Так что же такое Industry 4.0.?

В наши дни стремительно развиваются элементы промышленности будущего, ориентированной на взаимодействие деталей в производстве и конечной продукции без участия человека: так называемой «Индустрии 4.0», «Интернета вещей», «Сделано в КНР 2025» и т.д. (см., например http://konstruktor.net/podrobnee-au/promyshlennaja-revoljucija-40-ugrozy-realnye-i-mnimye.html; http://internetofthings.ru/issledovaniya/162-rekomendatsii-po-realizatsii-proekta-industriya-4-0 и др.).

Наш фонд совместно с изданием РТСОФТ журнал "Мир Компьютерной Автоматизации и Встраиваемые Компьютерные Системы" начинает обсуждение проблем, стоящих перед инженерами в рамках перехода к новому укладу, полностью меняющему облик промышленности в ближайшие годы.

Вашему вниманию предлагается статья из журнала об Индустрии 4.0, просто, но на серьезном научном уровне поясняющая, что же это такое.


Марио Германн (Mario Hermann), Technische Universität Dortmund,
Тобиас Пентек (Tobias Pentek), Business Engineering Institute St. Gallen,
Борис Отто (Boris Otto) Technische Universität Dortmund

Несмотря на то, что в настоящее время во многих компаниях, исследовательских центрах и университетах концепция Industry 4.0 в фокусе внимания, общего определения этого понятия не существует. В результате обсуждение данной темы на академическом уровне затруднено, затруднена и практическая реализация соответствующих проектов. В статье на основе анализа публикаций даётся определение Industry 4.0 и выявляется шесть принципов проектирования систем в рамках этой концепции. Это интероперабельность, виртуализация, децентрализация, возможность работы в режиме реального времени, ориентация на предоставление услуг и модульность. Руководствуясь этими принципами, теоретики смогут и дальше исследовать эту тему, а практики – создавать соответствующие их задачам решения.
1. Введение
В германо-говорящей среде практиков и учёных Industry 4.0 – самая популярная тема [10, 13]. С тех пор как германское правительство в 2011 году провозгласило Industry 4.0 в качестве ключевой составляющей стратегии развития Германии в области высоких технологий [25], на эту тему появилось множество научных публикаций и статей от практиков. Проводятся конференции и семинары [4].

Тема Industry 4.0 привлекательна по двум причинам. Во-первых, впервые о промышленной революции говорится до её наступления, а не после [12]. Для компаний и исследовательских институтов это открывает возможности для активного формирования будущего. Во-вторых, предполагается, что влияние этой промышленной революции на развитие экономики будет огромным, поскольку Industry 4.0 обещает значительное повышение эксплуатационной эффективности, а также возникновение абсолютно новых бизнес-моделей, услуг и продуктов [25, 26, 27]. Последние исследования показывают, что к 2025 году это позволит увеличить ВВП Германии на 78 млрд евро [2].

Несмотря на то, что Industry 4.0 стала главной темой многих исследовательских центров, университетов и компаний в течение последних трёх лет, многочисленные работы в этой области скорее не конкретизировали, а больше затуманили понятие Industry 4.0 [4]. Даже главные инициаторы и вдохновители этой идеи – рабочая группа «Industrie 4.0 Working Group» и разработчики «Plattform Industrie 4.0, 2014» – описывают только её видение, базовые технологии, на которые она нацелена, и некоторые сценарии реализации [25, 32, 33], однако чёткого определения не дают. В результате, общепринятого определения Industry 4.0 в публикациях до сих пор нет [2].

Отсутствие чёткого определения мешает не только научным разработкам [23], но и компаниям, которые столкнулись с трудностями в попытках развить эти идеи или что-то создать на их основе, поскольку нет уверенности в понимании, что это такое и для чего это надо. «Несмотря на то, что Industry 4.0 – одна из самых обсуждаемых сегодня тем, я не смог объяснить своему сыну, что под этим в реальности понимается», – сетует менеджер продуктового сайта автомобильного предприятия «Ауди». Это высказывание подчёркивает общий печальный вывод из последнего изучения темы: «у большинства компаний Германии нет ясного понимания, что такое Industry 4.0 и как это будет выглядеть» [14].

