Индустрия будущего: что нас ждет к 2030-м годам

С начала второй половины 2020-х годов наблюдается повсеместное внедрение искусственного интеллекта, автоматизация производств, активное использование роботов и 3D-печати. Это приводит к коренным преобразованиям в подходах к организации производственных процессов.

Если взглянуть на процесс глобальной модернизации промышленности со стороны, то можно заметить, что он соответствует сценарию, описанному в концепции Четвертой промышленной революции.

Четвертая промышленная революция?

Концепцию Четвертой промышленной революции изложил немецкий экономист и до сегодняшнего дня бессменный руководитель Всемирного экономического форума (проходит в Давосе, Швейцария) Клаус Шваб.

Когда Третий рейх пал, Клаусу Швабу было всего семь лет. Он начал учиться в школе в Швейцарии, но закончил среднее образование в немецком Равенсбурге. В юности Клаус Шваб хотел пойти по стопам отца и изучать машиностроение. В 1957 году он поступил в Высшую техническую школу в Цюрихе. В 1962 году получил диплом инженера, а в 1965-м защитил диссертацию на тему «Долгосрочный экспортный кредит как проблема управления бизнесом машиностроения» и получил степень доктора технических наук.

В 1967 году Шваб получил степень доктора экономики в Фрибургском университете в Швейцарии, защитившись по теме «Государственные инвестиции и экономический рост». В том же году он получил степень магистра госуправления в Школе управления имени Джона Кеннеди при Гарвардском университете. Одним из его преподавателей был будущий госсекретарь США Генри Киссинджер.

После возвращения из США Шваб становится активным пропагандистом американского менеджмента и американского стиля ведения дел. В то же время (в 1971 году) он начинает преподавать бизнес-администрирование в Женевском университете, став профессором (вышел на пенсию в 2002 году). В 1970 году он отправляет в Еврокомиссию заявку на грант для проведения в швейцарском Давосе международного семинара по менеджменту.

Первый Давосский форум, как это будет происходить и в дальнейшем, состоялся в январе 1971 года и имел огромный успех. На форум съехались 444 представителя из 30 стран мира. Причина успеха заключалась в том, что Швабу удалось пригласить в качестве основного докладчика одного из своих преподавателей – известного левого экономиста (иностранный член АН СССР с 1988 года), последователя Кейнса Джона Гэлбрейта. В то время Гэлбрейт был одной из самых ярких звезд в области экономики государственного регулирования. До консервативного поворота Пиночета-Тэтчер-Рейгана-Коля было еще далеко, и «заигрывание с социализмом» было популярно среди европейской интеллектуальной элиты. В 1972 году было принято решение о возобновлении проведения Давосского форума, что сделало его ежегодным.

В 2015 году Клаус Шваб предложил концепцию Четвертой промышленной революции. В своей книге, опубликованной под эгидой ВЭФ в Давосе, он попытался описать, каким будет ближайшее будущее.

В обозримой перспективе мы будем наблюдать активное использование киберфизических систем в различных сферах жизни, включая производство («Индустрия 4.0») и обслуживание («Работа 4.0»).

Шваб выделяет несколько ключевых блока развития в рамках четвертой промышленной революции, которые можно разделить на три категории: физический, цифровой и биологический.

• В категорию физического блока входят такие технологии, как беспилотные транспортные средства, 3D-печать, передовые роботы и новые материалы.
• К цифровому блоку относятся интернет вещей, включая промышленный, системы удаленного мониторинга, блокчейн и экономика по требованию (или экономика совместного потребления).
• В биологический блок входят технологии секвенирования генома и генной инженерии, а также их интеграция с 3D-производством.

Новые бизнес-модели

Когда искусственный интеллект или автоматизированные системы берут на себя функции, которые ранее выполняли люди, это приводит к появлению новой бизнес-модели. В результате затраты снижаются, а прибыль растет. С появлением этой модели не только рынок труда, но и его структура и формы меняются. Появляются такие понятия, как фриланс и аутсорсинг.

Бизнес-модели, основанные на использовании новых технологий, направленных на экономию ресурсов, оказывают влияние даже на окружающую среду. Люди должны адаптироваться к этим новым условиям и быть готовыми к изменениям.

В рамках четвертой промышленной революции (Индустрии 4.0) появляются новые бизнес-модели.

• Переход от продажи товаров к предоставлению услуг (Product-as-a-Service). В соответствии с этой концепцией создается всеобъемлющая стратегия, охватывающая все аспекты: от приобретения услуги до ее предоставления. Один из примеров воплощения такой стратегии – модель Uber, или уберизация, которая с 2016 года стала одним из ключевых направлений развития электронной коммерции.
• Создание цифровых платформ и экосистем, которые становятся центрами создания и распределения стоимости, аккумулируют данные и обеспечивают взаимодействие между участниками.
• Развитие персонализированного производства. Производители могут с высокой степенью точности предугадывать потребности своих конечных покупателей. Они могут использовать разнообразные данные, включая информацию о стиле жизни, предпочтениях и особенностях поведения. Это позволяет производителям создавать продукты, которые соответствуют ожиданиям потребителей. Маркетинговые исследования помогают определить целевую аудиторию компании и лучше понять, как донести информацию о продукте до клиентов. Эти методы могут помочь снизить затраты на продвижение продукта. К технологиям, которые будут способствовать развитию персонализированного производства, относятся цифровое моделирование, 3D-печать, автономные роботы.
• Монетизация данных и цифровых сервисов. В этой концепции клиенты приобретают не сам товар, а те результаты или выгоды, которые он приносит. Для этого часто используется модель подписки, когда клиенты регулярно вносят плату за доступ к продукту и связанным с ним услугам.
• Трансформация взаимоотношений с клиентами. Создание цифровых каналов взаимодействия, внедрение систем управления взаимоотношениями с клиентами (CRM), предоставление клиентам доступа к данным о продуктах и процессах, совместная разработка продуктов и сервисов с клиентами.
• Децентрализованная организационная структура компании. Право принятия решений передается на места, а управление становится более точным и компактным.

