Цифровая трансформация производства на российских предприятиях в условиях политики импортозамещения

Введение

Начало XXI века ознаменовалось экспоненциальным ростом внедрения цифровых технологий во все сферы жизни общества. Разработка и практическое внедрение информационных технологий призваны повысить качество жизни человека путем автоматизации рутинных операций. Для этого активно развиваются и внедряются в нашу жизнь различные цифровые платформы, развиваются нейросети и «Интернет вещей», повсеместно используются облачные вычисления и технологии работы с большими данными и т.д. В производственной сфере и в экономике информационные технологии применяются для оптимизации и автоматизации бизнес-процессов предприятия. Потребность бизнеса в данных технологиях диктуется необходимостью максимизации прибыли и обеспечения инновационного развития в условиях наблюдающейся смены технологического уклада.

Актуальность темы работы подчеркивается теми проблемами, с которыми столкнулась российская экономика в последние несколько месяцев: санкции, введенные по отношению к России некоторыми недружественными странами, резко сократили приток импортных микросхем и сопутствующей им продукции, что не могло не вызвать перебои в деятельности целого ряда отечественных предприятий. В то же время в России практически нет предприятий, которые могут производить всю необходимую микроэлектронную продукцию с нуля, а для создания таких предприятий, по аналогии опыта некоторых лидеров в этой отрасли, потребуется не менее 8–10 лет. Все это обуславливает необходимость поиска вариантов решения проблемы производства отечественной высокотехнологичной продукции не только в долгосрочной, но и краткосрочной перспективе.

Изученность проблемы. Проблемы, затронутые в работе, ранее рассматривались такими исследователями, как Абрамян К.В. [1] (Abramyan, Andreev, Gorbenko, Tretiakov, Yureva, 2020), Амелин С.В. [2] (Amelin, Shchetinina, 2018), Казьмина И.В. [7] (Kazmina, Shchegoleva, Rodionova, 2021), Клочкова А.В. [9] (Klochkova, Orlova, 2021), Козлова Г.Г. [10] (Kozlova, Arbuzova, 2021), Плотников В.А. [12] (Plotnikov, 2018), Сиротин Д.В. [15] (Sirotin, 2021).

Цель исследования заключается в анализе существующих на сегодняшний день в мире тенденций развития информационных технологий и поиске вариантов развития отечественного производства для восполнения дефицита микроэлектронных устройств и соответствующего программного обеспечения для них.

При проведении исследования использовались следующие научные методы: метод сравнения, метод изучения информационных материалов, метод статистического анализа, графический метод.

Научная новизна исследования заключается в разработке авторами комплексного подхода к процессу создания и развития комплекса отечественных предприятий, ориентированных на производство высокотехнологичной продукции и интеграцию ее в производственные процессы как минимум всех промышленных предприятий государства.

1. Роль цифровых технологий в развитии экономики

Сегодняшний мир можно назвать эпохой цифровых технологий. Цифровые технологии используются не только в быту, но и на производствах, причем не только инновационно ориентированных, но и производящих традиционную продукцию.

Цифровая трансформация производства коснулась и российской экономики. Однако в силу определенных обстоятельств (технологической отсталости от стран Запада, ориентации на сырьевую экономику и т.д.) внедрение информационных технологий началось значительно позже. Усугубляет сегодня ситуацию с цифровизацией экономических, производственных и иных процессов введение в начале 2022 года по отношению к России санкций недружественных стран, вызвавших резкое снижение поставок в нашу страну микроэлектроники, компьютерной техники и программного обеспечения [5] (Zimovets, Sorokina, Khanina, 2022), что еще больше обострило проблему дефицита (а то и полного отсутствия) собственных российских наработок в этой отрасли. В данных неблагоприятных внешнеэкономических условиях становится очевидной необходимость наращивания объемов производства отечественных аналогов зарубежных микропроцессоров и выпуска собственного программного обеспечения. Таким образом, очевидна не только задача форсирования процессов трансформации и цифровизации отечественного производства, но и задача обеспечения на долгосрочную перспективу технологического базиса для внедрения передовых информационных технологий на российских предприятиях, что будет способствовать трендам политики импортозамещения, анонсированной президентом и Правительством РФ еще в 2014–2015 годах [13].

