CC BY
309g i-
УДК 338.2
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ «ИНДУСТРИИ 4.0» В РОССИЙСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
PROSPECTS OF APPLICATION OF TECHNOLOGY «INDUSTRY 4.0» IN THE RUSSIAN INDUSTRY
© Авилова Вилора Вадимовна
Vilora V. Avilova
доктор экономических наук, профессор, заведующий кафедрой экономики, Казанский национальный исследовательский технологический университет.
DSc (Economics), Professor, Head of the Department of Economics, Kazan National Research Technological University.
© Ульмаскулов Тимур Флёрович
Timur F. Ulmaskulov кандидат экономических наук, доцент кафедры экономики, Казанский на циональный исследовательский технологический университет.
PhD (Economics), Associate Professor of the Department of Economics, Kazan National Research Technological University.
Аннотация. В работе представлены результаты исследования развития «индустрии 4.0» на основе анализа мирового и отечественного опыта. Авторами дана характеристика рассматриваемого понятия, выделены основные особенности. В статье обозначены ключевые положительные тенденции в различных отраслях, которые уже сформировались под влиянием «индустрия 4.0». Выявлены основные проблемы в данной сфере и определены необходимые действия для их решения.
Ключевые слова: «индустрия 4.0», производство, киберфизические системы, «интернет вещей», транспарентность информации.
Abstract. The paper presents the results of a study of the development of «industry 4.0» on the basis of analysis of the world and domestic experience. The authors give a characteristic of the concept under consideration, the main features are outlined. The article outlines the key positive trends in various industries that have already formed under the influence of «industry 4.0». Identified the main problems in this area and identified the necessary actions to address them.
Key words: «industry 4.0», production, cyberphysicalsystems, «Internetof things», transparency of information.
Согласно данным консалтингового агентства «The Boston Consulting Group», доля цифровой экономики в мировом ВВП составляет порядка 6%. Цифровые данные являются неотъемлемой составляющей современного мира, увеличиваясь количественно в кратном размере ежегодно. В настоящее время массивы цифровой информации отражают практически все аспекты жизнедеятельности общества. В результате развития обозначенной цифровизации, в макро - и мезоэкономической системе, сформировалась тенденция по интегра-
ции физических (материальных) и вычислительных процессов, которая создаёт новую парадигму развития промышленности. Указанное явление принято определять термином «Индустрия 4.0».
Родиной самого понятия «индустрия 4.0» является Германия; впервые было озвучено на Ганноверской промышленной ярмарке в 2011 г. [8]. На данном форуме была поставлена задача синтеза цифровых технологий и промышленных процессов на принципиально новом уровне. Немецкими учёными и промышлен-
никами были определены следующие основные постулаты «Индустрии 4.0»:
- функциональная совместимость индивида и вычислительных машин: прямой контакт через сеть Интернет;
- транспарентность информации, а также способность киберфизических систем формировать цифровую копию материального мира (в перспективе -биопрототипирование);
- техническая помощь машин индивиду: анализ, агрегация огромных массивов информации (в том числе для осуществления опасных для человека задач, действий).
- возможность автоматического принятия решения без участия человека.
В результате принято выделять следующие направления, в которых наиболее ярко уже наблюдаются положительные изменения, вызванные «Индустрией 4.0»:
- управление производственными процессами: повышение ресурсо-и энергоэффективности; снижение процента брака; облегчение работы операторов; повышение безопасности производства;
- управление логистикой: сокращение времени производственного цикла; снижение рисков непоставки сырья и материалов; повышение качества обслуживания клиентов;
- взаимодействие с клиентами: упрощение кастомизации продукции; облегчение послепродажного обслуживания; повышение точности прогнозов потребности в продукте;
- мониторинг состояния активов: оптимизация структуры активов; устранение «узких мест» в производственном процессе; предотвращение поломок оборудования.
