CC BY
4
Mikheev Mikhail Alexandrovich, postgraduate, assistant, [email protected], Russia, Samara, Samara National Research University named after S.P. Korolev,
Panin Vadim Igorevich, postgraduate, [email protected], Russia, Samara, Samara National Research University named after S.P. Korolev,
Tkachenko Alexey Alexandrovich, laboratory assistant at NII-219, [email protected], Russia, Samara, Samara National Research University named after S.P. Korolev
УДК 621.3:004
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-1-356-357
ПРОГРЕСС РОБОТОТЕХНИКИ В ПЕРЕХОДЕ ОТ ИНДУСТРИИ 4.0
К ИНДУСТРИИ 5.0
А.И. Северин, Ю.М. Виноградов
В работе рассматриваются особенности четвертой и пятой промышленных революции и их место в описывающей их концепции «Индустрия 4.0» и «Индустрия 5.0» в череде других социологических теорий современного общества. На примере роботизации определяются их общие черты и различия, плюсы и минусы внедрения.
Ключевые слова: Индустрия 4.0, Индустрия 5.0, информационно-коммуникационные технологии, биотехнологическая революция.
Современный мир быстро эволюционирует и индустрия не исключение. В последние годы мы стали свидетелями внедрения новых технологий и концепций, которые привели к возникновению понятий индустрии 4.0 и индустрии 5.0 Тема нововведений в индустрии 4.0 и индустрии 5.0 является одной из самых актуальных, потому что в настоящее время мир переживает переходный период между промышленными революциями. Происходит комплексное обновление социальных и технологических систем.
Индустрия 4.0 - это термин, введенный немецким правительством в 2011 году, который описывает новую эпоху в производстве и дистрибуции товаров. Она основывается на использовании современных цифровых технологий, таких как интернет вещей, облачные вычисления, искусственный интеллект и автоматизированное производство. Эти нововведения создают более гибкую и эффективную производственную систему, позволяющую предприятиям отвечать на потребности рынка быстрее и эффективнее, сокращая издержки и улучшая качество продукции. Одним из основных элементов индустрии 4.0 является интернет вещей (1оТ). Это концепция, согласно которой объекты реального мира могут быть подключены к Интернету и обмениваться данными между собой. Например, с помощью 1оТ устройства можете управлять домашними электроприборами через смартфон или получать информацию о погоде и пробках в режиме реального времени. В производственной сфере это означает, что машины и оборудование могут быть взаимодействовать между собой без участия человека, оптимизируя производственные процессы и снижая вероятность ошибок. Другой важной составляющей индустрии 4.0 являются облачные вычисления. Они позволяют предприятиям хранить и обрабатывать большие объемы данных без необходимости в наличии собственного компьютерного оборудования. Это дает компаниям возможность масштабировать свою инфраструктуру в зависимости от потребностей, а также улучшает доступность данных и позволяет легко синхронизировать работу команды в разных
местах. Искусственный интеллект (ИИ) также играет важную роль в индустрии 4.0. С его помощью компании могут автоматизировать сложные задачи, которые раньше требовали участия человека. ИИ может улучшить эффективность производства, снизить вероятность ошибок и предсказать неисправности на основе анализа больших объемов данных. Например, автоматическое определение бракованной продукции и предотвращение их отгрузки на рынок может сэкономить компаниям миллионы долларов [1].
Роботизация в промышленной революции. В современном мире постоянно совершенствуется технологии, вносящие инновации в различные отрасли промышленности. Индустрия 4.0 и 5.0 являются результатом этого прогресса. Они указывают на все более тесное взаимодействие между человеком и машинами, а также сетевыми связями.
Одной из важных составляющих индустрии 4.0 являются автономные роботы. Они способны выполнять различные операции без участия человека. На рисунке 1 изображен Fanuc LR Mate 200iD/5H, который является инновационным промышленным роботом, который идеально вписывается в концепции Индустрии 4.0 и 5.0, предлагая передовые возможности для автоматизации производственных процессов [2].
Рис. 1. Fanuc LR Mate 200iD/5H
В рамках Индустрии 4.0, LR Mate 200iD/5H может быть интегрирован в сеть завода с использованием технологий IoT, что позволяет ему обмениваться данными с другими машинами и системами управления производством. Это обеспечивает возможность мониторинга и оптимизации производственных процессов в реальном времени, а также предоставляет данные для предиктивного обслуживания и управления качеством.
Среди других ярких примеров можно выделить коллаборативный робот Hanwha HCR 12 (рис. 2) [3] или робот FANUC 410iB/300 (рис. 3) [4], который работает над ускорением процесса паллетирования, помогая наладить оперативную погрузку и
разгрузку.
Рис. 2. Hanwha HCR 12 357
Рис. 3. ГЛЖС 4101Б/300
Преимущества и недостатки технологии роботизированного производства.
