Понятие Индустрии 4.0, четвертой промышленной революции, еще не успело привлечь внимания населения земного шара. Однако эта тема все чаще становится предметом оживленных дискуссий профессионалов различных отраслей. Что же скрывается за этим термином? Какие технологии являются движущей силой? И каких эволюционных изменений стоит ожидать в будущем? В этом мы и собираемся разобраться.
Немного предыстории
Термин «Индустрия 4.0» был впервые упомянут в 2010 г., когда в разработанном немецким правительством проекте «Высокотехнологичная стратегия Германии 2020 (High-Tech Strategy 2020 for Germany)» была выдвинута стратегия полной интеграции физического и компьютерного миров для достижения абсолютно нового уровня оптимизации производства. Эта концепция была представлена на Ганноверской ярмарке-2011, а в 2012 г. очень похожие идеи уже обсуждались за океаном, в штаб-квартире компании General Electric. Позднее подключились и другие страны.
Цель концепции «Индустрии 4.0» − трансформация промышленности, основанная на интеграции производственных и бизнес-процессов, а также объединении всех участников, от поставщиков до клиентов, в цепочку ценности компании для обеспечения гибкого и индивидуализированного производства продукции. Названная цель достигается посредством использования следующих инструментов (новейших технологий):
- киберфизические системы (Cyber-physical system − CPS);
- Интернет вещей (Internet of Things − IoT);
- облачные вычисления (Cloud computing);
- искусственный интеллект (Artificial intelligence − AI);
- коллективный интеллект (Collective intelligence − CI);
- машинное обучение (Machine learning);
- дополненная реальность (Augmented reality);
- аддитивное производство (Additive manufacturing) и др.
Многие специалисты в сфере ИТ независимо друг от друга высказывают мысли о том, что AI, CI, облачные вычисления и машинное обучение пришли из веб-технологий и позволили взглянуть на автоматизацию производства и оказание услуг под принципиально новым углом. Внедрение коллективного и искусственного интеллекта помогает в высокой степени автоматизировать разработку, производство, распространение и доставку товаров и услуг.
Ярчайшим примером может послужить компания Uber, которая интенсивно применяет коллективный интеллект, чтобы, с одной стороны, создать конкуренцию, с другой − способствовать сотрудничеству водителей такси и потенциальных пассажиров. В комбинации с искусственным интеллектом и машинным обучением, выполняющими оптимизацию алгоритмов, получился революционный сервис такси по максимально доступной цене.
Не менее выдающимся примером Индустрии 4.0 является компания Tesla. Она также полагается на коллективный и искусственный интеллект для разработки своих продуктов, их производства и продажи через сеть Интернет. В ближайшем будущем Tesla планирует осуществлять доставку продукции по адресу клиента, используя свои новые автономные грузовики на электрической тяге. Как только это будет реализовано, компания Tesla полностью замкнет цикл Индустрии 4.0, другими словами, создаст максимальную автоматизацию от стадии разработки продукта до доставки клиенту.
Блокчейны
Еще одним ИТ-инструментом, играющим большую роль в становлении «Индустрии 4.0», является технология распределенных реестров (Distributed Ledger Technology − DLT), примерами которой могут служить согласование действий всех участников через Интернет вещей, а также отслеживание товаров или комплектующих в процессе доставки.
Распределенный реестр – это база данных, элементы которой равноправны, т. е. децентрализованы, и размещены в удаленных друг от друга точках. Технология распределенных реестров получила широкую популярность, когда весь мир заговорил о криптовалюте биткоин (BTC) и протоколе, на котором она основана, − блокчейн.
Многие считают, что понятия «блокчейн» и «распределенный реестр» синонимичны, хотя на самом деле технология блокчейн является разновидностью технологии распределенных реестров. Принципиальное отличие состоит в том, каким образом блокчейн объединяет блоки в цепочку: при создании нового блока блокчейн генерирует контрольную сумму из транзакций, вошедших в предыдущий блок, известную как хеш, и добавляет значение этой суммы в новый блок, таким образом формируя монолитную цепочку. Поскольку экземпляры цепочки децентрализованно хранятся на множестве компьютеров, не зависимых друг от друга, в нее невозможно вмешаться и фальсифицировать данные.
В рамках Индустрии 4.0 технология блокчейн была испытана на грузоперевозках IBM совместно с одной из лидирующих транспортных компаний Maersk. Они осуществили проверку обоснованности концепции и подтвердили, что технология блокчейн вполне применима для отслеживания контейнеров в процессе доставки. Целью проекта было сокращение трудозатрат и бумажной волокиты. Через разработанную платформу вся цепь поставщиков может получать мгновенный доступ к информации о статусе груза и, исходя из этого, планировать свои дальнейшие действия. В будущем к этой платформе предполагается подключить другие транспортные компании, порты и таможенные службы. Таким образом, с учетом автоматизации обновления статусов грузов, сокращения времени и трудозатрат на ведение документооборота, минимизации ошибок при доставке компания Maersk предполагает существенно снизить цены на свои услуги.
