Принято считать, что первая промышленная революция случилась после внедрения механизации на производстве. Символом второй стала конвейерная сборка на заводах Ford. Третья прошла под лозунгом смещения центра формирования добавленной стоимости из производства в сферу продаж и дизайна. Отныне больше ресурсов требовалось на то, чтобы придумать и продать новый продукт, чем его произвести.

Сегодня можно с уверенностью говорить о технологиях, которые изменят мир через 5-10 лет. Особенно интересно, что технологии, которые эксперты считают столь перспективными, затрагивают как небольшие компании, так и огромные международные корпорации.

Что такое «Индустрия 4.0»?

Это процесс, характеризующийся полным проникновением интернета и IT-технологий во все сферы человеческой жизни и промышленности — от быта до производства. «Индустрия 4.0» подразумевает применение «интернета вещей» и Big Data на производстве, когда любые звенья связаны между собой с помощью Всемирной паутины, а также самостоятельно находят пути снижения затрат.

Директор современной компании с помощью только одного смартфона может получать полную информацию о работе производства: что меняется, какие пути оптимизации процессов ищут сотрудники? Сами же предприятия будут создавать продукцию, настроенную на нужды индивидуального заказчика, — будь то автомобиль, сделанный под требования притязательного клиента, или платье, учитывающее особенности фигуры. При этом очень важно, что не происходит удорожания производственных процессов: с помощью связи всех элементов через сеть становится возможным находить оптимальные, не затратные пути исполнения заказов.

И наконец, «Индустрия 4.0» предполагает рациональное использование природных и технических ресурсов, максимально эффективное энергосбережение, вторичную переработку всех отходов и получение из них новых товаров, сырья или энергии. Другими словами, речь идет о внедрении принципиально новой парадигмы: «Ремонт вместо новой покупки, аренда вместо собственности».

Eurasian Resources Group

Почему сейчас?

Возникновение четвертой волны промышленной революции стало возможным благодаря бурному развитию технологий и проникновению интернета в жизнь каждого человека. Кроме того, в последние годы все большее внимание стали уделять экологии: smart-технологии как раз и призваны правильно рассчитать оптимальные решения для нанесения меньшего вреда окружающей среде.

Еще одна причина заключается в желании человека обустроить место своей ежедневной деятельности в соответствии с самыми комфортными и умными решениями, которые только можно придумать. Так, «Индустрия 4.0» позволяет обычному сотруднику меньше отвлекаться на рутинную работу, больше развивать творческие направления деятельности и в конечном счете просто иметь больше свободного времени. При этом качество производства не только не падает, но, напротив, растет.

Чем это выгодно?

По оценкам аудиторской компании PwC, компаниям, успешно реализовавшим концепцию «Индустрия 4.0», больше не приходится выбирать между повышением валовой выручки и увеличением прибыли. Они могут улучшать оба показателя одновременно. «В течение ближайших пяти лет компании — участники исследования ожидают прироста годовой выручки в среднем на 2,9% и сокращения затрат в среднем на 3,6% в год», — говорится в обзоре PwC.

Первопроходцы, которые реализуют большие проекты и при этом активно используют цифровизацию, нацелены на еще более высокие результаты.

В целом же, согласно ожиданиям участников исследования PwC, в течение ближайших пяти лет затраты компаний — приверженцев «Индустрии 4.0» сократятся на $421 млрд, а годовая выручка ежегодно будет расти на $493 млрд.

Лидеры «Индустрии 4.0»: кто они?

Впервые на государственном уровне программа «Индустрия 4.0» была принята в Германии еще в 2011 году. Речь шла о стратегической программе экономического развития страны. Впрочем, сейчас лидером в роботизации производства является Китай. Еще в 2014 году президент КНР Си Цзиньпин произнес речь в Китайской академии наук о грядущей революции роботов, которая сначала трансформирует Китай, а затем и весь мир.

«Правительство КНР ставит задачу ускорить внедрение в китайских компаниях технологий больших данных (Big Data), облачных вычислений (cloud computing), «интернета вещей» (Internet of Things) и сфокусироваться на создании «умных фабрик» (intelligent manufacturing)», — говорил лидер Поднебесной.

К слову, за последние годы китайские компании увеличили инвестиции в высокотехнологические разработки по всему миру и, как результат, по данным International Federation of Robotics (IFR), начиная с 2013 года китайский рынок промышленных роботов стал крупнейшим в мире. При этом к 2020 году в Китае будет в среднем уже 150 роботов на 10 000 промышленных рабочих мест, что втрое больше, чем в 2015 году.

Развитым странам, таким как США и Германии, будет теперь очень сложно обогнать «Восточного дракона». Но это не значит, что им не надо стараться. Так, в США в 2014 году создан некоммерческий консорциум промышленного интернета (Industrial Internet). Японцы тоже не отстают и обсуждают собственные концепции Connected Factories (подключение к сети фабрик) для развития своей индустрии.

А что Россия?

В России внедрение новых технологий началось примерно в одно время с другими странами. Однако, учитывая масштабы государства и бюрократическую систему, раскачка оцифровывания производства в качестве общегосударственной идеи продвигается довольно медленно.

В 2017 году в России была принята специальная дорожная карта «Технет» (передовые производственные технологии). По поручению президента Владимира Путина готовится программа «Цифровая экономика 2024». Несмотря на то, что дорожная карта — это документ, а не призыв к немедленному действию, многие российские предприятия уже вовсю стараются внедрять принципы «Индустрии 4.0». Среди них — «Ростехнологии», «Газпром», «Росатом», «Роснефть», даже финансовый сектор в лице Сбербанка, например, пытается расширить сферу применения IT-технологий в своей практике. Однако пока все перечисленные компании действуют на очевидном энтузиазме, понимая выгоду от инвестиций в будущем.

Между тем, по мнению министра коммуникаций России Николая Никифорова, сейчас надо работать на опережение. «Чтобы не технологии нас ждали, а мы ждали технологии. Надо обеспечить приоритет для технологий, которые основаны на цифровом долгосрочном подходе, и создать среду, в которой будем поощрять инновационные процессы, инвестиции в инновации», — подчеркнул Никифоров.

