На цифровую трансформацию компании по всему миру потратили около $1 трлн только за 2020 год. Эти инвестиции позволяют промышленности выпускать больше продукции, повышать качество и укреплять связь с клиентами
Четвертая промышленная революция, которая разворачивается в данный момент, требует переосмысления принципов организации производства и повышения уровня проникновения технологий. Цифровизация — это уже не вопрос выбора, а задача, которую необходимо решить. Она является главным направлением развития современных промышленных предприятий — на данном этапе развития цифровые технологии охватывают не только производственные процессы, но и проникают во все сферы деятельности, включая управление и планирование.
Основные технологии промышленной цифровизации
Цифровая трансформация производства подразумевает несколько направлений, включая:
- Промышленный интернет вещей — комплексы компьютерных сетей и связанного с ними производственного оборудования с датчиками и контроллерами, которые необходимы для сбора информации и обмена данными.
- Цифровые двойники — создание виртуальных моделей, копирующих физический мир, и достоверно описывающих все процессы и взаимосвязи как отдельного объекта, так и производства в целом.
- Большие данные — технологии, которые позволяют обрабатывать огромные объемы неструктурированных данных, правильно их интерпретировать и визуализировать.
- Искусственный интеллект — интеллектуальные системы, которые способны анализировать информацию, делать прогнозы, находить возможности для оптимизации и принимать решения самостоятельно.
Что такое цифровизация промышленности
Цифровизация промышленности — это переход на полностью автоматизированное цифровое производство, которым управляют интеллектуальные системы в режиме реального времени, постоянно взаимодействуя с внешней средой.
Цифровое производство подразумевает создание многоуровневой интегрированной ИТ-инфраструктуры, которая способствует преобразованию множества горизонтальных и вертикальных бизнес-процессов, оптимизации операционной деятельности, изменению устоявшихся моделей и форматов взаимодействия между участниками цепочек создания добавленной стоимости.
Суть цифровой трансформации промышленных предприятий заключается в автоматизации процессов и переводе информации в более доступную цифровую среду, в которой ее быстрее и легче анализировать, чтобы получать точные решения.
Искусственный интеллект как основное направление цифровизации
На данный момент многие производственные компании уже завершили первый этап цифровизации, автоматизировав технологические процессы. Задача следующего этапа — внедрение современных технологий во все уровни управления предприятием. На этом этапе ключевым фактором цифровой трансформации становится искусственный интеллект.
В использовании технологий искусственного интеллекта лидируют Китай и США, при этом правительство Китая сделало развитие ИИ стратегической приоритетной задачей. Россия существенно отстает от лидеров, но появление отечественных IT-компаний, предлагающих собственные разработки, основанные на передовых технологиях, в перспективе должны сократить это отставание.
Ключевая функция APS — построение детализированного плана производства от закупок до выпуска продукции. При этом, каждая операция планируется с учетом параметров имеющихся ресурсов: наличия материалов, квалификации персонала, доступности оборудования.
Отслеживание ситуации на производстве в режиме реального времени, высокая оперативность обработки информации и скорость расчетов позволяют корректировать планы при изменении ситуации, сохраняя при этом высокую эффективность.
Подробно рассказываем о цифровизации российской экономики на примере шести на первый взгляд традиционных и консервативных отраслей народного хозяйства
Внедрение цифровых технологий кардинально изменило бизнес-модель компаний практически во всех основных индустриях. К примеру, в медиаиндустрии стриминговая модель распространения контента практически уничтожила бизнес по продаже физических носителей и сейчас уверенно отнимает долю рынка у кинотеатров. Даже в более традиционных отраслях, например в сельском хозяйстве, внедрение цифровых решений становится неотъемлемой частью развития бизнеса: появляются управляемые искусственным интеллектом «умные» теплицы, аналитика больших данных помогает предсказывать засуху и другие природные катаклизмы. Эти и другие решения оптимизируют расходы, упрощают управление, увеличивают прибыль.
По данным исследования McKinsey, в мире только 4% корпораций вышли на уровень, когда все бизнес-процессы полностью цифровизованы. Лидирует индустрия медиа и развлечений, где уровень цифровизации составляет 62%. К числу наименее цифровизованных относятся финансы (39%), автопроизводители (32%) и производство потребительских товаров (31%). Среди наиболее широко используемых технологий — традиционные интернет-технологии, их используют 85% компаний-респондентов, и облачные сервисы (81%). Наименее распространенные — трехмерная печать, которую используют только 13% опрошенных компаний, и технологии дополненной реальности — их начали использовать 15% компаний. РБК вместе с «МегаФоном» изучил, какие решения оказываются наиболее востребованными в реалиях российского рынка, в каких индустриях они применяются и какая роль в цифровизации у решений, созданных на базе IoT-устройств.
Гиперавтоматизация
Автоматы и роботы берут на себя значительную часть задач на предприятиях, а нередко и полностью заменяют людей. По данным Международной федерации робототехники, в 2014–2019 годах число промышленных роботов на заводах увеличилось на 85%. В 2020-м на предприятиях трудились 2,7 млн таких машин.
Они помогают компаниям нарастить объемы выпуска продукции, обеспечить сверхточное производство и одновременно сокращают потребность в дефицитных кадрах. Поэтому их число на предприятиях продолжит расти.
Как это выглядит на практике
С 2001 года японская компания Fanuc управляет производствами в формате lights-out. Здесь роботы собирают роботов. За 24-часовую смену такие «рабочие» могут создать до 50 машин. Они в состоянии трудиться без присмотра до 30 дней. Причем делают это не только без света, но и без отопления и кондиционеров.