Экономика РФ сейчас находится на стадии смены технологического уклада. Данная смена характеризуется ускорением темпов цифровизации экономики. Данный процесс характеризуется массовым внедрением передовых цифровых технологий во все сферы жизнедеятельности общества. В производственной сфере экономики цифровая трансформация производства означает революционные изменения, связанные с разработкой и адаптацией как существующих, так и инновационных бизнес-моделей к условиям цифровой экономики, базирующейся на использовании цифровых платформ. Процессы цифровизации предприятий заключаются в переформатировании существующих бизнес-процессов, широком использовании нейронных сетей (или, как модно называть, – искусственного интеллекта), применении облачных технологий и т.д. для минимизации негативного влияния человеческого фактора на производственные процессы [2, 7] (Amelin, Shchetinina, 2018; Kazmina, Shchegoleva, Rodionova, 2021). Использование информационных технологий позволяет автоматизировать многие бизнес-процессы, что, в свою очередь, сокращает количество совершаемых человеком рутинных операций, снижает уровень производственных издержек и способствует росту качества выпускаемой продукции. В конечном счете увеличивается производительность предприятий, повышается их уровень конкурентоспособности.

Нельзя не отметить, что на сегодняшний день во всем мире в сфере цифровых технологий наблюдается очередная (четвертая по счету) промышленная революция – Индустрия 4.0. Данная концепция родилась в 2011 году на Ганноверской ярмарке (Германия) и подразумевает создание мира, в котором виртуальные и физические системы производства будут гибко взаимодействовать между собой на глобальном уровне, что обеспечит создание инновационных товаров и услуг, которые имеют нулевые предельные издержки и будут выходить на товарные рынки посредством цифровых платформ. Основой данного мира являются умные фабрики, в которых Интернет вещей (IoT) и киберфизические системы (CPS) интегрируют в себя передовые технологии и формируют мгновенный обмен данными как в физических, так и в цифровых производственных системах [16, 19, 22] (Shvab, 2016; Jamwal, Agrawal, Sharma, Giallanza, 2021; Tommaso, Martin, Silvia, Lucia, 2021).

Технологии, разрабатываемые в Индустрии 4.0, позволяют создавать и эксплуатировать на предприятиях инновационные киберфизические системы и цифровые платформы. К таковым технологиям относятся: цифровые системы, коммуникационные (в т. ч. оптоэлектронные и беспроводные) технологии, промышленный Интернет вещей (IoT, аддитивные технологии производства (3D-печать), облачные вычисления, аналитика больших данных, искусственный интеллект (AI) и нейросети, машинное обучение (ML), промышленные роботы, дополненная и виртуальная реальность, блокчейн, цифровые двойники и т.д. [2, 7, 19] (Amelin, Shchetinina, 2018; Kazmina, Shchegoleva, Rodionova, 2021; Jamwal, Agrawal, Sharma, Giallanza, 2021). Производственные процессы, реализуемые в цехах современных предприятий, включают в себя прогнозирование сроков технического обслуживания оборудования, мониторинг качества продукции и безопасности производства в режиме реального времени, а также удаленный мониторинг работы оборудования, который помогает создать «умный цех» [19] (Jamwal, Agrawal, Sharma, Giallanza, 2021). В таких организациях создается новая цифровая инфраструктура, проводится массовая автоматизация производственных процессов, документооборот переводится в электронную форму и ускоряется внедрение инновационных бизнес-решений. В итоге следует ожидать снижения производственных издержек предприятия и быстрого роста его экономических показателей.

