Типология стратегий организации производства с применением сквозных цифровых технологий

Одной из актуальных проблем в промышленности в настоящее время является технологическая модернизация производственных систем, направленная на оптимизацию использования ресурсов, минимизацию отходов, что требует разработки стратегии развития процессов основного и вспомогательного производства.

Актуальность указанных вопросов подтверждается соответствующими государственными программами, стратегиями, нормативно-правовыми документами: наци-

ональная программа «Цифровая экономика Российской Федерации»; программа «Повышение производительности труда на предприятиях Республики Татарстан на 2015–2020 годы»; Стратегия развития топливно-энергетического комплекса Республики Татарстан на период до 2030 года и в ряде других документах на федеральном, региональных и отраслевых уровнях.

Вопрос технологической модернизации производственных систем в условиях Индустрии 4.0 становится одной из стратегических задач для современного этапа развития обрабатывающих отраслей, требующей решения. Несмотря на широкое распространение инструментов цифровизации в промышленности, таких как облачные технологии, интернет вещей, большие данные, машинное обучение и т.п., предприятия обрабатывающей промышленности демонстрируют низкий уровень активности освоения данных инструментов. В программах технологического развития данные инструменты классифицированы как сквозные цифровые технологии.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

В статье проанализированы основные стратегические подходы к организации производственных процессов на предприятии обрабатывающей промышленности. На основе анализа источников [1,2,3,4,5,6,7] предложена классификация стратегий технологического развития производственных систем предприятий обрабатывающей промышленности (рисунок 1).

Уровень производственной системы 0.0 не подразумевает использование цифровых технологий. В настоящее время в отстающих по модернизации отраслях классы производственных систем 0.0 продолжают свое функционирование, однако с каждым годом их становится все меньше. Негибкое производство или производственная система уровня 1.0 характеризуется точечным применением цифровых технологий на отдельных участках производственных линий. Для класса производства 1.0 характерно применение датчиков на определенном оборудовании или локации для удаленного мониторинга. Уровень производственной системы 2.0 бережливое производство охватывает более широкий спектр задач, решаемых с помощью цифровых технологий, в сравнении с производственной системой класса 1.0. На уровне 2.0 помимо тактического планирования цифровые системы проникают и на стратегический уровень, например, в область планирования распределения ресурсов или планирования ремонтных работ оборудования. Интеграция модулей информационных систем между собой и прозрачность вспомогательных для производства информационных потоков характеризует производственные системы класса 3.0, то есть за ходом производственного процесса можно наблюдать в удаленном режиме. Класс произ- водственных систем 4.0 – умное производство обладает интеллектуальными системами и применяет методы искусственного интеллекта и предиктивной аналитики на этапах производственного цикла как на уровне вспомогательного, так и основного производства.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Теоретическая значимость исследования обоснована тем, что изложены стратегии организации промышленного производства с учетом резервов цифровизации. В настоящем исследовании мы предлагаем трактовку понятия цифрового производства – технологическая система производства завершенной или незавершенной продукции, поддерживаемая инструментами цифровизации и автоматизации с целью оптимизации показателей производительности предприятия. Однако, опираясь на анализ технологического развития производственных систем мы можем говорить о нескольких уровнях развития цифрового производства на предприятиях обрабатывающих отраслей. Для уровня производственной системы 4.0 характерно применение сквозных цифровых технологий, поэтому нами проведен обзор их применения на предприятиях РФ. Применение технологии интернет вещей в России и формирование его концепции осуществляет Национальная ассоциация участников рынка промышленного интернета, Ассоциация IoT (Internet of Things) и т.д.

В настоящее время для оптимизации логистической деятельности промышленных предприятий все шире используется инновационные технологии Интернета вещей, как на инструменты роста конкурентоспособности существующего бизнеса. Интернет вещей (ИВ, IoT – Internet of Things) – это система объединенных

2.0 Бережливое производство — технологии цифрового производства задействованы и включены в процесс функционирования предприятия

1.0 Негибкое производство - применение технологий цифрового производства ограничено определенной задачей

0.0 Аналоговое производство - на протяжении всего ПП технологии цифрового производства не используются

4.0 Умное производство - интеллектуальные ПП на базе интегрированных технологий цифрового производства

3.0 Интегрированное производство - объединенный 1111 различных подсистем на базе технологий цифрового производства

Рис. 1. Классификация стратегий технологического развития производственных систем предприятий обрабатывающей промышленности (обобщено авторами)

• ■ не менее 10 % "11-30% ■ 31-50% ■ более 50 %

Рис. 2. Доля оборудования предприятий, охваченного датчиками интернета вещей [9]

компьютерных сетей и подключенных физических объектов (вещей) с встроенными датчиками и программного обеспечения для сбора и обмена данными, с возможностью удаленного контроля и управления в автоматизированном режиме без участия человека [9]. В обрабатывающей промышленности эффектами применения интернета вещей является уменьшение производственного цикла, сокращение простоев и ремонтных работ оборудования, оптимизация расходов и планирования, рост качества продукции.

