Больше половины отечественного рынка Интернета вещей (Internet of Things – IoT) занимают промышленные разработки. Предприятия активно готовятся к переходу на цифровое производство, все чаще звучит термин «Индустрия 4.0». Тем не менее, Россия значительно отстает от уровня западных стран. На каком этапе сейчас отечественный Industrial Internet of Things (IIoT), и когда на этом рынке ждать «выстрела».
Зарубежный опыт
Переход на цифровое производство подразумевает объединение в единую информационную сеть всех рабочих мест на предприятии. Цель – своевременный обмен объективными данными между всеми автоматизированными системами управления, а также оборудованием, что должно привести к повышению эффективности работы всех участников экосистемы предприятия.
За рубежом одно из основных направлений стратегического развития экономики – диджитализация всех сфер, в том числе и сферы промышленного производства, поэтому ведущие страны вплотную подошли к идеальной модели Индустрии 4.0 – полностью оцифрованному и автоматизированному производству, которое управляется интеллектуальными системами в режиме реального времени без участия человека.
Еще в 2013 году японцы создали роботов-гуманоидов, которые уже сегодня работают на производстве, в 2014 в Германии начал работать первый полностью автоматизированный «умный» завод компании Siemens. Россия пока значительно отстает от этого процесса. Причем основная проблема в непонимании неизбежности четвертой промышленной революции руководителями и собственниками предприятий. Без перехода на цифровое производство экономика страны не сможет быть конкурентоспособной уже в ближайшее время. Однако потенциал внедрения элементов IIoT у нас выше, чем в развитых странах. Там из-за повсеместной автоматизации повышение эффективности производства на 1-2% – это уже результат, у нас же возможны 10-40%. И это реальная перспектива.
Пирамида систем автоматизации
Переход на цифровое производство подразумевает создание единого информационного пространства, представляющего из себя пятиуровневую пирамиду:
Верхний бизнес-уровень – это ERP-система, на ее основе рассчитывается потребность в материалах, производственных мощностях, формируются заказы на закупку и производство. Далее следует производственный уровень, на котором с помощью MES-системы составляется график загрузки оборудования, выполняется планирование изготовления деталей. Третий уровень – технологическая проработка в PDM-системе. Чертеж и трехмерная модель изделия разрабатываются на уровне проектирования в CAD-системе. И последний, базисный уровень пирамиды, на котором строится все остальное, – мониторинг работы оборудования и персонала. Этот уровень нужно автоматизировать в первую очередь, так как журнальные методы не могут обеспечить объективность информации. На цифровом производстве за мониторинг отвечают системы класса MDC (Machine Data Collection). Они позволяют собирать данные о работе всех производственных объектов, контролировать производство и эффективно управлять им.
Система мониторинга позволяет станкам самим отчитываться о своей работе, обходя «журнальные» методы получения информации и как следствие блокируя субъективные решения на местах. Одно это уже значительно оптимизирует процесс, приближая эпоху цифрового производства. К сожалению, в России до сих пор многие предприятия зависят от человеческого фактора, например, лояльности одного технолога или оператора. Наши люди привыкли работать на свой карман, а не на благо организации. Поэтому если для руководства система мониторинга – это способ повысить эффективность и увеличить прибыль, то для производственных цехов – это контроль, который никто не любит. Все наши клиенты рассказывали, что при внедрении MDC-системы приходилось преодолевать серьезное противостояние сотрудников. Только когда в технологиях IIoT люди перестанут видеть карательный инструмент и увидят помощника, изменится главное – психология рабочих и управленческая культура. А там и до индустриальной революции недалеко.
Объективный мониторинг – первый шаг к Индустрии 4.0
MDC-системы позволяют повышать эффективность современного производства без существенных вложений, параллельно решая и другие проблемы.