Технологии Индустрии 4.0, ориентированные на увеличение вычислительных мощностей и эффективности работы организаций, обычно применяются совместно, образуя цифровые системы, которые интегрируются с оборудованием предприятия. Таким образом, создается киберфизическая система, в которой происходит взаимодействие между IoT и CPS, а также осуществляется интеграция вычислений, сетей и физических процессов. Данные процессы обеспечивают связь между физическими объектами и виртуальным миром путем обмена данными, собранными с помощью датчиков и полученными в результате производственной деятельности [19, 21] (Jamwal, Agrawal, Sharma, Giallanza, 2021; Thun, Kamsvåg, Kløve, Seim, Torvatn, 2019)). Киберфизические системы в данном случае призваны максимально автоматизировать рутинные операции и оптимизировать производственно-хозяйственные предприятия. Осуществляются данные процессы при помощи аналитики больших данных, которая включает в себя облачные вычисления, посредством которых производственные данные собираются, обрабатываются и анализируются. Полученная в результате обработки информация может быть использована, к примеру, для прогнозирования операций технического обслуживания оборудования. Таким образом, аналитика больших данных при помощи облачных вычислений в киберфизических системах позволяет проводить оптимизацию и мониторинг деятельности предприятий в режиме реального времени.

2. Характеристика современных производственных цифровых систем

В зависимости от специфики сферы бизнеса, существует широкий спектр цифровых систем, которые составляют основу цифровых платформ. В таблице 1 представлены распространенные и наиболее важные для цифрового производства современные цифровые системы.

Таблица 1

Производственные цифровые системы

Представленные в таблице 1 цифровые системы отличаются по своему функционалу и направлены на автоматизацию определенной сферы деятельности предприятия. В частности, MES ориентирована на визуализацию производственного процесса в виде цифровых графических изображений, а работа PLM направлена на контроль за выпуском изделия и его реализацией. При этом самый большой функционал имеется у MES-системы, которая позволяет автоматизировать процесс управления ресурсами организации.

Имеющаяся ограниченность ведет к неполному использованию вычислительных мощностей и возможностей информационных технологий. Наибольшего экономического эффекта (роста прибыли, загрузки) можно добиться, используя только синергетический подход, вследствие чего необходима автоматизация всех бизнес-процессов и сфер деятельности предприятия. Так, на базе интеграции данных цифровых систем могут создаваться цифровые платформы, которые охватят весь производственный процесс и управление активами организации, что позволяет осуществлять автоматизированный сбор, синтез и анализ входящей информации о всей деятельности предприятия – от заказа материалов до реализации готовой продукции.

Весь процесс производства находится под контролем автоматизированных систем управления производством (АСУП), для чего может использоваться целый комплекс информационных технологий, интегрированных с оборудованием (киберфизическая система). Например, одной из таких платформ является промышленный Интернет вещей.

Интернет вещей представляет собой «сеть интеллектуальных и тесно связанных промышленных компонентов, которые развертываются для достижения высоких производственных показателей при снижении операционных затрат за счет мониторинга в режиме реального времени, эффективного управления и контроля производственных процессов, активов и рабочего времени» [18] (Khan, Rehman, Zangoti et al., 2019).

Использование Интернета вещей предполагает подключение к сети Интернет (в т.ч. с использованием Wi-Fi Direct, Bluetooth Smart и т.д.) различного оборудования: сенсоров, датчиков, контроллеров, исполнительных механизмов, автоматизированных систем управления технологическим процессом, интеграцию этих элементов и систем между собой, децентрализованного прямого обмена данными между датчиками оборудования, формирование новых бизнес-моделей создания товаров и услуг и их предоставления потребителям. Датчики контролируют окружающую среду, машины, роботов, обстановку снаружи и внутри предприятия, каждое движение объектов, погоду и другие необходимые факторы. Интернет вещей неразрывно связан и с облачным хранилищем, в котором собирается, обрабатывается и анализируется вся производственная информация [2, 12, 20] (Amelin, Shchetinina, 2018; Plotnikov, 2018; Nasution, 2020). Данная платформа с помощью датчиков может подключаться к промышленным роботам, 3D-принтерам, станкам с ЧПУ и другим объектам производственного процесса. Таким образом, автоматизируются рутинные операции, растет производительность труда и эффективность производства, что осуществляется за счет снижения операционных расходов и сокращения количества и длительности простоев оборудования. Таким образом, Интернет вещей представляет собой сложную сеть умных устройств, подключенных к оборудованию предприятия. Представить данную сеть можно в виде следующей архитектуры (рис. 1).

