Цифровое производство — продукт четвертой промышленной революции, которая наделила машины определенным искусственным интеллектом. Важнейшей ее предпосылкой стал Интернет, благодаря которому технические устройства могут передавать друг другу информацию. Неудивительно, что наибольших успехов Индустрия 4.0 пока добилась в производственной сфере, которая всегда зависела от автоматизации. По данным ПАО «Ростелеком», более 60% российского рынка Интернета вещей (IoT) занимают именно промышленные разработки. Ниже мы рассмотрим, какие сегодня существуют решения для промышленного Интернета вещей (IIoT) и как и когда мы сможем перейти к цифровому производству.

Единое информационное пространство предприятия

Необходимым условием для организации на промышленном предприятии цифрового производства является создание единого информационного пространства, с помощью которого все автоматизированные системы управления предприятием, а также промышленное оборудование могут оперативно и своевременно обмениваться данными.

Обычно рассматривают четыре уровня автоматизации:

  • бизнес-уровень (ERP);
  • производственный уровень (MES);
  • технологический уровень (CAM/CAE, PDM);
  • уровень проектирования (CAD).

Автоматизация на первых трех уровнях осуществляется с помощью систем контроля и управления производством. Технологический уровень и уровень проектирования — это автоматизированная подготовка производства. Таким образом, единое информационное пространство предприятия работает по определенной схеме. Чертеж и трехмерная модель изделия разрабатывается в CAD-системе. Коллективная работа над изделием, отслеживание версий и состава изделия, а также технологическая проработка осуществляется в PDM-системе. Далее КТС (конструкторско-технологическая спецификация) изделия передается в ERP-систему, где на ее основе рассчитывается потребность в материалах, производственных мощностях, формируются заказы на закупку и производство. Составление графика загрузки оборудования, планирование изготовления деталей выполняются в MES-системе.

Пирамида из описанных выше систем должна базироваться на фундаменте из объективных данных о работе оборудования и персонала. На большинстве предприятий сейчас для этого используются журнальные методы, что противоречит концепции цифрового производства и подвергает сомнению объективность данных. Поэтому пятый и ключевой элемент данной структуры, который является отправной точкой для цифрового производства, — это системы класса MDC (Machine Data Collection), обеспечивающие автоматический мониторинг работы оборудования, персонала, технологии, контроль изготовления деталей.

Интеграция всех систем позволяет автоматизации стать реальной производительной силой и охватить все предприятие — от технологов-операторов до высшего руководства.

MDC как связующее звено информационного пространства

MDC, или системы мониторинга, позволяют собирать данные о работе всех производственных объектов (оборудование, рабочие места основных рабочих, сервисные службы и т. д.) в целях управления производством и повышения его эффективности. Как это работает? Для современных станков с ЧПУ разрабатываются программы протоколов мониторинга, обеспечивающие получение подробной информации о состояниях станка и происходящих на нем изменениях. Для подключения старого оборудования используют специальные терминалы-регистраторы. Они передают на сервер данные о том, сколько станки работали, сколько простаивали, каковы причины простоев и др.

Для руководства это инструмент контроля и принятия управленческих решений, а для отдельных служб предприятия — инструмент повышения эффективности производственного процесса. В большинстве случаев системы мониторинга выполняют функцию посредника между оборудованием и системами управления производством. В этом и заключается суть IIoT. Однако система мониторинга может также включать в себя различные дополнительные модули, частично дублирующие функционал «больших» систем управления. Например, помимо базового мониторинга некоторые системы могут контролировать производство, управлять простоями, контролировать энергоэффективность.

В России MDC-системы стали появляться буквально пару лет назад. За рубежом у предприятий намного более внушительный опыт внедрения таких решений. У нас же все еще существует проблема недостатка информации — пока далеко не все владельцы и руководители производств понимают, какие задачи они смогут решить с помощью систем мониторинга.

Анализировать полученные данные и оценивать экономический эффект внедрения управляющие компании начали только в 2015 г., так как первые пилотные проекты, среди которых АО «Редуктор-ПМ», АО РКЦ «Прогресс», ФГУП УЭМЗ«, были запущены в 2012-м. Так что, по нашим прогнозам, нужно еще два-три года, чтобы донести до людей необходимость автоматизации, перехода на цифровое производство, повышения эффективности работы предприятий, в конце концов.

Во всех случаях внедрения систем мониторинга был получен положительный экономический эффект. С ростом эффективности использования имеющегося оборудования (благодаря получению объективных данных и правильным управленческим решениям на их основе) — предприятие оптимизирует производственный процесс и экономит деньги за счет сокращения машинного времени и времени персонала. В итоге у предприятия появляются дополнительные резервы времени для производства продукции.

Сейчас в России действует целевая программа перевооружения, в рамках которой государственным предприятиям выделяются средства на модернизацию, что также должно ускорить внедрение элементов Индустрии 4.0.

Системы мониторинга — это первый шаг к цифровому производству, который необходимо сделать для вступления в новую фазу промышленности. После того, как будут увеличены коэффициенты загрузки оборудования, сокращены простои, оптимизированы графики работы, а также после повышения дисциплины на предприятиях процесс создания единого информационного пространства пойдет быстрее и проще. А это основное условие эффективного и оперативного управления финансово-хозяйственной и производственной деятельностью предприятия.

Автор статьи — директор по развитию ООО ИЦ «Станкосервис», разработчик отечественной IIoT-системы мониторинга «Диспетчер».