия для процедур страхования остаточных рисков и для пути, при котором страховая отрасль рассчитывает соответствующие страховые взносы.

 

Правильное определение ответственности будет способствовать предоставлению точного документального свидетельства, касающегося различных производственных этапов и системы статусов (хотя весьма подробный протокол данных в отношении конкретных лиц может вызвать проблемы с законом о защите данных). Следовательно, основанные на технологии процедуры оформления, такие как личные или основанные на устройстве цифровые подписи, будут играть гораздо более важную роль в «Индустрии 4.0».

 

3. Обработка персональных данных

 

Когда взаимодействие между работниками и CPS возрастет, также увеличится объем и уровень детализации личных данных, проведенной для отдельных сотрудников. Особенно это касается систем помощи, которые записывают информацию о местоположении сотрудника, его жизненно важные показатели или качество его работы. Этот вопрос может представлять угрозу для права сотрудников на информационное самоопределение. Сценарии международного масштаба являются особенно проблематичными в этом отношении. Немецкий закон о защите данных накладывает строгие ограничения на аутсорсинг анализа данных, захваченных в умные заводы компаний, расположенных за пределами Европейского Союза (ЕС) или Европейской экономической зоны (ЕЭЗ) (в том числе компаний, принадлежащих к той же группе), или на разглашение за пределами Европы корпоративных данных, содержащих личную информацию о сотрудниках. Это ограничение особенно применимо, если стандарты защиты данных в стране, получающей данные, будут ниже тех, что встречаются в Европе. Это может привести к проблематичным ограничениям для глобальной сети производственно-сбытовых цепей.

 

Действующее положение не позволяет должным образом решать эти проблемы. Модели аутсорсинга обработки данных уже сталкиваются с трудностями (например, в сфере облачных вычислений), поскольку местные стандарты защиты данных, как правило, не применяются в странах за пределами Европы, а это означает, что на практике компании-клиенты также оказываются неспособны выполнить требования закона.

 

Поэтому предприятия имеют растущую потребность в юридически однозначном и практичном решении для обработки персональных данных. До определенного момента есть возможность достичь этого посредством обязательных корпоративных правил, коллективных договоров и соглашений компании, хотя было бы важно убедиться, что они ни при каких обстоятельствах не подорвут существующие стандарты защиты данных. В любом случае эти инструменты необходимо будет адаптировать с учетом конкретных характеристик «Индустрии 4.0».

 

Закон о защите данных требует, чтобы пользовательские характеристики продукции зависели от произведения и применения. Одним из вопросов, который особенно актуален для «Индустрии 4.0», например, является включение компонентов обработки данных в конечный продукт. Хотя эти компоненты могут первоначально быть использованы в процессе производства, они могут в конечном итоге перейти во владение конечных потребителей, использующих их для целей, для которых они не были первоначально предназначены. Для того чтобы этого не допустить и ограничить такой вид обработки данных, при котором встроенные компоненты могут быть использованы, их возможности должны быть ограничены, что является строго необходимым в соответствии с законом о защите данных.

 

4. Торговые ограничения

 

Поскольку все более и более сложные системы развертываются в «Индустрии 4.0», становится все более вероятным, что отдельные компоненты могут быть подвергнуты национальным и международным торговым ограничениям. Технологии шифрования являются необходимыми и востребованными у заказчиков в целях обеспечения конфиденциальности и целостности CPS-связи. Однако во многих развивающихся рынках, таких как Китай, использование, продажа, импорт и экспорт шифровальных продуктов разрешаются только при наличии лицензии. В ЕС (Европейском союзе), с другой стороны, отгрузка технологий шифрования допускается в Европе и некоторых других странах, таких как Япония, Канада и США, но они классифицируются как товары двойного назначения и ограничены на экспорт и многие другие направления. Даже сегодня компании, желающие иметь глобальное влияние на завтрашних ключевых рынках, в некоторой степени уже оказываются вынужденными работать в пределах правовых норм, если криптографические компоненты встроены в более крупные производственные объекты. Эта правовая неопределенность будет только расти в «Индустрии 4.0» и может стать серьезным препятствием для торговли.

 

Рекомендуемые действия

 

