CC BY
127
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
УДК 658.511.3
В. А. САВЕЛЬЕВ, Т. Н. РОГОВА
ЦИФРОВИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА В РОССИИ И ЗАРУБЕЖНЫХ СТРАНАХ: ОБЗОР ТЕНДЕНЦИЙ
Рассмотрено текущее состояние машиностроительного комплекса в России с точки зрения внедрения цифровых технологий, приведены примеры внедрения элементов Индустрии 4.0. Представлен обзор успешного применения цифровизации в зарубежных компаниях.
Ключевые слова: цифровизация, цифровое производство, организация производства, Индустрия 4.0.
Термин «цифровое производство», являющийся частью Индустрии 4.0 - инновационной организации начала промышленных производств, а впоследствии и целого государства, уже прочно закрепился в нашем языке. Если следовать данному курсу развития, то вскоре устройства, машины и производимая продукция будут обладать искусственным интеллектом и смогут «общаться» как между собой, так и с человеком при помощи цифровых технологий и промышленного интернета.
Рассмотрим, на каком этапе находится процесс цифровизации производства в отрасли машиностроения и каких результатов это позволит достичь [5].
Что касается российской промышленности, то по вышеуказанному показателю мы находимся на начальных этапах, когда многие проекты по преобразованию пребывают на стадии разработки и требуют серьёзных инвестиций. Один из известных статистических примеров: в России на 10000 человек приходится 3-4 промышленных робота. В то же время в самых преуспевающих странах на это же количество людей приходится в 40-50 раз больше роботов. Соответственно, качество выпускаемой продукции за рубежом будет выше.
В нашей стране уже освоены некоторые цифровые технологии: 3D-моделирование, программирование на станках с ЧПУ, инженерный анализ и другие. Элементы умного производства в РФ, согласно статистике, внедрены на 10-15% предприятий. В это число попадают компании, которые находятся в непрерывном поиске дальнейших идей по трансформации технологий
© Савельев В. А., Рогова Т. Н., 2020
управления производством и цифровизации производственных процессов [8].
Очевидно, что самое большое отставание и самый большой резерв отечественного производителя - в организации своего производства.
Какие же российские компаний уже успели ввести элементы Индустрии 4.0 на своём производстве? Очки дополненной реальности (англ. augmented reality, AR - «дополненная реальность») уже используются компанией Boeing, крупнейшим производителем самолётов. Самолёты имеют огромное количество проводов, которые соединяются в жгуты, что является результатом довольно трудоёмкой работы, требующей огромного внимания. В этой области работники часто делали ошибки, и компания искала пути решения. Теперь в очках дополненной реальности рабочий видит технологическую карту и инструкции к выполняемым операциям. То есть очки помогают определить нужные жгуты и провода в самолётах и безошибочно соединить их [1]. Эта технология, безусловно, влечёт за собой позитивные последствия в области экономики предприятия, ведь компании, внедрившие AR-очки, отмечают сокращение времени рабочего цикла на 38%, снижение количества ошибок на 80%. Так, Иркутский авиационный завод является одной из первых площадок в России, соответствующих идее цифрового производства. Демонстрационная модель проекта 4.0 RU, представленного авиазаводом в начале 2019 года Президенту РФ, целиком воссоздаёт производственный цикл, начиная от получения заказа на ту или иную деталь и заканчивая доставкой готового изделия. Деталь моделируется при помощи цифровых технологий. Имеется и индикатор её стоимости, который меняется одновременно с изменением параметров будущего
продукта. Более того, при введении технически неверных параметров на этапе проектирования детали появится предупреждение о нарушении авиационных стандартов. Необходимые для технической операции инструменты автоматически подбираются при виртуальном моделировании, а в процессе 3D-обработки цифрового двойника детали участвует вся система. На панели управления нажимается кнопка «Старт», и начинается уже реальное изготовление детали, на протяжении всей производственной цепочки осуществляется видеомониторинг. В итоге полностью готовую деталь доставляют заказчику, а её геолокация также отслеживается на заводе-изготовителе [2].
