Перспективы Индустрии 4.0 и цифровизации промышленности в России и мире (2 часть)
Часть 1 Часть 2 Часть 3 Часть 4 Часть 5
1.5.2. Развитый промышленный сектор - основа сферы услуг и сервисной экономики
Сервисы (услуги) тесно привязаны к реальному сектору и материальной сфере (недвижимость продает продукцию строительства; туризм использует транспорт и авиацию; парикмахерские, рестораны и пр. используют различные виды оборудования для оказания услуг; финансовые и телекоммуникационные услуги возможны через работу высокотехнологичного ИКТ оборудования; магазины и интернет-магазины продают материальные товары и т.д). То есть все остальные сегменты прямо или косвенно зависят от производства товаров в том или ином виде.
Несмотря на то, что производство оборудования (машиностроение) в общем объеме добавленной стоимости, произведенной в России (ВВП) составляет не больше 2%, оно обеспечивает следующий уровень экономики - производство продукции во всех отраслях, которое составляет более 30% в ВВП.
Наличие широкой линейки товаров формирует работу для сферы услуг, которая составляет остальные 65% ВВП.
В результате, чем больше создается оборудования - тем больше производится товаров. А чем больше производится физических товаров - тем больше сектор услуг. В то же время, сложный дорогой наукоемкий продукт и оборудование формируют сопутствующий рынок услуг (сервисов) с высокой добавленной стоимостью в различных отраслях.
Чем больше зарплаты в стране за счет развитого промышленного сектора, тем больше люди способны платить за сервисы (и наоборот, в стране с низким платежеспособным спросом люди не в состоянии потреблять инновационные дорогие продукты и услуги)
Таким образом, производственная система играет первостепенную роль, от которой зависит вся остальная экономика. А для процветания экономики нужны ВСЕ производственные отрасли, поскольку они взаимосвязаны.
При этом, чем больше добавленной стоимости создается в стране на всех уровнях (в производстве оборудования, производстве товаров, продаже услуг) - тем богаче экономика и население.
Для сравнения, в США создается добавленной стоимости в 15 раз больше (во столько же раз ВВП больше, чем в России).
1.5.3. Производство готовой продукции - основа для развития компетенций, НИОКР, роста добавленной стоимости, зарплат, доходов компании, отраслей и страны в целом
Связано это с тем, что стоимость готовой продукции (продукт обрабатывающей промышленности) в 10 или даже 100 раз дороже, чем стоимость сырья. Поэтому та страна богаче, которая продает более дорогой продукт - с бОльшей ценностью и бОльшей добавленной стоимостью. Добавленная стоимость создается высокой квалификацией людей и развитием науки и технологий. И превращается в доходы компаний, высокие зарплаты, налоги для государства с возросшей налогооблагаемой базы, в развитие среднего и малого бизнеса.
Схему как это работает, подробно описал норвежский экономист Эрик Райнерт в книге «Почему богатые страны богатые, а бедные остаются бедными».
Вкратце это происходит следующим образом.
Стремительный рост производительности в какой-либо отрасли промышленности резко поднимает уровень жизни. Поднять уровень жизни людей можно, если повысить им зарплаты либо понизить цены.
Рост производительности в промышленности распространяется в виде растущих зарплат сначала по промышленному сектору, а затем автоматически по всей экономике.
Парикмахеры имеют ту же производительность, что и во времена Аристотеля, однако в индустриальных странах их зарплаты растут одновременно с зарплатами работников, занятых в промышленности. Так происходит со всеми профессиями, особенно в сфере услуг: в бедных странах люди работают не хуже, чем в богатых, а зарплаты получают гораздо меньше.
Рост прибыли и зарплат создают мощную покупательную способность вокруг определенных производственных кластеров. С точки зрения развития бизнеса, бедные страны страдают от нехватки инвестиций, потому что в них мало прибыльных инвестиционных возможностей, а мало их из-за низкой покупательной способности и высокого уровня безработицы.
Чем больше зарплаты в стране за счет развитого промышленного сектора, тем больше люди способны платить за сервисы (и, наоборот, в стране с низким платежеспособным спросом люди не в состоянии потреблять инновационные дорогие продукты и услуги).
Повышение зарплат оборачивается ростом спроса, а значит, новыми рабочими местами.
Растущие зарплаты и издержки побуждают промышленность к механизации и автоматизации, которая приводит к новому витку роста продуктивности и так далее, вверх по спирали растущего благосостояния.
С точки зрения государства - промышленный сектор и заводы могут приносить куда более высокие налоги, чем бедные крестьяне. А обеспечив стабильный рост налогооблагаемой базы, можно развивать социальную сферу, инфраструктуру и здравоохранение.
Таким образом, плоды технологического развития делятся между: а) предпринимателями и инвесторами, б) работниками, в) остальным местным рынком труда благодаря возросшей покупательной способности, г) государством в форме большей налогооблагаемой базой.
Если в стране нет сложных производств и продуктов, низкая добавленная стоимость - то проигрывают все уровни экономики и зарабатывают меньше, чем могли бы.
1.5.4. Промышленность как причина создания спроса на специалистов высокой квалификации и новые профессии
Промышленность создает высокотехнологичные рабочие места и обеспечивает рост человеческого капитала в стране.
Знание, разработанное в одной области промышленности, переходит в другие, порождает развитие смежных отраслей и производств и формирует запрос на новые профессии и специальности, способствует созданию новых компаний, технологий и компетенций. Производственная диверсификация становится ключевой составляющей экономического роста.
Обрабатывающая промышленность создает самый высокий мультипликатор рабочих мест в экономике (1:4,6), то есть одно место в промышленности создает 4,6 других рабочих мест, так как большинство отраслей и производств, в том числе сфера услуг, зависят напрямую или косвенно от промышленного сектора (см. исследование Элизабет Скотт и Говарда Уаля 2013 г. «Multiplying jobs: How manufacturing contributes to employment growth in Chicago and the nation», Center for Urban Economic Development, University of Illinois at Chicago)[7].
Индустрия 4.0 (цифровая промышленность) создает еще больше смежных специальностей и рабочих мест, увеличивая мультипликатор до 1:16. Активно развиваются цифровое моделирование, совместное проектирование, цифровой инжиниринг, виртуальная / дополненная реальность (VR/AR), искусственный интеллект, data science, появляются специалисты по контролю за жизненным циклом и эксплуатацией продукции, специалисты по управлению и обслуживанию сложного умного оборудования и робототехники и т.д.
Мультипликатор создания новых рабочих мест учитывает три составляющие: прямой, косвенный и связанный эффекты. Прямой эффект - это одно созданное рабочее место в промышленности региона. Косвенный эффект измеряет количество новых рабочих мест, которые будут созданы в том же регионе у компаний-поставщиков сырья, товаров и услуг этого работодателя. Связанный эффект - создание рабочих мест в местной сервисной индустрии, для того, чтобы новый промышленный рабочий мог потратить свою зарплату.
Высокоразвитый промышленный сектор создает рабочие места с более высокой зарплатой. Между сырьем и готовым продуктом находится главный экономический фактор - человек (человеческий капитал), с его созидательной силой, предпринимательскими и организаторскими способностями, который участвует в процессе и создает новые знания, технологии, инновационный производственный процесс.
1.5.5. Трудно воспроизводимые конкурентные преимущества при производстве сложных промышленных продуктов как источник роста НИОКР, доходов отдельных компаний, экспорта и экономики в целом
Достижения в науке и технологиях в развитом промышленном секторе создают сложно воспроизводимые конкурентные преимущества и барьер для входа в отрасль новых игроков (включая иностранных). Тем самым, создавая богатство стране и, в конечном итоге, обеспечивая богатство нации.
