[Слайд 1]
Дорогие друзья!
Экономическая мощь любой страны определяется сегодня уже не столько объемом производимых товаров и услуг, сколько созданием принципиально новых продуктов и технологий.
Основной тренд происходящих на наших глазах изменений заключается в том, что промышленное производство становится цифровым, «безбумажным», интеллектуальным и кастомизированным.
Заводы и предприятия будущего будут существенно отличаться от тех, к которым мы привыкли. И эти изменения, которые приходят вместе с новым технологическим укладом, мы уже можем наблюдать.
Я предлагаю сегодня поговорить о том, какие именно передовые производственные технологии меняют облик мировой промышленности, и как эта «новая индустриализация» проводится в России.
[Слайд 2]
Передовые производственные технологии часто называют «прорывными», подчеркивая тот факт, что они не просто совершенствуют, а принципиальным образом меняют структуру производства. Главная цель их внедрения – производить продукцию качественнее, быстрее и при этом дешевле.
Под передовыми технологиями мы имеем в виду комплекс технологических процессов, включающих различные машины, приборы, оборудование, которые управляются в той или иной мере с помощью компьютера.
Практически все эти технологии объединяет то, что они «оцифровывают» традиционную промышленность, а их ядром является программное обеспечение и микроэлектроника.
[Слайд 3]
Почему новым производственным технологиям уделяется сегодня такое большое внимание? Если традиционные рынки показывают ежегодный рост на 5-7%, то такие высокотехнологичные направления, как промышленный интернет или аддитивное производство, – от 30% и выше.
Приведу всего лишь несколько наглядных цифр, демонстрирующих бурный рост новых рынков, связанных с передовыми производственными технологиями.
По оценкам экспертов, мировой рынок промышленной автоматизации уже в 2019 году может составить почти 150 млрд долларов, а рынок «больших данных» может достичь через два года 187 млрд долларов.
Индустрия аддитивного производства должна вырасти с нынешних 6 млрд до 30 млрд долларов к 2022 году, а объем рынка всех «цифровых», «умных» и «виртуальных» фабрик превысит к 2035 году 1,5 трлн долларов. Это, конечно, прогнозные значения, но они отчетливо показывают то, как «завтра» будет выглядеть мировая промышленность.
[Слайд 4]
Очень быстрыми темпами растет сегодня рынок новых материалов, в первую очередь благодаря спросу на них со стороны крупных отраслей промышленности. Без углепластиков уже сложно представить себе авиакосмическую сферу, автомобилестроение или строительство крупных сооружений и мостов.
Фотополимеры, металлические сплавы, порошковые и волоконные материалы все чаще заменяют традиционные металл или дерево. Главное преимущество композитов – это снижение веса конструкции, что приводит к существенному сокращению издержек.
Например, уменьшение массы искусственного спутника на околоземной орбите всего на 1 килограмм приводит к экономии 1 тысячи долларов. Снижение веса самолета на тот же 1 килограмм – сокращает издержки уже до 30 тысяч долларов ежегодно в течение всего срока эксплуатации воздушного судна.
Практически ежегодно появляются новые «умные» материалы, обладающие памятью возврата к своей исходной форме, способностью самовосстанавливаться и даже самоочищаться. Их активное внедрение также серьезно меняет саму экономику промышленного производства.
[Слайд 5]
Многие из вас наверняка слышали о том, что в этом году прошли первые летные испытания нового флагмана российской гражданской авиации – самолета МС-21. Это проект, в котором воплощены самые передовые на сегодня инженерные и научные решения.
Одной из главных особенностей МС-21 является крыло из полимерных композиционных материалов, впервые в мире созданное для узкофюзеляжных самолетов. Доля композитных материалов в конструкции лайнера доходит до 35%, что делает его уникальным в своем классе. За счет применения передовых технологий и материалов МС-21 обладает высокими аэродинамическими качествами, потребляет меньше топлива и требует меньших затрат в ходе эксплуатации по сравнению со своими сегодняшними главными конкурентами – Boeing 737 и Airbus A320.
Благодаря своей легкости и прочности композиционные материалы широко применяются в сельском хозяйстве, железнодорожном транспорте, судостроении и атомной промышленности. Способность композитов выдерживать значительные нагрузки делает эффективным их применение при изготовлении, например, лопастей ветрогенераторов.
