Промышленность-2020: приглашение к форсайту

Промышленность-2020: приглашение к форсайту. Часть 2

Во второй части статьи обратимся к последним тенденциям в развитии российского промышленного инжиниринга и предложим модель инжиниринга, которую можно использовать в будущем.

Начало статьи.

Новый тренд — цифровизация

Теперь обратимся к более современному тренду. В последнее десятилетие промышленные системы в глобальном масштабе демонстрируют появление альтернатив технологическому развитию. Потенциал цифровой трансформации, наметивший курс через автоматизированные безлюдные производства к «Индустрии 4.0», сегодня становится одним из основных направлений производственного роста. По сравнению с технологическим трендом он более универсален, поскольку охватывает фактически все отрасли, выходит в социальную среду и может распространятся на все формы человеческой активности. Цифровые решения более понятны, менее затратны с точки зрения стоимости основной части компонентов и расходов на разработку. Добавленная стоимость в техносфере устанавливается большими затратами на НИОКР, а производственные расходы определяются не только огромной стоимостью оборудования, но и сложнейшей инфраструктурой современных производств. Добавленная стоимость в «Индустрии 4.0» определяет сложнейший промышленный инжиниринг: объединение в единую киберфизическую систему инженерных коммуникаций и заново перестроенной ИT-инфраструктуры, технологических процессов и систем автоматизации, роботов и систем обработки данных, искусственного интеллекта и интерфейсов взаимодействия машин и человека.

Промышленность-2020: приглашение к форсайтуСложно сравнивать два достаточно тесно связанных направления: без развития технологий, а точнее полупроводниковой отрасли, цифровизация вовсе не появилась бы, но технологии все усложняются, кратно наращивая и затраты на НИОКР. В той же полупроводниковой отрасли, вплотную подошедшей к достижению физических пределов, расходы на разработки уже становятся непосильными для бюджетов стран и переходят к транснациональным корпорациям. Так, в 2012 году были привлечены совместные инвестиции Intel, TSMC и Samsung Electronics на общей сумму 5,193 млрд € на разработку EUV — оборудования для дальнейшей миниатюризации полупроводниковых микрочипов. Затраты только на один техпроцесс среди нескольких десятков других, пытающихся решить одну и ту же проблему увеличения производительности микроэлектроники, сегодня могут перекрывать весь бюджет страны на НИОКР. Причем технологическая модернизация производства, помимо прямых затрат на реализацию трансфера как такового, это еще три взаимоувязанных, достаточно затратных и долгосрочных процесса: закупка и установка оборудования, модернизация инженерной инфраструктуры и реконструкция производственных площадок. Как говорил один из директоров Intel Крейг Барретта, «стоимость всего завода Intel 70-х годов была равна стоимости одного кафетерия на Intel 2000 года». Расходы на строительство полупроводниковых фабрик в 2000 году варьировалась в диапазоне $200 млн — $2 млрд, а в 2018-м — $7–$33 млрд.

С другой стороны, цифровизация — процесс долгий и многокомпонентный, его можно вести поэтапно, постепенно вводя в действие отдельные системы, получая от них вполне ощутимые преференции в совершенствующемся производственном цикле. Трансфер и внедрение производственных технологий, оставаясь критически важными для передовых наукоемких отраслей, получают альтернативу. И наконец, в ситуации цифровой трансформации мы имеем некую перспективу: концепция «Индустрии 4.0» достаточно четко очерчивает границы развития, дает представление, каким будет результат и через какие этапы следует пройти для его достижения. Технологии — это гораздо более рискованный актив, мы можем только прогнозировать, в соответствии с каким трендом они станут развиваться, но всегда есть риски ошибиться в направлении, риски появления «подрывных» технологий, риски за 2–4 года строительства нового предприятия выйти на высококонкурентный рынок с более актуальными технологическими решениями. Часть из этих рисков снимается, если процессы технологической и цифровой трансформации запущены вместе.