Поскольку термин Industry 4.0 непонятен, нет и «систематизации знаний», которая бы позволила компаниям реализовать сценарии Industry 4.0 на практике [20]. Другими словами, для практиков нужны принципы проектирования, которые помогли бы им при создании соответствующих решений. Нужны они и учёным в качестве основы теории проектирования систем Industry 4.0 [19]. Однако при исследовании публикаций на тему Industry 4.0 авторы данной статьи не нашли каких-либо внятных формулировок подобных принципов.
Данная статья призвана ликвидировать этот пробел. На основе научного анализа публикаций авторы дают определение понятия Industry 4.0 и выявляют шесть принципов проектирования, которые специалисты компаний могут принимать во внимание при реализации своих решений Industry 4.0.
2. История
Термин Industry 4.0 (Industrie 4.0 – нем.) подразумевает очередную промышленную революцию, которая разворачивается практически уже сейчас. В истории человечества у неё было три предшественницы. Первая промышленная революция, связанная с появлением оборудования для механического производства, началась во 2-ой половине 18-го столетия и интенсивно развивалась в течение всего 19-го века (эпоха «угля и пара»). Начиная с 1870-х годов, благодаря электрификации и разделению труда (тейлоризм), назрел переход ко второй промышленной революции (эпоха «нефти, газа, электричества»). Начало третьей промышленной революции, называемой также «цифровой революцией», приходится на 1970-е годы. В то время развитие электроники и информационных технологий привело к дальнейшей автоматизации производственных процессов.

Термин Industry 4.0 был введён в публичный оборот в 2011 году, когда сообщество представителей бизнеса, политических и академических кругов Германии выдвинуло под этим именем инициативу, направленную на повышение конкурентоспособности германской промышленности [24]. Федеральные власти Германии поддержали эту идею, объявив о том, что Industry 4.0 станет составной частью правительственной стратегии в области высоких технологий «High-Tech Strategy 2020 for Germany», цель которой – добиться к 2020 г. мирового лидерства в области технологических инноваций. Далее была сформирована рабочая группа по Industry 4.0 (Industrie 4.0 Working Group), которая выработала первые рекомендации по реализации этой концепции, опубликованные в апреле 2013 года [25]. В той публикации авторы (Kagermann и др.) описывают своё видение Industry 4.0 так:

«В будущем бизнес-компании организуют глобальные сети, куда машины и механизмы, системы складского хозяйства и производственное оборудование будут входить в форме так называемых киберфизических систем (Cyber-Physical Systems – CPS). В производственной среде к киберфизическим системам относятся интеллектуальные станки, системы хранения информации и цеховое оборудование, которые в автономном режиме могут обмениваться информацией, запускать те или иные действия и независимо контролировать друг друга. Благодаря этому, коренным образом совершенствуются процессы во всех производственные сферах – технической подготовки, изготовления продукции, использования материалов, логистики каналов поставок и управления жизненным циклом изделий. Появляющиеся уже сейчас «умные предприятия» (Smart Factory) используют совершенно новый подход к производству. «Умные продукты» обладают уникальной идентифицируемостью, их местонахождение может быть выявлено в любое время, они «знают» свою историю, текущий статус и альтернативные маршруты к своему целевому состоянию. 

Действующие в рамках предприятий и фабрик встроенные производственные системы вертикально по сети подключаются к бизнес-процессам, а горизонтально – к распределённым партнёрским сетям (value networks), которые могут управляться в режиме реального времени – с момента выставления заказа и далее по всей цепочке добавления стоимости. Кроме того, по всей цепочке наращения стоимости возможно и необходимо инженерное сопровождение этих систем».
На основе описанного видения, в рамках «Платформы Industry 4.0» (Plattform Industrie 4.0, 2014) были разработаны дальнейшие рекомендации по его реализации [24]. В «Платформе» концепция Industry 4.0 понимается как «новый уровень организации и менеджмента цепочки создания стоимости (value chain organization and management) на протяжении всего жизненного цикла выпускаемой продукции» [32, 33].

Так как термин Industry 4.0 за пределами немецкоязычной аудитории известен не очень хорошо [28], имеет смысл рассмотреть сравнимые идеи в глобальном аспекте. Подобная идея под именем «Промышленный Интернет» (Industrial Internet) продвигается компанией General Electric [6, 15]. Он определяется как «интеграция сложных физических механизмов и устройств с объединёнными в сеть датчиками и программным обеспечением в целях предсказания, управления и планирования на благо бизнеса и общества» [22]. В области Industrial Internet правительство США поддерживает проект «Передовое производство» (Advanced Manufacturing), выделив на усилия по его разработке и развитию два миллиарда долларов [34]. Подобные идеи можно найти и под другими именами – «Интегрированное производство» (Integrated Industry) [8] и «Умное производство» (Smart Industry или Smart Manufacturing) [10, 11, 43].
3. Процесс и метод исследования
В своей работе при исследовании публикаций авторы руководствовались рекомендациями [40]. Чтобы охватить релевантные публикации в области инженерного проектирования, производства и менеджмента, вышедшие как из академических, так и бизнес-кругов, авторы использовали пять баз данных по публикациям (CiteSeerX, ACM, AISeL, EBSCOhost, Emerald Insight) и Google Scholar (Академия Google). При анализе литературы ставилась цель выявить ключевые аспекты Industry 4.0 и на их основе дать определение этого понятия, которое было бы принято как учёными, так и практиками [9]. Для осмысления понятия Industry 4.0 и выявления ключевых слов был проведён предварительный поиск в Google Scholar по двум вариантам написания – «Industrie 4.0» и «Industry 4.0», чтобы охватить как немецкоязычные, так и англоязычные публикации. Заголовки, аннотации и ключевые слова из первых 100 результатов для каждого варианта поиска (всего 200 публикаций) анализировались независимо друг от друга двумя исследователями, для повышения доверия к сделанным выводам [35]. Далее каждый из них сформулировал для каждой публикации ключевые слова. Затем оба исследователя обобщили результаты и обсудили случаи рассогласования своих поисков. В окончательный список попало 15 немецких и английских ключевых слов (ключевые слова 2-го уровня в табл. 1).

