Новые концепции, инструменты и технологии управления промышленным предприятием. Учебник

3.2. Умные промышленные предприятия: теоретико-концептуальные и прикладные аспекты создания...

роким составом хозяйствующих субъектов через взаимосвязанный цифровой ландшафт и цифровые экосистемы.

В широком смысле искусственный интеллект является отраслью компьютерных наук, которая направлена на создание интеллектуальных машин. Термин «искусственный интеллект» был предложен в 1956 г. Джоном Маккарти, который организовал рабочую группу, действовавшую на основе гипотезы о том, что каждый аспект обучения или любой другой признак интеллекта может быть

впринципе настолько точно описан, что для его моделирования может быть создана машина1.

Искусственный интеллект связывают со способностью цифрового компьютера или контролируемого компьютером робота выполнять задачи, обычно ассоциируемые с разумными существами. С учетом этого термин «искусственный интеллект» часто применяется по отношению к проектам развития систем, наделенных интеллектуальными процессами, характерными для человека: способностью рассуждать, открывать смысл, понимать значение языка, обучаться, обобщать, извлекать уроки из прошлого опыта, решать задачи2.

Обозначим ключевые области применения современных интеллектуальных решений в управлении промышленными предприятиями3:

•Массовое внедрение интеллектуальных (квантовых) датчиков

воборудование и производственные линии (технологии индустриального интернета вещей).

1Artificial Intelligence in Retina / U. Schmidt-Erfurth [et al.] // Progress in Retinal and Eye Research. 2018. Vol. 67. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S1350946218300119?via%3Dihub.

2Copeland B. J. Artificial intelligence. URL: https://www.britannica.com/technology/ artificial-intelligence.

3Никитаева А. Ю. Управление промышленным предприятием с использованием интеллектуальных ИТ-решений: концептуальная платформа и технологии реализации // Интеллектуальное моделирование эффективного ресурсообеспечения в региональном стратегировании: сб. статей VI международной науч.-практ. видеоконф. Ростов н/Д, 2019.

151

Модуль 3. Основные тренды и новые концептуальные модели управления...

•Переход на безлюдное производство и массовое внедрение роботизированных технологий.

•Сквозная автоматизация и интеграция производственных

иуправленческих процессов в единую информационную систему («от оборудования до министерства»).

•Переход на обязательную оцифрованную техническую документацию и электронный документооборот («безбумажные» технологии).

•Цифровое проектирование и моделирование технологических процессов, объектов, изделий на всем жизненном цикле от идеи до эксплуатации (применение инженерного программного обеспечения).

•Применение мобильных технологий для мониторинга, контроля и управления процессами на производстве.

•Развитие технологий промышленной аналитики.

•Переход на реализацию промышленных товаров через интернет.

•Массовое индивидуальное производство (персонификация товаров не будет увеличивать стоимость за счет использования аддитивных технологий).

•Создание цифрового рабочего места.

•Прогнозное обслуживание оборудования и прогнозирование качества продукции.

•Совместное использование ресурсов, стопроцентная утилизация и переработка в рамках модели циркулярной экономики (circular economy).

•Мгновенное реагирование и адаптация к изменяющимся условиям.

В промышленности ИИ позволяет обрабатывать сложные алгоритмы и управлять большими объемами данных. Огромная вычислительная мощность при низкой стоимости – это драйвер массового распространения технологий ИИ в производственной сфере1.

1AI in Manufacturing Human-Centric Support: Smart factories can touch, hear, see, and speak. URL: https://smartfactory.de/wp-content/uploads/2019/03/SF_BR_HM2019_ Artificial_intelligence-_EN.pdf.

152

3.2. Умные промышленные предприятия: теоретико-концептуальные и прикладные аспекты создания...

Применение ИИ позволяет создать умное производство, предполагающее сквозную интеграцию процессов, полную цифровизацию документооборота и управления, распределение в пространстве функций проектирования, контроля качества производства, потоковую индивидуализацию и т. д.1

При этом существенные изменения реализуются одновременно:

•В части улучшения изделия. Продукт становится более умным, обслуживаемым, индивидуализированным, его жизненный цикл увеличивается и охватывает этапы не только проектирования, моделирования, производства, но и дальнейшего сервиса, реальной эксплуатации на основе цифрового двойника и обратной связи в режиме реального времени.

•В части улучшения производства (повышение эффективности, снижение издержек, рост конкурентоспособности, обеспечение безопасности сотрудников за счет использования интеллектуальных цифровых технологий).

•В части создания систем смарт-технического обслуживания.