По всем параметрам цифровизация является отличной альтернативой несостоявшемуся технологическому прорыву промышленности нашей страны, но после принятия программы «Цифровая экономика РФ» каких-то заметных событий в данной сфере не произошло. Конечно, отдельные заводы периодически рапортуют, что они уже освоили «Индустрию 4.0», которая в мире все еще остается только концепцией, но на практике это значит, что был внедрен какой-то небольшой компонент системы. Причину можно увидеть в самой программе, где один из целевых показателей «Доля организаций, использующих системы информатизации и автоматизации бизнес-процессов (CRM, ERP, SCM-системы) в общем числе организаций» в базовом значении на 2016 год составлял 15,9%. И дело даже не в том, что это ничтожно малый процент: в развитии киберфизические системы заставляют унифицировать весь управляющий предприятием программный комплекс, а чем меньше привязка к работе отдельных элементов, тем ниже затраты на системную интеграцию. Беда в том, что это показатель того, что 84,1% предприятий с прошлого века фактически не изменился: они так же управляются в ручном режиме, они так же ждут заказ от государства, игнорируя возможности рынка, который требует постоянной модернизации. Полевые исследования зачастую подтверждают это положение: непонимание внутри предприятий преимуществ цифровизации огромно, на большинстве даже нет кадров, компетентных в данном вопросе. Если по технологическим аспектам существует ответственный, главный технолог, который как минимум должен знать технологические процессы своего производства, то типичное ИT-подразделение предприятия даже не обязано вникать в круг вопросов цифрового развития, а более авторитетной структуры, как правило, не существует.

При этом цифровизация совсем не электронный документооборот или другие ИT-решения по управлению организацией или ее отдельными процессами. Сегодня уровень промышленных цифровых решений — это даже не системы автоматизации человеческого труда или исключения из человеческой деятельности повторяемых процедур, а полное, поэтапное исключение человека из производственного процесса. Именно таков смысл «Индустрии 4.0». В мировом масштабе это убирает одно из ключевых преимуществ России — дешевую и достаточно качественную рабочую силу, что подтверждается и глобальным трендом на возврат производств к локализации в собственной стране, начавшийся еще в начале 2010-х годов.

Уровень цифровизации отечественной промышленности на момент принятия программы крайне низок. Инструментарий его внедрения, инжиниринг, в принятой системе регулирования развивается крайне медленно в силу заложенных в самой же системе противоречий. Это отнюдь не значит, что все развитие в промышленности остановилось: и новые технологические направления появляются, и высокотехнологичные объекты строятся, и сильные инжиниринговые компании развиваются. Инжиниринговые структуры Росатома, например, вполне успешно строят атомные электростанции в нескольких странах, хотя нужно сделать оговорку, что все происходит в формате международных EPC/EPCM-контрактов. Но это развитие происходит не благодаря, а вопреки системе. И если такое положение вещей в докризисной экономике еще можно было оправдать максимой «что нас не убивает, делает нас сильнее», то сейчас это становится вполне осязаемой угрозой. С началом пандемии многократно звучали прогнозы международных экспертов, что она подтолкнет развитие цифровизации, и это логично, поскольку коронавирус показал хрупкость ориентированных на человека промышленных систем. В ситуации, когда альтернатива уже есть и концептуально описана в терминах «Индустрии 4.0», она обязательно появится. И если ранее это было вопросом конкуренции, то сейчас переходит в разряд вопросов безопасности.

Исходя из увеличившихся требований к промышленным инжиниринговым компаниям со стороны цифрового сегмента и существующего уровня технологического развития промышленности, современная российская модель промышленного инжиниринга должна включить ряд функций:

  • комплексный технологический аудит и анализ цифровой зрелости предприятий перед стартом процессов модернизации и техперевооружения с участием исследовательских центров и центров технологических компетенций;
  • инжиниринговая оценка инвестиционных замыслов и проработка проектов на ранней стадии;
  • предварительная проработка технологических и цифровых решений, их интеграции в единую систему через инструменты цифрового BIM-моделирования с дальнейшим использованием результатов при надзоре за ходом реализации проекта и обслуживании объекта на всех этапах его жизненного цикла;
  • квалифицированное управление проектом на всех этапах его реализации (EPCM-контрактинг);
  • легализация работ по управлению проектом, стоимость которых также входит в прямое противоречие с мировой практикой, где нагрузка на квалификацию подрядчиков в технологически сложных комплексных проектах всегда разделена с уровнем квалификации управляющей проектом инжиниринговой организации. В России уровень надзора со стороны профессиональных инжиниринговых компаний заменен государственными административными инструментами, в результате целевая направленность сложнейших проектов определяется в непрофессиональной среде, а за их реализацию отвечают подрядчики, чей профессионализм системно ограничен их узкой специализацией. С момента инициирования проекта общей картиной, что должно быть построено, как и на каких принципах это будет работать, зачастую просто никто не владеет, но в мировой практике для подобных ситуаций созданы механизмы управления проектными работами через включение в процесс инжиниринговых компаний;
  • точная оценка объемов и стоимости работ на этапе подготовки сметной документации, гибкая, разбитая на несколько этапов система финансирования проектов, учитывающая условия закупки материалов и оборудования длительных сроков поставки, а также непрофильные расходы инжиниринговых компаний и подрядчиков по обеспечению условий страхования и банковских гарантий;
  • комплексная реализация проектов единым подрядчиком по нескольким видам связанных работ, в том числе и не учитывающиеся в модели EPC-контрактинга работы по системной интеграции.

 

Современная российская модель промышленного инжиниринга

Цифровой и технологический аудит

Промышленность-2020: приглашение к форсайтуПервый и обязательный этап любого инвестиционного проекта модернизации, реконструкции или техперевооружения — это аудит состояния технологических активов и внедренных на предприятие цифровых систем, для проектов, предполагающих создание объекта с нуля, — построение идеальной модели с перечнем наиболее перспективных на текущем технологическом уровне техпроцессов и информационных систем. Инициировать аудит должен заказчик проекта, оценивать его результаты — инвестор, проводить — инжиниринговая компания, ответственная за предынвестиционную проработку и организацию взаимодействия с профильным для рассматриваемого технологического направления исследовательским центром. Даже с использованием широкой партнерской сети с ведущими отечественными технологическими институтами и зарубежными компаниями, лидирующими в области развития технологий, проведение аудита — задача достаточно сложная.

Поэтому сама задача должна быть реализована в формате цифрового решения, выполненного не только на базе традиционных возможностей матстатистики, но и с внедрением современных инструментов бизнес-аналитики на основе Big Data, что позволит постоянно проводить мониторинг развития выбранных техпроцессов, возможностей оборудования и изменений функциональных характеристик изделий. В результате выбор технологических решений станет прозрачным и обоснованным, ежегодные изменения технологического направления будут прослеживаемы и планируемы, появятся новые цепочки создания стоимости, приоритеты развития цифровых/технологических изменений будут расставлены таким образом, чтобы получить синергетический эффект от их реализации. В развитии данные, полученные в результате аудита, могут лечь в основу создания (через внедрение цифрового двойника) оперативных центров контроля состояния связанной сети предприятий, отдельных направлений и даже отраслей с возможностью долгосрочного планирования и централизованного перераспределения производственных задач. Цифровой и технологический аудит предоставляет исчерпывающие данные для определения стратегии развития предприятия, определяет положение предприятия в технологической среде и дает базовые направления для увеличения производительности и эффективности производства через модернизацию предприятия/продуктовой линейки, трансфер технологий, варианты дальнейшей диверсификации.

 Предынвестиционная инжиниринговая оценка

 Технологический аудит определяет базовые направления развития предприятия, на его основе формируется техническое задание на проектирование, но он не предполагает спецификации оборудования, инженерных систем или этапов выполнения работ. Дефицит квалифицированных кадров и грубейшие просчеты, допущенные на этапе проработки инвестиционного замысла, уже привели к целому ряду запущенных вхолостую производств с устаревшими технологическими решениями или заведомо неконкурентоспособной продукцией. Даже при проведении детального аудита цифровых и технологических возможностей любой проект модернизации. техперевооружения или реконструкции должен быть рассмотрен организацией, которая этот проект будет реализовать. В существующей практике компании-подрядчики борются за тендер по определенным заказчиком техническому заданию (ТЗ), обоснованию цены, проекту контракта. Зачастую ТЗ далеко от существующих реалий технологичности и цифрового потенциала, но на этапе борьбы за тендер что-либо менять уже крайне проблематично, особенно в условиях проведения нескольких взаимосвязанных тендеров. А если проект достаточно масштабен, то тендеров должно проводиться сразу несколько тендеров, поскольку антимонопольное законодательство запрещает их объединять.