Главная фабрика Fanuc расположена в густых лесах рядом с селом Осино. Его производственная мощность — 25 тыс. устройств в месяц.
Железнодорожный кластер Railways Systems KZ, расположенный в Экибастузе (Казахстан) объединяет сразу пять промышленных предприятий с высоким уровнем автоматизации. Они производят продукцию для железнодорожного транспорта, используя в том числе роботизированные решения.
Так, предприятие «R.W.S. Binding», которое выпускает элементы для скрепления путей, применяет промышленных роботов Kuka. Они имеют десятки степеней свободы и оснащены машинным зрением. На предприятии они обеспечивают транспортировку и укладку клемм, которые должны сохранять устойчивость и прочность не менее 15–20 лет при любых погодных условиях.
С помощью машинного зрения Kuka сначала присматривается к ящику, откуда нужно взять клеммы, изучает их, немного думает и берет магнитным захватом несколько клемм, затем помещает их в устройство для транспортировки.
Роботы используются и на предприятии «Проммашкомплект», которое специализируется на цельнокатаных железнодорожных колесах. В процессе производства колеса нагреваются до температуры 1200 °C. Естественно, ни человек, ни кран не могут передвинуть такие заготовки весом по полтонны. С этим справляются только роботы.
Другое предприятие кластера — «R.W.S. Wheelset» — производит железнодорожные оси, формирует и собирает колесные пары. Здесь работают автоматические линии, которые обеспечивают бездефектное производство. В частности, они растачивают колеса с точностью до 0,1 мм и подбирают подшипники с точностью до 0,001 мм.
Зачем промышленности меняться
Глобальный рынок цифровой трансформации уже не первый год показывает уверенный рост. В 2020-м расходы компаний на эти цели приблизились к $1 трлн, отмечают эксперты Mordor Intelligence. По их оценкам, уже к 2026 году рынок увеличится почти втрое — его объем превысит $2,7 трлн.
Помимо модернизации и автоматизации основных операционных процессов, эти инвестиции позволяют получить и много других преимуществ. «Цифровая трансформация помогает организациям улучшить репутацию своего бренда, качество обслуживания клиентов и коэффициент их удержания», — подчеркивают аналитики.
Быстрее всего изменения идут в сегментах b2c. Здесь цифровизировать процессы легче, чем в промышленности, где основные операции привязаны к физическим активам. В частности, промышленные компании долго отставали от ретейла и других b2c-игроков, когда дело доходило до оцифровки маркетинговых и торговых операций, признают в McKinsey. Но теперь и они начали меняться.
В итоге сегодня трансформация в промышленности охватывает все этапы работы предприятий — от производства продукта до послепродажного взаимодействия с клиентами.
«Умные» города
Использование цифровых технологий в городском хозяйстве не менее эффективно, чем в крупных корпорациях. По данным McKinsey Global Institute, использование технологий «умного» города позволяет повысить оперативность реагирования на чрезвычайные ситуации на 20–35% и, как следствие, сократить число смертей от несчастных случаев на 10%. Также цифровые технологии позволяют сократить среднее время в пути на работу и с работы на 15–20% и снизить заболеваемость жителей города на 8–15%.
«Технологии «умного» города также дают возможность более эффективно решать локальные задачи. Например, счетчики воды на базе технологии интернета вещей позволяют жителям лучше контролировать свои расходы и не платить «за соседа», а управляющей компании — более эффективно планировать свои действия, избегать проблем в моменты пикового потребления и экономить средства, избегая дебиторской задолженности», — уверен Павел Иванченко.
Решение «Цифровой двойник города», созданное «МегаФоном», дает возможность спрогнозировать рост населения, учесть будущие потребности жителей и на основании предиктивной аналитики определить оптимальные модели строительства жилья, создания социальной и транспортной инфраструктуры и других систем. К такого же рода решениям относится сервис, который позволяет оценить объем туристических потоков в регион или город. Анализируя предпочтения туристов, город принимает решения о развитии туристической инфраструктуры в локациях, куда необходимо привлечь людей, об открытии новых туристических направлений, проведении массовых мероприятий и т.д.
Презентация созданного «МегаФоном» проекта «Цифровой Кронштадт»
IoT и повсеместные подключения
Широкополосные сети пятого поколения вместе с технологиями интернета вещей (IoT) способны обеспечить высокоскоростное соединение с быстрой загрузкой данных и почти нулевыми задержками. Это влечет за собой серьезные сдвиги в бизнес-ландшафте, констатируют в McKinsey.
В частности, появляется возможность практически полной оцифровки производств. Многочисленные подключения и высокая скорость связи позволяют управлять машинами и роботами в беспроводном режиме.
«Северсталь» при поддержке SAP внедрила в работу технологии интернета вещей и машинного обучения для точного прогнозирования энергопотребления. Cистема регулярно собирает данные с 2,5 тыс. приборов учета, которые установлены во всех подразделениях компании.
Это информация о планируемых и фактических значениях проходки и добычи на всех подземных участках и действующем угольном разрезе, а также об уровнях потребления электричества. Сбор значений и пересчет модели происходят на основе информации, поступающей каждый час.
Решение позволяет существенно повысить качество прогноза энергопотребления — на 20–25% ежемесячно. Таким образом организация экономит от $10 млн в год благодаря снижению штрафов, оптимизации закупок и противодействию кражам энергии. К примеру, система может отследить несанкционированное подключение и работу фермы для майнинга криптовалют.
