1

Лекция 7

Индустрия 4.0 – Цифровая

трансформация сегодня

2

ХРОНОЛОГИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РЕВОЛЮЦИЙ

3

ХРОНОЛОГИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РЕВОЛЮЦИЙ

• Датой начала первой промышленной революции можно считать 1769 год, именно

тогда была создана паровая машина Джеймса Уатта, а в производстве начали

использовать автоматы и энергию пара.

• Вторая промышленная пришлась на конец 19-начало 20 века: в 1870 году

человечество начало использовать энергию электричества, а в 1913 году Генри

Форд открыл конвейерное производство. Благодаря использованию

электроэнергии и конвейера удалось создать массовое производство товаров.• Начало третьей промышленной революции связывают с изобретением Интернета

в 1969 году. На этом этапе производство автоматизируется благодаря

использованию электроники и информационных технологий.

Если попытаться выразить суть каждой из промышленных революций одним словом,

то для первой революции это будет «Механизация», для второй — «Конвейер», для

третьей — «Автоматизация». Благодаря достижениям первой революции машина

облегчает труд человека, после второй промышленной революции человек работает

вместе с машиной, а на третьем этапе развития человек уже контролирует, как работает автоматизированное производство

4-АЯ ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕВОЛЮЦИЯ: INDUSTRY 4.0

44

Интеллектуальные сетевые

системыИнтеллектуальные фермы,

города и т. д.

Интеллектуальные сетевые

изделияУдаленное обслуживание, эксплуатация и аналитика

Интеллектуальные сетевые

операцииBrilliant Factory (GE)/

Промышленность 4.0

ПЕРЕМЕНЫ ВО ВСЕМ

4

55

Система системСистема изделийУмное

сетевоеУмноеИзделие

Почво-

фрезы

Сеялки

Трактора

Система

оборудования фермы

Уборочные

комбайны

Система

метеороло-

гических

данных

Иррига-

ционная

система

Система оптимизации

сеяния

Система

оборудования фермы

Платформа

системы

управления

фермой

Датчики дождя,

влажности, температуры

Карты погоды

Прогнозы погоды

Приложение для

обработки

метеорологических

данных

База данных

с показателями фермы

База данных о семенах

Приложение для оптимизации

сеяния

Полевые датчики

Оросительные

узлы

Ирригационное

приложение

ВЕЩИ МЕНЯЮТСЯ

http://www.osp.ru/os/2015/02/13046276/

ThingWorxplatform

1

ThingWorxstudio

3

ThingWorxnavigate

4

Developer ready

6

Partner friendly

7

Connect to any cloud

2

The 8th release of ThingWorx

8

ThingWorx apps

for manufacturing

5

ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ (IoT)

и

ПРОМЫШЛЕННЫЙ ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ (IIoT)

77

ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ (IOT)

Интернет вещей - это концепция и набор сопутствующих технологий для

совершенствования разработки и эксплуатационных характеристик изделий и систем

путем присоединения этих изделий и систем к различным сетям для обмена

информацией об:

– управляющих воздействиях (командах),

– состоянии изделий и систем,

– состоянии окружающей среды и др.

для организации послепродажного сервиса путем создания автоматизированных систем

управления изделиями и системами.

8

ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ - НОВАЯ РЕВОЛЮЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Значительный рост в мире:

Инвестиции в IoT*

2017: $230 Млрд| 2018: $370 Млрд• 2020 Ожидается до $1.6 Триллионов

• Феноменальный рост после 2025

Подключенных устройств*

2016: 20B | 2020: 30B | 2025: 80B• После 2025, Количество новых

подключаемых устройств в минуту: 152000.

Доля индустриальных устройств**• 2019 − 40% подключенных устройств

установлено на производстве.

*forbes.com, 5 Aug 2016, IoT Mid-Year Update From IDC And Other Research Firms

**http//www.businessinsider.com/the-enterprise-internet-of-things-market-2014-12

ПО ИССЛЕДОВАНИЮ MC KINSEY

9

ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ - НОВАЯ РЕВОЛЮЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

*forbes.com, 5 Aug 2016, IoT Mid-Year Update From IDC And Other Research Firms

**http//www.businessinsider.com/the-enterprise-internet-of-things-market-2014-12

Интернет Вещей или IoT - это новая революция в сфере бизнеса и технологий. IoT не

только позволяет подключать и обмениваться данными с вещами, но и управлять ими,

проводить профилактическое и прогностическое обслуживание на них, руководить

услугами по этим вещам и создавать цифровые близнецы на этих вещах для повышения

эффективности работы, значительно сократить время простоя и развивать новые потоки

доходов.