В предлагаемой модели после обязательного этапа техаудита следует инжиниринговая проработка технического задания, оценка технологических условий для проектирования, спецификация оборудования и меры по развития цифрового потенциала. Отлично показавший себя формат научно-технических советов может стать в данной структуре своеобразным экспертным комитетом для определения наилучших технологических решений. В этом формате он должен включать представителей предприятия-заказчика, инжиниринговой компании и исследовательского учреждения, вошедших в проект на этапе аудита. Таким образом функции по предынвестиционной проработке технологического и цифрового сегмента переходят от заказчика в тандем инжиниринговая компания — профильный по технической специализации институт, здесь же проводится оценка проекта не только по его капитальным затратам, но и по целевым показателям эксплуатации проектируемого объекта: продукция, технологии, возможности будущей диверсификации продуктовой линейки. Заказчик участвует в процессе, но самостоятельно разрабатывает только проект контракта. Только после этого грамотно сформулированное и технически обоснованное ТЗ, обоснование цены, проект контракта переходит на этап тендерной борьбы.

Проектное BIM-моделирование

Современный уровень проектирования сконцентрирован вокруг проектного моделирования, где объект строительства создается как единое целое, а изменение одного из его компонентов и систем автоматически изменяет все связанные с ним параметры и элементы, вплоть до чертежей, визуализаций, спецификаций и календарных графиков. Его преимущества бесспорны в борьбе с возникающими в процессе проектирования коллизиями и ошибками, кратно уменьшают сроки проектирования и т. д. Достоинства системы для проектирования очевидны, но особенно важна функция создания цифрового двойника — цифровой модели предприятия, отражающей в реальном времени все действующие на предприятии процессы. На его базе осуществляются строительно-монтажные работы, оценивается качество работ подрядчиков, достигаются плановые показатели сроков и этапов реализации. После сдачи объекта цифровой двойник становится базовой моделью для обслуживания предприятия на всех этапах его жизненного цикла и организации работы на принципах «цифровой фабрики».

Мировой опыт показывает плавный переход к BIM-проектированию через ряд государственных защитных механизмов, и этот опыт может транслировать и Россия. В Великобритании с 2012 года использование BIM законодательно поощрялось, а с 2016-го стало обязательным при строительстве за бюджетные деньги. В Италии с 2019 года на государственные тендеры по строительству должны подаваться проекты только с применением BIM. Правительство Дании требует применять BIM для всех проектов от 2,7 млн € с любым уровнем поддержки правительства или муниципалитетов. Сингапур, инициировавший исследования в сфере BIM еще в начале 1990-х, c 2015 года установил обязательное применение BIM при проектировании зданий общей площадью более 5000 кв. м, с 2016-го архитектурные разделы проектов зданий, с 2017 года конструктивные расчеты и инженерные сети принимаются на экспертизу только в BIM-формате. В США Агентство по строительству и эксплуатации федеральных зданий (GSA) требует использование BIM-технологий с 2007 года.

В России законотворчество в сфере BIM-моделирования начато в 2015 году, но нормативно-правовая база так и не утверждена, что неудивительно, поскольку рынок ограничивается достаточно простыми типовыми решениями и запрос на его развитие формируется гражданским сектором. Однако данная модель ориентирована на проекты с высоким уровнем технологической, цифровой и конструкционной сложности, она слабо затрагивает гражданское строительство, на этом и можно строить принципы регулирования. Казалось бы, логично внедрение BIM-систем на уровне проектирования конструкционно и технологически сложных объектов, но для промышленных проектов характерно дополнение BIM-систем, успешно работающих на достаточном для гражданского строительства уровне AEC (разделы проектирования архитектуры, инженерные системы, строительные конструкции), специализированными системами цифрового моделирования. Их базовая задача — связать разделы AEC с прорабатываемыми технологическими решениями (том ТХ в отечественной проектной документации), отвечающими за подготовку технологической схемы производственного процесса, комплектацию установок, расстановку технологических линий и их оптимальное подключение к инженерной инфраструктуре.

