5:0 в пользу будущего: обзор прорывных технологий в России

Индустрия 5.0 открывает новые перспективы для человечества. Мы расскажем об основных трендах и проведем анализ сдерживающих и стимулирующих факторов для развития промышленности 5.0 в нашей стране. 

Что такое Индустрия 5.0

Использование искусственного интеллекта, блокчейна, цифровых двойников, аддитивного производства и больших данных меняет реальность. Это касается не только взаимодействия человека с технологиями, но и отношений человек-человек.

Дальше всех в осмыслении этого феномена пошла Япония и на правительственном уровне приняла концепцию Общества 5.0, основанную на более тесном взаимодействии человека и машины как в производственных, так и в общественных процессах. В отличие от Индустрии 4.0, где автоматизация часто означает замену человека на роботов, в Индустрии 5.0 идет стремление к гармоничному симбиозу, а роботы и автоматизированные системы помогают улучшить условия труда человека, увеличивают производительность и качество продукции.

Концепция Индустрии 5.0 в России также получает все большее внимание. Промышленные предприятия для оптимизации работы автоматизируют производственные процессы: внедряют роботизированные системы и технологии искусственного интеллекта Одним из ярких примеров является развитие цифровых двойников предприятий (Digital Twins) – технологии, позволяющей создавать виртуальные модели производственных систем и мониторить их работу в реальном времени. Это помогает улучшить управление и предотвратить возможные простои и аварии. Интересные кейсы, показывающие преимущества этой технологии: уже сейчас благодаря технологиям Индустрии 5.0 в России Газпром нефть в 12 раз сократила сроки на анализ керна[1] благодаря применению алгоритмов компьютерного зрения и методов машинного обучения, а в США завод по производству мотоциклов Harley-Davidson сократил сборку мотоциклов на заказ с 21 дня до 6 часов.

Новые технологии меняют наш мир. Хочется знать, что нужно развивать сегодня, чтобы преуспеть завтра. Вот ключевые тренды, которые задаёт технологический прогресс!

Основные тренды и технологии Индустрии 5.0

Искусственный интеллект

• Технологии «цифровых двойников»[2] для материалов и изделий;
• интеллектуальное цифровое моделирование;
• цифровые полигоны и цифровые испытания.

Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) и роботы

• Неавтономные, полуавтономные и автономные робототехнические системы для наземного, воздушного и морского базирования;
• автоматизация процессов приемки и контроля качества продукции;
• автоматизация сервисного обслуживания продукции.

Интернет вещей и промышленный Интернет

• Отслеживание грузов с помощью RFID-меток; 
• мониторинг состояния узлов и элементов сложных изделий с помощью сенсоров;
• внедрение интегрированных цифровых производственных фондов и переход к автономной цифровой производственной среде.

Цифровая реальность (виртуальная, расширенная и дополненная реальности)

• Оптический трекинг деталей, узлов и компонентов сложных инженерных систем; 
• применение цифровой реальности для ускорения подготовки квалифицированного производственного и складского персонала; 
• прозрачный и подотчетный обмен данных между отраслевыми субъектами;
• цифровая реальность ускоряет подготовку персонала;
• симуляторы производственных процессов.

Аддитивные производства 

• Прототипирование и производство функциональных деталей; 
• применение материалов с новыми физическими свойствами для качественного повышения характеристик готовых изделий.

Аналитика «больших данных»

• Мониторинг состояния узлов и агрегатов изделий в реальном времени;
• производственное планирование и прогнозирование; 
• внутри- и межотраслевые базы данных, обновляемые в реальном времени, в т.ч. с возможностями точного планирования выпуска продукции и прогнозирования рыночной конъюнктуры;
• обновляемые базы данных номенклатуры производимой продукции, применяемой в конечных изделиях и компонентах.

Все это очень интересные, важные тренды. Приведем примеры их использования и внедрения в России.

Примеры интеграции технологий Индустрии 5.0 в России

• ГК «РОСТЕХ» представляет систему с элементами искусственного интеллекта для контроля изготовления двигателей и их моделирования в виртуальной среде и применяет новые технологии аддитивного производства для создания деталей современных двигателей и двигателей, например модель ТВ7-117;
• ГК «Росатом» использует решения разработчика VizorLabs для повышения безопасности и охраны труда на промышленных предприятиях, а также систему техподдержки пользователей с помощью ИИ;
• ГК «Трансмашхолдинг» представляет Ctrl2GO Solutions, систему мониторинга и анализа состояния промышленного оборудования (SmartDiagnostics), решения для оценки технического состояния электропоездов и выявления скрытых дефектов на производстве. 2050.АТ – решение для выявления наличия скрытых дефектов, влияющих на работу сварного изделия, приводящее к потенциальным травмам и экономическим потерям, что также влечет за собой снижение долговечности сварных соединений при дефектах сварного шва, снижение качества выпускаемой продукции.

Тем не менее, внедрение методов и технологий Индустрии 5.0 является сложным и нелинейным процессом, которому сопутствуют как сдерживающие, так и стимулирующие факторы.

Факторы сдерживания научно-технологического развития и Индустрии 5.0

• Недостаточные инвестиции в НТР и низкая эффективность их использования;
• сложности доступа к мировым компетенциям «Индустрии 5.0»;
• высокая импортозависимость в технологических процессах;
• финансовые проблемы предприятий и несовершенство государственного регулирования;
• существенные различия в хозяйственных моделях и профилях производственной активности; 
• необходимость определения единого центра координации разработки и выявления производств, подходящих для выпуска высокотехнологичной продукции с применением цифровых технологий и искусственного интеллекта. 

Факторы стимулирования научно-технологического развития и Индустрии 5.0

• Наличие работающих механизмов трансфера знаний, технологий и управленческих решений; 
• развитый сектор наукоемкой промышленности, что обеспечивает высокую добавленную стоимость продукции;
• наличие у российских работников широкого набора компетенций во всех видах производственных процессов;
• высокое качество производимой продукции;
• рост потребностей государства в современных образцах высокотехнологичной продукции и гарантированный спрос на них.

Для успеха научно-технологического развития необходимо создать благоприятные условия для всех участников. Это включает в себя разработку соответствующей нормативно-правовой базы, создание эффективных коммуникационных каналов и механизмов сотрудничества, которые будут стимулировать развитие инноваций и технологического прогресса.

Промышленная революция произойдет, когда три ее основных элемента — интеллектуальные устройства, интеллектуальные системы и интеллектуальная автоматизация полностью сольются с физическим миром в сотрудничестве с человеческим интеллектом.

Как подчеркнул Президент Российской Федерации В.В. Путин в Указе № 145 от 28.02. 2024 о реализации концепции научно-технологического развития, — цифровизация и внедрение искусственного интеллекта в промышленность являются одними из ключевых направлений работы по достижению нашего технологического суверенитета. Россия все еще на пути к Индустрии 5.0 и у нас есть все возможности развиваться и достигать успехов в этом направлении.

Автор: Антон Савельев, аналитик Центра подготовки руководителей по научно-технологическому развитию и их команд

Редактор: Ксения Афанасенко, ведущий специалист Центра подготовки руководителей по научно-технологическому развитию и их команд