[Слайд 6]
Одним из самых перспективных направлений является промышленная 3D-печать, или аддитивные технологии, которые меняют традиционно сложившиеся подходы к обработке материала.
На протяжении многих столетий технология оставалась, по большому счету, неизменной: человек резал металл, фрезеровал, обтачивал его. Иначе говоря, удалял всё лишнее, чтобы получить нужную деталь. Аддитивное производство, наоборот, построено на добавлении материала – металлического порошка, расплава или проволоки, что подчеркивается и в самом названии этих технологий.
3D-принтинг можно назвать одним из главных открытий последних десятилетий. Данная технология позволяет создавать методом послойной печати изделия различной формы и сложности на базе цифрового макета. Это совершенно новая концепция проектирования, значительно сокращающая временной отрезок между появлением в голове инженера идеи и ее материализации в конечный продукт.
Аддитивные технологии позволяют внести еще на стадии проектирования необходимые правки и корректировки, поменять объем выпускаемой партии в зависимости от спроса, сделать каждое изделие уникальным, адаптированным под конкретного потребителя, то есть производить кастомизированную продукцию.
Более того, уже началась разработка технологий 4D-печати. Речь идет о создании дополнительного измерения, позволяющего объекту меняться во времени. Если эти идеи удастся воплотить в жизнь, то появится новое поколение самоизменяющихся продуктов, способных реагировать на изменения окружающей среды.
Справочно. Под 4D-печатью имеется в виду добавление к трем измерениям для создания реальных объектов (длине, широте и высоте) четвертого параметра – фактора времени. Материалы приобретают способность адаптироваться к изменениям окружающей среды, но при этом обладают «памятью формы», что позволяет им возвращаться в исходное состояние. Пример: одежда или обувь меняют свою форму и функционал в зависимости от погодных условий – жары, влажности, ветра.
[Слайд 7]
Уже сегодня аддитивные технологии получают всё более широкое распространение в машиностроении, аэрокосмической промышленности, двигателестроении, металлургии, биомедицине.
Например, наша Объединенная двигателестроительная корпорация планирует применять аддитивные технологии при производстве газотурбинных двигателей. До 20% деталей в массе двигателей, как ожидается, будут изготавливаться с помощью 3D-печати. И уже были с успехом внедрены при изготовлении деталей двигателя ПД-14 для гражданской авиации, а также в конструкции нового газотурбинного двигателя морского применения.
Аддитивным способом планируют печатать отдельные компоненты и «Вертолеты России» – в первую очередь несиловые детали и элементы рулевого управления.
С помощью аддитивных технологий люди уже пробуют возводить жилые дома и офисы, создают первые прототипы «пластикового» огнестрельного оружия. Печатаются протезы для кистей рук и нижних конечностей, разрабатываются специальные биочернила для печати костных тканей и хрящей.
Разработкой 3D-принтеров в нашей стране занимается целый ряд исследовательских центров – Московский центр лазерных технологий МГТУ имени Баумана, Санкт-Петербургский «Политех», Томский политехнический университет и другие. На базе НПО «Сатурн» в Рыбинске центр аддитивных технологий создает госкорпорация «Ростех».
Очень сильные позиции в сфере трехмерной печати у предприятий «Росатома». Например, первый российский 3D-принтер металлической печати был сделан в «ЦНИИТмаше» (Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения, г. Москва). На выходе получаются сложнопрофильные изделия, которые на 10-15% прочнее тех, что изготавливаются традиционным литьём.
Аддитивные технологии – настоящий образец «новой» промышленности, переживающей цифровую трансформацию. Данные, необходимые для запуска производства и создания изделий, теперь могут храниться в цифровом виде, буквально на «флешке», что существенно экономит издержки предприятия.
[Слайд 8]
Пожалуй, самым важным этапом производства промышленной продукции является процесс перехода от идеи ее создания к реальному воплощению в жизнь.
Как выглядит традиционная цепочка разработки нового продукта? Конструкторы проектируют, инженер-расчетчик делает расчетные проверки, затем проводится большое количество натурных испытаний. В итоге на всех этапах жизненного цикла вносится множество изменений, каждое из которых приводит к росту себестоимости и сроков.