Проблемы регулирования, описанные выше, не являются тривиальными, и для успешной реализации «Индустрии 4.0» будет важно найти их решения. По большей части эти решения будут относиться не к среде законодательства, а включать в себя регулирующие, технические и политические элементы. Кроме того, будет важно повысить уровень информированности об описанных выше проблемах среди малых предприятий путем привлечения профессиональных ассоциаций и государственных министерств. Особенно значимой будет разработка практических рекомендаций, перечней и типовых договоров для малого и среднего бизнеса. Новые модели контрактов необходимы для гарантирования защиты деловых и торговых секторов с одной стороны и справедливого разделения добавочной стоимости – с другой. Поэтому необходимо будет определить роли различных партнеров как можно точнее (в том числе – новых игроков, таких как информационные брокеры разных типов). Как только в ответственности партнеров не приходится сомневаться, поддержка должна быть направлена на защиту данных и требование о предоставлении документальных доказательств, в частности, в критических точках. Что касается защиты личных данных рабочего, модели практики и типовых соглашений должны быть разработаны с учетом требований «Индустрии 4.0» не посягать на права защиты данных. Для достижения безопасного и конфиденциального обращения важных корпоративных данных, принадлежащих третьим лицам, было бы желательно содействовать мерам саморегулирования с помощью таких мер, как ревизии или сертификация на соответствие стандартам безопасности ИТ. Тем не менее все равно будет необходимо нормировать некоторые вопросы. Например, аутсорсинг в сфере обработки данных, хотя на уровне Европейского Союза также необходимы законодательные решения по этому делу. Существует острая необходимость в согласовании в сфере торговых ограничений, особенно в отношении шифрования продуктов. Для гарантирования того, что Германия сможет удержать позиции ведущего поставщика в сфере «Индустрии 4.0»,следует предпринять усилия в средне- и долгосрочной перспективе по продвижению общих международных правил (например, через Всемирную торговую организацию). В более общем плане проблемы, связанные с «Индустрией 4.0» в областях, где технология соприкасается с регулированием, потребуют междисциплинарных исследований. Это обеспечит вовлечение экспертов-юристов еще на раннем этапе. К тому же инженеры вскоре почувствуют необходимость базовых знаний о правовых вопросах, так что могут работать в условиях полного диалога со своими коллегами-юристами. Партнерское отношение между инженерами и юристами даст серьезное конкурентное преимущество на рынке при «Индустрии 4.0». Таким образом, необходимо будет обеспечить вовлечение юристов в производство и участие в рабочих группах с самого раннего этапа.

 

5.8. Эффективное использование ресурсов

 

Природа обрабатывающей промышленности подразумевает то, что она была и остается самым крупным потребителем сырья в промышленно развитых странах. Наряду с частным сектором это также основной потребитель первичной энергии и электроэнергии. В дополнение к высоким затратам такая ситуация чревата рисками для окружающей среды и безопасности поставок, которые необходимо свести к минимуму путем регулирования. Промышленность прилагает значительные усилия по сокращению потребления энергии и ресурсов и поиску альтернативных источников. Однако для достижения успеха необходимо стабильно поддерживать эти усилия на протяжении многих лет. В конечном счете это будет связано с изменениями в производственных процессах и дизайне машин и оборудования, так как это единственные области, где действительно можно повлиять на расход материалов и потребление энергии. Отправной точкой является количество ресурсов, которое используется компаниями-изготовителями как внутри самого предприятия, так и партнерами. Можно провести различие между тремя категориями ресурсов и способом их применения:

 

1. Сырье, добавки, расходные материалы и все виды энергоносителей, в том числе преобразование из одного вида энергии в другой.

 

2. Человеческие ресурсы, то есть труд.

 

3. Финансовые ресурсы, то есть необходимые инвестиционные и эксплуатационные затраты.

 

С точки зрения использования ресурсов можно сосредоточиться на максимизации выходного продукта с заданным количеством ресурсов или на использовании минимально возможного количества ресурсов для достижения заданного количества выходного продукта. При первом сценарии основное внимание уделяется расчету производительности ресурсов, в то время как при втором акцент делается на расчете эффективности использования ресурсов. Диапазон метрик, необходимых для выполнения этих измерений, теперь доступен.

 

Проблемы

 

В общих чертах, «Индустрии 4.0» нужно будет выявить и реализовать способы сокращения ресурсов, потребляемых во время промышленных производственных процессов в целом и со стороны машин и оборудования, используемых в процессе производства. Результаты совместной инициативы Федерального министерства образования и научных исследований в Немецкой инженерной федерации, получившей название «Эффективная фабрика», могут служить примером и моделью в этом отношении. При реализации эффективных производственных процессов важно учитывать не только их основные функции, но и стабильность процессов в динамических условиях, таких как частое включение/выключение и профилактика возникновения бракованных изделий (которые являются пустой тратой материалов и энергии).

 

Поэтому необходимо рассмотреть производительность с точки зрения предотвращения нестабильных процессов, приводящих к проблемам качества, которые, в свою очередь, требуют ремонта или полной переделки изделия. Доступность процессов также необходимо учитывать. Технологическое оборудование может сломаться (поэтому необходимо иметь запасные варианты, чтобы свести к минимуму риск неудачи), ресурсы могут быть недоступны, когда это необходимо, и уровень оборудования может не совпадать с требованиями.

 

Одной из ключевых задач «Индустрии 4.0» будет продемонстрировать, что дополнительные ресурсы, вложенные в развертывание CPS и сопутствующей инфраструктуры, могут обеспечить достаточные возможности для повышения производительности ресурсов и повышения эффективности, исходя из общего количества затраченных ресурсов при проведении инженерных, производственных и управленческих операций, внутренней логистики и закупок. «Индустрия 4.0» обеспечивает возможность оптимизации достижения комплексных целей производительности ресурсов и эффективности на индивидуальной основе.

