БеЗчеловечные технологии Введение в Индустрию 4.0 Виталий Недельский Росатом, март 2018 . Недельский Виталий Инженерное и экономическое образование (МАИ), к.п.н. Философский ф-т МГУ, МВА ВШЭ, 4 детей В настоящее время: Президент и основатель НАУРР www.robotunion.ru, основатель и дир по развитию Семантик Хаб www.semantic-hub.com В прошлом: • основатель НАПИ www.iotunion.ru, • ФРИИ (директор по развитию) • Университет 2.0 (основатель и генеральный директор) • Правительство Свердловской области (зампред, министр) • Уральский турбинный завод (Ген.дир.) • ОМЗ-Кран (ген. дир.) • ОАО «Аргос-капитал» (ген. дир.) • Основал около 10 компаний 1 О чем будем говорить: • Что такое Индустрия 4.0 • Изменения бизнес-моделей и платформы • Приоритеты государств в программах развития IIOT • Экосистема цифровой экономики в мире и России • Отраслевые проекции IIOT и примеры • Робототехника и области применения • Барьеры и риски применения роботов • Парадокс производительности и автоматизация рабочих мест • Искусственный интеллект и эволюция разума История промышленных революций Первая: 18 век Переход от ручного труда к машинному Паровые двигатели, текстильное производство… Потребовались грамотные работники Основная прибыль на этапе производства Вторая: конец 19 – начало 20 века Поточное производство и выплавка стали Бессемеровский конвертер, мартеновская печь Нефть, электричество Третья: Роботизация, автоматизация Информационные технологии – ключевое звено Основная прибыль – на этапе разработки и дизайна (себестоимость iPad = 1/10 от стоимости) Четвертая: IIoT, Industry 4.0 Интернет вещей для производства – Industry 4.0 – гибкость производства. Производственные модули сами понимают что и когда делать, сами переставляются в нужном порядке («Лего», plug-and-play, USB в промышленном варианте) Интернет вещей больше, чем Интернет IoT - это новый шаг технологического роста интернета (и интернетпредпринимательства), а также зона экспансии в экономику (полное проникновение Интернета в течение 5 лет). Появление КИБЕРФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМ IoT соединяет людей, процессы, данные и предметы. Это влечет сильное расширение типа игроков - переход от роли классических интернет-компаний, к роли держателей необходимых профессиональных компетенций в сферах, относящихся к технологическим платформам, анализу данных, производству нового типа «умных» устройств, социальным сетям IoT входит во все рейтинги «горячих» технологий, стратегии технологических и венчурных компаний (при этом традиционный Интернет – уже зрелый рынок) Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» IoT не является традиционно организованным рынком, он 6> формируется на стыке «физических» технологий и интернет-бизнесов 1. Переход от отдельно функционирующих устройств к комплексным интегрированным системам и формирование продуктово-технологических платформ Комплексные системные решения на базе платформ Устройства 2. Перенос добавленной стоимости с аппаратного обеспечения на программное обеспечение для управления и интеграции устройств и обработки данных Hardware Добавленная стоимость Software 3. Масштабирование локальных решений за счет развития смежных технологий и рынков: big data, cloud, fogcomputing… Intranet Cloud, Fogcomputing, Big Data IoT 4. Рост сегмента обслуживающих бизнесов для поддержки функционирования, оптимизации систем, их адаптации под требования конечного потребителя Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» Технологии, лежащие в основе IoT IoT развивается благодаря обилию недорогих соединяемых микроконтроллеров, которые могут дополняться сенсорами и механизмами Влажность Направление Инфракрасные Температура Дальность/Дистанция Моторы Датчики химического состава Потоковые Прецизионные приборы Технологии, определяющие развитие IoT В основе – 4 технологических тренда, определяющих развитие всей экосистемы. Дешевые полупроводники позволяющие обеспечить достаточно экономичный процесс сбора всевозможных данных Рост пропускной СХД и управление способности и данными доступность сетей Аналитика новые аналитические лавинообразное Значительное инструментарии, увеличение IP-адресов, снижение стоимости позволяющие оперировать способствующие вовлечению в Интернет хранения и управления накопленными объемами данными данных в режиме, близком вещей все новых к реальному времени. субъектов Интернет вещей “цифрует” мир, обильно снабжая нас объемами данных, обеспечивая новые модели доставки сервисов - бизнес и госсектор переходят на новый качественный уровень обслуживания Данные Облака, Приложения, Сервисы Облака Умный Город Вовлеченность субъектов Умное ТС Умный Дом Умное Здравоохра нение Умный транспорт Промышленность, добыча ископаемых Индустрия 4.0 – в цифровой модели находится весь жизненный цикл и цепочка поставок Жизненный цикл изделия Идея Внесение изменений Проектирование Технология Утилизация Сервис Производство Цепочка поставок Доставка Поставщик Поставщик Поставщик Подрядчик Подрядчик Подрядчик Поставщик Поставщик Поставщик Подрядчик Подрядчик Подрядчик Применение Интернета Вещей практически не ограничено рамками отдельных отраслей Оптимизация маршрутов транспорта Наблюдение за осадками/ наводнениями Домашняя автоматизация Мониторинг медицинских показателей Контроль периметров/ границ Энергосистемы зданий Умные Энерго-сети Физическая безопасность ЦОД Безопасность хранения продуктов Мониторинг в фармацевтике Предиктивное влияние на инфраструктуру Имплантированные мед. устройства Контроль на производстве/SCADA системы Соединенные транспортные средства Страховые компании Профилактика инцидентов на ЖД транспорте Мультиагентные системы: Управление грузовиками: 500 грузовиков на дороге, 100 заказов в день, горизонт: 15 дней, 600 точек развозки, время на заказ - 3-15 мин, критерии – прибыль, качество, стоимость и время перевозки и риски, равномерность пробега машин, режимы работы водителей, штрафы за опоздание, типы грузов и тары, время работы складов, времена стыковок и др.; Управление фабриками: сборка двигателя – 50 тыс. деталей, 30-40 цехов, каждый цех – 150 рабочих, каждое изделие – от 10 до 300 техопераций, 10 заказов на цех в день, одно ССЗ рабочего – до 100 задач, горизонт – от дня до 6 месяцев, число задач на горизонте - до 150 тыс., время на событие – от 15 до 45 мин, учет техпроцессов, умений рабочих, брака, наличие на складе и т.д.; Управление цепочками поставок: до 10 тыс. товаров, 2 тыс. узлов в сети (фабрики, магазины, склады), 1 тыс. каналов доставки, 2 тыс. заказов в день, горизонт – от 1 мес. до 1 года; обработка 1 события - от 5 до 25 мин., учет прогнозов продажи, емкость каналов, скорость продажи, цены заказов, штрафы за отклонение, стоимости производства, транспорта, хранения, структура сети, минимальный объем партии и др. Управление мобильными бригадами: число событий в день: от 50 до 250 заявок в период проброса, в среднем около 100 заявок в день; число ресурсов: 43 бригады; горизонт планирования: период работы смены (8-12 часов); время на события – до 15 минуты, критерии: минимальный пробег, как можно больше заявок выполнить и др. Управление грузопотоком МКС: 3500 типов грузов, 4 корабля “Союз” и 4 “Прогресс” в год, 2-5 европейских и американских, загрузка одного “Прогресса” – тысячи наименований грузов, надо учитывать состав экспедиций, типы грузов и их взаимозаменяемость, нормы потребления грузов на МКС и т.д. Долгосрочная программа рассчитывается на 3 года, программа полета и грузопоток - на год, номинальный план полета - на 2 экспедиции (6 месяцев). Управление поездами: на полигоне Московский: 49 станций, 48 перегонов (24-х путные), блок-участков – 3500 , около 800 поездов в день, горизонт – сутки. В день может происходить до 50 различных событий: окна ремонтов, поломки путей и т.