Техно

Как будет работать мировая экономика через 15 лет

Новая промышленность, рождающаяся в ходе нынешней революции, — так называемая «Индустрия 4.0» — к 2030 г. окрепнет настолько, что ее вклад в мировой ВВП достигнет $15 трлн в год

Фото: triad.de

Этим летом произошло событие, предвещающее большие перемены в мировой экономике. Консорциум Industrial Internet на своем форуме, проведенном в Берлине 17 июня, объявил о разработанном им стандарте "Эталонная архитектура индустриального интернета". Принятие этого документа дает старт воплощению в жизнь "Индустрии 4.0" - революционной концепции, возникшей менее пяти лет назад, но уже получившей мировое признание.

Кто создает "умное" производство

Впервые эта концепция обсуждалась в апреле 2011 г. на Ганноверской ярмарке. С инициативой "Индустрия 4.0: интернет вещей на пути к четвертой промышленной революции" выступили три деятеля, специализирующиеся на информационных технологиях: бизнесмен Хеннинг Кагерманн, политик Вольф-Дитер Лукас и ученый Вольфган Вальстер. Они определили "Индустрию 4.0" как средство повышения конкурентоспособности немецкой обрабатывающей промышленности путем усиленного внедрения в заводские процессы киберфизических систем. По мнению авторов инициативы, Германия могла бы играть в этом деле первую скрипку.

Потребителю не придется выбирать из нескольких готовых моделей товара - он будет производиться по 
индивидуальному заказу без дополнительных затрат

Реализацией инициативы "Индустрия 4.0" занялась при поддержке немецкого правительства рабочая группа (Arbeitsgruppe Industrie 4.0) - конгломерат крупных промышленников, экспертов в области искусственного интеллекта, экономистов и академиков. Сопредседателями группы стали уже упоминавшийся Хеннинг Кагерманн и представитель компании Bosch Зигфрид Дайс. В октябре 2012 г. группа направила федеральному правительству набор рекомендаций, а в апреле 2013 г. на очередной Ганноверской ярмарке представила свой окончательный доклад. Для реализации платформы "Индустрия 4.0" были созданы три отраслевые ассоциации: Bitkom (цифровая экономика), VDMA (машины и оборудование) и ZVEI (электротехника и электроника).

Аналогичные наработки были сделаны и в Штатах. В июле 2012 г. создана Smart Manufacturing Leadership Coalition, объединившая представителей технологических компаний, производственных консорциумов, университетов, правительственных учреждений и лабораторий. Цель этой коалиции - совместные исследования и разработки для формирования подходов, стандартов, платформ и общей инфраструктуры, призванных облегчить широкое внедрение "умного" производства.
Но и немцам, и американцам не доставало главной составляющей, без которой была бы ущербной вся концепция "Индустрии 4.0". Речь идет об индустриальном интернете, который соединил бы все "умные" заводы. Именно эту задачу взял на себя Industrial Internet Consortium (IIC). Его создали в марте 2014 г. пять американских компаний - AT&T, Cisco, General Electric, IBM и Intel. К моменту берлинского форума, на котором было объявлено о разработке эталонной архитектуры, IIC насчитывал уже 167 членов из 24 стран, на 21 августа - 192 члена из 26 стран. Помимо компаний в состав консорциума вошли вузы и научные институты с мировым именем, а также знаменитый Всемирный экономический форум, что обеспечивает IIC политическую влиятельность. Что касается немцев, то они представлены в IIC не только известными компаниями, включая ту же Bosch, и научно-исследовательскими центрами, но и уполномоченным органом - RGIT, репрезентирующим интересы немецкой индустрии и торговли в Вашинг­тоне.

Если учесть, что членом IIC является разработчик самой популярной в мире программной платформы Windows - корпорация Microsoft, то можно без преувеличения сказать, что менее чем за полтора года этот консорциум превратился в по-настоящему всемирный законодательный орган. Он уже начал задавать стандарты, по которым будет жить и развиваться промышленность зарождающейся новой эпохи.

Как работает "умное" производство

Утверждение эталонной архитектуры обеспечит общий язык для разрабатываемых элементов систем индустриального интернета, что является первым шагом для широкого внедрения этой технологии. Четвертая промышленная революция требует масштабных коопераций, не ограничивающихся корпоративными границами. Ведь если незаконченный продукт прибудет на машину, которая не сможет считать его RFID-чип (Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация), потому что тот запрограммирован на другой частоте, то производственный процесс превратится в хаос. Поэтому определение общих платформ и языков, на которых свободно будут общаться машины разных корпораций, признано одной из основных задач в распространении киберфизических систем.

