АНДРЕЙ ЛАПИКОВ, студент 4-го курса, факультет «Прикладная математика и информационные технологии» ФГБОУ ВО Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации, ard9095@gmail.com

Концепция цифрового производства
компании Siemens в рамках Индустрии 4.0

Рассмотрим вопросы структуры цифрового производства на предприятии и его ключевые особенности в рамках Индустрии 4.0 на примере известной компании Siemens, занятой в сфере автоматизации промышленного производства и цифровой трансформации экономики. Рассматриваются перспективы «умной фабрики» в г. Амберг, Германия

В 2018 году понятие «Индустрия 4.0» уже не вызывает той бурной реакции со стороны экономистов и промышленников, которую этот термин вызвал в 2011-м в Германии, потому как именно тогда впервые заговорили о четвертой промышленной революции, о будущих перспективах развития промышленных предприятий, производственных фабрик, заводов по изготовлению различного рода продукции. Под Индустрией 4.0 подразумевается один из нескольких проектов специальной государственной стратегии Германии, разработанной на период до 2020 года. Данная концепция всецело описывает структуру так называемого умного производства (от англ. Smart Manufacturing), которое основано на всемирной промышленной сети интернета вещей (от англ. Internet of Things, IoT). Основная особенность четвертой промышленной революции исходя из всеобщего мнения, выдвинутого на конференции 2011 года, заключалась в том, что введение в эксплуатацию «умных девайсов» на производстве приведет к резкому повышению эффективности производственных процессов, уменьшит простой оборудования и фабрики в целом, улучшит качество выпускаемой продукции благодаря сведению возникающих ошибок на производстве к минимуму и в процессе дальнейшего совершенствования повысит конкурентоспособность предприятия в промышленной сфере.

Примечательно, что интернет вещей и Индустрия 4.0 взаимосвязаны и на первый взгляд несут в себе один и тот же смысл. Однако следует понимать разительное отличие одного от другого: интернет вещей представляет собой информационную сеть, а точнее, связь между различными физическими объектами (сенсоры, оборудование, автомобили, здания и т.д.), которые позволяют интерактивно кооперировать эти объекты для достижения поставленных целей, например создания «виртуальных фабрик», и собирать данные без участия человека, в то время как четвертая промышленная революция напрямую связана со сферой промышленного производства и подразумевает ожидаемый экономический эффект после автоматизации этого производства, кардинально новое поколение систем и технологий оптимизации труда и снижения издержек. В дополнение следует отметить, что идея интернета вещей в отличие от четвертой промышленной революции родилась более 15 лет назад, когда человечеству уже были известны практики создания и использования «умных домов», «умных машин» и т.п.

С каждым годом количество предприятий, заинтересованных в быстрой и уверенной оптимизации своей деятельности и создании «умного производства», неуклонно растет. Одним из первопроходцев в контексте цифровой адаптации предприятия стала немецкая компания Siemens, которая еще в XIX веке, начав с производства первой телеграфной линии Берлин – Франкфурт-на-Майне, уверенно двигалась вперед и к концу ХХ века представила концепт первого в мире пылевлагозащитного сотового телефона, а уже к началу ХХI века выпустила еще несколько моделей мобильных телефонов, в том числе довольно известный Siemens A35, чем, пожалуй, хорошо запомнилась на рынке. В середине 2000-х годов компания активно занималась производством локомотивов, в чем довольно преуспела. Однако основное внимание к себе сегодня компания привлекает тем, что она является одним из безусловных лидеров в области поставки продукции и различных комплексных решений для модернизации ключевых отраслей экономики и инфраструктуры, промышленной автоматизации и энергетики. Каким же образом Siemens причастна к понятию «Индустрия 4.0» и в чем проявляется ее вклад в так называемую цифровизацию экономики?

Начать обзор деятельности Siemens в области цифровой адаптации производства следует с определения самого цифрового производства на предприятии. Цифровое производство представляет собой не что иное, как интегрированную компьютерную систему, которая сочетает в себе несколько элементов, а именно: средства численного моделирования и трехмерной графической визуализации, а также средства инженерного анализа, предназначенные для разработки конструкции изделий и технологических процессов их изготовления. Удобство данной технологии заключается в том, что она позволяет пользователю оптимизировать, усовершенствовать технологии еще до выпуска самого продукта. Таким образом, компания Siemens вот уже несколько поколений вносит довольно большой вклад в развитие экономики во всем мире, и сфера цифрового производства не стала исключением.