В качестве основных практических выражений системы «Индустрии 4.0» можно выделить следующие компоненты: искусственный интеллект; нано - и биотехнологии; беспилотный транспорт; зD-принтеры; квантовые вычислительные системы; облачные технологии для хранения и обработки информации; краудфайндинг и крауд-сорсинг. Элементы указанной системы обеспечивают сбор информации в отношении производственных процессов, создают возможность передавать по интернет-каналам большой массив данных напрямую машинам (например, промышленным роботам) или на предприятия (например, данные о необходимости замены/производства определённых деталей, запасных ча-
Рис. 1. Концепция «Индустрия 4.0» и цифровые технологии [2]
стей оборудования), формируют возможность доступа к информации в любом месте посредством системы хранения данных в «цифровом облаке» и геолокации, позволяют создать прототипы любых изделий посредством зD-печати и открывают революционные возможности для био-зD-прототипирования (рис.1).
По нашему мнению, формирование данного феномена было обусловлено рядом важных современных тенденций:
- ростом конкуренции между предприятиями и целыми странами. «Индустрия 4.0» должна обеспечить конкурентоспособность предприятий через интеграцию «киберфизи-ческих систем» в промышленные процессы;
- увеличением объёма информации при ограниченных человеческих способностях по её обработке. Данная индустрия должна позволить обрабатывать информацию на огромной скорости, а также сократить участие человека при выполнении стандартных производственных задач;
- переосмыслением, трансформацией концепции «интернет вещей». Следует отметить, что обозначенные понятия являются двумя сторонами одного процесса: концепция «интернет вещей» ориентирована непосредственно на потребителя, а «Индустрия 4.0» трансформировалась в систему, направленную на производителя. В результате, в рамках «Индустрии 4.0» объекты индустриального интернета будут осуществлять «рефлексию» собственных процессов, определяя самостоятельно проблемы в собственной работе или иные некорректные явления.
Можно констатировать, что «интернет вещей» устанавливает неразрывную связь между объектом и потребителем для максимального удовлетворения потребностей последнего, а «Индустрия 4.0» направлена на установление подобной связи между объектом и его производственным процессом для определения, например, риска поломки или выхода из строя. В результате формируется единая система «интернета вещей» и «Индустрии 4.0».
В настоящее время исследуемая концепция становится все более популярной, расши-
ряя ареал своего распространения по Европе и странам Северной Америки. В Германии, родоначальнице данного явления, в соответствии с действующей программой планируется сформировать систему «интернет-промышленности» уже к 2030 г. Для решения данной задачи предусмотрены инвестиции в размере 200 млн. евро [4].
В настоящий период из 278 опрошенных компаний в Германии порядка 131 фирмы уже используют технологии «Индустрии 4.0» [9]. В первую очередь, в качестве первопроходцев, апробирующих данную систему в Германии, можно выделить Wittenstein (производитель электродвигателей), Bosch (при производстве гидравлического оборудования) и BASF SE (в рамках производства шампуней и мыл). Практическим примером применения технологий «Индустрии 4.0» является сервис «Granular» для «умного» управления сельскохозяйственным производством. Данный сервис помогает сельскохозяйственным предприятиям планировать своё производство, бюджет, а также управлять ресурсами. Также активно развиваются киберфизические системы в промышленности Великобритании, Франции, Италии, Бельгии. Совокупные европейские инвестиции в «Индустрию 4.0» должны составить порядка 140 миллиардов евро в год [7].
За период 2012-2014 гг. на территории США были созданы: некоммерческая «Коалиция лидеров умного производства», а также организован некоммерческий консорциум «Industrial Internet Consortium», в который входят представители таких компаний, как «General Electric», «AT&T», «IBM», «Intel». В общей сложности в данный консорциум входит порядка 170 организаций. Целью указанной коалиции предприятий промышленности, IT-компаний, научных и государственных учреждений является формирование открытой платформы для промышленных IT-приложений. Основная задача консорциума - это нивелирование препятствий между синтезом физической и цифровой среды в промышленности.