Цифровизация промышленности меняет эту систему – проектирование ведется уже на базе проведенных сложных математических расчетов. Иными словами, конструктор начинает работать не с чистого белого листа, а с конкретной цифровой моделью.
Высокотехнологичные компании в аэрокосмической сфере, автомобилестроении или нефтегазовом машиностроении создают «цифровых двойников», то есть точную виртуальную копию объекта. Для чего это делается? Чтобы заранее выявить любые ошибки в конструкции, оптимальным образом задействовать все имеющиеся ресурсы, улучшить совместную работу конструкторов и технологов.
По такому принципу создается, к примеру, отечественный цифровой подводно-добычной комплекс для разработки шельфовых месторождений в Арктике.
Цифровое проектирование ускоряет подготовку производства, сокращает издержки и устраняет возможные риски на самых первых этапах разработки продукта. Эти принципы успешно применялись, например, в проекте «Кортеж» по созданию линейки отечественных автомобилей на единой модульной платформе. Всего лишь за два года были изготовлены прототипы машин в четырех вариантах кузовов. Столь коротких сроков удалось достичь за счет использования самых передовых технологий проектирования.
[Слайд 9]
Но любой завод начинает кардинальным образом меняться, когда внедряется автоматизация. В среднем автоматика быстрее человека в 3-4 раза. Там, где раньше применялся рутинный ручной труд, работу выполняет робот-автомат, который не ошибается, не устает и действует по заранее установленной программе.
В этом и заключается главный положительный эффект от роботизации за счет повышения скорости и эффективности работы и снижения риска ошибок, вызванных человеческим фактором. Причем особую ценность промышленные роботы представляют на тех участках, которые связаны с тяжелыми или опасными для человека условиями работы.
Массовое внедрение роботизированных технологий является главным фактором перехода к безлюдной промышленности. И эти перемены ощущают на себе даже самые консервативные отрасли.
Например, новосибирская группа компаний «Обувь России» создает фабрику, где все основные операции – от раскроя до окончательной сборки обуви – выполняют промышленные роботы. Одна «умная» машина способна заменить десяток швей, а производительность труда «интеллектуального» станка в 6-8 раз выше обычной швейной машинки.
Более того, роботы уже обучают конструкторов, технологов и дизайнеров. Машина, получившая флешку с будущей моделью обуви, всего за несколько секунд успевает отсканировать информацию, перенести ее на фрезерный станок, который быстро вырезает из кожи заготовку, а затем сам сшивает детали.
[Слайд 10]
«Умными», впрочем, могут быть не только компьютеры, роботы и материалы, но и целые предприятия. Когда к единой сети подключаются и начинают взаимодействовать между собой различные единицы промышленного оборудования, датчики, сенсоры и прочие небытовые устройства, значит мы говорим о промышленном, или индустриальном, «интернете вещей».
Самый важный эффект от внедрения таких сетей – это практически полное исключение человека из части производственных процессов и операций. Наряду с робототехникой, именно индустриальный интернет является главным драйвером перехода к безлюдной промышленности.
Вся поступающая информация с большого количества датчиков и оборудования объединяется в единую сеть. Человеку остается только осуществлять мониторинг этих данных, анализировать их и вносить при необходимости определенные коррективы.
«Интернет вещей» – это, пожалуй, самое яркое проявление симбиоза физических объектов и цифровых технологий. По разным оценкам, количество подключенных устройств увеличится с 6 млрд в 2015 году до 25-50 млрд к 2025 году. Так же, как «умный» холодильник может сообщить об истечении срока годности продуктов, так и промышленное оборудование само «расскажет» инженеру о состоянии своей работы и передаст все необходимые данные по сети.
Экономический эффект от объединения производственных систем в единую сеть ожидается колоссальный. К примеру, эксперты международной консалтинговой компании «Аксенчер» оценивают общий вклад промышленного интернета в мировую экономику к 2030 году
в 14,2 трлн долларов.
Эта сумма складывается из экономии на издержках за счет оптимизации производства, цифровизации всех технологических и бизнес-процессов, перехода на сервисную модель использования традиционной продукции, повышения производительности и безопасности труда.
