Индустрия 4.0

Новая открытость как новая реальность

24 октября исполнился ровно год, как журнал «Умное производство» выходит без его основателя и первого главного редактора Геннадия Климова. Точнее, без его физического присутствия: заданные им стандарты и подходы к формированию контента остаются эффективным рабочим инструментом творческого коллектива «УмнПро»; созданное во многом его усилиями сообщество авторов-экспертов по-прежнему обеспечивает наших читателей высококачественной аналитикой по широкому тематическому спектру и помогает нам всегда быть в тренде; его производственные, управленческие, философские идеи на годы вперед определяют нашу повестку и получают развитие на страницах издания. Так получилось, что квинтэссенцией этих идей и замыслов стал текст, написанный Геннадием Андреевичем за два месяца до ухода — его доклад «Цифровое проектирование реконструируемых машиностроительных предприятий», с которым он выступил на «Гидроавиасалоне-2018», прошедшем в Геленджике в начале сентября прошлого года. Мы публикуем его сегодня с сокращениями. И это не просто дань памяти: в материалах этого и предыдущих номеров «УмнПро» можно найти множество подтверждений основной мысли доклада Геннадия Климова о том, что умное делание — это живая система, и поэтому она всегда самосовершенствуется, расширяется вовне, проникая во все сферы, меняя окружающие культурные среду и ландшафты. И что Умное производство, опираясь на развивающиеся технологии блокчейна и умные иерархии, формирует открытый мир умных контрактов и высокого взаимного доверия.
21 ноября 2019
Дмитрий Тонишев, главный редактор журнала «Умное Производство»

Часть 1.

Прежде всего надо, наверное, сразу объяснить, что такое умное производство и что вообще означает понятие «умное». Сегодня появилось очень много спекуляций на эту тему, когда рассказывают про «умные фабрики», подменяя это понятие демонстрацией купленных за рубежом программных пакетов для САПР (систем автоматизированного проектирования). Да, сейчас возможности автоматизированного проектирования в связи с доступом к супер компьютерам значительно выросли, но это всего лишь малый фрагмент умного производства.

Идеи умных производств вырос ли из попыток создать еще в 80-х годах ХХ века ГПС (Гибкие производственные системы) взамен конвейеров. По мере развития индустрии в ХХ веке возникала всё большая необходимость выпуска изделий малыми сериями или даже единичными образцами. При этом общим запросом было создание производственной системы, выпускающей штучную продукцию по себестоимости конвейерного производства. И это казалось уже достижимым благодаря появлению компьютеров и развитию кибернетики.

Новый этап начался в 2007 году, когда Радислав Бирбраер, один из самых заметных отечественных теоретиков машиностроения, сформулировал впервые понятие «умное производство». Группа компаний Сол вер, которую возглавляет Бирбраер, начала применять новую доктрину модернизации, получившую название «Три проекта», при проектировании самых разнообразных умных производств. Это было как строительство новых производств, так и модернизация действующих. Стандартная эффективность применения методик Бирбраера по оптимизации организации машиностроительного производства — это повышение производительности труда, к при меру, на механообработке, в 10-15 раз по сравнению с показателями на момент начала реконструкции. Со временем в этой парадигме стали работать и другие инжиниринговые фирмы. Появилась определенная кооперация и специализация. Во круг журнала «Умное производство» сформировался целый клуб лидеров инжиниринга.

Через четыре года после Бирбраера концепцию Четвертой промышленной революции сформулировал в 2011 году Клаус Шваб — президент Всемирного экономического форума в Давосе. После этого все заговорили об Индустрии 4.0. Однако Индустрия 4.0 — это определенный этап, но все же это еще не Индустрия, которая возникнет на основе теории «умного делания».

Что же такое умное производство?

Это цифровая экосистема, в ко торой взаимодействуют люди и машины, она способна выпускать единичную продукцию или продукцию малыми сериями по себестоимости, не превышающей массовое производство на конвейерах.

Отличием умных производств от тех же ГПС является способность их к самообучению, сохранению и накоплению лучших проектных решений, производственных практик, приемов труда, нормативов и методик стимулирования. В умном производстве происходит непрерывное формирование и обновление стандартов и нормативов.

При этом на нижних уровнях про изведенной иерархии осуществляется аппаратный тотальный контроль за оборудованием и персоналом, состоянием здания, а на верхних уровнях создаются атмосферные проектные хабы, стимулирующие творчество персонала. Производство становится умным, когда в нем безграничная свобода стимулирует поток непрерывных изменений, а тотальный контроль обеспечивает вечное хранение и актуализацию возникших в результате изменений лучших практик.

И еще одно важнейшее качество умного делания в том, что это живая система. Поэтому умное производство всегда расширяется вовне, в смежные сферы, меняя окружающие культурные среду и ландшафты. Умное производство, опираясь на развивающиеся технологии блокчейна и умные иерархии, формирует открытый мир умных контрактов и высокого взаимного доверия.