 

Рекомендуемые действия

 

Рабочая группа «Индустрии 4.0» рекомендует создание рабочей группы, работающей исключительно по вопросам производительности ресурсов и эффективности. Перед этой группой будут стоять следующие задачи:

 

  • принятие и развитие итогов «Эффективной фабрики»;
  • демонстрация экономии ресурсов с точки зрения повышения производительности ресурсов и эффективности в производственной среде, основанной на недопущении процессов замещения в результате проблем с производительностью или надежностью;
  • расчет и оценка компромиссов между дополнительными ресурсами, затраченными на развертывание CPS и соответствующей инфраструктуры, и потенциальной экономией. Это также нужно сделать в отношении различных категорий ресурсов, когда дело доходит до принятия решений по модернизации производственных линий или строительству новых. Эти оценки также должны учитывать специфику отрасли или сектора, а также то, имеют ли они региональный или глобальный масштаб;
  • необходимо будет принимать во внимание различные метрики и КПЭ (ключевые показатели эффективности), которые используются для оценки производительности и эффективности использования ресурсов, а также экологичности текущих проектов и инициатив. Развитие таких КПЭ, как индекс Green Production, также должно быть принято во внимание, вместе с основными данными, необходимыми для принятия прозрачных, ориентированных на природные ресурсы инвестиционных решений, особенно в области промышленной автоматизации.

Пример применения 3: поддержка изготовления на заказ: как удовлетворить требования отдельно взятого клиента

 

Знание динамической цепи создания стоимости «Индустрии 4.0» порождает ориентированную на клиента и продукт координацию проектирования, упорядочивания, планирования, производства и логистики. Это также обеспечивает возможность включения в последнюю минуту просьбы об изменениях непосредственно перед или даже во время производства.

 

Сегодня

 

Современная сборочная линия

 

Сегодня автомобильная промышленность характеризуется статическими производственными линиями (с предопределенными последовательностями), которые трудно перенастроить, чтобы создать новые варианты продукта. Системы управления производственным процессом, поддерживающие ПО, обычно проектируются с узко определенным функционалом, основанным на оборудовании производственной линии, и являются также статическими. Характер работы сотрудников также определяется функциональностью производственной линии и, таким образом, как правило, очень однообразен. Индивидуальность не поощряется. В результате невозможно учесть отдельные запросы клиентов по включению элемента от другого продукта той же компании, например, укомплектовать Volkswagen сидениями от Porsche.

 

Завтра

 

Сборочная линия будущего

 

«Индустрия 4.0» приводит к возникновению динамических производственных линий. Транспортные средства стали умными продуктами, которые движутся автономно через сборочный цех от одного модуля обработки CPS к другому. Динамическая реконфигурация производственных линий позволяет смешивать и сочетать комплектующие автомобиля. Кроме того, индивидуальные вариации (например, сиденье из другой серии автомобилей) могут быть реализованы в любой момент после оговорки технический особенностей, без привязки к установленному таймингу. Выполнить реконфигурацию и продолжить производство будет просто. ИТ-решения системы управления производственным процессом будут составлять основу производства на всем его протяжении – от проектирования до монтажа и эксплуатации.

 

Потенциальные преимущества

 

Первые приложения и ИТ-платформы, описанные выше, начнут появляться относительно скоро, в течение ближайших нескольких месяцев. Тем не менее полное развертывание CPS и динамических производственных линий займет несколько лет. Но концентрирование на отдельных частях производственного процесса произойдет, как ожидается, несколько раньше.

 

Пример применения 4: дистанционное обслуживание

 

Дистанционное обслуживание является тем инструментом, которым производители пользуются уже несколько лет для того, чтобы предоставить клиентам быструю и эффективную поддержку посредством удаленного доступа и управления машинами. Расширение сети производственных систем открывает новые возможности для повышения производительности.

 

Сегодня

 

Дистанционное обслуживание используется для принятия индивидуальных решений между поставщиком и пользователем. Техник подключается к машине непосредственно через модем. С появлением интернета виртуальные частные сети также получили популярность, так как они обеспечивают безопасный доступ к корпоративной сети заказчика. Цель этого подхода – дистанционно диагностировать и контролировать машину, чтобы уменьшить длительность незапланированных остановок и простоев. Конфигурация и администрирование каналов связи включают в себя значительный объем работы по управлению, так как условия использования должны быть согласованы отдельно с каждым клиентом. Кроме того, этот подход в настоящее время может быть использован только для обеспечения срочных услуг, то есть осуществления технического обслуживания после аварии.

 

Завтра

 

В «Индустрии 4.0» специалисты, которые обслуживают машины, больше не будут долго подключаться к ним вручную. Производственные системы будут работать как «социальные машины», в сетях, аналогичных социальным, и будут автоматически соединяться с облачными платформами обслуживания в целях поиска соответствующего специалиста для решения возникшего вопроса. Тогда эксперты будут в состоянии использовать интегрированную платформу знаний, инструменты для видеоконференции и усовершенствуют инженерные методы для выполнения традиционных услуг дистанционного обслуживания, которые станут более эффективными с помощью мобильных устройств. Кроме того, машины будут постоянно совершенствовать и расширять свои возможности в зависимости от ситуации, автоматически обновляя или загружая нужные функции или данные с помощью безопасных каналов связи с платформой телеприсутствия. Переместив сложные вычислительные задачи (например, проектирование и моделирование) от машин к порталам, можно будет использовать огромную вычислительную мощность, гарантирующую выполнение задачи в кратчайшие сроки, тем самым обеспечивая дополнительный прирост производительности.

