CC BY
235
^КОЛОНКА ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА
УДК 332.1, 338.2
ЦИФРОВАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО СЕКТОРА
ЭКОНОМИКИ
Г.В. Лепеш1
Санкт-Петербургский государственный экономический университет, Россия, 191023, Санкт-Петербург, наб. канала Грибоедова, д. 30-32, литер А.
Статья посвящена анализу состояния цифровизации промышленности России. На основании сравнения уровня цифровой трансформации промышленно развитых стран и России проведена оценка уровня проникновения цифровых технологий в целом по российской экономике и на предприятиях машиностроительного комплекса, в частности. Рассмотрена структура взаимодействия современных информационных систем в производственном (жизненном) цикле предприятия. Выделены основные направления промышленной политики в области стимулирования цифровой трансформации машиностроительного комплекса.
Ключевые слова: Индустрия 4.0, цифровизация, СЛЬ8-технология, информационная система, жизненный цикл, машиностроительное предприятие.
DIGITAL TRANSFORMATION OF THE INDUSTRIAL SECTOR OF THE ECONOMY
G.V. Lepesh
St. Petersburg State University of Economics, Russia, 191023, St. Petersburg, nab. Griboedov Canal, d. 30-32, letter A. The article is devoted to the analysis of the state of digitalization of the industry in Russia. Based on a comparison of the level of digital transformation of industrialized countries and Russia, an assessment of the level of penetration of digital technologies in the Russian economy as a whole and at enterprises of the engineering complex, in particular, was carried out. The structure of interaction of modern information systems in the production (life) cycle of the enterprise is considered. The main directions of industrial policy in the field of stimulating the digital transformation of the machine-building complex are highlighted.
Keywords: Industry 4.0, digitalization, CALS-technology, information system, life cycle, machine-building enterprise.
Несмотря на имеющиеся вызовы, стоящие на пути развития промышленных предприятий, большинство из них внедряет ИТ-технологии, такие как:
- ERP-системы управления бизнесом;
- специализированные программные MES комплексы, для решения задач оперативного планирования и управления производством;
- автоматизированные системы управления технологическими процессами - АСУ ТП;
- CAD-системы трехмерного моделирования и другие классические ИТ-системы.
Можно констатировать, что внедрение традиционных офисных ИТ-продуктов для офисного и бэк-офисного пространств в управленческой инфраструктуре компаний и предприятий промышленности на сегодня преимущественно завершено.
Введение
Современный новый виток развития промышленных предприятий характеризуется ускоренным переходом к пятому и шестому технологическим укладам на этапе четвертой промышленной революции (рис.1), в основе которой содержатся киберфизические системы и встроенные системы, основанные на компьютерных и инфокоммуникационных (цифровых) технологиях, которые позволяют объединять виртуальный и физический мир. Все эти технологии на слуху у специалистов - это: машинное обучение, интернет вещей, блокчейн, искусственный интеллект, дополненная реальность и ряд других.
1Лепеш Григорий Васильевич - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой Безопасность населения и территорий от ЧС, СПбГЭУ, тел.: +7 (921) 751-28-29, e-mail: [email protected].
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и БРФФИ в рамках научного проекта № 20-510-00002.
Можно констатировать, что внедрение традиционных офисных ИТ-продуктов для офисного и бэк-офисного пространств в управленческой инфраструктуре компаний и предприятий промышленности на сегодня преимущественно завершено.
Сегодня анализа Мирового рынка технологий Индустрии 4.0, показывает, что его объемы непрерывно растут. При этом трендами использования ИТ в промышленности являются:
- углубленный анализ данных;
- искусственный интеллект;
- уход от поточного производства в сторону индивидуального;
- стремление предприятий к интеграции всех решений с целью создания единого пространства данных и др.
Рисунок 1 - Современные реалии Индустрии 4.0
Цифровизация промышленно
развитых регионов
Наибольший рост наблюдается по следующим сегментам ИТ-рынка: промышленные роботы, блокчейн, промышленные датчики, промышленная SD-печать, машинное зрение, человеко-машинные интерфейсы (HMI), искусственный интеллект в производстве (AI), цифровой двойник (digital twin), автоматически-управляе-мое транспортное средство (AGV, Automated Guided Vehicle), дистанционный мониторинг состояния оборудования.
Особый спрос на промышленных роботов в секторе производства фармацевтических и медицинских изделий отмечен в период пандемии, ставшей золотым дном для фармацевтических компаний. Ожидается также, что на прогнозируемый период в сегменте цифровых двойников будет зафиксирован самый высокий за последние годы ежегодный прирост.
