Индустрия 5.0: виртуальная фабрика, цифровые двойники и промышленная метавселенная

Индустрия 5.0 (Industry 5.0) прогрессирует и изменит в будущем существующую парадигму Индустрии 4.0. Особенность 5-й промышленной революции в том, что она выдвигает на первый план исследования и инновации, как движущие силы для перехода к устойчивой, ориентированной на человека жизнеспособной промышленности. Она переносит акцент с акционерной на заинтересованную стоимость с выгодой для всех заинтересованных сторон.

Лучше всего рассматривать Индустрию 5.0, как естественную эволюцию Индустрии 4.0. Обе они решают фундаментальные проблемы, такие как цифровая трансформация, которая связывает цепочку поставок с производителями и другими заинтересованными сторонами для обеспечения качества, доступности продукции, адаптации продукции к требованиям заказчика и устойчивого функционирования.

• По сути, изменения, вызванные Индустрией 4.0, подготовили почву для развития Индустрии 5.0.

Индустрия 5.0 пытается уловить ценность новых технологий, обеспечивая процветание и рост, при этом уважая планетарные границы и ставя благосостояние человека-работника отрасли в центр производственного процесса.

Объяснение Индустрии 5.0 — чем 5-я промышленная революция полезна для нас

Индустрия 5.0 — это будущее работы, когда люди используют роботов и интеллектуальные машины для повышения производительности и экономического роста. Рабочие получат выгоду от помощи роботов с передовыми технологиями, такими как Интернет вещей (IoT) и большие данные, которые упрощают работу и отдают приоритет безопасности и сотрудничеству.

Industry 5.0 расширит возможности работников и повысит их эффективность. Центральное место в этой философии занимает концепция «кобота» — робота-гуманоида, предназначенного для совместной работы с людьми во всех аспектах производственного процесса.

Термин «Индустрия 5.0» — (Industry 5.0) был придуман в Германии на выставке CeBIT 2017 в Ганновере.

На данном мероприятии Япония представила свое видение будущего промышленной автоматизации, робототехники и интеллектуального производства. Японское изобретение под названием «Общество 5.0» породило концепцию «Индустрия 5.0» как развитие исходной идеи с усилением роли человека.

5-я промышленная революция необходима для сокращения потребления и перехода к новым формам устойчивого, замкнутого и регенеративного создания экономической ценности. Вместо того, чтобы представлять собой технологический скачок вперед, Индустрия 5.0 основывается на существующем подходе Индустрии 4.0, обеспечивая более широкий контекст для технологической трансформации промышленного производства.

Ключевые элементы 5-й промышленной революции. Индустрия 5.0 — это не радикальный отход от Индустрии 4.0, а продолжение тенденции к повышению уровня автоматизации и связи.

Три основных элемента Индустрии 5.0 — это человекоориентированность, устойчивость и жизнестойкость.

Это все области, в которых Индустрия 4.0 добилась значительных успехов, и которые будут продолжать играть важную роль в будущем. Для достижения этих целей 5-я промышленная революция будет опираться на успехи Индустрии 4.0, внедряя новые технологии и идеи.

Цель состоит в том, чтобы приносить пользу людям, планете и процветанию, а не просто извлекать выгоду для акционеров. Это приведет к справедливому процветанию для всех.

Индустрия 4.0 шла, чтобы Индустрия 5.0 могла бежать

С момента внедрения Индустрии 4.0 производственная отрасль была перестроена волной интеллектуальных приложений, в основном состоящих из киберфизических систем, в которых приложения взаимодействуют посредством межмашинной связи. Этот прогресс сосредоточился на датчиках и данных, которые демократизировали производство и повысили прозрачность операций. Это были ценные достижения, и справедливо сказать, что «Индустрия 4.0» имела хороший ход.

Так почему мы должны что-то менять? У Индустрии 4.0 есть свои ограничения. Ее ориентация на автоматизацию была новаторской, но при всем внимании к машинам жизненно важная роль человека-оператора была отодвинута на задний план.

Роботы хороши, когда все идет по плану, но к примеру когда некачественные материалы попадают в пресловутый вентилятор, машинам не хватает гибкости для диагностики и устранения проблем. То, что начинается с небольшой ошибки, может быстро перерасти в серьезную проблему. Следующее поколение усовершенствований намерено устранить это небольшое «слепое пятно».

Индустрия 5.0 основывается на фундаменте Индустрии 4.0, сохраняя то, что работает, и улучшая то, что не работает. В результате некоторые ключевые компоненты Индустрии 5.0 в производстве являются общими с Индустрией 4.0: Коботы, Интернет вещей (IoT), Большие данные, Искусственный интеллект (AI) и «Умное производство».

