Розмір шрифту: 

Щедріна О.І.

к.е.н., доцент,

ДВНЗ “Київський національний економічний університет

імені Вадима Гетьмана”, м. Київ

ORCID ID 0000-0002-8423-0895

Основні технології “Індустрії 4.0”

 

Концепція промислового розвитку “Індустрії 4.0” з’явилась в 2011 році в німецький програмі модернізації національної промисловості. З 2013 року подібні програми почали масово приймати інші європейські країни, США, Японія, Китай і ін., а пізніше термін “Індустрії 4.0” став загальноприйнятим. Основні цілі програм – прискорено зростання, модернізація та покращення конкурентоздатності ключових секторів, перш за все, в області засобів виробництва, інноваційний розвиток, впровадження нових бізнес-моделей.

“Індустрії 4.0” є частиною четвертої промислової революції й належить до цифровізації виробничих процесів в промисловості, енергетики, транспорту, інфраструктури та логістики. Концепція “Індустрії 4.0” є комплексною і дуже складною.

На теперішній час однозначного визначення терміну “Індустрії 4.0” не сформульовано. Багато авторів розуміють під цим терміном цифрову трансформацію промислового виробництва. Термін “Індустрії 4.0” включає в себе цілий спектр понять від сучасних технологій автоматизації виробництва і моделей оптимізації різних бізнес-процесів підприємств до реалізації елементів робототехніки і повсюдного впровадження технологій интернет речей.

Концепція “Індустрії 4.0” передбачає об’єднання сучасних інформаційно - комунікаційних технологій (в тому числі інтернет - технологій) з виробничим обладнанням і засобами автоматизації, що скероване на організацію і контроль всього ланцюжка створення собівартості протягом всього виробничого циклу продукту й услуги. Ціль концепції значне збільшення гнучкості і оптимізація ціноутворення, а також індивідуалізація продукції та послуг завдяки інтенсивної взаємодії споживачів і виробників. Суть концепції в тому, що матеріальний світ сьогодні поєднується з віртуальним, в результаті чого створюються нові кіберфізичні комплекси, які поєднані в єдину цифрову екосистему. “Індустрії 4.0” означає все більшу автоматизацію абсолютно всіх процесів та етапів виробництва: від цифрового проектування виробу, створення його віртуальної копії – до віддаленого налаштування обладнання на заводі відповідно до технічних вимог для випуску цього конкретного “розумного” продукту. Виробник автоматично замовляє необхідні компоненти в потрібній кількості, контролює їхню поставку, має можливість відслідковувати шлях готового продукту від складу заводу та магазину до кінцевого клієнта. Після продажу продукту компанія контролює умови його використання, може віддалено змінювати налаштування, оновлювати програмне забезпечення, попереджати клієнта про можливу несправність, а також наприкінці циклу використання – приймати продукт на утилізацію. “Індустрії 4.0” – це нескінченний цикл взаємодії виробника з продуктом та клієнтом.

До технологій, що лежать в основі “Індустрії 4.0”, є такі технології.

1. Big Data  (великі дані) – це комплекс способів роботи з інформацією в великих обсягах для формування результатів, які досліджуються комп’ютером або працівником. Big Data дає можливість зібрати данні зі цифрових або матеріальних джерел як в самої компанії, так і ззовні її виробничих процесів. Тобто здійснюється інтеграція даних із кількох інформаційних систем, в тому числі з системами управління виробництвом, обліком ресурсів, управління відношеннями з клієнтами і ін. Вся ця інформація структурується і аналізується. Тобто Big Data - це сукупність технологій, які здійснюють такі операції: обробляє великі обсяги інформації, уміє працювати з даними, що швидко надходять у дуже великих обсягах, вміє працювати зі структурованими і мало структурованими даними паралельно і у різних аспектах. До технологій  і методів аналізу великих даних, що застосовуються до них, виділяють:  методи класу Data Mining,  інтеграція даних, машинне навчання, штучні нейронні мережі, розпізнавання образів, прогнозна аналітика, імітаційне моделювання, просторовий метод, статистичний аналіз, візуалізація аналітичних даних та ін.
2. Інтернет речей (Internet of Thigs, IoT) трактується як створення обчислювальної мережі фізичних об’єктів зі вбудованими технологіями для спільної взаємодії. Інтернет речей передбачає оснащення вбудованими датчиками всі виробничі об’єкти і незавершену продукцію. Це дає можливість передавати великі обсяги даних як між машинами, так і централізованими системами контролю, здійснювати децентралізацію систем аналітики  і прийняття рішень,  що забезпечують роботу в режимі реального часу.

Різновидом IoT є промисловий інтернет речей (Industria Internet of Thigs, IIoT). Ключові компоненти обладнання забезпечуються різними датчиками і контролерами. Зібрані дані обробляються і надсилаються до відповідних служб підприємства, що дає можливість персоналу оперативно приймати рішення. Завдання полягає в досягненні такого рівня автоматизації підприємства, при якому на всіх ділянках машини працювали без участи людей. Персонал контролює роботу машин і реагує на екстрені ситуації. Головними складовими інтернету речей стають передові аналітичні інструменти, штучний інтелект та машинне навчання.