Лидерами в Индустрии-4 сегодня являются США и Китай (рис.2), продвигающие различающиеся стратегические цели. Стратегия правительства США основана на мировом господстве и присутствии своих цифровых корпораций на местных рынках. Китайская модель фокусируется на государственный капитализм и новаторскую адаптацию технологий, где их цифровое применение стало необычайно успешным. Сегодняшняя российская модель - это цифровая трансформация ключевых отраслей
экономики, социальной сферы и государственного управления, направленная на повышение благосостояния населения и укрепление обороноспособности страны. Причем Россия значительно отстает в цифровизации во многих секторах реальной экономики, включая перерабатывающую промышленность и ее важнейшие сегменты - станкостроение, машиностроение, радиоэлектроника и др.
Наибольшая конкуренция в области цифровых технологий сегодня связана с созданием высокотехнологичного оборудования с искусственным интеллектом. Мировое финансирование венчурного капитала, связанного с искусственным интеллектом, выросло с менее 1 млрд. доллара в 2010 году до 36 миллиардов долларов в 2018 году, доля Китая составляет 28%, США 54%. Несмотря на относительно малую долю затрат, Российская Федерация также занимает передовые позиции в секторе использования искусственного интеллекта, особенно в изделиях военной техники.
Наиболее развивающимся сегодня регионом считается Азиатско-Тихоокеанский (АРАС), который, как прогнозирует MarketsandMarkets, станет крупнейшим рынком для внедрения технологий Индустрии 4.0. Высокие темпы развития стимулируются тремя значимыми региональными факторами: во-первых, высоким спросом на робототехнику в производ-
ственном секторе Китая, Японии, Индии и Южной Кореи. Во-вторых - низкой себестоимостью производства, особенно больших производственных мощностей, покрывающих потребности не только регионального, но и мирового спроса. И, в-третьих, имеется значительная финансовая поддержка со стороны правительств стран региона, получающих сверхприбыль от инновационного сектора. Передовые позиции в объеме рынка Индустрии 4.0 среди стран АТР по итогам 2020 года занимал Китай, следующими были Япония и Южная Корея. Следую-
щей в рейтинге стран прочно укрепляется Индия, которая фактически догоняет Южную Корею [1].
Наиболее активно технологии Индустрии 4.0 развивают автомобилестроительные концерны. Среди наиболее актуальных автоматизация и роботизация. Передовыми концернами внедряются также технологии промышленного интернета вещей, сбора и анализа больших данных, цифровых двойников, системы предиктивной аналитики и искусственный интеллект.
США
Сингапур
Дания
Швеция
Гонконг
Швейцария
Нидерланды
Республика Корея
Норвегия
штттш.
100 100
у////////////л
шттт.
V/.
95,137 Щ 96,576
95,158 | 96,013
95,189 95,146
96,576
шш
шшш
94,151
94,939 93,693
93,309 92,567
89,724 92,252
о 2021 год
91,295 92,17 2020 год
Финляндия Китай Канада Англия Германия Франция
Казахстан
Российская Федерация
Индия
90,134 91,13
3§§§§§§§§§§§§§§§§£
3§§§§§§§§§§§§§Ш
3§§§§§§§§§§§§§§§§§
84,431 90,772
87,31 90,482
85,827 86,314
79,334 81,062
75,656 76,983
66,066 66,524
60,721 59,95
55,126 54,836 2020 год
^ 2021 год
Рисунок 2 - Рейтинг цифровой конкурентоспособности на 2020-2021 гг [2]
На диаграмме (рис.3) приведен рейтинг технологий, построенный Институтом стратегических исследований ВЭШ по частости упоминания их в различных источниках, который несколько отличается от рейтинга ведущих мировых специалистов [3]. Из диаграммы следует, что наиболее популярными в промышленности являются роботы, искусственный интеллект и машинное обучение, что соответствует тенденциям Индустрии 4.0. Однако размещение на нижних рейтингах наиболее значимых для специалистов технологий ИоТ, цифровых двойников или умных фабрик воспринимается неоднозначно и не соответствует современным тенденциям цифровой трансформации и введения новых инновационных производств, где применяются именно эти технологии, как наиболее соответствующие Индустрии 4.0.
Цифровизация российской
промышленности
Американские аналитики международной консалтинговой компании по вопросам управления МсЮ^еу [4] оценивают уровень цифровизации в России в таких секторах, как телекоммуникации, финансы, образование - соответствующими мировому уровню. При этом большинство экспертов отмечает большой потенциал российской промышленности, имеющийся для выхода на мировой уровень по целому ряду отраслей экономики. В качестве имеющихся рисков реализации прогрессивного сценария при этом констатируется недостаточность вложений в НИОКР, что характерно для большинства республик бывшего советского сектора, в том числе и для Беларуси (рис 4).
0,86
0,42
-0,3
I
0,21 0,2
I0,12 0,09
0,03 0,03 0,03 0,02 0,01
<°Ч -к* л? ^ ч«' <0 А -К* ^ Л- ^
Г У У у У УУ У У У У У У У У
У ^ У' о
у
лЛ4
у ✓
уг
У ^
У ^ У
У У У <У ¿У ^ X
^ ✓ У У* ¿? ^ У* У У
Ж
у .у V*
у
у
У
У*
У уА „У у У
У
У /
У
у
<У
Рисунок 3 - Топ 15 цифровых технологий в промышленности в 2020 г.