Рисунок 1. Архитектура цифровой платформы Интернета вещей

Источник: составлено авторами на основе [1] (Abramyan, Andreev, Gorbenko, Tretiakov, Yureva, 2020).

Архитектура цифровой платформы, представленной на рисунке 1, объединяет облачное хранилище с датчиками, системами управления, контроллерами и исполнительными механизмами, которые подключены к промышленным роботам. Сбор производственной информации в облако, ERP и MES производится в режиме реального времени. В итоге с помощью облачных вычислений, которые используются для передачи данных через Интернет, в производственной деятельности и предоставлении услуг пользователям производится анализ данных производственных процессов [19] (Jamwal, Agrawal, Sharma, Giallanza, 2021). Конечная информация представляется пользователям в наглядной форме (диаграммы, 3D-модели) через MES, что позволяет повысить гибкость системы и ответственным лицам принимать эффективные решения.

Из российских платформ промышленного Интернета вещей можно выделить Winnum, которая включает в себя MES и ERP-системы, с которыми используются технологии Индустрии 4.0. Данная платформа оптимизирует и автоматизирует производственные процессы, сокращая производственные издержки выпуска продукции при помощи сбора, синтеза и аналитики больших данных, поступающих от соответствующего оборудования. Операторы этой системы получают объективные и наглядные данные о состоянии компании (загрузке оборудования, движении активов, расчетов с контрагентами), что дает возможность принимать эффективные бизнес-решения. Данные о производстве обрабатываются и хранятся в специальном защищенном облаке (Winnun Cloud), через которое оператор получает уже структурированную и наглядную информацию о деятельности компании [11]. Стоит отметить, что в данном случае возможно использование технологий дополненной и виртуальной реальности, что позволит максимально изучить все подробности о процессе производства и повысить эффективность принятия менеджерами решений.

3. Перспективы развития предприятий сферы информационных технологий для российской экономики

Использование платформ промышленного Интернета вещей на предприятиях началось еще с 2010-х годов, но уже имеются статистические данные о положительных результатах их внедрения на субъектах среднего и крупного предпринимательства. В основном это промышленные и добывающие предприятия. Таким образом, на основе исследования практики применения платформ промышленного Интернета вещей как на зарубежных, так и на российских производственных предприятиях можно оценить совокупный экономический эффект от внедрения данной технологии. В частности, прогнозируемые экономические выгоды от внедрения технологий промышленного Интернета вещей в производственной сфере экономики РФ до 2025 года представлены в таблице 2.

Таблица 2

Экономические эффекты от внедрения промышленного Интернета вещей в производственной сфере экономики РФ

Наибольший экономический эффект от внедрения промышленного Интернета вещей в размере 1,7 трлн рублей, предполагается, будут получать предприятия промышленности. Снижение издержек на производство и реализацию продукции будет достигаться благодаря автоматизированному и оперативному контролю за оборудованием, «умному» планированию производственно-хозяйственной деятельности предприятия, быстрой реализации продукции через цифровой рынок.

На добывающих предприятиях также прогнозируется рост экономических выгод на 1,1 трлн рублей. Достигаться данный результат будет благодаря использованию технологий «искусственного интеллекта» для поиска залежей природных ресурсов, удаленному и автоматизированному мониторингу добывающего оборудования (буры, насосы, карьерная спецтехника), внедрению автоматизированных рабочих мест с целью повышения производительности труда и снижения риска получения травм.