Стратегическое управление умным производством сводится к управлению сложностями, а тактическое управление — к оцифровыванию процессов. Стратегия и тактика в умном делании всегда должны находиться в гармонии.

Часть 2.

Прежде всего умное производство — это цифровая экосистема, в которой есть несколько уровней, сбалансированных между собой. По говорим подробнее об уровнях производственной иерархии.

Рассмотрим самый верхний уровень — стратегическое управление.

Верхушка пирамиды формирует три сферы дополненной реальности умного производства:
1. Цели, ценности и традиции.
2. Комьюнити, — создание и развитие сообществ/структур с сетевой иерархией как онлайновых, так и офлайновых.
3. Связи с общественностью, создание репутации компании и сонма устойчивых брендов, связанных с компанией.

Все эти три сферы в живых системах осуществляют экспансию. Первая сфера направлена вовнутрь производственной экосистемы, а две другие — вовне.

В первом контуре формируются цели и ценности компании, внутренние уставы и технические регламенты, этика и эстетика, которые и определяют долгосрочные перспективы и глобальную конкурентоспособность.

Сейчас в промышленном секторе растет интерес к коллективному решению творческих проблем на этапе концептуального проектирования. Новые IT обеспечивают более структурированную среду для изобретателей, дизайнеров, инженеров и лиц, принимающих решения. В результате появилась новая категория инструментов, известная как Автоматизация Инноваций (Computer-Aided Innovation — CAI). Следующий эволюционный шаг в развитии CAI — использование достижений в области информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), обычно называемых Web 2.0. По определению Тима О’Рейли Web 2.0 — методика проектирования систем, которые путём учёта сетевых взаимодействий становятся тем лучше, чем больше людей ими пользуются.

Вторая парадигма: переход от технологий закрытых инноваций к открытым, когда организуется совместная работа широкого круга экспертов. Самые успешные инновации возникают, когда идеи сталкиваются, перегруппировываются, сливаются и развиваются в рамках инновационного «торнадо». Среду, где возникает такое «торнадо», мы называем проектным хабом. Условием для возникновения такого «торнадо» является создание среды для диалога всех участников.

Эволюция происходит всегда революционно, неожиданно и скачками, но всегда по одним и тем же правилам. Кто не успевает воспользоваться окном возможностей и пройти через ее «узкое горлышко», тот утилизирует ся самой жизнью. Это касается любой экономической или социальной системы. Цифровизация осуществляет только накопление и сохранение лучших производственных практик, инженерных решений, методик маркетинга и взаимодействия с персоналом, но сама по себе цифровизация — это косность. Революционные переходы являются результатом свободного творчества коллективов. Но для реализации такого творчества необходимы специально спроектированные пространства, ландшафты и наличие специально созданных IT умных коммуникаций.

Часть 3.

В машиностроении за последние сто лет сложился универсальный язык семиотических символов и знаков, позволяющий описать машину и технологию ее изготовления. Именно наличие единого всемирного технического языка делает возможным то, что инженер в Хабаровске понимает документацию, созданную инженером в Харькове или Лиссабоне.

Он включает:
спецификацию (граф входимости);
графическое описание формы де тали и ее изменений в процессе производства (в начале цикла — это заготовка, в конце цикла — готовая деталь) плюс подтверждающие расчеты на прочность, надежность и пр.;
коды (обозначение) материала де тали (химический состав, характеристики прочности и пр.);
допуски и посадки, системы соединения;
маршрутный техпроцесс (описание логистики движения детали или узла внутри производства);
операционный технологический процесс и программы для роботов и станков ЧПУ;
регламенты и инструкции по тех нике безопасности.

Всякая реальная машина — всегда по своей структуре иерархический граф, который выглядит как перевернутое дерево. Задача конструкторско-технологической под готовки производства сводится к решению многокритериальной задачи оптимизации: «Как создать семиотический код машины, которая, с одной стороны, имеет ценность для потенциальных покупателей, а с другой стороны, — ее в реальном производстве по приемлемой себестоимости и приемлемые сроки возможно из готовить?». Ваш успех или неудача в производственном бизнесе целиком зависит от вашего ответа на этот вопрос.

Сложность еще в том, что в реальном производстве движутся детали не одной машины, а сонмы различных машин — в реальном машиностроительном производстве в цехах на финишную сборку пытаются добраться иерархии целого леса «древовидных структур». В реальном, скажем авиационном, предприятии иногда в цехах движутся миллионы деталей и узлов, естественно, сталкиваясь и образуя заторы. Всем этим надо управлять. К тому же сама документация тоже постоянно изменяется, в силу ее доработки в процессе производства. При этом всегда есть часть деталей и узлов, материалов, поступающих от внешних поставщиков, что требует управления всей системой кооперативных связей в условиях большой неопределенности.