 

Потенциальные выгоды

 

Первые порталы облачных вычислений с телеприсутствием, которые стали доступны в последнее время, – это намек на то, что ожидает нас в будущем. Стремительное развитие этих порталов откроет новые горизонты, которые совершат революцию в производственных системах в ближайшие несколько лет.

 

6. Как сравнить Германию с остальным миром?

 

Германия не единственная страна, определившая тенденцию к использованию интернет-вещей в производстве и их разрушительное воздействие на промышленные процессы как стратегические задачи для обрабатывающей промышленности в будущем. Тем не менее используется множество различных терминов для описания феномена «Индустрии 4.0». Тем более что в англоязычном мире и на уровне ЕС общепринято ссылаться на интернет вещей и тенденции к оцифровке с точки зрения третьей промышленной революции. Этот показатель был получен путем становления второй промышленной революции (массовое производство механической продукции) как части первой, либо, не считая третьего преобразования промышленности, в результате автоматизации производственных процессов, в качестве настоящей революции в своем собственном направлении. Термины «умная продукция», «умное производство» или «умный завод» используются в Европе, Китае и США специально, чтобы обратить внимание на цифровую сеть производства для создания умных производственных систем, в то время как модный термин «продвинутое производство» охватывает более широкий спектр модернизации тенденций в производственной среде. Что касается глобальных рынков оборудования и производственных заводов, электрической промышленности, автоматизации и ИКТ, то они обеспокоены. Примером являются отдельные страны, которые принимают различные политические меры в ответ на эти тенденции.

 

Международные рыночные тенденции

 

Вслед за периодом впечатляющего роста между 2004 и 2008 годами, когда объем производства увеличился примерно на 38 процентов, глобальный финансовый кризис вызвал резкое падение заказов на оборудование, произведенное в Германии. Тем не менее бизнес начал подниматься снова к середине 2009, поскольку компании стремились восполнить утраченное во время кризиса.

 

Статистика отрасли машиностроения в отдельных странах

 

«В ходе нашей совместной работы стало очевидным, что Германия обладает всеми необходимыми знаниями в области технологии производства и машиностроения, продолжая наслаждаться глобальным успехом в завтрашнем мире интернета вещей и услуг».

 

Доктор Зигфрид Дайс, сопредседатель рабочей группы «Индустрии 4.0»

 

Согласно недавнему опросу, проведенному Союзом немецких машиностроителей (VDMA), большинство немецких машиностроительных предприятий до сих пор видят себя среди мировых лидеров и считают своими конкурентами сначала отечественных производителей, а только потом производителей из США и Италии. Мировые продажи в машиностроении составили около 2,1 триллиона евро в 2011 году. Взгляд на позиции машиностроения в отдельных странах показывает чрезвычайно неоднородную картину.

 

С 2002 года масштабные переводы производства в другие части мира привели к резкому увеличению американских машиностроительных отраслей, зависящих от импорта.

 

Количество людей, занятых в промышленности, снизилось на 25 процентов в период между 2002 и 2010 годами. Однако были некоторые признаки постепенного восстановления с 2010 года, как внутреннего, так и экспортного спроса. Пресса в США спешила воспользоваться такими терминами, как «reshoring» и «insourcing boom», чтобы показать то, что она уже воспринимает кардинальные фундаментальные изменения.

 

Китай также предпринимает огромное количество усилий, чтобы догнать другие страны в технологии машиностроения и укрепить свои позиции на рынке. За последние пять лет он вырос и стал крупнейшим в мире производителем техники с объемом продаж 563 миллиарда евро в 2011 году. В это же время Китай удвоил свои усилия на экспорт. В 2011 году китайская инвестиционная промышленность экспортировала товары на сумму 87,7 миллиарда евро, что является приростом более чем на 20 процентов в сравнении с предыдущим годом. Таким образом, Китай совершил скачок вверх, чтобы стать четвертым по величине в мире экспортером машин, с 10,2-процентной долей рынка. Здесь наблюдается увеличение спроса России на машины и оборудование с 2010 года. Россия, которая является официальной страной-партнером для Ганноверской выставки, стала четвертым по величине экспортным рынком для немецких машиностроительных фирм после Китая, США и Франции. Германия – это поставщик оборудования номер один для России, с долей рынка 22,6 процента. Правительство России прогнозирует дальнейший рост российского рынка в течение ближайших нескольких лет и поддерживает этот рост за счет программы финансирования стоимостью в миллиарды евро. В долгосрочной перспективе у Германии есть большой потенциал для экспорта оборудования «Индустрии 4.0» до России.