1. Smart Factiry – “розумні заводи (фабрики)” або інша назва продумане виробництво. Поняття «розумний завод» (Smart Factory), «розумне виробництво» (Smart Manufacturing), «завод майбутнього» (Factory of the Feature) з'явилися зовсім нещодавно і поки не мають строго визначених значень. Е. Філос, координатор ІКТ-проектів в сьомий рамковій програмі Європейського Союзу з науково-технічного співробітництва, розділяє фабрики майбутнього на три основних типи - цифрові (Digital), «розумні» (Smart) і віртуальні (Virtual) [1].

Digital Factory. Основне завдання Digital Factory - розробка моделей, що випускаються з використанням засобів цифрового проектування і моделювання. Основними системами та технологіями є: системи CAD/CAM/CAE (система автоматизованого проектування); PDM (Product Data Management) - система управління даними про виріб; PLM (Product Lifecycle Management) - прикладне програмне забезпечення для управління життєвим циклом продукції; верстати з ЧПУ; 3D-принтери і інші адитивні технології.

Smart Factory. «Розумні» заводи націлені на серійний випуск виробів, але при збереженні максимальної гнучкості виробництва. Забезпечується це завдяки високому рівню автоматизації і роботизації підприємства. Широко застосовуються автоматизовані системи управління технологічними та виробничими процесами. Технології промислового інтернету речей (IIoT) забезпечують міжмашинну взаємодію обладнання. Виробничі активи підприємства, забезпеченого датчиками і засобами зв'язку, здатні випускати продукцію майже (або зовсім) без участі людини. Справитися з різко збільшеними потоками інформації, які надходять від датчиків і автоматизованих систем управління, дозволяють технології обробки великих даних (Big Data). Основними системами та технологіями є: АСУТП - автоматизована система управління технологічними процесами; APS (Advanced Planning and Scheduling) - синхронне (вдосконалене) планування виробництва; MES (Manufacturing Execution System) - система управління виробничими процесами; IIoT ((Industrial Internet of Things) - промисловий інтернет речей; Big Data - великі дані.

Virtual Factory. Віртуальний завод - це мережа цифрових і «розумних» заводів, в яку включені також постачальники матеріалів, компонентів і послуг. Для управління глобальними ланцюгами постачання й розподіленими виробничими активами на такий фабриці використовується ряд автоматизованих систем управління підприємством. При належному ступені інтеграції вони дають можливість розробляти і використовувати віртуальну модель всіх організаційних, технологічних, логістичних та інших процесів, що проходять не тільки на підприємстві, але на рівні розподілених виробничих активів і глобальних ланцюжків постачань, аж до після продажного обслуговування. Основними системами та технологіями є: ERP (Enterprise Resource Planning) - планування ресурсів підприємства; CRM (Customer Relationship Management) - система управління взаємовідносинами з клієнтами; SCM (Supply Chain Management) - управління ланцюжками постачання.

1. Кіберфізичні системи (Cyber-physical system). Ця технологія спрямована на контроль над потоком даних і об’єднаннях всіх обчислювальних ресурсів в реальний виробничий процес. Всі датчики, контролери і інші обладнання підприємства потрібно з’єднати в загальну мережу, причому іноді можуть  об’єднуватися системи різних компаній.
2. PLM (Product Lifecycle Management) – управління життєвим циклом продукції. PLM – це автоматизовані системи, що забезпечують контроль над виробництвом без участі людського фактору. Тобто мова йде необхідність перетворення більшості процесів підготовки, обробки, створення, експлуатації і утилізації об’єктів в інформаційне поле і навпаки Моделювання одної реальності в форматі іншої здійснюється завдяки прикладного програмного забезпечення, яке структурує інформаційний масив і самостійно управляє виробничими процесами на підприємстві.

Важливими функціями технології PLM є формування інформаційного простору, єдиного для різних автоматизованих систем, що використовуються на підприємстві, об’єдання методик і засобів інформаційної підтримки виробів протягом усіх стадій життєвого циклу. Концепція PLM має на увазі забезпечення взаємодії не тільки засобів автоматизації різних автоматизованих систем багатьох підприємств.

6. Interoperability (інтероперабельність,  функціональна сумісність). Технологія інтероперабельності повинна забезпечити інтеграцію різного обладнання на основі загальних стандартів. Будь-яке автоматизоване обладнання або програмне забезпечення повинно бути сполучено з аналогами і іншими частинами загальної системи.

Всі технологічні процеси, які реалізуються на базі “Індустрії 4.0”, повинні бути гнучкими, адаптивними, надійними.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Filos E. Factories of the Future & Next ICT Calls European Commission, Information Society and Medics. 2010. 9.07. URL: http://ec.europa.eu/research/industrial_technologies/lists/factories-of-the-future_en.html.

Анотація. Розглянуті поняття, концепція “Індустрії 4.0” і основні технології для її реалізації.

Ключові слова: Індустрії 4.0”, концепція, технології, кіберфізичні системи, інтернет речей, “розумні” заводи, великі дані, управління життєвим циклом продукції.

Abstract. The concept of industry 4.0 and the basic technologies for its implementation are considered.

Keywords: industry 4.0, conception, technologies, cyber-physical system, internet of thigs, smart factiry,  dig data , product lifecycle management.

 

 

 

 

 

Індустрії 4.0”, концепція, технології, кіберфізичні системи, інтернет речей, “розумні” заводи, великі дані, управління життєвим циклом продукції.