[Слайд 11]
Отдельное место в списке прорывных производственных технологий занимают
«большие данные». Они используются для достижения максимальной продуктивности и эффективности промышленности на основе анализа огромного массива собранной информации. Аналитика «big data» позволяет в отдельных случаях снижать издержки предприятий на 5-10%.
Компания General Electric применяет «большие данные» с целью минимизации времени простоев производства. Apple – для улучшения дизайна и удобства использования своих продуктов, а корпорация Intel снижает себестоимость за счет сокращения числа проверок и тестов перед выводом на рынок новых микропроцессоров.
В России технологии «big data» активно используются в банковской и телекоммуникационной сфере. Например, Сбербанк анализирует с помощью них данные, касающиеся 135 млн частных и более 1,5 млн корпоративных клиентов. Ростелеком благодаря новым аналитическим инструментам обрабатывает 20 млн документов в сутки, с минимальным участием человека в этом процессе. Сотовый оператор МТС использует «большие данные» при выборе формата и места размещения новых салонов связи, а также для оптимизации рабочего дня сотрудников.
Навыки обращения с огромными массивами данных необходимо прививать уже со школьной скамьи. Так, в московском лицее при ядерном университете «МИФИ» (№ 000) установлен суперкомпьютер производительностью 18 терафлопс, то есть 18 триллионов операций в секунду. Он объединен в единую сеть суперкомпьютеров России и подключен к сети обмена данных экспериментальных установок мира. Таких, как CERN («ЦЕРН», Европейская организация по ядерным исследованиям).
[Слайд 12]
Технологии «больших данных» очень эффективны и в промышленности. В частности, в нефтегазовой отрасли они помогают выбрать наиболее оптимальные способы извлечения недр, позволяют отслеживать процессы бурения и анализировать качество сырья.
К примеру, компания «Газпром нефть» решила, благодаря «большим данным», проблему сбоя автоматического перезапуска насосов после аварийного отключения электропитания. Справиться с этой задачей традиционными аналитическими инструментами было бы невозможно.
В этом году «Газпром нефть» начала сотрудничать со специальным подразделением компании «Яндекс» – Yandex Data Factory. Применение технологий машинного обучения и искусственного интеллекта поможет нефтяникам оптимизировать процессы бурения и освоения скважин.
Успешный опыт совместной работы с Yandex Data Factory уже имеет Магнитогорский металлургический комбинат. После каждой плавки сохраняются статистические данные – о химических замерах, массе лома и чугуна, расходе ферросплавов.
Полученная информация накапливается, и, исходя из нее, можно сделать вывод о том, как эффективнее осуществлять данный процесс. Это позволяет при заданном качестве уменьшить затраты и максимально оптимизировать процесс плавки.
Таким образом, технологии «больших данных» – это набор решений, позволяющих оптимизировать производство. А опыт взаимодействия «Яндекса» и металлургов подчеркивает, насколько современная промышленность тесно связана с IT-индустрией.
Показательным примером стала прошедшая минувшим летом в Екатеринбурге международная промышленная выставка «Иннопром». В этом году было особенно заметно, насколько существенно выросла доля представителей IT-индустрии в общем составе участников выставки.
[Слайд 13]
Если все эти передовые технологии собрать на одной производственной площадке, мы получим завод нового поколения. На такой «фабрике будущего» можно будет выпускать современную, кастомизированную продукцию в разы быстрее и дешевле, чем на традиционных производствах.
«Фабрики будущего» можно условно разделить на три основные этапа формирования. На первом этапе, при переводе всех основных производственных процессов в «цифру», появляется «цифровая фабрика». На следующем, более сложном этапе, появятся «умные фабрики», где технологический процесс будет проходить с минимальным вмешательством человека.
И, наконец, в результате объединения цифровых и умных предприятий в единую сеть создается «виртуальная фабрика». Учитывая высочайшую скорость передачи информации, строить такие «заводы будущего» можно будет в любой географической точке.
[Слайд 14]
На первый взгляд, «фабрики будущего» могут показаться чем-то очень далеким, из области научной фантастики. Однако первую «умную фабрику» в России уже до конца этого года планирует запустить госкорпорация «Ростех» – на базе рыбинского «ОДК-Сатурн».
На предприятии будет создан испытательный полигон для отработки передовых производственных технологий на практике. Эти решения могут применяться в дальнейшем для изготовления, например, сложных деталей нового поколения для авиадвигателей.