О том, что тратить время на старые подходы в организации производства уже нельзя, заявлял в свое время и глава Сбербанка России Герман Греф. «Первое последствие четвертой революции — это колоссальный разрыв в доходах между странами-победителями и проигравшими странами», — предупреждал Греф, видимо, исходя из того, что новые технологии меняют не только производство, бизнес, общество, но и само государство.

Кстати, соседний Казахстан систему оцифровывания производства перевел сразу на уровень государственной стратегии. Президент страны Нурсултан Назарбаев назвал «Индустрию 4.0» приоритетным проектом, благодаря которому «можно снизить влияние таких негативных факторов, как дефицит рабочей силы высокой квалификации, большие расстояния при одновременном отсутствии выхода к морским торговым путям и малый внутренний рынок». В результате действующие в настоящий момент в стране госпрограммы тесно связаны с реализацией единой стратегии и принципов «Индустрии 4.0».

Частные же казахстанские компании пошли по этому пути еще раньше. Отличным примером внедрения «Индустрии 4.0» на предприятиях может служить опыт Eurasian Resources Group (ERG), одной из крупнейших в мире компаний, работающих в горнодобывающем и металлургическом секторе, с производственными активами в Казахстане, странах Африки и БразилииERG еще в начале 2016 года запустила работу сразу по шести направлениям «Индустрии 4.0».

Первое — «автоматизация и роботизация». За следующие несколько лет Eurasian Resources Group планирует инвестировать более $20 млн в системы диспетчеризации техники и управления материальными потоками. Уже сегодня применяемые в производственной деятельности дроны используются для оценки состояния горных работ и мониторинга соблюдения требований промышленной безопасности на карьерах. В компании внедряется инвестиционная программа, направленная на реновацию существующих и строительство новых ферросплавных цехов с высоким уровнем автоматизации. По прогнозам руководства ERG, использование передовых технологий позволит увеличить производительность труда на 20-30%.

Следующее направление — «Интеграция IT-систем». В настоящий момент на предприятиях Группы реализуется проект по интеграции информации на базе специальных датчиков, видеокамер, систем управления производством в центр дистанционного управления и контроля для краткосрочного планирования основных показателей производства. За последние 5 лет ERG уже инвестировала в данное направление более $250 млн. В единую сеть объединены более 13 тыс. компьютеров, что позволило напрямую связать работников предприятий на всех уровнях взаимодействия.

Виртуальный тур по предприятиям ERG, презентованный на I Форуме инноваторов компании 2 ноября 2016 года, Астана

«Симуляция и моделирование» — третий аспект оцифровывания производства в ERG. Это применение специальных 3D-моделей для ежедневного управления производством. Данные системы позволяют моделировать месторождения, планировать отработку, анализировать альтернативы и определять оптимальный вариант горных работ в режиме реального времени.

Четвертое направление — «Большие данные и аналитика» — позволяет принимать управленческие решения, основанные на результатах анализа большого количества данных из производственных систем различного уровня, что уже сегодня повышает качество продукции, эффективность процессов и обслуживания оборудования.

RTR Metalkol — медно-кобальтовый проект ERG в Демократической Республике Конго (вид с дрона)

«Перечисленные направления «Индустрии 4.0» — это то, что мы в ERG (а я уверен, что и многие коллеги по отрасли) уже делаем. В дополнение к цифровым технологиям мы также планируем развивать аддитивное производство и альтернативную энергетику», — отмечает председатель совета директоров Eurasian Resources Group Александр Машкевич.

В программу Группы также входят применение альтернативных источников энергии (пятое направление) и участие в развитии аддитивных технологий (шестое направление). В настоящий момент ERG участвует в организации алюминиевого кластера и проработке производства сплавов, из которых в перспективе можно будет делать порошки для 3D-принтеров. Интересно, что в компании оценивают предполагаемый объем инвестиций в проекты, нацеленные на внедрение инструментов «Индустрии 4.0» на производстве, в $1 млрд до 2025 года. При этом ожидаемое увеличение производительности должно составить не менее 20-30%.

Eurasian Resources Group

Но самое главное — Eurasian Resources Group пытается решить проблемы эффективности производства, не сокращая персонал, а перепрофилируя его. Известно, что эффективность может достигаться посредством сокращения издержек, а использование техники, в частности роботов, заостряет кадровый вопрос. По словам Александра Машкевича, в Группе решили руководствоваться следующим принципом: вместо высвобождения персонала — его переобучение, повышение квалификации и, как следствие, рост объемов производства. «Переобучение высвободившихся рабочих и менеджеров не только поддержит социальную стабильность, но и даст значительный скачок объемов производства за счет роста производительности труда», — уверен глава ERG.

В Eurasian Resources Group уверены: практика сохранения персонала ведет к повышению производительности, поскольку сотрудники понимают, что им создают новые условия, растет их лояльность и, как следствие, работоспособность. «Мы убедились в этом, переобучив более 8 тысяч человек в рамках программы по внедрению системы ERP на всех наших предприятиях, — подчеркивает Александр Машкевич. — Но мы пошли дальше и работаем над созданием Корпоративного университета Eurasian Resources Group. Его основной целью будет повышение профессиональных и личностных компетенций каждого из 60 с лишним тысяч работников нашей Группы компаний».

Индустрия 4.0 — новая реальность?

Четвертая промышленная революция призывает всех быстрее адаптироваться и вскочить на рельсы бурно развивающихся технологий. Сегодня мы наблюдаем ситуацию, когда успех идет к тем компаниям, которые вплотную работают со стартапами Кремниевой долины, внедряют современные технологии на производствах (при этом некогда экономическое чудо Японии — автоконцерн Toyota со своими принципами Dao по автоматизации производства — считается уже прошлым веком). Жители городов постепенно привыкают к умным домам, возможности решить любую проблему с помощью двух кликов на своем смартфоне. Совершенно очевидно: такие же принципы они хотят перенести и в рабочую среду.

Сегодня тот уникальный момент, когда рынок «Индустрии 4.0» находится в зарождающемся и развивающемся состоянии. А значит, многие компании могут получить преимущества, внедряя принципы производства нового времени. Однако, чтобы стать компанией будущего, действовать необходимо уже сейчас, причем работать на опережение.

Профессор Вальстер, в экспертных обсуждениях и специализированных изданиях часто упоминается термин «Индустрия 4.0». В будущем машины смогут обмениваться между собой данными, что, соответственно, коренным образом изменит традиционное промышленное производство. Мы действительно идем к четвертой промышленной революции, как считают многие специалисты?

- Да,киберфизические системы производства в корне изменят традиционную логику производства, поскольку каждый рабочий объект будет сам определять, какую работу необходимо выполнить для производства. Эта абсолютно новая архитектура промышленных систем может быть внедрена постепенно посредством цифровой модернизации существующих производственных мощностей. И это означает, что данную концепцию можно реализовать не только на абсолютно новых предприятиях, но и поэтапно разворачивать на существующих предприятиях в процессе эволюционного развития. В сегодняшней Индустрии 3.0 мы уже наблюдаем признаки неминуемого перехода от жесткого централизованного производственного контроля к децентрализованному устройству.

Большое количество датчиков регистрирует свое окружение с невероятной точностью, а встроенные процессоры самостоятельно принимают решения, независимо от центральной системы управления производством. Но на данный момент у нас нет комплексного беспроводного сетевого взаимодействия компонентов, постоянного обмена информацией, сведения воедино различных данных от датчиков для идентификации сложных событий и критических состояний и их интерпретации на основе сложившейся ситуации, а также планирования дальнейших действий, исходя из полученных результатов.

- Зачем промышленному производству необходим такой высокий уровень сетевого взаимодействия интеллектуальных машин?

На сегодняшних предприятиях огромные объемыданных выдаются точками измерения, количество которых постоянно растет. С этим процессом легко справляются машины, и человек уже не может обрабатывать эти данные с той же скоростью, что и машины. Соответственно, будет целесообразно, если машины получат возможность взаимодействовать между собой в определенных областях производства. Многие процессы можно сделать более эффективными, гибкими и рентабельными посредством создания среды, оснащенной измерительным оборудованием. Сверхмалые и недорогие радиодатчики будут фиксировать свое окружение и обмениваться данными между собой по радиосвязи. Датчики различного типа, как, например, датчики давления и температуры, электрооптические и инфракрасные датчики, будут функционировать совместно, создавая общую картину происходящего и определяя то, что происходит в их окружении.

В мире Индустрии 4.0 производственное оборудование и продукты станут активными системными компонентами, управляющими своими производственными и логистическими процессами. Они будут включать в себя киберфизические системы, связывающие виртуальное пространство Интернета с реальным физическим миром. При этом они будут отличаться от существующих мехатронных систем наличием способности взаимодействовать со своим окружением, планировать и адаптировать свое собственное поведение согласно окружающим условиям, учиться новым моделям и линиям поведения, и, соответственно, быть самооптимизирующимися. Они обеспечат эффективный выпуск даже минимальных партий при быстром внесении изменений в продукцию и большом количестве вариантов. Применение встроенных датчиков/исполнительных механизмов, обеспечение межмашинного обмена данными и использование активной семантической памяти приведет к появлению новых методов оптимизации, направленных на сохранение ресурсов в производственной среде. Это, в свою очередь, будет способствовать будущему созданию экологически безопасного и передового производства с приемлемыми расходами в Германии.

- Означает ли это абсолютно новые возможности для производства?

- Да,появление у машин способности пониматьопределенную ситуацию приведет к абсолютно новому уровню качества в промышленном производстве. Взаимодействие между большим количеством отдельных компонентов позволит вырабатывать решения, которые ранее было невозможно запрограммировать на производственных установках. В физике и биологии мы называем это явление «проявлением». Наглядный пример этому - муравейник, где каждое насекомое по отдельности не является особо интеллектуальным, но когда одновременно взаимодействует большое количество муравьев, они могут вырабатывать удивительные решения по поиску пищи и защите от хищников. В сущности, целое всегда больше суммы его частей. Это явление также используется в «Индустрии 4.0». В случае повреждения компонента или полного выхода из строя детали оставшиеся рабочие компоненты совместно разрабатывают какой-то процесс самовосстановления, определяющий факт повреждения, оценивающий размер этого повреждения, находящий альтернативные решения для текущей производственной задачи и выдающий разрешение на проведение соответствующих работ по ремонту или техобслуживанию, которые, конечно же, будут проводиться квалифицированным персоналом, как и прежде.

Для этого требуется высокоэффективный обмен информацией аналогично процессу в муравейнике. И как эта проблема решается в Индустрии 4.0?

- Важным фактором успеха Индустрии4.0являетсяинтеллектуальная интерпретация информации об окружающей среде. Соответственно, здесь ключевую роль играет программное обеспечение. Оно должно не только регистрировать данные, получаемые от датчиков, и передавать их в виде двоичной последовательности, но также и иметь представление о содержании в конкретном контексте.

Для этой цели программное обеспечение на производстве будущего будет также наделено системой концепций, обеспечивающей четкое описание функций системных компонентов, производственных задач, состояний и событий. Таким образом, Индустрия 4.0 будет способствовать развитию высококачественного семантического взаимодействия, которое будет понятно не только сотрудникам предприятия, но также и заводскому оборудованию. Для того чтобы это заработало, нам нужны унифицированные описательные языки и Интернет в качестве коммуникационной платформы на предприятии. На смену сегодняшнему хаосу, создаваемому бесчисленными шинными системами, придет единый стандартный общемировой протокол - Интернет-протокол, реализуемый в реальном времени по сети WLAN или Ethernet.

- То есть Индустрия 4.0 будет использовать Интернет для обмена данными между системными компонентами?

- Совершенно верно.Именно поэтому в данномконтексте мы говорим об «Интернете вещей». Для некоторых машин web-серверы уменьшены до размеров кусочка сахара, при этом они выполняют свои функции и могут обмениваться данными с заготовками во время проведения технологических процессов. В Индустрии 4.0 заготовку можно будет забирать с мобильного носителя и передавать производственному компоненту, который способен наиболее быстро провести следующий необходимый технологический этап при минимально возможных затратах, аналогично тому, как поставщики услуг делают свои предложения на реальном рынке. Технологическая цепочка, создаваемая таким образом для каждой заготовки, в некотором роде напоминает заданное перемещение по предприятию. Такая система обеспечивает высокий уровень гибкости, надежности и устойчивости Индустрии 4.0. В изменяемой производственной среде Индустрии 4.0 необработанная деталь будет сообщать системе о том, что нужно сделать с ней и изготовить из нее. Системный компонент должен, в свою очередь, передавать продукту информацию о выполняемых им функциях. После этого продукт принимает решение, нужна ли ему эта функция, и если нужна, то в каком виде он примет данную функцию и сохранит данные о ней в своей семантической памяти.

- Это уже существует в промышленности?

- Да,эта концепция уже реализуется в некоторыхобластях логистики. Например, продукт с заданной максимальной температурой в холодильной камере может во время транспортировки контролировать температуру окружающей среды с помощью киберфизических систем, установленных в упаковке. При превышении заданного предела упаковка генерирует сигнал и посылает его, например, в систему грузового автомобиля-рефрижератора. При получении сигнала система автомобиля может отреагировать и понизить температуру. Данная технология уже применяется при транспортировке пакетов с плазмой крови. В данном случае главное преимущество заключается в непосредственной связи объекта с системой управления климатом без вмешательства человека.

- Сколько времени пройдет до того момента, когда первые промышленные предприятия Индустрии 4.0 начнут работать, и можно ли преобразовать или обновить также и существующие предприятия?

- Большое преимущество Индустрии4.0состоит втом, что она может внедряться поэтапно. С киберфизическими системами можно преобразовать предприятие без остановки его производства. Это предполагает оснащение необходимыми датчиками, установку системных компонентов с миниатюрными серверами и замену шинной системы. То есть можно начать с отдельных машин, а затем уже преобразовать весь завод. То, что говорится о «четвертой промышленной революции», в действительности является эволюцией машин. Хотя Индустрия 4.0 еще и не реализована в промышленных масштабах, но партнеры из научно-исследовательских организаций и промышленных секторов усиленно работают для того, чтобы воплотить его в реальность.

В Немецком исследовательском центре искусственного интеллекта (DFKI) в Кайзерслаутерне, находящемся в юго-западной части Германии, мы уже несколько лет эксплуатируем первое в мире умное производство в качестве «живой» лаборатории. Данное производство - эталонная архитектура для Индустрии 4.0. Первые предприятия, полностью согласующиеся с принципами Индустрии 4.0, заработают самое раннее через пять лет. Дела идут быстрее с преобразованием и модернизацией существующих предприятий. Здесь можно предположить, что первые предприятия начнут функционировать на основе определенных киберфизических принципов производства через 2-3 года.

- Будут ли люди все еще востребованы в промышленном производстве будущего?

- Больше,чем когда-либо.Невозможно изготовитьсложные штучные продукты высшего качества без труда квалифицированных рабочих. В Индустрии 4.0 технологические процессы будут выполняться со скоростью, задаваемой рабочими, и никак иначе, не так, как это происходит сейчас в случае централизованного управления. При этом некоторые выполняемые людьми задачи будут отличаться от современных задач. Новое поколение легких интеллектуальных роботов будет работать совместно с персоналом. В Индустрии 4.0 роботы будут активно взаимодействовать с людьми, поскольку благодаря своим интеллектуальным датчикам они будут наделены «избегающим» поведением, как у человека, и, соответственно, они больше не будут представлять опасность для людей. Понимая свое окружение, роботы смогут оценивать даже сложные ситуации и в качестве вспомогательных производственных систем оказывать поддержку сотрудникам в выполнении ручной работы. В этом отношении компания Festo является первопроходцем благодаря своим исследованиям в области бионики. Группа компании, занимающаяся бионными разработками, сделала большой шаг вперед, создав системы Bionic Handling Assistant и ExoHand.

В конце концов в выигрыше от Индустрии 4.0 будут исключительно люди.

Для справки

Профессор Вольфганг Вальстер

Доктор компьютерных наук, занимается исследовательской работой и выступает с лекциями по искусственному интеллекту в Саарландском университете. Вольфганг Вальстер является Главным исполнительным директором, а также Директором по технической и научной работе в Немецком исследовательском центре искусственного интеллекта (DFKI) в Кайзерслаутерне, Саарбрюккене, Бремене и Берлине. Являясь членом научно-исследовательского союза при Федеральном правительстве и Председателем Высшего консультативного органа в Евросоюзе в области Интернета будущего (программа FI-PPP), он консультирует европейских политиков.

Повсеместная автоматизация и роботизация производственных процессов в мировой промышленности началась еще в 1970-е годы. Этот период принято называть третьей промышленной революцией - по аналогии с индустриальной революцией конца XVIII века, ознаменованной изобретением паровой энергии и механических устройств, и второй половины XIX века, когда была открыта электрическая энергия и произошло разделение труда. Казалось бы, фантастика уже стала реальностью: 15-20 лет назад ни один руководитель предприятия не мог мечтать о том уровне производительности труда, который обеспечила автоматизация производства. Однако сегодня мы понимаем, что запущен механизм, возможно, даже более масштабных изменений, которые еще раз перевернут нашу жизнь.

Концепция «Индустрия 4.0», или Четвертая промышленная революция, предусматривает сквозную цифровизацию всех физических активов предприятия и их интеграцию в единую экосистему. Вроде бы новая парадигма - новые возможности для всех. Но история доказывает, что смена формации может стать началом конца для тех предприятий, которые к ней не были готовы. Только от нас зависит, дадут ли изменения новый толчок для роста бизнеса или приведут к закату целых отраслей экономики.

Диджитал - не модная игрушка, а способ выживания

Индустрия 4.0, диджитал, искусственный интеллект, машинное обучение - об этих концептах говорят так часто, что возникает ощущение, будто это не более чем очередная мода. Но для бизнеса подход к инструментам Индустрии 4.0 как к модным трендам - бесполезная трата ресурсов. Конечно, так можно заработать пару очков, создавая репутацию «инновационной компании». Но долгосрочную пользу принесет только глубокое понимание тех возможностей и рисков, которые дает Индустрия 4.0 бизнесу, а также системный подход, при котором новые инструменты интегрируются в стратегию компании на всех уровнях. То, что мы называем диджитал-трансформацией.

Диджитал-трансформация в нашем понимании - это способ адаптации к стремительно меняющимся условиям и в конечном итоге способ выживания в конкурентной борьбе. Рынки стали, на которых работает «Северсталь», очень конкурентны. Усугубляет ситуацию и нерешенная проблема избыточных мощностей. Это создает постоянное «напряжение» в отрасли: ежедневно производители стали борются за каждого клиента, за долю процента в себестоимости. Но у ситуации есть и позитивные стороны. Существует известное высказывание: «Там, где нет конкуренции, спится лучше, но живется хуже». Так вот, мы предпочитаем лучшую жизнь спокойному сну. Именно конкуренция - одно из необходимых условий развития рыночной экономики, она заставляет компании выходить из зоны комфорта и постоянно искать новые точки роста. Возможности Индустрии 4.0 могут стать для металлургов такой точкой роста, когда классические инструменты эффективности начинают себя исчерпывать.

Российские производители стали в последнее десятилетие много инвестировали в свои активы. Вопреки стереотипам об устаревшем оборудовании советских времен, отечественные предприятия сегодня - самые эффективные и высокомаржинальные в мире. Так, «Северсталь» стабильно показывает лучшую рентабельность по показателю EBITDA среди глобальных конкурентов (32,2% по итогам 9 месяцев 2017 г. - «HBR - Россия»). Но сохраним ли мы лидерство, если остановимся на этом, а международные конкуренты пойдут дальше? В современном мире умение вовремя использовать возможности, которые каждый день открывает развитие общества, - это непременное условие успешности бизнеса.

Эксперты McKinsey оценивают потенциальный эффект от применения инструментов Индустрии 4.0 в металлургии более чем в $115 млрд. Среди основных источников дополнительных доходов - роботизация, удаленный контроль и управление оборудованием, увеличение эффективности труда сотрудников через цифровизацию, внедрение интегрированных платформ, глубокая аналитика данных и предиктивные инструменты. Только благодаря цифровизации управления оборудованием отрасль может заработать более $40 млрд. В металлургии и горной добыче в целом дополнительные доходы прогнозируются на уровне 2,7% от выручки всех компаний отрасли или 9% от их прибыли. Если мы не воспользуемся этими возможностями сегодня, завтра возьмут верх конкуренты, и нам достанется печальная участь догоняющих, а проще говоря - отстающих.

Технологии изменили и отношения между клиентом и продавцом. Появились инструменты онлайн-продаж, которые позволяют максимально удовлетворять основные потребности покупателей: скорость, удобство и простота. Это быстро поняли игроки сегмента B2C, которые привыкли работать с большим количеством клиентов. Но для покупателей в сфере B2B тоже важны удобство и простота. «Северсталь» запустила интернет-магазин, где можно купить металлопродукцию со склада или под заказ в пять кликов. Уже в 2018 году мы планируем продать через интернет около 30% своей продукции.

Существенный прогресс заметен в создании так называемых «материалов нового поколения» - например, графена. Появляется возможность делать продукты из комбинации различных материалов, скажем, при помощи 3D-печати. Эти тренды тоже нельзя игнорировать, чтобы не упустить шанс выйти на новые рынки. Правда, мы не слишком оптимистичны относительно сроков внедрения этих технологий в массовом производстве. Недавно мы провели эксперимент: напечатали кусок арматуры на 3D-принтере. Стоил он нам в тысячи раз дороже, чем арматура, произведенная традиционным способом. То есть технология существует, и с ее помощью можно реализовывать единичные проекты - вопрос в том, насколько они экономически обоснованы. В то же время мы пробуем технологии 3D-принтинга - например, для нанесения бронзовых и никелевых слоев на определенные детали оборудования. И эти проекты позволяют нам, наоборот, снижать затраты.

ИНФОРМАЦИОННАЯ АРХИТЕКТУРА «СЕВЕРСТАЛИ»

Ставка на профессионалов

Но у медали есть и другая сторона. История показывает, что прогнозы, какая именно технология или платформа «выстрелит», сродни гаданию на кофейной гуще. Кроме того, даже самое эффективное инновационное решение, внедренное, когда рынок или корпорация к этому не готовы, окажется несостоятельным. Однако технология, выбранная и представленная рынку в нужный момент, может кардинально изменить не только компанию, но и в какой-то степени мировую экономическую парадигму. Как говорится, winner takes it all. Достаточно вспомнить примеры таких компаний, как Uber, Facebook или Ethereum.

Но все это компании так называемой «новой» экономики. Применение инноваций в традиционных, устоявшихся отраслях, где во главе угла стоит дисциплина, а любая неточность в эксплуатации дорогостоящего оборудования может привести к значительным потерям, имеет свою специфику. Внедрение той или иной технологии иногда занимает годы - это во многом объясняется культурными барьерами, в частности, боязнью брать на себя риски и экспериментировать. И работа с инновациями действительно сопряжена с рисками. Относиться к инструментам диджитализации как к панацее, бездумно используя решения, которые появляются на рынке, мягко говоря, неэффективно. Поэтому важно разработать в рамках компании комплексную систему, которая поощряет инициативу и эксперименты и в то же время управляет рисками. Единственный разумный способ снизить вероятность опрометчивых решений - профессиональная экспертиза, как внутренняя, так и внешняя.

Вплотную занявшись темой диджитализации в 2016 году, в начале 2017-го мы в «Северстали» ввели должность директора по развитию цифровых технологий и наняли профессионала, который собрал одну из самых сильных в российской промышленности диджитал-команд. Также мы работаем с крупнейшими российскими и международными провайдерами. Мы только в начале пути, но уже видим первые результаты.