Табл.1. Ключевые слова

Ключевые слова 1-го уровня

Ключевые слова 2-го уровня

Industrie 4.0,

Industry 4.0

Cyber-Physical Systems,

Cyber-Physikalische Systeme,

CPS,

Internet of Things,

Internet der Dinge,

Internet of Services,

Internet der Dienste,

Smart Factory,

intelligente Fabrik,

Smart Product,

intelligentes Produkt,

BigData,

Cloud,

M2M,

Machine-to-Machine

Затем поиск по отобранным ключевым словам плюс Industrie 4.0 или Industry 4.0 проводился по пяти вышеуказанным базам данных. Если поиск выявлял лишь несколько «хитов», то искали и в Google Scholar. Следуя рекомендациям [41], результаты дополнялись прямым и обратным поиском. Релевантными считались только те публикации, в которых термин Industry 4.0 явно фигурировал в заголовке, аннотации или ключевых словах. Эта процедура выявила 51 публикацию, которые во всей полноте независимо проанализированы двумя исследователями и затем снабжены ключевыми словами. И снова результаты обобщены, а разногласия после обсуждения устранены. Затем ключевые слова проранжированы по частоте упоминаний. В качестве базовых компонентов концепции Industry 4.0 выделено четыре наиболее часто упоминаемых ключевых слова, которые представлены в следующем разделе. Последний шаг процесса исследования публикаций – формирование пула статей для дальнейшего исследования, который приведён в разделе 7.

На основе четырёх выявленных базовых компонентов авторы дают определение Industry 4.0. Это определение следует аристотелевским правилам genus proximum (ближайший род) и differentia specifica (характернаяя особенность). Если первое правило требует отнести определяемое понятие к некоему классу (в рамках субординированной систематики), то второе требует указать признаки, которые отличают данное понятие от других понятий в рамках данного класса [1, 43].

И в завершение своей работы авторы, на основе введённых определений компонентов Industry 4.0 и имеющихся примеров, вывели принципы проектирования систем Industry 4.0. Для подкрепления уверенности в правильности выбранного подхода два аналитика выводили эти принципы независимо друг от друга. Найденные принципы были объединены и распределены по шести группам. Каждая группа представлена родовым понятием. В соответствии с [19] эти принципы служат руководством для практиков и учёных «как делать» Industry 4.0.
4. Результаты обзора публикаций
По результатам анализа публикаций на тему Industry 4.0 выявлено четыре компонента понятия Industry 4.0: киберфизические системы (Cyber-Physical Systems), «Интернет вещей» (Internet of Things), «Интернет услуг» (Internet of Services) и «Умное предприятие» (Smart Factory) (табл. 2). «Межмашинные коммуникации» (Machine-to-machine – M2M) и «Умные продукты» (Smart Products) авторы в качестве независимых компонентов Industry 4.0 не рассматривают, поскольку M2M – это «разрешающая технология» (enabler) для «Интернета вещей», а «Умные продукты» – это подкомпонент киберфизических систем (см. далее раздлы 4.1.1 и 4.1.2). Аналогичным образом «большие данные» (big data) и «облачные вычисления» (cloud computing), в согласии с [26], рассматриваются как информационные услуги, в которых используются данные, сгенерированные конкретными системами, организованными по идеологии Industry 4.0, а не как независимые компоненты Industry 4.0.

Четыре базовых компонента Industry 4.0 (их наиболее часто цитируемые определения, связь с Industry 4.0 и примеры применения) будут рассмотрены в следующих разделах. Затем на базе этих компонентов будет дано новое определение Industry 4.0.
Табл. 2. Компоненты Industry 4.0 (по результатм анализа 51-й публикации)

Термин

Количество публикаций, в который встречается данный термин

Cyber-Physical Systems, Cyber-Physikalische Systeme, CPS

46

Internet of Things, Internet der Dinge

36

Smart Factory, intelligente Fabrik

24

Internet of Services, Internet der Dienste

19

Smart Product, intelligentes Produkt

10

M2M, Machine-to-Machine

8

Big Data

7

Cloud

5

4.1. Компоненты Industry 4.0
4.1.1. Киберфизические системы (Cyber-Physical Systems – CPS)
Важная составляющая концепции Industry 4.0 – сращивание физического и виртуального миров [26]. Благодаря этому стали возможны киберфизические системы (КФС, CPS). КФС – это «интеграция вычислительных и физических процессов. Встроенные компьютеры и сети отслеживают физические процессы и управляют ими, как правило, через обратные связи, при которых физические и вычислительные процессы взаимно влияют друг на друга» [29]. Развитие КФС характеризуется тремя этапами. В первом поколении КФС используются технологии идентификации, такие как RFID-метки, позволяющие осуществлять уникальную идентификацию. КФС второго поколения оборудуются датчиками (sensors) и исполнительными механизмами (actuators) с ограниченным спектром функций. КФС третьего поколения могут хранить и анализировать данные, оборудуются большим количеством датчиков и исполнительных механизмов и могут подключаться к компьютерным сетям [3]. Примером КФС может служить интеллектуальный контейнер (технология iBin компании Würth). Он оборудован модулем с инфракрасной фотокамерой для управления запасом деталей группы C (винты, гайки, шайбы и т. п.), которая определяет количество деталей в контейнере iBin. Если их количество снижается ниже страхового запаса, iBin автоматически, используя технологию RFID, заказывает новые детали. Благодаря этому необходимый запас деталей регулируется в режиме реального времени [21].
4.1.2. «Интернет вещей»
По мнению Кагермана (Kagermann), четвёртая промышленная революция началась благодаря интеграции в процесс производства «Интернета вещей» (Internet of Things – IoT) и «Интернета услуг» (Inter of Setvices – IoS) [25]. «Интернет вещей» позволяет «вещам» и «объектам», таким как RFID, датчики, исполнительные механизмы, мобильные телефоны, используя уникальные схемы адресации, взаимодействовать друг с другом и «сотрудничать» с соседними «умными» компонентами, для достижения общей цели» [17]. Основываясь на данном выше определении КФС, «вещи» и «объекты» могут рассматриваться в качестве киберфизических систем. Таким образом, «Интернет вещей» можно определить как сеть, в которой киберфизические системы взаимодействуют друг с другом через уникальные схемы адресации. Примерами «Интернета вещей» и «Умных предприятий» (рассматриваются ниже) могут служить «Умные дома» (Smart Homes) и «Умные сети» (Smart Grids) [3, 4].
4.1.3. «Интернет услуг»
«Интернет услуг» (Internet of Services – IoS) позволяет «поставщикам услуг предлагать свои услуги через Интернет... IoS состоит из участников, инфраструктуры для оказания услуг, бизнес-моделей и собственно услуг. Услуги предлагаются и объединяются в пакеты дополнительных услуг (value-added services) различными поставщиками; поставщики общаются с пользователями и заказчиками, а те с поставщиками по различным коммуникационным каналам» [7]. В результате возможен новый способ динамического распределения индивидуальной активности по цепочке наращения стоимости (value chain activities) [31]. Есть вероятность того, что в будущем эта концепция, применяемая на единичных предприятиях, распространится на все сети с дополнительными услугами (value added networks). Предприятия могут сделать один шаг вперёд и предлагать не только разные виды продукции, но и специальные технологии производства. Эти технологии будут предлагаться через IoS и могут использоваться для производства продуктов или для сбалансированного использования производственного потенциала [36]. Идея «Интернета