Роботизация — яркий пример современного прогресса. Но, как и у любого рабочего процесса, у нее есть как положительные, так и отрицательные стороны. Рассмотрим их более подробно, чтобы можно было подвести итог.
Если говорить о плюсах роботизации, то их довольно много и касаются они самых разных сфер. Среди самых сильных преимуществ можно выделить следующие: производительность, экономия на зарплатах сотрудников, снижение рисков для здоровья людей на производстве, повышение уровня качества изделий, экономия места на производстве, простота в обслуживании.
Несмотря на большое количество положительных факторов, у рассматриваемого феномена существует два недостатка: дороговизна оборудования и сокращение числа наемных сотрудников.
Однако, роботизация обладает явными преимуществами, перед которыми имеющиеся недостатки кажутся не столь важными. Но позволить ее себе могут, как правило, крупные предприятия с внушительным бюджетом. Да, на небольших производствах тоже можно встретить подобную технику, однако пока что это скорее исключение, чем правило [Ошибка! Источник ссылки не найден.].
Умные заводы. Другой новацией в индустрии 4.0 являются «умные» заводы. Они оснащены датчиками, которые обеспечивают непрерывный мониторинг производственных процессов. Данные, полученные от этих датчиков, анализируются с использованием искусственного интеллекта, что позволяет реагировать на любые возникающие проблемы в режиме реального времени. Таким образом, обеспечивается высокая стабильность и эффективность производства. На рисунке 4 показана концепция «умного» завода, где мониторинг и управление осуществляются цифровыми системами.
На смену Индустрии 4.0 эволюционно в 2015 г. была анонсирована Индустрия 5.0 как «новая индустрия, единственная, которая не вредит окружающей среде, не отнимает у людей работу и смысл жизни, а предоставляет их им и использует лучшее, что есть в каждом человеке, чтобы внести свой вклад в развитие» [6]. Другими словами, если Индустрия 4.0 поставила умные технологии в центр производства и цепочек поставок, то Индустрия 5.0 призвана дополнить эту цифровую трансформацию более осмысленным, эффективным и разумным сотрудничеством людей, машин и систем в цифровой экосистеме. Индустрия 5.0 является логическим следующим шагом после индустрии 4.0. Она продолжает улучшать взаимодействие между человеком и технологиями. Основное отличие заключается в интеграции искусственного интеллекта и робототехники во всех сферах жизни, включая производство, здравоохранение, транспорт и другие. Интеллектуальная система Индустрии 5.0 - это «система, которая использует
358
методы искусственного интеллекта для предоставления важных услуг (например, в качестве компонента более крупной системы), чтобы позволить интегрированным системам воспринимать, рассуждать, учиться и действовать разумно в реальном мире» [Ошибка! Источник ссылки не найден.-9].
Рис. 4. «Умный завод»
Индустрия 5.0. Одним из ярких примеров индустрии 5.0 является использование роботов-сотрудников в медицинской сфере. Эти роботы могут выполнять различные задачи, такие как доставка лекарств, анализы и документация. Они значительно сокращают нагрузку на медицинский персонал и повышают точность выполнения операций. На рисунке 5 изображен робот-медицинский сотрудник, который помогает пациентам в больнице [8].
Рис. 5. Робот-медицинский сотрудник
Сравнение индустрии 4.0 и индустрии 5.0. Индустрии 4.0 и 5.0 представляют новые возможности и вызовы для промышленности и общества в целом. Они усиливают взаимодействие между человеком и технологиями, что приводит к более эффективным и инновационным решениям. Эти нововведения улучшают качество производства, экономят ресурсы и способствуют росту и развитию различных отраслей промышленности.
Заключение. Индустрия 4.0 и 5.0 представляют собой новую эпоху в индустрии, где цифровые технологии, интернет вещей, облачные вычисления и искусственный интеллект позволяют компаниям улучшить свою эффективность и конкурентоспо-
359
собность. Индустрия 5.0 также ставит человека в центр развития и предлагает более гибкие и человеко-ориентированные системы производства. Оба этих направления играют ключевую роль в развитии экономики и общества и имеют потенциал для создания новых рабочих мест и роста производительности. Внедрение «умных» технологий в производство приведет к увеличению производства и созданию новых производственных мощностей. Инновационные технологии сокращают количество ошибок при ручном контроле продукции и экономят время и производственные затраты.
Список литературы
1. Пятая промышленная революция - инновации в области биотехнологий и нейросетей / Ю. А. Аренс, Н. А. Каткова, Е. А. Халимон, И. С. Брикошина // E-Management. - 2021. - Т. 4, № 3. - С. 11-19. - DOI 10.26425/2658-3445-2021-4-3-11-19. -EDN WMQNJV.
2. Олниса - Fanuc LR Mate 200iD 7L - [Электронный ресурс]. URL: https://olnisa.ru/blog/fanuc-lr-mate-200id-7l/ (Дата обращения 06.11.2023).
3. Smartcnc - CoBot HCR - [Электронный ресурс]. URL: https://www.smartcnc.eu/en/products/hanwha-cobot/cobot-hcr/ (Дата обращения 06.11.2023).