4,0%
3,1%
3,0%
2,5%
1,1%
I
0,6%
Южная США Австралия Россия Корея
1,2%
1,0%
I I
Беларусь Россия
Польша Германия
а) б)
Рисунок 4 - Доля ВВП: а) - затраченная на НИОКР; б) - национальных предприятий, затрачиваемая на
внутренние исследования и разработки
Эксперты МсК^еу называют отрасли, где российский рынок имеет неплохой задел, это: государственный сектор, банковское дело, металлургия, нефтегазовая и горнодобывающая промышленность, транспорт, центры обработки данных, коммунальные услуги и электронная коммерция. Уровень проникновения цифровых технологий в целом по российской экономике приходится характеризовать как недостаточный - даже самые популярные технологии едва достигли четвертой части предприятий, т.е., циф-ровизация в России идет гораздо медленнее, чем
в США, странах АТР, а также Германии, и на сегодняшний день, вклад цифровой экономики в ВВП страны остаётся скромным.
Анализ подготовленных Росстатом данных [1] позволяет оценить уровень проникновения цифровых технологий в российскую промышленность. Так можно констатировать, что самыми востребованными на сегодня в российской промышленности оказались технологии сбора, обработки и анализа больших данных (табл.1). На втором месте идут облачные сервисы, третью и четвертую позицию делят цифровые платформы и интернет вещей (1оТ).
1
Объем инвестиций частных Доля России в миРовом потРеблении компаний, % ВВП
ИКТ
7% 5,0%
6%
I I
1%
3,9%
2,2%
л^ ^ J
Г ^ Ж jjt 0 4
^ США Западная Россия
^ Европа
Рисунок 4 - Инвестиции в ИТ-сектор
Относительно хороший показатель в аддитивных технологий, цифровых двойников и рейтинге ИТ-технологий (табл. 2.6) демонстри- искусственного интеллекта. руют промышленные роботы и автоматизированные линии. Очень низкие показатели пока у
Таблица 1 - Сведения об использовании цифровых технологий и производстве связанных с ними
товаров и услуг [4]
Отрасль Цифр. платформы Большие данные ИИ Облачные сервисы IoT Цифр. двойник Пром. роботы/ авт. линии Ад- дит. технологии
Добыча полезных ископаемых 13,2 21,8 2,5 19,0 14,6 2,1 4,2 1,5
Обрабатывающие производства 16,0 26,5 3,6 27,1 15,8 3,3 17,2 5,2
Обеспечение энергией, газом и паром, кондиционирование воздуха 16,6 23,7 3,3 19,4 15,9 1,2 2,0 1,1
Собирательная классификационная группировка 15,4 24,8 3,3 23,9 15,3 2,5 11.3 3,6
Передовыми отраслями в плане цифро-визации являются, во-первых отрасли добывающей промышленности, поставляющие ресурсы на внешний рынок и имеющие (до введения санкций) доступ к зарубежному высокотехнологичному оборудованию, такие как: предприятия нефтегазовой, нефтехимической отраслей и черной металлургии, во-вторых: авиапромышленность, двигателестроение, ракетно-космическая отрасль, судостроение, - т.е. отрасли, выпускающие наиболее высокотехнологичную, сложную продукцию, и в-третьих - атомная промышленность - отрасль, которая сегодня занимает передовые позиции в создании научного потенциала Российской Федерации. Крупнейшиеми потребителями ИТ-Технологий при этом являются: Росатом, Роскосмос, Ростех, Алмаз-Антей, Роснефть, Норильский Никель, Сегежа
групп, Силовые Машины, Фосагро, Уралхим, Полюс, Северсталь, СПК, Газпромнефть, Русская Платина, Лукойл, Chevron, Магнитогорский металлургический комбинат, АЛРОСА, СОКАР ЭНЕРГОРЕСУРС, Центр корпоративных решений, Камаз, Хроматэк, НПО Сенсор, НПО Полигон, СИБУР, Тойота Мотор, Корпорация "Иркут", "Белкамнефть" им. А.А. Волкова, "Новатэк-Трансервис", Выксунский металлургический завод, Востсибнефтегаз и др.
Современные информационные системы делятся на несколько категорий, каждая из которых занимает определенную нишу в производственном (жизненном) цикле, выполняя необходимые действия с информационным обеспечением предприятия (табл. 2).
Таблица 2 - Классификация информационных систем предприятий1
Наименование Функции Примеры
ERP (англ. Enterprise Resource Planning) - система планирования (управления) ресурсами предприятия Автоматизирует процедуры, создающие бизнес-процессы. Галактика, 1С, Infor, FOSS.