Давайте рассмотрим, чего эти технологии и инструменты достигли на сегодняшний день и что они могут предложить для Индустрии 5.0.

От роботов к коботам

Роботы играют важную роль в таких сложных задачах, как погрузка, разгрузка, сварка и так далее. Они невероятно точны и не возражают, когда их ставят в опасные ситуации. В результате промышленные роботы являются одним из основных столпов Индустрии 5.0 и будут использоваться для массового производства предметов личного пользования.

Однако Industry 5.0 в большей степени ориентирована на человека, поэтому мы проводим ребрендинг наших коллег-механиков, давая им название, соответствующее их новой роли. Коботы (роботы совместной работы) предназначены для синхронной работы с людьми. Механические мышцы, управляемые человеческим мозгом в Индустрии 5.0, ускоряют темпы и развитие множества операций одновременно.

Вопреки фантастическим представлениям, человеческий мозг будет питать робота лишь метафорически. Такое тесное сотрудничество между людьми и машинами позволит брендам удовлетворять требования клиентов с высокой скоростью и гибкостью. А мы все сможем сохранить свои мозги.

Индустрия 5.0 не заменит человека машиной или наоборот. Вместо этого она выбирает золотую середину, когда люди координируют производство, используя многочисленные преимущества, которые могут предложить машины. Таким образом, люди смогут сосредоточиться на решении проблем и поиске творческих решений, в то время как машины будут выполнять повторяющиеся и однообразные задачи.

Интернет вещей, большие данные и искусственный интеллект

Интернет вещей (IoT) иногда является сложной концепцией для понимания, но он предлагает большие преимущества тем, кто понимает, что он собой представляет. IoT включает в себя все маленькие гаджеты, подключаемые к сети, не только компьютеры, но и кофеварки, велотренажеры или «умные» телевизоры. Эти устройства могут собирать огромное количество оперативных данных в режиме реального времени, которые затем могут быть использованы для принятия решений на уровне производства.

Вся информация, собранная этими сетевыми устройствами, и есть те самые пресловутые Большие данные, о которых вы, вероятно, так много слышали. Но все эти данные бесполезны, если вы не можете быстро отсортировать их и отделить сигнал от шума. Именно здесь на помощь приходит искусственный интеллект.

Технологии ИИ позволяют собирать и понимать огромные объемы данных с производственного цеха для выявления тенденций, оценки и прогнозирования поведения клиентов, а также обнаружения отклонений в производственных процессах в режиме реального времени.

Эти решения помогают производителям получить сквозную видимость всей производственной деятельности на заводах, разбросанных по всему миру. Просеивание данных — монотонная задача для человека, но для искусственного интеллекта найти иголки ценной информации в этих стогах сена — легкая работа.

Общество 5.0 и промышленность 5.0

Концепции «Общество 5.0» и «Промышленность 5.0» взаимосвязаны. Обе они относятся к фундаментальному сдвигу нашего общества и экономики в сторону новой парадигмы. Концепция 5.0 фактически расширяет рамки 4.0, уделяя больше внимания социальной сфере в дополнение к промышленной: по этой причине концепции Industry 5.0 и Общества 5.0 тесно связаны.

Общество 5.0 пытается сбалансировать экономическое развитие с решением социальных и экологических проблем. Оно не ограничивается производственным сектором, а решает более масштабные социальные задачи на основе интеграции физического и виртуального пространств.

Концепция 5.0 — это общество, в котором передовые IT-технологии, Интернет вещей, роботы, искусственный интеллект и дополненная реальность активно используются в повседневной жизни, промышленности, здравоохранении и других сферах деятельности для экономической выгоды, пользы и удобства каждого гражданина.

В Обществе 5.0 такие инновации, как информационные технологии, IoT (Интернет вещей), робототехника, AI (искусственный интеллект) и дополненная реальность, используются во всех сферах повседневной жизни не только в поисках экономической выгоды, но и с целью гарантировать благополучие каждого гражданина.

«Умное производство» в Индустрии 5.0

«Умное производство» — это просто объединение всех вышеперечисленных элементов, и как только все работает в гармонии, вы становитесь частью Индустрии 5.0. Используя самородки знаний из Больших данных, полученных из Интернета вещей, люди-операторы могут принимать обоснованные решения и заставлять коботов работать для достижения эффективного результата. Невероятно, но все это не просто громкие слова, эти инструменты могут принести реальную пользу при эффективном применении.

