Аналитической компанией CB Insights опубликовано исследование «Фабрика будущего: как технологии преобразуют производство» (Future Factory: How Technology Is Transforming Manufacturing). В нём представлены 5 основных направлений развития технологий на промышленных предприятиях будущего. Производители из различных секторов, выпускающие лекарства, автомобили, электронику, окна и другие материальные товары, будут делать ставку на роботизацию, 3D-печать, блокчейн, виртуальную реальность и интеллектуальные датчики, чтобы оставаться конкурентоспособными и ускорять производственные процессы.

Мир меняется на наших глазах, а темпы технологического развития бьют новые рекорды. 139 лет прошло с тех пор, как Томас Эдисон представил свой патент на лампочку. За этот короткий период было сделано больше прорывных изобретений, чем за все прошедшее тысячелетие. В самой промышленности произошли три революции, вызванные электрификацией и компьютеризацией. Последняя, основанная на глубокой оцифровке и автоматизации процессов, идет полным ходом, и эксперты, пораженные темпами происходящих изменений, пытаются ответить на вопрос, какую форму примет промышленное производство в ближайшем будущем?

По мнению аналитиков CB Insights, в течение следующих двух десятилетий отрасль 4.0 будет в основном опираться на базовую цифровизацию. Также появятся машины, лучше приспособленные для работы в цифровой среде. Только позже перед нами откроется реальный потенциал технического обслуживания и прогностического интеллекта. Ниже представлены 5 тенденций, которые могут изменить лицо промышленности, и с которыми лидеры цифровой трансформации экспериментируют уже сегодня.

1. Продвинутая автоматизация

Люди подвержены ошибкам и непредсказуемы, и когда дело доходит до утомительного повторения действий, эти функции оказываются весьма проблематичными. Неудивительно, что производители пытаются заменить штатных сотрудников машинами. «На фабрике будущего будет только два сотрудника: человек и собака. Задача человека будет кормить собаку. Собака будет там, чтобы оттаскивать людей от прикосновения к оборудованию», – предсказывает Уоррен Беннис (Warren Bennis), исследователь в области лидерства и производственных отношений.

Производители из различных секторов, выпускающие лекарства, автомобили, электронику, окна и другие материальные товары, будут делать ставку на роботизацию, чтобы оставаться конкурентоспособными и ускорять производственные процессы. На фабриках будущего рядом с людьми будут работать коботы – удобные в использовании устройства, которые благодаря алгоритмам искусственного интеллекта хорошо справляются в рабочей среде. Как утверждают эксперты, наибольшим преимуществом таких машин является легкость, с которой можно делегировать им задачи. Большинство из них коботы способны делать, имитируя человека без необходимости дополнительного программирования. Важно отметить, что они были спроектированы таким образом, чтобы взаимодействие с сотрудниками было безопасным, и их присутствие в производственном цехе никоим образом не угрожало здоровью работающих там людей.

Усовершенствованная автоматизация, вероятно, сократит количество рабочих мест на фабриках, особенно на самых современных, но до сих пор штатный сотрудник, работающий полный рабочий день, является основной единицей, выполняющей работу на производственных предприятиях. Повторяющиеся действия наверняка будут приходиться на машины.

С другой стороны, люди будут заниматься творчеством, требующим критического мышления, навыков прогнозирования и чувствительности. Таким образом, Industry 5.0 сделает фабрику местом, где творческие люди найдут себе занятие по душе. Для рынка труда также будет важным, чтобы роботы не обходились без обслуживания. Чем больше машин, тем больше ремонтов и, следовательно, тем больше кадровых потребностей.

Стоит прочесть: Смогут ли роботы заменить людей в оконной индустрии?

2. 3D печать

Пространственная печать вступает в новую, более зрелую фазу, находя все более широкое применение. По мнению экспертов, основным получателем этой технологии станет промышленный сектор. «3D печать, прежде всего, поможет оптимизировать краткосрочное или «по требованию» производство, но это еще не все. Она также поможет сократить расходы на хранение и транспортировку», – утверждает Хулио Виал (Julio Vial), менеджер по исследованиям в IDC.