CRM (англ. Customer relationship management) - модель взаимодействия, по поддержке эффективного маркетинга, продаж и обслуживания клиентов Организует работу фирмы с ориентировкой на потребности клиента, на совершенствование продаж товара (услуги), а не на производство. Бесплатная CRM-система разработки ФОСС-Он-Лайн.
ECM (англ. Enterprise Content Management - система управления цифровым контентом Охватывает все бизнес-процессы компании в едином, структурированном информационном поле, именуемым корпоративным порталом. Dorvision, 1C, ЭОС, Directun
CPM (англ. Customer Relationship Management) - управление взаимоотношениями с заказчиками Отслеживает и управляетэффек-тивностью деятельности компании. Дополняет функции отчетности и анализа функциями консолидации, бюджетирования, стратегического планирования и прогноза. Террасофт, Ю-papuc, Komind-Ware
HRM (англ. Human Resource Management) - автоматизированная комплексная система управления персоналом Обладает расширенной функциональностью кадрового учета, включая HR-контур, предназначенный для работы с качественными показателями персонала. Websoft, СБИС, Простой Бизнес, Succes Factor
EAM (англ. Enterprise Asset Management) - информационная система автоматизации процессов, связанных с техническим обслуживанием оборудования, его ремонтом, а также послепродажным обслуживанием этого оборудования Помогает сократить расходы, связанные с ремонтом и обслуживанием оборудования. MaintainX, EZOfficelnventory, Azzier CMMS
EDMS (англ. Electronic Document Management) - система управления документами предприятия Обеспечивает управление версиями документов, разграничением прав доступа, репликацию на другие БД и подобные системы. Дело, 1С: Архив, CompanyMedia, EMC Documentum, Логика, ЕВФРАТ, DIRECTUM, Lotus Domino.Doc
Workflow (англ. Business Process Management (BPM)) - система, до-кументообороа предприятия Применяется в ERP, банковских решении, системах работы с заявками, начиная от простого поручения до конечных маршрутов и версий используемых документов. Directum, ELMA, Террасофт
СРС - Collaboration - система, отвечающая за электронное взаимодействие людей. Обеспечивает овзаимодействие сотрудников компании, по принципу устного общения, но не формализованное, как workflow, и не просто "архив", как EDMS Jive SBS 4.0, YouGile, Asana, Jira, Trello, Битрикс 24
CAE (англ. Computer Aided Engineering) - Аавтоматизирован-ные расчеты и анализ. Проводит анализа моделирования и изучения поведения модели CAD (решение инженерных задач (расчет конструктивной прочности, анализ термодинамических и гидро-газодинамических процессов, динамики систем и механизмов и др.). T-FLEX CAD, bCAD, КОМПАС (Россия); SolidWorks, Unigraphic (США.); Pro/ENGINEER 2000i2, CADDS 5, UG, EUCLID3 (EADS MATRA CATIA [ASSAULT SYSTEMES
1 Составлено автором по различным источникам
CAD (англ. Computer Aided Design) - Автоматизированное проектирование Определение геометрии конструкции для последующего использования в системах CAM и CAE. (Франция) и IBM (США).]; s ( Unigraphics Solutions, Inc., США).
САМ (англ. Computer Aided Manufacturing) - Аавтоматизиро-ванная технологическая подготовка производства Используется для планирования, управления и контроля операций производства, для подготовки программ для станков с ЧПУ, в том числе.
PDM (англ. Product Data Management) - Управление проектными данными Управляет составом изделия, структурой всех его составных частей, деталей, узлов и агрегатов, а также - структурой оснастки, инструментального парка, операций и переходов, технологических приемов. Agile Software; Matrix США); CSoft; SolidWorks-Russia (SWR); АСКОН; Интермех ; «Лоция Софт»; НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика»; «Топ Системы» Россия).
CAPP (англ. (Computer-Aided Process Planning) - САПР ТП (системы автоматизированного проектирования технологических процессов) или АС ТППП (автоматизированные системы технологической подготовки производства Является интерактивной средой, наполненной базами данных по материалам, сортаменту, оборудованию, технологическому оснащению и прочей справочной информацией. СПРУТ-ТП (СПРУТ-Технология (SPRUT Technology), Россия); ADEM (Россия); T-FLEX (Россия)
PLM (англ. Product Lifecycle Management) - Управление данными жизненного цикла изделий Обеспечивает управление всей информацией об изделии и связанных с ним процессах на протяжении всего его жизненного цикла. Информация об объекте, содержащаяся в PLM-системе, является цифровым макетом этого объекта. DASSAULT Systemes, Siemens PLM, AVEVA (США); «Аксиома» («Интерпроком», Лоцман, Россия)
IETM (англ. Interactive Electronic Technical Manuals) - Интерактивные электронные технические руководства Предоставляет в интерактивном режиме справочную и описательную информацию об эксплуатационных и ремонтных процедурах, связанных с конкретным изделием. Обеспечивает возможность прямого взаимодействия с модулями диагностики изделий, а также организации автоматизированного заказа запасных частей и материалов AECMA S1000D (ЕС); Technical Guide Builder (Россия НИЦ CALS-технологий "Прикладная логистика"; Adobe FrameMaker 6 + SGML фирмы Adobe, PIDOC Suite фирмы PI Associes SA, Change 6, 7 & 8 Authoring Pack for FrameMaker+SGML компании Mekon Ltd, AcquirED и LBSTrain фирмы Logistics Business Systems.