Работают эти системы на основе программ протоколов мониторинга для станков с ЧПУ, которые считывают подробную информацию о состояниях оборудования и происходящих на нем изменениях. Если станки слишком старые или не имеют сетевого выхода, к ним можно подключить терминалы-регистраторы, которые уже подключаются к системе ЧПУ или электроавтоматике станка для сбора нужной информации. Информация о работе станков и производственного персонала отправляется на сервер, где из нее формируются отчеты для руководителей и отдельных служб.
Системы мониторинга можно назвать отправной точкой Индустрии 4.0. Они не позволяют полностью автоматизировать производство, однако именно данные, полученные путем объективного мониторинга, ложатся в основу пирамиды систем автоматизации. Без них невозможно создать единое информационное пространство предприятия.
За рубежом системы мониторинга – это неотъемлемый объект производства, их давно и успешно используют на всех крупных предприятиях. У нас задачи по мониторингу производства решают всего несколько отечественных систем: АИС «Диспетчер», разработки от компаний «Сигнум», «Солвер», X-Tensive и ряд других. Первые пилотные проекты были запущены всего пару лет назад, так что в России еще идет ознакомительный период, за который владельцы и руководители крупных предприятий должны понять необходимость перехода на цифровое производство. Так, у АИС «Диспетчер» на данный момент более 50 внедрений на крупных заводах, то есть данные для анализа эффективности MDC-систем уже есть, первые результаты тоже, осталось выйти на массовый характер.
Экономический эффект от внедрения IIoT на предприятии
Что касается экономического эффекта от внедрения системы, он заключается в экономии трудовых и финансовых ресурсов за счет сокращения потерь рабочего времени, сокращения длительности производственного цикла, увеличения загрузки оборудования и т.д. По нашему расчету на участке из десяти станков при внедрении системы мониторинга в год можно экономить до 22 млн рублей или высвободить до 20% полезного машинного времени.
Например, после внедрения системы «Диспетчер» коэффициент загрузки оборудования Всероссийского научно-исследовательского института автоматики им. Н. Л. Духова возрос на 10-15%. В ведущей компании авиакосмической отрасли – ПКО «Теплообменник» доля машинного времени увеличилась в полтора раза, позволив сократить сроки проектирования и производства. Руководители Всероссийского научно-исследовательского института технической физики имени академика Е. И. Забабахина отметили рост производительности, выявление технологических нарушений, а также повышение коэффициента загрузки оборудования на 9-10% за полгода.
В числе отзывов от других предприятий – экономия более 4 млн евро на покупке новых станков, которые по итогам мониторинга оказались не нужны, отказ от третьей смены, повышение дисциплины, оптимизация работы производственных служб. Таким образом, система мониторинга – это не просто инструмент контроля, это метод получения важной информации, позволяющей принимать грамотные управленческие решения и экономить деньги.
В случае остановки станка с ЧПУ оператор указывает причину простоя, запрашивает управляющую программу с сервера, идентифицируется на станке
Стоимость внедрения систем мониторинга варьируется в зависимости от решаемых задач. Тут очень важно, чтобы внедрение приносило существенный измеряемый экономический эффект и окупалось со временем. Стоимость внедрения «Диспетчера» составляет от 40 тыс. до 100 тыс. рублей на один станок, который за эти деньги можно превратить в умное IIoT-устройство, способное сообщать в сеть информацию о своей работе, вызывать сервисные службы в случае аварии или простоев, сообщать о перегрузках, износе инструмента, нарушении технологической дисциплины и др. Схожий функционал у компании Omative с внедрением будет стоить примерно 5000-6000 евро на один станок. Решение MCIS от Siemens по стоимости выходит в 8000-11000 евро на станок с внедрением. Для зарубежных предприятий это вполне обоснованный ценник. Там коммерческая стоимость нормо-часа производства для конечного клиента в абсолютном значении существенно выше.
Когда IIoT придет в Россию?
