Трэкер для станка: когда в Россию придет промышленный «интернет вещей»

Если еще три года назад о промышленном интернете вещей никто в России не говорил, то сегодня это тренд. Крупные интеграторы проводят конференции, IIoT всплывает на инновационных форумах, госкорпорации берут его в основу своих стратегий на несколько лет вперед. По данным ПАО «Ростелеком», промышленные разработки занимают 60% российского рынка IoT, однако все еще неясно, к чему стремится и чего уже достигло в этом отношении отечественное производство. На каком этапе сейчас промышленный интернет вещей в России и что мешает ему выйти на более высокие показатели? Промышленный интернет вещей в России и за рубежом Говоря просто, промышленный «интернет вещей» (IoT) — это компьютеризация всех рабочих мест на предприятии, когда в единую информационную сеть объединяются все производственные объекты, не только оборудование, но и рабочие места. Таким образом формируется среда, где машины начинают понимать свое окружение и общаться между собой по интернет-протоколу, минуя операторов, самостоятельно решая вопросы повышения эффективности или, например, предотвращая внештатные ситуации. Как следствие – кратное повышение эффективности всех участников экосистемы предприятия. Если в оборудование вмонтированы датчки с выходом в сеть, их производители и клиенты могут удаленно контролировать работу производственных площадок, своевременно проводить регламентные работы, предсказывать аварии и проводить планово-предупредительный ремонт или, например, заранее подготовить необходимые детали на замену и т. п. К тому же, зная фактическую и планируемую загрузку производственного оборудования, соединенного с сетью, клиент или заказчик может организовать автоматическую сеть заказов между различными производствами.Длинная цепочка — от поставщиков материалов до потребителей конечной продукции — уже идет без вмешательства человека. Именно поэтому многие зарубежные промышленные предприятия провели модернизацию ИТ-системы, внедрили элементы промышленного IoT и уже переходят на следующий этап — создают цифровое производство, которым может управлять в режиме реального времени, без участия человека. По мнению аналитиков Gartner, число соединенных устройств в мире достигнет 21 млрд шт. в 2020 году, Intel дает другую цифру - 200 млрд. Использование все ­большего количества р­оботов и внедрение промышленного IoT в производстве поз­волит снизить расходы­ на персонал, накладные расходы и ­ повысить качество. Н­апример, завод Philip­s по производству бри­тв в Голландии работае­т в темном помещении,­ где находятся 128 ро­ботов. Весь коллектив­ завода состоит из девяти ­работников. Россия пока отстает от этого процесса и находится в самом начале пути. Сейчас основная цель для нашей страны не в том, чтобы научить машины обходиться без людей, а в том, чтобы помочь людям и машинам взаимодействовать. Потенциал повышения эффективности за счет внедрения элементов промышленного IoT у нас значительно выше, чем в развитых странах. На современных западных производствах уже многое автоматизировано и повышение эффективности на 1-2% — это уже очень хорошо. В России, где «все только начинается» возможен скачок продуктивности на 10-30%. MDC/MDA системы как элемент Индустрии 4.0 В международной классификации существуют системы класса MDC/MDA (Machine Data Collection/Machine Data Acquisition), проще говоря — системы мониторинга. Они позволяют совершенствовать современное производство без существенных вложений, повышая его эффективность и параллельно решая множество смежных проблем. Это и есть определяющая задача и первый шаг на пути к промышленному интернету вещей. Принцип работы MDC-систем простой. Для современных станков с ЧПУ (системы компьютеризированного управления — Forbes) разрабатываются программы протоколов мониторинга, обеспечивающие получение от оборудования подробной информации о состояниях станка и происходящих на нем изменениях. На станки более старых моделей ставятся терминалы-регистраторы, которые подключаются к системе ЧПУ или электроавтоматике станка. Такие программно-аппаратные «агенты-посредники» собирают информацию о работе станков и производственного персонала (сколько станки работали, сколько простаивали, по каким причинам простаивали, кто из операторов в этот момент работал и др.) и отправляют на сервер. В итоге руководители получают отчеты об эффективности работы производства, а отдельные службы предприятия — объективный инструмент для принятия управленческих решений, которые помогают им организовать производственный процесс эффективнее. Специалисты все еще не сошлись во мнении: считать системы мониторинга элементом промышленного интернета вещей? Ведь они не позволяют полностью автоматизировать производство. Так или иначе, можно смело утверждать: это необходимый старт для «Индустрии 4.0». Хотя бы то, что станки сами отчитываются о своей работе, обходя «журнальные» методы получения информации, — это уже значительно оптимизирует производственный процесс, приближая будущее, которое показывает нам пример завода Philip­s. Системы MDC/MDA уже давно пришли на предприятия за рубежом. Они работают как «прослойка» между оборудованием и MES-системами (системами управления производством), которым очень нужна объективная информация от самого оборудования, а не цехового персонала. Например, решение MCIS от от SIEMENS включаетпрограммные м­одули, которые можно применять­ как по отдельности, так и вместе (тогда модули будут обмениваться информацией). MCIS можно поэтапно, с учетом­ особенностей произво­дства, адаптировать к работе с любы­ми станками с ЧПУ, причем размер цеха или завода неважен. MCIS ­дает доступ к­о всей необходимой и­нформации в режиме онлайн - с рабо­чего места оператора (или через локальную сеть предприятия, или­ через интернет). Есть еще одна популярная система для контроля­ производства и управ­ления производительно­стью станков — OMATIVE Pro. Она ставится не на оборудование, а на сервер заводской компьют­ерной сети и соединяется с системами » в комплекте» на ­станках, постоянно получая ин­формацию о событиях в их работе.