Индустрия 4.0

Илья Шпуров
3 октября 2016, 00:00

Влияет ли будущее на прошлое? Этого мы не знаем, но точно известно, что наши представления о будущем прямо влияют на наше настоящее, мотивируют нас к действиям и определяют судьбы как людей, так и экономик

Иллюстрация: КОНСТАНТИН БАТЫНКОВ

Нынешнюю промышленную революцию можно сравнить с Ренессансом в искусстве — их роднит в первую очередь антропоцентризм. Потребительский спрос становится ключевым фактором роста производства; соответственно, именно то общество, которое может дать всем своим гражданам или максимальному их числу возможность максимального потребления продукции и услуг, обретает максимальный потенциал роста.

Индустрия 4.0, как и интернет вещей, — это не новые технологии, но принципиально новый подход к определению свойств всех человеческих вещей, а также методам их производства и потребления.

Четвертая промышленная революция, или Индустрия 4.0, получила свое название в 2011 году в результате инициативы немецких бизнесменов, политиков и ученых, которые определили это явление как «средство повышения конкурентоспособности обрабатывающей промышленности Германии через усиленную интеграцию “киберфизических систем”, или CPS, в заводские процессы». И эта идея постепенно завоевывает мир. США последовали примеру Германии и создали некоммерческий консорциум Industrial Internet в 2014 году, которым руководят лидеры промышленности вроде GE, AT&T, IBM и Intel.

Содержание Индустрии 4.0

Новая парадигма интегрирует в новое качество ряд наметившихся тенденций, а также порождает новые, среди которых следующие.

1. Децентрализация производства продуктов и ресурсов, а также гораздо более гибкое управление масштабом производства с целью снижения издержек.

2. Тотальное придание всем вещам функций искусственного интеллекта, превращение каждой вещи в потребителя и источник информации. Активное участие «умных» вещей в своем собственном конструировании, создании и ремонте.

3. Автоматизация услуг путем массового применения искусственного интеллекта — постепенное превращение всей индустрии услуг в отрасль, управляемую взаимодействием клиентского и сервисного искусственного интеллекта с активным использованием «больших данных» как источника информации для предсказания и планирования.

4. Быстрое сокращение участия человека во взаимодействиях между вещами.

5. Повсеместное создание институтов и инфраструктуры дополненной реальности и протоколов ее общения с «умными» вещами и девайсами.

6. Быстрое расширение «пассивного предпринимательства» населения за счет развития электронных торговых систем и использования тех или иных ресурсов домохозяйств и жителей.

7. Тотальное расширение технологии блокчейн** и аналогичных.

8. Развитие альтернативных сетей, подобных интернету, и их интеграция в инфраструктуру дополненной реальности.

В этой парадигме каждая вещь теперь должна быть способна на:

— самодиагностику системы, контроль структурной и функциональной целостности и диспетчеризирование риска собственного отказа;

— геопозиционирование (и позиционирование внутри сложных помещений) тем или иным способом; обеспечение возможности позиционирования других сложных вещей относительно себя или внутри себя;

— защиту доступа к своей системе от посторонних;

— сбор информации об окружающей среде;

— оповещение о наличии аварий внутри себя и в окружающей среде (пожар, поломка механизмов и т. д.);

— сбор информации о пользователе (клиенте, клиентах) — о состоянии его здоровья, данных персональной идентификации, предпочтениях в использовании вещей и т. д.;

— обладание своим персонифицирующим IP-адресом или его аналогом;

— наличие вычислительных мощностей и достаточной памяти для хранения всех данных о себе и всех необходимых программ;

— способность самостоятельно устанавливать сетевые соединения с другими вещами и формировать каналы для целевой передачи данных.

Каждая вещь становится источником «больших данных» и одновременно получателем информации об их обработке и использовании для совершения действий и операций независимо от человека (или с его минимизированным участием). Таким образом, машины смогут самостоятельно оптимизировать собственную работу. Все компоненты Индустрии 4.0 должны иметь разнообразные сенсоры, которые позволяют собирать данные прямо во время процесса их использования или производства, в котором они участвуют, и, очевидно, облачные сервисы для передачи информации, которые предоставляют данные при запросе из любого места.

