Эксперт: "фабрики будущего" смогут работать в 10 раз лучше и быстрее обычных

"Фабрики будущего", которые появятся в России в процессе реализации одного из направлений Национальной технологической инициативы, - ТехНет - позволят производить продукцию в 10 раз лучше, дешевле и быстрее, чем это делается сегодня на традиционных производствах. Об этом рассказал ТАСС Алексей Боровков, соруководитель направления ТехНет НТИ, проректор Санкт-Петербургского политехнического университета по перспективным проектам.

"В современном высокотехнологичном производстве центр тяжести смещается на этап проектирования, а оно делается на основе математического моделирования полностью "в цифре", включая серии виртуальных испытаний. Это позволяет быстрее и дешевле устранять возможные ошибки и успевать сделать востребованную рынком продукцию, то есть войти в окно возможностей быстрее конкурентов и с меньшими затратами. То есть работать в 10 раз лучше, быстрее и дешевле. Это звучит прямо как олимпийские принципы", - сказал он.

Реализовать "олимпийские принципы высокотехнологичной отечественной промышленности" позволит дорожная карта ТехНет, которую утвердили накануне в Сколково Совет при президенте РФ по модернизации экономики и инновационному развитию России. "Дорожная карта защищена 14 февраля. В ней задействованы несколько десятков компаний, университеты, малый и средний бизнес, корпорации. На первом этапе - с 2017 года по 2019 год финансирование составит 15,6 млрд рублей", - сказал Боровков, уточнив, что 50% - это бюджетные средства, которые предполагаются вложить на возвратной основе: участниками проекта должна быть произведена высокотехнологичная продукция, которая выйдет на рынок и будет приобретена покупателями, еще 50% - внебюджетные средства, средства бизнеса.

Отдельные проекты дорожной карты будут рассматриваться по специальному регламенту и выноситься на многоступенчатую экспертизу, первый из них может пройти эту процедуру к лету, уточнил собеседник агентства.

Кто первый?

Первые "Фабрики будущего" в рамках направления ТехНет, по словам Боровкова, появятся в Центральном научно-исследовательском автомобильном и автомоторном институте "НАМИ", на УАЗе, Российском машиностроительном холдинге "Волгабас". Также цифровую фабрику предполагается создать для судостроения, о чем существует договоренность с Объединенной судостроительной корпорацией (ОСК), она предназначена для "Невского судостроительного завода" и Санкт-Петербургского морского бюро машиностроения "Малахит".

Следующие участники - двигателестроительное НПО "Сатурн" (Рыбинск). Полигон для сбора и совмещения лучших мировых технологий уже работает в Институте передовых производственных технологий Санкт-Петербургского университета Петра Великого. Экспертизу и сертификацию планируется выстроить на базе МГУ и "Сколтеха".

Дорожная карта ТехНет рассчитана на период до 2035 года, всего за это время запланировано создать 40 фабрик будущего, 25 испытательных полигонов, 15 экспериментально-цифровых центров сертификации. На мировых рынках "Фабрик будущего" Россия планирует занять 1,5% в сегменте инжиниринга и конструирования.

Дорожная карта ТехНет - седьмая по счету среди утвержденных в рамках Национальной технологической инициативы. До этого были утверждены дорожные рынки направлений АэроНет, АвтоНет, МариНет, НейроНет, ХелфНет и ЭнерждиНет. На подходе - СейфНет, ФудНет, ФинНет. В этом ряду ТехНет выделяется кросс-отраслевым и кросс-рыночным характером, та как направление охватывает все отрасли высокотехнологичной промышленности и все рынки будущего.

2035 год как финал проекта намечен потому, что, по мнению Боровкова и оценкам других экспертов, именно к этому времени новые высокотехнологичные рынки сравняются по объемам с традиционными или даже может быть уже и потеснят их.

Боровков отметил, что ситуация так стремительно меняется, что дорожную карту ТехНет стоило бы корректировать с шагом в 1 год, а не в три, как запланировано.

"Дорожная карта ТехНет имеет дело со сквозными технологиями, которые применяются во всех отраслях, и технологиями, которые применяются при создании продукции для всех рынков, в том числе рынков беспилотных летательных аппаратов, транспортных средств, рынков будущего, которые только сейчас формируются, и к 2035 году, по некоторым оценкам, они уже сравняются с традиционными рынками", - сказал он.

