Цифровизация промышленности – тренды и проблемы русского рынка

Цифровизация промышленности – главное направление развития мирового индустриального сектора. Начало XXI века ознаменовалось завершением эпохи компьютеризации мировой экономики и переходом её на более высокий технологический уровень – цифровой.

Очередной научно-технический переворот положил начало четвертой промышленной революции, при которой уровень проникновения технологий в производственные, а также управленческие процессы значительно возрос. При этом всё теснее и глубже становится сотрудничество человека и робота. Если до сих пор в центре стоял человек, а «машины» ему только помогали, то сейчас промышленность вплотную приблизилась к этапу развития, когда искусственный интеллект превращается в равноценного партнёра человека, становясь полноправным участником производства.

Что такое цифровизация промышленности

Это процесс, подразумевающий более широкое применение искусственного интеллекта. Он будет не просто упрощать работу человека при решении рутинных задач, но частично или полностью заменит контроль и управление целыми системами, а также производственными процессами с условием постоянного взаимодействия со внешней средой.

Переход на подобный уровень автоматизации потребует переосмысления организационных принципов, внедрение инноваций, позволяющих:

• создавать многоуровневые интегрированные IT-инфраструктуры, способствующие трансформации множества горизонтальных и вертикальных бизнес-процессов;
• оптимизировать операционную деятельность;
• изменить устоявшиеся модели, а также форматы взаимодействия между участниками производственных цепочек.

Преимущества цифровой трансформации для индустриальных компаний

Развитие цифровизации и цифровой трансформации в промышленности решает множество отраслевых вопросов. В первую очередь даёт возможность каждому конкретному предприятию (а вместе с ним и отрасли) удержать конкурентоспособные позиции на рынке. Это становится возможным, поскольку:

1. Снижается участие человека. Это в свою очередь приводит к:

• повышению точности выполнения операций, особенно тонких;
• уменьшению количество ошибок, вызванных человеческим фактором;
• повышению скорости выполнения рутинных задач, поскольку ИИ может делать это быстрее;
• ускорению анализа больших объёмов информации и на его основе принятию оптимальных решений.

2. Увеличивается эффективность производства. Внедрение digital- технологий позволит повысить производительность труда, сократить производственные затраты на техобслуживание, хранение материалов, потери в результате простоев.
3. Производственный процесс становится намного гибче. Конъюнктура рынка меняется очень быстро. Чтобы не отставать от новых тенденций, отвечать более высоким запросам клиентов, требуется постоянно подстраиваться под новые условия, менять параметры производства.
4. Оптимизация производства ускоряет выход новой продукции на рынок, а значит позволяет опередить конкурентов в занятии более выгодных торговых ниш.
5. Повышается общий уровень безопасности:

• работники получают защиту от воздействия вредных производственных процессов, поскольку их можно полностью переложить на ИИ;
• снижается уровень травматизма на производстве, поскольку углубление роботизации снижает аварийность;
• повышается уровень защиты IT-инфраструктуры предприятия от хакерских атак, приводящих к нарушению стабильности бизнес-процессов, утечке секретной информации.

Мировые тренды индустриальной цифровизации

Data Fabric

Это архитектура для работы с большими массивами данных. Она позволяет анализировать, преобразовывать, структурировать метаданные, управлять ими. Любое хранилище информации – это склад. Далеко не каждый организован настолько хорошо, чтобы в любой момент там можно было найти нужную информацию, что сильно тормозит работу любой организации.

Data Fabric можно сравнить с высокоскоростным и высокоточным конвейером, который способен за небольшой промежуток времени обрабатывать крупные массивы даже плохо структурированной информации и выдавать качественный цифровой продукт. 

Первыми использовать технологию фабрики данных начали банки и ритейлеры. Промышленные предприятия внедрили технологию для снижения производственных издержек, оптимизации внутренних процессов.

Сеть кибербезопасности

Это сочетание аппаратных и программных решений, позволяющих не допустить несанкционированное проникновение во внутреннюю сеть. Защита таких сетей, а также устройств, приложений от кибератак, краж данных, уничтожения систем и других видов вредительства – важнейшая задача любой организации. По статистике в мире только в 2020 году с началом пандемии и переводом большинства компаний на дистанционную работу количество кибератак увеличилось на 300%. Только за первую половину 2020 года количество DoS атак в мире составило 4,8 млн.