услуг» была реализована в проекте под названием SMART FACE в рамках программы «Наука и техника самоорганизующихся систем для Industry 4.0» (Autonomics for Industrie 4.0), инициированной федеральным министерством экономики и энергетики Германии. Проект подразумевает создание нового распределённого управления производством в автомобильной отрасли. В его основе лежит архитектура, ориентированная на предоставление услуг. Это позволяет использовать станции модульной сборки, которые могут гибко модифицироваться или расширяться. Перемещение между сборочными станциями обеспечивается автоматическими самоходными тележками (робокары). И сборочные станции, и робокары «предлагают» свои услуги через IoS. Кузовы автомобилей «знают» свои конкретные конфигурации, которые были заданы заказчиками, и в автономном режиме могут «решать», какие рабочие шаги нужно выполнить. Таким образом, каждый отдельный кузов может, через «Интернет услуг», скомпоновать необходимый ему технологический процесс и автономно «путешествовать» по производственным участкам [16].
4.1.4. «Умное предприятие» (Smart factory)
«Умное предприятие» – ключевое понятие концепции Industry 4.0 [25]. «Умное предприятие» определяется как предприятие, которое на основе контекстного знания (context-aware) помогает людям и механизмам выполнять свои задачи. Это достигается с помощью фоново-работающих систем, так называемых Calm-систем, а «контекстное знание» означает, что эта система учитывает в своей работе контекстную информацию, такую как положение и статус объекта. Эти системы выполняют свои задачи на основе информации, поступающей из физического или виртуального мира. Информация из физического мира – это, например, положение или состояние инструмента, а информацией из виртуального мира могут быть электронные документы, чертежи или имитационные модели. Calm-системами в данном контексте называются технические средства «Умного предприятия». Основное отличие calm-систем от систем других типов заключается в их способности общаться и взаимодействовать с окружающей средой [30]. Взяв за основу определения, данные для КФС и IoT, понятие «Умного предприятия» можно определить как предприятие, на котором киберфизические системы общаются через «Интернет вещей» и помогают людям и механизмам выполнять свои задачи. Примером «Умного предприятия» может служить производственное оборудование компании WITTENSTEIN BASTIAN в Фельбахе (Германия), которое организуется по принципам «бережливого производства» (lean production). Для реализации доставки обрабатываемых деталей к рабочей станции логистическим методом «милк ран», по запросу этой станции, используются «умные» контейнеры. О том, что деталь готова к доставке и можно запускать «милк ран», «умный контейнер» сообщает только тогда, когда получен запрос на эту деталь. Это помогает сократить количество перевозок «милк ран» и освобождает персонал от лишней работы [37].
4.2. Определение Industry 4.0
Основываясь на результатах анализа публикаций на тему Industry 4.0, авторы определяют Industry 4.0 следующим образом: Industry 4.0 – это собирательный термин для технологий и концепций организации цепочки создания стоимости (ценности) (Industrie 4.0 is a collective term for technologies and concepts of value chain organization). В рамках модульно структурированных «Умных предприятий» киберфизические системы (КФС) отслеживают физические процессы, создают виртуальную копию физического мира и принимают децентрализованные решения. По «Интернету вещей» (IoT) киберфизические системы (КФС) общаются и взаимодействуют друг с другом и людьми в режиме реального времени. По «Интернету услуг» (IoS) предлагаются услуги, как в пределах организации, так и между организациями, которые используются участниками цепочки создания стоимости.
5. Принципы проектирования Industry 4.0
Исходя из всего вышеизложенного авторы вывели для сценариев реализации Industry 4.0 следующие принципы проектирования. На эти принципы компании могут опираться при создании пилотных проектов Industry 4.0 для последующей реализации. Всего из компонентов концепции Industry 4.0 получено шесть принципов проектирования (табл. 3.
Табл. 3. Принципы проектирования каждого компонента Industry 4.0