Государственная корпорация Ростех намерена запустить производство пятиосевых токарно-фрезерных цифровых обрабатывающих центров первых в России. Станки с ЧПУ под названием ТМХ-4000 будут производиться Ковровским электромеханическим заводом по технологии японской компании Takisawa. Переход на цифровое оборудование нового поколения позволит существенно нарастить объёмы высокотехнологичной гражданской продукции. Подобные промышленные машины позволяют обрабатывать заготовку по пятикоординатным осям одновременно, что является уникальным результатом. Данный токарно-фрезерный центр позволяет изготовить сложнейшие детали без переналадки инструмента даже для двигателей самолётов или атомных реакторов, а точность обработки заготовки составляет 5 микрон. На данный момент известно лишь о семи предприятиях во всём мире, производящих станки такого типа [4]. Таким образом, переход на цифровое оборудование нового поколения позволит существенно нарастить объёмы высокотехнологичной продукции для военных и гражданских нужд.
Итак, в России есть ряд производственных предприятий, делающих первые шаги на пути к цифровизации. Но, к сожалению, на данный момент подобные технологии доступны только нескольким крупным и инновационным игрокам рынка.
Обратимся к зарубежным коллегам. Говоря о лидерах Четвёртой промышленной революции, нельзя не упомянуть Германию и США. Порядка 30% немецких предприятий внедрили и используют элементы Индустрии 4.0 на производстве, а к 2021 году планируется увеличить это количество до 82% [8].
Вот некоторые примеры компаний, которые добились значительных успехов в вопросе введения элементов, присущих «умному» производству. Один из лидеров мирового станко-
строения компания DMG MORI разработала свой интерфейс CELOS, обеспечивающий циф-ровизацию станков, процессов и услуг. Теперь сотрудники могут визуализировать работу станка и удалённо управлять им. Используя единый интерфейс на станке и офисном ПК, сотрудники в цехе и отделе планирования могут документально оформлять и визуализировать работу, управлять информацией о заказах, технологическими данными и параметрами станка. Другими словами, система даёт возможность моделировать обработку на виртуальном станке в режиме 1:1 в реальных условиях, включая кинематику станка и систему управления [10]. С новым CAM-модулем «Adaptive Process» и заказчики получают полный контроль над качеством. Программа автоматически выравнивает детали в соответствии с данными, полученными посредством измерительного щупа и ЧПУ для безупречного соблюдения посадок, и протоколирует результаты [8]. С помощью такой виртуальной производственной цепочки работу обрабатывающих центров можно оптимизировать заранее и обеспечить грамотное планирование, безопасность работы, отследить качество поверхности детали в процессе обработки, а также сократить время наладки до минимума [7].
Американский автоконцерн «Ford» активно внедряет инновационные методы на своём производстве. Так, уже в конце девяностых годов прошлого века компания применяла технологии компьютерного моделирования на производстве. Бренд шёл по пути автоматизации производственных процессов и в 2012 году представил свой проект «виртуальной фабрики», позволяющий моделировать работу в сборочном цехе.
В 2018 году на заводе «Ford» сообщили о новой системе цифрового моделирования производственных процессов. Это компьютерная модель завода, и она позволяет заранее смоделировать всю работу по выполнению готового изделия, а также добавить различные изменения в программу при необходимости. Например, можно исключить поломку и простои оборудования или увидеть все недочёты в работе логистики. Цифровая программа компании «Ford» повышает комфорт и безопасность работы сотрудников, положительно влияет на снижение расходов и существенно сокращает время внедрения производственных инициатив. Более того, автопроизводитель представил приложение «My Ford» для смартфонов на базе Ios и Android для дистанционного управления автомобилем. Используя мобильное приложение, клиент получает доступ к внушительному количеству разных полезных функций, таких как местоположение
транспортного средства или же давление в шинах, уровень масла и т. д. [11].
Действительно гибким можно назвать производство автомобилей «Maserati» - производителя автомобилей спортивного и бизнес-класса. Благодаря внедрению элементов цифрового производства на заводах компании «Maserati» стало возможным виртуальное планирование и моделирование производства. Автоконцерн выпускает индивидуальные авто под клиента, так как у клиентов спорткаров есть свои предпочтения и пожелания. Именно с помощью цифрового производства предприятие легко управляет всеми запросами на компоненты с поставщиками в режиме реального времени. И, наконец, благодаря цифровому производству «Maserati» стала производить в 3 раза больше автомобилей, чем раньше [9].