В России действует целевая программа перевооружения (2015-2020), подразумевающая комплексную модернизацию государственных предприятий, закупку нового оборудования, внедрение инновационных технологий. В 2016 году на программу дополнительно выделено 1 трлн 67 млн рублей. Это значит, что уже ведется контроль эффективности, и интерес к IIoT будет расти. Именно сейчас мы вступаем в новую фазу развития промышленности, когда поднимаются вопросы об эффективности использования нового оборудования, окупаемости понесенных затрат и повышения прибыли предприятия. По нашим расчетам, предприятиям нужно еще два-три года, чтобы взять курс на цифровое производство.
Василий Чуранов (на переднем плане слева) рассказывает о перспективах промышленного интернета премьеру Дмитрию Медведеву
Пока загрузка станков с ЧПУ на крупных предприятиях не превышает обычно 30-50%. То есть у большинства российских заводов есть серьезный потенциал производительности. Сегодня перед российской промышленностью стоят очень серьезные задачи, включая импортозамещение. Только переход на новые принципы производства даст нам возможность конкурировать с зарубежными промышленными лидерами.
Таким образом, для российских предприятий сейчас особую важность представляет адаптация и внедрение наиболее успешных мировых практик в сфере промышленного интернета, а также разработка собственных аналогов – более бюджетных и отвечающих всем требованиям отечественной промышленности.
Фото автора
Цитата: "...Россия пока значительно отстает от этого процесса. Причем основная проблема в непонимании неизбежности..."
Давайте это НЕИЗБЕЖНОЕ счастье, счастье автоматизации, рассмотрим на каком-нибудь конкретном примере.
Для примера возьмем город на Урале (называть не буду). Количество населения где-то 70 000 (Семьдесят тысяч) человек. Одно градообразующее предприятие. На нем работают 25% этого городка- 17000 человек.
Далее предположим.
В городок приезжает автор и автоматизирует 40% труда сотрудников градообразующего предприятия. Иными словами, увольняют 6800 человек, с семьями оказываются без средств к существованию (работать больше негде) около 20000 (Двадцать ТЫСЯЧ) человек.
Если еще учесть, что эти 20 000 практически НИЧЕГО не будут покупать закроются некоторые магазины и предприятия различных услуг. Это еще около 5000-10000.
Счастье автоматизации выбросило на улицу около 50% населения.
Так хорошо или плохо что мы отстаем??
П.С. Для справки в России сейчас около 300 моногородов. Там живут по скромным оценкам 10-20 миллионов наших граждан.
Ну, кто автора статьи «тянул за язык»? Зачем он начинал статью с этого: «Россия пока значительно отстает от этого процесса. Причем основная проблема в непонимании неизбежности четвертой промышленной революции руководителями и собственниками предприятий»???
В тотальном продвижении чудес «четвёртой промышленной революции» есть еще одна «нерадужная» сторона. Значительная часть территории России относится к зоне рискованного земледелия. А вся территория России относится к зоне рискованного бизнеса. Сколько раз повторялся один и тот же сюжет:
- люди инвестировали в дело свои таланты-усилия-время-средства;
- дело пришло к успеху и попало в поле зрения «власть имущих»;
- к людям пришли служивые «власть имущих» и «предложили по хорошему» отдать бизнес за копейки.
Дальше надо продолжать?
Так какое право имеют какие-то «консультанты» и «ИТ-ишники» постоянно «тыкать носом» руководителей и собственников предприятий в их якобы непонимание-отсталость?
IoT модная тема... не зря в ее продвижение вбуханы десятки миллиардов... Тем не менее, следует понимать, что под IoT подразумевается масспродакшн, а это значит ограниченная ответственность... Поэтому, внедрение такой технологии в критических областях, где высока цена ошибки, пока не просматривается... а это значит, что и кардинальной замены работников роботами (так называемыми) не произойдет... В промышленности наиболее применимой областью может быть сбор данных для ERP... чтобы исключить человеческий фактор, который еще более ненадежный, про оперативность я и не говорю. Это, в свою очередь, может улучшить управляемость объектом, но не меняет само производство... Кроме того, могут высвободиться резервы производственных мощностей... сейчас их практически нет, а в 98-м было на уровне 50%...
