Направление «Технет» (передовые производственные технологии)

1.

Направление «Технет» (передовые
производственные технологии) Национальной
технологической инициативы.
Мегапроект «Фабрики будущего».
Цифровая промышленность
Метревели Илья Сергеевич
Руководитель Ассоциации «Технет»
инфраструктурного центра «Технет» НТИ.

2.

Концепция «Индустрия 4.0» – идеологическая основа цифровой
трансформации и перехода к цифровой экономике
Автор – немецкий экономист, профессор Клаус Шваб.
Учредитель и исполнительный директор Всемирного
экономического форума, Международной организации
государственно-частного сотрудничества.
Последние книги – «Четвертая промышленная
революция» (The Fourth Industial Revolution), 2016 и
«Форирование Четвертой промышленной
революции» (Shaping the Fourth Industrial Revolution),
2018 г.

3.

Изменения в промышленности: «индустриальные революции»
Конструирование
I
• Конец 18 века
• Паровой двигатель; первые машины и механическое
оборудование
• Транспорт, металлургия, строительство дорог
II
• Вторая половина 19 века
• Средства коммуникации и связи, электричество
• Энергетика, металлургия, нефтехимическая отрасль
III
IV
• Вторая половина 20 века
• Микроэлектроника, ЭВМ
• Индустрия 4.0 – с 2011
• Интернет, аддитивное производство, ИИ, нейросети,
беспилотники, роботизация, 3Дпечать, композитные
материалы …
Проектирование
Исследование
Исследование
Конструирование
Проектирование

4.

Фундаментальные тренды цифровизации производства
Мегатренды
Физический блок
1.Беспилотные
транспортные средства.
Цифровой блок
Биологический блок
1.Интернет вещей.
1.Генетика.
2.Синтетическая биология
3. Робототехника.
2.Датчики и средства
соединения физического
мира с виртуальным.
4.Новые материалы.
3.Big Data.
2.3D-печать.

5.

«Технет» в экосистеме НТИ
Базовые принципы «Технет»:
1. Технологии создают и
развивают рынки, а не наоборот.
2. Ни одна технология, взятая в
отдельности, не способна
обеспечить глобальную
конкурентоспособность.
3. Для пилотирования и
тестирования технологий
необходимы испытательные
полигоны (TestBeds), максимально
приближенные к реальным
условиям.
4. Дуальность: ориентация на
работу как со средними и малыми
технологическими компаниями,
так и с крупными компаниями и
корпорациями.
Автонет
Маринет
Аэронет
Хэлснет
Технет
Энерджинет
Нейронет
Сейфнет
***-нет

6.

Операционная модель «Фабрик будущего»
Virtual factory (VF)
Технологии:
- Информационные системы управления предприятием (ERP, CRM,
SCM, …)
- ...
- Цифровизация всего жизненного цикла продукта (от
проектирования до утилизации)
- Распределенная сеть сертифицированных поставщиков
- Базы данных
- ...
Digital factory (DF)
Smart factory (SF)
Технологии:
- Цифровое проектирование и моделирование
(CAD/CAE/.../CAM/CAAM/PDM/PLM)
- Smart Design, технологии оптимизации (CAO),
бионический / генеративный дизайн
(Simulation & Optimization)-Driven Bionic / Generative
Design, суперкомпьютерный
инжиниринг
- Новые материалы и конструкции, включая сертификацию
- Smart Big Data
- ...
Технологии:
- Промышленные роботы
- MES- и ICS-системы
- Сенсорика
- Индустриальный Интернет
- Аддитивные и гибридные технологии
- CNC-технологии
- Big Data
- ...

7.

Цифровая Фабрика Будущего
“Технет” (передовые производственные технологии)
I. 3. Тотальная
цифровизация всего
жизненного
цикла изделий
(CAx, PLM, MES, ERP, …);
I. 2. Разработка
систем цифровых
моделей
изделий и процессов;
Цифровизация всего жизненного цикла
Стадия I
Стадия II Стадия III
…
t
Стадия N
«Умный» цифровой двойник
6
5
2
«умные» цифровые
модели изделий /
цифровые двойники
I. 1. Создание цифровой
платформы
(«экосистемы»);
II. Кадры (“Фабрики Будущего”)
1. ФГОС (прикладная магистратура,…);
4
3
1
3
1
4
2
8
«умные» цифровые
модели процессов /
цифровые двойники
N2
…
7
Цифровая
платформа
(“экосистема”)
…
5
N1
6
III. Система регламентов (“регуляторика”)
1. “Быстрые победы” Лучшие практики Регламенты …
2. Профессиональные стандарты;
2. Сертификация (“цифровая сертификация” на основе
валидированных математических моделей);
3. …
3. …
Основные компетенции:
1. Задача-вызов – быстрая кастомизация
отклика на запрос Заказчика;
2. Системный инжиниринг;
3. Многоуровневая матрица целевых
показателей и ограничений (~104–105);
4. Разработка и валидация
математических моделей
с высоким уровнем адекватности;
5. Жизненный цикл
(CAx, PLM, MES, ERP,…);
6. Контроль качества на входе и на выходе
(широкое применение виртуальных
испытаний – “цифровая
сертификация”);
7. Система мотивации;
8. …

8.