MRP-2 (англ. Manufacturing (Material) Requirement Planning) - Планирование производства Координирует деятельность различных подразделений именно промышленного предприятия. Галактика 7.1 (Россия); Sun-Systems; Concorde XAL; Platinum; Microsoft Dynamics; Scala (США).
MES (англ. Manufacturing Execution System) - Производственная исполнительная система Синхронизирует, координирует, анализирует и оптимизирует выпуск продукции в рамках какого-либо производства. Обеспечивает интеграцию с другими системами управления предприятием, такими как SCM, ERP, АСУТП. ФОБОС , YSB.Enterprise.Mes, PolyPlan (Россия)
SCM (англ. Supply Chain Management) - Управление цепочками поставок Производит комплексную автоматизацию закупок, проводимых государственными предприятиями и учреждениями, в том числе, в соответствии с требованиями, установленными №223-ФЗ. ЕТС Управление закупками №223-ФЗ ; JDA Luminate от Blue Yonder; SAP Forecasting and Replenishment от SAP SE; Transporeon от Transporeon Group
SCADA (англ. Supervisory Control And Data Acquisition) - Диспетчерское управление производственными процессами Производит сбор и обработку данных о состоянии оборудования и InTouch, RSView32, Genesis64 (США); WinCC (Siemens, Гер-
технологических процессов. Помогает разрабатывать ПО для встроенного оборудования. мания); Vijeo Citect (Франция); MasterSCADA, TRACE MODE, Круг2000 (Россия).
CNC (англ. Computer Numerical Control)- Компьютерное числовое управление Обеспечивает управление технологическим оборудованием на базе встроенных контроллеров в технологическое оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ). FANUC, MITSUBISHI, MAZAK (Япония); SIEMENS, HEIDENHAIN, REXROTH (Германия); NUM (Франция); FAGOR (Испания), HNC, GSK (Китай)
Современные российские предприятия, включая оборонные, в борьбе за конкурентные позиции на рынке все активнее внедряют ИТ-технологии. Современная информационная система предприятия строится по принципу СЛЬ8-технологий, основывающейся определенных стандартах, обеспечивающих интеграцию существующих на предприятиях автоматизированных систем обработки информации в единую
Цифровизация машиностроительных предприятий
Машиностроительные предприятий на пути создания нового изделия формируют цепи поставок продукции на основании разделения
2 Источник https://studfile.net/preview/5170938/
здания и внедрения CALS-технологий - реализация стратегии повышения эффективности, производительности и рентабельности процессов хозяйственной деятельности предприятий за счет внедрения современных методов информационного взаимодействия участников жизненного цикла продукта (рис.5) от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до момента удовлетворения этих по-
труда и кооперирования. На этом пути цифровые технологии становятся важным инструментом интеграции участвующих в жизненном цикле конкретного изделия юридически и территориально не связанных друг с другом предприятий.
функциональную систему. Главная задача со- требностей и его утилизации.
Поставщики Комплектующие Материалы Сырье
Снабжение Производство Продажи
Корпоративная информационная система
у -N
Согласование номенклатуры цен, спецификаций, условий поставки
Операции и управление Людские ресурсы Финансовые ресурсы Продажа и маркетинг
Согласование номенклатуры цен, спецификаций, условий поставки
^^^^ Движение физических товаров
^ ^ Движение информации Рисунок 5 - Схема информационной системы предприятия2
Система управления промышленными предприятиями, как правило, строится по принципу иерархии (рис.6), где на различных уровнях управление реализуется с помощью автоматизированных систем управления (табл. 2).
Рисунок 6 - Общая структура управления промышленным предприятием
Информационная поддержка этапа производства продукции осуществляется автоматизированными системами управления предприятием (АСУП) и автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП).
Основу АСУП составляют системы планирования и управления ресурсами предприятия ERP, планирования ресурсов MRP-2 и системы управления цепочками поставок SCM. На современные системы ERP налагаются бизнес-функции планирования производства, а также закупки и сбыт продукции, с проведением анализа перспектив маркетинга, кроме того, управление финансами, персоналом, складским хозяйством, учетом основных фондов и т.п.
Оперативные задачи управления проектированием, производством и маркетингом обеспечивает система MES, обеспечивая связь между АСУП и АСУТП. Для выполнения операций сбора и обработки данных о состоянии оборудования и технологических процессов в состав АСУТП включают систему SCADA, которая помогает разрабатывать ПО для встроенного в технологический процесс оборудования.
Непосредственное программного управления технологическим оборудованием производится встроенными компьютерными системами CNC.