В отечественной экономике и промышленности также наблюдаются тенденции по внедрению технологий «Индустрии 4.0». В 2015 г. «Российские космические системы» и «Ростелеком» подписали меморандум о создании ассоциации для развития промышленных интернет-технологий: «Национальный консорциум Промышленного интернета». Цель данной ассоциации - внедрение технологий «интернет-промышленности» на отечественных предприятиях, а также развитие межотраслевой интеграции.
Кроме того, одним из перспективных секторов российской экономики для полноценного внедрения «Индустрии 4.0» является нефтехимическая отрасль. Отечественная нефтехимия является одной из наиболее автоматизированных производственных отраслей, что открывает
новые возможности для внедрения технологии «интернет-промышленности». В настоящий период на отечественных химических предприятиях применяются автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП), автоматизированные системы управления предприятием (АСУП), а также программа учёта SAP R/3. В Республике Татарстан 81% оборудования нефтехимической отрасли соответствует мировым стандартам [5]. Таким образом, можно констатировать, что в нефтехимической отрасли уже имеется определённая база для полномасштабного внедрения технологий «Индустрии 4.0». Если оборудование для нефтехимической отрасли «знает», что скоро выйдет из строя или закончится срок эксплуатации, то оно сможет уведомить об этом завод-производитель, на котором будет поставлена задача по выпуску необходимых изделий. В результате, когда определённое оборудование и отдельные детали будут требовать ремонта или замены, завод уже будет знать об этом, даже без контроля со стороны человека. Соответственно, в рамках нефтехимических предприятий произойдёт глобальное изменение принципов производства продукции: будет образована целая автоматизированная система, в рамках которой будут не только производиться высококачественные товары, но и сам технологический процесс будет самостоятельно корректироваться в зависимости от текущих условий и требований, с минимальным участием персонала. В Республике Татарстан практическое внедрение концепции «Индустрия 4.0» осуществляется на таких предприятиях как ОАО «КАМАЗ», ПАО «Татнефть», Казанский Электротехнический завод, ОКБ им. Симонова, Казанский завод «Электроприбор», Зеленодольский завод им. А. М. Горького (таблица 1). На данных предприятиях реализуются проекты по созданию «Виртуального КБ», защищённой IT-инфраструктуры, «сквозной» зD-технологии. На базе ОЭЗ «Иннополис» консорциумом компаний «Cognitive Technologies», «Ростсельмаш» и «Союз-Агро» реализуется проект по созданию «умного» агрохолдинга «Агрополис». Целью данного проекта является создание беспилотной сельскохозяйственной техники (тракторов и комбайнов), первые промышленные образцы должны быть разработаны до конца 2018 г. [1].
В качестве основных проблем, стоящих на пути внедрения «Индустрии 4.0», можно выделить следующие:
1) Отсутствие единого «информационного языка». Общее программное обеспечение позволило бы коммуницировать «умным технологиям» между разными предприятиями и отраслями экономики, формируя единую сеть промышленных интернет-технологий. Поэтому крайне остро стоит задача кооперации «умных технологий», не ограниченных корпоративными границами одного предприятия. В частности, на крупных предприятиях нефтехимической от-
расли технологический процесс, включает ряд сложных последовательных этапов (например, переработка этана в этилен и последующее производство полиэтилена низкого, высокого давления), требующих различных технологий и оборудования. В случае если «умные» технологии» и оборудование будет закупаться от разных производителей, необходимо будет, чтобы они могли взаимодействовать друг с другом, а для этого нужен будет единый «информационный язык». В противном случае, если данные «умные технологи» будут запрограммированы на разных «1Т-языках» и частотах, это ввергнет производственный процесс в хаос и приведёт к риску техногенной катастрофы.
2) Монополия отдельных компаний в создании киберфизических систем. В настоящий период существует риск монополизации формирующегося нового рынка «умных технологий» отдельными компаниями, которые будут устанавливать для всех собственные «правила игры». В частности, подобного рода опасения высказал министр экономики Германии Зигмар Габриэль: «...крупные данные, необходимые «Индустрии 4.0», собираются не национальными компаниями, а четырьмя фирмами из Кремниевой долины. В этом наши опасения» [3].
