Cyber economy as a result of digital modernization of the modern economy: the era of Industry 4.0 technologies

Введение

В последние годы темп изменений, которые происходят в жизни, общественном развитии, экономике, образовании, управлении и других сферах, становится все быстрее. Причинами такого роста являются процессы распространения информационно-коммуникационных технологий и сети Интернет, явления глобализации и конвергенции как взаимопроникновение в бизнес-процессы участников цифровой экосистемы. По научным оценкам, в современном мире информационно-коммуникационные технологии формируют новый технологический базис общества. К цифровым технологиям относятся Интернет вещей, роботизация и киберсистемы, искусственный интеллект, большие данные, безбумажные технологии, аддитивные технологии (3D-печать) и т.п.

Цифровизация предоставляет множество преимуществ, речь идет о многочисленных мультипликационных эффектах цифровизации, когда в единое информационное пространство включаются все производственные цепочки. Потенциальные положительные эффекты цифровой экономики (цифровые дивиденды) подтверждаются мощными аналитическими кампаниями [14] и мировыми форумами [21], и в зависимости от методов оценки размер цифровой экономики сейчас оценивается от 4,5 до 15,5 % мирового ВВП [13], и у нее есть огромный потенциал для дальнейшего расширения.

Обзор литературы

Индустрия 4.0 была инициирована федеральным правительством Германии как стратегический план развития экономики страны с целью глубокого внедрения информационно-коммуникационных средств и технологий в промышленность путем подключения всех компонентов производства (оборудования, продукции и т. д.) к общей глобальной сети обмена данными. Должен произойти переход от обычной автоматизации производства, использования информационных технологий в производстве (которые были сутью третьей промышленной революции) к объединению в сеть ресурсов, информационных потоков, объектов и человека [20]. Таким образом, сущность Индустрии 4.0 заключается в том, что физические объекты будут определенным образом постоянно подключены к единой мировой сети – индустриальному интернету (Интернету вещей на промышленном уровне), с целью обмена информацией между ними без непосредственного привлечения к этому человека. Индустрия 4.0 считается четвертой промышленной революцией, которая уже сегодня происходит в крупнейших экономиках мира, в частности, в США и Германии, а ее движущей силой является крупные промышленные компании и научные центры.

В формировании концепции «Индустрия 4.0» основную роль играют следующие понятия: «киберфизические системы» (CPS), «промышленное производство», «интеллектуальное производство», «виртуальная реальность», «самоуправляемость». Киберфизическая система – это сочетание процессов и кибернетических компонентов (вычислительных процессов), которые обеспечивают организацию измерительно-вычислительных процессов, защищенное сохранение и обмен измерительной и служебной информации, организацию и осуществление воздействий на физические процессы [1, c. 32], [24]. Кибернетические системы – это интеллектуальные устройства, которые создают модульные фабричные структуры, которые в свою очередь являются частью Интернета вещей.

Первая промышленная революция сместила акцент с увеличения объемов производства на повышение производительности, а затем на автоматизацию. В социальной сфере первая промышленная революция (Индустрия 1.0) определила эволюцию от торгового города, который развивался на основе обмена товарами и продуктами, полученными из сельского хозяйства, к промышленному городу, который развивался на основе повышения производительности труда.

Вторая промышленная революция (Индустрия 2.0) привела к переходу от индустриального города к плановому, в котором новый тип работника был освобожден от производственных процессов, связанных с тяжелым физическим трудом. Труд рабочих был заменен социальными и охранными услугами, механическим оборудованием и полной автоматизацией.

Третья промышленная революция (Индустрия 3.0) вызвала переход от планового города к фрагментированному, где промышленность все больше отдалялась от рынков, что привело к изменению экономических систем и методов производства. Возник новый социально-экономический порядок, еще больше отделивший жилые кварталы от рабочих мест, потребителей, городской жизни, научно-исследовательских и инновационных институтов.

Четвертая промышленная революция (Индустрия 4.0) привела к переходу от фрагментированного города к Умному городу. На современном этапе социально-экономические преобразования основаны на новейшем технологическом явлении – цифровизации. Технология сделала возможными новые продукты и услуги, которые вызвали значительные преобразования, как в личной, так и в профессиональной жизни, подчеркивая взаимодействие между машинами и людьми.

Основной целью внедрения Индустрии 4.0 в компаниях является достижение более высокой производительности и гибкости. Это не может быть достигнуто только за счет совершенствования производственного процесса путем постепенных и прорывных технологических инноваций, а скорее за счет тщательной технологической и организационной трансформации и обновления бизнес-модели компании.

Термин Индустрия 4.0 был придуман в рамках стратегического проекта правительства Германии, описывающего компьютеризацию производства. Индустрию 4.0, или Четвертую промышленную революцию, можно определить как собирательный термин для технологий и концепций организации цепочки создания стоимости. Поскольку Индустрия 4.0 включает в себя множество тематически пересекающихся элементов и концепций, принципы проектирования Индустрии 4.0 включают: взаимосвязь, информационную прозрачность, техническую помощь и децентрализованные решения [11, p. 11]. Некоторые эксперты считают, что переход к Четвертой промышленной революции следует «закону Мура», который гласит, что технология удваивает свои мощности и производительность каждые два года [4]. Считается, что Индустрия 4.0 оказывает значительное влияние на обрабатывающую промышленность, поскольку существует большая потребность в обработке высокой сложности и изменении спроса в сторону более индивидуальных продуктов [3, c. 38].

Доминирующей тенденцией в современном производстве является массовая кастомизация, при которой производство движется к более персонализированным продуктам и модульному дизайну продукта. На «умной» фабрике производственные технологии могут взаимодействовать с окружающей средой, изменения могут вноситься автоматически, а производственные фирмы могут адаптировать свое производство быстрее и эффективнее с точки зрения затрат. Это требует эффективного управления данными и компетентности в анализе и сборе больших объемов данных [3, p. 40]. Одной из важных характеристик Индустрии 4.0 является ускорение за счет экспоненциальных технологий, где мощность и производительность технологии растут экспоненциально. Контекст, в котором фирмы адаптируют и внедряют технологические инновации, можно рассматривать с трех точек зрения: технологический, организационный и экологический контексты. Это подчеркивает, что существуют как внутренние, так и внешние факторы организационной инновационности [12, p. 110].

Результаты исследования

Исследования цифрового бизнеса компании «IDG», проведенные в 2018 году показывают, что 89 % организаций планируют принять первую цифровую бизнес-стратегию, однако лишь 44 % полностью приняли этот подход. Лидируют по доле адаптации цифровых инноваций сферы сервис-обслуживания (95 %), финансовых услуг (93 %) и здравоохранения (92 %) [23]. 55 % стартапов уже приняли стратегию цифрового бизнеса по сравнению с 38 % традиционных предприятий. Уменьшение стоимости передовых технологий (смартфон самого высокого уровня в 2007 году стоил 499 долл.; модель с аналогичными характеристиками стоила 10 долл. в 2015 году) революционизирует бизнес и общество. Комбинаторные эффекты мобильных, «облачных», сенсорных и аналитических технологий, искусственного интеллекта ускоряют прогресс в экспоненциальном масштабе [28]. Такой вызов бизнес-сектору может быть принят только четко очерченным осознанием направлений и темпов инноваций как в конкретной отрасли, или на местном товарном рынке, так и в глобальных масштабах.

Индустрия 4.0 по-разному влияет на обрабатывающие отрасли. Увеличение расходов на персонал сказывается на эффективности машиностроительных предприятий. После многолетних вложений в разработку и производство оборудования интерес сместился на программное обеспечение. Рабочая сила должна иметь высокий уровень квалификации, чтобы адаптироваться к последствиям внедрения IoT, в результате преобразования роли сотрудников из операторов в решателей проблем. Индустрия 4.0 меняет бизнес-модели в различных отраслях обрабатывающей промышленности. Компании готовы поддержать высшие учебные заведения, инвестируя в междисциплинарное образование в области экономики, инженерии, информатики и математики для будущих сотрудников. Сектора электротехники и ИКТ обращаются не только к своим клиентам, но и к клиентам своих клиентов. Таким образом, развиваются отношения типа «B2B2C». С другой стороны, некоторые отрасли переживают легкие изменения. Здесь речь идет о секторах, которые включают в себя технологии высокого уровня, таких как сектор медицинского машиностроения или автомобильный сектор [2, p. 20]. Наряду с промышленностью 4.0, цифровизация также способствует трансформации компаний, ориентируясь главным образом на добавленную стоимость для потребителя [7, p. 342]. Создание ценности путем интеграции дизайна способствует повышению конкурентоспособности фирм за счет инноваций [5, p. 51]. Такой подход позволяет им приобрести уникальность, облегчая их борьбу с конкурентами, которым будет сложнее имитировать их бизнес-модель и стратегию. Таким образом, компании приобретают интеллектуальную и устойчивую конкурентную силу [8, p. 245]. Меняя управленческие подходы, необходимо поддерживать инновационные решения. Для того, чтобы внести вклад в создание устойчивых промышленных ценностей, промышленный Интернет вещей (IoT) требует расширения перспективы создания устойчивой ценности тройного конечного результата (TBL). С экономической, экологической, социальной и технической точек зрения она должна быть дополнена тремя другими измерениями, а именно технической интеграцией, данными, информацией и публичным контекстом [10, p. 21].