Термин «обрабатывающая промышленность» сочетает технологический прогресс, накопление знаний и технологического опыта, возрастающую отдачу и снижение издержек (расширение производства в промышленности приводит к снижению издержек - чем больше растет механизированное производство, тем меньше становятся издержки на единицу продукции), что приводит к богатству страны и росту благосостояния ее граждан - доходы компаний растут, обеспечивая финансовые возможности для дальнейшего совершенствования товара и вложения в НИОКР, а цена единицы продукции для населения падает.
Промышленным компаниям и производителям продвинутых инновационных услуг (например, разработчикам ПО) важно иметь большую долю на рынке, потому что большие объемы производства позволяют им снизить издержки производства за счет растущей отдачи. Растущая отдача означает власть над рынком: компании в большей степени могут влиять на цену того, что они продают. В такой ситуации экспорт богатых стран развивает их экономику (экспортируется продукция с высокой добавленной стоимостью), а экспорт бедных стран влечет для экономики вредные последствия (экспортируются, как правило, моноресурсы с низкой диверсификацией и малой добавленной стоимостью).
Создание сложных наукоемких высокотехнологичных продуктов формирует для экономики страны дополнительное преимущество - экспортные доходы.
Чем больше страна может производить (и экспортировать) сложных товаров, которые не могут повторить другие экономики и вынуждены их импортировать - тем богаче экономика и выше благосостояние ее граждан.
Самые сложные наукоемкие товары - промышленные, с высоким барьером на вход, требующие широкой диверсифицированной производственной базы, высококвалифицированного персонала, развитый уровень науки и промышленности в стране.
Индекс «Сложности экономики» (MIT Economic Complexity Index) рассчитывается на основе объема производственных знаний (productive knowledge), накопленных страной, которые определяют - сколько страна производит и экспортирует сложных промышленных товаров по всему миру. Динамика накапливаемого производственного потенциала в стране, выраженного в структуре экспорта товаров (продукция высоко или слабо диверсифицированной экономики), может наглядно прогнозировать возможности для роста или спада национального благосостояния.
1.5.6. Конкурентоспособность страны зависит от уровня развития обрабатывающей промышленности
Исторический анализ за последние 500 лет показал, что лидерами экономического развития стали страны, вставшие на путь индустриального развития. В первую очередь, это Венецианская Республика, Великобритания, Франция, Германия, Италия, Соединенные Штаты Америки, Япония и другие, ныне промышленно развитые страны.
Индустриализация - основной инструмент достижения экономического богатства страны. По выражению норвежского экономиста Эрика Райнерта: «Сегодня колония, как и 5 веков назад, - это страна, которой позволено производить только сырьевые товары» (Эрик С. Райнерт «Как богатые страны стали богатыми, и почему бедные страны остаются бедными» - Издательский дом Высшей школы экономики, 2017). Понимая это, многие развивающиеся страны, выбирают путь индустриализации экономики и сегодня добиваются более высоких темпов развития по сравнению с ведущими развитыми державами.
С другой стороны, промышленно развитые страны уже ощутили нарастающую конкуренцию со стороны промышленно развивающихся стран, в первую очередь Китая, Республики Корея, Индии, и осознают необходимость модернизации своего промышленного потенциала через реализацию специальных государственных программ стимулирования индустриальных инноваций.
В настоящее время конкурентоспособность страны определяется уровнем развития производительных сил и ростом уровня жизни населения.
Если страна благодаря непрерывному технологическому прогрессу способна наращивать производство, снижать стоимость продукции и при этом повышать зарплаты сотрудникам - это обеспечивает конкурентоспособность страны в глобальном масштабе (что отличается от модели бедных стран, которые являются конкурентоспособными только за счет дешевой рабочей силы).
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ СИЛЫ - средства производства и люди, приводящие их в действие благодаря трудовым навыкам, знаниям и производственному опыту.
К средствам труда относятся земля, производственные здания, сооружения, дороги, каналы, пути сообщения. Среди средств труда особое место занимают орудия труда, при помощи которых осуществляется непосредственное воздействие на предметы труда.
Средства производства образуют материально-техническую базу, производительное богатство общества, создаваемое I подразделением (производство средств производства).
Постоянное совершенствование средств производства является важнейшим фактором развития производительных сил. Для современного этапа развития производительных сил характерно применение высокопроизводительных машин-автоматов, робототехнических комплексов, роторных и роторно-конвейерных линий, передовых технологий - электронно-лучевых, плазменных и др.
Главным элементом производительных сил являются люди, трудящиеся. «Первая производительная сила всего человечества есть рабочий, трудящийся» (Ленин В. И. Полн. собр. соч., т. 38, с. 359). Средства производства могут функционировать, только соединяясь с живым трудом человека. В условиях научно-технической революции, охватившей все элементы производительных сил, неуклонно возрастает роль науки, которая превращается в непосредственную производительную силу.
Всеобщим предметом труда человека является природа в целом. Покорённые человеком её естественные силы (например, электричество, энергия атома, света, ветра, воды и т. д.) умножают могущество производительных сил человека. Рост вооружённости работника средствами производства и развитие его рабочей силы являются главными факторами исторического процесса повышения производительности труда как одного из всеобщих законов развития производительных сил.
Для роста экономики «необходимы коренное обновление материально-технической базы общества; ускорение научно-технического прогресса и превращение науки в полной мере в непосредственную производительную силу; активизация человеческого фактора, интенсификация производства и достижение на этой основе высшей производительности общественного труда и эффективности производства»
Современные производительные силы обусловлены общим состоянием науки и ее технико-технологическим применением в производстве.
Главная производительная сила - человек с его знанием, производственным опытом и трудовыми навыками.
Вещные производительные силы, или средства труда, - это все то, с помощью чего человек воздействует на предмет труда. К ним относятся и орудия - основные средства труда конкретного производственного процесса.
Средства труда подразделяются на естественные, взятые в готовом виде у природы, и искусственные, созданные человеком, включая производственную технику.
Функциональные производительные силы - это сам способ совместной деятельности людей (технологический способ производства). Сюда относятся распределение труда, его специализация, кооперация, комбинирование, последовательность технологических операций, управление технологическим циклом и др.
1.6. Цифровизация и Индустрия 4.0 - продолжение борьбы за повышение производительности
Признание важности развития промышленности как мощного рычага роста ВВП явилось главной причиной пристального внимания к повсеместному изучению трансформирующего эффекта четвертой промышленной революции и применению концепции Индустрии 4.0 в различных отраслях экономики на протяжении последних нескольких лет.
Появившиеся государственные программы и промышленные политики в Германии, США, Китае, Японии, Великобритании, Корее и т.д. закрепляют развитие национального промышленного сектора в качестве одного из основных стратегических приоритетов. Индустрия 4.0 - это возврат к промышленности в новом, инновационном сценарии, на технологиях четвертого поколения.
Сегодня в контексте тренда на регионализацию (процесс обратный глобализации) и наметившейся тенденции возврата производственных мощностей на свою территорию, страны ставят перед собой задачи развития собственной диверсифицированной производственной базы и ожидают новый скачок в развитии от современных цифровых технологий. Как ответ на немецкую программу Индустрия 4.0, другие страны утвердили свои промышленные программы, включающие умное производство и развитие цифрового сектора.
