Четвертая индустриальная революция связана с массовым внедрением в производство цифровых технологий. Всеобъемлющий мониторинг технологических и бизнес-процессов дает основу для принятия более качественных управленческих решений. Благодаря новым средствам коммуникации отдельные машины, механизмы, инструменты и детали начинают взаимодействовать между собой без участия человека. Такая глубокая автоматизация гарантирует новый уровень производительности, безопасности и гибкости производств, повышает качество и снижает себестоимость продукции.
Вашему вниманию предлагается обзор основных инструментов, которые окажутся в распоряжении предприятий с переходом к новому индустриальному укладу.
Интернет вещей и беспроводные технологии
В основе концепции «Индустрия 4.0» лежат технологии, позволяющие физическим предметам взаимодействовать между собой. Применительно к производству сложился термин «Промышленный Интернет вещей» (Industrial Internet of Things – IIoT).
Предпосылками для создания IIoT стали удешевление производства датчиков, увеличение мощности мобильной вычислительной техники, развитие радиочастотной идентификации (RFID) и расширение цифровых каналов передачи данных. Особую роль сыграли беспроводные технологии, в том числе сети, работающие по Wi-Fi и защищенным промышленным протоколам. Сейчас телекоммуникационные компании работают над созданием мобильных сетей пятого поколения 5G с режимом device-to-device, обеспечивающим коммуникацию устройств между собой. Сети 5G позволят передавать файл объемом 100 Гб за 30 секунд (сегодня на это уходит в среднем полчаса). Достижение скорости 25 Гбит/с радикально повысит привлекательность IIoT-решений.
Беспроводные технологии сокращают время и стоимость монтажа систем автоматизации, а также позволяют подключить в единую сеть подвижные объекты, в том числе роботов и людей.
Большие данные и облачные решения
Массовое внедрение различных датчиков обеспечивает непрерывный мониторинг технологических процессов и активов. Переход к Индустрии 4.0 предполагает, что данные о состоянии оборудования, его текущем энергопотреблении, расходе сырья и производительности доступны в режиме реального времени. Это позволяет не только отслеживать технологические процессы, но и немедленно вносить необходимые корректировки, не допуская перерасхода энергоресурсов и аварийных остановок, и в итоге снижать издержки предприятий.
Чтобы помочь операторам хорошо ориентироваться в потоках информации, производители систем разрабатывают программные пакеты, упорядочивающие поступающие сообщения и ранжирующие аварийные сигнализации по степени значимости. Для руководителей создаются мощные инструменты интерпретации получаемой информации и удобные средства визуализации.
Такие программные решения могут стать основой IIoT-инфраструктуры предприятия, превращая данные в полезную информацию для принятия стратегических решений. Так, Honeywell предлагает специализированное программное обеспечение, которое помогает проводить мониторинг и анализ целей, задач и ключевых показателей эффективности бизнеса. Многие промышленные компании открывают для себя ценность сбора производственных данных, чтобы соответствовать тем KPI, которые влияют на принятие важных решений на уровне руководства. Изолированные данные, находящиеся в разрозненных контроллерах, человеко-машинных интерфейсах и других корпоративных системах, могут предоставить важную информацию об общей эффективности процесса, работы системы, потреблении энергии, стоимости материалов, соответствии экологическим нормам и т. д.
Кроме того, современные поставщики решений могут предлагать облачные сервисные услуги для повышения производительности предприятия. С технической точки зрения это выглядит следующим образом: в режиме реального времени данные доставляются в ЦОД по защищенным каналам связи, где обрабатываются в соответствии с математической моделью (ее часто называют «цифровым двойником»). К примеру, с помощью «цифрового двойника» НПЗ можно оценить целесообразность и безопасность изменения параметров техпроцессов, настроить и протестировать новую систему управления.
Обучение персонала с использованием эффекта присутствия и технологий AR/VR
Сегодня промышленность сталкивается не только с проблемой существенной потери человеческого капитала в ближайшие годы из-за стареющей рабочей силы, но и с нехваткой высокоспециализированных кадров. Компании должны больше инвестировать в развитие персонала, обучая сотрудников специфическим навыкам. Ведь персонал – ключевое звено на пути к высоким производственным результатам. В этих условиях особую актуальность приобретает обучение персонала с использованием эффекта присутствия и симуляторов на основе виртуальной и дополненной реальности (VR/AR).
Обучение сотрудников с использованием эффекта присутствия подразумевает погружение в ту среду, в которой им предстоит работать, при помощи VR- и AR-симуляции. В процессе такой подготовки человек в буквальном смысле переживает и разрешает те ситуации и проблемы, с которыми может столкнуться в реальной жизни.
