Компания “Белэнергомаш” – ведущее предприятие энергомашиностроения с семидесятипятилетним опытом работы в отрасли – занимается конструированием и изготовлением металлоконструкций с 1973 года. Компания применяет инновационные технологии производства, диагностики и контроля, в их числе программное обеспечение Tekla Structures компании Trimble, которое используется на предприятии с 2008 года как важный рабочий инструмент проектного отдела. Система Tekla Structures предназначена для трехмерного моделирования как простых, так и сложнейших сооружений из разнообразных материалов и управления строительной информацией в соответствии с концепцией BIM.
Ежегодно эксплуатация любого строительного объекта, будь то торговый центр, гостиница или офисное здание, становится весомой статьей затрат организации. Для того чтобы расходы не выходили за рамки плановых, а лучше – были максимально оптимизированы, существуют специализированные системы управления эксплуатацией строительных объектов. В частности, ряд вопросов можно предусмотреть еще на начальном этапе жизненного цикла объекта, в их числе – сколько электро- энергии ежегодно будет уходить на кондиционирование и освещение, сколько персонала и какой квалификации понадобится для осуществления работ по обслуживанию и проч. Если же здание уже построено, то производить эксплуатационные работы можно более рационально. Делать такие просчеты без связки с информационной моделью здания становится просто неэффективно.
По мере продвижения промышленной отрасли по пути построения цифровых производств происходит расширение интеграции системы управления жизненным циклом изделия PLM с различными информационными и технологическими системами, в частности с системой управления производством MES. Преимущества от такой интеграции выражаются в ощутимом синергетическом эффекте, о чем уже писалось в специализированных СМИ, в том числе авторами статьи. В данном случае речь пойдет об еще одном классе программных продуктов – о системах менедж- мента качества QMS. Если это ПО в целом известно узким профессионалам (обычно из департаментов качества предприятия), то специалистам по CAD/CAM/PLM-решениям они все еще мало знакомы, и для них приводимая в материале информация будет полезна.
Среди ключевых задач, движущих развитием технологического тренда, носящего название Индустрия 4.0, – создание “умных” продуктов и решений с использованием интеллектуальных методов и процессов, которые опираются на использование данных в режиме времени, максимально приближенному к реальному. Несмотря на то, что в настоящее время упоминание термина Индустрия 4.0 в большей степени ассоциируется со всем комплексом преимуществ, которые данная концепция может привнести в процесс производства, можно взглянуть на потенциал Индустрии 4.0 и с иной точки зрения. Экономика, ориентированная на гражданина и потребителя, не должна пренебрегать такими насущными потребностями людей, как жизнь в экологически здоровом окружении. И именно в данном отношении возможности, которые заложены в грамотном комплексном использовании технологий Интернета вещей, когнитивных вычислений, машинного обучения и других, позволяют добиться интересных результатов в таких областях как оздоровление экологической обстановки или же оптимизация использования возобновляемых источников энергии.
В энергокомплексе наступает новая эпоха – цифровая. Энергетические сети дополняются новыми цифровыми интеллектуальными возможностями. В этих “разумных” сетях все чаще используются датчики, интеллектуальные приборы учета, цифровые средства управления и аналитические инструменты, обеспечивающие автоматизацию, мониторинг и контроль двусторонней передачи энергии на всех этапах – от электростанции до бытовой розетки. Цель всех этих изменений – оптимизация производительности сети, предотвращение перебоев в энергоснабжении в автоматическом режиме, более быстрое восстановление подачи электроэнергии и предоставление пользователям возможности управлять потреблением энергии – вплоть до работы на уровне отдельных приборов, подключенных к сети. В свою очередь, технологические достижения и рост цен на электроэнергию изменяют коллективный облик потребителей, превращая их из пассивных плательщиков в хорошо информированных заказчиков, которые заботятся об окружающей среде и хотят влиять на принятие решений, связанных с использованием энергии.
