Промышленность 4.0

Промышленность 4.0-подмножество четвертой промышленной революции [1] это касается промышленности. Четвертая промышленная революция охватывает области, которые обычно не классифицируются как промышленность, такие как умные города, например.

Хотя термины "Индустрия 4.0" и "четвертая промышленная революция" часто используются взаимозаменяемо, "Индустрия 4.0" относится к концепции заводов, в которых машины дополняются беспроводной связью и датчиками, подключенными к системе, которая может визуализировать всю производственную линию, контролировать и принимать решения самостоятельно.

По сути, Индустрия 4.0 описывает тенденцию к автоматизации и обмену данными в производственных технологиях и процессах, которые включают киберфизические системы (CPS), интернет вещей (IoT), промышленный интернет вещей (IIOT), облачные вычисления , когнитивные вычисления и искусственный интеллект .

Концепция включает в себя:

Умное производство
Умная фабрика
Свет вне (изготавливание) также известное как темные фабрики

Промышленный интернет вещей также называют Интернетом вещей для производства [6]

Индустрия 4.0 способствует тому, что называют "умной фабрикой". В рамках модульных структурированных интеллектуальных фабрик киберфизические системы отслеживают физические процессы, создают виртуальную копию физического мира и принимают децентрализованные решения. Через Интернет вещей киберфизические системы взаимодействуют и взаимодействуют друг с другом и с людьми в режиме реального времени как внутри организации, так и между организационными службами, предлагаемыми и используемыми участниками цепочки создания стоимости .

Терминология[править]

Термин "Industrie 4.0", сокращенный до I4.0 или просто I4, возникла из проекта в высокотехнологичную стратегию немецкого правительства, которая способствует компьютеризации производства. термин "Industrie 4.0" был возрожден в 2011 году на Ганноверской ярмарке . В октябре 2012 года рабочая группа по промышленности 4.0 представила федеральному правительству Германии комплекс рекомендаций по внедрению Индустрии 4.0. Члены и партнеры рабочей группы Industry 4.0 признаны отцами-основателями и движущей силой Индустрии 4.0. 8 апреля 2013 года на Ганноверской ярмарке был представлен итоговый отчет Рабочей группы Industry 4.0.. Эту рабочую группу возглавляли Зигфрид Дайс (Robert Bosch GmbH) и Хеннинг Кагерманн (немецкая Академия Наук и техники).

Поскольку принципы Индустрии 4.0 были применены компаниями, они иногда были повторно заклеймены, например, производитель аэрокосмических деталей Meggitt PLC заклеймил свой собственный исследовательский проект Индустрии 4.0 M4.

Обсуждение того, как переход к Индустрии 4.0 , особенно цифровизация, повлияет на рынок труда, обсуждается в Германии в рамках темы работы 4.0 .

Немецкая стратегия[править]

Характеристики, данные для стратегии Индустрии 4.0 немецкого правительства являются следующими: сильное изготовление на заказ продуктов под условиями сильно гибкого (масс-) производства. необходимая технология автоматизации улучшена введением методов самооптимизации, самоконфигурации, самодиагностики, познания и интеллектуальной поддержки работников в их все более сложной работе. крупнейшим проектом в Индустрии 4.0 по состоянию на июль 2013 года является BMBF передовой кластер " интеллектуальные технические системы Ostwestfalen-Lippe (сова)". Другим крупным проектом является проект BMBF RES-COM , а также кластер передового опыта "интегративные технологии производства для высокооплачиваемых стран". в 2015 году Европейская комиссия начала международный исследовательский проект Horizon 2020 CREMA (обеспечение облачного быстрого эластичного производства на основе XaaS и облачной модели) в качестве основной инициативы по развитию отрасли 4.0.

Принципы проектирования и цели[править]

В Индустрии 4.0 существует четыре принципа проектирования. Эти принципы помогают компаниям в определении и реализации сценариев Industry 4.0.