В наши дни граница между физическим, мануфактурным и цифровым производством практически стирается, что, в свою очередь, служит двигателем всей цифровой экономики и создает новый уникальный мир будущего промышленности. На цифровом предприятии, или, другими словами, фабрике будущего, все буквально сияет от совершенства технологий взаимосвязи информации и производства, а вся фабрика буквально поглощена беспрекословной эффективностью всего установленного оборудования, поскольку каждый станок, каждая рабочая машина взаимодействует с другой машиной, а основной целью такого предприятия является обеспечение цифровой визуализации полной цепочки создания стоимости продукта. Именно поэтому платформа, направленная на достижение этой цели, и получила название «цифровое предприятие» (от англ. Digital Enterprise). Следует отметить, что даже в мире цифрового производства очевиден тот факт, что финальный успех не возможен без наличия человеческих ресурсов, опытных, профессиональных и смекалистых сотрудников, грамотных аналитиков. Такого типа предприятия можно считать эталоном эффективности производства, местом, где бездействие, простой, излишние расходы на производстве и другие издержки можно спокойно и надолго забыть, а современнейшее оборудование и квалифицированные специалисты обеспечивают необходимый уровень качества продукции. Здесь управляющие менеджеры и руководство службы информационных технологий (ИТ) перманентно взаимодействуют друг с другом ради достижения максимальной выгоды на производстве, рассматривая бок о бок вопросы ИТ и производства, предусматривая каждый этап изготовления очередной детали, каждый срез лезвия и т.д.

Как бы невероятно это ни звучало, но будущее уже наступило, и Siemens способствует его постоянному развитию. Так, автоматизированный завод Siemens в г. Амберг, Германия, занимается выпуском контроллеров Simatic и представляет собой полностью автоматизированное производство, каждый компонент которого связан друг с другом и заказчиком посредством интернета, а все производственные процессы оптимально интегрированы и контролируются с помощью средств ИТ. Важно уточнить, что Siemens производит целый набор различных контроллеров для широкого спектра требований к автоматизации на предприятиях. Контроллеры Simatic могут быть базовыми, расширенными, распределенными и программными и используются в зависимости от необходимой масштабируемости и запрашиваемых функций. Примечательно, что данный завод отвечает требованиям высокого качества выпускаемой продукции и хорошей эффективности производства благодаря тому, что установленное умное оборудование под пристальным и надежным управлением квалифицированного персонала координирует производство и глобальные поставки логических контроллеров Simatic, используя настраиваемый процесс сборки заказа, в котором задействовано свыше 1,6 млрд компонентов для более чем 50 000 ежегодно выпускаемых различных вариаций продуктов, для которых компания Siemens является источником порядка 10 000 материалов от 250 поставщиков для последующего создания около 950 фабричных изделий. Нескончаемое количество вводимых переменных и данных, а также довольно трудоемкая цепь поставок сильно усложняет весь процесс производства продукции и в отличие от традиционного фабричного производства требует гораздо больших возможностей, а именно: организации потока материалов, постоянного отслеживания взаимосвязи процессов, рационального распределения рабочей силы.

Но каким образом вот уже несколько лет заводу Siemens удается достигать успехов, выполняя поставленные задачи и следуя указанным планам? Ответ достаточно прост и лежит на поверхности: интеграция. Если раньше производственная цепь поставок, производственный инжиниринг и следование планам выполнялись обособленно друг от друга, то сегодня новые технологии связывают все эти компоненты воедино. Особенность завода в Амберге заключается в том, что на нем удалось объединить три важнейшие технологии производства:

• инновационное программное обеспечение для управления жизненным циклом продукта (от англ. Product Lifecycle Management), позволяющее обеспечивать разработку и оптимизацию новых продуктов;
• систему исполнения производства (от англ. Manufacturing Execution System);
• промышленную автоматизацию или концепцию комплексной автоматизации (от англ. Totally Integrated Automation), обеспечивающую функциональную совместимость всех компонентов автоматизированных систем.