Одна из задач умных производств — вернуть владельцам бизнеса контроль над производственной стихией.

Достигается это созданием умной цифровой экосистемы, сбалансированной по уровням. Дело в том, что само производство — всегда тоже иерархия. На каждом этаже этой иерархии мы должны создавать собственный умный мир.

Задача бывает двух типов: мы проектируем новое производство, которое обеспечивает выпуск определенной номенклатуры изделий, или же мы пытаемся произвести очередное изделие на уже существующем предприятии. Это две принципиально разные задачи.

При проектировании нового предприятия главнейшей частью должен быть не только технологический и информационный проект, но и проект внутренней логистики, в кото ром важно сделать расчет складских запасов. Если у вас будут излишние запасы, это необоснованно увеличит стоимость вашего незавершенного производства, а если у вас запасы будут недостаточными, постоянной проблемой вашего производства станет дефицит материалов и комплектующих.

Еще с середины прошлого века во всем мире велись множественные разработки с целью создать интегрированную систему автоматизированного управления предприятием. Уже в то время предпринимались попытки автоматизировать процесс проектирования машин. В результате появились компьютерные системы автоматизированного проектирования. Появились технологические системы, позволяющие проектировать программы для станков с ЧПУ и роботов. Прошло больше 30 лет, но пока все это на большинстве пред приятий работает разрозненно — как локауты автоматизации. Все бы так и было, если бы в 2007 году не началась эра умного производства.

Надо понимать, что пытаться создать производство, в котором работают одни роботы, а управляется оно искусственным интеллектом, — задача решаемая, но бесполезная. Такое «неживое» предприятие никогда не сможет конкурировать с тем умным производством, где наряду с роботами есть люди, погруженные в творческую среду и дополненную реальность. Человек должен быть хозяином электронного производства. Иначе это не умное производство, а просто много-много электроники.

На нижнем производственном уровне важно создавать для персонала дополненную цифровую реальность, давая возможность сделать работу людей эффективной и контролируемой. Человек управляет машиной, и мы можем человеку об легчить работу, можем через датчики следить за его здоровьем, продлевая его жизнь.

На верхних этажах индустриальных пирамид успех определяют, наоборот, свобода и творческая атмосфера.

В ближайшее время усилия многих индустриальных инженеров будут направлены на создание инженерной антропологии, которая будет изучать законы разумного взаимодействия компьютеров и людей.

Геннадий Климов, основатель журнала «Умное Производство»

Часть 4.

Весной 2007 года у Радислава Бирбраера, одного из самых опытных инжиниринговых интеграторов, реализующих проекты модернизации машиностроительных предприятий, возникла идея создать открытое со общество проектировщиков пред приятий, построенных на совершенно новых умных принципах. Новый тип умных производств он назвал Intelligent Manufacturing (IM). Уже в мае 2007 года вышел на русском языке первый номер журнала «Умное производство».

Социолог Екатерина Шульман ввела понятие «новая транспарентность». Теперь мы знаем всё обо всём и обо всех. Мы знаем всё о станках, о зданиях и о людях. Intelligent Manufacturing (IM) — это цифровая экосистема, где все про всех известно. К этой новой ситуации надо привыкать. Сама среда и философия компании должна создавать синергии честности — это самое большое конкурентное преимущество. Поэтому в первом контуре умных производств в первую очередь формируются цели и ценности компании, внутренние уставы и технические регламенты, этика и эстетика, которые и определяют долгосрочные перспективы и глобальную конкурентоспособность.

И в заключение о безопасности. У нас к безопасности часто неверный подход. Мы из всего делаем тайну, ставим всякие там шифровальные машины, нанимаем тьму охранников. Всех подозреваем и за всеми следим. А надо ли все это в мире новой транспарентности? Вот, к примеру, Бог разве скрывает от кого-то что-то? Все на виду, все в открытом доступе в разных науках и разных религиях. Почему многие не видят Его? Они рассматривают Его родинки через призму отдельной науки или отдельной религии. Ничего нет надежней, чтобы спрятать иголку, как бросить ее в стог сена. Так и на умном пред приятии. Вы можете иметь распределенную умную фабрику, и никто даже не будет догадываться, где она рас положена. Это более экономичный подход к безопасности.

Вам же нечего прятать от ваших коллег, которые стали на путь по знания «умного делания». Потому что вместе вы становитесь сильнее, вызывая синергию. Ну, а прочие просто ничего не поймут.

В заключение хочу сказать: в во просе взаимоотношений человека и машины все же произойдет пере осмысление ролей. Машины будут прежде всего создавать дополненную реальность, в которой невозможно будет никому солгать. Это и есть мир новой транспарентности, новой открытости. В этом вся суть.