Как показывают наблюдения Honeywell, трехмесячное обучение с помощью обычных пассивных методов позволяет усвоить до 30% информации, а активный курс с использованием тренажера обеспечивает усвоение 70–80% данных за тот же период времени. Зачастую новый подход позволяет сократить срок подготовки оператора с одного года до пары месяцев. Немаловажно, что такое современное обучение прекрасно подходит для молодежи, выросшей в цифровую эпоху.
Наиболее сильное влияние технологии виртуальной и дополненной реальности оказывают в трех областях промышленного производства. Первая – развитие компетенций, где AR/VR-симуляторы помогают сотрудникам изучать конкретные виды деятельности на практике, в то же время безопасно испытывая последствия своих решений.
Вторая сфера – продуктивность персонала. Средства мобильности c возможностями AR/VR могут связывать людей и активы на местах. К примеру, носимые устройства позволяют сотруднику наблюдать состояние оборудования по месту, выполняя при этом процедуры техобслуживания. Или, если информации из руководства недостаточно, сотрудник может связаться с экспертом по данному вопросу, у которого есть доступ к той же информации об оборудовании.
И еще одно: технологии виртуальной и дополненной реальности повышают безопасность. Качественное обучение и возможность доступа к информации по запросу, а также получения оперативной помощи эксперта помогают повысить безопасность предприятия.
Один из примеров таких устройств – «интеллектуальный» (или «подключенный») шлем. Решение обеспечивает эксплуатационный персонал возможностью получать данные об истории оборудования от эксперта и таким образом принимать взвешенные решения. Оператор может получить доступ к информации о состоянии активов и бизнес-показателях в режиме реального времени.
Таким образом, с момента прихода на предприятие люди, по сути, включаются в единую информационную сеть. Неслучайно набирает популярность такое понятие, как «подключенный персонал» (Connected People). Сегодня средства автоматизации позволяют сохранять весь накопленный интеллектуальный потенциал и передавать знания и компетенции опытных операторов новичкам. Благодаря тренажерам и единой базе знаний каждый сотрудник становится экспертом.
Прогностическая аналитика
На основе больших данных можно не только сделать выводы о текущем состоянии оборудования, но и с высокой точностью оценить, как оно будет меняться в будущем. Такой инструмент Индустрии 4.0, как прогностическая аналитика, позволяет изменить подход к системе планово-предупредительных ремонтов. Средства мониторинга дают точную информацию о реальном состоянии станков и технологических установок, предупреждают о развитии неисправностей на ранних стадиях, напоминают о необходимости замены тех или иных компонентов. К примеру, Honeywell предлагает решения, которые подключают активы и оборудование к облаку и используют аналитические модели Honeywell и компаний-партнеров, чтобы помочь заказчикам наблюдать за состоянием активов и избежать незапланированных простоев, а также излишнего технического обслуживания. На смену техобслуживанию по графику приходит обслуживание по состоянию. При этом безопасность и надежность работы оборудования радикально повышаются, а расходы на эксплуатацию снижаются.
Прогностическая аналитика помогает точнее управлять запасами, анализировать рыночную ситуацию и цены на сырье. Она используется и для оценки будущего состояния нефтегазодобывающих активов и т. д.
Перспективы IIoT
Переход к новому индустриальному укладу повысит качество продукции и позволит выпускать нестандартные изделия по цене массовых. Новые производства станут более производительными и безопасными.
В совокупности технологии Индустрии 4.0 обеспечивают возможность создать единую экосистему, в которую будут вовлечены не только работники конкретного предприятия, но и поставщики сырья и оборудования, а также покупатели конечной продукции. Очевидно, что наилучшие перспективы есть у тех IIoT-продуктов, которые разрабатываются с учетом существующих на рынке аппаратных платформ. Качественное решение в области промышленного Интернета вещей невозможно без сотрудничества производителей оборудования, лицензиаров решений и сервисов и других экспертов.
Многие инструменты Индустрии 4.0 используются в России уже сегодня. Одним из лидеров по внедрению IIoT выступает нефтегазовая отрасль. На государственном уровне поставлена задача освоения цифровых технологий в электроэнергетике, сельском хозяйстве, ЖКХ, логистике и т. д. Очевидно, что рынок технологий, обеспечивающих реализацию концепции «Индустрия 4.0», будет и дальше стремительно расти – ведь в современном мире цифровые решения становятся условием конкурентоспособности производств.