Группой ученых и специалистов [27] были очерчены девять разработок (результатов) научно-технического прогресса, которые составляют основу Индустрии 4.0.

Рассмотрим их более подробно.

1. Большие данные и их анализ (Big Data and Analytics). Благодаря информационно-коммуникационным средствам и технологиям объем структурированных и неструктурированных данных в бизнесе, поступающих из множества различных источников, только растет и возникает проблема оперативного получения из них нужной ценной аналитической информации, для принятия взвешенных и эффективных управленческих решений. Процесс поиска в большом объеме информации нужной и ее дальнейшая обработка и получили название «большие данные». Кроме того, остается актуальной и процедура интеллектуального анализа данных (Data Mining).

2. Автономные работы (Autonomous Robots) – это работы, способные самостоятельно выполнять задачи без вмешательства человека. Такие работы в виде, например, различного производственного оборудования, являются важным компонентом Индустрии 4.0 потому, что именно они являются основной киберфизических систем.

3. Моделирование (Simulation) используется в значительной степени только на этапах проектирования производственных бизнес-процессов, отдельного нового производственного оборудования или новой продукции. Однако в Индустрии 4.0 моделирование будет активно вовлечено и в самом процессе производства, например, на этапе тестирования и настройки оборудования и т.п.

Производство, которое работает в физическом (реальном) мире, будет иметь идентичную до мелочей виртуальную модель. Виртуальная модель производства и реальное производство будут тесно взаимосвязаны, и полностью соответствовать друг другу. Благодаря этому, например, в случае необходимости внесения каких-либо изменений в производство, они могут быть протестированы и оптимизированы на виртуальной модели, а затем быстро перенесены в реальный мир [27]. Это позволит значительно экономить время, средства и повышать инновационность производства из‑за того, что «в виртуальном мире неудачные решения будут обнаружены быстро и за меньшие средства» [25].

4. Горизонтальная и Вертикальная Системная Интеграция (Horizontal and Vertical System Integration). Современные информационно-коммуникационные средства и технологии позволяют объединить в единое информационное пространство в рамках одного предприятия все его подразделения, в пределах одной логистической цепи поставок всех его участников и т.п. Однако не всегда даже подразделения одного предприятия работают в единой информационной системе, уже не говоря о разных отдельных предприятиях. В Индустрии 4.0 такого не может быть, все должно быть соединено между собой в единое информационное пространство. Кроме того, существующая жесткая иерархическая система доступа к информации на предприятиях и между предприятиями в условиях Индустрии 4.0 будет разрушена: объекты, подключенные к Промышленному Интернету Вещей, смогут получать любую нужную им информацию напрямую независимо от информационного уровня.

5. Промышленный Интернет Вещей (The Industrial Internet of Things) будет связывать все компоненты производства в единую сеть обмена информацией в режиме реального времени [25].

6. Кибербезопасность (Cybersecurity) предусматривает проведение мероприятий, связанных с защитой мест хранения и обработки данных, сетей их передачи. Предприятия могут себя обезопасить от различного вредоносного программного обеспечения и кибератак, ограничивая доступ в Интернет, постоянно проверяя входящие информационные электронные потоки и т.п. Однако в Индустрии 4.0 актуальность проблема кибербезопасности будет только повышаться. И хотя сейчас существует ряд защищенных протоколов и механизмов передачи данных, потребность в них будет только расти [25]. Вместе с технологическими решениями важное место занимают и организационные меры кибербезопасности.

7. Облачные технологии (The Cloud). Большое количество интеллектуальных устройств будет генерировать большой объем различной информации, которая должна надежно храниться, быстро обрабатываться и быть доступной любому устройству из разных точек доступа мгновенно. Для этого лучше всего сейчас подходят облачные технологии, производительность которых должна только расти, обеспечивая почти мгновенный доступ и обработку данных.

8. Аддитивное (дополнительное) производство (Additive Manufacturing). Основой такого производства является 3D печать, с помощью которого уже сейчас создаются прототипы будущей готовой продукции и производятся несложные детали или готовая продукция. Такая печать имеет широкие перспективы в производстве по индивидуальному заказу небольших партий продукции, позволяет снизить складские запасы и затраты на логистические услуги.