Для потребителей наиболее ощутимым аспектом новой индустриализации является идея сервис-ориентированного проектирования - возможность использовать заводские настройки для производства индивидуальных продуктов отдельным пользователям. В конечном итоге должен получиться мир, где все объекты, которые человек использует в быту, выполнены на заказ и общаются друг с другом ради блага хозяина.
Потенциал такого производства огромен. К примеру, связь между "умными" бытовыми устройствами, подключенными к интернету вещей, и производящими их "умными" машинами, подключенными к индустриальному интернету, будет фактически означать, что эти устройства смогут производить себя самостоятельно и определять целевое производство в зависимости от нужд, определенных ими же. Продукты будут производиться без дополнительных затрат, которыми до сих пор всегда сопровождались услуги индивидуальных дизайнеров.

"Индустрия 4.0" сгенерирует еще один бюджет США

По прогнозам IIC, уже к 2030 г. вклад "Индустрии 4.0" в мировой ВВП достигнет $15 трлн в год, что сравнимо с ВВП США ($17,4 трлн в 2014 г.). По оценкам консалтинговой фирмы Strategy&, немецкая промышленность может инвестировать в "Индустрию 4.0" 40 млрд евро ежегодно до 2020 г. А в целом европейские инвестиции в четвертую промышленную революцию составят 140 млрд евро в год. При этом компании рассчитывают на быструю отдачу. По их оценкам, оцифровка и взаимосвязь производимых товаров посредством интернета вещей обеспечат повышение конкурентоспособности, которое приведет к росту годовых доходов на 2-3%. Пересчитав на масштабы Германии, Strategy& получила сумму дополнительных доходов в размере 30 млрд евро в год, а в масштабах Европы - 110 млрд евро в год.
Кроме того, промышленные интернет-решения позволят лучше управлять цепочками создания стоимости. Компании полагают, что благодаря этому производительность труда повысится на 18% в течение пяти лет. За этот срок 83% опрошенных компаний собираются внедрить компоненты "Индустрии 4.0" во всех важных направлениях своего бизнеса.

До 2020 г. европейские инвестиции в четвертую промышленную революцию составят 140 млрд евро в год

Каждая пятая немецкая компания сообщила, что уже вовлечена в "Индустрию 4.0" и использует киберфизические системы на своих заводах. Наиболее известен опыт Bosch (гидравлическое оборудование), Wittenstein (электродвигатели) и BASF SE, которая стала пионером в производстве шампуней и жидких мыл по индивидуальным заказам покупателей без применения ручного труда (в этом ей помог DFKI - Немецкий исследовательский центр по искусственному интеллекту). Две соседние бутылочки на конвейерной ленте могут существенно отличаться друг от друга своим наполнением, да и внешним видом.

Особо следует отметить крупнейшую инжиниринговую компанию в Европе Siemens AG, которая использует киберфизические системы на своей фабрике в Амберге (Бавария). Там автоматические машины для других компаний, таких как BMW и Bayer, производятся с помощью машин, которые сами почти полностью автоматизированы.

Как сэкономить $1 трлн каждый год

Параллельно с созданием и внедрением киберфизических систем ведется разработка программного обеспечения для индустриального интернета. Немало преуспела в этом General Electric (GE), которая создала платформу Predix и строит на ее базе разнообразные приложения, соответствующие потребностям клиентов. В ноябре прошлого года компания объявила, что получила от деятельности в этой сфере $1,1 млрд доходов, а к 2016 г. планирует довести эту сумму до $7 млрд.

Примером успешно реализуемого проекта GE может служить технология надежности, внедренная на электростанции Whitegate в Ирландии. С июня 2014 г. там ведется круглосуточный мониторинг с помощью 140 датчиков, размещенных по всему объекту. Это позволяет быстро обнаруживать и устранять неполадки, прежде чем они превратятся в серьезные проблемы, решение которых потребовало бы остановки станции для проведения дорогостоящего внепла­нового ремонта. Недавно начался второй этап проекта, дающий возможность оперативно регулировать работу станции с целью повышения эффективности и снижения издержек производства.
В начале июля 2015 г. стало известно о том, что услугами GE решил воспользоваться нефтегазовый гигант BP. Свыше десяти лет компания контролировала свои буровые установки, используя собственное программное обеспечение, но теперь решила заменить его платформой Predix. К концу года в рамках пилотного проекта 650 нефтяных скважин ВР будут подключены к новой системе мониторинга. Каждые 15 секунд она будет обрабатывать данные, поступающие из 0,5 млн точек. Если пилотный проект даст существенный экономический эффект, то до конца 2016 г. новая система охватит в общей сложности 4 тыс. скважин ВР.

14 июля о своем партнерстве с GE объявил производитель машин для сортировки и обработки почты Pitney Bowes, чьими клиентами являются Почтовая служба США, банки, телекоммуникационные компании, другие крупные фирмы. Pitney Bowes будет использовать Predix, чтобы чутко улавливать, когда произведенные им машины нуждаются в перенастройке, техобслуживании или ремонте.

