Индустрия 4.0 объяснена: что это значит для умного производства

Индустрия 4.0 и умное производство. Что означают эти термины? Могут ли они использоваться взаимозаменяемо или нет?

Сегодня почти невозможно быть в производственной отрасли или отрасли промышленной автоматизации и не слышать эти модные слова, используемые в той или иной форме. Они кажутся вездесущими, активно обсуждаемыми лидерами мыслей, отраслевыми экспертами, стратегами и руководителями компаний. Они написаны в миссионных заявлениях и даже являются частью годовых целей для многих компаний, что дает впечатление, что все точно знают, что они такое. Но если копнуть немного глубже и начать спрашивать людей, что они значат, вы обнаружите, что они либо будут честны и скажут «У меня есть представление, но я не действительно знаю», либо дадут вам совершенно другой ответ, чем следующий человек. И если это так, это сделало бы использование или достижение чего-либо, связанного с этими концепциями, трудным, не так ли?

Цель этой статьи — помочь прояснить эти концепции, определяя их, объясняя их отношения друг к другу и к вашей организации, и, что самое важное, отвечая на вопрос: почему они такие большие сейчас?

Для этого нам нужно адресовать, почему людям трудно определять эти термины. Простой ответ: нет универсального определения, которое люди могут пойти посмотреть.

Рождение Индустрии 4.0

Индустрия 4.0 (также известная как Industrie 4.0 в Европе), как термин и концепция, была приведена к жизни в 2011 году на Hannover Messe, где Bosch описал широкое внедрение информационных и коммуникационных технологий в промышленное производство. Вся отрасль, вместе с немецким правительством, проявила интерес к этой идее. Рабочая группа по Индустрии 4.0 была сформирована, возглавляемая исполнительным Bosch Зигфридом Дайсом и Хеннингом Кагерманном, бывшим председателем и CEO SAP и президентом Немецкой национальной академии науки и инженерии (acatech). В 2013 году эта рабочая группа представила набор рекомендаций по внедрению Индустрии 4.0 немецкому федеральному правительству. С этого момента четвертая промышленная революция родилась, и члены рабочей группы стали признаны как отцы-основатели и движущая сила за Индустрией 4.0.

85-страничная работа, разработанная рабочей группой Индустрии 4.0, начинается с объяснения того, как мы входим в четвертую промышленную революцию, отсюда отсылка к «4» в «Индустрия 4.0». Чтобы помочь понять четвертую промышленную революцию, помогает напомнить всем о первых трех и о том, как мы дошли до этой точки.

История промышленных революций

Первая промышленная революция, которая часто называется «ТЕЙ» Промышленной революцией, на самом деле просто первая из четырех революций до сих пор.

• Первая революция перешла от ручной к механической, используя паровую и водную силу, заменяя сырую мышечную силу.
• Вторая революция воспользовалась электричеством и сборочной линией для генерации массового производства.
• Третья революция взлетела с использованием электроники и ПО, самым знаковым примером этих двух сходящихся вместе будучи компьютер — и Программируемый логический контроллер (ПЛК) в промышленной настройке. Это дало подъем эре высокого уровня автоматизации.
• Четвертая революция — это революция, происходящая прямо сейчас, согласно этому исследованию. Физический мир, цифровой мир и виртуальный мир сталкиваются вместе, создавая умные продукты, процедуры и процессы, и умные заводы. Исследование продолжает описывать эту революцию, приносимую преимущественно кибер-физическими системами и Интернетом вещей для создания высокоинтеллектуальной, интегрированной и автоматизированной производственной экосистемы, простирающейся далеко за пределы традиционного «заводского пола».

Когда я говорю кибер-физические системы, я отношусь к интеграции физических процессов, вычислений и сети. Согласно cyberphyiscalsystems.org, встроенные компьютеры и сети мониторят и контролируют физические процессы с петлями обратной связи, где физические процессы влияют на вычисления и наоборот.

Интернет вещей (IoT) относится к взаимосвязанной сети устройство-к-устройству коммуникации, которая не нуждается в человеческом или компьютерном интерфейсе, обычно пользуясь интернетом. Насколько я могу судить, фраза «Интернет вещей» удивительно датируется 1999 годом. Сотрудник Proctor and Gamble использовал ее для описания радиочастотной идентификации, и с тех пор фраза постоянно расширялась и эволюционировала, чтобы включать множество вещей. Она легко могла бы быть темой обсуждения самостоятельно.