Индустрия 4.0 представляет собой эволюцию технологий в промышленности, когда традиционные производственные процессы интегрируются с инфокоммуникационными технологиями (ИКТ / IoT) и информационными системами компании.
Если удается интегрировать и оцифровать сквозным образом все звенья производственных и бизнес-процессов, информационных и ИКТ-систем, становится возможным сформировать полную (или частичную) цифровую копию производства (digital twin). Тем самым достигается, с одной стороны отражение всех реальных физических процессов в виртуальной (цифровой) модели производства; с другой стороны результаты цифрового моделирования могут обеспечивать обратную связь и создавать управляющее воздействие на реальные производственные процессы.
Цифровая (математическая) модель производства позволяет в режиме реального времени:
- следить за состоянием оборудования, активов, производственными процессами
- следить за состоянием продукта, купленного покупателем,
- реализовать полное или частичное автоматическое управление производством,
- осуществлять управление или обслуживание продукта на стороне покупателя,
- оптимизировать и повышать эффективность производства и управления, в идеальном сценарии - наладить процессы самооптимизации оборудования и производственных систем, а также характеристик продукта во время эксплуатации на стороне покупателя,
- интегрировать цифровую инфраструктуру компании в единую (общую) экосистему с партнерами, поставщиками и заказчиками, что обеспечивает совместное использование производственной и сервисной инфраструктуры, возможность размещения (и получения) заказов на общем маркет-плейсе, сбора и анализа общих данные из информационных систем партнеров, что еще больше повышает уровень утилизации и оптимизации ресурсов компаний-участников, повышает производительность производства.
Одним из самых трансформирующих результатов Индустрии 4.0 на базе оцифрованных процессов является объединения услуг и производства в единую экосистему и встраивание сервисов (интеллектуальных систем) в сам продукт. За счет создания и дальнейшего использования так называемых продуктово-сервисных систем (Product-Service System, PSS), то есть продуктов и сервисов, которые изначально проектируются как единая система, объединяющая физический продукт и все процессы, связанные с его производством, продажей и эксплуатацией.
Данный подход, в отличие от традиционного, позволяет изначально проектировать сервисно-продуктовую систему под требования узких клиентских сегментов рынка и даже отдельных клиентов.
Последние годы ознаменовались появлением облачных сервисов и платформ, позволяющих реализовать на практике модель контракта жизненного цикла, причем не только по отношению к небольшому количеству дорогостоящего оборудования, например, турбин, но и по отношению к массово производимой технике, например, бытовой.
Это такие платформы как, например, GE Predix, ThingWorx IoT Platform, SAP HANA Cloud for IoT, ADB ioCentro, Amazon и другие, позволяющие в режиме реального времени получать с подключенного оборудования данные телеметрии и анализировать их, реализуя предиктивную модель управления ТОиР (автоматизированное управление техническим обслуживанием и ремонтом оборудования), включая управление логистической цепочкой поставки запасных частей и заданиями сервисным партнерам на ремонт оборудования.
1.7. Эффекты от цифровизации машиностроения
Применительно к машиностроению трансформационные эффекты от внедрения IoT и перехода на сквозные автоматические процессы («цифровизация») можно свести в три группы:
1. Меняется облик производимой продукции машиностроения - она становится программно-определяемой и модульной. При этом в большинстве случаев внешняя форма изделия упрощается (в том числе с возможностями аддитивного производства) за счет программируемых функций внутри продукта. Меняются подходы к обновлению парка оборудования - от дискретной замены, требующей больших разовых капиталовложений, к модели постоянной модификации (аналогу модели DevOps в сфере ИТ) за счет обновления программной части продуктов и замены отдельных аппаратных модулей. Появление возможности глубокой модификации продукта на этапе его послепродажной эксплуатации делает целесообразным реализацию для такой продукции принципа контракта жизненного цикла (Performance Based Lifecycle Product Support, PBL ), когда ответственность за корректное функционирование продукта остается за производителем оборудования на всем жизненном цикле. Это касается как средств производства (станки, промышленное и инженерное оборудование), так и предметов конечного потребления - бытовой техники , транспортных средств и так далее
2. Меняются подходы к разработке продукции - минимизация человеческого фактора, а также максимальное сокращение времени и ресурсов не только на этапе производства (роботизация, тотальный автоматический контроль всех производственных процессов), но и на этапе эксплуатации оборудования (удаленный автоматический мониторинг режимов эксплуатации оборудования) позволяет точно спроектировать продукт под заданные рынком (Заказчиком) требования, технические и функциональные характеристики. А принципы программной определяемости и модульности позволяют модифицировать эти характеристики в зависимости от условий эксплуатации и изменений требований рынка
3. Меняются подходы к производству такой продукции. Появляется возможность реализовать цеховую модель производства (job shop) на новом техническом уровне - с возможностью тотального удаленного контроля качества производства, что позволяет организовать чрезвычайно эффективную «гибридную» модель использования производственных мощностей. При такой модели предприятие, обладающее собственными производственными мощностями, использует их не только для производства конечной продукции (собственной), но и для выполнения отдельных производственных операций на заказ, выступая частью распределенной производственной цепочки, объединенной единым автоматическим управлением, а также, в случае полной загрузки отдельных станков и оборудования - размещает заказы на выполнение отдельных производственных операций на сторонних предприятиях, сохраняя при этом полный контроль над качеством их выполнения. Это позволяет постоянно поддерживать чрезвычайно высокий, близкий к 100%, уровень загрузки производственных мощностей.
Эти три компоненты трансформации позволят решить ключевые проблемы российского машиностроения:
1. Повысить конкурентоспособность продукции за счет снижения удельной себестоимости производства продукции, за счет упрощения облика восполнить разрыв и возобновить производство на новом уровне широкой линейки товаров (в том числе с возможностями аддитивного производства);
2. Сократить влияние человеческого фактора, повысить скорость распределения и выполнения заказов и обеспечить стабильность качества производства;
3. Повысить уровень сервисной поддержки, позволяющий перейти во взаимоотношениях с потребителями продукции на модель контракта жизненного цикла и оплаты по фактическому объему потребления функций продукта.
1.8. Возможности по повышению утилизации, снижению себестоимости и повышению производительности станочного парка в РФ
Заложенные в настоящее время приоритеты развития и повышения производительности труда на предприятиях промышленности охватывают только меры, которые могут быть реализованы внутри отдельных предприятий (в частности, замена устаревших станков и оборудования на современное).
При высоком уровне капиталоемкости (затратности) такого подхода и изношенности более 50% станочного парка, влияние подобных мер на производительность труда крайне ограничено, поскольку они не затрагивают неприемлемо низкий уровень загрузки производственных мощностей, как устаревших, так и современных, который в среднем в четыре раза ниже, чем таковой в промышленно развитых странах: Германии, Японии, США, Китае.
Поэтому программу развития и повышения производительности труда в машиностроении России целесообразно дополнить мерами, позволяющими в перспективе ближайших 10 лет перейти от модели выполнения всех производственных операций, необходимых для производства продукции, исключительно с использованием собственных производственных мощностей предприятия, к гибридной модели распределенного автоматизированного производства.
В модели распределенного производства для выполнения отдельных производственных операций при возникновении у предприятия технической необходимости (собственные мощности полностью загружены, нет оборудования для выполнения отдельных операций с требуемыми параметрами качества) и/или экономической целесообразности (выполнение отдельных производственных операций на стороне дешевле при том же качестве) могут быть задействованы «по требованию» производственные мощности других предприятий, а процесс такого задействования максимально автоматизирован, чем минимизируется негативное влияние человеческого фактора.