"В то время как менее половины населения мира - около 3 млрд человек - подключены к интернету, около 50 млрд машин в ближайшее время будут онлайн", - заявил руководитель GE в Великобритании и Ирландии Марк Элборн на конференции, организованной в Лондоне газетой The Telegraph 24 июня. По его оценке, благодаря тому, что машины станут "умнее", мировая экономика сможет экономить $1 трлн в год.

Промышленные революции, которые уже пережил мир

Первая промышленная революция началась в Великобритании в конце XVIII века с механизации текстильной промышленности. В последующие десятилетия использование станков для изготовления вещей распространилось по всему миру. Основным видом двигателя стал паровой, сменивший водяное колесо и ветряную мельницу. Вторая стартовала в США в начале XX века с конвейерной линии, которая открыла эру массового производства. Ее наступление сопровождалось электрификацией и разделением труда. Третья развернулась во второй половине прошлого века и заключалась в автоматизации, т.  е. внедрении программного управления производственными процессами. Без этого были бы невозможны ни атомная энергетика, ни освоение космоса.

Кто воспользуется всеобщей 5G-связью

Четвертая промышленная революция развертывается не на пустом месте. Наоборот, можно говорить о растущей конкуренции между имеющимися и вновь появляющимися разработками и о естественном отборе наиболее жизнеспособных из них. Однако здесь возникает вопрос о том, хватит ли для них жизненного пространства. То есть достаточно ли будет мощности сетей, линий и узлов связи, чтобы обеспечить высокоскоростной обмен данными не только между миллиардами людей, но и между десятками, а затем и сотнями миллиардов машин.

На самом деле операторы связи испытывают живейший интерес к революции, затеянной промышленниками. Люди при всех их растущих потребностях не успевают - а многие и не спешат вовсе - осваивать новые возможности, даруемые новыми технологиями. Например, у 4G-связи, которая уже доступна во многих странах мира (в Украине она появится не раньше 2017 г.), пиковые скорости передачи данных превышают 100 Мбит/с для пользователей с высокой мобильностью (перемещающихся со скоростью от 10 до 120 км/ч) и 1 Гбит/с для пользователей с низкой мобильностью (до 10 км/ч). Но подавляющему большинству людей столь высокие скорости передачи данных попросту не нужны.

Другое дело - машины, в режиме реального времени управляющие и следящие за множеством других машин. Именно на них в первую очередь рассчитана 5G-связь, стандарты которой будет обсуждать Международный союз электросвязи (МСЭ) на заседании в Женеве 26-30 октября 2015 г. По информации МСЭ, 5G-сети будут способны передавать данные на скорости до 20 Гбит/с, при этом они должны обеспечить среднюю скорость передачи данных свыше 100 Мбит/с для 1 млн устройств на каждом квадратном километре. Такая плотность означает одно устройство на 1 кв. м. Новый стандарт мобильной связи продемонстрируют в феврале 2018 г. на XXIII Зимних Олимпийских играх в южнокорейском Пхенчхане, а в 2019 г. МСЭ планирует начать распределение международного спектра частот для 5G-сетей.
К тому времени как раз и должны укрепиться и выявить свои потребности индустриальный интернет и "Индустрия 4.0" в целом. Они и станут главными движителями 5G-связи, как и интернета вещей.

Компоненты "Индустрии 4.0"

Ки­бер­фи­зи­че­ские си­сте­мы - это очень ши­ро­кий тер­мин, ко­то­рый ис­поль­зу­ет­ся в раз­го­во­рах об ин­тег­ра­ции "ум­ных" (в смыс­ле про­грам­ми­руе­мых) про­из­вод­ствен­ных ма­шин че­рез под­клю­че­ние их к ин­тер­не­ту или к со­зда­ва­е­мой спе­ци­аль­ной се­ти - ин­ду­стри­аль­но­му ин­тер­не­ту. Эта сеть рас­смат­ри­ва­ет­ся как про­из­вод­ствен­ный ана­лог ори­ен­ти­ро­ван­но­го на по­тре­би­те­лей ин­тер­не­та ве­щей, к ко­то­ро­му долж­ны быть под­клю­че­ны раз­но­об­раз­ные пред­ме­ты бы­та - от ав­то­мо­би­лей до то­сте­ров. Со­от­вет­ствую­щим ана­ло­гом кон­цеп­ции "умно­го" до­ма яв­ля­ет­ся кон­цеп­ция "умно­го" за­во­да. Та­ким об­ра­зом, "Ин­ду­стрия 4.0" - это "ум­ные" за­во­ды, поль­зую­щие­ся свя­зы­ваю­щей их се­тью для быст­рой пе­ре­на­строй­ки про­из­вод­ствен­ных про­цес­сов в со­от­вет­ствии с из­ме­не­ни­я­ми в сто­и­мо­сти и до­ступ­но­сти по­треб­ляе­мых ре­сур­сов и в спро­се на про­из­во­ди­мую про­дук­цию.

Опубликовано в ежемесячнике "Власть денег" за сентябрь 2015 г. (№9/434)