Индустрия 4.0: понятие и основные технологии



В статье автор рассматривает понятие «Индустрия 4.0», ее основные характеристики и технологии.

Ключевые слова: Индустрия 4.0, промышленная революция, интернет вещей, искусственный интеллект, большие данные, AR/VR.

Стремительное внедрение новейших технологий практически во все сферы жизни современного общества привело к глобальным изменениям. На данный момент процесс создания и внедрения технологических новшеств занимает временной промежуток меньший, чем когда-либо в истории. Такое ускоренное технологическое развитие способствует формированию абсолютно новых рынков, которые предоставляют потребителям качественно новые сервисы и услуги. Сегодня мы являемся свидетелями глобальной промышленной революции — результата научно-технического прогресса.

Каждая из предыдущих промышленных революций в корне меняла экономическое устройство и жизнь населения.

Основная цель данной статьи состоит в рассмотрении понятия «Индустрия 4.0», ее основных характеристик, технологий, а также примеров реализации.

Такое понятие, как «Индустрия 4.0» впервые появилось в Германии. Немецкое правительство в 2011 году разработало план по развитию промышленности, который заключался в том, чтобы объединить в целостное информационное поле промышленное оборудование и информационные системы, что привело бы к их функционированию без участия человека.

Цифры «4.0» в названии данного направления означают, что такой этап развития промышленности настолько перспективен, что может привести к четвертой промышленной революции [1, с. 60].

Промышленная революция подразумевает радикальное изменение общественных устоев, связанное с внедрением инновационных технологий [2, с.15].

Первую промышленную революцию связывают с появлением парового двигателя, что явилось толчком для индустриализации Европы.

Вторая промышленная революция произошла благодаря появлению электричества. Также, данный период характеризуется созданием Генри Фордом конвейера, что позволило достичь поточного производства.

Третья промышленная революция — значительный прорыв в развитии и использовании информационных технологий приводит к автоматизации производства.

Наконец, четвертая промышленная революция — предполагается полная автономность производства. Индустрия 4.0 строится на использовании концепции умного производства, хранении и обмене данными в киберпространстве, Интернете вещей, а также автоматизации.

Краткая характеристика промышленных революций представлена в таблице 1.

Таблица 1

Характеристика промышленных революций

Революция	Инновации	Итог
Первая промышленная революция (конец 18 в. — начало 19 в.)	Использование водяных и паровых двигателей, появление механизированных станков, металлургия	Развитие промышленного производства, импорта и экспорта
Вторая промышленная революция (вторая половина 19 в. — начало 20 в.)	Электричество, появление телефонной связи, использование двигателей и станков на горючем топливе	Внедрение автоматизации производства, станочная работа, железнодорожное сообщение
Третья промышленная революция (конец 20 в. — сегодняшние дни)	Развитие электроники, цифровизация, применение программного обеспечения	Автоматизация производства, появление робототехники, развитие всемирной сети

Источник: составлено автором

Как мы можем видеть, каждая из промышленных революций строится на 3 главных составляющих:

– сырье;

– технологии;

– организация управления и производства [1, с. 61].

Концепция 4.0 основывается на передаче данных о производимой продукции в режиме реального времени, что способно обеспечить максимальную осведомленность и прозрачность производства.

Предполагается использование киберфизических систем в производстве. Такие системы способны будут объединяться в единую сеть, саморегулироваться и изучать новые модели поведения. При помощи таких сетей появится возможность организовать производство с наименьшим количеством ошибок и неточностей, адаптировать продукцию под меняющиеся запросы потребителей. И все это способно происходить в реальном времени, в полностью автономном режиме, без участия человека.

На рисунке 1 представлен перечень технологий, на которых базируется Индустрия 4.0.

Рис. 1. Технологии индустрии 4.0

Рассмотрим каждую из вышеприведенных технологий подробнее.

Интернет вещей — система обмена данными между устройствами. IoT объединяет устройства в сеть и позволяет им анализировать данные, а также передавать их другим включенным в эту сеть объектам при помощи различных ПО или приложений. Такие устройства автономны, хотя люди могут необходимым образом настраивать их. IoT функционирует в режиме реального времени и включает в себя набор устройств, а также облачную платформу, к которой устройства обычно подключены при помощи Wi-Fi или Bluetooth.

По данным IoT Analytics, в 2020 году IoT-технологии получили наибольшее распространение в таких сферах, как энергетика, здравоохранение, транспорт, промышленность [3].

Примеры применения IoT-технологий в различных сферах приведены на рисунке 2.