«Умная» Фабрика Будущего
сегодня
$
Отсутствие «эффекта масштаба» в производственной системе, т.е. «отсутствие» снижения
затрат на единицу продукции при укрупнении (увеличении серийности) производства.
Фабрика Будущего
c1
c2
q2
#
300
q1
Конкурентоспособность компании определяется развитостью ее экосистемы
производящей новые глобально конкурентоспособные технологии и способностью быстро
их комплексировать в технологическую платформу решения на всех стадиях жизненного
цикла изделия
Гибкость производственной системы (оборудование, технологии, системы управления) позволяют
производить любой продукт со скоростью, определяемой потребностью заказчика, в заданных
геометрических ограничениях (300х300х300).
300
Переход к сетецентрическим моделям управления. Категорическая невозможность работы
иерархической системы управления. Матричная модель управления, скорее всего, не
конкурентоспособна.
Автор: Иванов Д.С., ДВФУ,
Outcome Economy, 12.12.2018

9.

«Умная» Фабрика и «Умный» продукт

10.

Фабрики Будущего
Цифровые фабрики:
• Цель:
Возможность увидеть продукт еще до того, как он будет
произведен
• Средства:
Программное обеспечение для цифрового
представления и проведения испытаний продуктов/
процессов до их производства/использования
Производительность проектирования
«Умные» фабрики:
• Цель:
• Увеличение автоматизации, улучшение контроля
• и оптимизация процессов на фабрике
• Средства:
• Программное обеспечение, лазеры и датчики,
встроенные в промышленное оборудование и
инфраструктуру
Производительность фабрики
Виртуальные фабрики:
• Цель:
• Управление цепочками поставок и создание
добавленной стоимости через интеграцию продуктов и
услуг
• Средства:
• Программное обеспечение для полного соединения и
управления распределенными активами фабрики;
новые бизнес-модели и конкурентные предложения
Производительность цепочек поставок
Источник: European comission
• Сокращение числа ошибок при проектировании
• Повышение качества продуктов
• Сокращение переделок и производственных
отходов
• Сокращение срока вывода продуктов на рынок
• Сокращение отходо- и энергоемкости
производства
• Повышение продуктивности
• Сокращение предпусковых/
• предостановочных операций
• Повышение качества
Повышение добавленной стоимости продуктов
Увеличение занятости
Прозрачность цепочек поставок
Защита интеллектуальной собственности
Сокращение выбросов углекислого газа
Проектирование в
промышленности и
управление жизненным
циклом продукта
Гибкое (быстро
переналаживаемое)
производство и
массовая кастомизация
Создание ценности,
глобальное сетевое
производство и
логистика

11.

10 технологий Четвертой промышленной революции, которые
могут повлиять на производственную экосистему
5
Улучшение
возможностей
человека
10
7
Изменение
физического
мира
6
2
1. Цифровое проектирование,
моделирование и интеграция;
2. Суперкомпьютерный инжиниринг;
3. Струйная трехмерная печать
и аддитивное производство;
4. Новые материалы;
1
4
5. Робототехника и искусственный интеллект;
6. Большие данные и углубленный анализ данных;
Расширение
цифровой сферы
3
8
9
7. Интернет вещей;
8. Дополненная и виртуальная реальность;
9. Технология блокчейн;
10. Промышленная биотехнология

12.

Цели дорожной карты «Технет»
Основные цели:
1. Формирование комплекса ключевых
компетенций в России, обеспечивающих
интеграцию передовых производственных
технологий (ППТ) и новых бизнес-моделей для их
распространения в качестве
«Цифровых Фабрик»
2. Создание глобально конкурентоспособной
кастомизированной / персонализированной продукции
нового поколения для рынков НТИ и
высокотехнологичных отраслей
промышленности
Основные задачи:
1. Создание инфраструктуры для развития комплекса ключевых компетенций для Цифровых Фабрик.
2. Реализация комплекса ключевых компетенций путем создания глобально конкурентоспособных компаний на рынках НТИ и в
высокотехнологичных отраслях промышленности.
3. Долгосрочное планирование развития передовых производственных технологий и связанных с ними бизнес-моделей.
4. Формирование экосистемы создания, привлечения, развития и передачи лучших в своем классе технологий.
5. Создание законодательных и институциональных условий для развития передовых производственных технологий.