4. Global robots. Automation for every nation - Fanuc M-410iB 300 RJ3iB -[Электронный ресурс]. URL: https://globalrobots.com/fanuc-410ib-300-rj3ib.html (Дата обращения 06.11.2023).
5. Жиленков, А. А. Робототехническая система для диагностики и очистки кессона морской ледостойкой стационарной платформы / А. А. Жиленков, И. С. Моисеев // Нефть. Газ. Новации. - 2023. - № 4(269). - С. 44-47. - EDN LLHDQI.
6. Бабкин А.В., Шкарупета Е.В., Плотников В.А. Управление кросс-отраслевым потенциалом развития в условиях Индустрии 5.0: теория, инструментарий и практические приложения // Экономическое возрождение России. - 2022. - №2 (72). С. 51-65.
7. Жиленков, А. А. Аналитическое определение границ движения рабочей точки пятизвенного плоского манипулятора / А. А. Жиленков, Д. Н. Воронцов, Р. В. Джеммер // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. -2023. - № 7. - С. 296-301. - DOI 10.24412/2071-6168-2023-7-296-298. - EDN EQPBMC.
8. Жиленков, А. А. Исследование возможностей механических захватных устройств / А. А. Жиленков, Т. А. Писарев, П. Е. Царева // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2023. - № 7. - С. 271-278. - DOI 10.24412/2071-6168-2023-7-271-272. - EDN EGTJLF.
9. Karpov, A. D. Designing the platform for monitoring and visualization orientation in Euler angles / A. D. Karpov, A. A. Zhilenkov // Proceedings of the 2017 IEEE Russia Section Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference, ElConRus 2017, St. Petersburg, 01-03 февраля 2017 года. - St. Petersburg, 2017. - P. 301-305. - DOI 10.1109/EIConRus.2017.7910551. - EDN XMZGNY.
Северин Александр Игоревич, студент, severin.a.i. 2005@gmail. com, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный морской технический университет,
Виноградов Юрий Михайлович, лаборант, marine_electronics@,smtu.ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный морской технический университет
PROGRESS OF ROBOTICS IN THE TRANSITION FROM INDUSTRY 4.0 TO INDUSTRY 5.0
A.I. Severin, Yu.M. Vinogradov 360
The paper examines the features of the fourth and fifth industrial revolutions and their place in the concept of «Industry 4.0» and «Industry 5.0» that describes them in a succession of other sociological theories of modern society. Using robotization as an example, their common features and differences, pros and cons of their implementation are defined.
Key words: Industry 4.0, Industry 5.0, information and communication technology, biotechnology revolution.
Severin Alexander Igorevich, student, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg State marine technical university,
Vinogradov Yuri Mikhailovich, laboratory assistant, marine_electronics@,smtu.ru, Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg State marine technical university
УДК 681.5
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-1-361-362
ОБЗОР ТЕХНОЛОГИИ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ЛИНЕЙНЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ДРАЙВЕРОВ
А.С. Соболев
Данная статья представляет собой обзор последних достижений в области твердотельных линейных драйверов трансформаторов (ТЛДТ) для применения в импульсной энергетике. В нем обобщены технологические достижения, о которых сообщалось в предыдущих публикациях, и дана интерпретация экспериментальных результатов. Применение твердотельных ЛТД оказалось привлекательным подходом для создания компактных и повторяющихся импульсных генераторов энергии, востребованных в различных областях промышленности и научных исследований. В данной работе приведены и проанализированы их преимущества и недостатки по сравнению с альтернативными вариантами. Обсуждаются также перспективные технические направления развития твердотельных ЛТД.
Ключевые слова: твердотельный трансформатор, МОП-транзистор, обзор, линейное напряжение.
Импульсная система питания на основе ЛТД состоит из множества схемных блоков, каждый из которых способен генерировать короткий импульс. Выходные импульсы всех устройств складываются между собой как по току, так и по напряжению, что приводит к умножению мощности и преобразованию импеданса. Сложение по току обычно осуществляется прямым параллельным соединением, а сложение по напряжению - индуктивным накоплением.
Эквивалентная схема ЛТД приведена на рис. 2. Каждый блок схемы состоит из конденсатора и переключателя. Несколько таких блоков (n блоков) соединяются параллельно, образуя модуль, а несколько таких модулей (m модулей) последовательно индуктивно складываются в систему. Если один модуль может генерировать выходное напряжение v и выходной ток i, то выходное напряжение и выходной ток всей системы становятся равными mv и ni соответственно. Таким образом, по сравнению с мощностью одного блока выходная мощность системы умножается на nm, а выходной импеданс преобразуется с коэффициентом m/n. Наиболее заметные преимущества схемы ЛТД по сравнению с традиционной схемой сжатия импульсов заключаются в распределении напряжений и модульной структуре. В системе сжатия импульсов должен быть
361