Не столь важно, над чем именно трудится компания (современные средства авиатехники, электромобили, высокопроизводительный спортивный стадион и т.д.), сколько важно понимание того, как сильно способна помочь интеграция этих трех технологий для увеличения производительности на предприятии и минимизации рисков, для фокусирования компании на различных аспектах, касающихся прозрачности планирования, а также возрастания продуктивности каждой единицы оборудования посредством распространения знаний во всей организации, построения более предсказуемой динамической среды для разработки. Следует отметить, что в ближайшем будущем главным вопросом у предприятий будет стоять поиск этого идеального переплетения трех технологий производства и применение их в готовой системе. На цифровой фабрике в Амберге обеспечивается удаленный доступ к работе с оборудованием благодаря использованию RFID-меток (от англ. Radio-Frequency Identification, т.е. «радиочастотная идентификация»), которые передают оборудованию информацию о технологическом маршруте и требованиях к операциям. Персонал, собирая необходимые производственные данные в режиме реального времени, принимает ответственные решения, а все технологические изменения после согласования с начальством передаются в систему исполнения производства. Кроме всего прочего, на этом заводе используется аппаратно-программная система управления технологическими системами с интерфейсом «человек-машина» (от англ. Touchscreen Human-Machine Interfaces), благодаря которой сотрудник может вмешиваться в деятельность завода, изменять и отслеживать поведение производственных процессов или их частей при помощи взаимодействия с монитором компьютера. Это позволяет отслеживать не только производительность всей фабрики, но и проводить глубинный причинный анализ более чем 400 элементов автоматизированной коллекции данных.

Таким образом, необходимо отметить, что комплексная интеграция данных в промышленном секторе будет приобретать все большее значение, постепенно становясь главным условием успеха производителей различной продукции. Сегодня в компании Siemens имеется департамент «Цифровое производство», являющийся той движущей силой, которая определяет тенденции развития промышленной отрасли. Совместно с партнерами, департамент предлагает наиболее релевантные и востребованные на сегодняшний день технологии для повышения производительности и конкурентоспособности предприятий на рынке и предлагает большое количество легко встраиваемых аппаратных и программных решений, а также различных услуг на базе передовых технологий Siemens. На примере компании Siemens очевидным является то, что Индустрия 4.0 вместе с «умным производством» стремительно и верно вырисовывает все более четкую картину будущего цифровых предприятий, стратегию их развития. И чем быстрее общество в полной степени осознает огромное преимущество промышленной революции в цифровой экономике, полезность интеграции данных и производства, тем быстрее произойдет развитие глобального производства и тем стремительнее повседневная жизнь будет окружена действительно умными технологиями, каждая часть планеты будет при необходимости взаимодействовать с другой ее частью, а человек в зависимости от его роли на производстве будет иметь доступ к нужным ему данным в нужное время.

1. Hessman T.M. The Dawn of the Smart Factory [Electronic resource] // IndustryWeek. 2013. URL: http://www.industryweek.com/technology/dawn-smart-factory (date of the application: 02.02.2018).
2. Jeschke S., Brecher C., Meisen T., Özdemir D., Eschert T. Industrial Internet of Things and Cyber Manufacturing Systems // Springer Series in Wireless Technology, Industrial Internet of Things, Springer International Publishing: Switzerland, 2017. doi:10.1007/978-3-319-42559-7_1.
3. Kádár B., Terkaj W., Sacco M. Semantic Virtual Factory supporting interoperable modelling and evaluation of production systems // CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2013. Vol. 62(1). P. 443-446 – https://doi.org/10.1016/j.cirp.2013.03.045.
4. Beresford D. Exploiting Siemens Simatic S7 PLCs [Electronic resource] // blackhat. 2011. URL: https://media.blackhat.com/bh-us- 11/Beresford/BH_US11_Beresford_S7_PLCs_WP.pdf (date of the application: 05.02.2018).
5. Siemens AG. The intelligent choice for your automation tasks [Electronic resource]: 2016. URL: http://c4b.gss.siemens.com/resources/images/articles/dffa-b10100-01-7600.pdf (date of the application 06.02.2018).
6. Вотолкин В.Н., Бурмистрова А.А. Индустрия 4.0: Перспективы развития // Цифровые технологии в экономической сфере: возможности и перспективы: сборник научных статей. – Тамбов: Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина, 2017. С. 131-136.
7. Пуха Ю. Индустриальная революция 4.0 [Электронный ресурс] // PwC, 2017. URL: https://www.pwc.ru/ru/assets/pdf/industry-4-0-pwc.pdf (дата обращения: 05.02.2018).

Ключевые слова: промышленная революция, интернет вещей, цифровое предприятие, Индустрия 4.0, Сименс.

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи