Индустрия 4. Курсовая. Индустрия Перспективы развития программирования.
 Скачать 1.85 Mb.
|
1.2 Индустрия 4.0 и её основные тенденцииЧетвертая промышленная революция, 4IR, или Индустрия 4.0, концептуализирует быстрые изменения в технологиях, отраслях и общественных структурах и процессах в 21 веке благодаря растущей взаимосвязанности и интеллектуальной автоматизации. Термин широко используется в научной литературе и в 2015 году был популяризирован Клаусом Швабом, основателем и исполнительным председателем Всемирного экономического форума. Шваб утверждает, что наблюдаемые изменения представляют собой нечто большее, чем просто повышение эффективности, но выражают значительный сдвиг в промышленном капитализме. Частью этой фазы промышленных изменений является объединение таких технологий, как искусственный интеллект, редактирование генов, с передовой робототехникой, которые стирают границы между физическим, цифровым и биологическим мирами. На протяжении всего этого происходят фундаментальные изменения в том, как работает глобальная сеть производства и поставок, благодаря постоянной автоматизации традиционных производственных и промышленных практик, использованию современных интеллектуальных технологий, крупномасштабной межмашинной коммуникации (M2M) и Интернета вещей (IoT). Эта интеграция приводит к повышению автоматизации, улучшению связи и самоконтроля, а также к использованию интеллектуальных машин, которые могут анализировать и диагностировать проблемы без вмешательства человека. Она также представляет собой социальный, политический и экономический сдвиг от цифровой эпохи конца 1990-х и начала 2000-х годов к эпохе встроенных подключений, отличающихся повсеместным и повсеместным использованием технологий во всем обществе (например, в метавселенной), что меняет способы восприятия и познания окружающего мира людьми.[6] Она утверждает, что мы создали и вступаем в дополненную социальную реальность по сравнению с естественными чувствами и промышленными способностями одних только людей. По сути, Четвертая промышленная революция - это тенденция к автоматизации и обмену данными в производственных технологиях и процессах, которые включают киберфизические системы (CPS), IoT, промышленный интернет вещей, облачные вычисления, когнитивные вычисления и искусственный интеллект. Машины не могут заменить глубокие знания, но они, как правило, более эффективны, чем люди, при выполнении повторяющихся функций, а сочетание машинного обучения и вычислительной мощности позволяет машинам выполнять очень сложные задачи. Четвертая промышленная революция (4IR) была определена как технологические достижения в киберфизических системах, таких как подключение с высокой пропускной способностью; новые режимы взаимодействия человека и машины, такие как сенсорные интерфейсы и системы виртуальной реальности; и улучшения в передаче цифровых инструкций в физический мир, включая робототехнику и 3D-печать (аддитивное производство);Интернет вещей (IoT); “большие данные” и облачные вычисления; системы на основе искусственного интеллекта; усовершенствования и внедрение автономных / автономных систем возобновляемых источников энергии: солнечных, ветровых, волновых, гидроэлектрических и электрических батарей (литий-ионные системы хранения возобновляемой энергии (ESS) и Электромобили). Четвертая промышленная революция знаменует начало эпохи воображения. Ключевые темы Как считается Индустрию 4.0 можно обобщить как 4 подтемы, которые обычно называют ключевыми темами: Взаимосвязь – способность машин, устройств, датчиков и людей соединяться и общаться друг с другом через Интернет вещей или интернет людей (IoP) Информационная прозрачность – прозрачность, обеспечиваемая технологией Industry 4.0, предоставляет операторам исчерпывающую информацию для принятия решений. Взаимодействие позволяет операторам собирать огромные объемы данных и информации со всех точек производственного процесса, определять ключевые области, которые могут выиграть от улучшения, для повышения функциональности Техническая помощь – технологическое средство систем для оказания помощи людям в принятии решений и решении проблем, а также способность помогать людям с трудными или небезопасными задачами Децентрализованные решения – способность киберфизических систем самостоятельно принимать решения и выполнять свои задачи настолько автономно, насколько это возможно. Только в случае исключений, вмешательства или противоречащих целей задачи делегируются на более высокий уровень Отличительные черты Сторонники Четвертой промышленной революции предполагают, что это отдельная революция, а не просто продолжение Третьей промышленной революции. Это