Согласно определению, данному известной консалтинговой компанией McKinsey, специализирующейся на решении задач в области стратегического управления, Индустрия 4.0 – это следующий этап использования цифровых технологий в производственном секторе, основой для которого являются четыре недавних изменения в отрасли: рост объемов данных, вычислительных мощностей и возможностей подключения; использование аналитики в производстве и бизнесе; новые формы взаимодействия человека и машины, на- пример использование сенсорных интерфейсов и систем дополнен- ной реальности; совершенствование способов передачи цифровых команд в физический мир, например применение передовой робототехники и 3D-печати.
Сегодня знает даже школьник, что человечество находится на пороге четвертой промышленной революции. Как известно, первый революционный переворот в промышленности произошел с переходом от ручного труда к механизированному на основе применения энергии воды и пара, второй – с началом использования электроэнергии в массовом производстве, запустившем процессы его автоматизации. С внедрением электроники и информационных технологий началась третья революция, положившая начало нынешней цифровой эпохе, которая продолжила процесс дальнейшей автоматизации производства. Каждая из промышленных революций кардинально меняла экономику, социальное устройство общества, повседневную жизнь людей, при- чем скорость эволюционных изменений, приводящих к революционному взрыву технологий, с каждым разом возрастает. Сейчас мир неумолимо вовлекается в следующую индустриальную революцию (Industry 4.0), которая характеризуется проникновением в производство киберфизических систем и сращиванием виртуального и физического пространства. Трансформация, которая произойдет с производством и социумом в целом, будет иметь намного более радикальные последствия, чем те, которые произвели предыдущие технологические пре- образования в истории. И инициативы в этом направлении, щедро финансируемые в западных странах на государственном уровне, это демонстрируют уже сейчас.
Однако ускорение, с которым происходит появление все новых революционных технологий, вынуждая бизнес, в том числе и российский, производить техперевооружения и модернизации, формировать новые бизнес-модели и т.д., заставляет его уже намного сдержаннее относиться к ажиотажу вокруг очередной технологической сенсации и решать в первую очередь те вопросы, которые жизненно необходимы для выживания.
На сегодняшний день многие предприятия “тяжелых” индустриальных и инфраструктурных секторов экономики стоят перед выбором – включаться в гонку за теми, кто перестраивает свои производства на работу по стандартам Industry 4.0 или развивать инновации предыдущих технологических революций? Насколько, однако, вероятна опасность остаться за бортом четвертой индустриальной революции, если не предпринять в ближайшее время необходимые преобразования? Каковы ключевые факторы успешного продвижения по пути цифровой трансформации для предприятий, вступивших на этот путь? При каких условиях и в каких временных пределах возможно достижение эффекта от воплощения концепции Industry 4.0? Поскольку реализация этой концепции ведет ко все большей автономии машин при принятии решений, то грозит ли человеку полное вытеснение из про- изводственной сферы и к каким последствиям и как скоро это может привести? Не потеряем ли мы вообще контроль над этими изменениями?
Вопросов много. Какие на них есть ответы у экспертов? Как всегда, за нашим виртуальным Круглым столом своим мнением делятся представители мировых и отечественных компаний, поставляющих соответствующие решения на отечественный рынок, а также специалисты про- изводственных предприятий, уже имеющих определенный практический опыт применения технологий Industry 4.0.
Одним из достижений третьей промышленной революции стало использование компьютеров. С текстовых процессоров, обеспечивших перевод бумажных документов в цифру, практически сразу начали свой путь развития системы автоматизированного проектирования, которые стали первым этапом цифровизации промышленных предприятий. Вслед за появлением персональных систем автоматизированного проектирования достаточно быстро возник и был удовлетворен запрос инженеров на средства поддержки коллективной разработки, разработку систем инженерного анализа, создание системы компьютеризированной технологической подготовки.
Вслед за переходом на безбумажные технологии проектирования и новые материалы при выпуске самолетов, а также сведением к минимуму функций непосредственно экипажа современного самолета автоматизация в авиастроительной отрасли начинает стремительно проникать и в процесс производства. К 2017 году на заводах ПАО “Объединенная авиастроительная корпорация” (ОАК) введены в эксплуатацию около 50 промышленных роботов, которые лучше справляются с производственными задачами, чем люди, а по производительности готовы заме- нить целые смены высококвалифицированных сотрудников.
Создание “Умной фабрики”, отвечающей мировым требованиям по производству наукоемкой современной продукции, не представляется возможным без кардинального пересмотра применяемых технологий и общих принципов построения технологического процесса.
В рамках документоцентричного подхода к организации бизнес-процессов основной единицей информации является бумажный документ с подписью. Его сканирование и сохранение в электронном архиве не меняет сути – для получения данных необходимо открыть документ и прочитать его. Непосредственное использование данных, содержащихся в документе, как правило, невозможно. Документ в этом случае первичен, а данные, содержащиеся в нем, вторичны. Поэтому и бизнес-процессы сконцентрированы вокруг документов. Исполнители несут ответственность за выпуск документов (томов, комплектов) и по документам распределяют свои зоны ответственности. В рамках такой модели информатизация сводится к созданию электронного архива и автоматизации движения документов. Поскольку содержимое документов непрозрачно для системы, наладить автоматизированный контроль качества работы не представляется возможным. Дата-центричный подход подразумевает, что данные первичны. Пользователи отвечают за внесение и редактирование тех или иных данных. Понятно, что такой подход обеспечивает совершенно другой уровень контроля процесса создания инженерных данных – качество данных в рамках дата-центричной модели может непрерывно контролироваться. Документы являются производными от данных и представляют данные (порой одни и те же) в разных представлениях, максимально отвечающих потребностям пользователя на том или ином этапе работы. Дата-центричность всех задействованных систем – необходимое условие их полноценной интеграции. В частности, только в рамках такого подхода возможна интероперабельность в том виде, в котором она описана в ISO 15296.
В советское время над проектированием самого крупного в мире сверхзвукового бомбардировщика Ту-160 трудились несколько тысяч конструкторов в течение десятилетия. Сегодня в ходе реализации программы модернизации легендарного ракетоносца ПАО “Туполев” внедряет новые методы проектирования и подготовки производства. Одним из них стало использование единой информационной системы (ЕИС) для оцифровки конструкторской документации и за- пуска производства модернизированного Ту-160М2 “в цифре”. Всего планируется привлечь к участию в проекте около полутора тысяч специалистов. Использование ЕИС позволит провести все работы при- мерно за четыре года.
Современные газотурбинные двигатели (ГТД) достигли того уровня аэродинамического и конструктивного совершенства, который позволяет им занять достойную нишу в различных областях – от авиации до энергетики и морских силовых установок. На протяжении нескольких десятков лет развития ГТД происходило непрерывное ужесточение требований к топливной эффективности их эксплуатации и к их габаритно-массовым характеристикам, что особенно актуально для авиации. Кроме того, в последнее время все больше предъявляется требований к экологическим характеристикам этих изделий в соответствии с общемировыми тенденциями к снижению негативного воздействия человека на окружающую среду.
Авторы статьи неоднократно писали об использовании информационно-справочной системы NormaCS, предназначенной для поиска, использования и обсуждения нормативных документов и стандартов в проектной и конструкторской деятельности на территории Российской Федерации и регламентирующих деятельность предприятий различных отраслей промышленности. NormaCS позволяет объединить в единое информационное пространство федеральные и отраслевые документы с внутренними документами предприятия. Система имеет средства интеграции с другим используемым ПО. Кроме того, NormaCS позволяет автоматизированно обновлять информацию, ведет историю документов (замены, изменения и т.п.).