Вобрабатывающей промышленности постоянное техническое обслуживание машин и оборудования производственной линии влечет за собой значительные расходы, оказывая решающее влияние на итоговую прибыль любой производственной операции, зависящей от активов. Более того, исследования показывают, что незапланированные простои обходятся производителям примерно в 50 млрд долларов в год и что отказ активов является причиной 42 % этих незапланированных простоев. По этой причине прогностическое обслуживание стало обязательным решением для производителей. Прогностическое обслуживание использует передовые алгоритмы искусственного интеллекта в форме машинного обучения и искусственных нейронных сетей для формулирования

прогнозов относительно неисправности активов. Это позволяет

1Попова Т. «Умные фабрики» становятся предприятиями будущего. URL: http:// www.ng.ru/science/2018-02-27/100_industry270218.html.

153

Модуль 3. Основные тренды и новые концептуальные модели управления...

значительно сократить дорогостоящие незапланированные простои, а также продлить оставшийся срок службы производственных машин и оборудования.

•Для повышения качества продукции. С одной стороны, из-за коротких сроков выхода на рынок и роста сложности продукции производственным компаниям становится все труднее поддерживать высокий уровень качества и соблюдать правила и стандарты качества. С другой стороны, клиенты стали ожидать безупречной продукции, подталкивая производителей к повышению качества и уходу от ущерба, который высокие показатели дефектов и отзыва продукции могут нанести компании и ее бренду. Качество 4.0 предполагает использование алгоритмов искусственного интеллекта для уведомления производственных групп о возникающих производственных сбоях, которые могут вызвать проблемы с качеством продукции. Неисправности могут включать отклонения от рецептуры, тонкие отклонения в поведении машины, изменение сырья

имногое другое. Так, в рамках своих усилий по созданию умного предприятия при производстве кондиционеров компания «Самсунг» внедрила полностью автоматизированную производственную систему, трехмерные сканеры, технологии промышленного интернета вещей и интегрированный машинный контроль. В результате удалось обеспечить сокращение времени выполнения заказов клиентов, снижение издержек, улучшить использование производственных мощностей на 25 % и на 50 % сократить количество бракованной продукции1.

•Для роботизации производства. Международная федерация робототехники по итогам 2018 г. оценила количество промышленных роботов на заводах по всему миру в 1,3 млн. Теоретически, по мере того как роботы будут занимать все больше и больше рабочих мест, рабочие будут обучаться более продвинутым позициям

1Yoon Sung-won. Samsung expediting smart factory for home appliances // Korea Times. 2017. April 19. URL: http://www.koreatimes.co.kr/www/common/vpage-pt.as p?categorycode=133&newsidx=227896.

154

3.2.Умные промышленные предприятия: теоретико-концептуальные и прикладные аспекты создания...

впроектировании, обслуживании и программировании. Достижения в области искусственного интеллекта будут иметь центральное значение для этого развития, позволяя роботам обрабатывать больше когнитивных задач и принимать автономные решения на основе данных об окружающей среде в режиме реального времени, что еще больше оптимизирует процессы.

•В части оптимизации производственных цепочек поставок. Компании получают возможность лучше предвидеть изменения рынка; руководство промышленных компаний получает огромные преимущества за счет перехода от реакционного/реактивного мышления к стратегическому. Алгоритмы искусственного интеллекта формулируют оценки потребностей рынка путем поиска моделей, связывающих местоположение, социально-экономические и макроэкономические факторы, погодные условия, политический статус, поведение потребителей и многое другое. Эта информация позволяет оптимизировать штатное расписание, управление запасами, энергопотребление и поставку сырья1.

•В области экологизации производства. Типы операционной эффективности, которые может обеспечить интеллектуальная фабрика, могут привести к меньшему экологическому следу, чем обычный производственный процесс, с большей экологической устойчивостью в целом2.

Наряду с областями деятельности, в которых могут быть получены позитивные эффекты от создания умных промышленных предприятий, целесообразно рассмотреть краткую характеристику основных признаков такого хозяйствующего субъекта, включаю-

1 Никитаева А. Ю. Управление промышленным предприятием с использованием интеллектуальных ИТ-решений...; Kushmaro P. 5 ways industrial AI is revolutionizing manufacturing. URL: https://www.cio.com/article/3309058/5-ways- industrial-ai-is-revolutionizing-manufacturing.html; Thilmany J. Artificial Intelligence Transforms Manufacturing. URL: https://www.asme.org/topics-resources/content/ artificial-intelligence-transforms-manufacturing.

2 Sniderman B., Mahto M., Cotteleer M. Industry 4.0 and manufacturing ecosystems...

155

Модуль 3. Основные тренды и новые концептуальные модели управления...

щих: взаимосвязанность, оптимизацию, прозрачность, проактивность и гибкость. При этом стоит обратить внимание на то, что каждый из признаков (связанных и с функциональным наполнением умных заводов и фабрик) может сыграть определенную роль в принятии более обоснованных решений и помочь промышленным организациям улучшить производственный процесс. Однако две интеллектуальные фабрики, скорее всего, не будут выглядеть одинаково, поскольку производители могут приоритизировать различные области и функции, наиболее соответствующие их конкретным потребностям, целевым ориентирам и потенциалу.