Предприятие, работающее по модели распределенного производства, предлагает своим клиентам не только готовые изделия или их комплектующие, но и услуги по выполнению отдельных производственных операций, а высокий уровень автоматизации процессов заказа производственных операций, их исполнения и логистики обрабатываемых заготовок позволяет обеспечить объективный контроль за этими процессами и кардинально сократить время на размещение и исполнение заявки.
Реализация модели распределенного производства позволяет решить задачу снижения себестоимости, повышения качества и производительности труда за счет повышения уровня загрузки станков и производственного оборудования с существующего крайне низкого уровня в 20-30% рабочего времени до уровня ведущих мировых промышленно развитых стран (Япония, Германия, США) - 80-90%, с задействованием имеющегося в России парка станков с ЧПУ и дооснащением наиболее «свежих» обычных станков (возрастом менее 20 лет) комплектами ЧПУ. Это позволит полностью вывести из эксплуатации физически изношенное оборудование возрастом более 20 лет (~50% парка станков в России), повысить уровень загрузки современного и «свежего» станочного парка до 80-90%, и, таким образом, уровнять удельную себестоимость производства продукции машиностроения в России и за рубежом, а также снизить влияние «человеческого фактора» на качество производимой продукции.
Модель «цифрового цехового производства» подразумевает наличие облачной сервисной платформы - «виртуальной биржи производственных ресурсов» с использованием технологий Интернета вещей и предиктивной аналитики. Такая сервисная платформа должна выполнять, во-первых, функции концентратора информационных потоков от систем проектирования (PLM) и ERP-систем, где формируется потребность в выполнении производственных заданий, учетных и производственных систем, необходимых для определения фактических экономических и технических параметров выполнения производственных операций на конкретных станках и оборудовании и отслеживания наличия свободных «окон» для выполнения производственных заданий. А во-вторых, на такой сервисной платформе необходимо реализовать логику расчета экономических и технических параметров выполнения отдельных производственных на конкретных станках в конкретный момент времени, а также контроль за соответствием фактических показателей расчетным.
Ввиду необходимости коренной перестройки подходов к организации производственных процессов, внедрение «виртуальной биржи ресурсов» целесообразно проводить в несколько этапов, ограничив на первом этапе масштаб внедрения рамками одного или нескольких субхолдингов, а сферу применения - производством продукции гражданского назначения, где уровень себестоимости напрямую определяет уровень ее конкурентоспособности. Таким образом, сферой виртуальной биржи ресурсов может быть - выполнение решения поставленной Президентом РФ задачи увеличения доли продукции гражданского назначения в выручке предприятий ОПК до 50% к 2025 году.
Анализ аналогичных работ в мире показывает, что не имея столь острых проблем с низким уровнем загрузки станков и оборудования и высоким уровнем его износа, основную задачу создания виртуальной биржи производственных ресурсов, в частности в Евросоюзе, видят в возможности реализации массового производства глубоко кастомизируемой продукции машиностроения. Например, это такой проект как ICP4Life[9]. Поэтому второй, более сложной задачей виртуальной биржи «нового поколения» должно стать обеспечение сквозного автоматизированного процесса, связывающего конечного потребителя продукции, конструкторские бюро, производственные мощности и всю цепочку поставок, а также сервисные компании, осуществляющие техническую поддержку и ремонт оборудования, для управления глубоко кастомизируемыми продуктово-сервисными системами на всем их жизненном цикле.
Переход в производстве продукции машиностроения поколения 4.0 на принцип объединения производственного оборудования в открытые для внешних заказов пулы ресурсов, при исполнении заказов с минимальным участием человека на производственные процессы (за счет использования ЧПУ, систем CAM и систем автоматического мониторинга производственных процессов), позволяет «сломать» сложившуюся в России негативно влияющую на конкурентоспособность отечественного машиностроения ситуацию, когда «закрытость» производственной базы требует создания вертикально-интегрированных холдингов с собственным производством, ориентированным на производство исключительно продукции собственной разработки, что определяет низкий уровень задействования производственной базы и, как следствие, высокий уровень издержек на производство единицы продукции.
Для сравнения, в мире, по данным SAP, 80% машиностроительной продукции производится по модели Job Shop (распределения выполнения производственных заданий по специализированным предприятиями-цехам), что обеспечивает высокий уровень загрузки производственных мощностей и низкий удельный уровень издержек, а это, в свою очередь, дает возможность производственным предприятиям быстро окупать и обновлять производственный парк.
Уже на первом этапе реализации такого подхода появится возможность обеспечить текущие объемы производства примерно четвертью от имеющегося парка станков, и вывести из эксплуатации физически изношенное оборудование, доукомплектовать ЧПУ относительно «свежие» станки и довести таким образом долю станков с ЧПУ до уровня близкого к 100% станочного парка.
Кроме того, открытый доступ к производственной базе с оплатой по фактическому объему использования станочного парка создаст необходимые «производственные» предпосылки для формирования экосистемы разработчиков модулей к базовым платформам, имеющих возможность быстро реализовывать «в металле» свои разработки и поставлять их на рынок.
Таким образом, основной выгодой от цифровизации производственных и бизнес процессов с использованием технологий IoT для российских разработчиков продукции машиностроения, как инвестиционного (станки, промышленное оборудование), так и продукции конечного потребления (автомобили, бытовая техника) является уникальная возможность «рывком» повысить конкурентоспособность своей продукции относительно основных международных игроков.
Важно отметить, что отсутствие энергичных действий в направлении цифровизации машиностроения уже в ближайшие 3-5 лет будет означать полную потерю конкурентоспособности отечественного машиностроения и ее необратимую деградацию ввиду невозможности конкурировать с продукцией нового поколения от ведущих мировых производителей.
В свою очередь по причине определяющей роли машиностроения в формировании сложных кооперационных цепочек с другими отраслями экономики, деградация машиностроения определит и общую деградацию экономической активности в стране.
Для экономики России такая деградация в сочетании с переходом крупнейших международных производителей продукции машиностроение на модель PSS будет иметь особенно тяжелые последствия, поскольку окажет разрушительное воздействие не только на сферу материального производства, но и на сферу услуг, доля которой превышает 55% ВВП России.
Причина в том, что более половины от объема сферы услуг в России напрямую связаны с перепродажей и обслуживанием импортного оборудования, а переход крупнейших мировых производителей на модель PSS, при которой производитель получает прямой доступ к конечному потребителю, означает что вся цепочка посредников такого доступа лишается и переходит под полный контроль производителя. Поэтому отсутствие собственного конкурентоспособного производства в России в парадигме PSS будет означать отсутствие и отечественной сферы услуг, связанной с продажей и обслуживанием продукции машиностроения.
Часть 1 Часть 2 Часть 3 Часть 4 Часть 5
Смотрите также:
Технологии «Фабрик Будущего»
Доклады и исследования, рекомендуемые к прочтению
Типы и уровни развития экономики
Самоизоляция с пользой: подборка лекций и интервью Алексея Боровкова
Лекции и уроки
Человеческий капитал
Спасение в знаниях. Как подстегнуть рост экономики в России
Автоматизация бизнес-процессов как необходимое условие эффективности компании
Цифровизация и цифровая трансформация в РФ
Обзор: Российский рынок промышленной робототехники 2019
Почему одни страны Богатые, а другие Бедные
Что такое экономический рост
Как будет выглядеть производство будущего? Взгляд KUKA Robotics
Автоматизированное производство
Автоматизированное производство в России
Обрабатывающая промышленность в России и в мире (сравнительный анализ 13 стран)
1.5.2. Развитый промышленный сектор - основа сферы услуг и сервисной экономики
Сервисы (услуги) тесно привязаны к реальному сектору и материальной сфере (недвижимость продает продукцию строительства; туризм использует транспорт и авиацию; парикмахерские, рестораны и пр. используют различные виды оборудования для оказания услуг; финансовые и телекоммуникационные услуги возможны через работу высокотехнологичного ИКТ оборудования; магазины и интернет-магазины продают материальные товары и т.д). То есть все остальные сегменты прямо или косвенно зависят от производства товаров в том или ином виде.
