Развитие Индустрии 4.0 в Германии: интервью Юрия Толуева

В ноябре прошлого года в Санкт-Петербурге прошла конференция ИММОД – крупнейшее событие российского общества имитационного моделирования. Мы рассказали о выступлениях и их авторах в блоге.

Пленарный доклад об использовании моделирования в производстве и логистике представил Юрий Толуев. Он рассказал, как новые подходы к развитию предприятия, объединённые концепцией “Индустрия 4.0”, изменяют технологии в этих областях. Рекомендуем прочитать доклад всем, кто интересуется инновациями в производстве.

Нам настолько понравился доклад, что мы решили взять интервью у автора. Спросили про развитие новой концепции в Германии и её реализации на немецких предприятиях. Приятного чтения!


Юрий Толуев

Юрий Иванович Толуев – профессор Фраунгоферовского института, Германия. Занимается прикладным ИМ и руководит проектами по созданию коммерческих моделей для предприятий в Германии. Член программного комитета Winter Simulation Conference.



Термин “Индустрия 4.0” зародился в Германии. Каковы были предпосылки для этой идеи, и насколько она популярна среди немецких компаний сейчас?

Правительство Германии в 2011 году провозгласило эту концепцию в качестве ключевой составляющей стратегии развития страны в области высоких технологий. Германия успела первой назвать эту концепцию “своей”, в то время как аналогичные программы уже разрабатывались в США (например, Industrial Internet Consortium) и Японии (Industrial Value-Chain Initiative). Общие предпосылки для возникновения Индустрии 4.0 связаны с тем, что практически все промышленно развитые страны понимают эту концепцию и успешно внедряют четыре её главных компонента:

  • киберфизические системы (Cyber-Physical Systems);
  • Интернет вещей (Internet of Things);
  • Интернет услуг (Internet of Services);
  • умное предприятие (Smart Factory).

Особенное, почти демонстративное поведение Германии объясняется, в частности, недовольством страны её позицией на мировых биржах. Например, на бирже NASDAQ, которая специализируется на акциях высокотехнологичных компаний, из 3200 представленных там фирм только две-три являются немецкими.

С точки зрения немецких политиков и промышленников в этом смысле сложилась противоречивая ситуация: во многих отраслях промышленности Германия занимает ключевые позиции благодаря высокому уровню организации производства и качеству выпускаемой продукции, но даже её самые знаменитые концерны практически не участвуют в “мировом бизнес-процессе”. Понимая, что усилия на финансовых рынках не выведут страну на лидирующие позиции, Германия приняла решение пойти другим путём и показать пример создания экономики будущего, основанной на новых принципах организации сферы материального производства. При этом предприятия страны могут воспользоваться тем, что промышленность Германии не перенесла производство в страны с более дешёвой рабочей силой, а постаралась сохранить его на своей территории.

Индустрия 4.0 в Германии

Идея Индустрии 4.0 воспринимается положительно большинством немецких компаний. Её реализация обеспечит информационную прозрачность и высокую управляемость процессов на производстве и в логистике. Это приведёт к появлению принципиально новых бизнес-процессов и повышению экономических показателей предприятий, внедривших соответствующие технологии. Также и предприятия обеспечивающего сектора, разрабатывающие и продающие технические и программные средства для компонентов Индустрии 4.0, оказываются в выигрыше вследствие увеличения объёма заказов.

Как немецкие компании внедряют подходы новой концепции?

Как это обычно происходит в Германии, внедрение чего-то нового начинается с чёткого планирования всех этапов предстоящих действий. Понятно, что лидерами в этом процессе являются немецкие автомобилестроители. Концерн Daimler AG одним из первых объявил о своих активностях в направлении Индустрии 4.0. Маркус Шефер, исполнительный директор по вопросам производства и управления цепями поставок марки Mercedes-Benz Cars, однажды сказал, что в компании термин “Индустрия 4.0” понимается как оцифровка всей цепочки создания стоимости, начиная от конструирования и проектирования, проходя через этапы производства, в окружении которого собственно и возник этот термин, и так до этапов реализации готовой продукции и её сервисного обслуживания.