Взаимосвязь: способность машин, устройств, датчиков и людей соединяться и общаться друг с другом через Интернет вещей (IoT) или интернет людей (IoP)
Информационная прозрачность: прозрачность, обеспечиваемая технологией Industry 4.0, предоставляет операторам огромное количество полезной информации, необходимой для принятия соответствующих решений. Межсоединение позволяет операторам собирать огромное количество данных и информации со всех точек производственного процесса, тем самым помогая функциональности и выявления ключевых областей, которые могут извлечь выгоду из инноваций и совершенствования.
Техническая помощь: во-первых, способность систем помощи поддерживать людей путем агрегирования и визуализации информации для принятия обоснованных решений и решения неотложных проблем в кратчайшие сроки. Во-вторых, способность киберфизических систем физически поддерживать людей, выполняя ряд задач, которые неприятны, слишком утомительны или небезопасны для их человеческих коллег.
Децентрализованные решения: способность киберфизических систем принимать решения самостоятельно и выполнять свои задачи максимально автономно. Только в случае исключений, помех или конфликтующих целей задачи делегируются на более высокий уровень.

Индустрия 4.0 предусматривает экологически устойчивое производство, имея зеленые производственные процессы, зеленое управление цепочками поставок и зеленые продукты.

До Индустрии 4.0[править]

Промышленность 1.0 относится к первой промышленной революции. Он отмечен переходом от ручных методов производства к машинам за счет использования энергии пара и воды. Внедрение новых технологий заняло много времени, поэтому период, к которому это относится, находится между 1760 и 1820 годами, или 1840 годами в Европе и США. Его последствия сказались на текстильном производстве, которое впервые приняло такие изменения, а также на черной металлургии, сельском хозяйстве и горнодобывающей промышленности, хотя оно также имело социальные последствия для все более сильного среднего класса. Это также оказало влияние на британскую промышленность в то время.

Вторая промышленная революция или более известная как технологическая революция-период между 1870 и 1914 годами. Это стало возможным благодаря разветвленной железнодорожной сети и Телеграфу, что позволило быстрее передавать людей и идеи. Он также отмечен все более присутствующим электричеством, которое позволило электрифицировать завод и современную производственную линию. Это также период большого экономического роста с повышением производительности. Это, однако, вызвало всплеск безработицы, так как многие рабочие были заменены машинами на заводах.

Третья промышленная революция или промышленность 3.0 произошла в конце 20-го века, после окончания двух больших войн, в результате замедления индустриализации и технического прогресса по сравнению с предыдущими периодами. Это также называется цифровой революцией. Глобальный кризис 1929 года был одним из негативных экономических явлений, которые возникли во многих промышленно развитых странах после первых двух революций. Производство Z1 (механического калькулятора с электрическим приводом) стало началом более передовых цифровых разработок. Это продолжилось следующим значительным прогрессом в развитии коммуникационных технологий с суперкомпьютером. В этом процессе, где было широкое использование компьютерных и коммуникационных технологий в производственном процессе. Машины начали отменять потребность в человеческой силе в жизни.

Компоненты промышленности 4.0[править]

"Индустрия 4.0" - это абстрактный и сложный термин, состоящий из многих компонентов при внимательном рассмотрении нашего общества и современных цифровых тенденций. Чтобы понять, насколько обширны эти компоненты, вот некоторые способствующие цифровые технологии в качестве примеров:

Мобильные средства
Платформы Интернета вещей (IoT)
Технологии определения местоположения
Продвинутые человеко-машинные интерфейсы
Аутентификация и обнаружение мошенничества
3D печать
Интеллектуальный датчик
Анализ больших данных и передовые алгоритмы
Многоуровневое взаимодействие с клиентами и профилирование клиентов
Дополненная реальность/ носимые
Туман, края и облачные вычисления

Главным образом эти технологии могут быть суммированы в четыре главных компонента, определяя термин “Промышленность 4.0” или “умная фабрика":]

Киберфизические системы
интернет вещей
Облачные вычисления
Когнитивные вычисления

С помощью киберфизических систем, контролирующих физические процессы, можно создать виртуальную копию физического мира. Таким образом, эти системы обладают способностью самостоятельно принимать децентрализованные решения и достигают высокой степени автономности (Подробнее см. “Характеристики Индустрии 4.0"). В результате Industry 4.0 создает широкий спектр новых технологий для создания ценности.