Выбор BIM-систем, конечно, зависит от задач проектирования, но в любом случае сертифицированное рабочее место одного инженера достаточно резко увеличивается в стоимостном выражении. Первоначальные годовые инвестиции на одно рабочее место, включая стоимость софтверных лицензий, поддержки, затрат на «железо», в том числе серверное с соответствующим ПО, персонал, составят $20–80 тыс., в зависимости от специфики деятельности инженера. Даже для минимального штата (30 инженеров по различным направлениям) проектной организации, занятой реализацией технологически сложных проектов в России, такие затраты неподъемны. Поэтому меры по регулированию нужно принимать как минимум с годичным переходным периодом, совмещая их с программой стимулирования даже не столько самих BIM-систем, сколько дополнительных специализированных модулей. BIM-моделирование позволит повысить качество проектных работ и уменьшить нагрузку на квалификацию инженерных кадров. BIM-системы и модули, связывающие BIM с технологическими решениями, которые чаще всего имеют отраслевую привязку, это AVEVA Schneider (химия, энергетика, судостроение), Hexagon PPM (нефтехимия, горная промышленность, металлургия), DASSAULT (авиакосмическая, оборонная, химическая промышленность). Эти продукты защищены патентами, дорогостоящи и сложны для разработки.

Оптимальный вариант — создание собственной национальной системы BIM-моделирования, но фактически реализация такого проекта слишком сложна, проблематична с точки зрения компетенций и сроков разработки и тестирования. Поэтому на данный момент единственный выход — это использование иностранных систем. Конечно, вариант разработки в кооперации с близкими по уровню развития странами, прежде всего, рынками стран БРИКС оказался бы дешевле и практичнее. Главный смысл совместной разработки — создание единой цифровой концепции «Индустрии 4.0» на территории стран БРИКС. Сегодня рост спроса на промышленное строительство формируют рынки Индии и Китая, на существующем уровне развития отечественного инжиниринга у России нет шансов попасть не только на устоявшиеся рынки, охваченные крупнейшими транснациональными корпорациями, но и на рынки развивающихся стран.

Комплексные модели инжиниринга

Любые решения в технологической среде без их интеграции в цифровой комплекс предприятия становятся неэффективными, что повышает ответственность инжиниринговых компаний за решения в области системной интеграции. В свою очередь из-за этого увеличивается доля привлеченных специализированных подрядчиков. Работу с ними можно организовать только через функцию единого управления проектной деятельностью на всех этапах осуществления проекта. Существовавшие практики надзора со стороны заказчика чаще всего приводили к деградации заложенных технологических решений на этапе реализации, с развитием цифрового направления компетенции заказчика должны стать сравнимы с крупным проектным институтом и многофункциональным интегратором, что практически невыполнимо. Следовательно, инжиниринговая компания должна действовать в рамках разработанного типового EPCM-контракта, по которому будут осуществляться работы по управлению ходом проекта. Формат EPC, закрытый нормами антимонопольного законодательства в части реализации одной компанией проектных и строительных работ в сочетании с поставками технологического оборудования и строительных материалов, наиболее приспособлен к реализации технологически сложных проектов. Объединив комплекс перечисленных видов работ, инжиниринговая компания устраняет целый ряд промежуточных операций, напрямую влияющих на эффективность сдаваемого в эксплуатацию объекта. В этот же комплекс войдут и работы по системной интеграции, хотя рынок еще не артикулирует данное требование, но с развитием цифрового сегмента оно обязательно возникнет.

Соответствие принципам, заложенным в концепции «Индустрия 4.0»

Концепция «Индустрия 4.0» подразумевает кардинальную смену принципов построения промышленных объектов. Понятие возникло в 2011 году и эволюционирует параллельно с развитием включенных в нее технических решений, отраслевой и страновой специфики, что зачастую вносит путаницу в понимание термина. В данной связи лучше определить «Индустрию 4.0» не с помощью перечня постоянно меняющихся, поглощаемых новыми и непропорционально развивающихся технологий, а с использованием функционального подхода.