Как видим, иностранные корпорации уже несколько лет активно вводят и используют технологии Индустрии 4.0 на своём производстве.
В России промышленная революция ожидается в 2025-2035 гг. Для её успешной реализации Правительство страны сформировало технологический трек «Технет» - аналог немецкой программы «Индустрия 4.0». Эксперты ожидают, что реализация проекта в России будет сопровождаться ростом эффективности производства. По расчётам Минпромторга России, к 2024 году экономическая эффективность труда должна повыситься на 30% по сравнению с аналогичным показателем начала 2020 года. К 2024 году мы вправе ожидать увеличения экспорта машин и оборудования отечественного производства на 5% [6].
Одна из основополагающих стадий цифрови-зации промышленности России должна произойти с 2020 по 2035 гг. Этот процесс, вероятно, будет нестабильным и скачкообразным, но в итоге он должен положить начало цифровой революции, которая изменит технологию управления производством, инжиниринговые процессы, саму структуру производства.
Итак, «Индустрия 4.0», как часть Четвёртой промышленной революции, включает множество технологий, главная цель которых - создание единого пространства для обмена данными и виртуальной визуализации процессов и объектов. В сфере машиностроения у отечественных предприятий прослеживается отставание от иностранных заводов. На наших заводах зачастую имеются лишь отдельные атрибуты, свойственные цифровому производству, например, станок с ЧПУ. В странах же, идущих в авангарде технологического развития, стремятся создать целые комплексные системы, характеризующие умное
производство, кардинально изменить методы виртуального проектирования, производства и эксплуатации физических объектов, как это и предусмотрено концепцией Индустрии 4.0 [3].
Промышленные предприятия в Российской Федерации осознают необходимость перехода к цифровому производству и уже делают шаги по введению у себя подобных технологий. Индустрия 4.0 позволит выйти на качественно новые, ещё не пройденные уровни организации производства, и достичь инновационного развития в целом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дополнительная реальность / Высокие технологии [Электронный ресурс]. URL: https://vys-tech.ru/2017/10/05/dopolnitelnaya-realnost/ (дата обращения: 08.08.2020).
2. Минпромторг России и ряд высокотехнологичных компаний представили цифровой проект в сфере авиастроения - «Индустрия 4.0» / Новости ВПК [Электронный ресурс]. URL: https://vpk.name/news/187793_minpromtorg_rossii _i_ryad_vysokotehnologichnyh_kompanii_predstavi H_cifrovoi_proekt_v_sfere_aviastroeniya-industriya_40.html (дата обращения: 02.09.2020).
3. Перспективы Индустрии 4.0 и цифровизации промышленности / Stankoreport.ru [Электронный ресурс]. URL: https://stankoreport.ru/ news/artide/2018-perspektivy-industrii-40-i-cifrovizacii-promyslennosti (дата обращения: 29.08.2020).
4. Ростех локализует производство первых в России цифровых станков / Рамблер [Электронный ресурс]. URL: https://news.rambler.ru/other/ 43129151-rosteh-lokalizuet-proizvodstvo-pervyh-v-rossii-tsifrovyh-stankov/?updated (дата обращения: 11.09.2020)
5. Савельев В. А. Машиностроение в эпоху «Индустрии 4.0» / В. А. Савельев, научный руководитель кандидат педагогических наук, доцент А. Р. Сафиуллина // Студент - науке будущего: тезисы докладов студенческой научно-технической конференции (апр.). - Ульяновск, 2020.- С. 9-10.
6. СТАН представил свои подходы к цифро-визации машиностроительных и станкостроительных производств на «Межрегиональном промышленном форуме-2018» / СТАН [Электронный ресурс]. URL: https://stan-company.ru/press_centr/novosti-kompanii/stan-predstavil-svoi-podkhody-k-tsifrovizatsii-mashinostroitelnykh-i-stankostroitelnykh-proizvodstv-/ (дата обращения: 19.08.2020).
7. С DMG MORI в эпоху «Индустрии 4.0» / DMG MORI [Электронный ресурс]. URL: https://ru.dmgmori.com/news-and-media/technical-press-news/news/open-house-pfronten-2017-digital-factory (дата обращения: 27.08.2020).
