Современный мир диктует свои тенденции развития и предъявляет свои требования к современному производству. Уровень развития информационных ресурсов и цифровых технологий достиг огромных высот.
То, что казалось нереальным, фантастичным, в настоящее время реализуется и не считается чем-то необычным. Автомобили с беспилотным управлением проходят испытания, самолёты гражданской авиации ещё в полете оценивают свои системы и посылают данные в командные центры, и по приземлению их ждёт команда, производящая замену требуемых элементов или диагностику требуемых узлов.
Таких примеров в современном мире множество. Появление и развитие этих технологий рано или поздно привело бы к четвёртой технической революции.
Понятие Индустрии 4.0
Индустрия 4.0 (Industry 4.0) - это не что иное, как техническая революция в промышленности. В настоящее время - это главный технологический тренд XXI века.
Данное понятие было впервые сформулировано Клаусом Швабсом, президентом Всемирного экономического форума в Давосе в 2011 г.
Что же скрывается за этим понятием и почему 4.0?
Индустрия 4.0 - это четвёртая промышленная революция, которой предшествовали первые три промышленные революции.
Первая промышленная революция ознаменовалась изобретением парового двигателя. Появление парового двигателя дало мощный толчок развитию промышленности: металлургической, машиностроению и т. д., позволило осуществить переход от ручного труда к машинному.
Основным толчком для следующей волны промышленных изменений послужило изобретение конвейера, с которым связана вторая промышленная революция.
Промышленник Генри Форд считается основоположником конвейерного производства. Кроме того, в это время были отрыты новые способы выплавки стали, получила дальнейшее развитие химическая промышленность, появились телефон и телеграф и т. д.
В начале 70-х гг. XX в. успехи в области цифровой электроники привели к третьей промышленной волне - третьей промышленной революции. Это было связано с появлением первых станков с ЧПУ, развитием информационных систем и изобретением промышленного робота.
Мы становимся свидетелями четвёртой промышленной волны - Индустрии 4.0.
Индустрия 4.0 - это не только цифровые технологии, это объединение их с производственными модулями. Она приведёт к созданию умных заводов и производств, где все участники производственного процесса смогут взаимодействовать между собой: машина, цифровые технологии и человек.
Индустрия 4.0 - это цифровизация производства, связанная, прежде всего, с большими массивами данных, их хранением, передачей, обработкой и анализом, а также представление этих данных в понятном для восприятия виде.
Индустрия 4.0 базируется на четырёх основных принципах:
- совместимости,
- прозрачности,
- технической поддержки,
- децентрализации управленческих решений.
Это значит, что все устройства должны уметь общаться между собой, т. е. быть совместимы между собой, должна быть возможность создания цифровой копии продукта, сбора данных, обеспечена визуализация, когда весь технологический процесс становится прозрачным на каждом этапе, должна быть систематизация, что поможет человеку в принятии рационального решения.
Основные элементы и технологии Индустрии 4.0
Понятие Индустрии 4.0 включает в себя много различных аспектов промышленности в целом и жизни современного общества. Однако есть ряд технологий и понятий, возникших в рамках Индустрии 4.0 Рассмотрим эти технологии подробнее.
1. Промышленные роботы
Это совокупность устройств, предназначенных для выполнения различных сборочных, транспортных и прочих работ, оснащённых перепрограммируемыми модулями, которые осуществляют управление техническими устройствами, выполняющими основные технологические операции.
Промышленные роботы давно представлены во всех отраслях промышленности, нашли широкое применение в сварочном производстве, в металлургии, сборочных операциях автомобилестроения.
В рамках Индустрии 4.0 это не только отдельно стоящая умная машина - это машина, способная взаимодействовать со всей цепочкой технологического процесса, вплоть до самоанализа и заказа требуемых комплектующих и материалов.
2. Моделирование
Моделирование и визуализация давно вошли в различные сферы промышленности. Невозможно представить работу конструктора без систем ЗD-моделирования, работу технолога без программ, рассчитывающих режимы резания и траектории движения инструмента или проектирующих технологическую оснастку.
В настоящее время на рынок вышли продукты, позволяющие провести даже предзапуск предприятия в режиме моделирования и просчитать все риски. Системы CAD/CAM/CAE/PDM - неотъемлемая часть современного машиностроительного предприятия в любой стране мира.
3. Интеграционные системы
Позволят пользователю получить аналитические данные в обработанном и удобном для понимания виде. При этом сами системы способны собирать, анализировать и систематизировать данные из разных источников, разных устройств и т. д.
4. Интернет вещей
Предполагает внедрение технологий, позволяющих физическим предметам осуществлять взаимодействие между собой, уменьшая процент вовлеченности человека в этот процесс.
5. Кибербезопасность
Индустрия 4.0 включает в себя множество различных технологий, но всех их объединяет одно - хранение, обработка и анализ огромных массивов данных, которые требуют надлежащей защиты. Сохранение производственных данных - одно из приоритетных направлений на протяжении долгого времени.
6. Облачные вычисления
Обработка огромных массивов данных требует огромных машинных ресурсов. Облачные вычисления представляют собой определённую модель для обеспечения доступа к сетевым ресурсам, хранящим определённые массивы данных (например, серверам, базам данных и т. д.).
Задействовав ресурс облачных устройств, возможно уменьшить расходы на инфраструктуру информационных технологий, оперативно реагировать на потребность в вычислительных операциях различного рода.
7. Аддитивное производство — это возможности 3D-печати
В качестве материала могут выступать различные виды пластиков, композитные материалы и металлические порошки. Данная технология нашла широкое применение во всех сферах деятельности человека.
В настоящее время технология ЗD-печати широко применяется в медицине, строительстве, машиностроении, авиастроении и космической отрасли. Благодаря этой технологии стало возможно получение элементов с уменьшенной массой и уникальными, не доступными ранее, формами.
8. Дополненная реальность
Такие вещи, как очки дополненной реальности, давно вошли в жизнь геймеров. Например, применение подобных технологий позволит рабочим на предприятиях видеть необходимые инструкции, распознавать провода при работе с электрическими цепями и т. д., т. е. упростит труд рабочих на предприятиях.
9. Big Data (дословно «Большие данные»)
Это возможность собирать, анализировать и хранить огромные массивы данных. Без этих технологий невозможно само понятие Индустрии 4.0.
Технологии Индустрии 4.0 в первую очередь нацелены на цифровизацию промышленного сектора экономики. Внедрение цифровых технологий в производство окажет благотворное влияние на финансовое состояние предприятий малого и среднего бизнеса.
Цифровые технологии позволят сократить время перехода от замысла к реальному продукту. Внедрение технологий Индустрии 4.0 позволит создать рабочие места для высококвалифицированных специалистов.
Смотрите также:
Промышленный Интернет вещей (IIoT)