связано со следующими характеристиками: Скорость — экспоненциальная скорость, с которой действующие отрасли затрагиваются и вытесняются Масштаб и системное воздействие – большое количество секторов и фирм, которые затронуты Смена парадигмы в технологической политике – присутствуют новые стратегии, разработанные для этого нового способа ведения дел. Примером может служить официальное признание Сингапуром индустрии 4.0 в своей инновационной политике. Критики концепции отвергают индустрию 4.0 как маркетинговую стратегию. Они предполагают, что, хотя революционные изменения можно определить в отдельных секторах, системных изменений пока нет. Кроме того, темпы признания индустрии 4.0 и перехода к политике различаются в разных странах; определение индустрии 4.0 не согласовано. Одной из наиболее известных фигур является Джереми Рифкин, который "согласен с тем, что цифровизация является отличительной чертой и определяющей технологией в том, что стало известно как Третья промышленная революция". Однако он утверждает, что "эволюция цифровизации едва начала идти своим чередом и что ее новая конфигурация в виде Интернета вещей представляет собой следующий этап ее развития". Основные движущие силы Оцифровка и интеграция вертикальных и горизонтальных цепочек создания стоимости Индустрия 4.0 интегрирует процессы по вертикали, по всей организации, включая процессы разработки продуктов, производства, структурирования и обслуживания; по горизонтали Индустрия 4.0 включает внутренние операции от поставщиков до клиентов, а также всех ключевых партнеров по цепочке создания стоимости. Оцифровка 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 продукта для улучшения продуктов Цифровые бизнес-модели и доступ клиентов Удовлетворение потребностей клиентов - это непрерывный, многоступенчатый процесс, который требует модификации в режиме реального времени для адаптации к меняющимся потребностям потребителей Тренды Умная фабрика "Умная фабрика" - это видение производственной среды, в которой производственные мощности и системы логистики организованы без вмешательства человека. Умная фабрика больше не является видением. В то время как различные модели заводов представляют собой осуществимое, многие предприятия уже на практических примерах разъясняют, как функционирует интеллектуальная фабрика. Техническая основа, на которой основана Интеллектуальная фабрика – интеллектуальная фабрика, – это киберфизические системы, которые взаимодействуют друг с другом с помощью Интернета вещей и услуг. Важной частью этого процесса является обмен данными между продуктом и производственной линией. Это обеспечивает гораздо более эффективное соединение цепочки поставок и лучшую организацию в любой производственной среде. Четвертая промышленная революция способствует созданию так называемой "умной фабрики". В рамках интеллектуальных фабрик с модульной структурой киберфизические системы контролируют физические процессы, создают виртуальную копию физического мира и принимают децентрализованные решения. Через Интернет вещей киберфизические системы взаимодействуют и сотрудничают друг с другом и с людьми синхронно во времени как внутри организации, так и через организационные услуги, предлагаемые и используемые участниками цепочки создания стоимости. Профилактическое обслуживание Индустрия 4.0 также может обеспечить профилактическое обслуживание благодаря использованию технологий и датчиков Интернета вещей. Профилактическое обслуживание, которое позволяет выявлять проблемы с обслуживанием в режиме реального времени, позволяет владельцам машин выполнять экономически эффективное техническое обслуживание и определять его заранее, прежде чем оборудование выйдет из строя или будет повреждено. Например, компания в Лос-Анджелесе может понять, работает ли часть оборудования в Сингапуре с ненормальной скоростью или температурой. Затем они могли бы решить, нужно ли его ремонтировать. 3D-печать Говорят, что четвертая промышленная революция во многом зависит от технологии 3D-печати. Некоторые преимущества 3D-печати для промышленности заключаются в том, что 3D-печать позволяет печатать множество геометрических структур, а также упрощает процесс проектирования продукта. Это также относительно безвредно для окружающей среды. При малообъемном производстве это также может сократить сроки выполнения заказа и общие производственные затраты. Кроме того, это может повысить гибкость, снизить затраты на складирование и помочь компании в принятии бизнес-стратегии массовой настройки. Кроме того, 3D-печать может быть очень полезна для печати запасных частей и их установки на месте, что снижает зависимость от поставщиков и сокращает время выполнения заказа. Определяющим фактором являются темпы изменений. Корреляция скорости технологического развития и, как следствие, социально-экономических и инфраструктурных преобразований с жизнью человека позволяет констатировать качественный скачок в скорости развития, который знаменует переход к новой временной эпохе.  