Цифровая фабрика - умная фабрика - виртуальная фабрика

Запланированные фабрики будущего руководители направления ТехНет делят на три категории. Это цифровые фабрики, умные фабрики и виртуальные фабрики. Цифровые фабрики отличаются тем, что все процессы, от проектирования до виртуальных испытаний изделия, происходят "в цифре".

Умные фабрики - следующий, более сложный этап фабрик будущего, будут безлюдными. "Исключается человеческий фактор и связанные с этим ошибки, которые ведут к потере качества", - отметил собеседник агентства. Виртуальные фабрики могут быть расположены в любом месте и выстраиваться в производственные цепочки с помощью промышленного интернета. "И никаких заборов, заводских труб и леса кульманов", - добавил Боровков.

В начале будет цифра

"Ключевым элементом дорожной карты ТехНет является концепция цифровой фабрики", - подчеркнул Боровков. Под цифровой фабрикой понимается определенный тип бизнес-процессов, способ комбинирования бизнес процессов. От обычной фабрики или научно-производственного объединения цифровую фабрику можно отличить по характеристикам. "Это должна быть цифровая платформа, экосистема лучших технологий, которые используются в мире, в том числе конкурентами. И в них генерируется высокотехнологичное решение, которое дает в короткие сроки качественное решение - проектирование новых конкурентоспособных изделий нового поколения. Проектирование осуществляется на основе математического моделирования. К цифровым моделям проектируемых изделий добавляются процессы: физико-механические, технологические, производственные", - пояснил Боровков.

Самолеты и корабли получат виртуальных двойников

Применимые на цифровых фабриках математические модели должны обладать очень высоким уровнем адекватности к реальным объектам, реальным процессам. "Простейшие геометрические модели и элементарное моделирование не подойдет. Моделью должны описываться все те особенности "нагружения" и поведения изделия, характерные для реальных натурных экспериментов и затем для реальной эксплуатации", - пояснил эксперт.

"Мы имеем дело на этом этапе с умным цифровым двойником, который одновременно проживает ту же самую жизнь, что и сложное техническое изделие - будь то самолет, автомобиль. И по этому цифровому двойнику мы сможем оценивать ресурс и особенности поведения изделия", - пояснил он.

Цифровая фабрика также должна суметь быстро реагировать на запросы заказчика или изменения на рынке. "Нельзя будет сказать, этим мы не занимаемся. Будем заниматься и сделаем быстрее и лучше других", - отметил эксперт.

Важным элементом цифровой фабрики станет системный инжиниринг. "Мы будем вынуждены в любой момент времени держать в поле зрения всю систему, все ее компоненты и то, как они взаимодействуют между собой. Это нужно, чтобы не увлечься каким-то одним компонентом, сделать его на мировом уровне, а другие компоненты оставить на уровне прошлого века. Низкий уровень других компонентов потащит все финальное изделие на уровень прошлого века", - отметил Боровков.

Ключевым элементом цифровой фабрики является формирование многоуровневой матрицы целевых показателей и ограничений по большому набору параметров изделия. Сейчас количество ограничений в традиционной промышленности от 100 до 300. В цифровой фабрике их должно быть 20-30 тысяч.

Следующий момент связан с разработкой цифровых моделей. Ключевым является термин валидация. Они должны с очень высокой степенью точности описывать поведение в реальных натурных экспериментах.

"Время - деньги" или time to market

В традиционных производствах применяется контроль качества на входе и выходе. Достигнуто ли требуемое качество и параметры, всегда проверялось натурными испытаниями. Так было со времен Туполева и Королева, и так есть сейчас: спроектировали, изготовили, испытали - что-то не получилось, снова перепроектировали - опять не получилось и так много циклов. В условиях цифрового производства натурные испытания очень емкие по времени и по капиталовложениям будут заменены виртуальными.