Недавно в Москве состоялась конференция Tadviser Summit, посвященная использованию современных информационных технологий, на тему «Государство. Бизнес. ИТ». На одной из секций выступал Владислав Беляев, директор по ИТ группы «Черкизово», который рассказал о реализации проекта по строительству монозавода-робота по производству сырокопченых колбас. Сегодня он более подробно делится проектным опытом, а также описывает системное решение поставленных задач в рамках концепции «Индустрии 4.0».

Мясной рынок в России высококонкурентный, это касается и производства колбас. Рынок сильно сегментирован; по приблизительной оценке, у основных игроков доли рынка составляют где-то примерно 5-7%. Группа «Черкизово» работает давно и весьма успешно, выросла из Черкизовского мясоперерабатывающего завода, является одним из лидеров рынка сырокопченых колбас в России (более 20%). Группа старается выдерживать оптимальное соотношение цена/качество для потребителя.

Несколько лет назад мы поняли, что, если хотим выделиться, удержать и увеличить долю на рынке, нужно реализовать какое-то смелое решение. Встал вопрос: как развиваться и конкурировать дальше?

Было принято решение развивать стратегию с упором на качество и реализовать проект по производству колбас (в основном из своего сырья). В 2017 г. на Петербургском экономическом форуме мы подписали соглашение с Московской областью о строительстве нового высокотехнологичного завода по производству сырокопченых колбас.

Производство этого вида продукции очень сложное и трудоемкое, оно основано на соблюдении строгой рецептуры. Необходимо на всех этапах четко отслеживать качество продукции, что из-за сложности технологии изготовления достаточно трудно. Требуется строго следовать рецептурам - здесь большую роль играет человеческий фактор в производстве (как сознательные, так и случайные ошибки): не та пропорция ингредиентов, не та влажность задана и т.д. Это приводит к тому, что качество продукции может получиться разным. Если возникает какое-то нарушение, в старых схемах производства непросто найти «узкое место», где возникла ошибка или нарушение (рецептуры, качества и т.д.). Поиск причин нарушения качества при контроле готовой продукции на выходе на старых заводах относился к весьма творческой, сложной и трудно формализуемой задаче - то ли сырье не соответствующее, то ли была нарушена рецептура, может, еще какие-то факторы сказались. А ведь потребителю необходимо гарантированное, понятное качество продукции.

Было принято решение построить новый монозавод-робот в Кашире производительностью 80 тонн в сутки, который занимался бы производством только сырокопченой колбасы. Выбор местоположения завода не случаен: в Кашире у группы «Черкизово» имелся участок земли и производственные здания, поэтому было возможно в достаточно короткие сроки реализовать этот проект. Расположение завода удачное с точки зрения логистики, потому что пока Москва для нас является основным рынком сбыта, хотя работаем по всей России, но на Москву и область приходится около 20% наших продаж. Кроме того, нам удалось договориться с Московской областью о взаимном сотрудничестве и поддержке. Мы подписали соглашение и получили ряд льгот, в том числе налоговых.

Таким образом, стратегия была сконцентрирована на качестве продукции, и основными задачами, которые должен был решить новый завод, стали:

прямая цепочка производства одного вида продукции - сырокопченых колбас;

уменьшение человеческого фактора в процессе производства и связанных с этим фактором ошибок - минимальное присутствие человека на производстве;

уменьшение различных рисков безопасности в производстве;

полная интеграция всех бизнес-процессов. Контрольные точки должны быть интегрированы как на микро- (производство, переделы), так и на макроуровне предприятия (выполнение договоров, целей по объему производства и т.п.).

Завод-робот - воплощение концепции «Индустрии 4.0»

Целостная концепция проекта по строительству нового завода родилась достаточно органично, и уже потом пришло осознание, что этот проект реализуется в рамках философии «Индустрии 4.0». Была поставлена цель: спроектировать такой завод-робот, которому в буквальном смысле слова можно задать задачу выпустить столько-то тонн продукции по определенным рецептурам в выбранной упаковке, а далее все расчеты и работу он проведет качественно и в срок, то есть система сама поймет, что для этого нужно сделать. Это позволяет гибко подстраиваться под спрос по количеству и рецептуре.

Об «Индустрии 4.0» сейчас много говорится. Такого завода в области переработки мяса нет в Европе и, возможно, в Америке (может быть, есть, но нам не показали). Он по-настоящему уникальный. Многие думают, что это просто завод-робот. Но это лишь одна из граней. Задание на производство заводу-роботу можно выдавать в понятных терминах (рецептуры, упаковки, сорт колбасы и т.д.), а не в терминах систем и оборудования.

Каждый вид промышленного производства начинался со смены парадигмы и технологий, что приводило к очередной промышленной революции, к смене в целом технологического уклада и другому характеру экономических отношений: эпоха пара и механизации части работ - первая промышленная революция, затем использование электричества и переход к конвейерному производству - вторая революция, третья революция связана с использованием компьютеров и роботов, четвертая - с использованием так называемых кибер-физических систем. Последняя получила условное название «Индустрия 4.0».

Что подразумевает эта концепция? Ведь роботы были и 30 лет назад, во время третьей промышленной революции. В сегодняшней парадигме, по сути, идет объединение в одном решении роботов, искусственного интеллекта, датчиков, программного обеспечения, которые в своей совокупности образуют так называемую кибер-физическую систему. Роботы, автоматические линии и системы (ERP, MES, WMS) работают в единой цепочке под общим управлением. Что было на уже ставшем классикой производстве, использующем ERP-систему (пусть даже самую мощную)? Да, «зашиты» алгоритмы, позволяющие автоматизировать различные области деятельности и связать их с собой. Но все равно сильную роль играет человеческий фактор.