Для промышленных компаний наибольшую опасность представляют атаки при помощи:

• вредоносного ПО (программы-черви, вирусы, шпионы), которое попадает в системы и разрушает их;
• многоступенчатых атак типа APT, в результате которых киберпреступник может незаметно внедриться в сеть и также незаметно оставаться в ней долгое время, воруя секретные сведения или нарушая работу;
• DoS-атак, при которых сайт пользователя перегружается трафиком и становится недоступным для обычных клиентов или вовсе выходит из строя, вызывая большие финансовые потери.

По прогнозам к концу нынешнего года объём рынка IoT возрастёт до 75 млрд подключённых гаджетов, что значительно расширит возможности хакеров.

Вот почему организация сети кибербезопасности превратилась в один из ведущих мировых трендов цифровизации. Она поможет службам безопасности разных организаций работать в едином виртуальном пространстве. Это сделает охрану digital- данных более эффективной: специалисты СБ смогут быстрее реагировать на начало атаки, своевременно пресекать несанкционированные проникновения, не допускать утечки информации.

Гиперавтоматизация

Это новый подход, ориентированный на бизнес, при помощи которого внутри организации можно ускорить процессы идентификации, проверки и автоматизации как можно большего числа бизнес-, а также ИТ-процессов. Гиперавтоматизация – это более совершенный уровень автоматизации, в основе которой лежит машинное обучение и ИИ.

Если представить отдельно взятую компанию как замкнутый круг, а каждое внутреннее подразделение как круг меньшего диаметра, то окажется, что эти круги (отдельные службы) практически не соприкасаются между собой. Каждая служба занимается решением своих задач, но между ними остаются свободные пространства, которые и призвана заполнить гиператоматизация. Заполнение пустот с применением digital- инноваций – важный принцип трансформации компании. Именно усиление сотрудничества между отдельными службами, их интеграция и взаимопроникновение являются основой оптимизации управленческих и производственных процессов любой компании.

Метавселенная

Это постоянно действующее пространство, соединяющее физическую и виртуальную реальности. К метавселенной можно подключиться при помощи шлемов, очков, мобильных телефонов, а общение между пользователями происходит посредством аватаров. Вначале метапространство использовалось исключительно как площадка для компьютерных игр с погружением. Но с развитием цифровизации индустриального сектора его научились использовать для тестирования разработок и ускорения прототипирования.

Декарбонизация промышленности

Это процесс постепенного ухода от технологий, применение которых влечёт выброс в атмосферу углекислого газа. При этом модернизация технологий, переход от углеродосодержащих источников энергии к альтернативным проходит максимально мягко, чтобы не вызвать потерю конкурентоспособности.

Технологии индустриальной цифровизации

Искусственный интеллект

Artificial intelligence (AI) – это свойство искусственных систем выполнять творческие функции. Это инновационная технология, позволяющая воспроизводить человеческие функции, например, анализировать данные, принимать решения, отвечать на запросы.

В промышленном секторе мировой и российской экономики процессы автоматизации завершены, что является первым этапом перехода на цифровой уровень управления. Задача следующего этапа – внедрение инновационных технологий на все уровни управления. А ведущая роль в этом отведена ИИ.

В использовании AI лидерами являются США и Китай. Последний сделал развитие и внедрение ИИ стратегической государственной задачей. Россия пока отстаёт от лидирующих держав, но делает всё возможное, чтобы сократить разрыв. Всесторонняя поддержка IT-компаний, предоставление госфинансирования и всевозможных льгот сотрудникам уже приносит результаты. В качестве примера можно привести Adeptik APS — автоматизированную систему для оперативного производственного планирования, базирующуюся на технологии ИИ. С её внедрением потенциал цифровизации в российской промышленности значительно возрастёт.

Облачные платформы

Это сеть мощных серверов, позволяющих клиентам пользоваться их вычислительными возможностями через интернет на условиях аренды. Потребитель получает доступ к ОС, системе управления БД, связующему ПО. Эта технология значительно расширяет возможности обработки метаданных, моделирования, работы с большими данными. Также облачные технологии позволяют хранить информацию, обмениваться ею, производить вычисления, работая в онлайн-офисах.

Цифровой двойник

Digital twin – это виртуальный двойник любого физического объекта: человека, системы, процесса. Они имитируют полный жизненный цикл объекта, используя для этого информацию с его датчиков, поступающую в режиме реального времени. Цифрового двойника можно создать, например, для ветровой турбины, заводской установки, отдельной единицы оборудования. Такой инновационный приём позволяет контролировать работу модели, выявлять неисправности и своевременно исправлять их.

Преимущества Digital twin:

1. Повышение производительности. Используя сведения, предоставляемые двойником, проще оптимизировать производство, своевременно ликвидируя неисправности и не допуская простоев.
2. Возможность прогнозирования. Это особенно актуально, если в производстве задействованы тысячи единиц оборудования. Мониторя их работу с использованием digital twin, можно отслеживать работу каждой из них, своевременно заменяя выработанные детали и узлы, не доводя дело до поломки.
3. Возможность дистанционного наблюдения.