Рис. 2. Применение IoT-технологий

Большие данные — структурированные или же неструктурированные массивы данных большого объема [3]. Их обработка производится с помощью специальных инструментов. В результате мы получаем статистику, есть возможность провести анализ, составить прогнозы и принять решения.

Необходимость использования больших данных заключается в выявлении всех ключевых факторов и принятии наиболее правильных решений. При помощи больших данных разрабатываются модели-стимуляции для того, чтобы проверить различные решения, идеи, продукты.

На сегодняшний день большими данными пользуются крупные корпорации, а также госорганы.

Искусственный интеллект способен решить множество проблем населения, исключая при этом человеческий фактор. Главные преимущества ИИ — высокая скорость работы с данными, обучаемость системы, существенная экономия на человеческом ресурсе.

Искусственный интеллект внедряется с целью освобождения человека от монотонной работы, осуществления поддержки при принятии решений, автоматизации небезопасных для жизни человека работ.

На сегодняшний день ИИ широко применяется при распознавании лиц на фото- и видеороликах, создании персональных ассистентов (Siri, Алиса, Алекса), в медицине (обработка данных с целью прогнозирования риска заболеваний).

Сейчас мы можем наблюдать за тем, как Индустрия 4.0 распространяется по всему миру. Такие страны, как США, Германия, Япония, Китай и другие активно следуют трендам цифровизации.

Японские и немецкие компании стали лидерами в сфере цифровиации.

Они разработали цифровую совместимость, поддерживающую сквозные процессы с партнерами по горизонтальной цепочке создания стоимости [3].

Цифровизация присутствует также и в американских компаниях, активно использующих ее при производстве товаров и услуг, в связи с чем, исследуется возможность использования инновационных бизнес-моделей.

Цифровизацию продуктов и услуг внедряют такие международные компании, как Siemens, Cisco, Thyssen и другие.

Компании, следующие тенденциям Индустрии 4.0 по статистике являются на 26 % более прибыльными. Тогда как компании, опирающиеся только на эффективный менеджмент, получают только 9 % дополнительной прибыли.

Аналитическая компания Gartner полагает, что к 2025 году цифровыми должны стать все организации в мире [3].

Тема коренной модернизации производства с использованием концепции 4.0 также широко распространена в России.

Пиковых значений новая промышленная революция на территории России должна достигнуть в период 2020–2030 [3].

Кейс использования элементов Индустрии 4.0 можно рассмотреть на примере компании СИБУР.

СИБУР — компания, занимающаяся производством и реализацией нефтехимической продукции на отечественном и зарубежном рынках.

Уровень цифрового развития данной компании является одним из самых высоких в стране. Компания снизила стоимость производственных затрат при помощи автоматизации, уровень которой достигает 84 %.

Также, компания использует VR-технологии в процессе обучения сотрудников. Сотрудники, в свою очередь, используют цифровые устройства, предоставляющие информацию о состоянии оборудования и текущих задачах.

Широко используется техническое зрение, при помощи которого можно заранее выявить внештатные ситуации в процессе производства.

На данный момент руководство СИБУРа рассматривает возможность использования сотрудниками устройств со встроенными телеметрическими модулями, при помощи которых можно будет отслеживать такие факторы, как местоположение, состояние здоровья и эффективность деятельности [4].

Таким образом, четвертая промышленная революция — качественно новый подход к производству, в основу которого легло массовое внедрение цифровых технологий.

Уже сейчас мы наблюдаем повсеместное внедрение информационных технологий, автоматизацию бизнес-процессов и использование искусственного интеллекта. Очевидно, что Индустрия 4.0 приведет к повышению производительности, повышению конкурентоспособности предприятий, созданию и выходу принципиально новых продуктов на рынок.

Литература:

1. Тарасов, И. В. Индустрия 4.0: Понятие, концепция, тенденции развития / И. В. Тарасов. — Текст: непосредственный // Стратегии бизнеса. — 2018. — № 6. — С. 58.
2. Шваб, К. Четвертая промышленная революция / К. Шваб. —: Бомбора, 2016. — 230 c.
3. Что такое индустрия 4.0 и что нужно о ней знать Подробнее на РБК: https://trends.rbc.ru/trends/industry/5e740c5b9a79470c22dd13e7. — Текст: электронный // РБК: [сайт]. — URL: (дата обращения: 04.01.2022).
4. Российская промышленность 4.0: как не опоздать на поезд в будущее. — Текст: электронный // CNEWS: [сайт]. — URL: (дата обращения: 19.01.2022).