Такие системы как CAD, САМ, CAE, CAPP, PDM, SCADA, CNC, MES, IETM, PLM используются только на производственных предприятиях (рис. 2.7). Их называют производственными. Прочие перечисленные системы (табл. 2.7), которые могут быть применены на любых предприятиях, называют системами общего назначения. В любом случае CALS-технологии не заменяют существующие автоматизированные системы обработки информации (САПР, АСТПП, АСУ, АСУП и др.), а служат средством их интеграции и эффективного взаимодействия в единой функциональной системе.
Основой, интегрирующей информационное пространство, являются технологии PLM, под которыми понимают процесс управления информацией об изделии на протяжении всего его жизненного цикла. Под управлением PLM функционируют САПР, ERP, PDM, SCM, CRM и другие автоматизированные системы многих предприятий. Во многих случаях под PLM подразумевают интегрированную совокупность автоматизированных систем CAE/CAD/CAM/PDM и ERP/CRM/SCM, что совпадает с определением понятия CALS. Следует отметить, что процесс перехода на цифровое производство внес очевидные изменения в CALS-технологии, в то время как в прошлом акцент PLM был направлен на разработку изделия, от переместился на его производство (цифровое производство).
В целом интеграцию систем обеспечивает стандартизация проектной, технологической и эксплуатационной документации, понятийного аппарата и языков представления данных, что составляет проблему, обусловленную отсутствием некоторых систем отечественного производства.
Сопоставляя программные продукты и информационные систем в целом (табл. 2) отечественного и зарубежного происхождения, отметим, что в подавляющем большинстве случаев импортные системы превосходят отечественные по своим функциональным возможностям. Наибольшее отставание имеется в CNC системах компьютерного числового управления, т.е., во встроенных в оборудование контроллерах, непосредственно управляющих оборудованием с числовым управлением. В большей части недостатки обусловлены ограниченной номенклатурой такого оборудования, производимого российскими предприятиями и отсутствием отечественной элементной базы для производства контроллеров.
Рисунок 7 - Виды программного обеспечения информационных систем и их место в жизненном цикле
изделия
Государственные инициативы
цифровизации машиностроительного комплекса
Учитывая заметное отставание российской промышленности от высокотехнологичного зарубежного промышленного сектора и исключительную актуальность работ по внедрению CALS-технологий, Минэкономики России инициировало выполнение комплекса НИОКР по разработке и апробации этих технологий. Основное внимание при этом уделяется разработке нормативной базы применения CALS-технологий (стандартов, руководящих материалов и методических материалов). Для эффективного решения задачи Госстандартом России и Минэкономики России создан научно-исследовательский центр CALS-технологий "Прикладная логистика", который поддерживает разработку и применение CALS-технологий в оборонной промышленности. Опыт и методики, разрабатываемые для оборонной промышленности, будут применены в других отраслях, при условии создания соответствующих стандартов по применению CALS-технологий. При этом, в
первую очередь, необходимо выпустить стандарты по переводу технической документации, используемой потребителем, в электронную форму.
Анализ применения CALS-технологий за рубежом показывает (рис.8), что при проектировании высокотехнологичной продукции в 50% случаев отдельные фрагменты сложных систем и изделий производятся с использованием имитационных моделей, реализуемых с помощью суперкомпьютерных технологий, в более, чем 30% случаев с использованием имитационного моделирования мелкомасштабных аналогов проектируемых систем и изделий, свыше чем 15% продукции с использованием полномасштабного имитационного моделирования проектируемых систем и изделий и только 5% -без имитационного моделирования. Указанные обстоятельства являются вызовом для российской промышленности, где для имитационного моделирования применяется на 78% зарубежное ПО (Pro/Engineer, Ansys и др.).
полномасштабного 15%
Рисунок 28 - Применение имитационного моделирования при проектировании изделий
В 2015 году, когда центральной темой промышленной повестки стала импортонезави-симость в критически важных технологиях, среди которых и инженерное ПО был создан Консорциум российских разработчиков инженерного ПО «РазвИТие». Консорциум объединяет пять российских компаний - лидеров в своих направлениях АСКОН, НТЦ «АПМ», ADEM, ТЕСИС, ЭРЕМЕКС и «Сигма Технология». Цель консорциума - создание отечественного сквозного PLM-решения для проектирования и управления жизненным циклом сложных машиностроительных изделий.
Лидером реализации отечественной концепции PLM-технологий сегодня становится «Сквозная 3D-технология АСКОН», обеспечивающая интеграцию и взаимодействие совокупности программного обеспечения и методик его применения для создания на предприятии единого информационного пространства по управлению жизненным циклом изделия. Автоматизируются следующие процессы управления жизненным циклом изделия:
- управление инженерными данными (модуль ЛОЦМАН: РЬМ);
- конструкторская подготовка производства (КОМПАСА, КОМПАС-График и модуль проектирования спецификаций, текстовый редактор, Справочник «Стандартные Изделия 2020»);
- технологическая подготовка производства (САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ);
- производство (Система автоматизированного управления производством ГОЛЬФСТРИМ, Компаньон-Интегратор).
