Зачем предприятиям нужна выделенная мобильная сеть

Пандемия COVID-19 внесла свои коррективы в планы развития многих отраслей промышленности: мировые рынки испытывали общий экономический спад, возникли проблемы с людскими ресурсами, и до сих пор аналитики не могут сойтись во мнении по поводу масштабов и продолжительности кризиса. Если раньше повышение эффективности производства было задачей для максимизации прибыли компании, теперь это во многом вопрос выживания предприятия в условиях усугубляющихся макроэкономических последствий пандемии.

В 2017 году правительством Российской Федерации была принята программа Цифровой Экономики. Концепция "Цифровизации" и "Четвертой промышленной революции" глубоко проникла в стратегии развития предприятий всех отраслей России. К 2019 году, когда внедрение новых технологий и методик производства стало набирать критическую массу, у предприятий остро встал вопрос о необходимости мобильных сетей.

Актуальные проблемы промышленности.

По оценкам Мирового Банка, вклад промышленного производства в мировой ВВП составляет порядка 16%, из которых машиностроение занимает 31%. На данный момент этот сегмент должен быть наиболее Александр Романов, директор направления технологических сетей компании Ericsson в Россиимотивирован для реализации концепции "Умной фабрики", что подкрепляется вызовами, которые ощущают на себе руководители предприятия и акционеры.

Падение производительности

Речь идет не только о падении эффективности производства, но и о снижении темпов роста производительности. Если взглянуть в прошлое, предприятия уже реализовали много концепций повышения эффективности, например таких как "Бережливое производство (Lean Manufacturing)" и "Шесть сигм" (Six Sigma), однако они достигли своего максимума возможностей. По данным VoxEU общий прирост производительности труда в Европе и США с 2005 года составил не более 1 процента, что является тревожным знаком для отрасли.

Георгий Джабиев, директор департамента продаж цифровых решений МТСРоссийский рынок также ощутил на себе последствия COVID-19. По данным Центра макроэкономического анализа и краткосрочного прогнозирования (ЦМАКП) темпы падения российской промышленности достигли 9,6%. В частности, для горнодобывающей отрасли основными вызовами стали падение спроса на металлы и насыпные грузы.

Нарушение цепочки поставок

Помимо внутренних проблем, стоящих перед сектором, возникло множество внешних трудностей. Пандемия COVID-19 привела к закрытию границ, нарушила цепочки поставок и местные производственные операции. Кроме того, напряженность в международной торговле и тарифы вынуждают двигаться в сторону увеличения местного производства и сокращения цепочек поставок. Согласно опросу 2019 года, проведенному Американо-китайским деловым советом, более 80% американских компаний испытали некоторые негативные последствия торговой напряженности в прошлом году. На российском рынке наиболее подготовленными оказался металлургический сектор. У него исторически чуть более благоприятное положение в мире из-за низких издержек — собственного сырья и слабого рубля. Но и на нем прямо сказываются ограничения, связанные со снижением спроса на сырье и ограничениями экспорта. Даже при таком стабильном положении предприятия этой отрасли вынуждены снижать капитальные затраты и пересматривать инвестиционные программы.

Получение сотрудника нужной квалификации

Еще одна проблема для производителей – обеспечить производство сотрудниками с требуемыми ключевыми навыками. Современные производственные мощности, особенно умные фабрики, требуют новых возможностей по сравнению с традиционными фабриками.

Согласно исследованию, проведенному Deloitte, 60% незаполненных производственных вакансий связаны с нехваткой кандидатов с достаточными знаниями в области естественных наук, технологий, инженерии и математики.

В России это проблема еще более очевидна. По данным Росстата только в машиностроении и металлообработке порядка 60 000 незакрытых вакансий квалифицированных рабочих. Это чуть меньше 4% от всех рабочих мест по данным специальностям. Пять лет назад эта цифра составляла 2%.

В новый мир со старыми вещами

Объекты, которые требуется модернизировать, обременены старым оборудованием и активами, полная амортизация которых может занять до двух десятилетий, поэтому компании часто не решаются заменить их в короткие сроки. В результате преобладание такого количества устаревшего оборудования может создавать огромные проблемы интеграции при внедрении новых решений, что повлечет за собой создание разрозненных хранилищ данных, которые трудно консолидировать. В России основным сдерживающим фактором модернизации производства является дешевая рабочая сила, которая рушит все возможные модели возврата инвестиции. Но даже в таких условиях внедряются новые производственные системы без вывода из эксплуатации старых, в результате чего создаются все больше и больше гетерогенных систем, которые требуют все больших затрат на их эксплуатацию.