 

Киберфизические системы

Интернет вещей

Интернет услуг

Умное предприятие

Интероперабельность

X

X

X

X

Виртуализация

X

X

Децентрализция

X

X

Возможность работы в режиме реального времени

X

Ориентированность на предоставление услуг

X

Модульность

X

Приведённые в таблице принципы проектирования объясняются далее на примере установки по изготовлению приспособлений для поиска ключей («искатели ключей») компании SmartFactoryKL. SmartFactoryKL – это независимая технологическая инициатива, выдвинутая Германским центром исследований в области искусственного интеллекта (German Research Center for Artificial Intelligence – DFKI). Демонстрационная установка по изготовлению «искателей ключей» (см. рис.) была построена в рамках проекта RES-COM. На ней производится изготовление деталей и сборка «искателей». Корпус каждого «искателя» снабжён RFID-меткой, которая предоставляют всю связанную с процессом производства информацию [37].

5.1. Интеропребальность
Интеропребельность – очень важный компонент, необходимый для реализации Industry 4.0. В концепции Industry 4.0 подразумевается, что бизнес-компании, киберфизические системы и рабочий персонал связаны друг с другом через «Интернет вещей» или «Интернет услуг». Ключевым фактором успешного взаимодействия между КФС различных производителей будут стандарты. Немецкая ассоциация по электрическим, электронным и информационным технологиям (German Commission for Electrical, Electronic & Information Technologies) немецкого института по стандартизации (DIN) и союза немецких электротехников (VDE), осознав эту потребность, выпустила в 2013 году перспективный план по стандартизации в Германии – German Standardization Roadmap. В контексте инициативы SmartFactoryKL интероперабельность означает, что все КФС её опытных установок (транспортировщики заготовок, сборочная станция и готовые изделия) могут взаимодействовать друг с другом «посредством открытых сетей и семантических описаний» [38].
5.2. Виртуализация
Виртуализация означает, что КФС могут отслеживать физические процессы. Получаемые с сенсоров данные вводятся в модели виртуальных установок и имитационные модели. Таким образом создаётся виртуальная копия физического мира. В опытной установке компании SmartFactoryKL её виртуальная модель учитывает состояние всех КФС. В случае сбоя об этом сообщается человеку-оператору. Кроме того, предоставляется вся необходимая информация, например описание следующих рабочих действий или шагов по обеспечению безопасности [18]. Таким образом, справляться человеку-оператору с растущей технической сложностью становится проще [38].
5.3. Децентрализация
В настоящее время растёт потребность в продуктах, изготовляемых по индивидуальным заказам, поэтому всё труднее и труднее управлять соответствующими системами централизованно. Благодаря встроенным компьютерам, КФС могут принимать решения самостоятельно. На более высокий уровень решение задач передаётся только в случае отказов [41]. Тем не менее в интересах обеспечения качества и оперативного контроля необходимо отслеживать состояние и поведение системы в любое время. В контексте организации SmartFactoryKL децентрализация установок означает, что RFID-метки «говорят» механизмам, какие рабочие действия необходимо выполнить. Таким образом, централизованное планирование и управление больше не требуется [37].
5.4. Возможность работы в режиме реального времени
С точки зрения организации задач необходимо, чтобы данные собирались и анализировались в режиме реального врмени. В SmartFactoryKL состояние установки постоянно отслеживается и анализируется. Таким образом, установка может реагировать на отказ одного из механизмов и перенаправлять изделия на обработку к другому механизму [37].
5.5. Ориентированность на предоставление услуг
Услуги компаний, киберфизических систем и рабочего персонала доступны через «Интернет услуг» и могут использоваться другими участниками. Услуги могут предоставляться как внутри компании, так и за её пределами. Так, архитектура цеховой площадки SmartFactoryKL предусматривает предоставление услуг. Все КФС предлагают свою функциональность в качестве пакета web-сервисов. В результате технологический процесс по изготовлению конкретного продукта может быть составлен на основе конкретных требований заказчика, зашифрованных и предоставленных с помощью RFID-метки [37].
5.6. Модульность
Системы, составляемые по принципу модульности, могут гибко адаптироваться под изменяющиеся требования методом замены или расширения отдельных модулей. Таким образом, модульные системы можно легко приспосабливать к сезонным требованиям или к изменениям характеристик изготавливаемых изделий. В установке SmartFactoryKL новые модули могут добавляться по принципу plug&play («подключи и работай»). Новые модули, выполненные с использованием стандартизованных программных и аппаратных интерфейсов, идентифицируются автоматически и могут использоваться непосредственно через «Интернет услуг» (IoS) [38].

6. Заключении

Данная статья – это вклад в дискуссию, которая развёрнута в научно-инженерном сообществе вокруг концепции Industry 4.0.

В статье даётся определение Industry 4.0, благодаря чему создаётся общее понимание этого термина, необходимое для корректного обсуждения этой темы. Из четырёх базовых компонентов Industry 4.0 вытекают принципы проектирования систем в рамках данной концепции, которые помогают идентифицировать, описывать и выбирать сценарии реализации Industry 4.0 в контексте дальнейших исcледований.

С точки зрения практики, вклад данной статьи двоякий. Во-первых, даётся определение Industry 4.0, которое помогает прояснить понимание термина Industry 4.0 среди инженеров-практиков. Во-вторых, сформулированные шесть принципов проектирования могут использоваться для реализации проектов Industry 4.0 в бизнес-компаниях. Они помогут найти возможные примеры применения и стать руководством при их воплощении в жизнь.

Возможно, что при дальнейших исследованиях феномена Industry 4.0, будут выявлены и описаны и другие сценарии реализации четвёртой промышленной революции. Как бы то ни было, «Industry 4.0 приходит к нам с неизбежностью, хотим мы этого или нет» [13]. Это часть производственных и технологических процессов будущего