В логистике использование технологий промышленного Интернета вещей позволит получить экономический эффект, по оценкам специалистов, не менее чем 540 млрд рублей, путем использования при определении оптимальных и наименее затратных путей транспортировки товаров, а также оптимизации работы складских рабочих нейросетевого анализа и технологий искусственного интеллекта (например, информация о требуемом товаре может быть оперативно и наглядно передана работнику склада через очки виртуальной реальности, которые будут интегрированы с промышленным Интернетом вещей). Стоит отметить, оптимизация цепей поставок и умный контроль за транспортом позволят экономить горюче-смазочные материалы и резко сократить число аварий.

В сфере электроэнергетики, сельского хозяйства, строительстве и финансах рассматриваемые технологии позволят сократить нагрузку на электрическую сеть, значительно повысить урожайность и автоматизировать работу сельскохозяйственной техники, снизить издержки на возведение сооружений, автоматизировать работу офисного оборудования и развивать финансовые технологии.

Вышеперечисленных экономических эффектов предприятия могут достичь, применяя лишь инструментарий платформы промышленного Интернета вещей. Однако чтобы увеличить экономические показатели целой отрасли экономики, целесообразным является создание сети цифровых платформ или своеобразной информационной экосистемы, которая обеспечит условия для инновационного развития и распространения цифровых устройств, цифровых продуктов, цифровых сервисов и приложений [2] (Amelin, Shchetinina, 2018). Информационная экосистема позволит при помощи автоматизированного и умного управления логистикой и совокупными активами сразу нескольких компаний максимально приумножить совокупный экономический эффект отрасли. Достижение синергетического эффекта предполагается путем одновременного использования нескольких цифровых платформ, интегрированных с производственным оборудованием.

4. Пути поддержки развития отечественного производства высокотехнологичной продукции

Несмотря на успехи в создании отечественного программного обеспечения, основной проблемой создания и внедрения цифровых платформ является дефицит российской микроэлектроники. Так, доля Российской Федерации в распределении мировых производственных мощностей в мировой микроэлектронной индустрии остается крайне низкой – около 0,04%. Для сравнения: доля Южной Кореи и Тайваня составляет 26% и 24% соответственно [15] (Sirotin, 2021). Огромная доля импортной микроэлектроники в российском импорте в сочетании с антироссийскими санкциями недружественных стран уже привела к дефициту данной продукции. Усложняет ситуацию и проблема привлечения квалифицированного персонала для производства и обслуживания высокотехнологичной продукции.

Для малого и среднего российского бизнеса актуальна проблема ограниченных финансовых возможностей, которые затрудняют финансирование комплексных и дорогостоящих информационных технологий и соответствующего оборудования. Для молодой компании затраты на внедрение цифровых платформ слишком высоки или могут снизить общий эффект роста в краткосрочной перспективе. Кроме того, многим субъектам малого и среднего предпринимательства не хватает необходимых ноу-хау и технических знаний для успешного внедрения технологий Индустрии 4.0 [21] (Thun, Kamsvåg, Kløve, Seim, Torvatn, 2019). Следовательно, в конкуренции с крупным бизнесом они разоряются. Высокие технологии для малого и среднего предпринимательства являются ключевым фактором их выживаемости на рынке, вследствие чего необходима поддержка данных субъектов бизнеса со стороны государства.

В условиях импортозамещения для форсированного внедрения цифровых платформ на базе технологий Индустрии 4.0 необходимо оказывать следующие меры поддержки в отношении промышленных предприятий:

ü государственное субсидирование процентной ставки;

ü налоговые каникулы;

ü льготное кредитование;

ü привлечение государственных и корпоративных венчурных инвестиций [17] (Shilchenko, Zimovets, 2017);

ü снижение НДС на высокотехнологичное оборудование и продукцию;

ü введение в вузах курсов по изучению технологий Индустрии 4.0;

ü финансирование программ переквалификации в сфере цифровых технологий и т.д.