Предиктивное обслуживание
Для крупных предприятий даже кратковременная остановка процессов оборачивается огромными убытками. Из-за простоев они теряют не менее 5% производительности. Ранее компании сообщали, что каждый час простоя обходится им в сумму от $100 тыс.
Предотвратить ненужные расходы помогает предиктивное обслуживание активов. С помощью новых технологий и аналитики предприятия отслеживают состояние машин и оборудования. И если оно вызывает тревогу, проводятся профилактические ремонты. Причем это происходит до того, как произойдет поломка, и придется остановить производство.
Gerdau — крупнейший производитель стали в Латинской Америке — использует цифровые инструменты предиктивной аналитики от General Electric на 12 производственных площадках.
Благодаря этому корпорация экономит $4,5 млн в год за счет сокращения издержек, связанных с техобслуживанием. Информация о потенциальных проблемах сразу поступает на пульт специалиста, что позволяет разобраться с ними до внепланового простоя.
«Каждая промышленная компания должна пройти через цифровую трансформацию. Хотя многие организации уже создали прочную технологическую базу, традиционные инвестиции не гарантируют роста. Такие компании как Gerdau думают по-другому. Причем по самым разным направлениям — об облачных технологиях, Big Data, мобильных устройствах, даже о талантливых кадрах», — отмечают в GE.
Повышение ценности данных и их длительное хранение
Благодаря новым технологиям сбор и обработка больших объемов данных стала проще, чем когда-либо, считают аналитики Mordor Intelligence. Это напрямую влияет на доходность и расширяет прогнозные возможности организаций.
По прогнозам Gartner, к 2024 году половина компаний тяжелой промышленности смогут монетизировать свои данные. Но сейчас не всегда можно предугадать, какая информация окажется полезной. Поэтому компании стараются аккумулировать максимальное количество данных, даже если они не востребованы прямо сейчас.
«Сибур» использует озеро данных (data lake) для оптимизации маркетинговых задач. До внедрения решения сотрудники отдела маркетинга работали с множеством различных источников информации, в частности, о товарных потоках.
Построить внятную аналитику за долгосрочный период на этих данных было невозможно из-за ограничения софта и железа, признают в компании: выгружались неудобные и тяжелые таблицы на миллион строк. Чтобы решить эту проблему, бизнес-подразделения «Сибура» выделили наиболее интересные источники информации. А цифровой отдел компании залил их в озеро данных. Для их визуализации использовали инструмент Tableau.
«Благодаря проделанной работе стало возможным вывести отчеты за последние 15–20 лет в плане импорта и экспорта, и при этом не сойти с ума и не спалить пару рабочих ПК. Теперь можно взять этот временной промежуток и развернуть его по годам или провалиться по месяцам», — отмечают в компании.
Предприятия Railways Systems KZ создали электронную базу, в которой документация о выпущенной продукции хранится в течение 20 лет. Например, данные о качестве каждого выпущенного железнодорожного колеса или стрелочного перевода.
За все время работы предприятий они не получили ни одного негативного отзывы по качеству продукта. Но если это произойдет, сохраненная информация позволит точно выяснить причину нареканий и исключить их в будущем.
Расширение возможностей для клиентов
Пандемия и повсеместные локдауны ограничили количество точек соприкосновения компаний с клиентами. Производители пытаются компенсировать это за счет цифрового опыта. Сочетание цифровых возможностей и физического продукта позволяет формировать «привлекательные платформы, которые соответствуют ожиданиям потребителей», отмечают аналитики Gartner.
По их словам, речь идет не просто о дополнительных услугах. Компании создают новую цифровую бизнес-модель, в которой производители взаимодействуют с клиентом как до, так и после продажи продукта. Это укрепляет связь с брендом, повышая лояльность покупателей и b2b-продажи.
В кластере Railway Systems KZ уже на этапе инжиниринга предусмотрели заказную систему производства. Под каждый из сортов продукции необходима настройка оборудования. Поэтому заказы формируются и компонуются таким образом, чтобы перенастроек было меньше.
Данные о необходимой продукции и параметрах производства собираются и отслеживаются, начиная от момента коммерческого заказа и до выполнения задачи на оборудовании.
Пока эта информация остается в контуре предприятия. Но в ближайшие месяцы здесь планируют внедрить систему онлайн-отслеживания заказов для клиентов. Через удобный интерфейс они смогут в любой момент узнать, где сейчас заказ, что с ним происходит и когда он будет выполнен.
Промышленные роботы снова популярны
В 2012-2018 гг. мировые продажи промышленных роботов неуклонно , по данным International Federation of Robotics, с 159 тыс. до 422 тыс. штук. В 2019 г. отрасль стало лихорадить, сначала из-за американо-китайских торговых войн, потом — из-за эпидемии ковида. Хотя последняя и показала важность роботов в условиях локдаунов. И в 2021 г. продажи промроботов взлетели на 31% — до 517,4 тыс. штук.
Лидирует уже второй год электронная промышленность (26% установленных роботов), далее идут автомобилестроение (23%), металлургия и машиностроение (12%). Как всегда, IFR отмечает, что сферу деятельности приблизительно 20% роботов установить не удалось. Среди причин этой неопределенности называется, в частности, то, что «неучтенные» роботы применяются в производстве военной продукции.
Ожидается, что в 2023 г. в мире будет установлено около 570 тыс. промроботов, а в 2025-м — около 700 тыс.
