Исследовательская работа

Совершенствование информационных и производственных технологий, развивающаяся механизация и автоматизация производств – все это способствует сокращению количества персонала, отвечающего за рутинные технологические операции материального производства. Вместе с этим растет потребность в высококвалифицированных кадрах, способных программировать работу механизмов и информационных систем. Высокие требования, предъявляемые к квалификации и интеллекту таких сотрудников, стимулируют целый пласт перемен в структуре общества и, что важно, в образовательной сфере. Все большее влияние на экономику начинают оказывать не материальные средства производства для массового выпуска товаров, а высокоинтеллектуальная разработка сложных устройств и изготовление специальной и уникальной продукции небольшими партиями.

Современные производства с легкостью справляются с тиражированием продукции практически любого уровня сложности, а вот с обеспечением все возрастающего спроса на производство инновационных продуктов, а также товаров и услуг индивидуального назначения пока есть проблемы.

Общественное и экономическое развитие сегодня подошло к зарождению элементов промышленности будущего, для которой основную ценность будет представлять интеллект систем, механизмов, товаров и услуг, способный самостоятельно принимать решения в зависимости от многочисленных факторов взаимодействия со средой и человеком.

Концепция назревающей четвертой промышленной революции, или, как ее называют, «Индустрия 4.0», получила свое начало в 2011 году благодаря политикам, бизнесменам, ученым и промышленникам Германии и была провозглашена главной составляющей развития страны в области высоких технологий. Цель, которую ставили перед собой разработчики этой концепции, – повышение конкурентоспособности страны в промышленности посредством тесной интеграции киберфизических систем на предприятиях и за их пределами. В результате воплощения этой концепции, по мнению разработчиков, должно происходить взаимодействие между производственными мощностями и произведенными ими товарами без непосредственного участия человека, причем с самоадаптацией под новые запросы потребителей. Взаимодействие должно быть настолько глубоким и автоматизированным, что у каждого потребителя товаров или услуг появится возможность практически напрямую контролировать производство своего заказа. Впоследствии концепция получила свое развитие в США, Китае и других странах.

Сегодня определены девять драйверов, оказывающих основное влияние на развитие концепции «Индустрии 4.0». В их числе:

самоуправляемые роботы;

аддитивное производство;

дополненная реальность;

компьютерная имитация оборудования, материалов и технологий;

горизонтальная и вертикальная системная интеграция;

промышленный «Интернет вещей»;

«Туманные» вычисления;

информационная безопасность;

«Большие данные» и аналитика.

Сейчас остается все меньше скептиков в том, что касается перспектив развития аддитивного цифрового производства. Крупные авиационные, автомобильные, оборонные, приборостроительные предприятия, медицина, включая стоматологию, образование, частный бизнес, всевозможные бизнес-инкубаторы, сервисные бюро уже по достоинству оценили преимущества использования 3D-печати и активно встраивают ее в свои рабочие процессы. Наиболее успешные компании даже приняли у себя внутренние стандарты на использование аддитивных технологий и материалов.

Представьте себе, что при производстве деталей 3D-печатью больше не потребуется длительной разработки технологии, использования многоосевых станков со сложнейшим программированием работы, высококвалифицированного персонала, проектирования и использования оснастки, наличия литьевого цеха для заготовок, обязательного контроля заготовок и готовых деталей, сложной логистики и т.п. Аддитивные технологии в совокупности с другими составляющими «Индустрии 4.0» способны значительно сократить сроки логистических операций, тогда как сейчас процессы традиционной механообработки занимают в среднем менее 5% производственного цикла, а 95% приходится на внутризаводскую и внешнюю логистику.

Ожидается, что цифровое производство сменит в ближайшие 20 лет некоторые виды массового производства, особенно с высокой конечной стоимостью продукции. Согласно концепции «Индустрии 4.0», производства будущего не будут иметь большую номенклатуру парка оборудования. Они будут строиться на основе гибких производственных ячеек в составе киберфизических систем. Ячейки и системы будут адаптироваться под конкретный заказ путем перепрограммирования, смены производственных модулей, оснастки, инструмента, материалов, перенаправления логистических потоков – и все это будет происходить в максимально короткие сроки. Такие производственные центры будущего будут иметь развитую сеть, строиться буквально полным техническим и технологическим клонированием и приближены к основным точкам потребления продукции.