  • Высокое качество продукции за счет автоматизации и роботизации производства, отсутствия отбракованных изделий, в случае нерентабельности робототехнических решений в переходный период — превентивное устранение брака посредствам цифровизации производственных процессов.
  • Высокая эффективность производства за счет ускоренного внедрения новых технологических и производственных решений.
  • Высокая планируемость будущей загрузки предприятий, снижение издержек за счет оптимизации ресурсоемких процессов и планирования эксплуатационных расходов. Предиктивная аналитика дает возможность получения многоуровневого прогнозного ресурса: от планирования загрузки технологических линий до мониторинга внедрения новых продуктов.
  • Увеличение конкурентных преимуществ в пределах производственного цикла. Переход от вертикальной интеграции производственных процессов к горизонтальной, при которой производственный цикл не концентрируется в рамках одной тяжеловесной и слабо управляемой компании, а распределяется между несколькими компаниями, выпускающими близкие товары/услуги в одной производственной нише.
  • Высокая гибкость производственных процессов, быстрая автоматизированная перенастройка ведет к кастомизации продуктовой линейки, промышленный продукт, изготовленный по индивидуальному дизайну, становится стандартом.
  • Полная производственная загрузка за счет минимизации простоев оборудования и производственных аварий.
  • Прямое взаимодействие «продукт — потребитель», смерть традиционного маркетинга и замена на автоматический сбор и машинную обработку данных. Оптимизация производства как под выпуск нестандартной продукции с заданными техническими характеристиками (персонализированное производство), так и для выполнения типовых операций.

Базовым для «Индустрии 4.0» является предельный уровень автоматизации и цифровизации: ручной механический труд исключается за счет роботизации, инструменты искусственного интеллекта обеспечивают принятие решений, широкие возможности передачи данных и их интерпретации на уровне человек-машина предоставляют возможность восприятия машиной потребностей человека. Итог — «безлюдное производство» и полное исключение человека из производственных отношений, автоматизация логистики и традиционных маркетинговых инструментов.

Промышленность-2020: приглашение к форсайтуИнжиниринговые компании должны соответствовать вызовам нового витка промышленной революции, для которого характерны цифровизация и развитие киберфизических систем, но в модели, существующей в России, они не соотносятся даже с требованиями предыдущего этапа, связанного с ростом полупроводниковой отрасли, миниатюризацией электронных компонентов и систем. Экономист Кэрол Коррадо показала, что ежегодные инвестиции фирм в нематериальные активы, такие как программное обеспечение, бренды и интеллектуальная собственность, превышают их инвестиции в здания, оборудование и другие физические активы. Частично это связано с тем, что продукты стали более сложными. Например, сейчас на программное обеспечение приходится 10% стоимости новых автомобилей, и, согласно прогнозу компании McKinsey, ожидается, что к 2030 году эта доля вырастет до 30%. Мы не можем пропустить тренд цифровизации, но для этого нам нужно развитие не только напрямую ответственной за эту сферу ИT-отрасли, но и восстановление научного потенциала и приведение промышленного инжиниринга в соответствие с мировыми трендами.

В заключение приведу слова гендиректора «Мостотреста» Владимира Власова, сказанные 16 апреля на совещании президента России Владимира Путина о ситуации в строительной отрасли: «Нельзя останавливать работу по проектированию, по заключению новых контрактов! Система строительства инерционна: через три, через шесть месяцев, когда нам будет необходимо заняться восстановлением темпов, самым страшным будет попасть в вынужденный простой по этим причинам!» Да, единственный сценарий сейчас: продолжать работать, пристально следить за ситуацией у поставщиков и заблаговременно проработать альтернативные цепочки поставок. Кто-то считает, что на это требуются месяцы и годы, но мне кажется, в простом алгоритме заключаются несколько меньшие временные рамки. Кроме того, существующая заминка, связанная с пандемией, — отличный шанс оценить слабые стороны существующей системы и попытаться скорректировать их, поскольку всех нас ждет довольно существенная турбулентность в привычном промышленном и экономическом устройстве, и все, что мы можем противопоставить ей — это эффективность, оптимизация и цифровизация процессов. Как отметил гендиректор Национальной инжиниринговой корпорации Алексей Трошин, «развитие научной и интеллектуальной деятельности в эпоху всесторонней цифровизации должно двигаться синхронно с вызовами современности: все процессы, поддающиеся логическому описанию, будут оцифрованы; все решения, требующие анализа больших объемов данных, будут приниматься искусственным интеллектом или при его непосредственном участии».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.