В июле 2021 г. госкорпорации «Роса-том» взяла на себя инициативы по обеспечению технологической независимости промышлен-
ных предприятий прежде всего оборонно-промышленного комплекса и других высокотехнологичных отраслей промышленности Российской Федерации в области математического (суперкомпьютерного) моделирования и инженерного анализа (CAD/CAE) как инструмента для обоснования работоспособности и надежности промышленных изделий и оборудования. Созданный консорциум российских разработчиков CAD/CAE систем призван ускорить переход промышленности на импортонезависимое инженерное ПО и сформировать единый комплексный продукт для зарубежных рынков. Консорциум взял на себя обязательство 100% замещения зарубежных коммерческих CAD/САЕ систем российской вычислительной платформой к 2030 году.
23 июля 2021 года президиумом Правительственной комиссии по цифровому развитию, использованию информационных технологий была утверждена дорожная карта по развитию высокотехнологичной области «Новые производственные технологии», разработанная Ро-сатомом и Ростехом. В ней планируется создание единой технологической платформы для взаимодействия заказчиков и разработчиков, поставлены амбициозные цели по повышению доли отечественного промышленного ПО в машиностроении, авиастроении, оборонно-промышленного комплекса и других отраслях - индекс технологической независимости должен вырасти до 60% к 2024 году.
Учитывая современное состояние, связанное с санкционными ограничениями, эти сроки придется менять на более короткие.
6 ноября 2021 г. вступило в силу распоряжение Правительства РФ N 3142-р «Об утверждении стратегического направления в области цифровой трансформации обрабатывающих отраслей промышленности» [5] в ходе реализации которого будут внедрены следующие технологии:
- искусственный интеллект;
- новые производственные технологии;
- робототехника и сенсорика;
- новые коммуникационные интернет-технологии;
- интернет вещей;
- технологии виртуальной и дополненной реальности.
Запланирована реализация пяти главных проектов области цифровизации:
1. Формирование эффективной инфраструктуры и системы поддержки внедрения отечественного программного обеспечения и программно-аппаратных комплексов (проект «Умное производство»).
2. Создание национальной системы стандартизации и сертификации, базирующейся на технологиях виртуальных испытаний (проект «Цифровой инжиниринг»).
3. Переход к кастомизированной промышленной продукции и ремонтам по состоянию (проект «Продукция будущего»).
4. Формирование новой модели занятости в промышленности (проект «Новая модель занятости»).
5. Переход к цифровому государственному управлению (Ведомственная программа цифровой трансформации Минпромторга России).
По планам Минпромторга, реализация этой стратегии приведет к тому, что к 2024 году:
- 30% высококвалифицированных работников, занятых в промышленности, будут получать заказы с использованием цифровых платформ (маркетплейсов);
- на 25% будут сокращены затраты на обслуживание высокотехнологичной продукции за счет перехода от «ремонта по регламенту» к «ремонту по состоянию» и использования технологии предиктивной аналитики.
- на 50% будет повышена фондоотдача за счет использования кооперационных цепочек;
- на 45% сокращено время вынужденного простоя производственных мощностей;
- в 1,5 раза сокращены сроки вывода высокотехнологичной продукции на рынок за счет признания результатов виртуальных испытаний;
- на 30% снижены сроки окупаемости инвестиций в российские промышленные предприятия;
- создана биржа мощностей промышленных предприятий на базе ГИСП.
Центром принятой стратегии цифрового развития становится проект «Умное производство» - в его рамках будет сформирована инфраструктура поддержки внедрения российского ПО и программно-аппаратных комплексов. Финансовая поддержка отечественных проектов в области промышленного ПО вырастет в четыре раза. В частности, речь идет о внедрении отечественных систем автоматизированного проектирования (CAD/CAE/CAM) и управления жизненным циклом изделий (PDM/PLM), параллельно предлагается вводить ограничения на иностранные аналоги (запреты и квоты в закупках).
Задачами цифровой трансформации обрабатывающих отраслей промышленности определены:
- стимулирование спроса на промышленную продукцию на внутреннем рынке;
- формирование условий для роста инвестиций в научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, в том числе в разработку новых производственных технологий;
- формирование условий для повышения уровня кооперации между российскими предприятиями, стимулирование интеграции российских производителей в мировые цепочки поставок, стимулирование повышения производительности труда и стимулирование экспорта российской промышленной продукции.
Проекты по цифровизации промышленных предприятий - дорогостоящие, часто требуют долгосрочных инвестиций, соответственно, необходимость масштабных цифровых преобразований на предприятии экономически обосновать руководству бывает сложно.
Заключение
Развитие институциональных условий среды, готовности к цифровым преобразованиям является одним из важнейших направлений развития цифровой индустриализации передовых стран.