 

В 2011 году мировой рынок электротехнической промышленности оценивался в 3,414 миллиарда евро. Немецкий рынок электротехнической промышленности оценивается в 116 миллиардов евро и является пятым по величине после Китая (1119 миллиардов евро), США (486 миллиардов евро), Японии (284 миллиардов евро) и Южной Кореи (155 миллиардов евро).В последние годы рост мирового электротехнического рынка в значительной степени происходил благодаря новым индустриальным странам, чья совокупная рыночная ценность 1,7 триллиона евро достигла того же уровня, что и у развитых стран в начале 2011 года. Ожидается, что темпы роста будут значительно выше в новых индустриальных странах, чем в индустриальных странах в 2012 и 2013 годах. Рынок глобальной автоматизации недавно достиг отметки в 350 миллиардов евро, это означает, что на его долю приходится не более одной десятой мирового электротехнического рынка.

 

В последние годы Китай поднялся и стал самым крупным региональным рынком. Его рынок оценивается в 100 миллиардов евро, что дает ему 29 процентов акций мирового рынка и означает, что он обгоняет Европу, где ценность рынка всего лишь 93 миллиарда евро. Немного отставая, за ними следуют США (12 процентов, или 40 миллиардов евро) и Япония (8 процентов, или 26 миллиардов евро). Германия (6 процентов, или 21 миллиард евро) является четвертым по величине рынком в мире. Лидерство Китая выражено более ярко, особенно когда дело доходит до автоматизации продукта производства. На Китай приходится 30 процентов мирового производства, или 103 миллиарда евро из суммарных 350 миллиардов евро. США и Япония делят второе место, примерно по 11 процентов каждая, за ними следует Германия с 10 процентами. Тем не менее Германия является крупнейшим в мире экспортером продуктов автоматизации и систем (29 миллиардов евро), за ней следуют Китай (27 миллиардов евро) и США (21 миллиард евро).

 

Прогнозируется рост мирового оборота ИКТ-промышленности на 4,6 процента в этом году, до 2,69 триллиона евро. На 5,2 и 4,2 процента соответственно, в двух ключевых сегментах: информационные технологии и телекоммуникации, которые переживают активный рост. Тем не менее существуют значительные различия в рыночных тенденциях разных регионов. В то время как промышленность в новых индустриальных странах переживает бурный рост, на протяжении большей части Западной Европы он либо остается прежним, либо уменьшается. Между тем Китай, Индия и Россия уже оцениваются в одну седьмую (14 процентов) от мирового спроса на ИКТ-промышленность в этом году. Китайский рынок в одиночку, по прогнозам, вырастет на 6,6 процента, до 235 миллиардов евро в 2013 году, обойдя Японию (221 миллиард евро) в качестве второго крупнейшего рынка ИКТ-промышленности. Рынок США является бесспорным лидером с точки зрения спроса на ИКТ-промышленность. По последним данным, ее общая стоимость составляет 725 миллиардов евро, что составляет увеличение на 5,8 процента. Прирост в Западной Европе был медленнее, чем в остальном мире. В 2013 году ИКТ-продажи, как ожидается, вырастут на скромные 1,3 процента, до 625 миллиардов евро. Немецкий рынок информационных технологий, с другой стороны, по прогнозам, вырастет на 3 процента, до 75 миллиардов евро. Рынок немецкого программного обеспечения тоже имеет опыт сильного прироста, увеличиваясь на 5,1 процента, до 17,8 миллиарда евро. Рынок ИТ-услуг, таких как аутсорсинг и сервисное обслуживание, по прогнозам, будет расти на 3 процента, до 35,9 миллиарда евро, в то время как на рынке оборудования ожидается возвращение привычного роста на 1,2 процента.

 

С SAP, Software AG и Telekom, совместно с основными дочерними компаниями США (например IBM и HP) и азиатскими компаниями, Германия имеет мировой значимый уровень в ИТ-компетенциях, тесно сгруппированных друг с другом. Это дает Германии возможность взять на себя ведущую роль в «Индустрии 4.0».

 

Инициативы по финансированию промышленной политики в отдельных странах

 

Другие страны также поддерживают модернизацию обрабатывающей промышленности в рамках программ финансирования и исследовательских инициатив. Тем не менее имеющаяся информация позволяет предположить, что в США и Китае, например, преобразование, предусматриваемое инициативой «Индустрии 4.0», расценено не больше, чем одна тенденция среди многих, например, введение новых материалов и технологий.

 

США

 

Правительство США вновь отдает предпочтение отрасли машиностроения. Сейчас оно пытается заняться активной промышленной политикой, в целях создания рабочих мест и стимулирования переноса производства обратно в США. Летом 2011 года президент Обама запустил Прогрессивное производственное партнерство (AMP), во главе – частный сектор, который объединяет представителей исследовательского, делового и политического кругов, чтобы выработать «курс инвестирования и содействия развитию новых технологий». Руководящий комитет AMP состоит из президентов ведущих инженерных вузов (MIT, UC Berkeley, Stanford, CMU, Michigan и GIT) и руководителей ведущих предприятий (в том числе Caterpillar, Corning, Dow Chemical, Ford, Honeywell, Intel, Johnson & Johnson, Northrop Grumman, Procter & Gamble and United Technologies). В июле 2012 года АМР представило подробный отчет, состоящий из 16 рекомендаций, которые включают в себя создание национальной сети производственного инновационного института (NNMI). Это институты, которые принимают форму государственно-частного партнерства, предназначенные в качестве «региональных центров производственного мастерства» в целях повышения глобальной конкурентоспособности американских компаний и увеличения инвестиций в производственные мощности США.