По мнению экспертов компании Deloitte, самая важная особенность смарт-фабрики – ее взаимосвязанный характер, он же является одним из самых важных источников ценности умного предприятия. Интеллектуальные фабрики требуют подключения базовых процессов и материалов для получения данных, необходимых для принятия решений в режиме реального времени. На действительно интеллектуальном заводе активы оснащены интеллектуальными датчиками, поэтому системы могут непрерывно извлекать наборы данных из новых и традиционных источников, обеспечивая постоянное обновление данных и отражение текущих условий. Интеграция данных из операционных и бизнес-систем, а также от поставщиков и клиентов позволяет получить целостное представление о процессах восходящей и нисходящей цепочек поставок, повышая общую эффективность сети поставок1.

Следующий важный признак умного предприятия – оптимизация. Оптимизированная интеллектуальная фабрика позволяет выполнять операции с минимальным ручным вмешательством и высокой надежностью. Автоматизированные рабочие процессы, синхронизация активов, улучшенное отслеживание и планирование, а также оптимизированное потребление энергии, присущее интеллектуальному заводу, могут повысить производительность,

1 The smart factory. Responsive, adaptive, connected manufacturing / R. Burke [et al.].

156

3.2. Умные промышленные предприятия: теоретико-концептуальные и прикладные аспекты создания...

время безотказной работы и качество, а также снизить затраты и отходы.

На умном предприятии важную роль играет транспарентность. Собираемые в процессе функционирования данные являются транспарентными. Визуализация данных в реальном времени позволяет преобразовывать данные, полученные из процессов (охватывая разработку, производство, доставку, использование и обслуживание продукции), в практические идеи (как для людей, так

идля автономного принятия решений). Прозрачная сеть данных может обеспечить большую видимость (а значит, и возможность адекватной оценки ситуации) по всему предприятию и гарантировать, что организация будет принимать более точные решения за счет анализа ролей участников процессов, настройки систем оповещения и уведомления в режиме реального времени, а также оперативного отслеживания и мониторинга.

Еще одной ключевой характеристикой умных фабрик является проактивность. В проактивной системе сотрудники и системы могут заранее предвидеть развитие событий и ситуаций и действовать до возникновения проблем, а не просто реагировать на них после возникновения. Соответствующий функционал может включать в себя выявление аномалий, пополнение запасов, выявление

ипрогнозирование проблем качества, а также мониторинг проблем безопасности и технического обслуживания1. Способность интеллектуальной фабрики предсказывать будущие результаты на основе исторических данных и данных в реальном времени может улучшить время безотказной работы, производительность и качество, а также предотвратить проблемы безопасности. Производители могут создавать так называемые цифровые зеркала и цифровых двойников физических объектов, анализировать поведение оцифрованных аналогов, что позволяет им оцифровывать операции, вы-

1Making maintenance smarter: Predictive maintenance and the digital supply network / C. Coleman [et al.]. URL: https://www2.deloitte.com/content/dam/Deloitte/cn/ Documents/cip/deloitte-cn-cip-making-maintenance-smarter-en-171215.pdf.

157

Модуль 3. Основные тренды и новые концептуальные модели управления...

ходить за рамки простой автоматизации и расширять возможности прогнозирования1.

Еще одним важным признаком умной фабрики является гибкость. Именно гибкость позволяет смарт-предприятиям адаптироваться к изменениям графика и продукта с минимальным вмешательством. Передовые интеллектуальные фабрики также могут самостоятельно настраивать материальные потоки в зависимости от создаваемого продукта и планировать изменения, а затем отслеживать влияние этих изменений на производственно-сбытовые процессы в режиме реального времени.

Для того чтобы на практике создать умное предприятие, требуется охватить ключевые компоненты, представленные в табл. 3.1.

1Parrott A., Warshaw L. Industry 4.0 and the digital twin: Manufacturing meets its match. URL: https://www2.deloitte.com/us/en/insights/focus/industry-4-0/digital- twin-technology-smart-factory.html.

158

3.2. Умные промышленные предприятия: теоретико-концептуальные и прикладные аспекты создания...

159

Модуль 3. Основные тренды и новые концептуальные модели управления...

Кибербезопасность В соответствии с самой концепцией умного предприятия все его элементы являются взаимосвязанными между собой. В силу такой коннективности риск кибербезопасности представляет собой значительно более серьезную проблему на смарт-фабрике, чем на традиционном производственном объекте, и должен рассматриваться как часть общей архитектуры умного предприятия. В полностью подключенной к единой сети среде кибератаки могут иметь более широкое воздействие и быть более трудными для защиты, учитывая множество точек подключения. Еще более выраженным вопрос кибербезопасности становится при масштабировании интеллектуального предприятия и его потенциальном выходе за пределы одной компании для интеграции в единой системе поставщиков, клиентов и других производственных мощностей. Следовательно, промышленные предприятия

160