Инвестиции:

Рынок IoT огромен. Сегодня есть более 20 миллиардов подключенных устройств, и это

число растет невероятным темпом. Всего через четыре года будет 30 миллиардов, а к

2025 году - 80 миллиардов.

Появляется огромная возможность для инвестиций IoT. До 2020 года оценки инвестиций достигают 1,6 триллиона долларов. McKinsey определил, что экономический эффект в 9

отраслях всего превысит 11 триллионов долларов к 2025 году.

10

11

Для обуздания бурного роста

процессов 4-й промышленной

революции – внедрение

передовых IT = систем IoT/ IIoT

Для обуздания бурного роста

процессов 4-й промышленной

революции – внедрение

передовых IT = систем IoT/ IIoT

12

ПОПУЛЯРНЫЕ СЕГМЕНТЫ ПРИМЕНЕНИЯ

Сетевые системыУмные приложения

Сетевая промышленностьСетевые процессы

Сетевые устройстваУдаленное обслуживание и аналитика

• Умное сельское хозяйство

• Умный город

• Умный дом

• Транспорт

• Датчики состояния окружающей среды

• Умное водоснабжение

• Автомобилестроение

• Нефть и газ

• Пищевая промышленность

• Химическая промышленность

• Машиностроение

• Розничная торговля

• Медицинские приборы

• Аэрокосмическая и оборонная промышленность

• Горное дело

• Строительство

• Промышленное оборудование

• Потребительские товары

ThingWorxplatform

1

ThingWorxstudio

3

ThingWorxnavigate

4

Developer ready

6

Partner friendly

7

Connect to any cloud

2

The 8th release of ThingWorx

8

ThingWorx apps

for manufacturing

5

ЦИФРОВАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ

ПРОИЗВОДСТВА

14

ЦИФРОВОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ: TRANSFORMATION

• Отслеживаемостьизменений производительности поставленных заказчику изделий

• Автоматизацию моделирования,

экспериментальной проверки на

цифровом макете и

эффективность совместных

работ

“Сейчас требуется всё большая

координация функций изделий

при их эксплуатации. Как

следствие: возрастает значение

связей с Заказчиком ”

“Умные” технологии изменяют

способы разработки,

производства, эксплуатации и

обслуживания изделий, создания

ценности в экономике”- Michael Porter, Jim Heppelmann, Harvard Business Review, October 2015

• Объединение производства и сервисного обслуживания изделия

Цифровое предприятие – полное электронное представление о разработке изделия для обеспечения полной согласованности работ, которое применяется на протяжении всех этапов работ, что обеспечивает…

15

IoT : ВОЗМОЖНОСТИ ДЛЯ БИЗНЕСА

НОВЫЕ ИСТОЧНИКИ ПОСТУПЛЕНИЯ

ДОХОДА

Разблокировать

новые бизнес-

модели и

реализовать новые

возможности для

повышения

стоимости

НОВЫЕ И РАЗНООБРАЗНЫЕ

ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Увеличение темпов

инноваций в

области продуктов

и услуг

УЛУЧШЕНИЕ “ОПЫТА”ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

Использовать данные

из подключенных

изделий для

улучшения

обслуживания,

поддержки и

удобства

использования

ОПТИМИЗИАЦИЯ БИЗНЕС ПРОЦЕССОВ

Объединить

данные в

реальном

времени с

существующими

системами для

повышения

эффективности

$¥£

C

1616

ПЕРЕХОД НА СТРАТЕГИЮ ЦИФРОВОГО ПРОИЗВОДСТВА :

Цифровое

производствоАвтоматизация

разработкиОбслуживание

Повышает производительность и гибкость выполнения рабочих заданий за счет внедрения предсказательной аналитики и информационных технологий реального времени на рабочих местах

Трансформация методов разработки и проектирования способствуют результативности бизнеса и продвижению инноваций

Позволяет внедрить новую модель сервисного сопровождения изделия

Розничная

торговля

Максимизирует конкуренто-способность и повышает скорость реакции на изменение запросов рынка

17

ПРЕПЯТСТВИЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ

Как начать

работать с IoT?