13.

Технет сегодня
74
Профильных компании приняли
участие в мероприятиях «Технет»
за время деятельности рабочей
группы
Глобальные рынки Фабрик
Будущего, млрд
Сообщество «Технет» составляет
более представителей
компаний, вузов, научных
и экспертных организаций
858
2018
5,3
2020
2025
2030
2017
Цифровые Фабрики Будущего
Умные Фабрики Будущего
Лидеры сегмента
Лидеры сегмента
Группой
компаний
CompMechLab
и
Центром
компетенций
НТИ
«Новые
производственные
технологии» СПбПУ реализуют проект по созданию
Платформы виртуальной разработки, испытаний,
поддержки цифровых двойников. Проект предполагает
создание Платформы на базе собственной SPDM
системы.
7,8
896
29
2017
Рынок Фабрик Будущего России,
млрд руб.
200
1228
1062
820
60+
Вовлечение компаний, шт.
62
2018
Ведущим предприятием Объединённой
двигателестроительной корпорации ПАО «ОДК-Сатурн»
реализуется проект по созданию Испытательного
полигона производственного типа «Умная Фабрика». Это
действующая производственная система, основанная на
принципах нового индустриального уклада и обладающая
избыточностью ресурсов, необходимых для испытаний и
развития передовых производственных
87
2019
2025
2,3
2,35
2,5
2016
2018
2020
2025
2030
Цифровая сертификация
Лидеры сегмента
Инжиниринговая компания ТЕСИС и Сколковский институт
науки и технологий реализуют проект по созданию
Экспериментально-цифровой платформы сертификации.
Проектной командой разрабатывается платформа,
которая обеспечит разработку и применение методик
ускоренной оценки соответствия на основании
виртуальных испытаний с применением цифровых

14.

Технет сегодня
1. Адептик Плюс — adeptik.com
2. Аркодим — arkodimpro.ru
3. АО НПО «БАУМ» — npobaum.ru
4. Белфингрупп — belfingroup.com
5. Бутис — butis-m.ru
6. ВГТ
7. Виртуальные производственные
системы
8. ГК Диаконт — diakont.ru
9. ГК «Инновация» — gkin.ru
10. ГК «УНИХИМТЕК» — unichimtek.ru
11. ГК CompMechLab — fea.ru
12. ИК ЦТО — ikcto.ru
13. ИНКОМ
14. ИНУМиТ — inumit.ru
15. Итекма — itecma.ru
16. ИЦ Информационно-аналитических
систем — ecias.ru
17. Миркон — mircond.com
18. МИЦ МГТУ им. Н.Э. Баумана — emtc.ru
19. Модуль — modul.org
20. Наука и инновации — niirosatom.ru
21. Нейросканер
22. НЛЦ
23. НПП Наноскан — nanoscan.ru
24. НТЦ «Приводная техника» — privod.ru
25. Обнинская термоэлектрическая компания — otcobninsk.ru
26. ОДК-Сатурн —npo-saturn.ru
27. ООО «ИХТ»
28. Оптименга-777 — optimenga777.com
29. Опти-Софт — opti-soft.ru
30. ПИК — pik.ru
31. Росизолит — rosizolit.ru
32. РусАТ — rusat.ru
33. Санкт-Петербургский политехнический университет
Петра Великого — spbstu.ru
34. Сапл Биз — supl.biz
35. Сколковский институт науки и технологий — skoltech.ru
36. Средне-Невский Судостроительный завод — snsz.ru
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
Суперокс —superox.ru
Таркус
Тесис — tesis.com.ru
Уис-металлургия — uis-m.ru
ФГУП РФЯЦ ВНИИЭФ — vniief.ru
Фидесис — cae-fidesys.com
Фомос-материалс —newpiezo.com
Фонд «Центр стратегических разработок «Северо-Запад» — csr-nw.ru
Центр компетенций НТИ «Сенсорика» МИЭТ —
miet.ru/structure/s/3076
46. Центр компетенций НТИ «Технологии мехатроники и робототехники»
университета ИННОПОЛИС — innopolis.com
47. ЦИСИС ФМТ – cisis-fmt.ru
48. Экспериментальный завод научного приборостроения — ezan.ac.ru
49. Best of Robotization
50. BioPharm Polymer
51. CompMechLab – fea.ru
52. Datadvance — datadvance.net
53. RCML
54. SEMA

15.