7. Литература

1. Aristotle, 350 BC: On Interpretation. Translated by Edghill E. M.
2. Bauer, W., S. Schlund, D. Marrenbach and O. Ganschar, 2014: Industrie 4.0 – Volkswirtschaftliches Potenzial für Deutschland.
3. Bauernhansl T., 2014: Die vierte industrielle Revolution. Der Weg in ein wertschaffendes Produktionsparadigma, p. 3-35. In: Bauernhansl, T., M. ten Hompel and B. Vogel-Heuser, 2014: Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik: Anwendung, Technologie, Migration.
4. Bauernhansl, T., M. ten Hompel and B. Vogel-Heuser, eds., 2014: Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik: Anwendung, Technologien und Migration.
5. Bundesministerium für Bildung und Forschung, 2014: Zukunftsbild Industrie 4.0 retrieved on 30th October 2014: http://www.bmbf.de/pubRD/Zukunftsbild_Industrie_40.pdf
6. Bungart, S., 2014: Industrial Internet versus Industrie 4.0. Produktion – Technik und Wirtschaft für die deutsche Industrie. Retrieved from http://www.produktion.de/automatisierung/industrial-internet-versus-industrie-4-0/print (1.12.2014).
7. Buxmann P., T. Hess and R. Ruggaber, 2009: Internet of Services. Business & Information Systems Engineering 5, 341 – 342.
8. Bürger, T. and K. Tragl, 2014: SPS-Automatisierung mit den Technologien der IT-Welt verbinden. In: Bauernhansl, T., M. ten Hompel and B. Vogel-Heuser, eds., 2014: Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik. Anwendung, Technologien und Migration, 559–569.
9. Cooper, H. M., 1988: Organizing knowledge syntheses: A taxonomy of literature reviews. Knowledge in Society, 1, 104–126.
10. Dais, S., 2014: Industrie 4.0 – Anstoß, Vision, Vorgehen. In: Bauernhansl, T., M. ten Hompel and B. Vogel-Heuser eds., 2014: Industrie 4. 0 in Produktion, Automatisierung und Logistik. Anwendung, Technologien und Migration, 625–634.
11. Davis, J., T. Edgar, J. Porter, J. Bernaden, and M. Sarli, 2012: Smart manufacturing, manufacturing intelligence and demand-dynamic performance. FOCAPO 2012, 47.
12. Drath, R., 2014: Industrie 4.0 – eine Einführung, 3, 2–7. Retrieved from http://www.openautomation.de/fileadmin/user_upload/Stories/Bilder/oa_2014/oa_3/oa_3_14 _ABB.pdf (2.12.2014).
13. Drath, R. and A. Horch, 2014: Industrie 4.0: Hit or Hype? [Industry Forum]. IEEE Industrial Electronics Magazine, 8(2), 56–58.
14. eco –Verband der deutschen Internetwirschaft e.V., 2014: Wirtschaft ohne Orientierung bei Industrie 4.0. Retrieved from https://www.eco.de/2014/pressemeldungen/eco-wirtschaft-ohne-orientierung-bei-industrie-4- 0.html (28.11.2014).
15. Evans, P. C. and M. Annunziata, 2012: Industrial Internet: Pushing the Boundaries of Minds and Machines. Retrieved from http://www.ge.com/docs/chapters/Industrial_Internet.pdf (6.11.2014).
16. Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik: Smart Face: Smart Micro Factory für Elektrofahrzeuge mit schlanker Produktionsplanung. Retrieved from http://deutscherinfografikpreis.de/sites/default/files/info-poster_smartface.pdf (20.11.2014)
17. Giusto, D., A. Iera, G. Morabito and L. Atzori, eds., 2010: The Internet of Things.
18. Gorecky, D., M. Schmitt and M. Loskyll, 2014: Mensch-Maschine-Interaktion im Industrie 4.0-Zeitalter. In: Bauernhansl, T., M. ten Hompel and B. Vogel-Heuser, 2014: Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik: Anwendung, Technologie,Migration.
19. Gregor, S., 2002: A Theory of Theories in Information Systems. In: Gregor, S. D. and D. N. Hart, eds., 2002: Information Systems Foundations. Building the Theoretical base, 1–20.
20. Gregor, S., 2009: Building Theory in the Sciences of the Artificial. In V. Vaishanvi, ed., Proceedings of the 4th International Conference on Design Science Research in Information Systems and Technology.
21. Günthner, W., E. Klenk and P. Tenerowicz-Wirth, 2014: Adaptive Logistiksysteme als Wegbereiter der Industrie 4.0. In: Bauernhansl, T., M. ten Hompel and B. Vogel-Heuser, eds., Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik. Anwendung, Technologien und Migration, 297–323.
22. Industrial Internet Consortium, 2013: Fact Sheet. Retrieved from http://www.iiconsortium.org/docs/IIC_FACT_SHEET.pdf (3.12.2014).