 

Кроме того, администрация Обамы выделяет больше средств на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР (R&D)), используемые для обработки научных исследований. В 2013 году средства, предназначенные для финансирования прогрессивного производства, возросли на 19 процентов, до 2,2 миллиарда долларов. Помимо этого, на Национальный институт стандартов и технологии США (NIST), который является органом, ответственным за стандартизацию, было выделено 100 миллионов долларов для оказания технической поддержки отечественной промышленности путем предоставления научно-исследовательской базы и ноу-хау. NIST также отвечает за передовые производственные порталы, которые были созданы по рекомендации AMP и предназначены для содействия созданию сетей между правительством, университетом и частными инициативами в этой области. Наконец, администрация США по работе и инновационным улучшениям (JIAC) инвестирует 20 миллионов долларов в десять предприятий государственно-частного партнерства в области передового производства. Государство финансирует CPS и интернет вещей уже в течение нескольких лет. Действительно, киберфизические системы (CPS) были определены в качестве одной из ключевых областей исследований Национального научного фонда (NSF) еще в 2006 году. Но на самом деле очень мало внимания уделяется конкретному использованию CPS в производстве. Программа исследования и разработки сетей и информационных технологий (NITRD) объединяет 18 научно-исследовательских учреждений в целях координации исследований в различных IT-сферах, включая взаимодействие человека и компьютера и управление информацией. В 2011 году NITRD имела в распоряжении бюджет, который составлял более трех миллиардов долларов.

 

Китай

 

Китай также стремился расшириться в области машиностроительной промышленности. 12-й Пятилетний план (2011–2015) излагает цель сокращения зависимости от иностранной технологии и преследования глобального технологического лидерства в семи «стратегических отраслях промышленности», включая производство оборудования высокого уровня и информационные технологии нового поколения. Лидеры Китая выделяют в общей сложности 1,2 триллиона евро, которые будут доступны для этой цели до 2015 и стимулируют спрос и предложение через субсидии, налоговые льготы и другие материальные поощрения. Они также намерены увеличить инвестиции для НИОКР в виде доли от ВВП, с 1,5 до 2 процентов к 2015 году. В сфере оборудования одним из приоритетных является развитие интеллектуального промышленного оборудования, интеллектуальных систем управления и высококлассного вычислительного оборудования», в то время как приоритеты IT-сферы включают в себя интернет вещей и их применение, в том числе промышленный контроль и автоматизацию.

 

Начиная с 2010 года приоритетное внимание, которое уделяет Пекин интернету вещей, значительно возросло. С 2010 года Китай проводит ежегодную Конференцию интернета вещей, также первый китайский Центр интернета вещей был открыт на одной из этих конференций. Этот научно-исследовательский центр получил 117 миллионов долларов для исследования основных технологий IoT и соответствующих ему требований стандартизации. Кроме того, при Даляньском технологическом университете (Dalian University of Technology), в школе программного обеспечения, создана научно-исследовательская группа «Индустрии 4.0», которая занимается исследованием CPS-приложений в разработке автоматизации. Китай также создал «Инновационную зону интернета вещей» в городе Уси провинции Цзяньсу, состоящую из 300 компаний, которые предоставляют рабочие места более чем 70 000 человек. Лидеры Китая планируют инвестировать примерно 800 миллионов долларов США в отрасли IoT, в период до 2015 года.

 

ЕС

 

На уровне ЕС исследование интернета вещей в настоящее время получает прибыль от увеличенной поддержки посредством Седьмой основной программы по научным исследованиям (2007–2013). Больше всего средств, свыше 9 миллиардов евро, выделено на финансирование ИКТ. В рамках этой программы существует множество трансграничных инициатив, направленных на внедрение интернета вещей в обрабатывающую промышленность. Ведущему проекту Siemens «IoT@Work» выделили 5,8 миллиона евро для разработки концепции технологии Plug&Work в рабочих условиях. Тем временем в общей сложности было вложено 2,4 млрд евро в ARTEMIS technology platform для продвижения проекта НИОКР в восьми подгруппах, которые включают в себя производство и автоматизацию изготовления и CPS. Кроме того, 1,2 миллиарда евро было присуждено «Заводам будущего» по инициативе государственно-частного партнерства (Public-Private Partnership), которое запускает ежегодный конкурс проектов в области умного ИКТ-производства. Под эгидой этой инициативы ведущий проект SAP«ActionPlanT» представил свое «Видение производства 2.0», которое призвано быть дискуссионным документом для будущего финансирования, под покровительством Восьмой основной программы научных исследований – «Горизонт 2020» (2014–2020). Предполагаемый бюджет «Горизонта 2020» размером в 80 миллиардов евро сделает его самой большой программой НИОКР-финансирования в мире.