Несмотря на то, что производство оборудования (машиностроение) в общем объеме добавленной стоимости, произведенной в России (ВВП) составляет не больше 2%, оно обеспечивает следующий уровень экономики - производство продукции во всех отраслях, которое составляет более 30% в ВВП.
Наличие широкой линейки товаров формирует работу для сферы услуг, которая составляет остальные 65% ВВП.
В результате, чем больше создается оборудования - тем больше производится товаров. А чем больше производится физических товаров - тем больше сектор услуг. В то же время, сложный дорогой наукоемкий продукт и оборудование формируют сопутствующий рынок услуг (сервисов) с высокой добавленной стоимостью в различных отраслях.
Чем больше зарплаты в стране за счет развитого промышленного сектора, тем больше люди способны платить за сервисы (и наоборот, в стране с низким платежеспособным спросом люди не в состоянии потреблять инновационные дорогие продукты и услуги)
Таким образом, производственная система играет первостепенную роль, от которой зависит вся остальная экономика. А для процветания экономики нужны ВСЕ производственные отрасли, поскольку они взаимосвязаны.
При этом, чем больше добавленной стоимости создается в стране на всех уровнях (в производстве оборудования, производстве товаров, продаже услуг) - тем богаче экономика и население.
Для сравнения, в США создается добавленной стоимости в 15 раз больше (во столько же раз ВВП больше, чем в России).
1.5.3. Производство готовой продукции - основа для развития компетенций, НИОКР, роста добавленной стоимости, зарплат, доходов компании, отраслей и страны в целом
Связано это с тем, что стоимость готовой продукции (продукт обрабатывающей промышленности) в 10 или даже 100 раз дороже, чем стоимость сырья. Поэтому та страна богаче, которая продает более дорогой продукт - с бОльшей ценностью и бОльшей добавленной стоимостью. Добавленная стоимость создается высокой квалификацией людей и развитием науки и технологий. И превращается в доходы компаний, высокие зарплаты, налоги для государства с возросшей налогооблагаемой базы, в развитие среднего и малого бизнеса.
Схему как это работает, подробно описал норвежский экономист Эрик Райнерт в книге «Почему богатые страны богатые, а бедные остаются бедными».
Вкратце это происходит следующим образом.
Стремительный рост производительности в какой-либо отрасли промышленности резко поднимает уровень жизни. Поднять уровень жизни людей можно, если повысить им зарплаты либо понизить цены.
Рост производительности в промышленности распространяется в виде растущих зарплат сначала по промышленному сектору, а затем автоматически по всей экономике.
Парикмахеры имеют ту же производительность, что и во времена Аристотеля, однако в индустриальных странах их зарплаты растут одновременно с зарплатами работников, занятых в промышленности. Так происходит со всеми профессиями, особенно в сфере услуг: в бедных странах люди работают не хуже, чем в богатых, а зарплаты получают гораздо меньше.
Рост прибыли и зарплат создают мощную покупательную способность вокруг определенных производственных кластеров. С точки зрения развития бизнеса, бедные страны страдают от нехватки инвестиций, потому что в них мало прибыльных инвестиционных возможностей, а мало их из-за низкой покупательной способности и высокого уровня безработицы.
Чем больше зарплаты в стране за счет развитого промышленного сектора, тем больше люди способны платить за сервисы (и, наоборот, в стране с низким платежеспособным спросом люди не в состоянии потреблять инновационные дорогие продукты и услуги).
Повышение зарплат оборачивается ростом спроса, а значит, новыми рабочими местами.
Растущие зарплаты и издержки побуждают промышленность к механизации и автоматизации, которая приводит к новому витку роста продуктивности и так далее, вверх по спирали растущего благосостояния.
С точки зрения государства - промышленный сектор и заводы могут приносить куда более высокие налоги, чем бедные крестьяне. А обеспечив стабильный рост налогооблагаемой базы, можно развивать социальную сферу, инфраструктуру и здравоохранение.
Таким образом, плоды технологического развития делятся между: а) предпринимателями и инвесторами, б) работниками, в) остальным местным рынком труда благодаря возросшей покупательной способности, г) государством в форме большей налогооблагаемой базой.
Если в стране нет сложных производств и продуктов, низкая добавленная стоимость - то проигрывают все уровни экономики и зарабатывают меньше, чем могли бы.
1.5.4. Промышленность как причина создания спроса на специалистов высокой квалификации и новые профессии
Промышленность создает высокотехнологичные рабочие места и обеспечивает рост человеческого капитала в стране.
Знание, разработанное в одной области промышленности, переходит в другие, порождает развитие смежных отраслей и производств и формирует запрос на новые профессии и специальности, способствует созданию новых компаний, технологий и компетенций. Производственная диверсификация становится ключевой составляющей экономического роста.
Обрабатывающая промышленность создает самый высокий мультипликатор рабочих мест в экономике (1:4,6), то есть одно место в промышленности создает 4,6 других рабочих мест, так как большинство отраслей и производств, в том числе сфера услуг, зависят напрямую или косвенно от промышленного сектора (см. исследование Элизабет Скотт и Говарда Уаля 2013 г. «Multiplying jobs: How manufacturing contributes to employment growth in Chicago and the nation», Center for Urban Economic Development, University of Illinois at Chicago)[7].
Индустрия 4.0 (цифровая промышленность) создает еще больше смежных специальностей и рабочих мест, увеличивая мультипликатор до 1:16. Активно развиваются цифровое моделирование, совместное проектирование, цифровой инжиниринг, виртуальная / дополненная реальность (VR/AR), искусственный интеллект, data science, появляются специалисты по контролю за жизненным циклом и эксплуатацией продукции, специалисты по управлению и обслуживанию сложного умного оборудования и робототехники и т.д.
Мультипликатор создания новых рабочих мест учитывает три составляющие: прямой, косвенный и связанный эффекты. Прямой эффект - это одно созданное рабочее место в промышленности региона. Косвенный эффект измеряет количество новых рабочих мест, которые будут созданы в том же регионе у компаний-поставщиков сырья, товаров и услуг этого работодателя. Связанный эффект - создание рабочих мест в местной сервисной индустрии, для того, чтобы новый промышленный рабочий мог потратить свою зарплату.
Высокоразвитый промышленный сектор создает рабочие места с более высокой зарплатой. Между сырьем и готовым продуктом находится главный экономический фактор - человек (человеческий капитал), с его созидательной силой, предпринимательскими и организаторскими способностями, который участвует в процессе и создает новые знания, технологии, инновационный производственный процесс.
1.5.5. Трудно воспроизводимые конкурентные преимущества при производстве сложных промышленных продуктов как источник роста НИОКР, доходов отдельных компаний, экспорта и экономики в целом
Достижения в науке и технологиях в развитом промышленном секторе создают сложно воспроизводимые конкурентные преимущества и барьер для входа в отрасль новых игроков (включая иностранных). Тем самым, создавая богатство стране и, в конечном итоге, обеспечивая богатство нации.