Простой пример: алгоритм ERP рассчитал остатки на складе, они вошли уже в функцию расчета объемов закупки, но пока все это рассчитывалось, какому-то сотруднику или подразделению банально не хватило детали, каких-то полуфабрикатов и т.д. Что делает сотрудник? Решает проблему - идет на склад, просит выдать в производство то, что ему срочно нужно. И все - остатки на складе другие. А если таких ситуаций много? Идет накопление ошибок в расчетах ERP в связи с изменившимися данными по факту. То есть в любом случае возникают отклонения, и они могут выходить за пределы допустимых, так как жизнь вносит свои коррективы, производство - тоже живой организм. ERP работает с виртуальными данными, со «стерильным» миром цифр. А философия «Индустрии 4.0» свела воедино физические объекты (продукцию, оборудование, сырье, полуфабрикаты и т.д.) и систему ERP.

А как решается проблема в новой концепции? Все оборудование связывается с системой ERP напрямую, все малейшие движения контролируются и видны в режиме онлайн. И ERP «видит» реальные остатки на складе, отклонения фактически сводятся к минимуму, все сырье и полуфабрикаты на последующие производственные переделы передаются автоматически, без участия человека. Количество ошибок, связанных с человеческим фактором, минимально. То есть роботы общаются между собой и с ERP, и если раньше, при классическом варианте ERP-системы, было огромное количество датчиков, собиравших показания, а люди были мостиком между системой и роботами, то здесь роботы общаются не только между собой, они встроены в саму ERP-систему. Таким образом, производственное задание система выдает сразу роботам: сколько мяса надо положить в мешалку, сколько прошло по конвейеру, сколько батонов колбасы попало в набивку.

Залог успешной реализации проекта - в его продуманной организации

Мы начали готовить проект в начале 2015 г. А уже в 2016 г. группа «Черкизово» стартовала и в 2018-м закончила строительство нового монозавода по производству сырокопченых колбас в Кашире (МО).

Строительство было начато в буквальном смысле с «чистого поля» и завершено в течение двух лет, завод имеет линейную производственную цепочку, что упрощает роботизацию. Завод вводится в эксплуатацию 18 июля. Сейчас идет этап опытно-промышленной эксплуатации.

Перед началом проектной работы мы изучали мировой опыт - посещали мясоперерабатывающие заводы в Германии, Австрии, Испании, Италии, Швейцарии, Чехии. Зарубежные коллеги охотно делились опытом, этот обмен знаниями во многом был основан на личных контактах. Есть некая «цеховая» солидарность, так что бенчмаркинг был успешным. Итогом ознакомительных поездок и изучения лучших практик в подобных производствах был масштабный анализ предложений производителей оборудования, современных многофункциональных роботов. После накопления опыта был сделан черновой план проекта завода, над ним работали как свои специалисты, так и на аутсорсинге (российские и зарубежные консультанты, эксперты разных профилей, подрядчики). Это было плотное совместное участие, командная работа большого числа своих и привлеченных специалистов. В итоге было выбрано оборудование десяти производителей из разных стран (Италии, Испании, Германии, Японии и др.). Надо отметить, что глубокий анализ отрасли в России и за рубежом показал: таких комплексных решений «под ключ» ни у кого не было, ни у одного производителя оборудования. Мы бы с удовольствием взяли за основу готовое системное решение по производству монопродукта с большим объемом производства, но никто не смог предложить ничего подобного.

Поэтому и была создана многофункциональная проектная группа, задачей которой было собрать решение в единый завод из мозаичных решений, предлагаемых на рынке оборудования, то есть предложить комплексное интегрированное решение по производству. Это была творческая работа, со множеством итераций: проект «перерисовывался», возвращался на доработку, многократно обсуждался.

Итогом колоссальной годовой работы проектной группы стало разработанное ключевое техническое задание. Работа была очень эффективной, и отклонения по финансам, инвестициям, срокам, техническим характеристикам вписались в допустимые пределы. Проект, конечно, очень масштабный и по инвестициям, они составили порядка 7 млрд руб. Успешность проекта во многом связана еще и с тем, что и руководство, и акционеры, и сотрудники вложили в него много сил.

Само по себе решение можно с полной ответственностью отнести к ноу-хау, так как компоновка столь «разношерстного» оборудования от разных производителей с абсолютно отличающимся программным обеспечением ставила задачи инновационного характера. В процессе анализа оборудования оказалось, что да, оно качественное и с хорошими характеристиками, то есть уровень «железа» очень высок, но есть проблемы с идущим в комплекте с оборудованием программном обеспечением, это во многом «вчерашний день». Более того, чтобы связать оборудование разных производителей, надо в любом случае перепрограммировать его. Были сформулированы технические задания силами проектной группы, и это задание было выдано зарубежным производителям, фактически наши специалисты их обучали в этом плане. Было очень много встреч и поездок к производителям оборудования. Они, конечно, немного возмущались, не хотели что-то менять, но потом убедились, что мы правы и предлагаем разумные решения по модификации их программного обеспечения. Думаю, это и для них был огромный позитивный опыт участия в таком проекте.

А для нас было приятной новостью то, что западные специалисты могут сделать отличное оборудование, но связать его в подобное единое мощное решение из разных элементов с разными интерфейсами не могут. Наша проектная команда и специалисты с этим успешно справились. В этом заключается настоящее ноу-хау нашего проекта - в его системности.

Новое системное решение - новая технология производства

Продукция производится из нашего сырья, в том числе охлажденного, из наших хозяйств (они находятся по всей стране), поэтому мы можем гарантировать качество.

Фактически человек соприкасается с продуктом на входе техпроцесса и на выходе: при разгрузке машин с сырьем и загрузке палет с уже готовой и упакованной колбасой. Только на этих этапах остались ручные операции. Машина разгружается, и сырье поступает на так называемый «робот-склад». Это огромный ангар со стеллажами, темный, людей там нет, укладчики-роботы разбирают палеты и отвозят их в нужные места. В автоматизированном складе каждому ящику с каждым видом сырья присваивается код. ERP проверяет остатки на складе и в производстве, загрузку оборудования и выдает команду о подаче ящиков с сырьем в производство. Сырье поступает на автоматическую линию фаршесоставления (набивка колбасы). Результатом работы этой линии является набитая в оболочку колбаса.