 

Индия

 

Инновационное финансирование – один из основных приоритетов Пятилетнего плана (2012–2017) Индии, который предусматривает увеличение общественных и частных инвестиций в НИОКР до двух процентов ВВП. В 2011 году под эгидой Министерства коммуникаций и информационных технологий был запущен проект «Киберфизических систем инноваций», который будет проводить исследования в различных областях, в том числе в сфере человекообразных роботов. Кроме того, в ноябре 2011 фирма Bosch основала Центр Исследования CPS в Бангалоре. Компания Fraunhofer-Gesellschaft и несколько ведущих индийских научных центров участвуют в этом проекте в качестве консультантов. Это партнерство, которое финансируется в размере 22,8 млрд евро, стремящееся создавать оптимальные исследования и производственные условия для IT-специалистов будущего. В будущем поддержка будет также оказана промышленности и научному сообществу, например, с помощью исследовательских контрактов. Даже сегодня, согласно недавнему исследованию, проведенному Zebra Tech Company, индийские предприятия являются мировыми лидерами в плане отбора и использования технологии IoT.

 

Главное

 

Многие конкуренты Германии также признали важную роль интернета вещей в производственной сфере и продвигают его посредством ряда организационных и финансовых мер. Рабочая группа считает, что Германия вполне может стать глобальным лидером в области «Индустрии 4.0». Следует регулярно проводить критическую оценку тех мер, которые реализуются Германией для достижения своих целей. Отдельный исследовательский проект должен быть создан для проведения более детального анализа международных конкурентов Германии и их целевых рынков в течение следующих 10–15 лет.

 

Пример применения 5: внезапная смена поставщика в процессе производства в связи с кризисом, не зависящим от производителя

 

Обстоятельства, находящиеся вне контроля изготовителей, такие как стихийные бедствия или политические кризисы, означают, что им часто приходится внезапно менять поставщиков в процессе производства. «Индустрия 4.0» может помочь сгладить эти резкие изменения, смоделировав последующие возможные процессы, тем самым позволяя рассмотреть все варианты поставщиков и выбрать лучшую альтернативу.

 

Сегодня

 

В случае непредвиденного сбоя поставок в настоящее время производителям трудно оценить его влияние на текущее производство и последующие процессы и своевременно отреагировать. Такие сбои приводят к значительным дополнительным расходам и задержкам в производстве, что влечет за собой значительные риски для бизнеса компаний. Производителям приходится принимать быстрые решения о том, к каким поставщикам обратиться в качестве альтернативы, как произвести логистику товаров, находящихся в производстве, сколько еще осталось ресурсов в запасе, какие продукты уже содержат поставлявшееся сырье и обладают ли альтернативные поставщики способностями и навыками, необходимыми для обеспечения требуемыми ресурсами к соответствующему сроку. В настоящее время возможно обеспечить лишь частичную поддержку производителей в этих решениях.

 

Завтра

 

В «Индустрии 4.0» можно будет смоделировать все этапы производства и оценить их влияние. Это будет включать моделирование уровней запасов, транспорта и логистики, возможность отслеживать историю использования компонентов, которые уже были использованы в производстве, и предоставление информации о том, сколько ресурсов осталось в запасе. Это позволит рассчитать себестоимость продуктов и сведет к минимуму реконфигурацию производственных ресурсов. Также будет возможность оценить соответствующие риски. Таким образом, можно будет смоделировать различные затраты и рентабельность альтернативных поставщиков, в том числе воздействие на окружающую среду, связанное с использованием сырья того или иного поставщика. Обширные сети производственных систем позволят проанализировать альтернативных поставщиков и их способности в режиме реального времени. Можно будет связаться с поставщиками напрямую по защищенным каналам в облаке.

 

Потенциальные преимущества

 

ИТ-инновации, такие как большие данные и облачные сервисы, позволяют проводить оптимизированное моделирование в режиме реального времени. Необходимое для этого программное обеспечение уже существует. Скорейшая реализация этого подхода обеспечит экономию времени и средств и возможность минимизировать риски для бизнеса.

 

7. Перспективы

 

Германия имеет потенциал для того, чтобы стать одним из ведущих игроков и поставщиков на рынке «Индустрии 4.0». Если это будет достигнуто, то для предприятий и их сотрудников во многих отраслях промышленности будет важным работать вместе для дальнейшего развития. Платформа «Индустрии 4.0» является важной мерой обеспечения того, что инновационный потенциал четвертой индустриальной революции будет использован во всех сферах.

 

Путь к реализации «Индустрии 4.0» подразумевает эволюционный процесс, который будет прогрессировать с разной скоростью в отдельных компаниях и отраслях. Поэтому демонстрационные проекты должны быть разработаны, и новые продукты должны быть выведены на рынок как можно скорее.