Необходимость защиты

Предприятия, обновляющие свою инфраструктуру и приступившие к созданию "умных фабрик", сталкиваются с дополнительной проблемой: безопасностью данных. Данные, которые генерируют фабрики, чрезвычайно ценны, и они могут подвергаться серьезному риску, требуя безопасности выделенной или локальной сети. Согласно опросу, проведенному Capgemini в 2019 году, более одного из пяти производителей в том году подверглись кибератаке. В России это усиливается дополнительным стимулированием регулятора в части безопасности критической информационной инфраструктуры (КИИ) и требованиями по локализации хранения данных.

Клиенты хотят индивидуализации

Одна из самых больших проблем заключается в том, что ожидания клиентов меняются, и это особенно характерно для дискретных производств. Согласно исследованию Protolabs за 2018 год, 86% клиентов считают, что "кастомизация" имеет некоторую привлекательность, а 62% говорят, что они потратили бы больше денег на "кастомизацию" своих продуктов. Этот спрос на быстрые изменения означает, что фабрики должны быть чрезвычайно гибкими, чтобы производство можно было быстро адаптировать к требованиям этих индивидуальных заказов.

С чего начать

Согласно опросу Deloitte, проведенному в 2019 году, подавляющее большинство руководителей предприятий (86%) считают, что инициативы в области интеллектуального производства будут способствовать повышению конкурентоспособности в течение следующих пяти лет.

Однако многие производители столкнутся с рядом препятствий на пути к Индустрии 4.0. Например, если производство уже работает, зачем его менять? Экономическое обоснование должно быть убедительным, чтобы руководство приняло решение о целесообразности инвестиций в модернизацию производства. Для правильной оценки при подготовке бизнес-кейса, необходимо учитывать, как якорный сценарий, для которого внедряется выделенная технологическая сеть 4G/5G, так и дорожную карту внедрения остальных сценариев в коротком промежутке времени. Часто предприятия допускают ошибку в методологии подготовки обоснования, сравнивая прямые капитальные затраты на строительства сети wifi и 4G/5G, не учитывая совокупную выгоду от внедрения комплекса сценариев на мобильной сети, что невозможно сделать на сети wifi. Дополнительные ограничения накладывает консерватизм российского рынка и пока еще недостаточная референсная база применения технологии выделенных сетей в отечественных программах цифровизации.

Пять сценариев использования, с которых стоит начать

Hexagon и Ericsson изучили сценарии использования технологической сотовой связи и как технология 5G может усовершенствовать работу автономных мобильных роботов (AMR), чтобы они могли эффективно перемещаться по производственному цеху для проведения проверок качества или перемещения материалов. Чтобы обеспечить свободное перемещение AMR по производственной среде, потребуется обработка и управление большим объемом данных. Кроме того, сеть должна быть высоконадежной, безопасной и с малыми задержками. С помощью точного позиционирования на базе 5G, AMR могут перемещаться по фабрике без каких-либо магнитных лент для определения направления – роботы могут свободно маневрировать даже на объекте с высокой плотностью подключенных устройств.

Совместные роботы, или коботы (cobots), работают бок о бок с операторами для выполнения производственных задач, таких как эксплуатационные работы, сверление или сборка, а также автоматизированные проверки качества продуктов, которые все еще находятся на производственной линии. Таким образом, можно автоматически проверять все детали, а не только образцы. В России наиболее прогрессивна горнодобывающая отрасль, где роботизация горнорудной техники прямо влияет на снижение производственного травматизма рабочего персонала, повышение эффективности производственных операций, снижении издержек на эксплуатацию техники. Платформы автономного управления техникой на инфраструктуре частных LTE/5G сетей уже внедряются в шахте "Шерегешская" Евраза в Новокузнецке.

Интеллектуальное производство может выиграть от развертывания дополненной реальности (AR) для проверки качества и диагностики, что на текущий момент является серьезной проблемой. AR может предоставить инспекторам визуализацию, которая значительно снижает вероятность человеческой ошибки и сокращает время работы на объекте. Персонал может видеть трехмерную модель CAD с географической привязкой на карте или смесь моделей CAD, 3D OGC, модели glTF и др, которые предоставляют пользователю точную визуальную аналитику.