Ретейл
По данным компании PwC, в 2018 году мировым лидером по развитию электронной коммерции был Китай, где продажи через интернет достигли 23% рынка ретейла в целом. В США этот показатель составлял 10%, в России — 4%. Несмотря на цифровую революцию в ретейле, обычные магазины по-прежнему остаются основным местом совершения покупок. Глобальные лидеры цифрового ретейла, такие как Amazon и AliExpress, фокусируются на интеграции потребительского опыта в офлайн-магазинах в их цифровую экосистему, пишут авторы отчета PwC.
Одним из основных конкурентных преимуществ электронной коммерции является возможность обратиться к покупателю адресно — интернет-компания знает конкретного человека, его историю покупок, во многих случаях также имеет доступ к другим данным, например из социальных сетей, позволяющим точно определить, какие товары будут наиболее актуальны в конкретный момент времени.
Процесс доставки товаров в крупных сетях планируется поминутно: транспорт не должен образовывать очередей. С помощью интернета вещей ретейл круглосуточно решает вопросы быстрой и эффективной погрузки и разгрузки. Также IoT-технологии участвуют в работе онлайн-касс. Они оснащены фискальным накопителем и подключены к интернету, что позволяет передавать данные о покупках в Федеральную налоговую службу. Подключение к интернету также позволяет компаниям дистанционно управлять своим бизнесом, анализировать продажи и использовать облачные сервисы.
Одним из крупнейших игроков рынка онлайн-касс является клиент «МегаФона» ИТ-компания «Эвотор». Порядка 32 тыс. онлайн-касс «Эвотора» подключены на сим-карты «МегаФона». Мониторинг устройств осуществляется через платформу «М2М-Мониторинга». Она позволяет контролировать работоспособность оборудования, предотвращать внештатные ситуации и перерасход средств на связь благодаря возможности выставлять лимит по трафику и получать уведомление о блокировке сервиса при достижении порога отключения.
Цифровые технологии позволяют не только прокачивать бизнес-процессы ретейлеров, но и давать качественно новые возможности покупателям. К примеру, российская компания разработала решение на базе indor-позиционирования для офлайновых магазинов: корзины для покупателей оборудуются недорогими планшетными компьютерами с картой магазина, информацией о товарах и скидках. Вместо того чтобы самому искать, где находится тот или иной товар, покупатель может выбрать его название в меню и система покажет маршрут до нужной полки. Более того, покупатель может выбрать в меню рецепт блюда, и система проведет его по маршруту, который позволит собрать все необходимые ингредиенты. Такое решение, в частности, внедрил финский ретейлер Kesko.
Важное значение имеет распределение товаров на полках внутри магазина. Разработанное «МегаФоном» решение на базе искусственного интеллекта позволяет оптимально распределять продукты на полках. Анализируя видеозаписи, оно видит, в каких частях торгового зала люди задерживаются чаще всего, и предлагает лучший вариант выкладки товара. Или же камера может в реальном времени с помощью нейросети обрабатывать изображение и выявлять скопления людей, чтобы предотвращать возникновение очередей и оперативно вызывать в зал дополнительных кассиров.
ИИ, интернет вещей и промроботы
Согласно оценкам MarketsandMarkets, объем рынка «Индустрии 4.0» в 2021 г. составил $64,9 млрд, а к 2026 г. он вырастет до $165,5 млрд. Среднегодовой темп роста в этот период, таким образом, составит 20,6%. Схожую цифру, 20,7% ежегодного роста, дают аналитики Mordor Intelligence. При этом темпы роста затрат на цифровую трансформацию в целом последние оценивают в 17,4%, то есть промышленность в ближайшую пятилетку будет «трансформироваться» немного быстрее, чем другие другие сферы деятельности в среднем. Свою роль тут сыграла эпидемия коронавируса, опрошенные в 2021 г. IBM руководители промпредприятий заявили, что под ее влиянием цифровая трансформация промышленности ускорилась на 67%.
Среди основных «мировых» тенденций цифровизации промышленности 2022 г. — интеграция платформ промышленного интернета вещей в технологические цепочки, резкий рост числа внедрений решений, использующих средства искусственного интеллекта, всплеск интереса к промышленной роботизации.
Транспорт и логистика
Согласно исследованию компании Adroit Market Research, мировой рынок цифровых решений для транспорта и логистики может достичь показателя $145,28 млрд к 2025 году. По данным Forbes Insights, более 60% транспортных и логистических компаний в мире начали активное использование цифровых технологий, в том числе дронов, беспилотного транспорта, технологий IoT и NFC (беспроводная передача данных малого радиуса действия), аналитики больших данных и искусственного интеллекта.
Разработанная «МегаФоном» система «Контроль грузов» позволяет логистическим компаниям, работающим с клиентами в сфере ретейла, контролировать свежесть продуктов. На коммерческий транспорт можно установить датчики температуры рефрижератора, расхода топлива и другие. С помощью GPS-трекера система определяет, насколько аккуратна манера вождения, и может подавать тревожный сигнал, в случае если водитель сильно устал или по каким-то причинам не способен корректно вести себя на дороге. Таким образом логистическая компания не только контролирует сохранность машин и грузов, но и страхует себя от непредвиденных имиджевых и юридических рисков.
Цифровая трансформация — сложное экономическое явление, которое не ограничивается только использованием самих цифровых инструментов. Это также процесс изменения всех базовых принципов бизнеса. В США данное явление также называют «эффектом Amazon», когда компания, которая торговала книгами через интернет, за несколько лет превратилась в глобальный диверсифицированный холдинг, который, в частности, оказывает услуги целым странам и влияет на жизнь миллиардов людей.
