1 - 2015

Будущее машиностроения

Мирко Баекер

Введение

Мы стоим на пороге четвертой промышленной революции, связанной с появлением облачных технологий, обработкой больших данных и развитием промышленного Интернета (Интернета вещей).

Первая промышленная революция произошла в XVIII веке, начало ей положили изобретение паровой машины и механизация ручного труда. Вторая произошла в начале XX века — она характеризуется внедрением процессов массового производства. В основе третьей, происходившей в последние десятилетия прошлого века, лежит применение электронных систем и компьютерных технологий для автоматизации производственных процессов.

Сегодня мы стоим на пороге четвертой революции, которая определит будущее машиностроения. Ее называют Industry 4.0, и зарождалась она на протяжении последних десяти, а то и двадцати лет. Несмот­ря на такое поэтапное развитие, ее последствия, с сегодняшней точки зрения, будут носить действительно революционный характер.


Мирко Баекер (Mirko Baecker),
директор по маркетингу продукта Tecnomatix в регионе ЕМЕА
(Европа, Ближний Восток и Африка), Siemens PLM Software

Факторы новой промышленной революции

В будущем производственные мощности станут модульными и гораздо более гибкими, чем современные заводы. Чтобы достичь этого, понадобятся миниатюрные процессоры и устройства хранения данных, датчики и преобразователи. Вспомогательные средства будут встроены во все виды оборудования, а также в заготовки изделий, материалы и инструменты; широкое применение найдет и новое программное обеспечение для работы со структурированными потоками данных.

За счет этих инноваций будет обеспечен обмен данными и командами между изделиями и технологическим оборудованием. Изготавливаемое изделие будет с самого начала снабжаться цифровой памятью и сможет обмениваться информацией с технологической средой на всех этапах производства. Проектируемый продукт превращается в киберфизическую систему, объединяющую виртуальный и реальный миры.

В результате подобного процесса заводы будущего смогут облегчить оптимизацию технологических процессов и лучше управлять ими. Часть элементов «интеллектуального завода» уже существует, но, по общему мнению специалистов, для достижения практически полной автоматизации понадобится еще очень много времени.

Реальный пример тесной интеграции виртуальной и реальной сред

Реальный пример тесной интеграции виртуальной и реальной сред

Появление «голубых воротничков»

Киберфизические системы приведут к возникновению нового класса рабочих мест, находящихся где­то между современными «синими воротничками», зарабатывающими физическим трудом, и «белыми воротничками», занимающимися трудом умственным. На таких рабочих местах сохранятся элементы физической работы, но, помимо этого, потребуются более глубокие знания и опыт, необходимые для запуска и управления всё более взаимосвязанными системами и технологическими процессами предприятия.

Сетевое производство: организация

Сетевое производство: организация
гибких цепочек создания прибавочной стоимости
на основе мощных систем управления производством

Например, технологическая служба сможет обеспечить эффективную разработку последовательных инструкций по выпуску изделий. Простые программные интерфейсы позволят создавать различные маршрутные технологии выпуска новых изделий, оценивать и сравнивать их по таким критериям, как производительность и себестоимость, а затем выбирать наиболее эффективный маршрут.

Аналогичным образом эти «голубые воротнички» будут более тесно взаимодействовать с другими сотрудниками на предыдущих и последующих этапах жизненного цикла изделия. Сюда относится и обратная связь с конструкторами, и консультации в отношении оптимизации цепочки поставок, и интеграция в производственный процесс знаний, полученных из опыта конечных пользователей изделия.

Сотрудники на новых рабочих местах будут в значительно большей степени обмениваться данными как с оборудованием, так и друг с другом.

Всё это позволит им как на рабочем месте, так и в дороге поддерживать более сложные процессы, относящиеся к проектированию, изготовлению и обслуживанию изделий, повышению качества и безопасности.

Объединение виртуального и реального миров — интеграция конструкторского и технологического проектирования на единой платформе цифрового производства

Объединение виртуального и реального миров — интеграция конструкторского и технологического проектирования на единой платформе цифрового производства

Объединение процессов

Для реализации концепции будущего машиностроения потребуется ликвидировать многочисленные несовместимости и нестыковки при передаче данных. Важнейшее условие достижения поставленной цели — снизить себестоимость и повысить гибкость производства, а также сократить сроки внедрения инноваций.

Создание киберфизических систем, в состав которых входят программное обеспечение, датчики, процессоры и средства связи, а также создание соответствующих технологических процессов приведет к 30­процентному росту производительности.

В состав взаимосвязанной производственной среды постепенно будут вовлекаться не только станки и технологическое оснащение завода, но и тысячи других систем. Например, объединение систем управления ресурсами предприятия (ERP) с автоматизированными системами управления производством (MES) позволит установить связь между такими процессами, как управление материалами, снабжением, планированием загрузки персонала и расчет себестоимости, с одной стороны, и управление работой производства — с другой.

Для этого потребуется стандартизация различных форматов хранения данных, операционных систем и языков программирования, чтобы данные передавались из одной системы в другую без искажений и потерь.

Киберфизические системы: переход к интеллектуальной интеграции автоматизированных систем по принципу «подключи и производи»

Киберфизические системы: переход к интеллектуальной интеграции автоматизированных систем по принципу «подключи и производи»

Клиент всегда прав

В условиях возрастающих возможностей обмена информацией конструкторы и технологи должны реагировать на запросы заказчиков более активно.

Крайне важно встроить в процесс проектирования учет рыночных тенденций и обратную связь с конечным пользователем изделия. Речь идет об объединении различных источников данных. Предприятия смогут более тесно вовлекать заказчиков в производственные процессы и быстрее реагировать на меняющиеся требования рынка.

Эффективное управление производством позволит, не снижая производительности, глубоко индивидуализировать даже мелкие партии изделий, что открывает широкие возможности оптимизации вариантного серийного производства.

Заключение

Многие технологии, на которых основывается четвертая промышленная революция, уже существуют. К ним относятся глобальная сеть — Интернет, стандартные промышленные протоколы обмена данными, компьютерные средства симуляции и поддержки совместной работы, ускоряющие создание новых изделий. Машиностроители должны подготовиться к переходу на уровень Industry 4.0. Для этого им требуется внедрить все правильные системы и объединить все разнородные элементы.

Переход к новым принципам производства неизбежен. Он будет происходить на основе совершенствования и объединения существующих технологий, и компания Siemens PLM Software играет в этом ведущую роль. 

САПР и графика 1`2015