Поиск

необходимых

ресурсов, в том числе

интеллектуальных

Непредвиденные затраты с

поддержанием

и улучшением

платформы

Неспособность

предвидеть

будущие потребности

Создал одно

приложение, но

не смог его масштабировать

1818

ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ РЫНОК - ТРЕБОВАНИЯ

ЭффективностьПроизводительность Специализация

1. Aberdeen, Tom Paquin, Best-in-Class Augmented Reality Studies. September 2018. 2. World Economic Forum and Deloitte Touche Tohmatsu Ltd. 2012

Новые рабочие

места

31% требуют обновления1

10 миллионов «свободных»

рабочих мест 2

Повышение

профессионализма

Рост запросов

заказчика

Индивидуализация заказов

Повышение

конкурентоспособности торговых площадок

Сложные изделия

& Рабочие места

Сервис и эксплуатация: структурные изменения

Информационный доступ

& разработка контента

19

ВЫХОД – ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМЫ ИНДУСТРИАЛЬНОГО IOT

2020

Edge Connection сервер + адаптеры протоколов связи

• WiFi, BT,

• MQTT,

• LoRaWAN,

• ZigBee,…

СУБД информационных моделей “smart thing”

Big Data

Аналитика (predictive analyze) = AI

Адаптеры промышленных систем сбора

информации

• OPC UA,

• OPC DA,

• SCADA,

• SAP HANA…

Аддитивное производство

Блокчейн

Дополненная Реальность

Облачные Вычисления

ПЛАТФОРМА IIOT:ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ СОСТАВ (2016-2018)

21

ТИПОВАЯ СТРУКТУРА IOT/IIOT СИСТЕМЫ

Средство разработки

интерфейсов

(Mashup Builder)

Интеллектуальный поиск

(SQUEAL)

Подсистема хранения

данных (Neo4j, PostgreSQL,

Cassandra, MS SQL …)

Средства моделирования

бизнес-логики (Streams,

Services, Events etc.)

Средства разработки (SDK)

Сторонние инструменты и

расширения (Extensions)

Средства управления

доступомФункции безопасности и

шифрования (TLS, WSS)

Поддержка интерфейсов и протоколов связи (AlwaysOn, REST API, MQTT, Sockets etc.)

Сеть (Интернет, WiFi, сотовая связь, Ethernet, спутниковая связь)

Датчики и

устройства

Платформа

Интернета

вещей

Динамические

приложения

Средства создания модели

вещи (Templates, Shapes,

Properties etc.)

AR

22

Просмотр модели

вещи (до экземпляра

включительно)Сканирование

Привязка свойства Вещи

или услуги к

индикаторам

инструкции

Данные Вещей

отображаются

динамически

Связь с Вещами

средствами ДР

Отображение

найденного свойства в

2D или 3D интерфейсе

Просмотр модели

Выбор индикаторов 3D-датчиков Размещение индикаторов 3D-датчиков

Привязка данных датчиков к индикатору

11

22

33

44

23

3D виджеты –

«аюгментация»

Виджеты

визуализации

3D-репертуар Размещение индикаторов 3D-датчиков

11

222D-виджеты –

«плоский» интерфейс

пользователя Сканирование

2D-репертуар

Просмотрс использованием

2d виджетов

24

AR-ИНСТРУКЦИИ НА ОСНОВЕ 2D-ВИДЖЕТОВ

25

AR-ИНСТРУКЦИИ НА ОСНОВЕ 3D-ВИДЖЕТОВ

26

AR-ВИЗУАЛИЗАЦИЯ АНАЛИТИКИ

27

ВОЗМОЖНЫЕ ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ AR

AR обеспечивает..

• Простоту создания

• Неограниченное повторное

использование 3D-данных

• Возможность использования

данных интернета вещей

• Доступ к данным предприятия

• Масштабируемость решения

Архитектура, Проектирование,

Строительство

Сельское хозяйствоГородская инфраструктура

БиомедицинаФабрики, заводы и

верфи

Представленная информация может быть изменена без предварительного уведомления. Copyright PTC 2016

Augmented Reality

29

НЕСКОЛЬКО МЭШАПОВ – WEB-ИНТЕРФЕЙС

30

ТЕХНИЧЕСКИЕ ГЕНЕРАЛЫ ВИДЯТ ВОЗМОЖНОСТЬ ДЛЯ AR

Сатья Наделла считает, что

дополненная реальность -

еще одна крупная

долгосрочная ставка для

Microsoft, которая может

быть больше, чем

смартфон. Запущен

HoloLens.