Следует так же правильно определить, что же считать IIoT, сейчас под нее могут подогнать любые работы по автоматизации... Или еще круче, на Иннопроме один IT руководитель, близкий к правительству, высказался в том духе, что системы АСУ ТП связанные интернетом, это и есть IIoT...
И еще, о роботах... То, что мы сегодня имеем, это автоматизированные линии, а не роботы... вне зависимости от того, как они выглядят... Робот должен обладать мобильностью... легко перемещаться между рабочими местами, причем различными... или даже предприятиями, выполнять на похожие технологические процессы... Только тогда он может составить конкуренцию человеку-работнику... а все остальное - это инструменты, которые повышают производительность труда человека... но не заменяют его... Это справедливо даже в том случае, если мы имеем завод-автомат... Если такой завод выпускает подшипники, то вряд ли завтра он сможет печь хлеб...
Для начала следует представленную пирамиду перевернуть наоборот – сверху в низ. Это будет соответствовать историческому и логическому развитию. Во-вторых: Еще в второй половине 80-х на советских предприятиях повсеместно внедрялась система ГАП (Гибкое Автоматизированное Производство), основной задачей которого являлось не столько оптимизация производства, сколько быстрое освоение и выпуск новых изделий. Это делалось в среде, где на 95% охваченных АСУП и 35% оснащенных оборудованием с ЧПУ. Т.е. имелся базис для данных работ. Сегодня в некоторых (!!) областях сменился уровень оборудования, но нет комплексной системы управления охватывающей: рынок – конструирование –производство-рынок, обладающей свойством быстро и эффективно реагировать на изменения этого самого рынка. Система MDC (элемент IIoT ) это одна из форм реализации учета , которая является элементом системы управления производством или технологическими процессами. Т.е. мы начинаем производить какие то элементы для дома, не имея проекта фундамента и даже самого здания. Это очередное заблуждение и предстоящий этап сжигания бюджетных денег.
Сейчас об Интернете вещей не говорят только ленивые. Причем большая часть публикаций далеки от реальных знаний этой темы, особенно применительно к нашему производству. Но то, что поднимаются вопросы о состоянии российского производства, то что можно почитать мнения различных специалистов – это хорошо.
Конечно, когда молодые ребята («консультанты» и «ИТ-ишники») пытаются учить уму-разуму реальных производственников, вызывает раздражение (и справедливое).
Давайте не будем говорить о роботах и интернете вещей, а реально посмотрим на наше производство.
Средний коэффициент загрузки оборудования (причем наиболее дорогого – станков с ЧПУ) – около 30%. И это никто не оспаривает. Мы еще не говорим о производительности . По моему мнению, производительность упала по сравнению с советским периодом. Я с середины 80-х годов связан со станками с ЧПУ. Тогда в 80-х при переходе на станки с ЧПУ по умолчанию предполагалось многостаночное обслуживание. Отечественные ОЦ выпускались с возможностью автоматической смены паллет. Появлялись производственные ячейки (ГПС) с реальными работами, которые автоматически меняли паллеты и инструмент. Я сам обслуживал такую систему. Она, правда, была немецкая, но разрабатывались и наши. Что сейчас, через 25 лет? Про автоматическую смену паллет и инструментов успешно забыли. Сегодня один оператор обслуживает один станок с ЧПУ! Да сам себе еще и программы пишет, будучи на «сделке».
В результате тот самый ОЕЕ (загрузка*производительность*качество) уже стремится к 20%. Считается, что ОЕЕ для рентабельного предприятия должен быть в районе 70%. Таким образом, мы теряем 50% рабочего времени! Загрузка оборудования – это индикатор работы всего предприятия. А это значит, что предприятие целиком работает на 50% от реальных возможностей! (Приходим на 8 часов, а работаем 4. Лихо!)
