Цифровые технологии в эпоху индустрии 4.0 — это технологии, которые являются новым подходом к производству, основанному на массовом внедрении информационных технологий в промышленность, масштабной автоматизации бизнес-процессов и распространении искусственного интеллекта.
Введение
Индустрия 4.0 является синонимом четвертой промышленной революции. Она зародилась уже сегодня. Ее основой являются автоматизация и роботизация, умные транспортные средства, технологии машинного обучения и анализ Big Data. Можно утверждать, что Индустрия 4.0 выступает как слияние бизнеса, производства и общества с цифровыми технологиями.
В отличие от уже состоявшихся первой, второй и третьей промышленных революций, сущность четвертой революции состоит не только в возникновении новых технологий, но и в объединении уже известных технологий в единую систему. Например, в облачных вычислениях, в интернете вещей (IoT), в виртуальной реальности (VR), в сфере информационной безопасности были созданы новые технологии, которые как раз и предоставили возможность внедрения в действующее производство наработок за последние примерно тридцать лет, сделали их доступными для повсеместного применения. Образно говоря, все элементы пазла уже имеются, остается только подождать, когда они будут собраны в единую картину. Рассмотрим главные компоненты четвертой промышленной революции.
Цифровые технологии в эпоху индустрии 4.0
Киберфизическими системами именуют гибриды технологий и физических процессов, таких как, к примеру, умное производство. Главной идеей киберфизических систем является достижение максимальной автоматизация, частичное или полное исключение людей из процессов производства и бизнеса. Основной проблемой считается тот факт, что, человек всегда является слабым звеном. Человеческий фактор нередко выступает как причина ошибок, неточностей, которые могут привести к убыткам. А в отдельных промышленных сферах человеческая ошибка и вовсе способна привести к трагическим последствиям, к примеру, к травме на производстве.
Киберфизические системы предоставляют возможность улучшения производственных процессов, выполняя в реальном масштабе времени информационный обмен между такими компонентами, как промышленное оборудование, логистика, системы управления бизнесом и клиентами. Помимо этого, киберфизические системы могут позволить в автоматическом режиме осуществлять мониторинг, а также контроль всего процесса, в том числе и адаптацию производства под насущные нужды клиентов.
Например, корпорация Toshiba применяет киберфизические системы в проекте виртуальной электростанции. В ее проекте предусматриваются IoT-решения, для того чтобы координировать работу распределенных источников энергии и использование ресурсов. Технологии искусственного интеллекта и интернета вещей могут позволить осуществить оптимизацию энергопотребления системы, а также спрогнозировать данный параметр на ближайшее будущее. Итогом является достижение максимальной эффективность работы станции.
Под киберфизическими системами следует понимать не только производство, но и, к примеру, уже существующие беспилотные автомобили, понимающие, что происходит вокруг и способные к общению друг с другом. Подобные транспортные средства способны «видеть», что происходит вокруг благодаря радарам, камерам и IoT-датчикам, и могут менять маршрут в зависимости от обстановки. Еще одним примером являются умные магазины без продавцов.
В недалеком будущем заводы и фабрики будут способны улучшаться и выполнять модернизацию самостоятельно, что означает без участия или с минимальным участием людей. Процессы бизнеса, логистика, производственные циклы станут постоянно подвергаться оптимизации в автономном режиме. Значительную роль в таком процессе должна сыграть предиктивная аналитика. На базе анализа больших объемов данных, появляется возможность предсказать вероятность поломки компонента системы или даже целого устройства, то есть, тогда можно выполнить замену компонента еще до его полного выхода из строя.
Примером такого умного завода может служить Siemens Electronic Works в Амберге, Германия. Участие людей там самое минимальное, а умная система самостоятельно отслеживает функционирование примерно полтора миллиарда элементов. Эта же система определяет нормы производства и реализует управление логистическими потоками.
Как уже было сказано выше, киберфизические системы и умное производство не могут быть реализованы без интернета вещей. Умные устройства, сенсоры и датчики могут подключаться к платформам IoT, анализирующим поступающие извне информационные данные. Итоговые результаты анализа могут служить базой для последующего планирования работы различных компонентов и систем, частями которых они считаются.
Интернет вещей повсеместно применяется уже сегодня на производстве, в логистике, мореходстве и других сферах. Рассмотрим, как интернет вещей способен помочь в оптимизации процессов бизнеса на примере одного российского предприятия, которое поставляет на рынок упаковочные материалы. На территории завода функционирует беспроводная сеть, к которой подсоединены как весь парк станков, так и вся совокупность транспортных средств. Как только станок завершил работу, он должен подать сигнал автоматическому погрузчику. Тот должен забрать готовую продукцию и перевезти ее к следующему станку. Весь этот процесс осуществляется в автоматическом режиме, начиная от момента загрузки исходного сырья, и заканчивая отгрузкой готового упаковочного материала.
Искусственный интеллект и машинное обучение могут позволить умным системам реагировать на разные внешние воздействия, приспосабливая к существующим условиям режим своей работы. Это позволяет не прерывать производственные процессы.
Следует также подчеркнуть, что четвертая промышленная революция невозможна без оперативной обработки огромнейшего объема данных, которые поставляются тысячами сенсоров и умных устройств.
