Цифровое машиностроение

Использование цифровых промышленных технологий для максимальной автоматизация производственных процессов, роботизации, создания безлюдных технологий – сегодня это ключевой вектор технологического развития производств во всем мире, который определяет их конкурентоспособность.

В мае в рамках Международной специализированной выставки «Металлообработка-2016», проходившей в ЦВК «Экспоцентр» (Москва) и собравшей почти тысячу участников из 33 стран мира, состоялся международный форум «Цифровое машиностроительное производство: проблемы и решения». Форум был организован ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» при содействии АО «Экспоцентр» и Ассоциации «Станкоинструмент».

Особенности современного этапа

Как говорилось на форуме, мы находимся на том этапе научного и технического развития, когда открываются совершенно новые горизонты технологических возможностей. С развитием технологий увеличивается количество измеряемых и контролируемых параметров для управления производственными процессами. Их обработка невозможна без использования компьютера и специальных программ. Компьютер является средством интеграции разных машин и устройств, которые никак между собой не связаны. Начавшийся процесс компьютерной интеграции специалисты считают важнейшим процессом в истории человечества с точки зрения влияния на развитие промышленности, мышление людей, их образ жизни. Сегодня уже треть машин и устройств производиться с учетом возможности подключения их к компьютеру.

Появление какой-то новой разработки в комбинации с уже используемыми технологиями становится причиной нового технологического скачка (фотоаппарат – цифровой фототоаппарат, телефон – мобильный телефон, станок – станок с ЧПУ и т.д.). На сегодняшний день такими технологиями специалисты считают IT-технологии и интернет. Именно с интернетом связано понятие «Индустрия 4.0», ставшее своего рода синонимом четвертой промышленной революции. Подключение к интернету оборудования и целых производств не только позволит сделать многие процессы более эффективными, гибкими и рентабельным, но в корне изменит традиционную логику производства, когда интеллектуальные машины будут самостоятельно, без участия человека, передавать и получать через интернет необходимую для работы информацию. Один из ожидаемых эффектов – недоступная сегодня степень гибкости производства и как следствие возможность производить единичный продукт по себестоимости массового. Ожидания, связанные с «Индустрией 4.0», подкрепляются поддержкой на государственном уровне во многих странах. Так, правительство Германии, откуда и пришло понятие «Индустрия 4.0», определило это направление как часть стратегии развития страны в области высоких технологий и выделило на ее реализацию порядка €1 млрд.

От Homo digital к Homo robotics 

Проекты «Индустрии 4.0.» предполагают активное интегрирование в технологические процессы промышленных роботов нового поколения не только в производственную, но и социальную и бытовую среду жизни людей. На сегодняшний имеют место три ключевых фактора, которые позволяют сделать достаточно уверенный прогноз, что и в нашей стране через 3-5 лет можно будет наблюдать стремительный поворот в сторону активного развития робототехники.

Так, Указом Президента РФ №623 от 16 декабря 2015 г. «О Национальном центре развития технологий и базовых элементов робототехники» робототехника включена в приоритетные направления развития науки, технологий и техники в России и в перечень критических технологий страны. Для робототехники как сферы двойного назначения государственный подход имеет принципиальное значение, т.к. найдет свое продолжение и в образовательной, и в научно-исследовательской и во внедренческой деятельности.

Вторым фактором является бурный рост в мире продаж промышленных роботов, который не имеет никакой ярко выраженной экономической причины. В 2014 г. объем продаж вырос на 27% и составили 225 тыс. роботов в год. Сейчас в мире работает 1,5 млн промышленных роботов. При нынешних темпах за 5-6 лет мировой парк роботов может удваиваться и утраиваться. К 2025 г. мировой рынок промышленных роботов может достичь $24,4 млрд, что соответствует среднегодовому темпу прироста рынка 8,3% и опережает цифры экономического развития всех стран. К 2025 г. 15-25% рабочих мест в промышленности и сельском хозяйстве в развитых странах могут быть экономически эффективно замещены роботами. С высокой динамикой развивается и сфера сервисных роботов.