В России объем ИТ- и телеком-рынков и их доля в ВВП незначительно сокращается. В 2018 году доля ИКТ в ВВП, по подсчетам Высшей школы экономики, Минцифразвития и Росстата, упала до 2,6% по сравнению с 2,7% годом ранее. При этом, как отмечает компания McKinsey, совокупный экономический эффект от цифровой трансформации российских компаний составит к 2025 году ₽4,1–8,9 трлн, или 19–34% от ВВП.
«МегаФон» также отмечает проникновение цифровых решений, в частности, на базе интернета вещей в новые отрасли. «Если раньше основные запросы на IoT-решения были от логистических и транспортных компаний, то сейчас наблюдается заметный рост в финансовом секторе, где банки и лизинговые компании собирают данные о местонахождении и состоянии залоговых и лизинговых активов, производстве. Федеральные и муниципальные власти проводят комплексное обновление городской инфраструктуры, а значит, в ближайшие годы еще большую востребованность продемонстрируют решения для мониторинга устройств ЖКХ, общественного транспорта, видеоаналитики, систем видеонаблюдения», — замечает Павел Иванченко.
Медицина
Несмотря на то что как наука медицина использует все самые передовые технологии, та ее часть, которая касается лечения людей, во всем мире остается достаточно консервативной — только недавно в некоторых странах врачи начали вести прием пациентов через интернет. Гаджеты с функциями мониторинга основных показателей организма уже давно стали неотъемлемой частью жизни большинства людей, увлекающихся спортом, но о том, чтобы использовать их для диагностики опасных заболеваний, люди задумались относительно недавно.
По данным компании Global Market Insights, глобальный рынок телемедицины в 2019 году составил $45,5 млрд, прогноз на 2026 год — $175,5 млрд (четырехкратный рост). Компания «Мобильные медицинские технологии» оценивала российский рынок в 2018 году в ₽2 млрд. Эксперты компании считают, что в ближайшие годы данный сегмент будет расти на 78% в год и к 2022 году достигнет ₽20 млрд.
Осторожность людей в отношении телемедицины связана с тем, что многие боятся доверять контроль за такой важной вещью, как здоровье, гаджетам и алгоритмам. Эта точка зрения не совсем верна, так как большинство подобных решений не заменяет врача, а лишь дополняет его компетенции. К примеру, «умные» часы могут отслеживать сердечный ритм и давление в режиме реального времени, а значит, врач сможет увидеть состояние человека не только во время визита в больницу, но и во сне, во время стресса, физических нагрузок.
Технологии полезны не только пациентам, но и врачам. Одной из сложнейших проблем в медицине остается быстрый доступ к необходимым знаниям. Число заболеваний, которым подвержены люди, крайне велико и продолжает расти. Отправлять пациентов к профильным специалистам в другой регион или даже в другую страну дорого и не всегда возможно. В этом случае решения в области виртуальной и дополненной реальности оказываются незаменимым инструментом. К примеру, российская компания MedVR создала проект «Виртуальная клиника». Врач надевает специальный ранец, датчики на руки и ноги, виртуальные очки и в результате полностью погружается в атмосферу врачебного кабинета, где могут присутствовать несколько специалистов, физически находящихся в разных странах. Такие технологии также незаменимы для обучения врачей работе с новыми, ранее неизвестными заболеваниями, включая COVID-19.
Цифровые двойники
С помощью этой технологии компании повышают производительность, сокращают время разработки новых продуктов и избегают дорогостоящих дефектов оборудования. Инженерам больше не нужно создавать дорогостоящие физические образцы — все идеи и расчеты можно сначала проверить на виртуальных моделях.
Но главное, как подчеркивают аналитики Deloitte, цифровые двойники способны обеспечить гибкость и маневренность, которые нужны для реагирования на постоянно меняющуюся ситуацию. В том числе — из-за пандемии. Согласно опросам компании, руководители предприятий считают эту технологию одной из важнейших на сегодняшний день. Ожидается, что расходы в этом направлении вырастут на 17% по итогам 2021 года.
Siemens внедрила цифровых двойников на одном из предприятий Саратовской области. Это помогло выявить устройства релейной защиты, которые по тем или иным причинам были неправильно настроены.
Такое оборудование представители компании называют «миной замедленного действия». Здесь слишком высока вероятность аварии, а потенциальные потери могут оказаться намного выше, чем инвестиции в создание цифровых двойников.
Кроме того, в 2017 году Siemens подписала соглашение с «Камазом», в рамках которого были созданы двойники десятков универсальных станков и другого оборудования — роботов, кантователей, манипуляторов. «Камаз» использует двойников для моделирования сборки, механообработки и прочих техпроцессов.
Цифровые двойники также активно используют в добывающем секторе промышленности. Их применяют Shell, BP, Eni, Equinor и «Газпром нефть». Технология дает возможность следить за важной инфраструктурой, проводить тренировки по технике безопасности, симулировать бурение и в целом оптимизировать производство.
Преимущества цифровизации для промышленных предприятий
Внедрение цифровых технологий дает производственной компании ряд преимуществ, среди которых можно выделить следующие:
- Повышение эффективности производственных и технологических процессов, на фоне сокращения затрат. Один из аспектов цифровизации — непрерывный процесс улучшения и стремление к этому. Технологии позволяют предприятиям сокращать простои производственного оборудования, снижать затраты на его техническое обслуживание, повышать производительность, сокращать продолжительность производственного цикла и издержки на содержание запасов.
- Повышение гибкости производства. Предприятие будущего — это прежде всего гибкое предприятие, быстро адаптируемое к внешним изменениям за счет быстрой перенастройки и динамичного изменения характеристик производственного процесса. Гибкость создает для бизнеса конкурентное преимущество, позволяет улучшить качество обслуживания и удовлетворенность клиентов.