д. Обработка события - до 15 минут. План поезда - 40-50 крупных операций. Ограничения – соблюдение времен хода и продолжительности стоянок, интервалов движения, приоритетов поездов, времен разгона и торможения и др. Управление проектами: средняя организация (100 чел) - 40 проектов в год, каждый по 300 – 500 задач. В день поступает 2-5 новых задач на каждого исполнителя и случается от 5 – до 20 событий. Горизонт - 3 месяца, сеть расписания – примерно 10 тыс. связных задач, обработка 1 события от 15 до 45 минут. Учитывается приоритет, для каждого исполнителя свой календарь, может давать свои предпочтения, учет связей между задачами, учет компетенций исполнителей и др. Цифровая фабрика Дигитализация производства – основа концепции Индустрии 4.0 Умная Модель Модель изделия содержит всю информацию, необходимую для ее производства Виртуальное производство Воспроизведенный в цифровом виде реальный производственный процесс Оптимизированное производство Автономное производство со встроенным интеллектом (производственный IoT) Что это дает Новые бизнес-модели Новые технологии – новые возможности (TrenItalia, Alliander, EnergyPoint, Tennant, Roche) Сервисная модель работы (Kaeser Kompressor) Увеличение выручки Industry 4.0 (HarleyDavidson) Увеличение продаж (ConnectedCars: BMW, WV) Уменьшение затрат Повышение пропускной способности существующей инфраструктуры (порт Гамбурга) Сокращение затрат на контроль качества (PredictiveQuality, AMG) Что помогает сделать платформа IoT Выявление бизнес-событий в реальном времени (+ уменьшение шума) Возможность сделать IoT процессы понятными и удобными Стандартизация при интеграции приборов с корпоративными ресурсами Абстрагирование от сложности взаимодействия с устройствами Исторический анализ больших данных Легкость интеграции Обеспечить управление устройствами со стороны корпоративных и мобильных приложений О чем будем говорить: • Что такое Индустрия 4.0 • Изменения бизнес-моделей и платформы • Приоритеты государств в программах развития IIOT • Экосистема цифровой экономики в мире и России • Отраслевые проекции IIOT и примеры • Робототехника и области применения • Барьеры и риски применения роботов • Парадокс производительности и автоматизация рабочих мест • Искусственный интеллект и эволюция разума • Командная работа ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД. НА ПРИМЕРЕ Н2О 18 ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД В БИЗНЕСЕ. Прежняя модель бизнеса Упор на функциональность. ремесленник ремесленник ремесленник ремесленник ремесленник ремесленник ремесленник ремесленник ремесленник ремесленник Новые технологии ремесленник Uber, Arbnb, AliBaba, Booking etc Тройная точка Корпорация, в т.ч. государство Много R&D, маркетинга и активов. стартап стартап стартап бюджеты. стартап Большие Рантье и спекулянты обслуга обслуга Изменение моделей потребления обслуга 19 > В цепочке создания стоимости IoT на первое место 20выходят платформы и приложения Наибольшая доля добавочной стоимости в сегменте комплексных платформ и приложений, который занимает ключевую позицию в цепочке Игроки формируют стратегии, фокусируясь на нескольких сегментах Тех системы • Бытовая техника • Автомобили • Медицинские приборы Возникновение вертикальных рынков Модули • • • • Сенсоры Датчики Транспондеры Шлюзы • Консолидация рынков • Ценовое давление Сети Операторы сетей Тарифная конкуренция Сервисы • Платформы • Приложения Приход крупных игроков в сегмент Системная интеграция • Интерфейсы • Оператор датацентров • Системы управления Приход крупных игроков в сегмент Обслуживание • Биллинг • CRM • Гарантийное обслуживание и поддержка Не обособлено в качестве рыночного сегмента Распределение долей добавленной стоимости 5-10% 15-20% 15-20% 30-40% Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» 10-20% Наиболее активная работа на всех уровнях IoT-платформ идет в области стандартизации Ведется активная работа в области стандартов, покрывающих все уровни архитектуры IoT. Координаторы: Международный союз электросвязи (ITU), Ассоциация по стандартизации Института инженеров по электротехнике и электроники (IEEE Standards Association), консорциумы Open Interconnect, W3C и др. Уровень архитектуры Стандарты безопасности Приложения Направления стандартизации Построение интерфейсов Интеграция данных из беспроводных сетей Сервисы Обработка данных Управление сетями Сети Взаимодействия сетей устройств Протоколы подключения устройств 21 > Устройства Идентификация устройств Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» В нескольких сферах экономики уже происходит перестройка по принципам платформенных технологий IoT В промышленности цифровые производственные платформы («цифровой завод», Digital Factory) В инженерно-транспортной инфраструктуре - платформы для мониторинга и управления системами ЖКХ, энергетики, городским трафиком, умные сети (Smart Grid). Компоненты концепции Smart City 22 > В социально значимых сферах и публичном управлении технологии для агробизнеса, мобильный банкинг, платформы для удаленного мониторинга и реабилитации пациентов, учета успеваемости студентов и школьников, оказания госуслуг Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» По прогнозам, потенциал использования платформенных23технологий IoT будет > связан в основном с сегментами B2B: инфраструктурой городов, промышленным сектором, ритейлом Объем рынка, $ млрд. Объем рынка и темпы роста по сферам применения, прогноз на 2020 г. Умный город 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1266 Ритейл 532,2 Транспорт Медицина 91,8 208,9 0 10 20 30 CAGR 2014-2020, % 40 50 Источник: GSMA, Markets&Markets Объем экономической ценности, создаваемой IoT по отраслям к 2025 г., $ млрд. 1660 Умный город 740 Транспорт 3700 Промышленность 1160 Ритейл Умный дом 350 Носимые устройства Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» 1590 Минимум Максимум Источник: McKinsey 60 О чем будем говорить: • Что такое Индустрия 4.0 • Изменения бизнес-моделей и платформы • Приоритеты государств в программах развития IIOT • Экосистема цифровой экономики в мире и России • Отраслевые проекции IIOT и примеры • Робототехника и области применения • Барьеры и риски применения роботов • Парадокс производительности и автоматизация рабочих мест • Искусственный интеллект и эволюция разума • Командная работа На формирование платформенных технологий направлены реализуемые за рубежом политики в области IoT США Великобритания Германия Китай Индия Сингапур Развитие технологий (НИОКР) Развитие базы стандартов Выращивание компаний-лидеров Развитие инфраструктуры Отработка/демонс трация технологий 25 > Образовательные программы/ акселераторы Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» Приоритеты по сферам применения в странах распределяются неоднородно. Это зависит как от готовности технологий к внедрению, так и от масштаба эффектов. США Умный город Медицина Транспорт Умный дом/здания Промышленность Электроэнергетика Сельское хозяйство 26 > Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» Великобритания Германия (Industrie 4.0) Китай Индия Сингапур Типология государственных программ поддержки IoT за рубежом Программы Комплексное развитие Технологические и отраслевые инициативы Индия Китай Проект стратегии Дорожная карта развития IoT до 2020 г. развития IoT до 2020 г. Германия Инициатива Industrie 4.0 Сингапур Национальный план развития ИКТ США • Программы развития киберфизических систем • Инициативы SmartAmerica Challenge • Инициативы Big Data R&D • Industrial Internet Consortium Задачи 27 > Синхронизация действий субъектов как мера развития отрасли Развитие базовых технологий Выстраивание архитектуры IoT Стимулирование предпринимательской активности Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» Великобритания План совета по технологической стратегии на 2014-2015 гг. Программы комплексного развития IoT Задачи Преодоление технологических барьеров Координация совместной проектной деятельности науки и бизнеса сфере R&D по всем технологическим уровням Выстраивание системы стандартов • Применение международной практики • Поддержка R&D в сфере стандартизации • Формирование запроса по ключевым отраслям Выращивание компаний-лидеров Создание индустриальных зон в 10 ключевых отраслях и 100 компаний-лидеров через бизнес-инкубаторы и промышленные консорциумы Демонстрация применения технологий Создание технологических демонстраторов в ключевых сферах применения Применение IoT в сфере общественных услуг Создание инновационных центров, инженерных лабораторий и центров по разработке приложений Комплексное развитие инфраструктуры (инвестиции в $247,5 млн. до 2020 года) Создание 5 демонстрационных центров (разработка прототипов), 15 центров по развитию IoT (бизнесинкубаторы), 5 центров превосходства (крупные проекты IoT),15 образовательных центров Развитие технологической инфраструктуры Финансирование проектов Smart Nation (Умный город): • Развитие интеграции гетерогенных сетей (HetNet) • Создание сетей хабов, дата-центров • Развитие района озера Джуронг как площадки Smart City Стимулирование предпринимательства Акселератор стартапов (Infocomm Investments) Китай Дорожная карта развития IoT до 2020 г. Индия Проект стратегии развития IoT до 2020 г. Сингапур Национальный план развития ИКТ 28 > Меры реализации Отработка и демонстрация технологий Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» Инженерные лаборатории и образовательные программы при них (IDA Labs) Фокусные программы развития IoT Технологические и отраслевые инициативы США • Программы R&D в области сетевых и информационных технологий • Программы развития киберфизических систем • Инициативы SmartAmerica Challenge • Инициативы Big Data R&D • Industrial Internet Consortium Великобритания План совета по технологической стратегии на 2014-2015 гг. Германия Инициатива Industrie 4.0 Задачи Стимулирование R&D по направлениям программ Меры реализации Адресные инвестиции в развитие федеральных лабораторий, исследовательских институтов, университетов Государственно-частные партнерства (Internet 2) Федеральные инвестиции на всех стадиях технологической готовности (инициатива Big Data R&D) Разработка и демонстрации прототипов Подготовка квалифицированных кадров Стимулирование НИОКР (выделено £50 млн. на 2014-2015 гг.) Демонстрация применения технологий Стимулирование НИОКР в сфере применения IoT в промышленности Разработка стандартов 29 > Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» Создание «тестбедов» в рамках проектов SmartAmerica Challenge Образовательные программы (NSF Research Traineeship) и центры компетенций в партнерстве с компаниями (DataKind, Mission Continues, Medic Mobile) Конкурсные программы по различным направлениям IoT: Future Cities Programme, Enabling Technologies for Energy, Connected Freight, Digital Health, Location Based Services, Reimagining the High S, Secure Remote Working Internet of Things Demonstrator Финансирование научно-исследовательских проектов и прикладных разработок в рамках промышленных консорциумов Приоритетными для России станут социально значимые проекты в сфере IoT, позволяющие решать проблемы, вызванные предыдущим поколением инфраструктур Внедрение технологий IoT позволит решать задачи по нескольким ключевым направлениям: ‒ социально значимые, где наблюдается дефицит кадров и рост затрат на обслуживание (образование, здравоохранение, сельское хозйство); ‒ зоны массового выбытия изношенных основных фондов в сфере энергетики, ЖКХ, автоматизируемой промышленности; ‒ обеспечение безопасности и повышение качества жизни граждан (городские инфраструктуры, ритейл, транспорт, финансовый сектор, социальные сервисы) 30 > Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» К таким проблемам относится, например, износ основных фондов на транспорте, в энергосетях, промышленности Степень износа основных фондов в России по видам экономической деятельности, % 60,0 Доля полностью изношенных основных фондов по видам экономической деятельности, % 20,0 55,0 15,0 50,0 10,0 45,0 5,0 40,0 35,0 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 обрабатывающие производства обрабатывающие производства транспорт и связь здравоохранение и предоставление социальных услуг здравоохранение и предоставление социальных услуг Источник: Росстат 31 > 0,0 Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» транспорт и связь предоставление прочих коммунальных, социальных Источник: и Росстат персональных услуг В энергетике – это также проблема потери в электросетях, в медицине – снижение обеспеченности местами в учреждениях здравоохранения Доля потерь в электросетях России, % от потребленной энергии 12% Обеспеченность больничными койками на 10 тыс. населения, шт. 100, 98, 12% 98,5 96,8 96, 95,1 94, 11% 92,4 92, 11% 90,1 90, 88,1 88, 10% 86, 85,8 84,1 84, 10% 82, 9% 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 81,5 80, 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Источник: Расчеты ЦСР «Северо-Запад» по материалам Росстата Источник: Росстат 32 > Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» О чем будем говорить: • Что такое Индустрия 4.0 • Изменения бизнес-моделей и платформы • Приоритеты государств в программах развития IIOT • Экосистема цифровой экономики в мире и России • Отраслевые проекции IIOT и примеры • Робототехника и области применения • Барьеры и риски применения роботов • Парадокс производительности и автоматизация рабочих мест • Искусственный интеллект и эволюция разума • Командная работа Компании-участники экосистемы IoT Профиль деятельности Мировые компании Российские компании Производители конечной продукции Apple, Google, Fitbit, Samsung, LG, HTC, Xiaomi, Samsung, Dropcam (Google), Sony, Electrolux, Audi, Ford, BMW, General Motors, Fiat, Mercedes Teslawatch, Cubic, Healbe, Wellink Technologies, Скаут, Даджет, Производители средств производства GE, IBM, Rockwell, Fanuc, ABB, Kawasaki, Kuka «АББ Силовые и Автоматизированные Системы» Производители сетевых устройств Alcatel Lucent, Juniper Networks, Cisco, Nokia, Ericsson, Sonus Networks NSG, TP-Link, Эвика, «Док» Операторы сетей BT, Softbank, AT&T Telefonica, Level 3, Verizon, NTT, Vodafone, Bharti Airtel, KDDI, China Mobile, MTN Group, China Telecom, Orange, Deutsche Telekom, SingTel МТС, Ростелеком, Мегафон, ВымпелКом, ТрансТелеКом, Глонас IT-компании Amazon, IBM, Google, Microsoft, Oracle, SAP, Citrix Systems, Red Hat, Informatica, Vmware, Brocade Comms, HP, Huawei НКК, Синтроникс, IBS, Ланит, Техносерв, Энвижн Груп, Протей Операторы электронных платформ Ecommerce Alibaba, Amazon, Paypal Сбербанк, Qiwi, Yandex Социальные сети Google, Facebook, Microsoft, Twitter, Baidu Mail.ru, Rambler&Co, Yandex Инжиниринговые компании и компании-интеграторы готовых решений Citrix Systems, Red Hat, Information Builders, SAS, Informatica, Vmware, MobileIron, Teradata Крок, Энвижн Груп, ITG, Компьюлинк, АМТ-Груп 34 > Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» Технологические решения российских производителей в сфере IoT Название Компания Описание Умный транспорт Автотрекер Система «Скаут» ОАО «Русские Система спутникового мониторинга грузового транспорта, легковых автомобилей и Навигационные других подвижных объектов Технологии» Группа компаний «Скаут» Система спутникового мониторинга грузового транспорта, позволяющая осуществлять контроль над расходом топлива и снизить количество дорожных аварий Беспилотный грузовик ОАО «КАМАЗ» Remoto BrightBox Система управления ООО «ВИСТ Майнинг горно-транспортным Технолоджи» комплексом НормаСахар 35 > В 2016 ввод в эксплуатацию на площадках компании «КамАЗ» В 2017 году ожидается запуск пилотных образцов на дорогах общего пользования в Республике Татарстан Удаленное управление автомобилем: запуск двигателя, определение местонахождения, отслеживание маршрута движения, уведомление при взломе Система «Интеллектуальный карьер» - роботизированный беспилотный БелАЗ (реализован в 2013 г.) Система Reutech Mining – радиолокаторы для регистрации сдвижения горных пород, интеграция с системой диспетчеризации Компания «НормаСахар» Автоматизированная система мониторинга уровня глюкозы Удаленные врачебные консультации Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» Технологические решения российских производителей в сфере IoT Название Компания Описание Умный город (ЖКХ, общественные услуги) Информационноизмерительная система «Элдис» ЗАО «Элдис» Онлайн-сервис для автоматизированного коммерческого учета энергоресурсов, позволяет управляющим компаниям, ресурсоснабжающим организациям и другим участникам рынка ЖКХ организовать сбор, хранение и анализ данных приборов учета энергоресурсов Информационноизмерительная система «Стриж» Компания «Стриж» ─ Диспетчеризация и автоматизированный удаленный учет приборов ЖКХ ─ «Умная парковка» Умный дом InwiON Wellink Technologies Платформа для удаленного управления жилыми и нежилыми помещениями (управление электричеством, бытовыми приборами, видеонаблюдение с функцией аналитики) Wiren Board 4 Contactless Универсальный контроллер с ПО для автоматизации и мониторинга датчиков, счетчиков. Платформа для устройств «умного дома» EVIKA Logic Machine ООО «Эвика» Платформа для реализации комплексных систем автоматизации зданий 36 > Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» Технологические решения российских производителей в сфере IoT Название Компания Описание Носимые устройства ONETRAK Onetrack Healbe GoBe Healbe «Умный» браслет, подсчитывающий пройденное расстояние и время двигательной активности – расчет сожженных калорий Детектор качества сна, пульсометр, датчик сахара, шагомер Безопасность Готовые решения для построения НТЦ «Протей» Комплексные автоматизированные системы безопасности: целых сегментов в рамках концепции ─ АПК «Безопасный город» «Умный город» ─ система-112 ─ мониторинг потенциально опасных объектов Единый общегородской диспетчерский центр «Интеллектуальный город» «Синтроникс КАСУ» ─ Система телеобзора ─ Организация дорожного движения ─ Единое городское парковочное пространство ─ Фиксация правонарушений Устройства и компоненты IoT Транспортные карты, RFID билеты и ключи 37 > Микрон Использованы материалы ЦСР «Северо-Запад» ─ Полный цикл производства RFID меток и антенн ─ Системное и прикладное программное обеспечение для смарт-карт ─ Разработка и производство интегральных схем Российские проекты в сфере IoT Название Компания Описание Умный город Проект «Разумный город» в Тольятти Компания «Крок» для г. Тольятти Проект «БИГ Кронштадт» ОАО «Авангард» Проект «Безопасный ОАО Интеллектуальный «Авангард» Квартал Полюстрово 36»: Единая «Аксиома информационная групп» инфраструктура пассажирского поезда (ЕИИПП) Комплекс «Умная НФП «Гранч» шахта» (шахта 38 >«Южная», КУЗБАСС) Платформа позволяет собирать и обрабатывать данные из подсистем видеонаблюдения, управления дорожным движением, информирования населения о времени прибытия общественного транспорта в реальном времени, ЖКХ и других. Реализуется с 2014 года. Доступен онлайн-сервис интерактивной карты учета ЖКХ. Городской центр мониторинга и принятия решений (общественная, транспортная, техногенная, экологическая безопасность, ресурсосбережение) Центр мониторинга включает: ─ Интеллектуальная система видеонаблюдения и распознавания лиц ─ Автоматический прием показаний узлов учёта ─ Обнаружение утечки газа ─ Система конструкционной безопасности ─ Энергосберегающая система управления отоплением, газо- и водоснабжением Безопасность Разработка и внедрение систем для ОАО «Федеральная пассажирская компания». Реализуется с 2012 года. ЕИИПП включает: ─ программно-аппаратные комплексы для мониторинга технических параметров эксплуатации состава ─ системы видеонаблюдения и информирования для профилактики внештатных ситуаций ─ Информационные онлайн-сервисы для пассажиров ─ Измерительная система аэрогазового контроля, передачи информации и управления оборудованием, предназначенная для решения любых задач автоматизации ─ Система наблюдения, оповещения и поиска людей, застигнутыхИспользованы аварией материалы ЦСР «Северо-Запад» ─ Система громкоговорящей связи, оповещения и сигнализации 4 Состояние дел по IIoT в России: 1. В прошлом году правительство приняло IoT в качестве критической инфраструктуры (программа Цифровая Экономика, ряд дорожных карт); 2. Отставание от Германии, США, Японии, Китая, Южной Кореи на 7-10 лет; 3. Крайне низкая база автоматизации и роботизации в промышленности, транспорте, энергетике; 4. Низкая информированность ЛПР и технического менеджмента о цифровых/киберфизических технологиях (уровень CIO max) – Греф исключение. 5. Отсутствует государственная цифровая стратегия, нет отвечающего за ее подготовку органа и человека (мб АНО «Цифровая экономика» Ковнир Е.?) 6. Не ведется комплексная подготовка кадров 7. Медленно формируется государственный спрос на цифровую инфраструктуру (кроме дата-центров и контроля интернета) 5 Ближайшие шаги в России – приоритеты: 1. СОКРАЩЕНИЕ ПОТЕРЬ – ЖКХ, воровство, коррупция при закупках, управление транспортом, энергетикой, с/х потери при хранении и транспортировке, простои станочного парка и др технологического оборудования, предотвращение аварий и тп; 6 Ближайшие шаги в России – приоритеты: 1. СОКРАЩЕНИЕ ПОТЕРЬ – ЖКХ, воровство, коррупция при закупках, управление транспортом, энергетикой, с/х потери при хранении и транспортировке, простои станочного парка и др технологического оборудования, предотвращение аварий и тп; 2. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ – производительность труда, управление транспортом/логистикой, распределенная энергетика, металлургия, цифровая фабрика, точное земледелие/животноводство/хранение, сервисное обслуживание любого оборудование по необходимости вместо регламентного, управление цепочками поставок, уберизация распределенных рынков и тп; 7 Ближайшие шаги в России – приоритеты: 1. СОКРАЩЕНИЕ ПОТЕРЬ – ЖКХ, воровство, коррупция при закупках, управление транспортом, энергетикой, с/х потери при хранении и транспортировке, простои станочного парка и др технологического оборудования и тп; 2. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ – производительность труда, управление транспортом/логистикой, распределенная энергетика, металлургия, цифровая фабрика, точное земледелие/животноводство/хранение, сервисное обслуживание любого оборудование по необходимости вместо регламентного, управление цепочками поставок, уберизация распределенных рынков и тп; 3. СОЗДАНИЕ НОВЫХ РЕШЕНИЙ – моделей бизнеса, технологических платформ, нового типа приложений, цифровизация до сих пор оффлайновых процессов – например диагностики и лечения, обучения, государственного управления и тп; ты применения технологий Логика, заложенная в ДК ов индустриального интернета для решения практических задач Повышение достоверности и доступности информации на всех уровнях Минпромторга в 2017 году Формирование отраслевого заказа для промышленности (машиностроения) Единая платформа для управления технологическими и бизнес процессами Совершенствование логистики Переход на единые отраслевые модели и оценки (подготовка к несению повышенной нагрузки, техническое состояние) ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ИНТЕРНЕТ Управление рисками на основе моделирования и развития процессов Снижение стоимости владения ресурсами Следующая ступень развития систем АСУ ТП, SCADА Создание рынка аналитических продуктов, снятие зависимости от поставщика аналитической платформы Повышение уровня автоматизации Накопление отраслевых знаний и опыта Снижение техногенных угроз 43 Аспекты и этапы совершенствования систем управления на Национальный проект в области электроэнергетики, основе технологий индустриального интернета направленный на решение актуальных задач отрасли на основе технологий индустриального интернета (в соответствии с распоряжением Правительства Российской Федерации № 1217-р от 03.07.2014, утверждающим план мероприятий «Внедрение инновационных технологий и современных материалов в отраслях топливно-энергетического комплекса» на период до 2018 года) Аспекты Методологическая база нормативноправовые акты, отраслевые стандарты и регламенты Единое информационное пространство Кадровое обеспече-ние Аналитические продукты (для решения конкретных задач ) Апробация (Пилотные проекты) Обеспечение информационной и промышленной безопасности Аппаратнопрограммная реализация Способы получения и оценки экономических эффектов О чем будем говорить: • Что такое Индустрия 4.0 • Изменения бизнес-моделей и платформы • Приоритеты государств в программах развития IIOT • Экосистема цифровой экономики в мире и России • Отраслевые проекции IIOT и примеры • Робототехника и области применения • Барьеры и риски применения роботов • Парадокс производительности и автоматизация рабочих мест • Искусственный интеллект и эволюция разума • Командная работа Умный город – это : • Комплекс технических решений и организационных мероприятий, направленный на эффективное использование всех ресурсов города для создания в нем устойчивых благоприятных условий удобного проживания, пребывания и деловой активности. • Искусственная городская среда, внутри которой эффективная интеграция физических, цифровых и человеческих систем приводит к устойчивой, благополучной и вовлеченной жизни населения. Характерные черты Умного города С точки зрения техники и технологий: Принципы Интернета вещей – города используют множество устройств сбора данных, подключенных к сетям. Большие данные – с устройств, а также от населения, организаций городов и с их устройств собирается множество данных. Платформа – для обеспечения унификации и масштабируемости города все шире используют платформы – своего рода «операционные системы» Открытые данные - к собираемым данным обеспечивается доступ Использование данных различными техническими системами Сервисы для населения, организаций, городской администрации Характерные черты Умного города С концептуальной точки зрения: Обоснованность Умных решений и систем, решаемых ими задач и выполняемых функций нуждами городов и интересами жителей. Наличие среди важнейших целей устойчивости развития, рационального использования ресурсов. Востребованность жителями данных и сервисов Защита интересов жителей (равенство при взаимодействии, защита персональных данных) Умное ЖКХ (Smart Water, Smart Waste, etc.) Решает задачи оптимизации работы отрасли в условиях роста населения и одновременного старения инфраструктуры. Нацелено на снижение потерь и сглаживание пиковых нагрузок, обслуживание объектов, оборудования и т.д. по фактическим условиям и ремонт по состоянию. При этом служит недопущению снижения качества услуг ЖКХ и роста затрат жителей на жилье и коммунальные ресурсы при их разумно достаточном потреблении. Решения: Аналитика и прогнозирование (поступления и потребления ресурсов, сбора и вывоза отходов, неисправностей техники и т.