Объяснение Индустрии 4.0:история, преимущества и ключевые технологии

Обновлено 25 февраля 2021 г.

Что такое Индустрия 4.0?

Индустрия 4.0, или Четвертая промышленная революция, описывает, как компьютеры, данные и автоматизация объединяются, чтобы изменить производственные и рабочие процессы. Опираясь на ПК и управляемую Интернетом Третью промышленную революцию, 4.0 стирает границу между цифровыми и физическими системами, привнося автоматизацию, искусственный интеллект, Интернет вещей и многое другое в повседневные операции. В отличие от предыдущих революций, которые были сосредоточены исключительно на технологических прорывах, «Индустрия 4.0» подчеркивает, как развивающиеся технологии меняют повседневную жизнь.

Почему «Индустрия 4.0» важна

«Индустрия 4.0» опирается на существующие технологии — крупномасштабные вычисления, облачное хранилище данных и аналитику в реальном времени — для устранения разрозненности данных и обеспечения прозрачности между организациями по всему миру. Он решает современные производственные проблемы:острую глобальную конкуренцию, нестабильные рынки, сложные циклы производства продукции и необходимость быстрого получения аналитической информации на основе данных. Используя профилактическое обслуживание и гибкое производство, компании сокращают время простоев, снижают затраты и ускоряют инновационные циклы.

В отличие от прошлых революций, которые просто добавляли новые инструменты, 4.0 смещает акцент на непрерывные инновации, позволяя компаниям тестировать и внедрять новые бизнес-модели с беспрецедентной скоростью. В приоритете клиент:ускорение вывода продукции на рынок, производство по требованию и индивидуализация высокого уровня. Работники тоже получают выгоду:повторяющиеся задачи уступают место решениям проблем с использованием передовой робототехники и Интернета вещей.

Драйверы перехода к «Индустрии 4.0»

• Требования клиентов – Потребители ожидают более быстрых, дешевых и экологически чистых продуктов. Персонализация, которая когда-то была дорогостоящей, теперь стала рутиной благодаря таким технологиям, как 3D-печать.
• Использование данных – Производители генерируют обширные исторические данные. Превращение этой информации в действенную информацию улучшает прогнозирование спроса, планирование производства и техническое обслуживание.
• Глобальная связь – Облачные вычисления и повсеместное подключение устраняют географические барьеры, обеспечивая сотрудничество в реальном времени от цепочки поставок до доставки.

Эволюция производства

Производство прошло через четыре крупные промышленные революции, каждая из которых определялась технологическим скачком.

Первая промышленная революция (конец 1700-х – начало 1800-х годов)

Переход от ручного труда к механизированному производству с использованием механических ткацких станков, паровых машин и машин с водяным приводом.

Вторая промышленная революция (конец 1800-х – начало 1900-х годов)

Быстрая индустриализация и стандартизация, вызванная электричеством, телеграфом, сталью и первыми сборочными линиями.

Третья промышленная революция (середина ХХ века)

Цифровая революция, отмеченная микропроцессорами, персональными компьютерами, мобильными телефонами и Интернетом, возвещает век информации.

Четвертая промышленная революция (современная эпоха)

Автоматизация и межмашинная связь создают «умные» заводы, профилактическое обслуживание и аддитивное производство. Люди все больше отстраняются от повторяющихся задач.

Пятая промышленная революция (намечающаяся)

Некоторые эксперты рассматривают Индустрию 5.0 как партнерство между людьми и машинами, в котором особое внимание уделяется творчеству и интеллекту человека. Примерами могут служить Neuralink и панели мониторинга операторов, которые сочетают человеческий контекст с машинными данными.

Эффективное внедрение Индустрии 4.0

1. Управление изменениями – Избегайте правила 20/60/20. Вовлеките 60% сотрудников, которые настроены скептически, объяснив видение и инвестируя в обучение. Инклюзивность и ясность способствуют принятию.
2. Проактивное обслуживание – Переход от реактивных исправлений к прогнозному и предписывающему обслуживанию на основе данных. Используйте машинное обучение, чтобы планировать ремонт до того, как возникнут сбои, и изучите возможности автономной самодиагностики.
3. Безопасный обмен данными – Обмен данными в режиме реального времени с поставщиками улучшает прогнозирование, но требует надежной кибербезопасности. Внедряйте безопасное облачное хранилище, шифрование и сегментацию сети с первого дня.

Преимущества Индустрии 4.0

Повышение эффективности и производительности

Распределение ресурсов на основе данных сокращает отходы, сокращает время простоев и устраняет необходимость в чрезмерных запасах запасных частей.

Большая гибкость

Аналитика в режиме реального времени способствует быстрому принятию решений, обеспечивая возможность единоразового запуска производства и оперативное реагирование на изменения рынка.

Финансовая прибыль

Увеличение объемов производства, снижение эксплуатационных расходов и улучшение качества продукции напрямую приводят к увеличению доходов и повышению прибыльности.

Проблемы, которые необходимо преодолеть

Перегрузка данных

Производители часто сталкиваются с большим количеством данных, чем они могут обработать. Эффективное управление данными, нормализация и простые в использовании инструменты машинного обучения необходимы для преобразования необработанных данных в полезную информацию.

Нехватка талантов

Спрос на ученых, аналитиков и специалистов по искусственному интеллекту намного превышает предложение. Программы повышения квалификации и платформы low-code могут помочь преодолеть этот разрыв.

Культурное сопротивление

Цифровая трансформация может поставить под угрозу безопасность рабочих мест и нарушить существующие рабочие процессы. Создание открытой культуры сотрудничества и четкого общения снижает сопротивление и ускоряет внедрение.



Ключевые технологии Industry4.0

Ниже приведены десять основополагающих технологий, которые станут движущей силой Четвертой промышленной революции:

Большие данные и аналитика

Большие объемы данных датчиков и процессов хранятся и анализируются с помощью периферийных вычислений и машинного обучения.

Автономные роботы

Машины, которые работают независимо и принимают решения в режиме реального времени с помощью искусственного интеллекта.

Моделирование и цифровые двойники

Виртуальные копии физических систем, позволяющие проводить тестирование, оптимизацию и прогнозное моделирование.



Горизонтальная и вертикальная интеграция систем

Беспрепятственная связь между отделами и уровнями иерархии, обеспечивающая свободный поток данных.

Промышленный Интернет вещей (IIoT)

Устройства Интернета вещей, предназначенные для промышленного использования, такие как интеллектуальные системы управления HVAC и датчики машин. Такие платформы, как MachineMetrics, преобразуют данные цеха в полезную информацию.

Кибербезопасность

Защита расширенной поверхности атак, создаваемой подключенными компьютерами и облачными сервисами.

Облако

Удаленные вычислительные ресурсы по требованию, которые снижают потребность в локальном оборудовании.

Аддитивное производство

3D-печать и связанные с ней процессы, позволяющие создавать объекты слой за слоем.

Искусственный интеллект

Системы, которые учатся на данных и самостоятельно делают выводы.

Дополненная реальность

Наложение цифровой информации на физический мир для поддержки обучения, обслуживания и проектирования.



Industrial DataOps:расширение возможностей Industry4.0 с помощью быстрой и надежной аналитики Технологии Industry4.0:реальные примеры, способствующие трансформации производства