Мировой опыт внедрения проектов в сфере Индустриального (Промышленного) Интернета вещей

6 декабря 2016 г.

В настоящем исследовании консультанты J’son & Partners Consulting проанализировали и систематизировали примеры реализации индустриального Интернета вещей крупнейшими промышленными компаниями мира в различных отраслях экономики.

Команда ведущих аналитиков J’son & Partners Consulting собрала данные по успешным кейсам внедрения технологий Интернета вещей в промышленности (около 60 примеров) и в других отраслях экономики (более 30 примеров).

Ключевые факторы, оказывающие влияние на развитие индустриального (промышленного) Интернета вещей

В ведущих странах мира как одно из главных направлений стратегического развития экономики рассматривается диджитализация всех сфер, в том числе и сферы промышленного производства.

Развитие инфокоммуникационных технологий нового поколения в последнее десятилетие представляет для промышленных предприятий беспрецедентные возможности по переходу на качественно новый уровень эффективности осуществления производственных процессов.

Внедрение современных инфокоммуникационных технологий в производственные процессы способствует практическому решению таких важнейших задач, как:

• рост рентабельности производства;
• повышение производительности оборудования;
• снижение материальных и энергетических затрат;
• оптимизация трудозатрат персонала;
• улучшение условий труда персонала;
• повышение качества выпускаемой продукции;
• рост конкурентоспособности на глобальном рынке.

Практически всеми ведущими игроками мирового рынка в сфере автоматизации, интеллектуального управления и Hi-Tech ведутся разработки и практическая апробация пилотных и коммерческих проектов в промышленности, основанных на применении современных технологий построения масштабных компьютерных сетей, применении новых методов и продуктов обработки больших массивов данных, развитии облачных решений.

Важную роль в развитии этого перспективного направления играют такие глобальные компании, как:

• Cisco;
• ABB;
• GE;
• Emerson;
• Siemens;
• Bosch;
• Rockwell Automation;
• Dell;
• Mitsubishi Electric и другие.

В связи с этим большую ценность представляет анализ передовых практик в сфере реализации проектов промышленного Интернета, выявление ключевых направлений развития этой технологической области, а также идентификация наиболее востребованных на рынке продуктов и сервисов.

Мировые тенденции перехода различных отраслей экономики на использование модели Интернета вещей

Мировая промышленность сегодня стоит на пороге четвертой технологической революции, с которой связывают возможности кардинальной модернизации производства и экономики, а также появление таких явлений, как цифровое производство, экономика «совместного использования» (Shared Economy), коллективное потребление, «уберизация» экономики, модель облачных вычислений, распределенные сети, сетецентрическая модель управления, децентрализация управления и т. д.

Индустрия 4.0, технологической основой которой является Интернет вещей (IoT, Internet of Things), — это совершенно новая форма организации труда и бизнес-моделей оказания услуг. В наиболее прогрессивном сценарии реализации — это полностью оцифрованное и автоматизированное производство, которое управляется интеллектуальными системами в режиме реального времени, без участия человека, выходящее за границы одного предприятия, с перспективой объединения в глобальную промышленную сеть вещей и услуг.

Фактически создается облачная модель завода, где в виртуальном пространстве воссоздается весь производственный процесс и жизненный цикл продукции — от разработки идеи, проектирования, дизайна до производства, поставки конечному заказчику, эксплуатации, обслуживания и утилизации.

Цифровая копия завода позволяет еще до начала производства выстроить оптимальную производственную, логистическую, ресурсную цепочку, просчитать ее стоимость, провести оптимизацию: подобрать оптимального по стоимости и срокам поставщика, транспортную компанию, выбрать оптимальные материалы. Становится возможным оперативно внести изменения в производственный процесс на любом этапе, переоснастить оборудование, провести гибкую переналадку, изменить функционал производимой продукции. В случае же объединения нескольких предприятий в единую сеть эффективность и потенциал производства многократно возрастают.

В случае облачной модели организации производства и оказания услуг становится возможным не продавать человеку машину или трактор, а продать (по подписке) только функцию от нее, когда покупатель платит только за километраж или площадь вспаханного поля. При этом обслуживание, ремонт, заправку и другие эксплуатационные задачи производитель берет на себя. Тем самым достигается кардинальное удешевление стоимости владения для покупателя и максимальная утилизация продукции и средств производства для производителя (подробнее в Исследовании).