Одним из приоритетных аспектов четвертой промышленной революции является идея «сервис-ориентированного проектирования». По составу участников оно может варьироваться от пользователей, использующих заводские настройки для производства собственных продуктов, до компаний, которые поставляют индивидуальные продукты индивидуальным потребителям.

 61-02.jpg

Технологические изменения, которые нас ждут

Практически все вещи, за исключением мельчайших или крайне дешевых, и большинство деталей сложных машин (автомобилей, станков и производственных линий, самолетов, кораблей, сложного бытового оборудования, зданий всех видов) при переходе на новые стандарты будут содержать в себе чипы различной сложности, обеспечивающие их подключение к интернету и сотовой сети.

Будут активно и повсеместно внедрены программные средства, такие как электронные системы снабжения или комплектации (от завода, ищущего подходящую муку для выпечки бубликов, до личного автомобиля, планирующего самостоятельно заменить свою деталь), которые станут важным агентом на рынке. Эти средства сделают все «умные» вещи покупателями, формирующими растущий и платежеспособный спрос (за счет авторизации кредитных карт владельцев), требующими специфического обслуживания, форматов предоставления информации и адаптированных к ним механизмов торговли. Если, к примеру, «умная» зубная щетка выработает свой ресурс, то закажет такую же новую по почте. Подобная практика повысит ответственность продуцентов за качество и одновременно снизит расходы клиентов.

Лавинообразно вырастет спрос на трафик, IP-адреса (или их эмуляторы для «умных» вещей), ведь каждый покупатель в экономике Индустрии 4.0 может легко потребить три-пять тысяч IP-адресов в год (это произойдет потому, что и приобретенная кофемолка может содержать сотню адресов); таким образом, потребность развитых стран и БРИКС может доходить до 10 трлн IP-адресов в год.

Столь же колоссальным окажется и спрос на дешевые компактные чипы для одноразовых изделий, которые будут составлять большую часть производимых чипов. Начнет быстро увеличиваться спрос на доступ к компьютерной памяти и мощностям для размещения различных данных и функционирования в облаке собственных программных оболочек «интеллектуальных» вещей (размещать их на самих вещах энергетически неэффективно и дорого; на них могут быть сетенезависимо эмулированы лишь интерфейсы и аварийные функции).

В ходе создания и проникновения Индустрии 4.0 в производство изменится характер ряда бизнесов. Так, промышленный бизнес, как говорилось выше, существенно децентрализуется, постепенно сократятся капиталоемкие сборочные производства брендов в пользу размещения теми же брендами локальных сборочных производств (либо под собственным управлением, либо аутсорсинговым). Сам цикл производства сложных вещей станет более плавным, они будут постоянно как бы досоздаваться, проходить регулярный апгрейд, приобретать новые свойства благодаря их усовершенствованию на более гибких локальных производствах.

Каким может быть рыночный механизм после внедрения этой технологии? Например, вы решили заказать себе новый автомобиль вместо старого в неких определенных вами границах цены и сроков платежей за покупку, а также уровня престижности и (или) иных параметров. В этом случае формирование подходящей линейки начинается с того, что ваша собственная экспертная система выдает вам профиль вашего обычного использования автомобиля (ежедневный и еженедельный пробег, количество пассажиров, модель вождения, нагрузка и т. д.) и дает вам подборку приемлемых вариантов. Далее вы, возможно путем реальных тестов, выбираете машину и заказываете ее комплектацию. На этом привычные взаимоотношения с продуцентом заканчиваются.

Получив заказ, торговая система производителя сначала под вас конструирует ваш конкретный автомобиль, затем заказывает все необходимые комплектующие и выбирает ближайший к удобному для вас месту получения автомобиля пункт сборки. Торговая система направляет все комплектующие по этому адресу (тем самым существенно экономя на логистике). В месте сборки 3D-принтер печатает как одну деталь объемный пространственный каркас машины, капсулу безопасности — то есть те крупные части, которые работают целиком со встроенными датчикам. Далее где-то роботы-сборщики, а где-то квалифицированные механики собирают всю машину на основе присланных частей. Каждая важная деталь сама является «умной» вещью и оснащена электронными чипами с датчиками ее состояния.