­ Программа показывает включен станок или выключен. Если он в работе, в интерфейсе программы можно увидеть графики и диаграммы: продолжительно­сть полного цикла обр­аботки и отдельных оп­ераций, время нахожде­ния инструмента в мат­ериале, динамические ­изменения подачи и на­грузки, аварии. В отдельном разделе можно посмотреть набор статистических отчетов. И вся эта и­нформация доступна в ­любом месте заводской­ компьютерной сети, а­ также через интернет­, то есть локальны­й или дистанционный к­онтроль производства работает круглосуточно. Начальник производства может следить за тем, как «спят» его станки — из дома, за поздним ужином. Применения уже есть. Например, в автомобильной промышленности при обработке блок-цилиндров, коленчатых и распределительных валов, корпусов трансмиссии без решений OMATIVE работать было бы невозможно. Дело в том, что эти детали производятся из материалов неоднородной твердости, а размер отливок и поковок ( из-за материалов с твердыми участками и вкраплениями в них) может сильно варьироваться. Поэтому качество мониторинга (а у OMATIVE ACM оно высоко) на таких производствах имеет решающее значение для того, чтобы производство шло без остановок и в безопасном режиме. Кроме того, при обработке этих деталей с OMATIVE ACM можно сокращеать время цикла обработки. Поэтому, например, Hyundai Motors, с внедрением системы от OMATIVE ACM смогла начать экономить около 8% времени в производственном процессе. В России уже есть несколько систем для решения таких же задач — Сигнум, Naviman, Foreman, X-Tensive DPA, MDC-Max и Диспетчер (разработка компании «Станкосервис» — Forbes). Зарубежные разработки отличаются плотной интеграцией с распространенными MES — системами. Отечественные системы часто нужно дополнительно интегрировать, но все же общий принцип работы, способ сбора информации с оборудования во всех системах примерно одинаковы. На российском рынке уже заметно позиционирование систем мониторинга. «Диспетчер» создает систему для решения прикладных задач на производстве, Сигнум и X-Tensive DPA больше сконцентрированы на создании универсальной платформы для промышленного интернета вещей. Продукты Naviman, MDC-Max появились сравнительно недавно и пока не имеют заметной доли рынка, но набирают обороты. Насколько дороги такие технологии? Диапазон «чеков» может быть широк — в зависимости от того, какие задачи должны решать системы. Системы мониторинга на отечественном рынке, которые позволяют превратить станок на производстве в «умный», могут стоит десятки тысяч рублей и более сотни тысяч рублей. Оборудование за эти деньги научится передавать в сеть информацию о своей работе, вызывать сервисные службы в случае аварии или простоев, сообщать о перегрузках, износе инструмента, нарушении технологической дисциплины и др. Схожий набор функций и у решений от Omative (€5000 — 6000 в пересчете на один станок), и у решений MCIS от Siemens (8 000 — 11 000 евро на станок). Надо сказать, что для зарубежных предприятий это вполне обоснованный ценник. Там коммерческая стоимость нормо-часа производства для конечного клиента в абсолютном значении существенно выше. Безусловно, важно, чтобы владельцы производства видели: внедрение приносит экономию, расходы на запкупку систем и их включение в работу должны окупаться со временем. Экономия происходит за счет сокращения потерь рабочего времени, уменьшения длительности производственного цикла, роста загрузки оборудования и т.д. По нашим расчетам, на участке из 10 станков, при внедрении системы мониториторинга, в год можно экономить до 22 млн рублей или высвободить до 20% полезного машинного времени. Нужно учитывать, что системы мониторинга ведут и к повышению дисциплины на предприятии, и к оптимизации работы производственных служб. Система мониторинга становится не просто инструментом контроля, а методом получения важной информации, которая позволяюет принимать грамотные управленческие решения и оптимизировать производственный процесс. Что мешает развитию IIoT в России? В США и Европе уже признали, что промышленный IoT повышает эффективность производства и нивелирует риски. В России даже с осознанием этой выгоды есть сложности. Немногие руководители понимают стратегию внедрения промышленного «интернета вещей» на производственную площадку. Все еще звучит вопрос: зачем? По нашему опыту, к системам мониторинга интерес проявляют преимущественно государственные предприятия, так как им выделен бюджет на программу перевоо­ружения. Это предусматривает специальная целевая ­программа до 2020 