Термин «обрабатывающая промышленность» сочетает технологический прогресс, накопление знаний и технологического опыта, возрастающую отдачу и снижение издержек (расширение производства в промышленности приводит к снижению издержек - чем больше растет механизированное производство, тем меньше становятся издержки на единицу продукции), что приводит к богатству страны и росту благосостояния ее граждан - доходы компаний растут, обеспечивая финансовые возможности для дальнейшего совершенствования товара и вложения в НИОКР, а цена единицы продукции для населения падает.
Промышленным компаниям и производителям продвинутых инновационных услуг (например, разработчикам ПО) важно иметь большую долю на рынке, потому что большие объемы производства позволяют им снизить издержки производства за счет растущей отдачи. Растущая отдача означает власть над рынком: компании в большей степени могут влиять на цену того, что они продают. В такой ситуации экспорт богатых стран развивает их экономику (экспортируется продукция с высокой добавленной стоимостью), а экспорт бедных стран влечет для экономики вредные последствия (экспортируются, как правило, моноресурсы с низкой диверсификацией и малой добавленной стоимостью).
Создание сложных наукоемких высокотехнологичных продуктов формирует для экономики страны дополнительное преимущество - экспортные доходы.
Чем больше страна может производить (и экспортировать) сложных товаров, которые не могут повторить другие экономики и вынуждены их импортировать - тем богаче экономика и выше благосостояние ее граждан.
Самые сложные наукоемкие товары - промышленные, с высоким барьером на вход, требующие широкой диверсифицированной производственной базы, высококвалифицированного персонала, развитый уровень науки и промышленности в стране.
Индекс «Сложности экономики» (MIT Economic Complexity Index) рассчитывается на основе объема производственных знаний (productive knowledge), накопленных страной, которые определяют - сколько страна производит и экспортирует сложных промышленных товаров по всему миру. Динамика накапливаемого производственного потенциала в стране, выраженного в структуре экспорта товаров (продукция высоко или слабо диверсифицированной экономики), может наглядно прогнозировать возможности для роста или спада национального благосостояния.
1.5.6. Конкурентоспособность страны зависит от уровня развития обрабатывающей промышленности
Исторический анализ за последние 500 лет показал, что лидерами экономического развития стали страны, вставшие на путь индустриального развития. В первую очередь, это Венецианская Республика, Великобритания, Франция, Германия, Италия, Соединенные Штаты Америки, Япония и другие, ныне промышленно развитые страны.
Индустриализация - основной инструмент достижения экономического богатства страны. По выражению норвежского экономиста Эрика Райнерта: «Сегодня колония, как и 5 веков назад, - это страна, которой позволено производить только сырьевые товары» (Эрик С. Райнерт «Как богатые страны стали богатыми, и почему бедные страны остаются бедными» - Издательский дом Высшей школы экономики, 2017). Понимая это, многие развивающиеся страны, выбирают путь индустриализации экономики и сегодня добиваются более высоких темпов развития по сравнению с ведущими развитыми державами.
С другой стороны, промышленно развитые страны уже ощутили нарастающую конкуренцию со стороны промышленно развивающихся стран, в первую очередь Китая, Республики Корея, Индии, и осознают необходимость модернизации своего промышленного потенциала через реализацию специальных государственных программ стимулирования индустриальных инноваций.
В настоящее время конкурентоспособность страны определяется уровнем развития производительных сил и ростом уровня жизни населения.
Если страна благодаря непрерывному технологическому прогрессу способна наращивать производство, снижать стоимость продукции и при этом повышать зарплаты сотрудникам - это обеспечивает конкурентоспособность страны в глобальном масштабе (что отличается от модели бедных стран, которые являются конкурентоспособными только за счет дешевой рабочей силы).
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ СИЛЫ - средства производства и люди, приводящие их в действие благодаря трудовым навыкам, знаниям и производственному опыту.
К средствам труда относятся земля, производственные здания, сооружения, дороги, каналы, пути сообщения. Среди средств труда особое место занимают орудия труда, при помощи которых осуществляется непосредственное воздействие на предметы труда.
Средства производства образуют материально-техническую базу, производительное богатство общества, создаваемое I подразделением (производство средств производства).
Постоянное совершенствование средств производства является важнейшим фактором развития производительных сил. Для современного этапа развития производительных сил характерно применение высокопроизводительных машин-автоматов, робототехнических комплексов, роторных и роторно-конвейерных линий, передовых технологий - электронно-лучевых, плазменных и др.
Главным элементом производительных сил являются люди, трудящиеся. «Первая производительная сила всего человечества есть рабочий, трудящийся» (Ленин В. И. Полн. собр. соч., т. 38, с. 359). Средства производства могут функционировать, только соединяясь с живым трудом человека. В условиях научно-технической революции, охватившей все элементы производительных сил, неуклонно возрастает роль науки, которая превращается в непосредственную производительную силу.
Всеобщим предметом труда человека является природа в целом. Покорённые человеком её естественные силы (например, электричество, энергия атома, света, ветра, воды и т. д.) умножают могущество производительных сил человека. Рост вооружённости работника средствами производства и развитие его рабочей силы являются главными факторами исторического процесса повышения производительности труда как одного из всеобщих законов развития производительных сил.
Для роста экономики «необходимы коренное обновление материально-технической базы общества; ускорение научно-технического прогресса и превращение науки в полной мере в непосредственную производительную силу; активизация человеческого фактора, интенсификация производства и достижение на этой основе высшей производительности общественного труда и эффективности производства»
Современные производительные силы обусловлены общим состоянием науки и ее технико-технологическим применением в производстве.
Главная производительная сила - человек с его знанием, производственным опытом и трудовыми навыками.
Вещные производительные силы, или средства труда, - это все то, с помощью чего человек воздействует на предмет труда. К ним относятся и орудия - основные средства труда конкретного производственного процесса.
Средства труда подразделяются на естественные, взятые в готовом виде у природы, и искусственные, созданные человеком, включая производственную технику.
Функциональные производительные силы - это сам способ совместной деятельности людей (технологический способ производства). Сюда относятся распределение труда, его специализация, кооперация, комбинирование, последовательность технологических операций, управление технологическим циклом и др.
1.6. Цифровизация и Индустрия 4.0 - продолжение борьбы за повышение производительности
Признание важности развития промышленности как мощного рычага роста ВВП явилось главной причиной пристального внимания к повсеместному изучению трансформирующего эффекта четвертой промышленной революции и применению концепции Индустрии 4.0 в различных отраслях экономики на протяжении последних нескольких лет.
Появившиеся государственные программы и промышленные политики в Германии, США, Китае, Японии, Великобритании, Корее и т.д. закрепляют развитие национального промышленного сектора в качестве одного из основных стратегических приоритетов. Индустрия 4.0 - это возврат к промышленности в новом, инновационном сценарии, на технологиях четвертого поколения.
Сегодня в контексте тренда на регионализацию (процесс обратный глобализации) и наметившейся тенденции возврата производственных мощностей на свою территорию, страны ставят перед собой задачи развития собственной диверсифицированной производственной базы и ожидают новый скачок в развитии от современных цифровых технологий. Как ответ на немецкую программу Индустрия 4.0, другие страны утвердили свои промышленные программы, включающие умное производство и развитие цифрового сектора.
Индустрия 4.0 представляет собой эволюцию технологий в промышленности, когда традиционные производственные процессы интегрируются с инфокоммуникационными технологиями (ИКТ / IoT) и информационными системами компании.