Предприятия обрабатывающей промыш- ленности находятся на высоком уровне оснащения датчиками интернета вещей в сравнении с обрабатывающими производствами России. Отметим, что наиболее восприимчивым к внедрению интернета вещей бизнес-процессом производственного предприятия является логистика,

В рамках целевой цифровизации производственных систем средством повышения эффективности деятельности производственных предприятий является облачные ERP поколения, а также развивающиеся приложения SLM/ PLM. Также уже имеет место использование функций таких платформ глобальными производителями промышленного оборудования, установленного на территории России, для выполнения ими своих обязательств перед российскими клиентами по технической поддержке и контрактам жизненного цикла [3]. Термины PLM и SLM нуждаются в дополнительных харак- теристиках в силу совершенно зарождающегося применения данных стратегических подходов в российской промышленности. Термин Service Lifecycle Management (SLM) является современной философией управления жизненного цикла сервиса предприятия. Применение данной

Рис. 3. Внедрение датчиков интернета вещей на промышленных предприятиях РФ [10]

Lifecycle Management, что на русском языке формулируется как управление жизненным циклом продукта. Очевидно, что жизненный цикл продукта и сопутствующего сервиса стратегически едины, имея цель высокого качества при оптимальных затратах предприятия. В структуре информационных технологий производственного предприятия PLM занимает основное место наряду с Supply Chain Management (SCM), Customer Relationship Management (CRM) и Enterprise Resource Planning (ERP).

Однако, производственная система подразумевает собой целостный механизм воспроизводства и информационного сопровождения, но при этом имеет ряд производственных функциональных областей с различными уровнями оснащенности инструментами цифровой поддержки процессов. Рисунок 4 представляет информацию по доле оснащенности цифровыми инструментами производственных функциональных областей российских промышленных предприятий.

Сокращение жизненного цикла производимой продукции и рост её ассортимента в XXIвеке рождает спрос на гибкие автоматизированные производства. Увеличение рынков потребления обусловливает расширение производственных площадей. Автоматизированное производство стало необходимостью и прогнозы таковы, что рост автоматизации будет только расти с развитием технологий. Однако 30% работ в производстве можно автоматизировать с существующими технологиями [17].

Стратегическое управление цифровым развитием промышленных предприятий является одним из инструментов повышения эффективности производственных систем, и представ- ляет собой сложный и трудоемкий процесс. Необходимость модернизации, информатизации и цифровизации производственных процессов на научной основе на отечественных промышленных предприятиях, перехода на новые стандарты управления в условиях Индустрии 4.0 определяют важность и актуальность проблемы разработки стратегии развития предприятия, способствующей наиболее эффективному достижению целей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной статье проанализированы тенденции развития промышленного производства России в направлении четвертой промышленной революции. Стратегический подход организации цифрового производства подразумевают использование облачных технологий, определение новых целевых ориентиров, которые можно достигать при помощи рассмотренных в статье приложений и технологий. В рамках этих инициатив в области организации производства развиваются технологии «облачного производства», «виртуального предприятия» и т.п.

Практическая значимость исследования состоит в том, что результаты могут быть использованы при разработке и реализации на предприятиях обрабатывающих отраслей ряд моделей, алгоритмов, что способствует повышению уровня конкурентоспособности и производительности; разработке и реализации ряда инновационных проектов, стратегий и моделей повышения эффективности цифровизации как отдельных подсистем предприятий, так и химико-технологической системы предприятия.

Производственная площадка, склад, расширеннная цепочка поставок и процесс работы с клиентами

Только производственная площадка, склад и расширенная цепочка поставок

Только производственная площадка и склад

Только производственная площадка

0%  5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%

Рис. 4. Производственная экосистема решений на основе данных (цифровые бизнес-модели, использование интернет вещей, межмашинное взаимодействие, а также взаимодействие человека и машины, большие данные) [10]

Научные результаты и выводы могут быть использованы в следующих основных направлениях:

• -    органами исполнительной власти при разработке и реализации ряда инновационных проектов, стратегий и моделей повышения эффективности производственных систем с применением инструментов цифровизации;

• -    предприятиями и организациями в целях повышения эффективности мониторинга результативности цифровизации процессов производств;

• -    образовательными организациями при формировании учебно-методических материалов по дисциплинам, включающим разделы организации производства в отраслях промышленности.