8. Цифровое производство в России: мнение профессионалов / INTEGRAL [Электронный ресурс]. URL: http://integral-russia.ru/2017/05/20/ tsifrovoe-proizvodstvo-v-rossii-mnenie-professionalov/ (дата обращения: 05.08.2020).
9. Цифровое производство Maserati. История успеха / Высокие технологии [Электронный ресурс]. URL: https://vys-tech.ru/2017/10/28/ cifrovoe-proizvodstvo-maserati/ (дата обращения: 08.08.2020).
10. CELOS производства DMG MORI / DMG MORI [Электронный ресурс]. URL: https://ru.dmgmori.com/news-and-media/magazine/ technology-excellence -01-2018/digitization (дата обращения: 30.08.2020).
11. FORD создаёт виртуальный завод по моделированию работы сборочного конвейера / Издательский дом «Вестник промышленности» [Электронный ресурс]. URL: https://365-tv.ru/index.php/stati/innovatsii/347-ford-sozdaet-virtualnyj-zavod-po-modelirovaniyu-raboty-sborochnogo-konvejera (дата обращения: 27.08.2020).
REFERENCES
1. Dopolnitel'naya real'nost' [Additional reality] / Vysokie tekhnologii [High technologies] [Electronic resource]. URL: https://vys-tech.ru/ 2017/10/05/dopolnitelnaya-realnost/ (accessed: 08.08.2020).
2. Minpromtorg Rossii i ryad vysokotekhnologichnyh kompanij predstavili cifrovoj proekt v sfere aviastroeniya - «Industriya 4.0» [The Ministry of industry and trade of Russia and a number of high - tech companies presented a digital project in the field of aircraft construction -«Industry 4.0»] / Novosti VPK [Military industrial complex news] [Electronic resource]. URL: https: //vpk .name/news/
187793_minpromtorg_rossii_i_ryad_vysokotehnolo gichnyh_kompanii_predstavili_cifrovoi_ proekt_v_sfere_aviastroeniya-industriya_40.html (accessed: 02.09.2020).
3. Perspektivy industrii 4.0 i cifrovizacii promyshlennosti [Prospects for Industry 4.0 and industry digitalization] / Stankoreport.ru [Electronic resource]. URL: https://stankoreport.ru/news/ arti-cle/2018-perspektivy-industrii-40-i-cifrovizacii-promyslennosti (accessed: 29.08.2020).
4. Rostekh lokalizuet proizvodstvo pervyh v Rossii cifrovyh stankov [Rostec localizes production of the first digital machines in Russia] / Rambler [Elektronnyj resurs]. URL: https://news.rambler.ru/ other/43129151 -rosteh-lokalizuet-proizvodstvo-pervyh-v-rossii-tsifrovyh-stankov/?updated (accessed: 11.09.2020)
5. Savelyev V. A. Mashinostroenie v epohu «Industrii 4.0» [Mechanical engineering in the era of «Industry 4.0»] / V. A. Savel'ev, nauchnyj rukovoditel' kandidat pedagogicheskih nauk, docent A. R. Safiullina [V. A. Savelyev, scientific supervisor candidate of pedagogical Sciences, associate Professor A. R. Safiullina] // Student - nauke budushchego: tezisy dokladov studencheskoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii (apr.) [Student -science of the future: abstracts of the student scientific and technical conference (Apr.)]. Ul'yanovsk, 2020, pp. 9-10.
6. STAN predstavil svoi podhody k cifrovizacii mashinostroitel'nyh i stankostroitel'nyh proizvodstv na «Mezhregional'nom promyshlennom forume-2018» [STAN presented its approaches to digitalization of machine-building and machine-tool industries at the «interregional industrial forum-2018»] / STAN [Electronic resource]. URL: https://stan-company.ru/press_centr/novosti-kompanii/stan-predstavil-svoi-podkhody-k-tsifrovizatsii-mashinostroitelnykh-i-stankostroitelnykh-proizvodstv-/ (accessed: 19.08.2020).