 

Реализация должна проходить посредством двойной стратегии. Существующие основные технологии и опыт должны быть адаптированы к требованиям промышленности и реализованы в деле на широкой основе. В то же время будет необходимо исследовать и разработать инновационные решения для новых производственных площадок и новых рынков. Если это будет сделано успешно, то Германия будет в состоянии стать ведущим поставщиком в условиях «Индустрии 4.0». Кроме того, создание ведущего рынка сделает Германию более привлекательным местом для производства и сохранит внутреннее положение промышленности.

 

Индустриально-научный исследовательский альянс запустил стратегическую инициативу «Индустрия 4.0» в начале 2011-го года. По состоянию на апрель 2013-го профессиональные ассоциации BITKOM, VDMA и ZVEI объединились с деятелями бизнеса, науки и общества для обеспечения продвижения инициативы в едином ключе. Системный подход, при котором все заинтересованные стороны будут вовлечены во взаимный обмен технологическими и социальными инновациями, будет служить надежной основной для успешного сотрудничества.

 

Стратегическая инициатива «Индустрии 4.0»

 

«Индустрия 4.0» является «стратегической инициативой» немецкого правительства, которая была принята в рамках плана Высокотехнологической стратегии-2020 в ноябре 2011 года. Она была запущена в январе 2011 года группой «Communication Promoters» Индустриально-научного исследовательского альянса. Первоначальные рекомендации по реализации были сформулированы рабочей группой «Индустрии 4.0» в период с января по октябрь 2012 года при поддержке Национальной академии наук и инженерии. Председателями рабочей группы являются Зигфрид Дайс, заместитель председателя совета директоров «Роберт-Бош», и профессор Хеннинг Кагерманн, президент Acatech. Эти рекомендации были представлены в качестве доклада немецкому правительству на форуме Индустриально-научного исследовательского альянса, состоявшемся в Центре производственных технологий в Берлине 2 октября 2012 года. Дальнейшие меры по реализации будут проводиться рядом рабочих групп на платформе «Индустрии 4.0», недавно созданной профессиональными ассоциациями BITKOMVDMA и ZVEI, которая теперь имеет собственный секретариат.

 

С 2006 года правительство Германии проводит высокотехнологичную стратегию, направленную в сторону межведомственной координации научно-исследовательских и инновационных инициатив с целью обеспечения прочных конкурентных позиций Германии за счет технологических инноваций. Текущий план известен как Высокотехнологическая стратегия-2020 и фокусируется на пяти приоритетных областях: климат/энергетика, здравоохранение/пища, мобильность, безопасность и связь. Стратегия вращается вокруг нескольких «стратегических инициатив», через которые Индустриально-научный исследовательский альянс проводит реализацию среднесрочных научных и технологических целей в области развития в промежуток времени от десяти до пятнадцати лет. Эти инициативы сформулировали основу стратегий и планов по достижению Германией лидерства в решениях глобальных проблем.

 

Этот отчет представляет и расширяет рекомендации, выдвинутые рабочей группой «Индустрии 4.0» в октябре 2012-го года, и послужит основой для работы платформы «Индустрии 4.0», которая начнется в апреле 2013 года.

 

Домашняя страница Индустриально-научного исследовательского альянса: forschungsunion.de

 

Высокотехнологическая стратегия-2020 доступна по адресу: bmbf.de/pub/HTS-Aktionsplan.pdf

 

Отчеты рабочей группы «Индустрии 4.0»: acatech.de/industrie4.0

 

Платформа «Индустрии 4.0»

Профессиональные ассоциации BITKOM, VDMA и ZVEI создали совместную платформу «Индустрии 4.0» в целях достижения прогресса инициативы и обеспечения скоординированного, межотраслевого подхода.

 

Централизованная координация и управление сосредоточены в руках Руководящего комитета. Он отвечает за установление стратегического курса платформы, назначение рабочих групп и руководит их работой. Руководящий комитет поддерживается Научно-исследовательским комитетом, который включает в себя представителей производства, ИТ, отрасли автоматизации и других сфер. Рабочие группы подчиняются Руководящему комитету, но свободны в определении собственной структуры. Они открыты для всех заинтересованных сторон.

 

Совет управляющих обеспечивает реализацию стратегии и поддерживает политическую деятельность платформы. При необходимости он устраивает встречи представителей платформы с политиками, общественностью и СМИ.

 

Секретариат укомплектован сотрудниками трех профессиональных ассоциаций и обеспечивает Руководящий комитет организационной и административной поддержкой. Он имеет дело с передачей знаний, внутренними связями и отношениями с аналогичными инициативами. Он также отвечает за взаимодействие со СМИ и связи с общественностью.

 

Секретариат

Управление:

Райнер Глатц, VDMA

Бернхард Дигнер, ZVEI

ВольфгангДорст, BITKOM

 

Адрес:

Lyoner Straße 9, 60528 Frankfurt / Main

 

Контакты:

kontakt@plattform-i40.de, plattform-i40.de

 

Перевод: Вячеслав Гладков

 

Оригинал фото: acatech