На базе передовых производственных технологий в России уже реализуются проекты по созданию мощнейшего в мире атомного ледокола «Арктика», новой линейки автомобилей «УАЗ Патриот».
«КамАЗ» в этом году впервые представил уникальный беспилотный автобус «Шатл»
это совместный проект в кооперации с НАМИ и «Яндексом». Сейчас проводятся испытания автобусов, а их тестовые образцы будут использоваться уже в следующем году во время чемпионата мира по футболу.
[Слайд 15]
Каждая новая технологическая эпоха несет за собой не только производственные, но и социальные изменения.
Безлюдная промышленность, с одной стороны, высвобождает с предприятий большое количество сотрудников. С другой, возникает потребность в новых специалистах для цифрового производства. Обеспечить работоспособность новых систем сможет только высококвалифицированная рабочая сила.
Все эти изменения будут происходить плавно, эволюционным путем. Современное оборудование, станки – это еще и эволюция сознания работников. Новые технологии и компьютеризация производства привлекают в промышленность молодое поколение, что благотворно сказывается на процессе омоложения кадрового состава предприятий.
К примеру, еще в 2013 году средний возраст сотрудников концерна «Калашников» составлял 47 лет, а сегодня этот показатель – 35-36 лет. Причем спрос на рабочие профессии растет по всей стране в целом. В этом году к обучению по программам среднего профобразования приступят 976 тысяч учащихся, что на 66 тысяч больше,
чем по итогам 2016-го.
[Слайд 16]
Любая передовая технология по отдельности не несет за собой «революцию», но все вместе, в комплексе, они меняют саму идеологию промышленного производства. Например, исчезает потребность строить крупные заводы конвейерного типа, производящие огромное количество деталей.
«Фабрика будущего» – это, скорее, инжиниринговый центр с компактным цифровым оборудованием, аддитивными машинами и большим количеством компьютеров, где оперативно создаются изделия нужной формы с требуемыми характеристиками. Меняются и подходы к логистике. «Умные фабрики» смогут обмениваться друг с другом информацией, независимо от своего местонахождения.
Еще совсем недавно искусственный интеллект, беспилотные автомобили, роботы и «умные фабрики» фигурировали только в фантастических фильмах и книгах. Сегодня – это наша реальность. По разным прогнозам, доля автоматизации процессов в производстве и логистике достигнет к 2035 году 90-95%, а по дорогам мира будут перемещаться более 20 млн беспилотных автомобилей.
Важную роль в популяризации рабочих профессий играет движение World Skills. Только в этом году свыше 15 тысяч российских выпускников сдали демонстрационный экзамен в соответствии со стандартами World Skills по 74 компетенциям – от мобильной робототехники до многоосевой обработки на станках с ЧПУ. По результатам экзаменов выдаются «Skills-паспорта» (паспорта компетенций), которые признаются такими работодателями, как госкорпорация Росатом, ОАК, группа «СТАН», ЧТПЗ и другими.
Эра цифровых технологий предоставляет больше возможностей для личностного и карьерного роста. Среди экспертов бытует даже мнение о том, что более половины представителей вашего поколения займут должности, которые сейчас еще просто не существуют.
Вполне вероятно, что востребованной профессией станет аналитик данных «интернета-вещей», проектировщик «умного дома» или, например, биофармаколог.
С появлением новых профессий неизбежно будут исчезать старые. В первую очередь те специальности, которые окажутся ненужными из-за развития искусственного интеллекта, беспилотного транспорта и робототехники. Но этот процесс может пройти без каких-либо социальных волнений. Например, в Сбербанке когда-то работало 33 тысячи бухгалтеров, а сегодня их 1,5 тысячи, и никакой глобальной катастрофы при этом не случилось.
Дальнейшее развитие технологий во многом зависит от вас самих. Ваше поколение выросло в «компьютерную» эпоху, поэтому вы уже хорошо адаптированы к цифровым технологиям и способны легко воспринимать и усваивать всё новое.
Новая промышленная революция открывает для вас новые, захватывающие возможности. Не упустите их, ребята!
Спасибо за внимание!
Прим.: хронометраж: ~30 минут (85 сл./мин., 2700 слов)