Индустриальный Интернет вещей кардинально изменяет всю экономическую модель взаимодействия «поставщик — потребитель», что позволяет:

• автоматизировать процесс мониторинга и управления жизненным циклом оборудования;
• организовать эффективные самооптимизирующиеся цепочки от предприятий — поставщиков до компаний — конечных потребителей;
• перейти к моделям «экономики совместного использования» и многое другое.

В наиболее продвинутых случаях индустриальный Интернет вещей позволяет не только повысить качество технической поддержки оборудования с использованием развитых средств телеметрии, но и обеспечить переход к новой бизнес-модели его эксплуатации, когда оборудование оплачивается заказчиком по факту использования его функций.

Перспективы глобального рынка Интернета вещей в отраслевом разрезе

Аналитики многих международных аналитических агентств прогнозируют широкое применение концепции Интернета вещей в различных отраслях экономики.

Компания Ovum прогнозирует, что общий объем соединенных устройств, применяемых в различных сегментах мировой экономики, достигнет около 530 млн штук в 2019 году, при этом наибольшее число таких устройств будет в сфере энергетики и ЖКХ, на транспорте, в промышленности, здравоохранении и торговле.

Ключевым драйвером роста станет продолжающееся снижение стоимости сенсоров и оборудования, услуг связи, обработки данных и системной интеграции, с одной стороны, и снижение издержек и повышение выручки предприятий, которые внедряют инновационные решения, с другой стороны.

По мнению Machina Research и компании Nokia, доходы глобального рынка индустриального Интернета вещей достигнут 484 млрд евро в 2025 году, а основными отраслями станут транспорт, промышленность, ЖКХ, здравоохранение и применения для умного дома. При этом общие оценки рынка Интернета вещей (пользовательского и корпоративного) в мире Machina Research и Cisco оценивают до 4,3 трлн долларов в 2025 году.

Типовые результаты проектов IIoT

Обобщение результатов, проанализированных в ходе настоящего исследования проектов Интернета вещей, показывает, что важным достигаемым результатом его внедрения является возможность кардинального изменения всей экономической модели взаимодействия «поставщик — потребитель».

Во-первых, применение датчиков контроля работы оборудования с выходом в Сеть позволяет производителю оборудования удаленно контролировать его работу, своевременно проводить регламентные работы, предсказывать аварии и проводить планово-предупредительный ремонт или заранее подготовить необходимые детали на замену и т. п. Таким образом, мы говорим о том, что Интернет вещей является эффективным инструментом управления жизненным циклом продукции.

Во-вторых, знание о фактической и планируемой загрузке производственного оборудования, соединенного с Сетью, позволяет организовать автоматическую сеть заказов между различными производствами в длинной цепочке от поставщиков материалов до потребителей конечной продукции. Это достигается путем подключения всех производственных площадок к единой программной платформе, причем ее участниками могут являться юридически разные компании. Такая модель кардинально оптимизирует транзакционные издержки в кооперационных цепочках, которые приобретают качество самооптимизирующихся. Другими словами, применение концепции Интернета вещей позволяет максимально оптимизировать кооперационные связи для всей цепочки предприятий-участников с целью достижения наиболее экономически эффективного результата для конечного потребителя.

В-третьих, это касается перехода от модели продажи устройств и оборудования, измеряемых количеством поставленного оборудования, к модели продажи функционала (результатов использования) устройств и оборудования «по требованию». Например, когда компания продает не просто компрессоры, а сжатый воздух с четко определенными и гарантированными параметрами. Таким образом, в наиболее продвинутых случаях речь может идти не просто о новом качестве технической поддержки оборудования (с использованием развитых средств телеметрии), но и об иной бизнес-модели его эксплуатации, когда оборудование вообще не передается в собственность заказчика, а оплачивается им по факту использования его функций. По такому принципу работают, например:

• крупнейший поставщик промышленных компрессоров Kaeser — оплата компрессорного оборудования происходит по объему произведенного им сжатого воздуха;
• производитель сельскохозяйственной техники John Deere — оплата фактического времени использования сельскохозяйственной техники (тракторов);
• многие другие ведущие производители промышленного оборудования и потребительской техники, описанные в отчете.

Важно отметить, что продажа «по требованию» — это ключевая характеристика облачного сервиса. Интернет вещей выступает в качестве необходимой технической компоненты для расширения облачной модели за рамки информационно-коммуникационной индустрии. В тех отраслях экономики, где ИКТ-оборудование не является конечным продуктом, а вычислительные и коммуникационные системы применяются как вспомогательные (для компьютеризации управления другими видами оборудования и устройств, так называемые встроенные системы), модель облачных вычислений приобретает формат контракта жизненного цикла, то есть новой модели взаимоотношений в цепочке «поставщик — потребитель».

Типовой результат проекта IoT — кратное повышение эффективности всех участников экосистемы IoT не только в сфере ИКТ и финансов, где продукт может быть создан и потреблен в полностью цифровом виде, но и в отраслях материального производства. Причем по мере роста масштаба этих экосистем их эффективность растет, а не снижается, в отличие от построенных по традиционному принципу кооперационных цепочек, где рост издержек пропорционален квадрату роста численности персонала взаимодействующих предприятий.

Следствием такого типового результата проектов IoT является рост конкурентоспособности участников экосистем IoT в глобальной системе разделения труда и рост их акционерной стоимости, когда претерпевающая IoT-трансформацию «традиционная» компания, достигая сравнимой с «технологическими» компаниями эффективности, начинает оцениваться инвесторами по коэффициентам облачных/технологических компаний, таких как Google, Amazon и других аналогичных.

Именно динамика акционерной стоимости является основным финансовым результатом перехода на бизнес-модель, базирующуюся на принципах IoT.

Приоритетные отрасли внедрения решений промышленного Интернета

В отчете рассмотрены практические результаты реализации проектов в сфере промышленного Интернета за рубежом.

Исследование включает в себя примеры успешных реализованных проектов в сфере промышленного Интернета, охватывающие такие ключевые отрасли, как:

• горнодобывающая промышленность;
• нефтегазовая промышленность;
• химическая промышленность;
• металлургическая промышленность;
• целлюлозно-бумажная промышленность;
• пищевая промышленность;
• мебельная промышленность;
• фармацевтическая промышленность;
• микроэлектронная промышленность;
• промышленность строительных материалов;
• автомобилестроение;
• машиностроение.

Анализ лучших мировых практик показывает, что основными сферами применения решений в сфере промышленного Интернета являются производства, характеризующиеся наличием одного либо нескольких следующих важных условий:

• выпуск широкой номенклатуры продукции, использование значительного перечня комплектующих;
• потребность в повышении качества выпускаемой продукции и снижении степени брака;
• потребность в обеспечении эффективного сервисного обслуживания ранее поставленной продукции;
• потребность в снижении эксплуатационных затрат производства;
• значительная энергоемкость производства;
• сложные производственные условия;
• потребность в оперативной диагностике неисправностей технологического оборудования для снижения незапланированных остановок производства;
• потребность в обеспечении высокой производительности персонала;
• потребность в обеспечении безопасности персонала;
• необходимость системной интеграции широкого спектра различного технологического оборудования различных производителей в единый производственный комплекс.

Особое внимание в исследовании уделено анализу практических результатов реализации проектов в сфере промышленного Интернета, полученных на предприятиях крупнейших транснациональных компаний. В частности, подробно рассмотрены результаты внедрения указанных технологий на предприятиях таких глобальных корпораций, как:

• Akzo Nobel;
• BASF;
• Boliden;
• Bosch;
• British Petroleum;
• Coca-Cola;
• Daimler;
• General Electric;
• Goldcorp;
• Honda;
• Intel;
• Konecranes;
• Nestle;
• Osram;
• Potash Corporation;
• Pirelli;
• SKF;
• SEAT;
• Siemens;
• The Anglo Platinum Group идругие.

Применение мировой практики в реализации IoT-проектов в России

Технологические системы и оборудование промышленно развитых стран становятся интеллектуальными и объединенными. Предприятия интегрируются в глобальные промышленные сети для объединения сети производственных ресурсов и глобальных приложений.