Но самое интересное, что на этом же предприятии, покупается новое оборудование, операторы выводятся на работу в выходные. Почему? Руководство предприятия не знает реальной загрузки оборудования, не знает реальных причин простоев станков.
В. И. Ленин еще 100 лет назад писал о необходимости учета и контроля. Сегодня ничего не изменилось. Система мониторинга (MDC), если она действительно реально выдает оперативные и достоверные данные о работе оборудования, сегодня на предприятии вещь нужная, я бы даже сказал необходимая.
Система мониторинга позволит рассчитать коэффициент загрузки оборудования, определить основные причины простоя и службы предприятия, ответственные за этот простой. Получение обратной связи от станков позволит не только увеличить эффективность их использования, но и скоординирует работу всех служб предприятия.
Может быть – это действительно серьезный шаг в сторону организации на предприятии цифрового производства.
В данном случае бизнес и человек противопоставлены друг другу.
Роботизация исключает человеческий труд, происходит постепенное замещение.
С точки зрения завода в этом есть плюсы.
А кто подумает о человеке? Бизнес, только бизнес.
Хотя изобилие и огромный выбор товаров должен кто-то покупать.
Иначе к чему вся эта автоматизация и роботизация.
Это все крайне прогрессивно про автоматизацию за 2-3 года, но факсы до сих пор никуда не делись!
"Импортозамещение" - этого слова даже в словаре на правописание нет! И пока есть лес, нефть и газ не появится и в нем.
А я согласен с Василием Чурановым в том, что (а) Россия пока значительно отстает и (б) что основная проблема в непонимании неизбежности четвертой промышленной революции. Но не согласен, что непонимание идет от руководителей и собственников предприятий. На мой взгляд, проблема в государственной политике.
Россия может стать одним из лидеров новой технологической революции, но для этого придется очертить вызовы будущего и понять, готова ли Россия на них ответить, мобилизовать предпринимательскую энергию людей, предпринять иные решительные действия.
Технологическая революциянеотвратима, она идет прямо сейчас.Но мало кто готов к тому, что она кардинально изменит нашу повседневную жизнь, трансформирует форматы взаимодействия людей, делая информацию и технологии доступными каждому. Технологическая революция уже сейчасменяет природу человека, развивая новую медицину, нейроинтерфейсы и искусственный интеллект. В успех этой революции вложены гигантские финансовые и человеческие ресурсы.
С чего начать?
Начинать нужно с культуры, с идеологии.Чтобы технологическая революция, технологический рывок стали по-настоящему национальной идеей для власти и граждан. Чтобы люди мечтали о будущем, о новых достижениях, о космосе,подводном мире, о вечной молодости, красоте, здоровье, о транспорте и городах будущего, о развитии своих способностей, о новых технологиях управления (собой, людьми, транспортом, городом, государством, миром)и о многом другом.Чтобы люди мыслили, чтобы они в определенной степени были фантастами, футурологами, предсказателями.
Важно, чтобы они были еще и изобретателями, экспериментаторами, испытателями. Но еще важнее, чтобы они были предприимчивыми, умели воплотить свои идеи в жизнь. Не забыли запатентовать, чтобызатем не видеть как зарубежные предприимчивые люди запатентовали ваше изобретение, выдали ваши идеи и разработки за свои. Из этого вытекает, что россиянам нужно менять свое мышление, свою культуру. Нужны новые общественные ценности и новые модели управления.
Это с учетом Верхнеуфалея? Закрыли завод из-за высокой стоимости продукции и куда теперь деваться оставшимся без работы 28 тыс.чел.?
Низкая мобильность, страх, апатия, неприятие нового - вот наши главные проблемы, а не индустрия 4.0.
Вы правы, Василий, только следует заметить, что на современных западных предприятиях собранные с помощью MDC данные о текущем состояния оборудования передаются в MES (Manufacturing Execution System), которая в свою очередь использует их для оперативного планирования/коррекции производства.