- Сокращение влияния человеческого фактора. Цифровизация в промышленности позволяет максимально автоматизировать и роботизировать все процессы, в результате чего сокращаются потери рабочего времени, уменьшается количество брака, повышается скорость передачи и обработки информации, скорость принятия решений и качество продукции.
- Повышение безопасности. Цифровизация в разы снижает аварийность на производстве благодаря непрерывному контролю, позволяет существенно усилить уровень защиты работников, снизить травматизм и влияния вредных производственных факторов.
Задачи «цифрового производства»
Цель цифровизации — сделать производство более гибкими, приспособленным к реалиям современного дня, и конкурентоспособным. С ее помощью предприятие получает возможность точно определять, что нужно рынку в определенный момент времени, и подстраивать под это производство.
Цифровая трансформация призвана решить такие задачи как низкая производительность, нерациональное использование ресурсов, высокая себестоимость продукции, низкая эффективность производственных мощностей.
Кроме этого, цифровизация способствует усилению рыночных позиций предприятия, позволяя ускорить вывод продукции на рынок и повысить ее качество, производить индивидуальные изделия, сохраняя такую же эффективность работы, как при массовом производстве.
Цифровые системы консолидируют все внутренние и внешние процессы производственного предприятия в единое виртуальное пространство, помогая оперативно получать информацию и отслеживать работу в режиме реального времени, за счет чего управление становится эффективнее, проще и нагляднее.
Новые реалии, новые планы
С весны 2022 г. ситуация радикально изменилась. На первое место вышли заботы о поддержании работоспособности ИТ-инфраструктуры, промышленных решений (MES, CAM/CAD, PLM и т. д.) и обеспечения информационной безопасности предприятия в целом.
Инфраструктурные проблемы приблизительно одинаковы для всех отраслей, а вот в части специализированных решений (и программных, и аппаратных) зависимость крупной российской промышленности очень высока.
Пока иностранное ПО работает, однако такое положение не будет сохраняться вечно. «Проблемы будут накапливаться с годами, и однажды ПО потребует замены, — поясняет Дмитрий Потапов, старший партнер «Лиги цифровой экономики». — Для систем различного класса это может быть разный интервал времени. Там, где есть жесткая привязка оборудования к управляющему софту, замена потребуется раньше, иначе производство встанет».
В России в 2021 г. была утверждена дорожная карта по созданию единой экосистемы промышленного ПО при участии «Росатома» и «Ростеха». Однако на нынешний момент зависимость от систем CAD/CAM/ CAE, PLM, MES западного производства очень существенна. Российские предприятия традиционно предпочитали платить западным вендорам за зрелые системы тяжелого класса, а не инвестировать в отечественную разработку, отмечает Дмитрий Потапов. «В такой логике рынка вырастить отечественный SAP или Siemens невозможно. Эту задачу нам предстоит решить», — говорит он. Генеральный директор компании «Сигма» Сергей Колодей более оптимистичен и ожидает, что через несколько лет число крупных внедрений отечественных ИТ-решений резко вырастет. Все-таки многие ИТ-компании разрабатывали продукты для промышленности и какая-то основа для дальнейшего развития есть. «Без серьезной базы задачу импортозамещения было бы гораздо сложнее решать», — резюмирует Сергей Колодей.
Остра и проблема с кибербезопасностью. По оценке Андрея Яшина, директора по развитию бизнеса компании «Инфосистемы Джет», число DDoS-атак выросло в десять раз, атак шифровальщиков — в полтора раза по сравнению с прошлым годом. Причем кибератаки стали более изощренными и масштабными. Если раньше речь шла о вымогательстве, то теперь задача злоумышленников — вывести из строя ИКТ-инфраструктуру.
В сложные времена популярностью пользуются решения, которые уже апробированы (хотя бы и конкурентами), не требуют больших затрат и быстро, менее чем за год, окупаются. «Наиболее эффективными технологическими направлениями, на мой взгляд, являются предиктивная аналитика оборудования и построение моделей «цифровой двойник», — говорит Владимир Бочкарев, технический директор компании Tegrus.
Также популярны проекты, в которых можно без проблем заменить разработки западных вендоров. «В некоторых областях заменить ушедших игроков можно без особых проблем. Например, в сфере предиктивной аналитики, где основная часть задач решается с помощью машинного обучения. Сообщество ML-разработчиков широко использует свободное ПО, а необходимый инструментарий относительно легко переносится между отраслями производства», — приводит пример Дмитрий Потапов.
Решения по аналитике, как правило, нужны, когда есть источники данных для них, поэтому развитие промышленного ИИ будет идти рука об руку с внедрением платформ промышленного интернета вещей, относительно недорогих, польза от которых уже очевидна.
Также опрос лидеров рейтинга показал потребность в прикладных решениях для повышения эффективности сотрудников — они отмечают рост запросов со стороны промышленности на создание автоматизированных рабочих мест, корпоративных порталов, баз знаний и цифровых лабораторий, мессенджеров и таск-трекеров.
Однако не все так однозначно — внедрению этих решений могут помешать проблемы с оборудованием (процессорами, серверами, системами хранения данных).
Что касается общего состояния рынка цифровизации промышленности, то уход западных вендоров окажет на него двоякое действие. «Санкции спровоцировали интенсивный рост собственной разработки, запустили соревновательный эффект российских производителей, открыли российским вендорам доступ к рынку», — уверен директор департамента отраслевых продаж «Ситроникс Груп» Сергей Какарыжкин.