Попытка определить Индустрию 4.0

Собирая все это вместе, Индустрия 4.0 не просто вопрос подключения машин и продуктов через Интернет. Это смена парадигмы в том, как мы организуем, управляем и подходим к бизнесу. Как общество, мы начинаем чувствовать влияния Индустрии 4.0 уже. Не только компании инвестируют, но также правительства по всему миру вливают много денег в эту идею как путь будущего.

Рабочая группа охарактеризовала Индустрию 4.0 как концепцию, сфокусированную на создании умных продуктов, процедур и процессов, и умных заводов. Но это утверждение настолько грандиозное и расплывчатое, что оно предоставляет почти никакой помощи. Со всеми этими видениями разговорами мы можем легко взволноваться и энергизироваться, но мы все еще не имеем определения. Рабочая группа Индустрии 4.0 не действительно предоставила одну — и отсутствие определения делает эту концепцию такой абстрактной и запутанной.

С тех пор, как рабочая группа собралась, люди привязались к концепции Индустрии 4.0 по всему миру. Каждая страна пыталась определить ее в своем контексте так, как они видят уместным, что, конечно, означает разные идеи везде.

На своем самом базовом уровне Индустрия 4.0 — это широкий термин, охватывающий разные перспективы, отрасли, корпоративные функции, технологии и поля. Что я нашел — большинство экспертов в области считают ее голлистическую концептуальную базу одной из ее ключевых сил. Фокус и понимание Индустрии 4.0 постоянно эволюционируют из-за высокого уровня активности и непрерывного развития новых подходов, концепций и решений со стороны провайдеров решений, производителей железа, бизнесов, исследовательских институтов и даже правительственных агентств.

В чем разница между Индустрией 4.0, цифровой трансформацией и умным производством?

Как уже упоминалось, нет согласованного формального определения для Индустрии 4.0. То же самое касается цифровой трансформации и умного производства. Многие организации и стандартизационные органы работали над попыткой определить это новое пространство, пока без успеха. Совместная рабочая группа 21 между стандартами IEC и ISO, вероятно, продвинулась дальше всего, и у них все еще, вероятно, годы впереди. В настоящее время они выбрали фокус на фразе «умное производство» как способ взять кусок Индустрии 4.0 и сузить фокус. До сих пор их текущее определение (все еще на стадии черновика) для умного производства: «Производство, которое улучшает свои аспекты производительности с интегрированным и интеллектуальным использованием процессов и ресурсов в кибер, физических и человеческих сферах для создания и доставки продуктов и услуг, которые также сотрудничают с другими доменами внутри цепочек стоимости предприятий.»

Национальный институт стандартов и технологий (NIST), как другой пример, определяет умные производственные системы как «полностью интегрированные, коллаборативные производственные системы, которые реагируют в реальном времени для встречи меняющихся требований и условий на заводе, в сети поставок и в потребностях клиентов.»

Существует бесчисленное множество других групп, пытающихся определить эти концепции и поставить свой пал в землю с конкретным термином. В Международном обществе автоматизации (ISA) мы признаем, что эти термины и их ассоциированные концепции эволюционируют и будут продолжать меняться. Таким образом, мы решили (пока) сфокусироваться на концепции «умного производства» и думать об этом как об экосистеме, которая позволяет заводам, складам, цепочкам поставок и так далее быть полностью интегрированными и гибкими для выполнения клиентского спроса на доставку продукта или услуги. Хотя аргументы могут быть сделаны для дифференциации между другими большими модными словами вроде «Индустрия 4.0» и «цифровая трансформация», они часто используются взаимозаменяемо.

Независимо от семантики, эти концепции сводятся к сбору и использованию огромного количества данных для принятия лучших решений, говорящим бизнес-лидерам, что делать и когда делать. Цель большинства инициатив Умного Производства, следовательно, — идентифицировать возможности для автоматизации операций и использовать аналитику данных для управления лучшей гибкостью, увеличением эффективности, улучшением качества и сокращением времени выхода на рынок компании. Что делает все это возможным — коллективное применение разных передовых технологий, которые делают производство более соединенным, более интеллектуальным и более динамичным.

Мой совет: что все это значит?

Выберите термин и бегите с ним. И «Индустрия 4.0», и «умное производство» могут быть подуманы как видения или путешествия, а не как пункты назначения с четкими границами. Это означает, что эти концепции действительно в глазах смотрящего. Они могут и будут означать разные вещи для разных людей и разных компаний. И это нормально! Так что вместо ожидания формального определения от отрасли, вы должны выяснить, что это значит для вашей компании. Установите видение, используя обсужденные концепции, и коммуницируйте это видение по всей организации.