В качестве еще одного примера можно рассмотреть стартап Everledger. Он применяет технологию блокчейн для ведения реестра по бриллиантам, регистрируя историю их купли-продажи и владельцев, в результате увеличивая доверие покупателей. В дальнейшем стартап собирается расширить применение технологии и использовать блокчейн для ведения реестров по другим предметам роскоши.
Нюансы блокчейнов
Несмотря на привлекательность и надежность, технология блокчейн не сможет быть широко использована Индустрией 4.0. Основной причиной является низкая скорость обработки транзакций (для блокчейна биткоина до лета прошлого года она составляла максимум семь транзакций в секунду), поскольку верификация блока со стандартным размером в 1 Мб занимает около 10 минут.
Другая причина кроется в известной проблеме взаимоисключающих запросов, которые могут привести к конфликтам на этапе формирования цепочки блоков. Например, в случае с BTC возможен сценарий, при котором во время перевода денег на определенный адрес, в частности поставщика услуг, тут же отсылается запрос на перевод этих денег на другой адрес. Таким образом, поставщик оказывает услугу, но не получает деньги. Для исключения подобного сценария была создана процедура подтверждения транзакций. Выражается это в том, что транзакция считается подлинной и завершенной при условии, что блокчейн обработает как текущий, так и несколько последующих блоков.
Однако прогресс не стоит на месте. Неустанно экспериментируя с технологией распределенных реестров, разработчики устраняют недостатки, ассоциируемые с технологией блокчейн. В России была создана технология «#MetaHash», которая на этапе испытаний показала уникальные результаты.
Команда «#MetaHash» смогла достичь обработки 5 млрд транзакций в день в сравнении с 2 млн транзакций у существующих криптовалют; увеличила скорость подтверждения транзакций до 1 секунды на первое подтверждение и до 3 секунд на финальное подтверждение для большинства транзакций против имеющихся 30 секунд и полутора минут соответственно у существующих криптовалют. Достигается это за счет расслоения механизма совершения транзакций. Кроме двух базовых слоев – кошельков и майнеров – в #MetaHash добавлены узлы распространения информации (Torrent Node), верификации (Verification Node), первичные и вторичные слои ядра (Master Npde и Slave Node) и резервная копия, которая может храниться в биткоин или Etherium. Внешние слои как раз и позволяют ускорить транзакции за счет консолидации микротранзакций и преобразования их в сложные многосторонние для резервных криптовалют.
Таким образом, #MetaHash чуть больше, чем модернизированный блокчейн. Так же как платежные системы ускоряют и буферизируют платежные транзакции по пластиковым картам, так и #MetaHash поможет существующим криптовалютам стать приемлемым инструментом для массовых платежей. Антон Аграновский, сооснователь проекта #MetaHash описывает технологию следующим образом: «#MetaHash – это децентрализованная сеть обмена цифровыми активами и платформа для создания децентрализованных приложений, работающих в реальном времени».
Платформа #MetaHash позволит любому проекту стать полностью децентрализованным, иметь надежные и быстрые хранилища данных и финансовых транзакций. Это может пригодиться тысячам проектов уже сейчас, но существующие блокчейн-операторы не способны обеспечить необходимые скорости обработки запросов и другие характеристики. Антон Аграновский прогнозирует, что проект его компании станет основой многих инструментов Индустрии 4.0.
Перспективы
По состоянию на 2018 г. Индустрия 4.0 перестает быть концепцией, изучаемой в научных статьях и лабораториях. Согласно исследованиям таких компаний, как PwC и Gartner Group, она медленно, но верно финансируется крупными корпорациями и материализуется в конкретных проектах.
Чего ожидать в будущем от предприятий, реализующих концепцию «Индустрия 4.0»? На основании статистических данных и их анализа эксперты склонны полагать, что 10% валового мирового продукта к 2027 г. будет храниться в распределенных реестрах. Распространение концепции «Индустрия 4.0» будет проходить совместно с повышением культурного уровня людей и увеличением прозрачности корпоративного бизнеса. По прогнозам экспертов, в сравнительно короткий срок все несовершенства предприятий, пытающихся реализовать концепцию «Индустрия 4.0», будут преодолены. Можно с уверенностью заявить о том, что Индустрия 4.0 станет движущей силой цифровой промышленной революции в ближайшие годы и резко увеличит долю децентрализованных технологических решений.