Автоматизированный мониторинг состояния активов позволяет производителям оптимизировать техническое обслуживание, гарантируя, что предприятия не будут простаивать из-за непредсказуемых сбоев в производственном цикле. Кроме того, можно оптимизировать временные и денежные инвестиции за счет своевременного обслуживания "по требованию".

В результате производители могут сократить количество требуемых запасных частей на 10%, а сотрудники могут уменьшить объем повторяющейся работы, которую им обычно приходится выполнять. Если мы говорим про движущиеся активы, сложно переоценить актуальность технологии выделенных технологических сетей LTE/5G, обеспечивающих бесшовность и безопасность передачи телематических данных для диспетчеризации подвижной техники. Примером реализации такого класса систем является "Южно-Верхоянская горнодобывающая компания", дочернее общество ГК Полиметалл.

Цифровой двойник

Цифровой двойник — это виртуальная модель, используемая в интеллектуальном производстве для оптимизации определенного аспекта операций без физического изменения каких-либо процессов. Цифровые двойники могут создавать виртуальное представление фактического объекта, созданного с помощью 3D-сканеров, датчиков и лидара. За счет этой технологии производители могут создать полную виртуальную трехмерную карту всех активов на протяжении всего их жизненного цикла.

Благодаря цифровому двойнику производители получают богатую визуализацию текущего и прошлого состояния производственной среды, что позволяет им планировать будущие изменения с помощью сценариев "что, если". Цифровые двойники могут повысить эффективность активов, повысить производительность и снизить операционные риски.

Внедрение пяти сценариев, указанных выше, даст совокупную выгоду в 6% от чистого годового дохода предприятия, и инвестиции в их реализацию окупятся менее чем за два года.

Инфраструктурный прорыв

На текущий момент производственные площадки имеют два типа подключения: фиксированное и wifi.

Использование проводного подключения накладывает значительные ограничения на гибкость производственных цепочек. В случае необходимости их перестройки проект модернизации производства будет сопровождаться серьезными издержками, при том, что стоимость прокладки сети будет составлять 70-80% от затрат на организацию подключения, включая работы и закупку оборудования.

Технология wifi решает проблему отсутствия мобильности и уже широко применяется на производстве, однако она не может обеспечить надежность соединения, регламентированных низких задержек, защищенность периметра предприятия от кибер-угроз и мобильности в широком смысле, например, для реализации сценариев с автономным транспортом. Конечно, стоит упомянуть wifi6, которая обладает возможностью организации хендвера и имеет большую надёжность, однако подобные сети строятся на проприетарных точках доступа и устройствах, которые стоят дороже и обслуживаются гораздо меньшим количеством производителей.

Выделенные технологические сети 4G/5G разрабатываются в соответствии с едиными стандартами 3GPP, что позволяет создать устойчивую и обширную экосистему производителей оборудования, получая экономию на эффекте масштаба. Кроме того, мобильность, надежность, безопасность и высокая плотность устройств являются основополагающими базовыми характеристиками сети 4G/5G, в отличие от любых других стандартов связи. В России для обеспечения программ цифровой трансформации (Индустрия 4.0) в большинстве случаев достаточно возможностей технологии LTE. Однако по мере либерализации политики регулятора в части лицензионных присвоении инфраструктура выделенной сети LTE может легко быть обновлена на 5G.

Вывод

Финансовые преимущества интеллектуального производства неоспоримы. Однако можно говорить не только о финансовом аспекте концепции "Умной фабрики", но также и о повышении социальной ответственности и экологичности производства. К примеру, при переходе к интеллектуальному производству повышается безопасность работников и уменьшается воздействие на окружающую среду за счет сокращения количества отходов и выбросов.

Внедрение технологической мобильной сети 4G/5G на базе высоконадежного оборудования Ericsson и пяти сценариев использования, является огромным шагом по направлению к Индустрии 4.0, который даст предприятиям индустрии конкурентное преимущество и позволит сделать интеллектуальное производство реальностью.

Выделенные технологические сети в России Ericsson развивает совместно со стратегическим партнёром компанией МТС – c 2019 года было реализовано более 15 проектов для различных отраслей и климатических условий.