Полная автоматизация и умные заводы

В соответствии с Индустрией 4.0, будущее промышленности рассматривается как полная автоматизированная система. Роботы с автономным управлением становятся все более самостоятельными, адаптивными и эффективными. В перспективе они будут стоить дешевле, но при этом обладать большими возможностями по сравнению с теми, что используются на производстве сегодня. Интеграция технологий и процессов в единую систему позволит исключить или частично заменить человеческий фактор в производстве. Ожидается, что благодаря этому снизится количество ошибок, брака и поломок оборудования, а также повысится производительность.

Сбор и анализ информации о каждом этапе производственного процесса позволяют существенно оптимизировать его работу. Это особенно важно в таких сферах, как логистика и космическая промышленность.

Умные заводы способны учитывать уникальные потребности клиентов и оперативно реагировать на изменения в работе поставщиков. Основная идея таких заводов заключается в создании цифровых предприятий, которые функционируют на основе автоматизированных процессов, анализа больших объемов данных и применения интеллектуальных систем.

Ключевые принципы умных заводов:

• Интеграция – способность киберфизических систем, людей и умных фабрик взаимодействовать через интернет вещей и интернет услуг.
• Виртуализация – создание виртуальной копии умной фабрики путем объединения данных от физических датчиков с виртуальными моделями и симуляциями.
• Децентрализация – способность киберфизических систем принимать решения самостоятельно и производить продукцию автономно.
• Работа в режиме реального времени – способность собирать и анализировать данные и предоставлять результаты немедленно.
• Сервис-ориентированный подход – предоставление услуг (программных сервисов) киберфизическими системами, людьми и умными фабриками через интернет услуг.

Использование ИИ в управлении заводами будет способствовать автоматическому принятию решений и оптимизации производственной деятельности.

3D-печать строит самолеты, дома и базы на Луне

В настоящее время 3D-печать активно интегрируется в производственную сферу создания деталей для самолетов, ракет, электронного оборудования и т. д. В производстве самолетов Boeing используются технологии послойного синтеза, когда деталь создается с помощью 3D-принтера на основе компьютерной модели. Так, в каждом самолете Boeing 787 есть около 30 деталей, созданных по этой технологии.

Еще в 2016 году компания Airbus представила первый в мире самолет Thor, все детали которого были изготовлены с помощью 3D-печати (за исключением электрических компонентов).

Пример использования 3D-печати в строительстве представлен проектом Apis Cor. Компания была основана в 2015 году иркутским предпринимателем Никитой Чен-Юн-Таем. В феврале 2017 года на территории Ступинского завода ячеистого бетона в Подмосковье 3D-принтер Apis Cor напечатал первый жилой дом площадью 38 кв. м. Процесс печати стен занял 24 часа, а остальные работы – установка кровли и окон, внутреннюю и внешнюю отделка – около трех недель.

В Дубае был реализован первый коммерческий проект Apis Cor – строительство двухэтажного дома площадью 640 кв. м. Проект стартовал в августе 2018 года и завершился в июле 2019 года. В 2019 году постройка попала в Книгу рекордов Гиннесса как «Самое большое здание, напечатанное на месте на 3D-принтере».

Apis Cor участвовала в конкурсе 3D-Printed Habitat Centennial Challenge, где создала 3D-модель убежища на Луне и Марсе. В работе над проектом компания объединила усилия с американской студией дизайна SEArch+.

Существует несколько проектов создания базы на Луне с помощью 3D-печати.

• Project Olympus – совместная инициатива NASA и американской компании ICON, которая специализируется на трехмерной печати зданий. К 2040 году ожидается постройка жилых модулей на Луне с использованием технологии 3D-печати. В качестве материала для строительства планируется использовать бетон, изготовленный из лунных пород, минеральных частиц и реголита, который можно найти на поверхности Луны.
• Проект LINA – это аванпост на Луне, который будет построен в рамках миссии Artemis. Для строительства будут использоваться автономные роботизированные системы, а также 3D-печать. В качестве материала для строительства планируется использовать смесь из лунного реголита и полимерного связующего, добытого на Земле.
• Китай планирует начать тестирование технологии 3D-печати с использованием лунного грунта в качестве сырья в рамках миссии «Чанъэ-8». Миссия запланирована на 2028 год и будет включать в себя эксперимент по демонстрации возможности 3D-печати.
• Европейское космическое агентство (ЕКА) предлагает инновационный подход к строительству зданий на Луне. Строительные блоки, напечатанные на 3D-принтере, будут выполнены из метеоритного материала и по своей форме напоминать детали Lego, что позволит легко соединять их друг с другом.