Непредсказуемый характер внешней среды связан с необходимостью постоянного пересмотра и актуализации направлений развития промышленности. Удачные инициативы научно-технологического развития, таких стран как США, Японии, Германии, Кореи, Швеции, способствовали формированию положительного опыта в мире, развитию передовых производственных технологий, составляющих основу на Индустрии-4.
В наиболее развитых странах наблюдается тенденция по созданию собственных промышленных платформ, разработке мер развития отечественных технологий, возвращению производства из зарубежных стран. В основе концепции цифровой индустриализации лежит развитие среды готовности к цифровым преобразованиям. Рейтинг цифровой конкурентоспособности подтвердил, фактор будущей готовности наиболее высокий наблюдается в развитых странах, чем в развивающихся. Необходимо отметить, в развитых странах цифровая трансформация промышленности обеспечивается, в том числе, за счет большого числа участников, включая малый и средний бизнес. Например, стратегии национального развития стран ЕС, в большей степени, согласуются с европейской стратегией Digital Agenda for Europe. В настоящее время экономической политикой ЕС разработан пакет мер для исключения устаревших практик и вступления в новую эру промышленного развития.
Разность технологических укладов в странах влияет на потребность в цифровых технологиях. Социально-экономическая сфера более развита и расположена к цифровым технологиям в передовых странах, в то время как в развивающихся странах данный спрос менее интенсивен, что связано доминирующим 3 и 4 технологическим укладом, недостаточно сформированными цифровыми пространствами.
Поддержка исследований, создание сетей отраслевых партнеров и стандартизация обеспечивают возможности промышленных изменений. Например, инициатива Германии в вопросах стандартизации, развития цифрового производства с помощью различных бизнес-моделей способствует сохранению её роли лидера в области технологий киберфизических систем, промышленного сотрудничества.
Отмечаются проблемы, связанные с формированием институциональных условий, трудовых ресурсов, обновлением политики, недостаточным инвестированием, созданием культуры управления данными для умного производства. Государственная политики побуждает компании инвестировать в новые технологии для сохранения своей конкурентоспособности в будущем.
Анализируя представленные в статье материалы, следует констатировать следующее.
Во-первых, несмотря на относительно небольшой размер российского рынка ИТ в промышленности и очевидные значительные проблемы, не стоит чрезмерно скромничать, а тем более самоуничижаться. Потенциал у страны огромный, возможно даже самый большой в мире - просто в силу размеров страны, её природных богатств. В бизнесе это принято называть эффектом масштаба.
Во-вторых, как свидетельствуют глобальные исследования, государственная поддержка цифровизации имеет большое значение. У руководства страны есть понимание ценности новых технологий, о чем говорят и специальная программа по цифровизации экономики, и меры по стимулированию разработки новых технологий (хотя и недостаточные), и соответствующие Указы Президента РФ. Из недавних показательных в этом плане документов - Указ от 21.07.2020 №474 «О национальных целях разви-
тия Российской Федерации до 2030 года», в котором цифровая трансформация экономики и общества, достижение цифровой зрелости ключевых отраслей экономики включены в перечень стратегических целей страны.
И, в-третьих, главная движущая сила цифровизации экономики - не нормативные акты, и даже не технологии как таковые, а люди, специалисты, частный бизнес.
И несмотря на дефицит квалифицированных кадров, в стране много умных и заинтересованных в развитии технологий людей, и много активных, сильных ИТ-компаний, работающих на переднем крае ИТ-инноваций во всех сферах, и в том числе - в промышленности.
Именно в людях главная надежда на то, что страна станет одной из передовых экономик мира, в том числе - при помощи цифровых технологий.
По ряду направлений экономики и социальной сферы Россия уже сегодня находится на мировом уровне - это констатируют не только наши эксперты, но и международные исследовательские компании. И есть разумные основания предполагать, что дальнейший прогресс с качественно новыми результатами на выходе вполне реален и в российской промышленности, а как все произойдет на самом деле - покажет будущее.
Литература
1.URL: https://www.tadviser.ru/index.php/Статья: Цифровизация промышленности. Обзор_TAdviser. (Дата обращения: 05.03.2022).
2. Рейтинг цифровой конкурентоспособности IMD World Competitiveness ranking 2020 URL: https://gtmarket.ru/ratings/imd-world-competitiveness-ranking. (Дата обращения: 05.03.2022).
3. Топ-15 цифровых технологий по итогам 2020 года/ URL: https://issek.hse.ru/news/474593170.html. (Дата обращения: 05.03.2022).
4. Global survey: The state of AI in 2021 | McKinsey/ https://www.mckinsey.com/business-functions/mckin-sey-analytics/our-insights/global-survey-the-state-of-ai-in-2021
5. Распоряжение Правительства РФ от 6 ноября 2021 г. N 3142-р. Об утверждении стратегического направления в области цифровой трансформации обрабатывающих отраслей промышленности