7. S DMG MORI v epohu «Industrii 4.0» [With DMG MORI in the era of «Industry 4.0»] / DMG MORI [Electronic resource]. URL: https://ru. dmgmori.com/news-and-media/technical-press-news/news/open-house-pfronten-2017-digital-factory (accessed: 27.08.2020).
8. Cifrovoe proizvodstvo v Rossii: mnenie professionalov [Digital production in Russia: mnenie professionals] / INTEGRAL [Electronic resource] .URL: http://integral-russia.ru/2017/05/20/ tsifrovoe-proizvodstvo-v-rossii-mnenie-professionalov/ (accessed: 05.08.2020).
9. Cifrovoe proizvodstvo Maserati. Istoriya uspekha [Digital production of Maserati. Success story] / Vysokie tekhnologii [High technologies] [Electronic resource]. URL: https://vys-tech.ru/2017/ 10/28/cifrovoe-proizvodstvo-maserati/ (accessed: 08.08.2020).
10. CELOS proizvodstva DMG MORI [CELOS produced by DMG MORI] / DMG MORI [Electronic resource].URL: https://ru.dmgmori.com/news-and-media/magazine/technology-excellence-01 -2018/digitization (accessed: 30.08.2020).
11. FORD sozdaet virtual'nyj zavod po modelirovaniyu raboty sborochnogo konvejera [FORD creates a virtual factory to simulate the operation of the Assembly line] / Izdatel'skij dom «Vestnik promyshlennosti» [Publishing house «Vestnik promyshlennosti»] [Electronic resource]. URL: https://365-
tv.ru/index.php/stati/innovatsii/347-ford-sozdaet-virtualnyj-zavod-po-modelirovaniyu-raboty-sborochnogo-konvejera (accessed: 27.08.2020).
Савельев Вячеслав Андреевич, студент третьего курса машиностроительного факультета Ульяновского государственного технического университета.
Рогова Татьяна Николаевна, кандидат экономических наук, доцент, зав. кафедрой «Экономика и организация производства» Ульяновского государственного технического университета.
Поступила 24.09.2020 г.
001; 004:05
В. Г. ТРОНИН, Н. В. ТИБУШКИНА
ЭВОЛЮЦИЯ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ НАУЧНЫХ ЗНАНИЙ
Рассмотрены этапы эволюции системы передачи научных знаний, в соответствии с теорией развития систем и уровней изобретательских задач по классификации Г. С. Альтшуллера, от возникновения регулярных научных публикаций и библиографических ссылок в XVII веке до появления научных социальных сетей в настоящее время. Обозначены проблемы, возникающие на каждом этапе, и способы их решения.
Ключевые слова: наукометрия, теория систем, уровни изобретательских задач, базы научного цитирования.
Введение
Попробуем рассмотреть эволюцию системы передачи научных знаний с точки зрения теории развития систем, предложенной Г. С. Альтшул-лером [1]. Рассмотрим, какие проблемы решило каждое из нововведений, к какому уровню изобретательских задач их можно отнести. Изменения в системе передачи научных знаний рассмотрим в привязке к этапам от начального этапа систематических публикаций, индексов цитирования, развития интернета и формирования движения «открытая наука».
Начальный этап
В передаче знаний качественное изменение произошло с появлением записи результатов экспериментов, расчётов, при этом сами записи не были научными в современном понимании (прикладной характер знаний без теоретического обобщения, стремление к воспроизведению
© Тронин В. Г., Тибушкина Н. В., 2020
знаний, а не к получению нового). Это относится к цивилизациям Римской империи, Древней Греции, Древнего Египта, Древнего Вавилона. Запись позволила решить задачу передачи знаний из поколения в поколение, обеспечить систему управления в государстве. Изобретение письменности, безусловно, относится к пятому уровню.
Следующий скачок в передаче научных знаний связан с созданием книгопечатного станка Иоганном Гетенбергом и распространением книгопечатания по городам Европы в XV веке. Оно решило проблему доступа к знаниям широкого круга лиц, а также возможность тиражировать книги помимо церковной цензуры. Изобретение можно отнести к 4-му или 5-му уровню. Характерно, что несмотря на быстрое распространение книгопечатания, были силы, противодействовавшие распространению изобретения: писцы, боявшиеся потери работы, и церковные служители, осознавшие потерю монополии на доступ к книгам.