При подтверждении заказа на сервере производителя появляется программа — аватар нового автомобиля, которая сразу связывается с каждой запчастью по мере ее приписывания к заказу, складом локального сборщика, транспортной инфраструктурой. Затем эта программа уже контролирует доставку частей и их сборку и подключение всех деталей к внутренней сети машины — интранету. Сама она загружается в центральный процессор машины, как только тот станет работоспособным и доступным для коммуникации в ходе сборки машины, и далее контролирует правильность сборки и инсталляции компонентов автомобиля, непрерывно их тестируя.

После сборки мы имеем технику, в которой каждая часть обладает системами самодиагностики и связи с центральным процессором, а также со своим производителем и ремонтной мастерской. Такая техника сама «знает», каково состояние ее частей, сама в нужный момент заказывает замену изношенным или поврежденным деталям у производителя и выбирает время их установки.

Новая организация производства и инфраструктуры

Такой способ ведения бизнеса диктует новые подходы к организации производства и логистики. Во-первых, происходит отделение производства всех видов запасных частей от остальных видов производства, а способность продуцировать высококачественные и жестко контролируемые интранетом запасные части становится важной составляющей индустриальной мощи каждой страны. Во-вторых, исчезают огромные и капиталоемкие сборочные производства, во многом ограничивающие технологический прогресс, но обеспечивающие сейчас низкую себестоимость выпуска. В-третьих, сборка техники становится частью комплекса услуг по ее эксплуатации и полностью перемещается в зоны, где проживают потребители этой техники и (или) их клиенты.

Это меняет требования к глобальным индустриальным компаниям, фактически они полностью превращаются в инжиниринговые предприятия, действующие на стыке научных разработок, проектирования, дизайна, управления репутацией, паблисити, товарными марками и брендами, а также в центры управления финансами.

Розничная торговля станет гораздо более агрессивной и конкурентной — каждая вещь сможет рекламировать и продвигать себя сама, связываясь со смартфонами и иными коммуникативными устройствами потенциальных покупателей или продавая себя на площадках другим «умным» вещам, что добавит работы разработчикам программ автоматизированного мерчандайзинга и программного обеспечения «умных» вещей. Попав на торговую полку, вещь сама должна найти способ продать себя поскорее, размещая информацию о себе и своих полезных свойствах во всех местных системах информирования покупателя.

С развитием Индустрии 4.0 станет быстро развиваться виртуальное пространство особого рода, созданное информацией датчиков и предназначенное как для людей, использующих дополненную реальность, так и для машин, собирающих таким образом информацию из внешней среды сразу в машинном формате. Во все вещи всеми производителями постепенно будут включены датчики того или иного рода, которые смогут передавать информацию в системы искусственного интеллекта сложных вещей, опознаваемых как «свои», позволяя им «видеть» мир вокруг себя, собирая разрозненные данные многих датчиков вещей в единую интегрированную картину. Это видение не равно взгляду человека, но от этого оно не менее, а то и более информативно. Это будет выгодно клиентам, которые получат дополнительную бесплатную услугу за счет этих датчиков, и, значит, будет стимулировать продажи именно тех продуктов, производители которых эти датчики туда интегрировали.

Так, когда мы наденем предмет одежды, наш персональный медицинский интеллект станет получать данные от вмонтированных в нее датчиков температуры в разных частях тела и внешней среды, вдобавок к получаемым данным о составе нашей мочи из датчиков домашнего унитаза, о характере нашего сна от подушки, собирающей электроэнцефалографию, пока мы спим, показатели нашего артериального давления от датчиков давления в резинках носков или медицинского браслета, уровня ферментов и сахара из пота от датчиков на рубашке и т. д. Суммируя информацию из этих разных источников, искусственный интеллект будет обрабатывать, синтезировать и подвергать анализу обобщенную информацию о нашем здоровье и самочувствии и вырабатывать конкретные рекомендации или самостоятельно действовать — скажем, включать нагревательные элементы в ботинках, если их владелец озяб.