д.); Автоматизированное обнаружение потерь ресурсов; Автоматизированный мониторинг качества ресурсов; Автоматизированное обнаружение неисправностей сетей и техники; Умный учет ресурсов по всем цепочкам поставок, гибкая тарификация; Автоматизированное управление технологическими процессами; Умная работа с обращениями жителей. Умная энергетика (Smart Energy) Решает задачи оптимизации работы отрасли и одновременно адаптации к новым тенденциям интеллектуальных сетей энергоснабжения (Smart Grids). Нацелена на сглаживание пиковых нагрузок, снижение потерь, обеспечение оперативности и гибкости подключения к сетям. Одновременно служит недопущению ограничений потребления энергии, снижения качества услуг энергетики и роста затрат жителей на энергию. Решения: Аналитика и прогнозирование (генерации и потребления энергии, неисправностей сетей и оборудования и т.д.); Интеллектуальные сети энергоснабжения (Smart Grids), обеспечивающие: автоматизированное управление технологическими процессами; автоматизированное обнаружение потерь энергии; автоматизированный мониторинг качества энергии; автоматизированное обнаружение неисправностей сетей и оборудования; Умный учет по всем цепочкам поставок, гибкая тарификация; Энергосберегающие технологии; Возобновляемые источники энергии; Умная работа с обращениями жителей. Умная мобильность (Smart Mobility) Решает задачи оптимизации передвижения жителей и перевозки грузов в условиях, посредством интеллектуализации транспортных и смежных систем. Снижение нагрузки на дорожную сеть. Рационализация соотношения использования общественного, личного и индивидуального транспорта, с которой важно сочетать решения в других сферах, касающиеся уменьшения необходимости в передвижении (телеприсутствие, электронное взаимодействие и т.д.). В области умной мобильности выделяются управление дорожным движением и общественный транспорт (ОТ). Решения: Аналитика и прогнозирование Автоматизированное управление дорожным движением; Умные парковки; Автоматизированная фиксация нарушений; Автоматизированное управление движением ОТ; Умное информирование пассажиров ОТ; Умная оплата проезда в ОТ; Умная оплата за пользование личным автотранспортом; Умная интеграция индивидуального транспорта в транспортную систему; Умная работа с обращениями жителей. Умное строительство (Smart Construction) Решает задачи повышения эффективности городского строительства, посредством цифровизации производственных процессов в отрасли, основой которых является Информационное моделирование зданий (Building Information Modelling – BIM). Нацелено в первую очередь на обеспечение прозрачности и управляемости, полной поддержки информацией всех процессов на этапах строительства объектов и их последующей эксплуатации. Решения: Аналитика и прогнозирование; Информационное моделирование зданий и других строительных объектов (дорог, мостов, тоннелей); Автоматизация и «интеллектуализация» зданий и других строительных объектов. Умная безопасность (Smart Security, Smart Safety) В данной области выделяются ответы на угрозы чрезвычайных ситуаций и реагирование и предотвращение противоправных действий. Решения: Видеонаблюдение и видеоаналитика в целях безопасности; Интеграция инженерно-технических систем зданий в общегородские системы; Умная работа с обращениями жителей; Автоматизированные ситуационные центры; Умное оповещение о ЧС и информирование; Умные инструменты противодействия киберугрозам; Умная профилактика противоправных действий. Умная экология (Smart Environment) Решает задачи контроля условий окружающей среды в городах: воздуха, водоемов, зеленых насаждений, почвы, подземных вод, шума, излучений и т.д. Нацелена на сохранение ее параметров в определенных приемлемых пределах или их улучшение. В долгосрочной перспективе умная экология способствует устойчивому развитию городов в целом за счет обеспечения в них благоприятной окружающей среды. Решения: Автоматизированный мониторинг загрязнения воздуха и воды, шума; Аналитика и прогнозирование загрязнений разного рода, выявление источников; Автоматизированная фиксация нарушений; Детализированные прогнозы погодных условий на территории города; Умная работа с обращениями жителей. Архитектура решений умного города: Применение промышленного интернета в муниципалитетах на примере энергосбережения и управления водоканалами 1 Подсистема «Энергоэффективное управление подачей теплоносителя» Назначение:Мониторинг и управление подачей теплоносителя, оптимизация распределения тепла Преимущества: • Унифицированные проводные и беспроводные стандарты передачи информации (контроль показателей без доступа в квартиру) • Объективный учет потребления и контроль аварийных ситуаций Датчики для дистанционного съема и передачи квартирных и общедомовых показаний ХВС и ГВС Система автоматического управления подачей теплоносителя в многоквартирных домах • Автоматическое сведение водного баланса • Уменьшение расхода теплопотребления на 18 – 35 % • Контроль и оперативное управление дистанционным мониторингом общедомовых и квартирных инженерных систем Мониторинговый центр управляющей компании Экономия тепла: Автоматический Индивидуальный Тепловой Пункт Уменьшение теплопотребления на 18-35% Поддержание режима «день-ночь» и «выходной день» Дистанционная диспетчеризация (Интернет) Контроль за работой тепловычислителя с архивацией данных Установка оборудования Заказчик (ГБУ) ЭСКО Плата с достигнутой экономии Кредит на реализацию проекта Кредитная организация Плата за энергоресурсы Снабжающая организация Энергоресурсы • • • • Платежи по кредиту 2 На 100 тыс. городских жителей примерно 140 бюджетных учреждений (школы, детские сады, больницы и тд) Стоимость АИТП ~ 500 тыс руб 3 Подсистема «Освещение»: Назначение: Оптимизация затрат на освещение и потребления энергоресурсов объектами ЖКХ, муниципальными и архитектурными сооружениями, и другими объектами города Преимущества: • Снижение потребление электричества и затрат на него в 2-5 раз • Снижение расходов на эксплуатацию и замену освещения • Управление освещением Внутреннее освещение Освещение придомовой и дворовой территории Уличное освещение Архитектурная подсветка 4 Подсистема «Энергетическая безопасность» (мониторинг энергетических объектов = электрические и температурные параметры) Назначение: Предупреждение аварийных ситуаций, передача сигнала в автоматизированную систему управления, обеспечение противопожарной безопасности электрооборудования, передача данных по радиоканалу Беспроводная система измерения температуры и идентификация на основе пассивных меток на ПАВ Радиоканальная система мониторинга температуры токоведущих частей электроустановок на базе пассивных датчиков на ПАВ бесконтактные датчики на ПАВ антенны считывателя считыватель датчиков Комплекс сбора и обработки сигналов Системы и приборы учета энергоресурсов для ЖКХ 5 Подсистема «Водоснабжение и водоотведение «Водоканал»» Назначение:Контроль состояния систем водоснабжения и водоотведения для обеспечения техногенной безопасности Датчики давления воды с унифицированными проводным и беспроводным интерфейсами Установка для производства реагента – гипохлорита натрия (система водоподготовки) Системы контроля и учета оборота снежных масс на снегоплавильных пунктах и мониторинга объектов водоотведения Назначение: контроль давления и температуры воды на вводе потребителей, в контрольных и водомерных узлах Преимущества: • сверхмалое энергопотребление • исполнение IP68 • одновременный контроль давления , температуры воды и окружающего воздуха Назначение: безопасное обеззараживание воды Назначение: сбор, обработка и передача информации о движении автотранспорта и объемах снежной массы, поставленной на снегоплавильные пункты Преимущества: • отсутствие питания радиометок • невозможность несанкционированного считывания и подделки транспондеров 6 Мониторинг потребления воды Система учета потребления горячей и холодной воды • Датчики расхода воды и датчики давления • Дистанционный съём показаний (без доступа в квартиру) • Централизованный сбор показаний • Передача показаний на диспетчерский пульт УК и в расчётные центры • Контроль «обратного хода» счетчика • Выявление факта прикладывания магнита (попытки воровства энергоресурсов) • Выявление факта вскрытия счетчика (электронная защита) • Европейский стандарт Meter-Bus (сбора данных расхода энергоресурсов) Примеры внедрения: •Узлы ввода в жилых домах, Московский район, СПетербург •70 домов, 250 датчиков Общедомовой счетчик холодной воды ВВ-50 • Турбинный счетчик с индикаторным устройством для измерения расходов воды • Преимущества перед традиционно применяемым счетчиком КВМ-50: цена (5х), размеры, вес, индикаторное устройство с функцией памяти и передачи данных, импортозамещение Датчик давления воды с унифицированными проводным и беспроводным интерфейсами • Единственный отечественный датчик давления с интерфейсом Meter-Bus • Возможность выдачи мгновенных, усредненных, максимальных и минимальных значений давления и температуры контролируемой среды • Контроль давления в различных средах: воздух, вода или масло 7 Мониторинг подземных вод