3D-принтеры, которые недавно появились на рынке, имеют более быстрые и лучше подключенные автоматические системы. Благодаря этим улучшениям, начальная и конечная обработка была сокращена. А именно длительная обработка была основным фактором, который помешал многим компаниям инвестировать в эту технологию.

Ускорение разработки продукта является основным приоритетом для компаний, внедряющих 3D-печать. Согласно отчету «The State of 3D Printing 2018», порядка 93% компаний, опрошенные в ходе исследования, могут похвастаться тем, что таким образом они могут получить преимущество над конкурентами, сократить время вывода продуктов на рынок и повысить гибкость за счет сокращения производственных циклов. Не удивительно, что 20 % крупнейших корпораций до 2021 года будут создавать специальные отделы, занимающиеся пространственной печатью. У Johnson & Johnson, Boeing или Rolls Royce такие центры уже есть.

Рекорды популярности 3D печать бьет в авиационной промышленности. Она использовалась, среди прочего в производстве турбовинтового двигателя GE ATP Engine. Новый «печатный» двигатель дает на 10% больше мощности и использует на 20% меньше топлива. Время и затраты, связанные с подготовкой и внедрением двигателя компанией GE Aviation, также были ниже, чем в случае традиционных решений.

Стоит прочесть: Напечатанные 3D-окна поступят в продажу в 2019 году

3. Виртуальная и дополненная реальность

Большинство прототипов в обрабатывающей промышленности создаются с использованием методологии САПР, то есть автоматизированного проектирования. Популярное программное обеспечение этого класса должно быть заменено решениями, основанными на виртуальной и дополненной реальности. В некоторых случаях виртуальные проекты могут устранить необходимость печатать физические 3D-модели. Это больше, чем удобство. После внедрения такого решения компании могут ожидать снижения затрат и более быстрого вывода продуктов на рынок.

Лучшие игроки на рынке VR и AR-решений для отрасли борются за крупнейших потребителей. Одной из них является Autodesk – компания, которой мы обязаны популярной среди специалистов программой проектирования AutoCAD. Из информации, предоставленной CB Insights, известно, что Apple также работает над аналогичным решением. Гигант из Купертино зарегистрировал патент на программное обеспечение, позволяющее накладывать виртуальные слои на объекты в реальном мире. Это позволяет промышленным дизайнерам вносить пространственно напечатанные изменения в существующие или еще незавершенные объекты.

Исследователи из Университета Корнелла в Нью-Йорке недавно продемонстрировали огромный потенциал сочетания технологий дополненной реальности и 3D-печати. В представленном ими эксперименте дизайнер использует специальные очки и ручные контроллеры для создания виртуальной модели слой за слоем. После завершения каждого элемента, рука робота применяет его к фактическому прототипу.

«Наилучшим является то, что робот печатает проект пользователя в то же самое время и в том же самом месте. Таким образом, создатель получает ощутимую обратную связь на ранней стадии проектирования и может эффективно вносить исправления. Комбинация AR и печатного робота позволяет использовать напечатанную часть заранее для разработки следующего элемента», – рассказал Хуайшу Пенг (Huaishu Peng), аспирант факультета компьютерных наук в Корнелльском университете.

В будущем команды R&D будут использовать AR и VR в сочетании с 3D-печатью и традиционными прототипами, сокращая разрыв между дизайном и производственными процессами. Это не далекое будущее. Уже в первом квартале 2019 года компании Konica Minolta и DSR планируют запустить пилотные испытания очков AIRe Lens, которые в перспективе выйдут на европейский рынок.

4. Блокчейн в ERP

Система планирования ресурсов предприятия отслеживает распределение ресурсов – от заготовки сырья до инструментов управления взаимоотношениями с клиентами. Между тем, у некоторых компаний может быть так много систем ERP, что вместо упрощенного потока данных у них образуется беспорядок от переплетающегося между собой программного обеспечения. Отчет PwC показывает, что многие крупнейшие промышленные производители имеют до 100 различных систем ERP.

Рецептом от этой проблемы должен стать блокчейн и технология распределенных регистров. В последнее время появилось много проектов, объединяющих данные различных процессов компании и заинтересованных сторон в единую структуру. По данным аналитической компании CB Insights, многие корпоративные гиганты уже реализуют проекты на основе блокчейна, направленные на уменьшение сложности и расхождений в базах данных. В прошлом году British Airways протестировала решение с использованием технологии блокчейн. Это позволило создать единую базу полетов. Целью проекта было устранение противоречивой информации, которая часто появлялась на пропускных воротах, на мониторах аэропортов, на сайтах авиакомпаний и в мобильных приложениях.