С другой стороны, как полагает Андрей Яшин, затраты на импортозамещение могут негативно сказаться на ходе цифровизации. «Замена уже существующих решений на импортонезависимые требует существенных инвестиций. Это неминуемо приведет к тому, что на замену будет уходить значительнаю часть ИТ-бюджетов, а цифровизация замедлится», — считает он.
Еще один фактор, влияющий на рынок — наличие собственной разработки у крупных промышленных компаний. «В ИТ-проектах лидеров промышленности доля собственной разработки составляет 50-60%. Руководство готово инвестировать значительные средства в цифровизацию предприятий, потому что способно формировать бизнес-кейсы, умеет считать экономический эффект», — уверен Владимир Бочкарев.
И, конечно, ключевое влияние на цифровизацию промышленности могут оказать государственные регулирование и поддержка в условиях санкций. Созданы индустриальные центры компетенций, хотя результат их работы можно будет оценить, скорее всего, лишь через три года. Системная работа министерств по ИЦК позволит систематизировать лучшие российские практики разработки и внедрения ИТ-решений, надеется Сергей Колодей.
Фонд «Сколково» начал отбор значимых проектов, направленных на замещение зарубежного ПО российскими решениями. Разработчики смогут получить гранты размером до ₽700 млн. Общий объем финансирования, который выделен на значимые проекты в виде грантовой поддержки в 2022 г., составляет ₽2,4 млрд.
В сегментах, в которых есть широкий выбор отечественных решений, ожидается не только рост возможностей продуктов, но и укрупнение рынка. «В классе систем серверной виртуализации больше десятка российских игроков. Очевидно, что для российского рынка это слишком много. Поэтому в ближайшие годы нас ожидают слияния и поглощения, останутся сильнейшие», — считает Владимир Бочкарев.
2022 г. можно считать переломным для цифровизации российской промышленности. Санкции высветили масштаб проблем, обозначили первоочередные и стратегические задачи. За ближайшие годы российским разработчикам в сотрудничестве с заказчиками и при поддержке государства необходимо пройти путь, который западные вендоры проходили порой не за один десяток лет.
Состояние российского рынка ИТ-решений для промышленности
По разным оценкам, объем отечественного рынка в 2021 г. составил от ₽90 млрд до ₽110 млрд, или, по среднегодовому курсу ЦБ РФ за 2021 г., $1,2-1,5 млрд, то есть 1,8-2,3% от мирового (последний MarketsandMarkets в $64,9 млрд).
выручка топ-50 компаний рейтинга крупнейших поставщиков в этом году на 16,5% по сравнению с топ-50 компаний рейтинга прошлого года, несмотря на то, что в рейтинге не приняли участие ряд ведущих компаний. Также нужно учитывать, что крупнейшие промпредприятия ведут собственные разработки, затраты на которые трудно учесть.
Что касается приоритетов, то в 2020 г., судя по данным исследования «Цифровая трансформация отраслей: стартовые условия и приоритеты», проведенного ВШЭ, отечественные промышленники также интересовались робототехникой (ее упоминали 16% респондентов), технологиями беспроводной связи (10,8%, проминтернет вещей обычно обменивается данными через беспроводные каналы), искусственным интеллектом (8%).
В начале 2022 г. вышел еще один труд ВШЭ — «Цифровая трансформация: ожидания и реальность». В нем на основе данных Минпромторга и Минцифры была оценена цифровая зрелость (сложный показатель, учитывающий различные аспекты использования ИКТ) промышленности. В 2021 г. основные производственные процессы находились на уровне 44%, вспомогательные — на уровне 49%. В 2030 г. они должны были составить 85% и 90% соответственно.
Добывающая отрасль
В секторе добычи полезных ископаемых компании сталкиваются с ростом конкуренции из-за глобализации мировых рынков и повышения требований к экологической составляющей производства. Оба этих тренда ведут к тому, что для компаний становится критически важным максимально бережное расходование ресурсов. К примеру, компания «Северсталь» внедрила систему на основе интернета вещей и аналитики больших данных для контроля потребления электроэнергии. Как говорят в компании, решение позволяет значительно повысить качество прогноза энергопотребления (на 20–25% ежемесячно) и сэкономить от $10 млн ежегодно за счет сокращения штрафов, оптимизации закупки и противодействия кражам электричества.
Важнейшим бизнес-процессом для добывающих компаний является геологоразведка, где новые технологии позволяют добиваться недоступных ранее результатов. К примеру, компания «Евраз» использует дроны для маркшейдерской съемки на предприятиях своей «дочки» — Распадской угольной компании. Это повысило оперативность принятия решений и позволило сократить время простоя карьерной техники. А «Норильский никель» работает над созданием подземного дрона для шахт, который сможет автономно перемещаться под землей и в автоматическом режиме проводить их проверку.
Как правило, производственные технологии в добывающей отрасли связаны с высокими рисками аварий, причем каждый подобный эпизод может нести огромные финансовые и репутационные риски. Поэтому компаниям необходимо прилагать максимум усилий, чтобы минимизировать вероятность возникновения внештатных ситуаций. С помощью интернета вещей можно не только мониторить объекты экосистемы, но и управлять технологическими процессами, заранее запрограммировав реакцию системы на внештатные ситуации. В нефтегазовой промышленности из-за удаленности добывающих объектов это особенно важно. Поступающие сигналы о неисправности запускают нужную цепочку реагирования: аварийно остановить или дистанционно перезагрузить систему, вызвать ремонтную бригаду и др.