Система контроля подземных запасов пресной воды • Определение уровня жидкости по избыточному давлению и плотности • Отображение текущих показаний уровня и температуры жидкости • Задание периода опроса гидростатического уровнемера • Отображение уровня GSM-сигнала и напряжения аккумуляторной батареи • Изменение идентификационного номера комплекса • Установка пользователем значения плотности контролируемой жидкости •Состав Защитасистемы от несанкционированного доступа Частые паводки во многих районах РФ • Гидростатический уровнемер • Автономный модуль передачи данных (с Пилотный проект аккумуляторной батареей) •установлено 30 комплексов в Хабаровском • Трос (длина определяется глубиной скважины) крае и на Дальнем востоке • Программное обеспечение •получаемые данные сведены на сервере в один пункт обработки информации в ОАО • Сменная аккумуляторная батарея “Авангард” • Зарядное устройство 8 RHID технологии для Водоканалов Проект “Обходчик” для Системы сточных вод Санкт-Петербурга • 900 тыс. люков, из которых 480 тыс. на дорогах и тротуарах • Обязательный обход и контроль состояния • Проблема – неисполнение служебных обязательств Решение – Система РЧИД Система автоматизированного контроля оборота снежных масс на снегоплавильных пунктах • Учет оборота снежных масс • Формирование отчетной документации • Контроль работы персонала • Визуализация состояния объекта • Ведение базы данных объектов Внедрение: 250 точек, Кировский р-н, СПб Внедрение: 10 станций и ЦКП, СПб 9 Другие отрасли и области применения IIoT: • Сельское хозяйство (Точное земледелие и беспилотные трактора) • Интеллектуальный транспорт (включая беспилотный транспорт) • Управление ТБО • Ритейл • Роботизированное и аддитивное производство (цифровая фабрика) • Управление цепочками поставок • Логистика • Умная больница, поликлиника • Умный стадион • Умный аэропорт • Умная автостоянка • ……. Удивительная победа на 34-м кубке Америки Благодаря «Интернету вещей» Яхта длиной 24 метра Высота паруса 40 метров Скорость – 80 км/ч Подводные крылья из углеволокна Перед американскими гонками счет был 1-8 в пользу соперника После американской серии счет стал 9-8 в пользу команды Oracle! Как это стало возможно? Запрещено автоматически управлять катамараном Sail Tension 71◦ ~183kg Hull Stability Mast Strain 527 kg/m Wind Speed 40 Knots 300 датчиков и сенсоров Снимаются 3000 показателей 10 раз в секунду Учитываются внешние (погодные) условия Каждый получает свои необходимые данные на PDA О чем будем говорить: • Что такое Индустрия 4.0 • Изменения бизнес-моделей и платформы • Приоритеты государств в программах развития IIOT • Экосистема цифровой экономики в мире и России • Отраслевые проекции IIOT и примеры • Робототехника и области применения • Барьеры и риски применения роботов • Парадокс производительности и автоматизация рабочих мест • Искусственный интеллект и эволюция разума • Командная работа ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫЙ РОБОТ автоматически управляемый, перепрограммируемый, многоцелевой манипулятор 2 СЕРВИСНЫЙ РОБОТ робот, выполняющий полезную работу для людей и оборудования, исключая промышленные задачи по автоматизации ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ Мировые продажи (тыс. шт.) 254 229 166 120 112 114 178 159 121 113 97 69 2002 3 81 60 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Источник: IFR ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ Объем мирового рынка 2015 1,6 млн. шт. общее количество используемых роботов 4 $11,1 $35 млрд. млрд. объем мирового рынка роботов объем мирового рынка робототехнических систем Источник: IFR ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ Продажи в странах-лидерах (тыс. шт.) 68 Китай 57 35 Япония 29,3 37 Республика Корея 24,7 Продажи 2015 27 США Германия 6 Продажи 20 26,2 20 20,1 Источник: IFR ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ Продажи в Китае (тыс. шт.) Китайские производители роботов Производители роботов не из Китая 20,4 16 9 22,6 23 41,1 15 46,3 27,6 8 4,5 5,8 6,6 5,5 5,5 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Источник: IFR ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ Плотность роботизации Корея 531 Сингапур 398 Япония 305 Германия 301 США 176 Средний показатель 69 Китай Россия 9 49 ПЛОТНОСТЬ РОБОТИЗАЦИИ - отношение количества многофункциональных роботов на 10,000 работников, задействованных в промышленности. 1 Источник: IFR ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ Продажи по отраслям (тыс. шт.) 95 Автомобилестроение 53,3 Электрика и электроника 34,6 Металл 21,2 Резина и пластмасса 2014 7,2 Пищевая промышленность 2013 2,1 Фармацевтика и косметика 15,9 Другое 18,7 Отрасль применения неизвестна 0 11 2015 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Источник: IFR ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ Прогноз 2016-2019 +15 % +12 % 400 360 320 285 254 221 178 166 120 111 114 121 113 60 2005 18 2006 2007 2008 2009 59 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 Источник: IFR ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ Увеличение объема используемых роботов CAGR 12% 19 1 631 600 2 589 000 2015 2019 Источник: IFR КОЛЛАБОРАТИВНАЯ РОБОТОТЕХНИКА Производители 20 1. Rethink Robotics 2. Universal Robots 3. MRK-Systeme 4. F&P Personal Robotics 5. Bosch 6. ABB 7. MABI Robotic 8. FANUC 9. Smokie Robotics 10.Kuka Robot Group 11.Kawada Industries КОЛЛАБОРАТИВНАЯ РОБОТОТЕХНИКА Преимущества и прогноз • Легкость программирования Мало занимают места • Подходят для малом бизнеса • Универсальность и мультизадачность • Низкая цена и быстрая окупаемость, безопасность • Простота установки и интеграции • Низкое энергопотребление 21 40036 23798 14201 8516 4991 1781 3030 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Источник: ABI research ПРОМЫШЛЕННАЯ РОБОТОТЕХНИКА Тренды • Индустрия 4.0 • Коллаборативная робототехника и упрощение взаимодействия человек-робот • Глобальная конкуренция требует модернизации производственных мощностей, расширения ассортимента продукции и гибкости • Китай – лидер и драйвер развития рынка промышленной робототехники • Увеличение продаж на азиатских рынках (Корея, Япония, Тайвань и др.), Северной Америке, Центральной и Восточной Европе 22 CЕРВИСНАЯ РОБОТОТЕХНИКА: В2В Профессиональная уборка Полы Окна Полевая робототехника Сельхоз Строительство и снос 23 Техобслуживание Животноводство CЕРВИСНАЯ РОБОТОТЕХНИКА: В2В Логистика Обработка груза Внутри помещений Телеприсутствие В общественных местах 24 Медицина Хирургия Отели Рестораны Реабилитация Реклама CЕРВИСНАЯ РОБОТОТЕХНИКА: В2В Военные Экстремальные условия Пожаротушение Беспилотники для перевозки грузов 25 Мониторинг ЧС Подводные роботы Экзоскелеты СЕРВИСНЫЕ РОБОТЫ: B2B Объем мирового рынка (тыс. шт.) 25% общее+количество 33 используемых роботов 41 $3,77 2014 26 2015 $4,6 млрд. млрд. 2014 2015 C 1998 г. всего было выпущено около 220 000 роботов для сервисного профессионального использования Источник: IFR CЕРВИСНАЯ РОБОТОТЕХНИКА: В2С Для работ по дому Роботы-помощники Для стрижки газонов Для досуга Роботы-игрушки Обучающие роботы Роботы-пылесосы Персональные транспортные средства 30 CЕРВИСНАЯ РОБОТОТЕХНИКА: В2С Для помощи престарелым людям и инвалидам Протезы 31 Робототехнические кресла-каталки Для безопасности и контроля дома Удаленная видеосъемка и телефония СЕРВИСНАЯ РОБОТОТЕХНИКА B2C География производителей 34 ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ И НАУЧНЫЕ ЦЕНТРЫ DARPA. Затраты на программы в 2015 г. 65 Количество программ Расходы тыс. дол. Технологии роботов 8 60 210 Технологии человека 9 82 000 Сетевые технологии 21 196 220 ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ И НАУЧНЫЕ ЦЕНТРЫ DARPA Прогноз технологически х приоритетов до 2020 г. 66 Технологии роботов • • • • • Высокоэффективные транспортные средства доставки персонала и грузов; Автономные действия роботов (подводные, наземные, воздушные); Энергообеспечение длительных автономных действий; Навигация в условиях радиоэлектронного противодействия; Робототехнический транспорт для воздушного и водного пространства, пересеченной местности и дорог общего пользования. Технологии человека • Биологическая защита от неизвестных ранее патогенов; • Терапия нейротравм центральной нервной системы; • Фундаментальные механизмы старения организма; • Системы автоматизированного проектирования живых существ. Сетевые технологии • Обработка структурированных и неструктурированных данных огромных объёмов и значительного многообразия для получения человекочитаемых результатов; • Программные реализации концепции «системы систем»; • Игрофикация управления операциями на боевом пространстве. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ И НАУЧНЫЕ ЦЕНТРЫ DARPA Прогноз технологических приоритетов до 2020 г. 67 Технологии автоматической коммутации событий реального и виртуального миров Технологии интеграции и взаимного усиления возможностей человека и компьютерных сетей Интегрированные сетевые технологии преобразования реального мира за счет взаимодействия людей и роботов • • • • Групповое управление «роем» роботов; «Информационные сети вещей»; Адаптивные производственные линии и «микрофабрики»; Системы дополненной реальности и электростимуляции ЦНС. • Системы ускоренного обучения человека; • Системы поддержки принятия решений в науке и медицине; • Системы искусственного интеллекта в проведении киберопераций; • Нестандартные аппаратные средства (нейроморфные чипы и др.) обработки сложноструктурированных данных. • Управление конфигурацией когнектома мозга человека и животных; • Единое боевое пространство (виртуальное и реальное) с универсальным протоколом проведения операций; • Автономная ресурсо-независимая робототехника и обеспечивающая инфраструктура. ПРОГНОЗ Объем продаж роботов 2015-2020 гг 68 Источник: Tractica ЗАКОНОДАТЕЛЬНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ Дмитрий Гришин (Grishin Robotics) (проект внесения изменений в Гражданский кодекс) Робот-агент - робот, предназначенный для участия в гражданском обороте. - Обладает обособленным имуществом - Отвечает имуществом по своим обязательствам - Способен приобретать и осуществлять гражданские права и нести гражданские обязанности. Подлежат регистрации в едином государственном реестре роботов-агентов. Робот одновременно приравнивается к животным и юридическим лицам. ЕВРОПАРЛАМЕНТ проект рекомендаций по совершенствованию гражданско-правовых норм в области робототехники) Умный робот - механизм, способный к автономности за счет анализа данных с сенсоров или обмена информацией с окружающей средой, и обладающий способностью к самообучению. Подлежат регистрации в Европейском агентстве по робототехнике и искусственному интеллекту. Подчеркивается необходимость разработки и принятия законодательных норм в области робототехники уже сейчас. Предлагается создание этической хартии робототехники 70 Когнитивные роботы (софтИИ) • Робот-юрист (в Сбербанке подают исковые заявления, в США анализируют все аналогичные прецеденты и выдают сценарии ведения судебного процесса, оспаривание автоштрафов; • Робот-брокер – торгует на фондовой и валютной бирже • Робот-диагност – анализирует изображения снимков опухолей и сравнивает с десятками миллионов историй болезней пациентов – точность 95% • Робот-аналитик – ищет закономерности в массивах больших данных и обладает прогностическими возможностями • Робот-водитель – интеллект автопилотируемых автомобилей • Робот-журналист – пишет новости и обзорные статьи 71 • Робот-игрок – побеждает людей в шахматы, покер, шашки и го РОБОТЫ В ДЕЙСТВИИ Производство роботов на заводе FANUC автоматизирован о на 90% 72 РОБОТЫ В ДЕЙСТВИИ Установка и работа Universal Robots 73 РОБОТЫ В ДЕЙСТВИИ Роботстроитель 74 РОБОТЫ В ДЕЙСТВИИ Аптечный робот 75 РОБОТЫ В ДЕЙСТВИИ Роботхирург Da Vinci 76 РОБОТЫ В ДЕЙСТВИИ Склад Amazon 77 РОБОТЫ В ДЕЙСТВИИ Антропоморфн ый манипулятор 78 РОБОТЫ В ДЕЙСТВИИ Система стабилизации 79 РОБОТЫ В ДЕЙСТВИИ Система стабилизации 80 103 БИОНИЧЕСКИЙ ДИЗАЙН FESTO Манипулятор 82 БИОНИЧЕСКИЙ ДИЗАЙН FESTO Роботстрекоза 83 БИОНИЧЕСКИЙ ДИЗАЙН FESTO КИТ 84 КЕНГУРУ БИОНИЧЕСКИЙ ДИЗАЙН FESTO Роевой интеллект роботов-муравьев 85 ПРИМЕРЫ ПЕРСПЕКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ: SEASWARM Разработчик: MIT, США. Решаемые задачи: сбор нефтепродуктов с поверхности океана Некоторые характеристики: Использование роевого интеллекта Автономная навигация по поверхности Коммуникация с использ GPS и WiFi Вес нефти, которую способен абсорбировать запатентованный MIT наноматериал, в 20 раз превышает собственный вес материала 88 ПРИМЕРЫ ПЕРСПЕКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ: ROOMBOTS Разработчик: Федеральная политехническая школа Лозанны, Швейцария Решаемые задачи: создание «умной» мебели, способной двигаться, осуществлять самопересборку и переконфигурацию Некоторые характеристики: Способность каждого элемента передвигаться как автономно (off-grid), так и в составе системы элементов (on-grid) Возможное применение: помощь пожилым людям и лицам с ограниченными возможностями 89 ПРИМЕРЫ ПЕРСПЕКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ: РОЙ МИКРОБОТОВ Микроробот Kilobot (разработан исследовательской группой самоорганизующихся систем Гарвардского университета, США): Диаметр – 33 мм Питание от батареи Оригинальная схема движения за счет вибрации в двух ортогональных плоскостях 90 ТРЕНДЫ Мировой рынок Масштабные вложения в сферу робототехники со стороны крупных компаний, в т.ч. традиционно не связанных с этой областью; покупка робототехнических компаний крупными корпорациями Появление новых стран-лидеров в мировой повестке: Китай: лидер по закупке новых индустриальных роботов; быстрый рост собственного производства роботов с низкой стоимостью; штаб-квартира самого крупного производителя коммерческих дронов (DJI) Южная Корея: лидер по внедрению роботов в производство (437 на 10 000 сотрудников); победитель DARPA Robotics Challenge Швейцария, Нидерланды, ОАЭ и ряд других стран: существенные вложения в развитие робототехники, искусственного интеллекта, БЛА ТРЕНДЫ Мировой рынок Резкое падение себестоимости производства и повышение производительности, в т.ч. за счет новых технологий и подходов (3D-печать, композитные материалы, модульная архитектура, использование open source ПО и др., повторное использование компонент) Расширение спектра областей применения (перспективные сектора – сельское хозяйство, логистика, забота о пожилых, телемедицина, добыча ископаемых и др.) Распространение дронов в гражданском секторе Consumer robotics (развитие сервисной робототехники для персонального использования и сферы услуг, включая заботу о здоровье) «Робокоптер» Yamaha для с/х нужд ТРЕНДЫ Социум Старение населения и увеличение числа людей с ограниченными возможностями: последствия для сферы производства (необходимость «физической поддержки» стареющей рабочей силы), последствия для социальной сферы (уход за пожилыми – перспективный сегмент рынка робототехники) Распространение геймификации формируется новое поколение пользователей, с детства привыкшее к взаимодействию с роботами и к их производству (Boy Scout Robotics и Girl Scout Robotics в рамках государственных программ по развитию компетенций STEM, США) ТРЕНДЫ Производств Взаимодействие человек-робот (ожидается прорыв) ; о Индустрия 4.0 (связывает реальное производство с виртуальной реальностью); Упрощение использования роботов (большие возможности во всех сферах промышленности, для малого и среднего бизнеса, для мелко- и среднесерийной производства); Возрастающая потребность в расширении и модернизации производственных мощностей, гибкой автоматизации под влиянием ряда факторов: Глобальная конкуренция Оптимизация энергопотребления Новые виды бизнес-процессов, материалов, инфраструктуры Растущие потребительские рынки Снижение продолжительности жизненного цикла производства продукции, срока ее использования и ее растущее разнообразие Необходимость повышения безопасности на производстве ТРЕНДЫ Технологии «Облачная роботика» (использования облачных вычислений для обработки больших массивов данных и коммуникации между роботами в режиме реального времени) Проникновение интернета и увеличения числа гаджетов: возможность контроля роботов (включая программирование и перепрограммирование) с использованием мобильных устройств; возможность для роботов делегировать задачи смартфонам и планшетам в режиме аутсорсинга; Трансформация понимания области охвата робототехники (тонкая грань между роботами и искусственным интеллектом, появление «виртуальных роботов») Научно-технологические направления, влияющие на развитие робототехники 86 Искусственный интеллект Когнитивные науки Анализ больших данных Облачные вычисления «Интернет вещей», промышленный интернет Обработка естественного языка, анализ и синтез речи Нейронауки Научно-технологические направления, влияющие на развитие робототехники 87 Новые материалы Новые технологии производства Биотехнологии Бионика Новые источники энергии Нанотехнологии. Микроэлектроника О чем будем говорить: • Что такое Индустрия 4.0 • Изменения бизнес-моделей и платформы • Приоритеты государств в программах развития IIOT • Экосистема цифровой экономики в мире и России • Отраслевые проекции IIOT и примеры • Робототехника и области применения • Барьеры и риски применения роботов • Парадокс производительности и автоматизация рабочих мест • Искусственный интеллект и эволюция разума • Командная работа БАРЬЕРЫ и РИСКИ Мотивация и компетенции Слабая мотивации автоматизировать производственную деятельность из-за отсутствия необходимых компетенций; «Разрыв в компетенциях» (knowledge gap) между разработчиками и потенциальными пользователями – как в технологическом отношении, так и в отношении бизнес-процессов, отраслевых стандартов и т.