Если удается интегрировать и оцифровать сквозным образом все звенья производственных и бизнес-процессов, информационных и ИКТ-систем, становится возможным сформировать полную (или частичную) цифровую копию производства (digital twin). Тем самым достигается, с одной стороны отражение всех реальных физических процессов в виртуальной (цифровой) модели производства; с другой стороны результаты цифрового моделирования могут обеспечивать обратную связь и создавать управляющее воздействие на реальные производственные процессы.
Цифровая (математическая) модель производства позволяет в режиме реального времени:
- следить за состоянием оборудования, активов, производственными процессами
- следить за состоянием продукта, купленного покупателем,
- реализовать полное или частичное автоматическое управление производством,
- осуществлять управление или обслуживание продукта на стороне покупателя,
- оптимизировать и повышать эффективность производства и управления, в идеальном сценарии - наладить процессы самооптимизации оборудования и производственных систем, а также характеристик продукта во время эксплуатации на стороне покупателя,
- интегрировать цифровую инфраструктуру компании в единую (общую) экосистему с партнерами, поставщиками и заказчиками, что обеспечивает совместное использование производственной и сервисной инфраструктуры, возможность размещения (и получения) заказов на общем маркет-плейсе, сбора и анализа общих данные из информационных систем партнеров, что еще больше повышает уровень утилизации и оптимизации ресурсов компаний-участников, повышает производительность производства.
Одним из самых трансформирующих результатов Индустрии 4.0 на базе оцифрованных процессов является объединения услуг и производства в единую экосистему и встраивание сервисов (интеллектуальных систем) в сам продукт. За счет создания и дальнейшего использования так называемых продуктово-сервисных систем (Product-Service System, PSS), то есть продуктов и сервисов, которые изначально проектируются как единая система, объединяющая физический продукт и все процессы, связанные с его производством, продажей и эксплуатацией.
Данный подход, в отличие от традиционного, позволяет изначально проектировать сервисно-продуктовую систему под требования узких клиентских сегментов рынка и даже отдельных клиентов.
Последние годы ознаменовались появлением облачных сервисов и платформ, позволяющих реализовать на практике модель контракта жизненного цикла, причем не только по отношению к небольшому количеству дорогостоящего оборудования, например, турбин, но и по отношению к массово производимой технике, например, бытовой.
Это такие платформы как, например, GE Predix, ThingWorx IoT Platform, SAP HANA Cloud for IoT, ADB ioCentro, Amazon и другие, позволяющие в режиме реального времени получать с подключенного оборудования данные телеметрии и анализировать их, реализуя предиктивную модель управления ТОиР (автоматизированное управление техническим обслуживанием и ремонтом оборудования), включая управление логистической цепочкой поставки запасных частей и заданиями сервисным партнерам на ремонт оборудования.
1.7. Эффекты от цифровизации машиностроения
Применительно к машиностроению трансформационные эффекты от внедрения IoT и перехода на сквозные автоматические процессы («цифровизация») можно свести в три группы:
1. Меняется облик производимой продукции машиностроения - она становится программно-определяемой и модульной. При этом в большинстве случаев внешняя форма изделия упрощается (в том числе с возможностями аддитивного производства) за счет программируемых функций внутри продукта. Меняются подходы к обновлению парка оборудования - от дискретной замены, требующей больших разовых капиталовложений, к модели постоянной модификации (аналогу модели DevOps в сфере ИТ) за счет обновления программной части продуктов и замены отдельных аппаратных модулей. Появление возможности глубокой модификации продукта на этапе его послепродажной эксплуатации делает целесообразным реализацию для такой продукции принципа контракта жизненного цикла (Performance Based Lifecycle Product Support, PBL ), когда ответственность за корректное функционирование продукта остается за производителем оборудования на всем жизненном цикле. Это касается как средств производства (станки, промышленное и инженерное оборудование), так и предметов конечного потребления - бытовой техники , транспортных средств и так далее
2. Меняются подходы к разработке продукции - минимизация человеческого фактора, а также максимальное сокращение времени и ресурсов не только на этапе производства (роботизация, тотальный автоматический контроль всех производственных процессов), но и на этапе эксплуатации оборудования (удаленный автоматический мониторинг режимов эксплуатации оборудования) позволяет точно спроектировать продукт под заданные рынком (Заказчиком) требования, технические и функциональные характеристики. А принципы программной определяемости и модульности позволяют модифицировать эти характеристики в зависимости от условий эксплуатации и изменений требований рынка
3. Меняются подходы к производству такой продукции. Появляется возможность реализовать цеховую модель производства (job shop) на новом техническом уровне - с возможностью тотального удаленного контроля качества производства, что позволяет организовать чрезвычайно эффективную «гибридную» модель использования производственных мощностей. При такой модели предприятие, обладающее собственными производственными мощностями, использует их не только для производства конечной продукции (собственной), но и для выполнения отдельных производственных операций на заказ, выступая частью распределенной производственной цепочки, объединенной единым автоматическим управлением, а также, в случае полной загрузки отдельных станков и оборудования - размещает заказы на выполнение отдельных производственных операций на сторонних предприятиях, сохраняя при этом полный контроль над качеством их выполнения. Это позволяет постоянно поддерживать чрезвычайно высокий, близкий к 100%, уровень загрузки производственных мощностей.
Эти три компоненты трансформации позволят решить ключевые проблемы российского машиностроения:
1. Повысить конкурентоспособность продукции за счет снижения удельной себестоимости производства продукции, за счет упрощения облика восполнить разрыв и возобновить производство на новом уровне широкой линейки товаров (в том числе с возможностями аддитивного производства);
2. Сократить влияние человеческого фактора, повысить скорость распределения и выполнения заказов и обеспечить стабильность качества производства;
3. Повысить уровень сервисной поддержки, позволяющий перейти во взаимоотношениях с потребителями продукции на модель контракта жизненного цикла и оплаты по фактическому объему потребления функций продукта.
1.8. Возможности по повышению утилизации, снижению себестоимости и повышению производительности станочного парка в РФ
Заложенные в настоящее время приоритеты развития и повышения производительности труда на предприятиях промышленности охватывают только меры, которые могут быть реализованы внутри отдельных предприятий (в частности, замена устаревших станков и оборудования на современное).
При высоком уровне капиталоемкости (затратности) такого подхода и изношенности более 50% станочного парка, влияние подобных мер на производительность труда крайне ограничено, поскольку они не затрагивают неприемлемо низкий уровень загрузки производственных мощностей, как устаревших, так и современных, который в среднем в четыре раза ниже, чем таковой в промышленно развитых странах: Германии, Японии, США, Китае.
Поэтому программу развития и повышения производительности труда в машиностроении России целесообразно дополнить мерами, позволяющими в перспективе ближайших 10 лет перейти от модели выполнения всех производственных операций, необходимых для производства продукции, исключительно с использованием собственных производственных мощностей предприятия, к гибридной модели распределенного автоматизированного производства.
В модели распределенного производства для выполнения отдельных производственных операций при возникновении у предприятия технической необходимости (собственные мощности полностью загружены, нет оборудования для выполнения отдельных операций с требуемыми параметрами качества) и/или экономической целесообразности (выполнение отдельных производственных операций на стороне дешевле при том же качестве) могут быть задействованы «по требованию» производственные мощности других предприятий, а процесс такого задействования максимально автоматизирован, чем минимизируется негативное влияние человеческого фактора.