«Умное производство» полезно при условии, что ваше внедрение будет эффективным. Все эти факторы в совокупности приводят к различным положительным результатам для предприятий. Эти технологии позволяют принимать цифровые решения и, следовательно, создавать интеллектуальный бизнес благодаря сочетанию коботов, IoT, больших данных и искусственного интеллекта.

Когда интеллектуальный бизнес хорошо оптимизирован, он по своей сути более эффективен, чем бизнес, который не использует преимущества этих технологий. Говоря простым языком, люди принимают лучшие решения на основе данных, полученных непосредственно от потребителя, чем когда они просто слепо гадают, что может понравиться незнакомцам.

Снижение производственных затрат также даст вам преимущество перед конкурентами. В то время как другие выбрасывают деньги на ветер по наитию, вы сможете принимать взвешенные решения и быть уверенным в том, что получите максимальную отдачу, прежде чем выложить свои деньги.

• Беспощадная эффективность, сокрушающая конкурентов, — это, конечно, здорово, но в конце концов вам также нужна чистая и пригодная для жизни планета. В Индустрии 5.0 это тоже предусмотрено.

Одной из основных целей Индустрии 5.0 является разработка и внедрение промышленных систем, основанных на возобновляемых источниках энергии. Она пропагандирует использование круговых процессов, которые позволяют повторно использовать и перерабатывать природные ресурсы, сокращать количество отходов и оказывать низкое воздействие на окружающую среду. Эффективность, основанная на данных, помогает и здесь, помогая получить четкую картину производственного процесса, чтобы сделать его более экологичным без ущерба для конечного результата.

Массовая кастомизация становится реальностью благодаря преимуществам новых и существующих технологий, работающих в гармонии. Информация, полученная из Больших Данных, может помочь производителям быть уверенными в том, что они производят именно тот продукт, который нужен их клиентам, сохраняя при этом окружающую среду для будущих поколений.

Переход к Индустрии 5.0

Модернизация промышленности и технологии, как стимулирующему рычагу для перехода к Индустрии 5.0 предполагает принятие нескольких взаимосвязанных концепций, которые являются основополагающими при разработке долгосрочной стратегии любой компании. Идея проста: создайте виртуальные среды и репрезентации реального мира, которые позволят вам установить новую парадигму и основные ценности в компании.

Внесение как можно большей части реальной среды в виртуальную систему дает возможность моделирования, что приводит к оптимизации по многим направлениям. Тестирование без необходимости строить заранее и меньшее использование ресурсов — вот лишь некоторые из преимуществ, которые превращают ваши процессы в более устойчивые.

В то же время виртуальные среды способствуют сотрудничеству между человеком и машиной, расширяя возможности, поддерживая, помогая и вовлекая работников в более взаимосвязанную промышленную среду, ориентированную на человека.

Наконец, возможности прогнозирования и предсказания вместе с моделированием и имитацией позволяют обеспечить гибкость и предвидение для ваших цепочек создания стоимости и поставок, тем самым достигая устойчивости. Лучший способ продвижения к Индустрии 5.0 — это моделирование реального мира с помощью цифровых двойников и использование бесконечных возможностей, которые они открывают.

Технологии и видение Индустрии 5.0

Видение Индустрии 5.0 переходит от узкого и традиционного фокуса на технологиях или экономическом росте существующей модели экономики, основанной на добыче, производстве и потреблении, к более преобразующему взгляду на рост, ориентированному на прогресс и благосостояние человека на основе сокращения и смещения потребления к новым формам устойчивого, циркулярного и регенеративного создания экономической ценности и справедливого процветания.

• Вместо того, чтобы представлять собой технологический скачок вперед, Индустрия 5.0 фактически встраивает подход Индустрии 4.0 в более широкий контекст, обеспечивая регенеративную цель и направленность технологической трансформации промышленного производства.

Индустрию 5.0 не следует понимать как хронологическое продолжение или альтернативу существующей парадигме Индустрии 4.0. Это результат перспективного видения, способ определения того, как промышленность и новые тенденции и потребности общества будут сосуществовать и согласовываться. Таким образом, Индустрия 5.0 дополняет и расширяет возможности Индустрии 4.0, приводя их в соответствие с новыми требованиями.

Цифровые двойники и виртуальный мир

Объединение новых технологий, таких как искусственный интеллект, машинное обучение и предиктивная аналитика, расширило применение цифровых двойников за пределы их первоначального предназначения. Сегодня они быстро расширяются и принимают различные формы в различных отраслях, позволяя компаниям прогнозировать и создавать с большей точностью и дальновидностью. Возможно, это даже ключ к успеху метавселенной.