п. Промышленность Высокая стоимость владения, необходимость долгосрочных вложений, высокий уровень сложности для использования. Приближение к «точке перегиба»: инвестиции в робототехнику будут окупаться быстрее инвестиций в «человеческий» персонал. Инфраструктура Необходимость в существенных инвестиций для развития моделей, методологий, инструментов и инфраструктур для управления «смешанными средами» (где функционируют одновременно роботы и люди); Правовое регулирование, стандартизации, сертификации. 91 БАРЬЕРЫ и РИСКИ Безопасность Риски безопасности физических процессов (функционирование тяжелых и потенциально неуправляемых «машин» рядом с человеком, например, на дорогах); Риски безопасности виртуальных процессов (неподконтрольное манипулирование персональными и другими «чувствительными» данными); Роботы как потенциальное орудие для злоумышленников (для террористических угроз различной направленности, например, биотерроризм); Недостаточность инструментов и моделей валидации новых разработок Общественная Открытое письмо против автономного оружия (подписали Стивен Хокинг, Элон Маск, Ноам Хомский, Стив Возняк и более тысячи известных людей) реакция 92 Илон Маск выделил $10 млн. в 2015 г. на то, чтобы роботы и искусственный интеллект использовались лишь во благо человечеству и не превратились в оружие БАРЬЕРЫ и РИСКИ Рабочие места Gartner Роботы могут занять треть рабочих мест в мире к 2025 году Bank of Финансы и юриспруденция: роботы-ассистенты займут 25 млн. рабочих мест America через 10 лет Производство: роботы «заберут» 45%+ работ, что позволит сэкономить $ 9 трлн. на рабочей силе через 10 лет IFR Робототехника создает рабочие места, люди будут избавлены от необходимости выполнять рутинные операции и смогут сосредоточиться на творческой деятельности. Oxford 47% рабочих мест в США подвержены «риску роботизации» в ближайшие 20 Martin лет School 93 БАРЬЕРЫ и РИСКИ Рабочие места BBVA innovation center: по мнению Правительства Японии, к 2060 году более 40% населения будет старше 65 лет, что формирует запрос на роботизацию. Boston Consulting Group: к настоящему моменту роботизированы лишь 10% потенциально автоматизируемых работ, к 2025 году это доля вырастет до 23%+. Стоимость рабочей силы, например, в Южной Корее снизится на 33% McKinsey: роботы не заменят рабочую силу, но изменят облик рабочих мест. Около 60% видов профессиональной деятельности с использованием уже существующих технологий могут быть автоматизированы на 30%+ процентов. Однако лишь менее 5% профессий могут быть полностью автоматизированы 94 О чем будем говорить: • Что такое Индустрия 4.0 • Изменения бизнес-моделей и платформы • Приоритеты государств в программах развития IIOT • Экосистема цифровой экономики в мире и России • Отраслевые проекции IIOT и примеры • Робототехника и области применения • Барьеры и риски применения роботов • Парадокс производительности и автоматизация рабочих мест • Искусственный интеллект и эволюция разума • Командная работа ПАРАДОКС ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ Производительность труда и занятость, 1947-2010 96 Источник The Aspen University ТИПЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Типы работ: - рутинная или разнообразная; - когнитивная или ручная 97 Источник: Федеральный резервный банк Сент-Луиса 2016 ЧТО ДЕЛАТЬ? • Безусловный базовый доход. Капитализм 2.0 Финляндия, Нидерланды, Швейцария, Канада • Реформирование образовательной системы: от знаний к компетенциям, командность, креативность, саморегуляция, социализация, сеть, индивидуальные образовательные траектории в течение всей жизни LLL • Нацеливаться на рынки будущего (НТИ 2035) • Осмыслять социальные и политические изменения вследствие технологической революции (форсайт и тп.) • Развивать национальные робо-компетенции и компании • Международная кооперация 98 О чем будем говорить: • Что такое Индустрия 4.0 • Изменения бизнес-моделей и платформы • Приоритеты государств в программах развития IIOT • Экосистема цифровой экономики в мире и России • Отраслевые проекции IIOT и примеры • Робототехника и области применения • Барьеры и риски применения роботов • Парадокс производительности и автоматизация рабочих мест • Искусственный интеллект и эволюция разума • Командная работа ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ В 1996 Deep Blue от IBM победил Каспарова в шахматы В 2016 AlphaGo от Google победил чемпиона мира в ГО • Ставит диагнозы (Watson IBM) • Прогноз погоды • Заменяет юристов в британском праве • Управляет боевой техникой • Развлекает посетителей супермаркетов • Помогает делать научные открытия • Управляет автомобилями • Нейронные сети способны к обучению и сами разработчики не знают как это происходит РИСКИ И ВОЗМОЖНОСТИ НОВОЙ ФАЗЫ РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА Обретет ли ИИ самосознание? Нужны ли ему будут люди? РИСКИ И ВОЗМОЖНОСТИ НОВОЙ ФАЗЫ РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА Какие качественно новые возможности дает человечеству новый виток разума (например, выход в космос)? РИСКИ И ВОЗМОЖНОСТИ НОВОЙ ФАЗЫ РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА Скачок антропогенеза потребует новую этику для жизни в мире с разумными роботами (член семьи? Клоны?) РИСКИ И ВОЗМОЖНОСТИ НОВОЙ ФАЗЫ РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА Новое право (автономные автомобили, цифровая медицина, приватность) РИСКИ И ВОЗМОЖНОСТИ НОВОЙ ФАЗЫ РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА Новые требования к безопасности (кибербезопасность, генная инженерия) РИСКИ И ВОЗМОЖНОСТИ НОВОЙ ФАЗЫ РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА Другое социальное и политическое устройство (гарантированное пожизненное пособие, где границы?) РИСКИ И ВОЗМОЖНОСТИ НОВОЙ ФАЗЫ РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА Гибридная цивилизация Гибридный разум Это хорошо или плохо? ЭВОЛЮЦИЯ РАЗУМА НА ПЛАНЕТЕ Живая клетка 2 млрд. лет рыбы 500 млн. лет Пресмыкающиеся/рептилии или динозавры (мозжечок, древний мозг) ЭВОЛЮЦИЯ РАЗУМА НА ПЛАНЕТЕ Млекопитающие (кортекс, средний мозг) 200 млн. лет ЭВОЛЮЦИЯ РАЗУМА НА ПЛАНЕТЕ Протоприматы – приматы – homo sapience (неокортекс) 7-10 млн. лет ЭВОЛЮЦИЯ РАЗУМА НА ПЛАНЕТЕ Кроманьонцы – групповая коммуникация (речь) 40 тыс. лет ЭВОЛЮЦИЯ РАЗУМА НА ПЛАНЕТЕ Государства – империи 5 тыс. лет Индустриальные революции 500 лет ЭВОЛЮЦИЯ РАЗУМА НА ПЛАНЕТЕ Интернет 50 лет Соединение цифрового мира с физическим – киберфизические системы 10 - 15 лет ЭВОЛЮЦИЯ РАЗУМА НА ПЛАНЕТЕ Искусственный интеллект – гибридный разум – 10 лет ЭВОЛЮЦИЯ РАЗУМА НА ПЛАНЕТЕ Эволюция инструментов/оружия. На каждом новом витке вырабатывались социальные/моральные нормы для предотвращения самоуничтожения вида. В итоге мы стали самым многочисленным видом на планете, и самый большой прирост в 20-м веке сопровождался самыми кропопролитными войнами. Война ушедший внутрь вида способ межвидовой борьбы. ЭВОЛЮЦИЯ РАЗУМА НА ПЛАНЕТЕ Все новое базируется на прошлом и растет из него как ветви дерева. Рост и развитие происходит по одним законам. Человечество становится единым целым, заполнило собой планету. Границы и различия стремительно стираются. Инструменты являются продолжением нашего разума ЭВОЛЮЦИЯ РАЗУМА НА ПЛАНЕТЕ Развиваются коллективные формы деятельности – наука, творчество, производство. Интернет объединяет умы, как нейроны в мозге. Человечество становится разумным Роем – НООСФЕРА. Количество имеет значение – пример с термитами. ЭВОЛЮЦИЯ РАЗУМА НА ПЛАНЕТЕ Мы не выбирали именно ТАКОЙ путь развития, Эволюция несет нас уже 4.5 млрд лет в определенном направлении. И мы становимся единым целым с нашими инструментами и друг с другом. Мы очень молодой разумный вид. Этапы развития по Циолковскому. НА ПЕРЕДНЕМ КРАЕ ВОПРОСОВ ВСЕГДА БОЛЬШЕ ЧЕМ ОТВЕТОВ ??? ПРОМЫШЛЕННЫЙ РОБОТ Человек – это все, что не робот Роботы помогут нам узнать что такое человек Полезное чтение: • Страница в фейсбук «БеЗчеловечный бизнес» https://www.facebook.com/BezCheBiz/ • Страница в фейсбук «Национальная Ассоциация участников рынка робототехники» https://www.facebook.com/RARobotics/ • https://hightech.fm • В. Пелевин «iPhuck10» • Четвертая промышленная революция. Клаус Шваб • Sapiens. Краткая история человечества. Юваль Ной Харари • Пламя над бездной. Вернор Виндж • Дэн Симмонс «Гиперион” и другие книги цикла. 17 Контакты Виталий Недельский www.facebook.com/VitalyNedelski y vn@robotunion.ru Telegram - @vitaly_nedelskiy