Технологию digital twin активно используют в:

• строительстве;
• обрабатывающей промышленности;
• энергетике;
• автотранспорте.

Интернет вещей (IoT)

Это сеть взаимосвязанных устройств, которые могут собирать, обрабатывать и передавать данные без участия человека. Сюда относятся в первую очередь ПК и смартфоны, но стать компонентом сети может любое техустройство, способное передавать сигнал.

Система состоит из 4 компонентов:

• датчиков устройств, передающих информацию (например GPS или видеокамера);
• средств подключения (Wi-Fi, Bluetooth);
• инструментов обработки данных, размещённых в «облаках»;
• интерфейса пользователя для ввода данных или контроля за работой системы.

Принцип работы интернета вещей:

1. Датчик собирает информацию, например, отслеживает температуру в квартире. 
2. Как только она становится выше допустимого уровня, активируется опция передачи данных и информация поступает на облачный сервер.
3. В «облаке» информация анализируется и принимается решение о том, какие действия надо принять. Например, включить кондиционер.
4. Команда на включение кондиционера передается назад и прибор включается.

Технология IoT активно используется в разных отраслях промышленности. Внедрение ИИ и машинного обучения способствует ускоренному расширению рынка IoT. По прогнозам к 2030 году его объём составит 3,3 трлн долларов США.

Big Data

Это структурированные или неструктурированные массивы данных большого объёма. Источниками таких данных являются:

• интернет вещей с подключёнными к нему устройствами;
• соцсети;
• СМИ;
• показания измерительных приборов;
• медицинские данные;
• городская и государственная статистика (например, рождаемость, смертность, естественный прирост).

Такие массивы данных хранятся в облаках и на data-centres со сверхмощными серверами, а для их обработки используют специальные мощные автоматизированные системы.

Большие данные нужны для:

• анализа значимых факторов при принятии решений;
• построения модели-симулятора, чтобы протестировать продукт;
• статистики;
• прогнозирования.

Big Data нашли применение во многих сферах экономики:

• госуправлении;
• медицине;
• спорте;
• ритейле.

В промышленности технология помогает:

• повысить прозрачность промышленных процессов;
• точнее прогнозировать спрос на продукцию;
• рациональнее использовать сырьё и иные ресурсы.

Задачи «цифрового производства»

Цель digital трансформации промышленного предприятия – сделать его более гибким, способным моментально реагировать на изменения рыночных потребностей и подстраиваться под них. Для этого должны быть решены задачи:

1. По искоренению:

• низкой производительности;
• нерационального использования сырья, материалов и иных ресурсов;
• высокой себестоимость продукта;
• низкой эффективности производственных мощностей.

2. По усилению позиций организации на рынке за счёт повышения скорости выведения на рынок новой продукции и повышения её качества, ускорению выполнения индивидуальных заказов.
3. По объединению внутренних и внешних процессов в единое виртуальное пространство, что поможет контролировать производство в реальном времени, оперативно получать информацию и, как следствие, сделать управление более простым, наглядным и эффективным.

Российский рынок промышленной цифровизации

В России переход промышленности на «цифру» начался относительно недавно, но уже достиг определённых результатов. По статистике в российской промышленности цифровизацией охвачено 79% предприятий. Полностью оцифрованы только 22% компаний, а 34% находятся на начальной стадии.

Активнее всего digital-технологии применяются:

• в электроэнергетике;
• в автомобилестроении;
• в электронике.

Технология ИИ используется слабо: ею охвачено только 10% предприятий. Но тут же надо отметить, что развитие Al – это самый быстрорастущий сегмент digital-инноваций.

Для перехода на digital-технологии необходимо не только разрабатывать и внедрять инновации, но менять методы планирования, подходы к управлению, организации производства. Также важно сотрудничать с государством, НИИ, КБ, бизнесом.

Чтобы эффективнее распределять госпомощь, Минпром обязал все промышленные предприятия завести цифровой паспорт, в котором будет указываться информация об уровне цифровой зрелости (включая индекс цифровизации) и готовности к внедрению digital- технологий. Каждое промышленное предприятие, претендующее на поддержку государства, начиная с 01.01.2023 обязано раз в полгода оценивать свой уровень цифровой зрелости.
По прогнозам в следующем году в России будут действовать 60 digital-платформ, разработанных отечественными инженерами. Это станет мощным импульсом к ускорению цифровизации российской промышленности.