Цифровой двойник — это виртуальное (цифровое) представление физического объекта, предмета, продукта, услуги, системы или процесса, способное имитировать состояние и поведение его реального аналога.

Имитация реального аналога охватывает его жизненный цикл, обновляется с помощью данных в режиме реального времени и помогает принимать решения с помощью моделирования, машинного обучения и рассуждений. Обогащенный данными, он способствует принятию решений, помогая понять прошлое, наблюдать настоящее и предсказывать будущее.

Согласно общему подходу цифрового двойника, физический мир (пространство, объект, продукт, услуга, система или процесс) «захватывается» с помощью датчиков, связанных с его различными областями функциональности и характеристиками. Датчики генерируют данные о своих характеристиках и условиях.

Затем эти данные передаются в систему обработки, которая применяет их к цифровому двойнику. Как только виртуальная модель получает информацию от датчиков, ее можно использовать для очень точного моделирования, изучения недостатков или проблем и выработки потенциальных решений или действий, которые следует применить к физическому элементу.

С появлением на горизонте метавселенной использование цифровых двойников расширилось и включает в себя здания, заводы, города, людей и процессы, что еще больше расширяет концепцию Индустрии 5.0.

Технология цифровых двойников может быть использована для переноса большей части реальной среды в виртуальную.

Возможность запуска точных симуляций распространяется на метавселенную, где они могут применяться для взаимодействия с виртуальными пользователями и мирами. В конечном счете, метавселенную можно понимать как будущий Интернет, соединительную ткань, которая связывает множество различных миров вместе, а цифровые двойники могут представлять сами миры или часть миров.

Цифровые двойники являются основным элементом метавселенной, поскольку они представляют физический мир в цифровом виде и позволяют пользователям взаимодействовать с цифровыми версиями людей, мест и вещей из любого места.

Подход ориентированный на человека

Человекоцентричный подход ставит основные потребности и интересы человека в центр производственных процессов и расширяет возможности работников за счет использования цифровых устройств, одобряя человекоцентричный подход к технологиям.

В Индустрии 5.0 — технология служит людям.

Речь идет не только о том, чтобы спросить, что мы можем сделать с помощью новых технологий, а скорее об использовании технологий для адаптации производственных процессов к потребностям работников.

Речь идет о том, как поддерживать, помогать и расширять возможности работников, учитывая их задачи и окружающую среду, давая рекомендации и предупреждения по безопасности, в то время как вы освобождаете их от малозначимых задач. Работник получает больше возможностей, а рабочая среда становится более инклюзивной. Для достижения этой цели работники должны принимать непосредственное участие в разработке и внедрении новых промышленных технологий, включая робототехнику и ИИ.

Взаимодействие человека и машины направлено на расширение возможностей и вовлечение работников в более взаимосвязанную промышленную среду. Рабочие получают большее влияние и, следовательно, большую ответственность в формировании производственного процесса с помощью виртуальных средств.

Таким образом, концепция виртуальной фабрики в Индустрии 5.0 приобретает все большую силу и значение.

Увязывание постоянно растущей автоматизации с человеческим опытом является ключевым моментом, укрепляя тем самым подход, ориентированный на человека.

Расширенный оператор — еще один ключевой подход, который направлен на расширение возможностей промышленного рабочего с помощью инновационных технологических средств, а не на замену рабочего роботами.

Это означает дополнение и расширение возможностей операторов с помощью таких технологий, как дополненная реальность, виртуальная реальность, носимые устройства, интеллектуальные персональные помощники, роботы совместной работы, большие данные, аналитика или даже экзоскелеты. При таком подходе человек остается в центре производственного процесса, а технологии позволяют получить максимальную выгоду как для компании, так и для работника.

Люди и роботы: вместе будет лучше

Потребители все чаще ищут персонализированные продукты, и хотя роботы превосходят их в создании стандартизированных изделий, они не могут обеспечить ту неосязаемую искру творчества, которая есть в людях. При создании персонализированных изделий человеческий контакт жизненно важен для производственного процесса. В действительности человек-оператор, управляющий действиями робота-машины, работает наиболее эффективно и с наименьшим количеством ошибок.

Как и все промышленные революции, Индустрия 5.0 создаст новые рабочие места, которые сейчас звучат впечатляюще футуристично.

Один из примеров — главный специалист по робототехнике, он специализируется на взаимодействии машин и операторов, а также обладает знаниями в области робототехники и ИИ.