3) формирование безопасной среды в киберфизических систе-
мах. Интеграция промышленных технологий и Интернета делает их более уязвимыми со стороны внешнего воздействия, например компьютерных вирусов, кибератак хакеров. Посредством сети Интернет промышленные процессы предприятия могут быть парализованы, что может привести к необратимым последствиям, поэтому безопасность «умных предприятий» становится злободневной проблемой.
4) Риск социальных катаклизмов по причине полной замены человеческого труда автоматизированным оборудованием, которое будет взаимодействовать друг с другом без вмешательства человека. По прогнозам учёных, в течение следующих 20 лет около 47% рабочих мест в США будут автоматизированы, в том числе посредством внедрения промышленных интернет-технологий [10]. В результате, миллионы рабочих останутся без работы. Необходимо отметить, что в рамках третьей промышленной революции уже начался процесс замены людей машинами, но это распространялось, в первую очередь, на низкоквалифицированную рабочую силу. Однако в рамках «Индустрии 4.0» будет происходить замещение квалифицированного персонала умными машинами, так как отпадёт необходимость в доскональном мониторинге процесса функционирования техники. Машины и оборудование будут самостоятельно взаимодействовать между собой для решения технических проблем.
5) Риск роста себестоимости товаров и услуг, произведённых посредством «умных технологий». В рамках «Индустрии 4.0» может наблюдаться двоякая тенденция: удорожание продукции, вызванное внедрением указанных
Таблица 1
Совместные проекты Республики Татарстан и ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» по реализации программы «Цифровой экономики предприятия» [6]
Наименование компании Проект
ОАО «КАМАЗ» Проекты по созданию «Виртуального КБ» с использованием решений «Цифрового предприятия», разработке защищённой ИТ-инфраструктуры с использованием «Тонкого клиента», оптимизации бизнес-процессов
ПАО «Татнефть» Проект создания СПЖЦ для нефтяной отрасли
Казанский Электротехнический завод Проект внедрения по направлению «сквозная» зD-технология
ОКБ им. Симонова Проект внедрения по направлению сквозная зD-технология, система управления предприятием, система управления производством, процессное управление, совместное участие в НТИ Аэронет по проекту создания нового беспилотного аппарата
Казанский завод «Электроприбор» Проект внедрения по направлению сквозная зD-технология, технологическая подготовка производства, процессное управление
Зеленодольский завод им. А. М. Горького Проект развития системы управления предприятием и производством
технологий, а также снижение покупательской способности людей по причине утраты рабочих мест по вышеописанной причине. В результате, товары и услуги не найдут потребителя, и «Индустрия 4.0» окажется неэффективной.
Таким образом, термин «Индустрия 4.0» означает новый уровень автоматизации производственных процессов, когда предприятие, в качестве основных составляющих, агрегирует в себе как промышленные процессы, так и цифровые технологии. Основной акцент сделан на кибер-физических системах, а именно: на сочетании «умных деталей» и «умного предприятия». Это формирует систему «интернетизации» промышленных систем и машин.