Третий фактор – беспрецедентный взрыв интереса к роботам среди детей в возрасте 8-12 лет, что дает основания говорить о том, что идет поворот от Homo digital, то есть ребенка, который интересуется разными гаджетами и компьютерами к Homo robotics – ребенку, который использует эти гаджеты для управления различными подвижными устройствами. Через несколько лет эти дети придут в вузы, и вполне реальна перспектива, что робототехника будет более популярной, чем IT-технологии.

С учетом новых перспектив интересна эволюция задач решаемых робототехникой на разных этапах ее развития, которые не сменяют, а существуют сегодня параллельно. На первом этапе «робот вместо человека» человека просто заменяли роботом, а сами производственные процессы и зачастую машины оставались теми же. На втором этапе робот стал выполнять работу человека, но лучше человека (по скорости, точности, качеству), но оставался в рамках парадигмы самого человека. Сегодня речь идет о создании принципиально нового поколения роботов, возможности которых должны превосходить возможности естественных способностей человека (механических, сенсорных, зрительных, интеллектуальных и т.д.). И здесь главная научно-практическая проблемы при разработке новых робототехнологий состоит в поиске решений на стыках ранее обособленных областей знания, таких как инженерия и предметная область, в которую внедряется робот. Такими предметными областями могут выступать сельское хозяйство, медицина, шоу-индустрия и т.д.

Общие тенденции (требования мобильности, индивидуализация, забота о здоровье, безопасности и комфорте и др.) влияют и на развитие промышленной робототехники. Меняются не только задачи, которые решают роботы, но и характер взаимодействия человека и робота. Так, например, безопасность современного промышленного робота может достигаться не только за счет создания безлюдного производства или изоляции робота. Уже сегодня есть роботы, которые способны взаимодействовать с человеком, менять свое поведение в зависимости от близости человека. Есть роботы, которым оператор касанием руки может задавать новые задачи.

Среди перспективных направлений в промышленности интерес представляет мобильная робототехника. Использование роботов на мобильных платформах позволяет отказаться от дорогостоящего парка роботов. Например, системы автоматизации современных складов с использованием мобильных роботов в семь раз дешевле дорогостоящих традиционных систем. Уже сегодня мобильные роботы способны решать задачи, которые прежде в принципе были недоступны, как например, контроль и обработка большеразмерных (десятки метров) деталей, которые невозможно точно позиционировать.

Мы конкурентоспособны, но…

По сравнению с экономически развитыми странами, мы, к сожалению, более далеки от этих новых технологических перспектив. Кроме того, наши предприятия находятся в более сложных финансово-экономических условиях. Но с учетом того, что многие из них стоят перед необходимостью модернизации производства, перспективы «Индустрии 4.0» и развития робототехники необходимо рассматривать как один из важных критериев при переоснащении производств. Но финансовая составляющая остается для российских предприятий, в т.ч. машиностроения и станкостроения, ключевой проблемой.

После принятия Федерального закона от 31 декабря 2014 г. №488-ФЗ «О промышленной политике в Российской Федерации» был создан ряд инструментов для поддержки отечественного производства, в т.ч. Фонд развития промышленности. Из общего объема Фонда в 2015 г., который составил 20 млрд рублей, предприятия станкостроения получили почти 1,5 млрд руб. При том, что в масштабах объема средств Фонда это немало, для такой отрасли как станкостроение, это весьма незначительные средства. Как говорилось на Форуме, с точки зрения квалификации персонала, невысоких заработных плат, емкости внутреннего рынка наши станкостроительные предприятия конкурентоспособны. Основным фактором, сдерживающим развитие, является отсутствие «длинных» и «недорогих» денег. И не только в той же станкостроительной отрасли, но и у тех, кто заказывает станки и оборудование.

Ольга Леонтьева