Вышеперечисленные мероприятия должны быть применены не только к стратегически важным предприятиям и стартапам в сфере высоких технологий и промышленности, но и ко всем предприятиям, демонстрирующим достижение положительных результатов по этим направлениям. Одновременно необходимо учитывать экономические и иные потери, которые предприятия будут получать из-за санкционного давления со стороны технологически развитых стран Запада и Востока, чтобы не допустить дефицита бюджета от усиленного субсидирования бизнеса. Для обеспечения эффективной и бесперебойной работы технологий Индустрии 4.0 необходимо формирование и развитие российской электроники. Необходимо оказывать государственную поддержку предприятиям – производителям микроэлектроники, в том числе тем, которые сегодня уже производят такую продукцию (см. табл. 3).

Таблица 3

Крупнейшие российские компании – производители микроэлектроники

Отдельно стоит отметить молодую российскую компанию «Байкал Электроникс», которая выпускает интегральные микросхемы (процессоры) Baikal разных модификаций и инструменты SDK (software development kit –это набор инструментов для разработки программного обеспечения в одном устанавливаемом пакете) для разработки отечественного программного обеспечения. Разработки компании предназначены для использования в энергоэффективных компьютерных и промышленных системах с разным уровнем производительности и функциональности [4]. «Байкал Электроникс» и остальные перечисленные компании имеют стратегическую важность для обеспечения прорывного развития экономики РФ в области информационных технологий и преодоления зависимости государства от импорта микроэлектроники.

Таким образом, выпуск собственной микроэлектроники и программного обеспечения позволит создать мощный и независимый от импорта технологический базис. Станет возможным обеспечивать отечественной электроникой широкий спектр промышленного оборудования, что позволит эффективно и быстро внедрять на предприятиях цифровые системы (MES, PLM, ERP), а также интегрировать их в платформы промышленного Интернета вещей и в информационные экосистемы. Последние, в свою очередь, смогут объединить несколько предприятий (вплоть до целой отрасли промышленности), что создаст кибернетическую сеть из соответствующих информационных платформ. Объединение субъектов бизнеса в такую сеть позволит интегрировать несколько производств, координировать поставки продукции, объективно получать информацию о состоянии отрасли, планировать ее экономическое развитие, лучше удовлетворять потребности населения (гибко реагировать на спрос). Следовательно, внедрение данных технологий приведет к максимальной оптимизации и автоматизации бизнес-процессов на предприятии, что вызовет увеличение совокупного экономического эффекта.

Заключение

Цифровая трансформация производства должна являться базисом прорывного развития российских предприятий в условиях смены технологического уклада и санкционного давления. Внедрение передовых цифровых систем (MES, PLM, ERP) и платформ на базе технологий Индустрии 4.0 в реальный сектор экономики позволит автоматизировать процесс производства на многих предприятиях и во многих процессах – от поступления материалов до отгрузки продукции. Данные платформы могут подключаться с помощью соответствующих датчиков к производственному оборудованию, и передавая получаемую информацию (большие данные) в облачные сервисы для их последующей «умной» обработки, могут образовывать киберфизические системы. Стоит отметить, что построение производственных информационных экосистем, включающих широкий спектр данных технологий и цифровых систем, позволит достичь синергетического эффекта, выражающегося в росте загрузки предприятия, увеличении объемов продаж, снижении операционных расходов, исчезновении рутинных операций за счет их автоматизации и т.д. В итоге снижение производственных издержек приведет к росту совокупного экономического эффекта, к увеличению финансовых показателей предприятия.

Залогом успешного внедрения цифровых платформ является обеспечение прорывного развития российской микроэлектроники и рынка программного обеспечения при помощи программ государственной поддержки стратегически важных промышленных компаний. Разработка и применение новейших цифровых платформ и технологий четвертой промышленной революции и приоритет развития национального производства микроэлектроники являются базисом преодоления технологической отсталости страны от ведущих стран Запада и Востока в сфере высоких технологий [6] (Zimovets, 2014).