Также важную роль в цифровизации добывающей отрасли играют технологии дополненной реальности, повышающие эффективность работы технических специалистов. Нефтехимическая компания «Сибур Холдинг» развивает ряд проектов с применением дополненной реальности и разрабатывает собственную AR-платформу для эффективной коммуникации технических и ремонтных служб с удаленными экспертами.
Сельское хозяйство
Компания PwC разработала концепцию точного земледелия, подразумевающую использование большого числа цифровых решений для управления почти всеми аспектами сельского хозяйства вплоть до определения оптимального времени сбора урожая. В частности, засев планируется исходя из рельефа местности, качества почвы и степени ее минерализации. Уровень влажности и света, сила ветра контролируются с помощью дронов, спутниковой картографии и решений интернета вещей. Планирование механизмов полива и удобрения почвы ведется на основании почасового прогноза погоды. Они не должны совпасть с падением температуры или затяжными дождями, иначе расходы на удобрения и выезд техники на поля будут понесены компанией впустую.
«Например, IoT-решение из области так называемого точного земледелия — это когда специальные метеостанции, которые стоят в полях, с помощью сенсоров собирают данные (температура, влажность) и с помощью передающих радио-GSM-модулей отправляют их на IoT-платформу. На ней посредством алгоритмов big data происходит обработка собранной с сенсоров информации и строится высокоточный почасовой прогноз погоды. Клиент видит его в интерфейсе на компьютере, планшете или смартфоне и может оперативно принимать решения. Все вместе — это один IoT-продукт, который может также дополняться решениями по безопасности передаваемого трафика: клиент получает выделенную точку доступа для сбора трафика, передаваемая сенсорами информация остается в контуре компании», — отмечает руководитель по IoT «МегаФона» Павел Иванченко.
В целом применение концепции точного земледелия, по данным PwC, позволяет сократить затраты на 10% и на столько же увеличить урожайность. Внедрение IoT-решений в животноводстве и земледелии позволяет снизить затраты на 15–20% и добиться сокращения гибели скота на 15%. В животноводстве также используются технологии больших данных и машинного обучения, которые позволяют на ранних стадиях выявлять заболевания скота и другие потенциальные факторы риска. «МегаФон» начал предоставлять решение по мониторингу крупного рогатого скота на основе IoT-технологии в середине 2019 года. Техническое решение выполнено в виде ушной бирки. Помимо местоположения животного оно определяет температуру тела и реагирует на активность. Все параметры мониторинга отображаются в личном кабинете клиента.
Также в сельском хозяйстве используются «умные» теплицы, где температура, уровень влажности и другие параметры регулируются автоматически, в каких-то случаях с использованием технологии искусственного интеллекта. «Умные» фермы используют интернет вещей, чтобы отслеживать передвижение и здоровье животных.
Сельское хозяйство — одна из сфер, где беспилотные транспортные средства могут показать максимальную эффективность. К примеру, российская компания Cognitive Technologies совместно с компаниями «Ростсельмаш» и КамАЗ разработали программное обеспечение Agro Pilot для беспилотного вождения комбайнов. Технология уже была протестирована на полях Ростовской области. Тестовая эксплуатация показала, что беспилотная техника способна работать в ночных условиях, что позволяет повысить производительность и свести к минимуму человеческий фактор. В результате качество уборки зерновых культур повысилось на 30%.
Как работает беспилотный комбайн Cognitive Agro Pilot
Стоит отметить, что в сельском хозяйстве актуальны задачи низкого энергопотребления используемых IoT-датчиков и сенсоров, а также длительная работа от батарейки, измеряемая не месяцами, а годами. Соответственно, зачастую используются решения класса LPWAN, или Low-power Wide-area Network.
Тест-драйв российского комбайна-беспилотника
«МегаФон» первым среди операторов начал внедрять специализированный стандарт класса LPWAN, специально разработанный GSMA-ассоциацией для таких задач, — NB IoT, или Narrow Band IoT. Narrow Band Internet of Things — стандарт сотовой связи для интернета вещей, ориентированный на устройства с низкими объемами обмена данными. Он позволяет подключать тысячи устройств к одной базовой станции, при этом он работает поверх обычных сетей связи, то есть не мешает разговорам абонентов. В тариф также входит доступ к платформе «M2M-Мониторинг». С ее помощью независимо от места нахождения клиенты смогут управлять сетью IoT-устройств и не задумываться о стоимости или перерасходе IoT/M2M-трафика», — говорит Павел Иванченко.
Простота и относительно невысокая стоимость
Решения из области промышленного интернета все более востребованы в реальном секторе. MarketsandMarkets оценивает этот рынок в $76,7 млрд в 2021 г., к 2026 г. от достигнет, как предполагается, $106,1 млрд (рост — 6,7% в год). Оценки ResearchandMarkets несколько выше — рост в 2023-2027 гг. — 17,9%, $178,2 млрд в 2027 г.
В эту величину входят датчики, хранилища данных, сетевая инфраструктура, затраты на внедрение средств для обработки данных не учитываются.
Промышленность ждет ИИ, «простой, как Google Doc»
Инструменты ИИ в промышленности служат для обработки данных, собранных с помощью датчиков интернета вещей в производственных цехах. За счет обработки этой информации в режиме реального времени можно оптимизировать производственные процессы, определять, какие механизмы или детали нуждаются в ремонте и т. д.
Крупные предприятия уже оценили экономическую эффективность ИИ. Следующий этап — упростить ИИ-инструменты настолько, чтобы ими могли пользоваться без найма профильных специалистов и небольшие производственные предприятия.