Тим Кук считает, что

устройства AR могут быть

размером с iPhone. Недавно

анонсированные iPhones 8 и

X предназначены для

поддержки AR и

программной платформы

ARKit

Sundar Pichai and Google

недавно объявили Google

Assistant, Tango, Google

Glass II и ARCore дляEnterprise Augmented

Reality.

3131

АНАЛИТИКА: ДОПОЛНЕННАЯ РЕАЛЬНОСТЬ ВОСТРЕБОВАНА

Предприятия, использующие AR, наблюдают ежегодный

рост бизнеса: 29% рост прибыли, 17% рост выручки, 14% рост

удовлетворенности клиентов

1. Capgemini, Augmented and Virtual Reality in Operations: A guide for investment, September 2018. 2. IDC, Tom Mainelli, White Paper: How Augmented Reliability Drives

Real-world Gains In Services, Training, Sales And Marketing, And Manufacturing. May 2018. 3. Aberdeen, Tom Paquin, Best-in-Class Augmented Reality Studies. September 2018

Сервис:

✓ Улучшение передачи знаний (66%)

✓ Рост качества выполнения работ (60%)

✓ Рост числа правильного ремонта с первой попытки (50%)

Произвосдство:

✓ Рост производительности (70%)

✓ Снижение затрат на тренинги (60%)

✓ Повышение точности исполнения(42%)

Около 10% операционной прибыли реализуется 76% компаний

за счёт полномасштабного применения AR для роста

производительности, эффективности производства и

достоверности производственных данных

32

Сервис

20%

Производство

19%

Продажи и

маркетинг

19%

Проектирование

16%

Обучение

13%

Рабочий

11%

Другие

2%

Service Manufacturing Sales & Marketing Design Training Operator Other

ГДЕ AR ИСПОЛЬЗУЕТСЯ СЕГОДНЯ

Vuforia Studio July 2017 Global AR Survey

3 главных наиболее

прибыльных сектора по

результатам практики

применения

Сервис

Руководство по техническое

обслуживанию и инструкции

Производство

Информация о выполнении

операций на рабочем месте,

Сборочные инструкции

Продажи и маркетинг

Виртуализация продукта,

Шоу-румы

33

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

НАИБОЛЕЕ ПРИБЫЛЬНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ AR

PTC Survey on use cases for the enterprise 162 responses

34

ПРИМЕНЕНИЕ AR

35

AR ДЛЯ РАБОТ ПО КОМПОНОВКЕ ПРОЕКТА

36

• Дорого нанимать квалифицированных программистов

• Сложно и трудоемкосоздавать привлекательный контент

• Подавляющее влияние на организацию explosion специально созданных приложений

• Комплекс для использования IoT и бизнес-систем данных

НО… ВНЕДРЯТЬ AR НА ПРЕДПРИЯТИИ МОЖЕТ БЫТЬ СЛОЖНО

37

У PTC САМАЯ ПРОДВИНУТАЯ И ШИРОКО ПРИМЕНЯЕМАЯ ARТЕХНОЛОГИЯ

Other Hardware

& OSs

45,000+Коммерческих

приложений

350,000+Разработчиков

450,000,000+

Установок

приложений

Оптимизированное, надежное AR & Computer Vision• Распознавание изображений и объектов; САПР

отслеживание • Лучший в классе CV для надежных экпериенс в

различных средах; Visual Inertial Odometry• Удаленное присутствие с поддержкой AR

SDK

For Developers

Кроссплатформенность/Поддержка устройств • iOS, Android, and Windows 10• Form Factor (Handheld, Headworn)• Build in Eclipse, Xcode, and Unity

Бо

гатс

тво

ин

тегр

ац

ии

*

* Использует базовые средства для повышения точности и производительности

45,000+Приложений в

разработке

Studio

Illustrate

5000+Промышленных

Клиентов

View

Vuforia Studio