Учитывая вышеизложенное, можно констатировать, что «Индустрия 4.0», являясь продолжением/развитием концепции «интернета вещей», посредством интернет-технологий, позволяет оборудованию и приборам взаимодействовать между собой и внешней средой, оперативно обрабатывать огромный массив информации. Благодаря этому машины, на основе полученных данных, способны самостоятельно устранять проблемы, оптимизировать и настраивать собственную работу, без влияния и помощи человека. Описанная интеграция физических и вычислительных процессов формирует огромные перспективы для повышения конкурентоспособности отечественной экономики. По итогам 2016 г. межотраслевой эффект от цифровизации в России составил 27,7 трлн. руб., однако этого недостаточно. Отставание от мировых лидеров (в частности, США) в данной индустрии составляет 5-8 лет. Причём мировая тенденция роста скорости и объёма интернет-трафика позволяет сделать вывод, что оперативность взаимодействия
элементов внутри исследуемой системы также будет увеличиваться. Это означает, что скорость создания новых продуктов и технологий будет расти. Данный тренд создаёт предпосылки для обозначенной монополизации формирующегося рынка «умных технологий» западными компаниями по причине отставания отечественных технологий в данной сфере. В результате, возникнет дилемма: использовать отечественные киберфизические системы, полностью закрытые от внешней среды, или применять западные современные разработки. Первый вариант будет вести к отставанию от мировых тенденций в «Индустрии 4.0», к невозможности использованию иностранных технологий и продуктов. Применение западных технологий создаёт риск для национальной безопасности по причине зависимости от иностранных государств-разработчиков, которые могут использовать права доступа/предоставления технологий как рычаг политического давления на нашу страну. Например, подобного рода ситуация уже сложилась внутри межбанковской системы «SWIFT», от которой западные государства планируют отключить Россию в рамках новых политико-экономических санкций. Поэтому любое отставание в данной сфере может иметь крайне негативные последствия не только для отечественной промышленности, но и для политического статуса России на международной арене. В целях избегания подобных рисков, которые ставят под угрозу национальную безопасность, должны быть предприняты кардинальные шаги на государственном уровне по оперативному развитию и внедрению «индустрии 4.0» в отечественной промышленности.
Материалы поступили в редакцию 05.03.2018 г.
Библиографический список (References)
1. Водолажская, Е. Л. Стратегия обеспечения инновационного развития предприятия на базе концепции «индустрия 4:0» / Е. Л. Водолажская, А. А. Каримов, В. В. Авилова // Успехи современной науки и образования. 2017. Т. 1. № 6. С. 112-115. ISSN 2412-9631.
2. Всемирный обзор реализации концепции «Индустрия 4.0» за 2016 год : аналит. обзор. 2017 / ООО «ПрайсвотерхаусКуперс Консультирование». М. : PwC, 2017. 12 с.
3. Хель, И. Индустрия 4.0: что такое четвёртая промышленная революция? [Электронный ресурс] / И. Хель // Hi-News.ru : сайт. URL: https:// hi-news.ru/business-analitics/industriya-4-0-cht0-takoe-chetvertaya-promyshlennaya-revolyuciya. html (дата обращения: 29.12.2017).
4. Информационно-аналитический отчёт «Анализ мирового опыта развития промышленности и подходов к цифровой трансформации
1. Vodolazhskaja, E. L., Karimov, A. A., Avilova, V. V. (2007). Strategija obespechenija innovacionnogo razvitija predprijatija na baze koncepcii «industrija 4:0» [The strategy of ensuring the innovative development of the enterprise on the basis of the concept of «industry 4: 0»]. V. 1. No 6. P. 112-115. ISSN 2412-9631.
2. (2017). Vsemirnyj obzor realizacii koncepcii «Industrija 4.0» za 2016 god: analit. obzor. 2017 [World review of the implementation of the concept «Industry 4.0» for 2016: analytical. overview]. Moscow. 12 p.
3. Hel', I. Industrija 4.0: chto takoe chetvjortaja promyshlennaja revoljucija? [Industry 4.0: what is the fourth industrial revolution?]. URL: https:// hi-news.ru/business-analitics/industriya-4-0-chto-takoe-chetvertaya-promyshlennaya-revolyuciya. html (accessed 29 December, 2017).
4. (2007). Informacionno-analiticheskij otchjot «Analiz mirovogo opyta razvitija promyshlennosti i podhodov k cifrovoj transformacii promyshlen-
промышленности государств-членов Евразийского экономического союза» : аналит. обзор, 2007 / Евразийская экономическая комиссия. М. : Департамент промышленной политики ЕЭС, 2007. 116 с.
5. Каримов, А. А. О текущей ситуации и перспективах конкурентоспособности промышленности Республики Татарстан / А. А. Каримов // матер. со-вещ. Президента Республики Татарстан Р. Н. Минниханова «Инновационное развитие предприятий - основа повышения конкурентоспособности экономики Республики Татарстан» (Казань, 16.06.2017 г.). Казань, 2017. 43с.