Когда наступит будущее

Надо отметить, что все технические средства для реализации описанных социальных технологий уже в наличии, не надо изобретать ничего принципиально нового. Однако для продвижения будущего необходимо принять отраслевые стандарты обмена данными, их хранения, идентификации и безопасности, а главное — направить в эту сторону рыночную бизнес-практику. Нормы эти все равно будут установлены — либо путем рационального соглашения, либо через конкуренцию разнообразных стандартов.

Срок серьезного присутствия основных аспектов новой технологии можно оценить как 2025 год, а наступление господства Индустрии 4.0 и превращение ее в мейнстрим — как 2030-й.

Почему важно как можно скорее продвигаться в указанном направлении? Новая технология или, как было указано выше, новый подход к использованию новых технологий — это новый путь к общественному и личному богатству. Если мы хотим стать богаче, надо срочно заняться внедрением такого подхода, ведь как только немецкие, американские, японские и т. д. компании и правительства вплотную займутся движением в этом направлении, моментально скакнет вверх конкуренция, и шанс будет упущен.

Что делать России

Для того чтобы Россия была в авангарде изменений, необходимо прежде всего признать неизбежность описанного будущего и перестроить мышление. Это и будет стартом для реконфигурации всех производственных и продуктовых линеек. Страна, которая первой в мире сделает это масштабно и вовремя (в контексте своего экономического времени), получит преференции в развитии, динамике ВВП, своей доле в глобальном высокотехнологическом экспорте. Процесс подобной перестройки включает массовую разработку новых продуктов и переосмысление всех технологий производства и разработки товаров в новом контексте, развитие новых подходов к созданию новых компаний-продуцентов, в первую очередь через развитие их инжиниринговой и проектной составляющих и сокращение производственной. Это выработка на государственном уровне новых стандартов и нормативов проектирования зданий, сооружений, автотранспорта, воздушных и морских судов, промышленного оборудования, транспортной инфраструктуры и т. д. Это выработка новых стандартов идентификации и персонализации в интернете.

По мнению сторонников такого вида интегрированного производства, Индустрия 4.0 обладает потенциалом, способным изменить само определение человеческого труда. Поскольку машины могут выполнять рутинные производственные задачи с гораздо большей эффективностью, чем люди, эти задачи будут по большей части автоматизированы. Развитие Индустрии 4.0 должно привести к еще большему снижению объема человеческого труда на производстве. По прогнозам, через двадцать лет около 47% рабочих мест в США будут автоматизированы.

Развитие Индустрии 4.0 в Российской Федерации требует ряда мер государственной политики, но скорее всего и в первую очередь — организационной нормативной поддержки, а вовсе не инвестиций. Необходима поддержка прежде всего на законодательном уровне: немедленное (в течение ближайших пяти лет) плановое изменение технологических стандартов на обращение контролируемых видов продукции (продукты питания, косметика, лекарства, транспортные средства, иные машины и оборудование, здания и инженерные сооружения и т. п); изменение требований к перевозкам и товаросопроводительным документам; ускоренная разработка, согласование и принятие международных стандартов обмена данными между гаджетами, ботами, искусственным интеллектом, «умными» вещами и телекоммуникационным оборудованием; разрешение всех видов рекламы в дополненной реальности; изменение технических нормативов государственной приемки объектов от застройщиков, стимулирующее их внедрять новые стандарты энергоэффективности и Индустрии 4.0 во всех вновь вводимых зданиях. Была бы желательна государственная поддержка в области информирования о переходе на новые стандарты и важности такого рода изменений.

Многие опасаются, что Индустрия 4.0. отнимет работу у людей. Монотонный, тяжелый труд — возможно, да. Но люди займутся более изощренными, нестандартными, творческими задачами. И, возможно, реальностью станет диалог у Стругацких: «Ваша профессия и место работы в настоящее время? — Читатель поэзии, амфибрахист».

 

**Выстроенная по определенным правилам цепочка транзакций, вся информация о которых сохраняется в децентрализованной базе данных, исключающей возможность их изменения.