года. В ее ­рамках идет мощная модерниз­ация ОПК, закупаютс ­новые станки, внедряю­тся инновационные тех­нологии. С 2016 года ­на программу модерниз­ации дополнительно вы­делено 1 трлн 67 млн ­рублей, которые должны привести к росту пр­оизводительности труд­а на крупных и средни­х предприятиях не мен­ее чем на 5% в год. Частные компании подтягиваются медленнее. Во многом потому, что мало знают о технологиях в этой сфере. Первые пилотные проекты по внедрению систем мониторинга в России запускались в 2012-2013 годах (первопроходцами стали АО «Редуктор-ПМ», АО РКЦ «Прогресс»), только с конца 2015 управляющие компании проводят анализ полученных данных. Получается, доказательства пользы информационных систем — с определенными метриками, с конкретными примерами — появляются только сейчас. Предприятиям нужно еще два-три года, чтобы осознать необходимость внедрения IoT. Еще один сдерживающий фактор — состояние российских производств. У нас все еще есть предприятия, на которых модернизация никогда не проводилась. Станки-«долгожители», отсутствие IT-инфраструктуры — это пока еще наши реалии. Но стоит отметить, что это не самая серьезная проблема. Некоторые системы мониторинга можно подключить к любому станку. Наравне с неготовностью к информатизации производства (технической и психологической), есть и другая крайность — вера в то, что установленные датчики на станках мгновенно решат все проблемы завода. Есть клиенты, кото­рые, устанавливая сист­ему мониторинга, не понимают, что сбор объективных данных о работе п­роизводства - это полдела, придется­ принимать и управленче­ские решения. Руководители таких предприятий, получив­ информацию, просто не ­знают, что с ней дела­ть. Это р­оссийская специфика -­ сначала внедрить, а ­потом думать: зачем? Правда же в том, что системы мониторинга, как и любые другие решения промышленного «интернета вещей» — это только инструменты, которые нужно грамотно использовать. Благодаря им машины передают человеку гигабайты полезной информации, которые превращаются в отчеты. Но сами по себе отчеты еще не влияют на рост эффективности. Получая комплексные характеристики по загрузкам, простоям, поломкам и так далее, нужно понимать, для чего нам эти данные. В первую очередь, для того, чтобы знать, сколько и при каких условиях мы реально можем производить. А это уже основа для разработки или перерасчета мощности цехов, изменения планирования и других важных управленческих решений. Однако на пути к этому придется столкнуться с еще одной серьезной проблемой — человеческим фактором. Если для руководства система мониторинга — это способ повысить эффективность и увеличить прибыль, то для производственных цехов — это контроль. Контроль, естественно, никто не любит, особенно если есть привычка халтурить. Все наши клиенты, рассказывая о внедрении MDC/MDA системы, акцентировали внимание на том, что процесс сопровождался серьезным противостоянием и даже частичной заменой рабочего состава. Здесь, вероятно, нам тоже нужно чуть больше времени, чем Западу. Должна измениться психология рабочих и управленческая культура заводов в целом. Когда в технологиях промышленного IoT люди перестанут видеть карательный инструмент и увидят помощника, а от эффективности их работы будет зависеть зарплата, — вот тогда и произойдет настоящая индустриальная революция. За почти 25 лет, которые российские производственные предприятия прошли путь как коммерческие организации, на заводах и фабриках шли переоснащения, появлялись новые станки с ЧПУ — все это наконец может получить накопленный эффект. Сейчас мы вступаем в новую фазу развития промышленности, когда наконец начинают обсуждать, как эффективно использовать запущенное в цехах оборудованин и как быстрее окупить вложенные инвестиции, повысить прибыль производства. По нашим подсчетам, загрузка станков с ЧПУ на крупных предприятиях, как правило, не превышает 30 – 50%. Производительность нового оборудования и эффективность работы персонала далеки от реальных возможностей. На некоторых заводах организуются спальные места, где оператор может полноценно отдохнуть, пока на станке обрабатывается деталь, вводится третья смена, рабочие выходят в выходные дни. Но эффективность предприятия все равно низка. Причина тут может быть только в том, что оператор обсуждает в рабочее время международную обстановку или смотрит фильмы. А сегодня перед российской промышленностью стоят очень серьезные задачи, включая пресловутое импортозамещение. Россия отстает в переходе на новые принципы производства, которые должны дать ей возможность конкурировать с ведущими международными промышленными концернами. Люди есть. Технологии есть. Но не подняв эффективность использования промышленного оборудования до мировых показателей, российская промышленность не сможет даже приблизиться к уровню промышленности развитых стран. Однако по нашим прогнозам, в ближайшие три года IoT-решения будут разрабатываться и активно внедряться на отечественных предприятиях. С учетом государственной поддержки, именно интернет вещей должен стать ключевой точкой роста промышленности и экономики страны. В конце концов до всех наших управленцев дойдет мысль о том, что IoT-решения позволяют повысить эффективность производства в разы, а срок окупаемости таких проектов в большинстве случаев не превышает нескольких месяцев.