"Мы должны гарантировать получение качественного продукта, удовлетворяющего всем требованиям, натурным испытаниям, которые проводятся в конце, когда опытный образец уже сделан, за счет большого числа одновременно с проектированием выполняемых виртуальных испытаний. Виртуальные испытания будут проводиться как для отдельных элементов, узлов, сборок, так и для всей системы. И если все сделано как надо, когда мы выходим на натурные испытания со сложной системой, то проходим их, то есть удовлетворяем всем необходимым требованиям с первого раза. Так было с проектом "Кортеж" - президентским лимузином и машинами сопровождения", - пояснил Боровков, отметив, что именно благодаря опыту работы над проектом "Кортеж" и выстроилась дорожная карта ТехНет.

Он отметил, что конкурентоспособность напрямую зависит от актуального понятия time to market: то есть войти на высококонкурентный рынок получается только если на разработку не ушло больше времени, чем позволяло окно возможностей. "Если окно уже закрылось (то есть запрос рынка кем-то уже удовлетворен), то какое бы качественное изделие мы ни сделали, мы проиграли, его никто не купит", - сказал эксперт.

Гибрид инженера технолога и экономиста

Цифровая фабрика требует подготовки новых кадров. "Прежде всего, нужны системные инженеры, то есть это гибрид между инженером-конструктором, инженером-технологом, расчетчиком и экономистом", - пояснил Боровков. Эти гибридные специалисты также должны быть знакомы с технологическим предпринимательством. Это потребует изменения и уточнения прикладных магистратур и стандартов преподавания.

Новый тип производства будет иначе регулироваться: потребуются новые стандарты, регламенты, правила, нормы и сертификация. "Сначала это должны быть какие-то хорошие примеры - быстрые победы с какими-то предприятиями в какой-то отрасли. Дальше возникают лучшие практики. Эти практики превращаются в регламенты и потом уже формируются стандарты", - рассказал Боровков о методах создания нормативной базы, необходимой для тиражирования опыта работы цифровых фабрик.

Умные и виртуальные фабрики

После появления первого слоя "Фабрик будущего" - цифровых фабрик, появится слой умных фабрик. Их отличие в безлюдности производства - тотальной роботизации.

"Основным производственным элементом такой фабрики станет робототехничекий комплекс, гибкие производственные ячейки с большим количеством датчиков", - пояснил Боровков. Робототехническая ячейка представляет собой отдельную операцию с набором задач и манипуляторов, расположенную изолированно. Если открывается дверь, и входит человек, работа ячейки автоматически прекращается, чтобы не нанести человеку травму.

Информация о производственном процессе будет поступать в больших объемах, поэтому работа умной фабрики "перевязана ниточкой промышленного интернета", заметил эксперт. Для оптимизации производственных процессов и для создания на основе полученной информации новой конкурентоспособной продукции будет широко использоваться предсказательная аналитика - сфера, где будет производиться анализ всего объема информации, полученного со всех датчиков всех устройств.

Виртуальные фабрики представляют собой распределенное производство, отдельные части которого связаны с помощью промышленного интернета. "Части фабрик или все производство гораздо выгоднее размещать не в Москве и Санкт-Петербурге - здесь дорого, уровень зарплат высокий, а вне мегаполисов. И тогда речь идет о формировании цепочки поставщиков, это будет виртуальная фабрика, где согласование идет по стандартам, по технологиям, поставщики сертифицируются, и этот механизм виртуальной фабрики с ядром цифровая-умная фабрика работает как часы и выпускает продукции столько, сколько нужно", - пояснил Боровков.

Виртуальный характер наладки производства откроет возможность выпуска продукции под индивидуального заказчика. "Надо стремиться к тому, чтобы это было по цене массового производства, тогда мы цели достигнем - будем конкурентоспособны и можем говорить и о лидерстве", - считает эксперт.

Победа за интеллектом

"Глобальную конкурентоспособность обеспечат новые сложные наукоемкие системы производства. Тот, кто вложит больше интеллекта в создание продукции, тот и будет побеждать. Дополнительные преимущества получат те, кто сделает это быстро и дешево, с минимумом людей, которые вовлечены в производство, с высоким уровнем маркетинга, сервисного обслуживания", - отметил Боровков.

Также, по его мнению, для того, чтобы занять лидирующие позиции, очень важно точно оценить, "какой сегмент рынка мы хотели бы занять, какие конкуренты, какие у них изделия, продукция и их характеристики и спроектировать лучше, быстрее и дешевле.