Пока на стартовом пуске отрабатывается пять - семь рецептур, затем их будет значительно больше. При этом роботизированный завод позволяет быть гибким в рецептурах. Система автоматически подстраивается под их изменение и задаваемый размер (калибр) колбасы, можно также менять вид и параметры упаковки.

После этого продукция поступает на следующий передел. Роботы развешивают колбасу на специальные подвесы и вставляют их в рамы, а затем перевозят в термокамеры. В зависимости от вида колбасы и рецептуры процесс созревания сырокопченой колбасы может длиться до месяца.

Следующий этап производства также осуществляется роботами с искусственным интеллектом. Эти роботы, называемые «шатлы», осуществляют мониторинг зрелости колбас в термокамерах. Фактически этот мониторинг упрощается тем, что зрелость колбасы определяется ее усушкой. Поэтому здесь можно избежать излишних датчиков и сложных контрольных мероприятий - роботы взвешивают полуфабрикаты и определяют зрелость колбас по степени усушки. Эксперт-технолог при необходимости выборочно участвует в контроле качества на этом этапе, корректирует работу роботов. Если колбасе надо «дозреть», робот дает задание, и колбаса находится в термокамере еще столько, сколько нужно.

При готовности продукции роботы «снимают» колбасы с подвесов, и продукция поступает на линию упаковки. Роботы-упаковщики - уникальные: клеят этикетки, упаковывают продукцию, причем без контроля человека, по заданным заранее параметрам, формируют полностью вид упаковки в зависимости от характера продукции (например, делают ящики для упаковки необходимого размера).

И вот конечный этап, где снова появляются люди. Они забирают сформированные палеты с продукцией и грузят на машины.

Весь завод обслуживают около 120 человек, при этом его производственная мощность может достигать 100 тонн в день. Если бы завод был построен «по старинке», без такого количества взаимосвязанных между собой линий, роботов, ERP и искусственного интеллекта, персонала потребовалось бы в несколько раз больше.

Фактически осуществляется прямое управление завода с минимумом интерфейсов между роботами и небольшим количеством датчиков.

Есть иллюзия: много датчиков - значит хорошо, но это не так. Неправильно мнение, что обилие параметров и огромного объема их обработки равно «Индустрии 4.0». Таким образом, собирается не просто массив больших данных, а только реально нужная информация, и она обрабатывается, на этой основе делаются выводы и прогнозы. Оптимальное решение как раз там, где сложность системы максимально снижена: снижается число возможных отказов и увеличивается надежность работы оборудования.

Большое внимание в проекте было уделено вопросам экологии. Завод стоит рядом с лесом, в Подмосковье, в удалении есть поселок. Природе не должен быть нанесен урон, это было очень важным условием проекта. Заранее, до строительства завода, была продумана подробная схема очистки отходов завода, сделан проект очистных сооружений, который успешно реализован с соблюдением всех норм. Эти очистные сооружения очень современные и дорогие, и проектировались они очень долго. Более того, их строили практически столько же времени, сколько и само производство. Очистные сооружения расположены в отдельном здании, выполняется весь необходимый цикл очистки, учитывающий специфику производства.

Кадры решают все: новая парадигма, новые требования к кадрам

Такой завод сокращает необходимость в низкоквалифицированном персонале, но увеличивает потребность в специалистах высокого уровня: инженерах, ИТ-специалистах, специалистах-смежниках (со знанием инженерных наук, ИТ, программирования). Мы отказываемся от низкоквалифицированных сотрудников, выполняющих ручные операции, но зато имеем дефицит высококвалифицированных сотрудников.

Часть специалистов мы готовили последние полтора года: обучали, проводили тренинги, поскольку у нас было действующее производство сырокопченых колбас. Что касается ИТ, то приглашали и внешних специалистов, и готовили своих - и по линии SAP, и по линии автоматизированных систем и роботов. Какое-то время у нас будут работать и сопровождать проект иностранные специалисты, пока мы не подтянем наших. Они приезжают, обучают наших сотрудников, а часть персонала мы отправляем на похожие производства, может быть, не такого уровня, потому что наш проект уникальный.

Необходимо отметить, что в России инженеры, программисты, ИТ-специалисты различных направлений имеют очень хорошую квалификацию, но их кардинально не хватает. Группа «Черкизово» заинтересована в специалистах инженерных специализаций, имеющих системный взгляд, умеющих принимать комплексные решения и работать в команде. Сейчас особенно актуальна как раз междисциплинарность. Мы платим и готовы платить им очень хорошо, на уровне крупных зарубежных компаний.

Наши сотрудники всех уровней обязаны проходить внутрикорпоративное обучение (в режимах онлайн и офлайн) и развиваться. Для этого на портале компании можно отслеживать в своем рабочем кабинете те курсы, которые предлагает служба управления персоналом. Есть целый каталог тренингов, который постоянно обновляется. Таким образом, персонал постоянно проходит повышение квалификации по актуальным темам управления и производства.

Проект реализован, завод построен, работа начинается

Подводя итоги, можно еще раз выделить те неоспоримые плюсы, которые дает реализация такого проекта по строительству полностью роботизированного монозавода, который является наглядной реализацией подхода «Индустрия 4.0»:

тотальная автоматизация убирает человеческий фактор;

интегрированная цепочка процессов;

ключевые показатели производства онлайн;

управление качеством по всей технологической цепочке;

достоверность информации по всей цепочке;

меньше разрывов между планом и операциями;

достоверная информация для принятия решений по производству и продажам;

контрольные точки, интегрированные в производственный процесс, не дают отойти от запланированных параметров.

Этим проектом можно гордиться. Сейчас идет прогон, инженеры-наладчики проверяют оборудование, выпускается пробная продукция. По мнению генерального директора «Черкизово» Сергея Михайлова, завод является уникальным в своем классе, не только потому, что он один из крупнейших в России и Европе, но и потому, что он использует новейшие технологии, в него вложен огромный опыт группы «Черкизово» и в области информационных технологий, и отраслевой.