23. Jasperneite, J., 2012: Alter Wein in neuen Schläuchen. Computer & Automation, 12, 24–28. Retrieved from http://www.ciit-owl.de/uploads/media/410-10%20gh%20Jasperneite%20CA%202012-12_lowres1.pdf (3.12.2014).
24. Kagermann, H., W. Lukas and W. Wahlster, 2011: Industrie 4.0: Mitdem Internet der Dinge auf dem Weg zur 4. industriellen Revolution. VDI nachrichten, 13.
25. Kagermann, H., W. Wahlster and J. Helbig, eds., 2013: Recommendations for implementing the strategic initiative Industrie 4.0: Final report of the Industrie 4.0 Working Group.
26. Kagermann, H., 2014: Chancen von Industrie 4.0 nutzen. In: Bauernhansl, T., M. ten Hompel and B. Vogel-Heuser, eds., 2014: Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik. Anwendung, Technologien und Migration, 603–614.
27. Kempf, D., 2014: Vorwort. In F. I. BITKOM, ed., Industrie 4.0 – Volkswirtschaftliches Potenzial für Deutschland, 5.
28. Lasi, H., P. Fettke, H.-G. Kemper, T. Feld and M. Hoffmann, M., 2014: Industrie 4.0: Bedarfssog und Technologiedruck als Treiber der vierten industriellen Revolution. WIRTSCHAFTSINFORMATIK, 56(4), 261–264.
29. Lee, E. A., 2008: Cyber Physical Systems: Design Challenges. 11th IEEE Symposium on Object Oriented Real-Time Distributed Computing (ISORC), 363 – 369.
30. Lucke, D., C. Constantinescu and E. Westkämper, 2008: Smart Factory – A Step towards the Next Generation of Manufacturing. In: Mitsuishi, M., K. Ueda and F. Kimura, eds., Manufacturing Systems and Technologies for the New Frontier, the 41st CIRP conference on manufacturing systems, Tokyo, Japan, 115–118
31. Plattform Industrie 4.0.,2013: Industrie 4.0 - Whitepaper FuE Themen. Retrieved from http://www.plattformi40. de/sites/default/files/Whitepaper_Forschung%20Stand%203.%20April%202014_0.pdf (13.12.2014).
32. Plattform Industrie 4.0, 2014: Industrie 4.0. Whitepaper FuEThemen. Retrieved from http://www.plattformi40. de/sites/default/files/Whitepaper_Forschung%20Stand%203.%20April%202014_0.pdf (30.11.2014).
33. Plattform Industrie 4.0., 2014: Was Industrie 4.0 (für uns) ist. Retrieved from http://www.plattform-i40.de/was-industrie-40-f%C3%BCr-uns-ist (5.12.2014).
34. President’s Council of Advisors on Science and Technology, 2014: Accelerating U.S. Advanced Manufacturing: Report to the President. Retrieved from http://www.whitehouse.gov/sites/default/files/microsites/ostp/PCAST/amp20_report_final.p df (30.11.2014).
35. Randolph, J. J., 2009: A guide to writing the dissertation literature review. Practical Assessment, Research & Evaluation, 14(13), 2. Retrieved from http://lincs.etsmtl.ca/uploads/media/v14n13.pdf (30.11.2014).
36. Scheer, A.-W., 2013: Industrie 4.0: Wie sehen Produktionsprozesse im Jahr 2020 aus?.
37. Schlick, J., P. Stephan, M. Loskyll, and D. Lappe, 2014: Industrie 4.0 in der praktischen Anwendung. In: Bauernhansl, T., M. ten Hompel and B. Vogel-Heuser, eds.,2014: Industrie 4. 0 in Produktion, Automatisierung und Logistik. Anwendung, Technologien und Migration, 57–84.
38. SmartFactoryKL, 2014: Keyfinder production line. Retrieved from: http://smartfactory.dfki.uni-kl.de/en/content/demo/technological-demo/plant-industry4 (2.12.2014).
39. ten Hompel, M. and B. Otto, 2014: Technik für die wandlungsfähige Logistik. Industrie 4.0. 23. Deutscher Materialfluss-Kongress.
40. Vom Brocke, J., A. Simons, B. Niehaves, K. Reimer, R. Plattfaut and A. Cleven, 2009: Reconstructing the Giant: On the Importance of Rigour in Documenting the Literature Search Process. ECIS 2009 Proceedings, 161.
41. Webster, J. and R. T. Watson, 2002: Analyzing the past to prepare for the future: Writing a literature review. Management Information Systems Quarterly, 26(2), 3.
42. Westermann, H., 2001: Unterschied, spezifischer. In: Ritter, J., K. Gründer and G. Gabriel, eds., 2001: Historisches Wörterbuch der Philosophie - Band XI .
43. Wiesmüller, M., 2014: Industrie 4.0: surfing the wave? e & i Elektrotechnikund Informationstechnik, 1.
_____________________________________________________________________________________________
Источник: http://www.snom.mb.tu-dortmund.de/cms/de/forschung/Arbeitsberichte/Design-Principles-for-Industrie-4...
_______________________________________ Перевод и адаптация Т. И. Зеленовой