Когда дело доходит до отслеживания приобретенных деталей и сырья, децентрализованная документация не имеет себе равных. Поскольку продукты передаются из рук в руки, в цепочке поставок могут легко возникать задержки, дополнительные расходы, человеческие ошибки и даже мошенничество. Технология Blockchain может улучшить вопросы прозрачности и идентификации в цепочке поставок с помощью защищенной от мошенничества распределенной базы данных. Это позволит собирать информацию о происхождении и миграции каждого отдельного компонента, используемого в производственном процессе. Это новый уровень прозрачности и безопасности.

5. Интеллектуальные датчики

Согласно показателям производства (измеренным общей эффективностью оборудования или OEE), заводы мирового класса работают на 85% своей теоретической эффективности. Между тем средняя фабрика работает на 60 % своих возможностей. Это означает, что у производителей есть много возможностей для улучшения в области производственных процессов и оптимизации деятельности.

Ни для кого не секрет, что технология, которая может сделать больше всего, – это «Промышленный Интернет вещей» (IIoT). Как утверждают эксперты, она даёт возможность уменьшить или даже полностью устранить явления, которые снижают качество продукции и увеличивают производственные затраты. Это реально осуществить, измеряя и подвергая компьютерному анализу в реальном времени множество технологических параметров. Аналогичным образом работает прогнозирующая аналитика, в которой использование специальных датчиков гармонических колебаний и анализа потока данных дает широкий диапазон обнаружения и идентификации конкретных неисправностей до того, как всё оборудование выйдет из строя, и, следовательно, процесс производства будет остановлен.

Большая прибыль будет получена от инвестиций в меньшее количество датчиков, но более специализированных, более точных и интеллектуальных. Компьютерные вычисления, выполненные в устройствах мониторинга, являются новым, многообещающим трендом в архитектуре IIOT.

Есть два подхода к этой теме. Первый представлен, например, Saguna Networks, специализирующейся на граничных вычислениях. Он заключается в выполнении расчетов на небольшом расстоянии от точки сбора данных. Между тем, Foghorn Systems предлагает своим клиентам, так называемые fog computing (туманные вычисления). Это не что иное, как «низко висящее облако», то есть расположенное в непосредственной близости от машин, которое в философии работы напоминает локальную вычислительную сеть (ЛВС). Оба метода характеризуются высокой пропускной способностью и устраняют задержки, возникающие при передаче информации в классические облачные вычисления.

Благодаря таким решениям и прогрессу в развитии искусственного интеллекта, в ближайшем будущем инфраструктура IOT будет функционировать независимо от централизованного облака. Это означает, что отправка тысяч сообщений между компьютерами станет ненужной, и многие решения будут приниматься автоматически.

Новые технологии дают компаниям новые возможности и позволяют им достигать целей, которые до сих пор были невозможны или невыгодны, но их реализация не может отличаться от реальных потребностей предприятия.

«Тестирование новых технологий – это всегда хорошая идея. Когда мы смотрим на них в действии, рождаются интересные идеи для их использования. Существует большая разница между тестированием и реализацией. Каждая реализация должна основываться на углубленном изучении потребностей предприятия и его сотрудников, в противном случае это будет лишь драгоценное украшение, которое не будет способствовать решению реальных проблем», – резюмирует Ирек Пентовский (Irek Piętowski), тренер и консультант по инновациям в DT Makers, компании, специализирующейся на проектном мышлении (design thinking).

Предположительно, фабрики будущего будут выглядеть как огромные, самодостаточные кибер-физические организмы, которые лишь иногда требуют вмешательства человека. Тем не менее, еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем это амбициозное видение приблизится к реальности.

Стоит прочесть: Оконный завод будущего можно создать в лаборатории

Подготовлено редакцией tybet.ru по материалам CB Insights.

Размещение и использование (полностью или частично) данного материала допускается только при наличии активной гиперссылки на tybet.ru