Современные промышленные лидеры за рубежом уже сейчас имеют оцифрованное, подключенное в сеть, роботизированное оборудование, оснащенное датчиками и IT-системами. На протяжении последних 10–20 лет в условиях трансформации производственного процесса компании отлаживают новые способы управления, анализа и применения получаемых данных (BigData), достижения эффективности. В настоящее время мировые производители движутся в сторону масштабирования и внедрения искусственного интеллекта в производство, что способно полностью исключить человека из рутинных процессов. Использование новых цифровых моделей управления выходит далеко за рамки информационно-коммуникационной индустрии, а IoT выступает необходимой технической компонентой для реализации IoT-проектов в различных отраслях экономики.

Государственные инновационные и промышленные программы развития других стран основываются на понимании, что инновационные промышленные технологии и разработки способны усилить все отрасли экономики, которые могут быть модернизированы.

В связи с этим для отечественной промышленности открываются как новые возможности, так и угрозы: к кратному отставанию по производительности труда и качеству производимой продукции может добавиться отставание в переходе на новые принципы взаимодействия в цепочке «поставщик — потребитель». Это может привести к принципиальной невозможности конкурировать с ведущими международными промышленными концернами, как по себестоимости продукции, так и по скорости исполнения заказов.

Основным вызовом в среднесрочной перспективе в случае непринятия адекватных мер для России является угроза утраты конкурентоспособности на мировой арене и увеличение разрыва по показателю производительности труда от США, с четырехкратного в 2015 году до более чем десятикратного в 2023 году; в долгосрочной перспективе — возникновение практически непреодолимого технологического барьера между Россией и ведущими технологическими державами, делающими ставку на внедрение высокоэффективных технологий и сервисных моделей развертывания, совместную эксплуатацию ИКТ-инфраструктуры и программных приложений, таких как виртуализация сетевых функций и автоматическое программное управление ими. Это может привести к технологической изоляции и деградации.

В оптимистичном сценарии появление и ускоренное внедрение принципиально новых бизнес- и сервисных моделей в идеологии IoT с учетом государственной поддержки (сквозного включения проектов в государственные приоритеты и программы) и в сопровождении НИОКР, а также возможность создания открытой конкурентной экономики техническими средствами, опирающимися на принципиальное изменение роли ИКТ в управлении производственными предприятиями, будет являться ключевой точкой роста промышленности и экономики России на ближайшие три и последующие годы.

Если учесть, что по показателю производительности труда, то есть по интегральному показателю эффективности использования ресурсов, Россия отстает в 4–5 раз от США и Германии, то потенциал роста для нашей страны кратно выше, чем у так называемых развитых стран. И этот потенциал необходимо использовать благодаря совместным, хорошо скоординированным усилиям государства, бизнеса, игроков, научных и исследовательских организаций.

Большое значение приобретают совместные формы работы государства, науки и бизнеса (производственные компании, в частности) для обмена знаниями, технологиями, идеями и совместной реализации проектов в условиях комплексных экосистем и необходимости привлечения партнеров с разной специализацией.

Очевидно, экономический кризис будет подталкивать российский бизнес к реализации проектов повышения эффективности. Если учесть, что переход на использование IoT-модели позволяет повысить ее в разы, а не на доли процентов, причем практически без капитальных вложений в модернизацию основных фондов, то можно рассчитывать на то, что уже в этом году мы увидим не единичные «истории успеха» новых IoT-проектов в России.

Анализ результатов внедрения наиболее успешных практик в сфере промышленного Интернета показывает, что срок окупаемости таких проектов в большинстве случаев не превышает нескольких месяцев.

Проекты IIoT реализуются либо запланированы к реализации практически всеми ведущими мировыми игроками в широком спектре отраслей. При этом особое внимание внедрению указанных технологий уделяется в таких ключевых для России отраслях, как горнодобывающая и химическая промышленность, металлургия, машиностроение, нефтегазовый сектор.

Таким образом, для отечественных предприятий особую важность представляет адаптация и внедрение наиболее успешных мировых практик в сфере промышленного Интернета как одного из важных условий достижения конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынках.

Примеры (кейсы) внедрения проектов Индустриального (Промышленного) Интернета Вещей

Кейс 1: Компания Akzo Nobel

Источник: GE

Кейс 2: Компания General Electric

Источник: GE

Кейс 3: Компания Sierra Gorda

Источник: Cisco

Источник: J’son & Partners Consulting