В концерне регулярно появляются сообщения о новых производственных подразделениях, соответствующих понятию Smart Factory. Например, на заводе в городе Зиндельфинген, где выпускаются автомобили E- и S-классов, построен и введён в эксплуатацию участок инструментального производства, на котором в автоматическом режиме могут изготавливаться – даже в единичном экземпляре – формы для прессов, производящих детали для кузовов автомобилей. Транспортные роботы перемещают изделия между обрабатывающими центрами и индукционными печами, где закаляются детали. Функции центрального управления выполняет специализированная система MES (Manufacturing Execution System), которая связана с локальными системами управления обрабатывающих центров и системой планирования и управления всего инструментального производства предприятия.

Умное предприятие Smart Factory

Технологии Индустрии 4.0 применяются в разных областях бизнеса. Так появилась смежная концепция – Логистика 4.0. Её примером является результат сотрудничества двух “гигантов” логистики, которые объединили свои усилия в области авиационных грузовых перевозок. Компания Siemens Postal, Parcel & Airport Logistics (SPPAL) – один из мировых лидеров в области технологий сортировки и обработки почтово-багажных отправлений. Другое подразделение компании Siemens, AXIT, специализируется на облачных ИТ-решениях для управления логистическими процессами в цепях поставок, объединяющих в себе большое количество компаний.

Одним из последних продуктов AXIT является облачная логистическая платформа, разработанная для SPPAL. В рамках концепции “Логистика 4.0” информация из цепей поставок передаётся через эту платформу в систему Planning, Prediction & Control (PPC) центра авиационных грузовых перевозок. В результате взаимодействия двух информационных систем удаётся находить почтовые автомобили, которые могут успеть прибыть в аэропорт до окончания загрузки самолёта. Кроме того, на основании информации о партиях почтовых отправлений, которые находятся на пути к аэропорту, оперативно решается вопрос о выборе рейсов для отправки в пункты назначения.

Как имитационное моделирование помогает реализовать принципы Индустрии 4.0 в производстве?

Ставшая традиционной роль имитационного моделирования как способа проверки и сравнения вариантов организации процессов в цехах, на складах, а также в системах внутризаводского транспорта промышленных предприятий остаётся, конечно, актуальной также и при внедрении на предприятиях принципов Индустрии 4.0.

Принципиально новые задачи возникают, когда имитационное моделирование применяется в режиме эмуляции для проверки и настройки программ для работы с реальными объектами на предприятии. Ещё один вариант использования ИМ – для создания и поддержки функционирования “цифрового двойника”, виртуальной копии оборудования или целого производственного участка.

Цифровой двойник на предприятии

При использовании ИМ в режиме эмуляции появляется возможность исследовать взаимодействие локальных систем управления как между собой, так и с высокоуровневыми координирующими системами. При этом важно проверить как логическую реализуемость предложенных алгоритмов управления, так и физическую реализуемость транспортных и складских операций на производстве (часто выполняемых одновременно). Также нужно учитывать высокую автономность и коммуникационные свойства отдельных объектов в исследуемых процессах.

В случае создания “цифрового двойника” нужно получать данные как от устройств на производстве, так и от рабочих на предприятии. Модель в форме “цифрового двойника” может быть использована, например, как средство краткосрочного прогнозирования состояния объекта-оригинала. Появляется возможность предсказать момент окончания очередной технологической операции или время обработки целого производственного задания.

Спасибо за ответы, и удачи в работе!

Спасибо вам.



Если вам интересна тема использования “цифрового двойника” в бизнесе, посмотрите, как Siemens применяет цифровую копию цепи поставок, созданную в AnyLogic, при планировании логистических процессов. Презентация (на англ. языке) >>

Вам понравилось интервью? Чтобы помочь нам улучшить новый формат публикаций, оставьте пожелания в комментариях.

Похожие материалы