| специальный проект
 Как инновации меняют жизнь людей

Будущее наступило вчера

Цифровую революцию в промышленности уже не остановить. Благодаря внедрению цифровых технологий компании, занимающиеся производством и переработкой, получают соответствующие конкурентные преимущества как за счет повышения производительности и возможности адаптировать ассортимент к различным требованиям заказчиков, так и за счет сокращения сроков вывода продукции на рынок. С другой стороны, выигрывает и сам клиент, получая возможность заказать товары, соответствующие его индивидуальным потребностям. Мелкосерийное производство качественной персонифицированной продукции уже становится привычной практикой.

Внедрение цифровых технологий на производстве повышает конкурентоспособность предприятий

Основные составляющие цифрового предприятия

Самому термину «цифровое производство» уже более десяти лет. А первые попытки объединить все звенья цепочки создания добавленной стоимости были предприняты еще в 1980-х годах, в ходе становления комплексного компьютеризированного производства. Однако тогда плановую интеграцию системы автоматического проектирования и автоматизированного производства в полной мере осуществить не удалось.

В связи с активным развитием технологий, внедрением дигитализации само понятие «цифровое производство» трансформировалось, и можно говорить о четырех основных составляющих цифрового предприятия. Во-первых, это программные решения для всех промышленных процессов: от разработки до производства и предоставления услуг. Также необходимо наличие современной инфраструктуры связи для обмена сетевыми данными. Далее цифровому предприятию требуются надежные решения по обеспечению кибербезопасности и защиты коммерческой тайны. И наконец, цифровое предприятие невозможно без услуг, ориентированных на технологии дигитализации и сервисов по управлению данными.

Сегодня любое производство можно полностью спланировать цифровыми средствами

Пять этапов работы цифрового предприятия

Операции, выполняемые на цифровом предприятии, можно разделить на пять этапов: проектирование продукции, планирование производства, технологическая подготовка производства, процесс производства и оказание услуг. Но в отличие от традиционных подходов, эти этапы рассматриваются как единая, полностью интегрированная система, а не как цепочка процессов, реализуемых в хронологическом порядке. На каждом этапе и на всех стыках взаимодействия между ними производится сбор, передача и анализ данных. Задолго до выпуска первого реального изделия разработчиками уже должен быть создан его цифровой двойник. Двойник подвергается виртуальным испытаниям, цель которых – определить, функционирует ли изделие в принципе, и если да, то как именно. В идеальном варианте разработчикам не потребуется вносить никаких последующих изменений в реальное конечное изделие. Задача заключается в том, чтобы первый произведенный прототип уже был готов к выставлению на продажу.

Подобный подход распространяется также на этапы планирования производства и технологической подготовки производства, потому что даже производство может быть полностью спланировано цифровыми средствами – вплоть до виртуального ввода в эксплуатацию нового завода или целой фабрики, включая все производственные процессы, осуществляемые на них. И по мере готовности спецификаций на новую продукцию, например, на компьютерах могут быть сформированы ведомости заказа материалов для требуемых частей и самих компонентов. Когда изделие переходит на этап изготовления, проектные данные передаются в производственный отдел цифрового предприятия. Возможно, это представляется очевидным, однако на практике все может происходить совсем по-другому. Ввиду того, что многие программные комплексы не совместимы между собой, данные обычно приходится распечатывать, а затем вводить с клавиатуры заново вручную. Во многих случаях это кропотливая работа, к тому же сопряженная со множеством ошибок.

И наконец, дигитализация охватывает все виды услуг, позволяющих заказчику добиться максимальной продуктивности, сократить эксплуатационные затраты и в целом извлечь максимум пользы из поставляемой продукции. Обычно этот процесс идет параллельно с разработкой моделей ведения бизнеса и поддержанием связей с заказчиками.

Распространение 3D-печати

Новые возможности, раскрываемые при использовании 3D-печати, вносят ощутимый вклад в развитие производства, нацеленного на удовлетворение потребностей отдельных заказчиков в сжатые сроки. 3D-печать, основанная на файлах CAD (или САПР – система автоматизированного проектирования, программный пакет, который призван создавать конструкторскую и технологическую документацию, 3D-модели и чертежи), позволяет создавать компоненты из металла, пластмассы и керамики.

3D-печать позволяет сокращать расход сырья и материалов при мелкосерийном производстве

Создание подобных компонентов было невозможным либо требовало огромных производственных затрат. Данный метод печати особенно эффективен при изготовлении малых партий изделий, которые должны быть легкими, но очень прочными, и поставляться оперативно ввиду внесения частых изменений в дизайн этих изделий, что характерно, например, для аэрокосмической или автомобильной промышленности.

Решения «Сименс» в области цифрового производства

Прежде всего, это аналитический программный продукт Lifecycle Analytics (инструментарий для анализа жизненного цикла) для удаленного технического обслуживания по текущему состоянию. С помощью этого программного продукта изготовители могут осуществлять доступ к эксплуатационным данным и оценивать их, что помогает им повышать качество выпускаемой продукции.

Так как на каждом из этапов разработки, производства и оказания услуг часто используются совершенно различные IT-системы и массивы данных, требуется согласованная база данных совместного пользования. Например, такой базой данных является разработанный «Сименс» программный продукт «Teamcenter». Как платформа сотрудничества он служит основой для всех программ и инструментов, используемых в нашем «Комплекте ПО цифрового предприятия», совместимых друг с другом на протяжении всего жизненного цикла изделия. На этапе разработки в него включаются программы из нашего портфолио «Управление жизненным циклом изделий», с помощью которых новые изделия можно разрабатывать и оптимизировать в виртуальном пространстве. Сюда относится, например, ПО для разработки Technomatics и инструментарий NX CAD. В процессе производства инструменты автоматизации, такие как Totally Integrated Automation (TIA), в сочетании с TIA Portal вступают в игру, обеспечивая совместное функционирование компонентов автоматики.

После того как продукция поступает к заказчику, основную роль начинают играть услуги, которые призваны обеспечить значительную прибавку добавленной стоимости всем задействованным сторонам. В связи с этим мы продолжаем дальнейшую разработку наших существующих и проверенных временем решений для онлайн-услуг: открытая платформа MindSphere и Siemens Cloud for Industry (облачная платформа для промышленности). В контексте т.н. «больших данных» (Big Data) промышленные компании могут использовать эту платформу для предложения своих собственных цифровых услуг, например в области технического обслуживания по текущему состоянию, управления данными по потреблению энергии и оптимизации ресурсов. Это также может привести к созданию новаторских моделей ведения бизнеса.

Платформа MindSphere позволяет объединять устройства и механизмы производства с цифровыми данными

Кроме того, MindSphere может использоваться для устройств и систем управления, созданных другими изготовителями. По сравнению с апробированными онлайн-инструментами, используемыми в наши дни, дополнительное преимущество MindSphere заключается в том, что эта платформа рассчитана на более обширные массивы данных, и при этом доступ к данным реализуется более универсальным и удобным для пользователя способом.

Что касается безопасности вычислений в удаленной среде, в платформе MindSphere предусмотрено криптостойкое шифрование и самая лучшая из всех возможных защита против кибератак.