Российский машиностроительный комплекс в условиях цифровой трансформации

П редприятия машиностроительного комплекса являются ключевым компонентом применения высоких технологий в промышленности, и они во многом определяют технологическую независимость, экономический потенциал и обороноспособность Российской Федерации. В современных условиях Индустрия 4.0 является инструментом для преобразования машиностроительного предприятия и перехода на новый уровень эффективности.

Необходимо отметить, что за последние два десятилетия в отечественном машиностроении произошли радикальные изменения, связанные с вытеснением ее продукции с национального и международных рынков иностранными аналогами. Это привело к снижению конкурентоспособности отечественных машиностроительных предприятий и росту потребности в иностранной продукции на внутреннем рынке. Негативное влияние этих процессов заключается в том, что возникла высокая степень зависимости ведущих отраслей машиностроения от иностранной поддержки инноваций, инвестиций и технологии, поставки оборудования и систем промышленной автоматизации. Это стало особенно очевидным в отечественной станкостроительной промышленности [1].

Вместе с тем, при эффективной реализации государственной политики Российской Федерации, направленной на создание необходимых и комфортных условий для качественного развития компонентов, входящих в цифровую экономику, возможно в достаточно короткие сроки провести успешное формирование интегрированной цифровой среды и осуществить развитие технологических платформ для применения в отечественном машиностроительном комплексе. К концу 2030 года высокотехнологичные предприятия должны обеспечить производство не менее 60 % продукции гражданского назначения, что значительно повысит текущий уровень конкурентоспособности машиностроительной отрасли на национальном рынке, что, в свою очередь, потребует цифровой трансформации всех без исключения аспектов функционирования предприятий [2].

Основные составляющие Индустрии 4.0, которые должны быть учтены в практике деятельности машиностроительных предприятий, представлены на Рисунке 1.

По своей сути, Индустрия 4.0 представляет интеграцию разноформатных данных, искусственного интеллекта, роботизированных и аддитивных промышленных систем, а также коммуникаций. Эффективные производственные экосистемы должны быть как автоматизированными, так и интеллектуальными что требует особого подхода к реализации управленческой функции на основе применения глобальных информационных базданных и коммуникаций, Интернета вещей, искусственного интеллекта, симуляции (цифровых двойников) и дополненной реальности.

И.Л. Авдеева, Т.А. Головина и А.В. Полянин выделяют ряд принципов, позволяющих раскрыть потенциал применения концепции Индустрии 4.0 для промышленного предприятия. К ним авторы относят: совместимость, виртуализацию, децентрализацию сервис-ориентированность, модульность и данные в реальном формате времени (см. Рисунок 2).

Современный облик машиностроительных предприятий в рамках Индустрии 4.0 можно очень кратко описать как промышленный Интернет с ис-

Рисунок 1. Основные составляющие Индустрии 4.0 [3]

6. Данные реального времени («умное» производство должно собирать, хранить и: анализировать данные реального времени для своевременного принятия решений, которые вносят вклад в гибкость и оптимизацию производства)

Принципы, позволяющие раскрыть потенциал концепции Industry 4.0

4. Сервис-ориентированность (продукт должен быть персонализирован, потребитель с помощью умных устройств имеет возможность эффективно через удалённые сервисы создавать персонализированный продукт)

1. Совместимость - принцип, делающий производство «умным» (объекты, машины и люди должны обмениваться информацией через сеть Интернет).

3- Децентрализация (производственные системы должны работать независимо, отдельные системы смогут реализовывать индивидуализированные заказы, образовывая гибкую среду производства)

5. Модульность (на динамическом глобальном рынке умное производство должно быстро адаптироваться к изменяющимся условиям)

2. Виртуализация (системы управления произвол- ! ством должны выстраивать виртуальные копии реальных объектов мира, следить за параметрами ! объектов окружения)

Рисунок 2. Основополагающие принципы, позволяющие раскрыть потенциал концепции Индустрии 4.0 [4]

пользованием обычной виртуальной сети или бы-строразвивающегося промышленного Интернета вещей. Конечно, данная модель крайне абстрактна, учитывая, что в реальном секторе экономики и на конкретном промышленном предприятии всегда есть вполне материальные машины и оборудование, персонал и коммуникации между ними. Но главное – это глобальный характер ресурсов (информация, производственные возможности и логистика) и их адаптация к индивидуальному продукту.

Технологическая концепция Индустрия 4.0 должна решить ряд ключевых технологических задач (см. Рисунок 3).

Вышеупомянутые направления инструменты расположены в порядке важности для перехода к концепции Индустрии 4.0 и в то же время с позиции сложности при их реализации. Переход машиностроительных предприятий на новую бизнес-модель уже частично реализуется в некоторых передовых сегментах отечественной экономики (комплексное машиностроение, оборонная промышленность иавиастроение). Функционирование предприятия в рамках этой концепции предполагает гораздо более широкий спектр привлекаемых ресурсов, используемых технологий и коммуникаций в ведении бизнеса и индивидуализации своего продукта.

Для поддержания целостности бизнеса в условиях цифровизации, а также для получения преимуществ от применения новой бизнес-модели машиностроительному предприятию необходимо иметь эффективную управляющую систему. Она должна иметь очень ограниченную «человеческую» составляющую, и быть автоматизированной в большей степени, чем, например, производственный процесс [6].