6. Кривошеев, О. В. Система полного жизненного цикла «Цифровое предприятие» - технология создания продукта в новом технологическом укладе [Электронный ресурс] / О. В. Кривошеев. URL: http://mpt. tatarstan.ru/file/File/4_%D0%A0%D0 %A4%D0%AF%D0%A6%D0%B4%D0%B B%DI%8F%20%D0%9A%D0%9E%D0% 92_i60820i7_%D0%B22_%D0%A7.pdf (дата обращения: 17.12.2017).
7. Малтабаров, А. Модернизация экономики Казахстана в аспекте четвёртой промышленной революции / А. Малтабаров // Казахстан в глобальных процессах. 2017. № 1 (51). С. 7-25. ISSN 1813-4467.
8. Материалы международной промышленной выставки «ИННОПРОМ-2017» [Электронный ресурс]. URL: http://frprf. ru/ipi/ (дата обращения: 15.01.2018).
9. Шваб, К. Четвёртая промышленная революция / К. Шваб. М. : Эксмо, 2016. 208 с. ISBN 9785699905560.
10. Frey, C. B., Osborne, M. A. The future of employment: how susceptible are jobs to computerisation? [Электронный ресурс] / / Oxford Martin School. URL: https://www.oxfordmartin.ox.ac.uk/ publications/view/1314 (дата обращения: 17.12.2017).
nosti gosudarstv-chlenov Evrazijskogo jekono-micheskogo sojuza» : analit. obzor, 2007 [Information and analytical report «Analysis of the world experience in the development of industry and approaches to the digital transformation of industry of the member states of the Eurasian Economic Union»]. Moscow. Departament promyshlennoj politiki EJeS. 116 p.
5. Karimov, A. A. (2017). O tekushhej situacii i perspektivah konkurentosposobnosti promyshlennosti Respubliki Tatarstan [On the Current Situation and Perspectives of Industry Competitiveness of the Republic of Tatarstan]. Mater. soveshh. Prezidenta Respubliki Tatarstan R. N. Minnihanova «Innovacionnoe razvitie predprijatij - osnova povyshenija konkurentosposobnosti jekonomiki Respubliki Tatarstan». Kazan. 43 p.
6. Krivosheev, O. V. Sistema polnogo zhiznennogo cikla «<Cifrovoe predprijatie» - tehnologija sozdanija produkta v novom tehnologicheskom uklade [The complete life cycle system «Digital Enterprise» - the technology of creating a product in a new technological order]. URL: http://mpt. tatarstan.ru/file/File/4_%D0%A0%D0%A4%D 0%AF%D0%A6%D0%B4%D0%BB%D1%8F%20 %D0%9A%D0%9E%D0%92_I6082017_%D0% B22_%D0%A7.pdf (accessed 17 December, 2017).
7. Maltabarov, A. (2017). Modernizacija jekonomiki Kazahstana v aspekte chetvjortoj promyshlennoj revoljucii [Modernization of the economy of Kazakhstan in the aspect of the fourth industrial revolution]. Kazahstan v global'nyh processah. No 1 (51). P. 7-25. ISSN 1813-4467.
8. (2017). Materialy mezhdunarodnoj promyshlennoj vystavki «<INNOPROM-20i7» [Materials of the international industrial exhibition «INNOPROM-2017»]. URL: http://frprf.ru/ipi/ (accessed 15 January, 2018).
9. Shvab, K. (2016). Chetvjortaja promyshlennaja revoljucija [The Fourth Industrial Revolution]. Moscow. Jeksmo. 208 p. ISBN 9785699905560.
10. Frey, C. B., Osborne, M. A. The future of employment: how susceptible are jobs to computerisation? Oxford Martin School. URL: https://www.oxfordmartin.ox.ac.uk/publications/ view/1314 (accessed 17 December, 2017).