Предприятие, работающее по модели распределенного производства, предлагает своим клиентам не только готовые изделия или их комплектующие, но и услуги по выполнению отдельных производственных операций, а высокий уровень автоматизации процессов заказа производственных операций, их исполнения и логистики обрабатываемых заготовок позволяет обеспечить объективный контроль за этими процессами и кардинально сократить время на размещение и исполнение заявки.
Реализация модели распределенного производства позволяет решить задачу снижения себестоимости, повышения качества и производительности труда за счет повышения уровня загрузки станков и производственного оборудования с существующего крайне низкого уровня в 20-30% рабочего времени до уровня ведущих мировых промышленно развитых стран (Япония, Германия, США) - 80-90%, с задействованием имеющегося в России парка станков с ЧПУ и дооснащением наиболее «свежих» обычных станков (возрастом менее 20 лет) комплектами ЧПУ. Это позволит полностью вывести из эксплуатации физически изношенное оборудование возрастом более 20 лет (~50% парка станков в России), повысить уровень загрузки современного и «свежего» станочного парка до 80-90%, и, таким образом, уровнять удельную себестоимость производства продукции машиностроения в России и за рубежом, а также снизить влияние «человеческого фактора» на качество производимой продукции.
Модель «цифрового цехового производства» подразумевает наличие облачной сервисной платформы - «виртуальной биржи производственных ресурсов» с использованием технологий Интернета вещей и предиктивной аналитики. Такая сервисная платформа должна выполнять, во-первых, функции концентратора информационных потоков от систем проектирования (PLM) и ERP-систем, где формируется потребность в выполнении производственных заданий, учетных и производственных систем, необходимых для определения фактических экономических и технических параметров выполнения производственных операций на конкретных станках и оборудовании и отслеживания наличия свободных «окон» для выполнения производственных заданий. А во-вторых, на такой сервисной платформе необходимо реализовать логику расчета экономических и технических параметров выполнения отдельных производственных на конкретных станках в конкретный момент времени, а также контроль за соответствием фактических показателей расчетным.
Ввиду необходимости коренной перестройки подходов к организации производственных процессов, внедрение «виртуальной биржи ресурсов» целесообразно проводить в несколько этапов, ограничив на первом этапе масштаб внедрения рамками одного или нескольких субхолдингов, а сферу применения - производством продукции гражданского назначения, где уровень себестоимости напрямую определяет уровень ее конкурентоспособности. Таким образом, сферой виртуальной биржи ресурсов может быть - выполнение решения поставленной Президентом РФ задачи увеличения доли продукции гражданского назначения в выручке предприятий ОПК до 50% к 2025 году.
Анализ аналогичных работ в мире показывает, что не имея столь острых проблем с низким уровнем загрузки станков и оборудования и высоким уровнем его износа, основную задачу создания виртуальной биржи производственных ресурсов, в частности в Евросоюзе, видят в возможности реализации массового производства глубоко кастомизируемой продукции машиностроения. Например, это такой проект как ICP4Life[9]. Поэтому второй, более сложной задачей виртуальной биржи «нового поколения» должно стать обеспечение сквозного автоматизированного процесса, связывающего конечного потребителя продукции, конструкторские бюро, производственные мощности и всю цепочку поставок, а также сервисные компании, осуществляющие техническую поддержку и ремонт оборудования, для управления глубоко кастомизируемыми продуктово-сервисными системами на всем их жизненном цикле.
Переход в производстве продукции машиностроения поколения 4.0 на принцип объединения производственного оборудования в открытые для внешних заказов пулы ресурсов, при исполнении заказов с минимальным участием человека на производственные процессы (за счет использования ЧПУ, систем CAM и систем автоматического мониторинга производственных процессов), позволяет «сломать» сложившуюся в России негативно влияющую на конкурентоспособность отечественного машиностроения ситуацию, когда «закрытость» производственной базы требует создания вертикально-интегрированных холдингов с собственным производством, ориентированным на производство исключительно продукции собственной разработки, что определяет низкий уровень задействования производственной базы и, как следствие, высокий уровень издержек на производство единицы продукции.
Для сравнения, в мире, по данным SAP, 80% машиностроительной продукции производится по модели Job Shop (распределения выполнения производственных заданий по специализированным предприятиями-цехам), что обеспечивает высокий уровень загрузки производственных мощностей и низкий удельный уровень издержек, а это, в свою очередь, дает возможность производственным предприятиям быстро окупать и обновлять производственный парк.
Уже на первом этапе реализации такого подхода появится возможность обеспечить текущие объемы производства примерно четвертью от имеющегося парка станков, и вывести из эксплуатации физически изношенное оборудование, доукомплектовать ЧПУ относительно «свежие» станки и довести таким образом долю станков с ЧПУ до уровня близкого к 100% станочного парка.
Кроме того, открытый доступ к производственной базе с оплатой по фактическому объему использования станочного парка создаст необходимые «производственные» предпосылки для формирования экосистемы разработчиков модулей к базовым платформам, имеющих возможность быстро реализовывать «в металле» свои разработки и поставлять их на рынок.
Таким образом, основной выгодой от цифровизации производственных и бизнес процессов с использованием технологий IoT для российских разработчиков продукции машиностроения, как инвестиционного (станки, промышленное оборудование), так и продукции конечного потребления (автомобили, бытовая техника) является уникальная возможность «рывком» повысить конкурентоспособность своей продукции относительно основных международных игроков.
Важно отметить, что отсутствие энергичных действий в направлении цифровизации машиностроения уже в ближайшие 3-5 лет будет означать полную потерю конкурентоспособности отечественного машиностроения и ее необратимую деградацию ввиду невозможности конкурировать с продукцией нового поколения от ведущих мировых производителей.
В свою очередь по причине определяющей роли машиностроения в формировании сложных кооперационных цепочек с другими отраслями экономики, деградация машиностроения определит и общую деградацию экономической активности в стране.
Для экономики России такая деградация в сочетании с переходом крупнейших международных производителей продукции машиностроение на модель PSS будет иметь особенно тяжелые последствия, поскольку окажет разрушительное воздействие не только на сферу материального производства, но и на сферу услуг, доля которой превышает 55% ВВП России.
Причина в том, что более половины от объема сферы услуг в России напрямую связаны с перепродажей и обслуживанием импортного оборудования, а переход крупнейших мировых производителей на модель PSS, при которой производитель получает прямой доступ к конечному потребителю, означает что вся цепочка посредников такого доступа лишается и переходит под полный контроль производителя. Поэтому отсутствие собственного конкурентоспособного производства в России в парадигме PSS будет означать отсутствие и отечественной сферы услуг, связанной с продажей и обслуживанием продукции машиностроения.
Часть 1 Часть 2 Часть 3 Часть 4 Часть 5
Смотрите также:
Технологии «Фабрик Будущего»
Доклады и исследования, рекомендуемые к прочтению
Типы и уровни развития экономики
Самоизоляция с пользой: подборка лекций и интервью Алексея Боровкова
Лекции и уроки
Человеческий капитал
Спасение в знаниях. Как подстегнуть рост экономики в России
Автоматизация бизнес-процессов как необходимое условие эффективности компании
Цифровизация и цифровая трансформация в РФ
Обзор: Российский рынок промышленной робототехники 2019
Почему одни страны Богатые, а другие Бедные
Что такое экономический рост
Как будет выглядеть производство будущего? Взгляд KUKA Robotics
Автоматизированное производство
Автоматизированное производство в России
Обрабатывающая промышленность в России и в мире (сравнительный анализ 13 стран)