Основой для создания целостной цифровой среды в рамках основой концепции Индустрия 4.0 является широкое использование цифровых технологий на всех уровнях и этапах создания промышленного высокотехнологичного производства. Создание цифровой среды позволяет значительно оптимизировать время, затрачиваемое на процесс вывода новых продуктов на рынок, повысить степень гибкости производственного процесса и, как следствие, улучшить качество продукции. В результате современные информационные технологии должны позволить отечественной промышленности выйти на принципиально новый качественный уровень.

Цифровая трансформация предполагает перевод производственных процессов на новую технологическую структуру, влечет за собой значительную оптимизацию затрат, повышение эффективности и

Рисунок 3. Ключевые технологические задачи концепции Индустрии 4.0 на промышленном предприятии [5]

продуктивности, и способствует продвижению на мировые рынки конкурентоспособных отечественных продуктов, которые отвечают всем современным технологическим требованиям.

Задачи цифровой трансформации учитывают фундаментальные основы взаимодействия различных межотраслевых систем и технологических цепочек, что подразумевает сложность и, порой, невозможность эффективного решения задач в рамках одной отрасли. Поэтому правильным решением будет создание межотраслевого управляющего центра, ориентированного на анализ позитивной практики цифровой трансформации в различныхотраслях промышленности и создание необходимых условий для ее адаптации в машиностроительном комплексе Российской Федерации.

На наш взгляд для успешного функционирования машиностроительных предприятий в условиях цифровой трансформации необходимо решение ряда задач:

1.Нормативнаястандартизация и регулирование.

Необходимо начать формирование центров компетенций в области разработки нормативных документов, необходимых для правового регулирования использования цифровых данных в электронной среде. Важным выглядит создание специального программного комитета для разработки национальных стандартов и обеспечения технического регулирования в цифровой инженерной среде, основанной на едином архитектурном технологическом подходе, учитывающем последующую разработку фундаментальных стандартов в кратчайшие сроки.

• 2.    Создание уникальной унифицированной платформы и разработка концепции импортозаме-щения программных продуктов, необходимых для качественного развития информационной инфраструктуры цифрового инжиниринга.

• 3.    Цифровая трансформация предприятий машиностроительного комплекса.

• 4.    Развитие определенных технологических активов и исследовательских компетенций.

• 5.    Развитие информационной инфраструктуры, необходимой для всестороннего внедрения образовательных программ, тренингов и повышения квалификации персонала.

• 6.    Использование передовых систем информационной безопасности.

Отечественным инженерам и специалистам необходимо разработать единую цифровую платформу «Цифровая инженерия», которая позволяла бы собирать, анализировать, хранить и использовать данные, необходимые для полного удовлетворения потребностей высокотехнологичных предприятий, научных и образовательных учреждений, разработки базовой архитектуры цифровой инженерной среды для компетентного и своевременного управления цифровыми аналогами предприятий, продуктов и оборудования.

Создание цифровых двойников является гаран-тиейсвоевременногодоступа ксертификациивтечение определенного периода времени и бюджетирования с требуемым качеством. Данная технология используется на очень ранних стадиях планирования производства будущего продукта, например, для производственного моделирования. Цифровое машиностроительное предприятиедолжно использовать отечественные программные продукты, и, для этого, необходимо завершить разработку 3D-ядра, которое позволит создать единую архитектуру на ее основе в будущем.

Необходимо создать корпоративный портал, который поможет собирать, обрабатывать и анализировать различные возможности машиностроительного предпринимательства в области анализа и оценки использования инновационных технологий. Это должно способствовать организации эффективных партнерств между ведущими научными, образовательными организациями и бизнес-сообществом. Важным выглядит создание специализированных центров, реализующих ключевые направления развития машиностроительной отрасли.

Создание уникального образовательного центра «Виртуальное машиностроительное предприятие» позволит обучать и осуществлять переподготовку сотрудников для цифровой экономики с привлечением не менее 6-8 ведущих технических университетов. Использование облачных технологий и высокоточного компьютерного моделирования позволит создать и развивать специальный профиль промышленного предприятия, необходимый для организации цифрового инжиниринга. Для учета и отслеживания развития лучших кадров необходимо создать информационную среду нового поколения (информационная и образовательная), а также независимый центр для сертификации персонала предприятий.

Выглядит необходимым обновление существующих и разработка новых требований к нормативным и методическим документам, необходимым для обеспечения безопасности информационной и технологической среды цифрового инжиниринга. Обновленные требования с учетом условий использования промышленного интернета, сетей «от машины к машине» (M2M) позволяет автоматизировать важные производственные процессы, особенно в области измерений, контроля и мониторинга.

Таким образом,в условиях цифровой трансформации перед отечественными машиностроительными предприятиями стоят новые вызовы, которые требуют своей адекватной оценки и применения инструментов Индустрии 4.0 с учетом имеющейся специфики промышленного производства. Для решения новых задач необходимы:норматив-ная стандартизация и регулирование на основе формирования центров компетенций, создание уникальной унифицированной платформы и разработка концепции импортозамещения программных продуктов, необходимых для качественного развития информационной инфраструктуры цифрового инжиниринга, цифровая трансформация предприятий машиностроительного комплекса и применение цифровых двойников,развитие информационной инфраструктуры, необходимой для всестороннего внедрения образовательных программ, тренингов и повышения квалификации персонала,ис-пользование передовых систем информационной безопасности.

272 с.