Цифровая промышленность
«Цифровая промышленность – это современная высокотехнологичная отрасль с принципиально
новыми подходами в проектировании на основе многоуровневой матрицы целевых показателей и
ресурсных ограничений, цифровой платформы автоматизации и системы интеллектуальных
помощников, предназначенных для разработки цифровых двойников продукции и производства,
разработки виртуальных стендов и полигонов, выполнения виртуальных испытаний с целью
обеспечения значительного снижения объемов натурных испытаний и уменьшения времени вывода
глобально конкурентоспособной продукции на рынок,
с тотальной автоматизацией, генерацией, хранением, обработкой, обменами и защитой большими
данными, облачными, киберфизическими системами, роботами, искусственным интеллектом,
интернетом вещей и передовыми производственными технологиями для реализации цифровой
промышленности и производственных целей на “пересечении” людей, новых технологий и
инноваций».

16.

Цифровая промышленность
«Цифровая промышленность – это современная высокотехнологичная отрасль с принципиально
новыми подходами в проектировании на основе многоуровневой матрицы целевых показателей и
ресурсных ограничений, цифровой платформы автоматизации и системы интеллектуальных
помощников, предназначенных для разработки цифровых двойников продукции и производства,
разработки виртуальных стендов и полигонов, выполнения виртуальных испытаний с целью
обеспечения значительного снижения объемов натурных испытаний и уменьшения времени вывода
глобально конкурентоспособной продукции на рынок,
с тотальной автоматизацией, генерацией, хранением, обработкой, обменами и защитой большими
данными, облачными, киберфизическими системами, роботами, искусственным интеллектом,
интернетом вещей и передовыми производственными технологиями для реализации цифровой
промышленности и производственных целей на “пересечении” людей, новых технологий и
инноваций».

17.

Цифровая промышленность
«Цифровая промышленность – это современная высокотехнологичная отрасль с принципиально
новыми подходами в проектировании на основе многоуровневой матрицы целевых показателей и
ресурсных ограничений, цифровой платформы автоматизации и системы интеллектуальных
помощников, предназначенных для разработки цифровых двойников продукции и производства,
разработки виртуальных стендов и полигонов, выполнения виртуальных испытаний с целью
обеспечения значительного снижения объемов натурных испытаний и уменьшения времени вывода
глобально конкурентоспособной продукции на рынок,
с тотальной автоматизацией, генерацией, хранением, обработкой, обменами и защитой большими
данными, облачными, киберфизическими системами, роботами, искусственным интеллектом,
интернетом вещей и передовыми производственными технологиями для реализации цифровой
промышленности и производственных целей на “пересечении” людей, новых технологий и
инноваций».

18.

Цифровая промышленность
«Цифровая промышленность – это современная высокотехнологичная отрасль с принципиально
новыми подходами в проектировании на основе многоуровневой матрицы целевых показателей и
ресурсных ограничений, цифровой платформы автоматизации и системы интеллектуальных
помощников, предназначенных для разработки цифровых двойников продукции и производства,
разработки виртуальных стендов и полигонов, выполнения виртуальных испытаний с целью
обеспечения значительного снижения объемов натурных испытаний и уменьшения времени вывода
глобально конкурентоспособной продукции на рынок,
с тотальной автоматизацией, генерацией, хранением, обработкой, обменами и защитой большими
данными, облачными, киберфизическими системами, роботами, искусственным интеллектом,
интернетом вещей и передовыми производственными технологиями для реализации цифровой
промышленности и производственных целей на “пересечении” людей, новых технологий и
инноваций».

19.

Цифровая промышленность
«Цифровая промышленность – это современная высокотехнологичная отрасль с принципиально
новыми подходами в проектировании на основе многоуровневой матрицы целевых показателей и
ресурсных ограничений, цифровой платформы автоматизации и системы интеллектуальных
помощников, предназначенных для разработки цифровых двойников продукции и производства,
разработки виртуальных стендов и полигонов, выполнения виртуальных испытаний с целью
обеспечения значительного снижения объемов натурных испытаний и уменьшения времени вывода
глобально конкурентоспособной продукции на рынок,
с тотальной автоматизацией, генерацией, хранением, обработкой, обменами и защитой большими
данными, облачными, киберфизическими системами, роботами, искусственным интеллектом,
интернетом вещей и передовыми производственными технологиями для реализации цифровой
промышленности и производственных целей на “пересечении” людей, новых технологий и
инноваций».

20.

Цифровая промышленность
Традиционная высокотехнологичная
промышленность
• Административно-командная система
• Низкая скорость принятия решений
• Отсутствие обратной связи
Цифровая промышленность
Робототехника
Аддитивные
технологии
Сенсорика
…
«Фабрика
будущего»
Новые
материалы
- 70,9%
(в 3,44 раза)
- 75,4%
(в 4,06 раза)
- 83,1%
(в 5,91 раза)
Цифровое
моделирование
и
проектирование
• Предприятие-платформа со
своей экосистемой
• Управление на основе данных,
в том числе посредством
цифровых двойников

21.

Спасибо за Ваше внимание!