Фабрики будущего

Многоуровневая структура Фабрик Будущего

Фабрики Будущего – это определенный тип системы бизнес-процессов, способ комбинирования бизнес-процессов, который имеет следующие характеристики:

• создание цифровых платформ, своеобразных экосистем передовых цифровых технологий. На основе предсказательной аналитики и больших данных платформенный подход позволяет объединить территориально распределенных участников процессов проектирования и производства, повысить уровень гибкости и кастомизации с учетом требований потребителей;

• разработка системы цифровых моделей как новых проектируемых изделий, так и производственных процессов. Цифровые модели должны обладать высоким уровнем адекватности реальным объектам и реальным процессам (конвергенция материального и цифрового миров, порождающих синергетические эффекты);

• цифровизация всего жизненного цикла изделий (от концепт-идеи, проектирования, производства, эксплуатации, сервисного обслуживания и до утилизации). Чем позже вносятся изменения, тем их стоимость больше, а потому центр тяжести смещается в сторону процессов проектирования, в рамках которых закладываются характеристики глобальной конкурентоспособности или высокие потребительские требования.

На этапе формирования Фабрик Будущего происходит и формирование новых ключевых компетенций, например:

• быстрая кастомизация отклика на запросы Рынка или Заказчика;

• использование системных подходов (системный инжиниринг), когда необходимо в каждый момент времени держать в поле зрения всю систему, все ее взаимодействующие компоненты;

• формирование многоуровневой матрицы целевых показателей и ограничений как основы нового проектирования, значительно снижающего риски, объемы натурных испытаний и объемы работ, связанных с «доводкой изделий и продукции на основе испытаний»;

• разработка и валидация («сравнение с экспериментами») математических моделей с высоким уровнем адекватности реальным объектам и реальным процессам – так называемые «умные» модели;

• управление изменениями на протяжении всего жизненного цикла;

• «цифровая сертификация», основанная на тысячах виртуальных испытаний как отдельных компонентов, так и всей системы в целом.

Фабрики будущего. Ключевые понятия

Цифровые фабрики (Digital Factory) – системы комплексных технологических решений, обеспечивающие в кратчайшие сроки проектирование и производство глобально конкурентоспособной продукции нового поколения от стадии исследования и планирования, когда закладываются базовые принципы изделия, и заканчивая созданием цифрового макета (Digital Mock-Up, DMU), «цифрового двойника» (Smart Digital Twin), опытного образца или мелкой серии («безбумажное производство», «всё в цифре»). Цифровая фабрика подразумевает наличие «умных» моделей продуктов или изделий (машин, конструкций, агрегатов, приборов, установок и т. д.) на основе новой парадигмы цифрового проектирования и моделирования Smart Digital Twin - [(Simulation & Optimization) Smart Big Data]-Driven Advanced (Design & Manufacturing).

«Умные» фабрики (Smart Factory) – системы комплексных технологических решений, обеспечивающие в кратчайшие сроки производство глобально конкурентоспособной продукции нового поколения от заготовки до готового изделия, отличительными чертами которого является высокий уровень автоматизации и роботизации, исключающий человеческий фактор и связанные с этим ошибки, ведущие к потере качества («безлюдное производство»). В качестве входного продукта «Умных» фабрик, как правило, используются результаты работы Цифровых фабрик. «Умная» фабрика обычно подразумевает наличие оборудования для производства – станков с числовым программным управлением, промышленных роботов и т. д., а также автоматизированных систем управления технологическими процессами (Industrial Control System, ICS) и систем оперативного управления производственными процессами на уровне цеха (Manufacturing Execution System, MES).

Виртуальные фабрики (Virtual Factory) – системы комплексных технологических решений, обеспечивающие в кратчайшие сроки проектирование и производство глобально конкурентоспособной продукции нового поколения за счет объединения Цифровых и (или) «Умных» фабрик в распределенную сеть. Виртуальная фабрика подразумевает наличие информационных систем управления предприятием (Enterprise Application Systems, EAS), позволяющих разрабатывать и использовать в виде единого объекта виртуальную модель всех организационных, технологических, логистических и прочих процессов на уровне глобальных цепочек поставок (поставки => производство => дистрибьюция и логистика => сбыт => послепродажное обслуживание) и (или) на уровне распределенных производственных активов.

Фабрики будущего. Испытательные полигоны (Testbeds)

Для того чтобы формировать Фабрики Будущего, отбирая и комплексируя различные лучшие в мире технологии с добавлением собственных кросс-отраслевых интеллектуальных ноу-хау, необходимо иметь место, где их можно было бы опробовать на практике, в среде, отвечающей реальным условиям. Для этих целей дорожной картой «Технет» в 2017–2019 гг. предусмотрен запуск трех испытательных полигонов (TestBeds):

• испытательного полигона для генерации Цифровых, «Умных», Виртуальных Фабрик Будущего на базе первого в России Института передовых производственных технологий (ИППТ) СПбПУ;

• испытательного полигона Фабрики Будущего на базе НПО «Сатурн»;

• экспериментально-цифровых центров сертификации на базе Сколковского института науки и технологий и МГУ им. М.В. Ломоносова