Аддитивные технологии, еще несколько десятилетий назад казавшиеся фантастикой, сегодня с успехом используются в самых разных сферах. Один из наиболее перспективных рынков для их применения – аэрокосмическая промышленность, где возможности 3D-технологий несут настолько масштабные изменения, что производителям придется пересмотреть привычные модели ведения бизнеса. Новые стратегии пока лишь вырисовываются, однако гиганты индустрии – NASA, SpaceX, Airbus, Boeing – уже вкладывают миллиарды в 3D-печать прототипов, оснастки и деталей двигателей самолетов и космических аппаратов.
При создании новой техники, модернизации существующей, а также в процессе эксплуатации возникает необходимость в решении сложных расчетных инженерных задач. Такие задачи требуют наличия высокотехнологичных и эффективных инструментов, которые должны обеспечивать быстрое и точное, простое в реализации и надежное решение. Однако эти требования очень часто противоречат друг другу: ускорение получения результата зачастую негативно отражается на его точности, а упрощенное взаимодействие с инженерными инструментами при постановке задачи ставит под сомнение его качество и достоверность результатов. Возможность подобных коллизий особенно актуальна в случае моделирования мультифизичных процессов.
Довольно часто конструкторские ошибки или несоответствие изделия техническому заданию выявляются только после разработки полного комплекта рабочих чертежей и изготовления натурного образца. К чему приводит выявление ошибок на данном этапе, очевидно – потере денег и времени, задержке выхода изделия на рынок и рискам потери клиентов и доверия инвесторов.
Сегодняшняя ситуация с автоматизацией процесса проектирования с помощью PLM-систем вообще и CAD-систем в частности такова, что на большинстве российских предприятий, в том числе оборонно-промышленного комплекса, ведущую роль по-прежнему играют зарубежные системы, включая и программы так называемого “тяжелого” класса. Причин тому немало. Это и значительные ресурсы, в частности финансовые, которые вкладывают зарубежные компании в продвижение своих программ, и специализированные демпинговые кампании, проводимые на развивающихся рынках для захвата клиентов, и существенная база знаний, наработанная предприятиями в прошлые периоды нелегального использования зарубежного ПО. В отношении “тяжелых” систем дополнительными факторами их предпочтительности являются традиции применения систем именно данного класса в основных производствах, наличие финансирования, позволявшее не задумываться о стоимости выбираемых решений, а также отсутствие до недавнего времени отечественных разработок соответствующего уровня функциональности. Но времена изменились. Свободными деньгами сегодня мало кто может похвастаться, да еще и потребность в более активной автоматизации требует все новых рабочих мест, а соответственно, и новых расходов. Вдобавок к этому сегодняшняя политическая ситуация в мире складывается таким образом, что на большинстве предприятий, особенно связанных с оборонными заказами, начинают серьезно задумываться над вопросами информационной и лицензионной безопасности.
Система FORAN, разработанная компанией SENER, является единственным продуктом своего рода на рынке. Система охватывает все специализации и используется на всех этапах проектирования и постройки судов, кораблей и морских сооружений. Пакет электрической подсистемы FORAN обеспечивает эффективную связь отдела электрики с другими проектными подразделениями предприятия и обладает богатым функционалом для решения задач по проектированию и постройке электрических систем. Электрическая под- система FORAN была значительно усовершенствована в последних версиях системы – V80R1.0 и V80R2.0.
Летом в Санкт-Петербурге традиционно состоялся восьмой Международный Военно-Морской Салон, в котором приняли участие более 400 предприятий. В ходе его обширной конгрессно-деловой программы, включавшей четыре конференции, особое внимание делегатов было приковано к перспективам цифровизации отрасли и переходу к Индустрии 4.0. Вопрос импортозамещения хоть и обсуждался, но уже не так остро, как два года назад.
Центральное морское конструкторское бюро “Алмаз” – ведущий российский разработчик сложных кораблей и судов с богатой историей и традициями. Несколько лет назад компания поставила перед собой цель перейти на самые современные технологии и стандарты в области проектирования, которые признаны и распространены во всем мире.