Рисунок 1.6-3D принтер Интеллектуальные датчики Датчики и приборы являются движущей силой инноваций не только для индустрии 4.0, но и для других "умных" мегатрендов, таких как "умное" производство, "умная мобильность", "умные дома", "умные города" и "умные фабрики". Интеллектуальные датчики - это устройства, которые генерируют данные и обеспечивают дальнейшую функциональность от самоконтроля и самонастройки до мониторинга состояния сложных процессов. Благодаря возможности беспроводной связи они в значительной степени сокращают затраты на установку и помогают реализовать плотный набор датчиков. Важность датчиков, науки об измерениях и интеллектуальной оценки для индустрии 4.0 была признана и признана различными экспертами и уже привела к утверждению "Индустрия 4.0: ничто не обходится без сенсорных систем". Однако есть несколько проблем, таких как ошибка синхронизации времени, потеря данных и работа с большими объемами собранных данных, которые все ограничивают внедрение полноценных систем. Кроме того, дополнительные ограничения на эти функции представляет собой заряд батареи. Одним из примеров интеграции интеллектуальных датчиков в электронные устройства является смарт-часы, в которых датчики получают данные от движения пользователя, обрабатывают данные и, как результат, предоставляют пользователю информацию о том, сколько шагов он прошел за день, а также преобразуютданные в сожженных калориях.  Рисунок 1.7-Смарт часы Сельское хозяйство и пищевая промышленность Интеллектуальные датчики в этих двух областях все еще находятся на стадии тестирования.[42] Эти инновационные подключенные датчики собирают, интерпретируют и передают информацию, доступную на участках (площадь листьев, вегетационный индекс, хлорофилл, гигрометрия, температура, потенциал воды, радиация). Основываясь на этих научных данных, цель состоит в том, чтобы обеспечить мониторинг в режиме реального времени с помощью смартфона с рядом рекомендаций, которые оптимизируют управление участком с точки зрения результатов, времени и затрат. На ферме эти датчики могут использоваться для определения стадии урожая и рекомендации по вводу и обработке в нужное время. А также контроль уровня орошения. Пищевая промышленность требует все большей безопасности и прозрачности, требуется полная документация. Эта новая технология используется в качестве системы отслеживания, а также для сбора данных о людях и данных о продуктах. Ускоренный переход к экономике знаний Экономика знаний - это экономическая система, в которой производство и услуги в значительной степени основаны на наукоемких видах деятельности, способствующих ускорению темпов технического и научного прогресса, а также быстрому устареванию. Индустрия 4.0 способствует переходу к экономике знаний, увеличивая зависимость от интеллектуальных возможностей, а не от физических ресурсов или природных ресурсов.  Рисунок 1.8-Элементы индустрии 4.0 Проблемы Экономические • Высокие экономические издержки • Адаптация бизнес-модели • Неясные экономические выгоды/чрезмерные инвестиции Общение • Вопросы конфиденциальности • Наблюдение и недоверие • Общее нежелание заинтересованных сторон меняться • Угроза сокращения корпоративного ИТ-отдела • Потеря многих рабочих мест из-за автоматических процессов и процессов, управляемых ИТ, особенно для рабочих • Повышенный риск гендерного неравенства в профессиях, где рабочие места наиболее подвержены замене ИИ Политические • Отсутствие регулирования, стандартов и форм сертификации • Неясные юридические вопросы и безопасность данных Организационные • Проблемы ИТ-безопасности, которые значительно усугубляются неизбежной необходимостью открытия ранее закрытых производственных цехов • Надежность и стабильность, необходимые для критически важной межмашинной связи (M2M), включая очень короткое и стабильное время ожидания • Необходимость поддержания целостности производственных процессов • Необходимо избегать любых проблем с ИТ, поскольку это может привести к дорогостоящим перебоям в производстве • Необходимость защиты промышленного ноу-хау (содержащегося также в файлах управления для оборудования промышленной автоматизации) • Отсутствие достаточного набора навыков для ускорения перехода к четвертой промышленной революции • Низкая приверженность высшего руководства • Недостаточная квалификация работников |