9. Расширенная (или виртуальная) реальность (Augmented Reality) в Индустрии 4.0 будет использоваться работниками предприятий для обучения, принятия различных решений. Например, производственное оборудование вышло из строя. Работник подходит к такому оборудованию в специальных очках и видит на экране как само оборудование в режиме реального времени, так и информацию, которая ему должна помочь в решении проблемы (информацию о возможной поломке, инструкции по ее устранению и т.д.) [11; 25].

Новые цифровые бизнес-модели включают в себя анализ или построение алгоритмов для производственных компаний, которые могут захотеть передать этот вид услуг на аутсорсинг, а также другие услуги, такие как анализ больших данных и управление производительностью.

Перспективы развития некоторых отраслей бизнеса в условиях Индустрии 4.0, представлены в табл. 1.

Таблица 1

Перспективы развития некоторых отраслей бизнеса в условиях Индустрии 4.0

Консалтинговая компания PwC также выделяет новые области обслуживания, такие как технологии, позволяющие осуществлять цифровое управление человеческими ресурсами и финансовый контроль над вышеописанными интегрированными цепочками создания стоимости, а также другие услуги, помогающие фирмам выйти на потребителя (цифровой маркетинг). Инфраструктура (машины, датчики и т. д.) и гибкость системы (взаимосвязанность всех частей) являются фундаментальными, и компании будут предлагать комплексные решения (например, компания Siemens уже предоставляет комплексные решения для Индустрии 4.0).

В условиях Индустрии 4.0 происходит трансформация в производственных компаниях, и возникают новые бизнес-модели (табл. 2).

Таблица 2 – Новые бизнес-модели в условиях Индустрии 4.0

Для того чтобы Индустрия 4.0 полностью реализовала свой потенциал, необходимо успешно внедрить или, по крайней мере, продвинуть следующие вспомогательные технологии и принципы взаимодействии, представленные в табл. 3.

Таблица 3 –Принципы и технологии Индустрии 4.0

Гибкая производственная структура и система могут быть реализованы за счет комплексного использования вышеперечисленных технологий. Таким образом, интеллектуальные машины положат начало более эффективной и совершенной производственной системе, способной поставлять потребителям лучшие товары и услуги. В конечном счете это позволит сократить производственные затраты.

Принципы, лежащие в основе Индустрии 4.0, позволяют использовать адаптивные технологии для интеллектуальных продуктов и услуг, сбора данных, обработки данных, анализа данных и интеллектуального управления данными между коммуникациями и сетями, а также кибербезопасности. Когда производственные предприятия адаптируют эти технологии к Индустрии 4.0, предполагается, что эффективное внедрение Индустрии 4.0 приведет к повышению эффективности. Это послужит катализатором для национального экономического роста. В результате страна становится высококонкурентной в мировой экономике.

Выводы

Индустрия 4.0, также известная как Четвертая промышленная революция, представляет собой новый подход к инициированию волны изменений во всех сферах – от экономики до социального порядка. В основе этого лежат киберфизические системы, использующие высокие технологии в производстве на глобальном уровне.

С момента популяризации концепции Индустрии 4.0 по всему миру продолжается неуклонный прогресс в направлении создания гораздо более гибких и эффективных систем сбора и обмена знаниями. Цифровая трансформация означает интеграцию цифровых технологий во все сферы бизнеса, а ежегодное обновление цифрового потенциала корпоративного развития требует своевременного реагирования и адаптации бизнес-процессов компаний путем соответствующих технологических трансформаций. Пренебрежение глобальными изменениями может привести к потере лидерства компании на рынке и отток клиентов, которые предпочтут инновационный подход к процессу удовлетворения собственных потребностей. Для успешной реализации своего проекта в эпоху цифровой трансформации важно получать цифровой опыт, выстраивая собственное интернет-пространство.

Хотя целью Индустрии 4.0 является инновационное изменение промышленного производства, однако ее влияние будет ощущаться во всех отраслях экономики. На наш взгляд, такие изменения коснутся, прежде всего, сферы торговли и логистики. Кроме того, потребность в высококвалифицированных работниках обусловливает соответствующие изменения в образовании и науке по подготовке соответствующих специалистов. Инновационность Индустрии 4.0 требует проведения фундаментальных и прикладных научных исследований. Наряду с исследованиями, относящимися к техническим наукам, необходимо проводить исследования, относящиеся к экономическим наукам. В частности, исследование влияния Индустрии 4.0 на занятость населения, окружающую среду, исследование проблем энергосбережения и т.д.