Драйверы Индустрии 4.0[править]

Все эти компоненты объединяет то, что данные и аналитика являются их основными возможностями. "Промышленность 4.0" управляется:

1. Оцифровка и интеграция вертикальных и горизонтальных цепочек создания стоимости:

По вертикали Industry 4.0 интегрирует процессы по всей организации, например, процессы разработки продукции, производства, логистики и обслуживания, в то время как по горизонтали Industry 4.0 включает внутренние операции от поставщиков до клиентов, а также всех ключевых партнеров по цепочке создания стоимости.

2. Оцифровка предложений продуктов и услуг:

Интеграция новых методов сбора и анализа данных, например, путем расширения существующих продуктов или создания новых оцифрованных продуктов, помогает компаниям генерировать данные об использовании продуктов и, таким образом, совершенствовать продукты для наилучшего удовлетворения потребностей клиентов.

3. Цифровые бизнес-модели и доступ клиентов:

Достижение удовлетворенности клиентов является многоступенчатым, бесконечным процессом, который необходимо изменить в настоящее время, поскольку потребности клиентов постоянно меняются. Поэтому компании расширяют свои предложения, устанавливая разрушительные цифровые бизнес-модели для предоставления своим клиентам цифровых решений, которые наилучшим образом отвечают их потребностям.

Эффекты[править]

Все более широкое использование промышленного Интернета вещей упоминается как Industry 4.0 в Bosch, и в целом в Германии.Приложения включают машины, которые могут предсказать неудачи и вызвать процессы обслуживания автономно или самоорганизованную логистику, которые реагируют на неожиданные изменения в производстве .

Проблемы[править]

Проблемы в осуществлении промышленности 4.0:

Экономический

Высокие экономические затраты
Адаптация бизнес-модели
Неясные экономические выгоды/ чрезмерные инвестиции

Общение

Вопросы конфиденциальности
Наблюдение и недоверие
Общее нежелание заинтересованных сторон меняться
Угроза увольнения корпоративного ИТ-отдела
Потеря многих рабочих мест для автоматических процессов и процессов, контролируемых ИТ, особенно для синих воротничков

Политический

Отсутствие норм, стандартов и форм сертификации
Неясные Правовые вопросы и безопасность данных

Организационный / Внутренний

Вопросы ИТ-безопасности, которые значительно усугубляются присущей необходимостью открытия ранее закрытых производственных цехов
Надежность и стабильность необходимы для критического взаимодействия машина-машина (M2M), включая очень короткие и стабилизированные времена задержки
Необходимость поддержания целостности производственных процессов
Нужно избегать любых зацепок, так как это вызовет дорогостоящие производственные перебои
Потребность защитить промышленное ноу-хау (содержанный также в архивах управления для шестерни промышленной автоматизации)
Отсутствие достаточных навыков для ускорения перехода к четвертой промышленной революции
Низкие обязательства высшего руководства
Недостаточная квалификация сотрудников

Роль больших данных и аналитики[править]

Современные информационно-коммуникационные технологии , такие как киберфизическая система , анализ больших данных и облачные вычисления, помогут раннему выявлению дефектов и сбоев производства, что позволит предотвратить их и повысить производительность, качество и гибкость, которые имеют значительную конкурентную ценность.

Big data analytics состоит из 6Cs в интегрированной Индустрии 4.0 и среде cyber physical systems. Система 6C включает в себя:

1 Подключение (датчик и сети)
2 Облако (вычисления и данные по требованию)
3 Cyber (модель и память)
4 Содержание / контекст (значение и корреляция)
5 Сообщество (обмен и сотрудничество)
6 Настройка (персонализация и значение)

В этом сценарии и для того, чтобы обеспечить полезную информацию для управления фабрикой, данные должны обрабатываться с помощью передовых инструментов (аналитика и алгоритмы) для создания значимой информации. Учитывая наличие видимых и невидимых проблем на промышленном заводе, алгоритм генерации информации должен быть способен обнаруживать и решать невидимые проблемы, такие как деградация машины, износ компонентов и т. д. в цехе завода.

Приложения[править]

Аэрокосмическая промышленность иногда характеризовалась как "слишком низкий объем для обширной автоматизации", однако принципы отрасли 4.0 были исследованы несколькими аэрокосмическими компаниями, технологии были разработаны для повышения производительности, где первоначальная стоимость автоматизации не может быть оправдана, одним из примеров этого является проект производителя аэрокосмических деталей Meggitt PLC, M4.

См. также[править]