Обучение сотрудников также будет развиваться, поскольку виртуальное образование становится все более доступным. Компании смогут сэкономить деньги, поскольку им не придется останавливать работу для обучения персонала. Ожидается также множество карьерных возможностей, связанных с взаимодействием роботизированных систем и искусственного интеллекта, а также других технологий.

Несмотря на то, что кажется, что мы только что пришли к Индустрии 4.0, и на самом деле многие компании все еще находятся в процессе перехода, очень важно смотреть и двигаться в будущее. Производственный сектор не стоит на месте, и новые технологии постоянно двигают его вперед.

Так же, как технологии Индустрии 4.0 потребовала от компаний выйти из зоны комфорта, адаптация к Индустрии 5.0 потребует открытого мышления и готовности принять меняющуюся роль производственного работника.

Что никогда не меняется, так это потребительский спрос на высококачественные товары и потребность в производителях, способных удовлетворить эти желания. Индустрия 5.0 опирается на технологии для повышения эффективности и экономии средств на производстве, но именно человеческое познание будет отличать ее от предыдущей эры автоматизации. Когда все это работает в гармонии, персонализированные высококачественные продукты могут производиться быстрее и дешевле, чем когда-либо прежде.

Устойчивое развитие Индустрии 5.0

Для того чтобы промышленность соблюдала планетарные границы, она должна быть устойчивой. Она должна развивать круговые процессы, которые обеспечивают повторное использование, повторное назначение и переработку природных ресурсов, а также сокращение отходов и воздействия на окружающую среду.

Устойчивость в Индустрии 5.0 направлена на сокращение потребления энергии и парниковых выбросов, чтобы избежать истощения и деградации природных ресурсов.

Такие технологии, как искусственный интеллект и аддитивное производство, могут сыграть здесь большую роль, оптимизируя энергоэффективность и потребление энергии, эффективность использования ресурсов и минимизацию отходов.

Идея заключается в том, чтобы объединить конкурентоспособность и устойчивость, что позволит отрасли реализовать свой потенциал в качестве одного из столпов трансформации. Отрасль должна искать новые революционные решения, применять их на практике и понимать последствия изменения своих бизнес-моделей.

Устойчивость 5.0

Устойчивость в Индустрии 5.0 означает необходимость развития более высокой степени надежности промышленного производства, чтобы лучше защищать его от сбоев. Речь идет о способности справляться с неопределенностью и изменениями и избегать хрупкости нашего нынешнего подхода к глобализации производства. Это должно быть сбалансировано путем разработки достаточно устойчивых стратегических цепочек создания стоимости, адаптируемых производственных мощностей и гибких бизнес-процессов.

Промышленность будущего должна быть приспособлена к быстрой адаптации к изменяющимся условиям для ключевых цепочек создания стоимости, чтобы обеспечить свою роль в качестве устойчивого двигателя процветания. Устойчивая промышленность Индустрии 5.0 способна противостоять уязвимостям, которые могут возникать на многих уровнях, включая заводской цех, сеть поставок и уровень промышленной системы.

Инновации в отрасли, как правило, направлены на повышение эффективности производственных линий и цепочек поставок, зачастую ценой снижения устойчивости. Разработка и внедрение стратегий смягчения последствий как краеугольного камня оптимального и устойчивого функционирования отрасли в будущем имеет решающее значение.

Инновационные технологии, включая более модульные производственные линии, заводы с дистанционным управлением, использование новых материалов, а также мониторинг и управление рисками в режиме реального времени могут помочь промышленности достичь устойчивости.

Особую роль Индустрии 5.0 будут играть инновационные цифровые технологии.

Несмотря на то, что цифровое взаимодействие позволит использовать множество устойчивых технологий, включая сбор данных, автоматизированный анализ рисков и автоматизированные меры по их снижению, растущая зависимость от цифровых технологий подвергает промышленность риску технических сбоев, вызванных неисправностями, а также кибератак. Развитие кибербезопасности, необходимой для жизнестойкой промышленности будущего, также будет играть ключевую роль.

Видение Индустрии 5.0 становится реальностью благодаря новым технологиям, инновационным технологическим решениям и продуктам, которые закладывают основу для этой современной промышленной революции.

Новые технологии работают для людей, и они должны улучшать нашу жизнь. Поэтому Индустрия 5.0 — это не только технологическая революция, но и движение, ориентированное на ценности. В идеале она подтолкнет производственный сектор к будущему, где уважение и забота об окружающей среде, а также неотъемлемая ценность человека станут основными ценностями, которыми будет руководствоваться рынок.