Принципы и подходы применения Индустрии 5. 0 на предприятии

Принципы и подходы применения Индустрии 5.0 на предприятии

Черепанов Никита Владимирович

кандидат технических наук, ведущий инженер АО им. С.А. Лавочкина, nv137@yandex.ru

В статье рассматриваются вопросы необходимости информатизации предприятия в условиях сложности, динамики и неопределённости на основе перспектив внедрения элементов и средств Индустрии 5.0. Переход к Индустрии 5.0 рассматривается на новых подходах, создании баз знаний и нового видения исполнителей, развитии интернета вещей, робототехники, искусственного интеллекта и технологии больших данных. Пятый индустриальный уровень характеризуется включением в технологическую цепочку возможностей интеллекта. Решение в реальном времени строится как динамическая сеть в многоагентной сети. При создании Общества 5.0 производственные предприятия выступают в роли агентов многоагент-ной сети промышленного производства, а создаваемые продукты - как элементы информационных связей между агентами. Создание продукции в Индустрии 5.0 описывает весь жизненный цикл объекта проектирования. Виртуальная модель остаётся актуальной на протяжении всего периода эксплуатации объекта вплоть до его утилизации. Проектирование продукции в Индустрии 5.0 предполагает сбор и обработку в процессе проектирования всей предметной, технологической, экономической и иной информации о продукте. Создается единая информационная база описания основных составляющих объекта проектирования. В моделирования продукции предлагается выделять взаимосвязи всех компонент на всех этапов жизненного цикла изделия. Для перехода предприятия в Индустрию 5.0 требуется разработать и внедрить новую методологию проектного управления и сделать работы доступными для планирования и контроля. Ключевые слова: Industry 5.0, Интернет вещей, интеллектуальные системы, жизненный цикл продукции.

да

0

сч

СЧ

01

п

S I-О ш m х

<

m о х

X

Новая технологическая революция, Индустрия 5.0, основывается на соединении виртуального и материального мира в киберфизические комплексы, на основе которых создаётся единая цифровая экосистема.

Развитие концепции информатизации предприятия в условиях сложности, динамики и неопределённости должно основываться на перспективах внедрения элементов и средств Индустрии 5.0. На её основе необходимо обеспечит открытое, децентрализованное, сетевое, не бюрократизированное функционирование предприятия. Позволить принять оперативное и точное решение на непредвиденные события с пересмотром планов работ и решить ресурсные и временные проблемы.

В материале [1] Индустрия 5.0 описывается как информационная система, обеспечивающая планирование, учёт, переработку и отображение информации в области создания и сопровождения продукции, на этапе деятельности и на этапе управления.

Индустрия 5.0 основывается на индустрии 4.0 и применении средств искусственного интеллекта. Основными составляющими являются интернет вещей, кибербезопасность, искусственный интеллект и роботизация, основанные на: технологии обработки больших данных, искусственном интеллекте, дополненной реальности[2].

Переход к Индустрии 5.0 основывается на новых подходах, создании баз знаний и нового видения исполнителей. Индустрией 5.0 охватывает все сферы жизни общества, производства и продукции. Развитие интернета вещей, робототехники, искусственного интеллект и большие данные определят развитие Индустрии 5.0.

Для решения сложных задач управления ресурсами в реальном времени используются муль-тиагентные системы (МАС). Они строятся на основе сети малых агентов, параллельном выполнении операций, взаимодействии и согласовании, распределённых решениях, управлении на основе знаний, самоорганизации, эволюции, наращивании сложности, развитии.

Концепция многоагентных систем значима для решения задач, в которых участвует много разных участников с собственными интересами или любых других относительно автономных сущностей. Это можно отнести к процессу создания и эксплуатации продукции, где происходит взаимодействие различных агентов, создающих облик продукции на разных этапах её жизненного цикла. Здесь агентами выступают разработчики начального облика изделия, разработчики конструкторской и технологической документации, производственные цеха, подразделения сопровождения готовой продукции и т.п. Попытка создания глобальной многоагентной системы для больших производственных предприятий может привести к большим срокам её создания и утери доверия к реализации этой работы. Поэтому возможно выделение ограниченных отдельных этапов создания продукции и отдельных МАС. Например, этапа разработки документации по изделию, этапа производства, этапа эксплуатации, сопровождения и утилизации. Целесообразно выделение сложных адаптивных систем, создаваемых на основе принципов самоорганизации, для решения сложных, многокритериальных, плохо формализованных задач в реальном времени, таких, как управление ресурсами, распознавание образов. Внедрение МАС требует выявления и отработки правил принятия и согласования решений, а также ее интеграции с уже существующими информационными системами предприятия.

Индустрия 5.0 преобразует управление промышленностью и роль человека в производстве. Рутинные производственные задачи будут выполнять роботы. Творческая составляющая производства останется за человеком. Ответственность человека переместится в интеллектуальную сферу. Усилятся его контрольно-аналитические задачи.

Индустрия 5.0 создаёт дружественное взаимодействие между человеком и машиной. Пятый индустриальный уровень характеризуется осознанным включением в технологическую цепочку возможностей интеллекта.

Решение в реальном времени строится как динамическая сеть в многоагентной сети.

При создании Общества 5.0 производственные предприятия выступают в роли агентов много-агентной сети промышленного производства, а создаваемые продукты - как элементы информационных связей между агентами.

В качестве задач Индустрии 5.0 выступают программы функционирования продукции, управления производством, управления программой поставок, управления проектами и т.п. Разработки в Индустрии 5.0 создаются на базе жизненного цикла продукции.

Создание продукции в Индустрии 5.0 описывает весь жизненный цикл объекта проектирования.

Виртуальная модель остаётся актуальной на протяжении всего периода эксплуатации объекта вплоть до его утилизации. Такая модель объекта описывает и управляет поведением объекта, начиная от проектных работ до его эксплуатации и утилизации[3].

Описание продукции включает электронную модель изделия, стоимостные показатели, состояние продукта в различные моменты времени его жизненного цикла, а, также, расчет общей стоимости проекта и финансово-экономические характеристики.

Объединение в единую систему электронных моделей с календарным графиком и сметой прямых расходов определяет стоимость работ и бизнес-процессы.

Моделирование объектов включает так же систему электронного мониторинга и информационного моделирования эксплуатации продукции. Созданная модель продукта рассматривается как модифицируемая в процессе её жизненного цикла. Описание истории изменений продукции позволяет контролировать и управлять продукцией в любой момент её жизненного цикла. Проводя оценку работоспособности, текущее техническое обслуживание, плановые ремонты и необходимую реконструкцию, управляют продуктом в течение всего жизненного цикла.

Проектирование продукции в Индустрии 5.0 предполагает сбор и обработку в процессе проектирования всей предметной, технологической, экономической и иной информации о продукте с учётом всех информационных связей, включаемых в информационное описание, и учитываемых как единый объект.

Создается единая информационная база, включающая описание основных составляющих объекта проектирования: продукты, процессы, ресурсы, и связи между ними.

Информационная модель существует и поддерживается в течение всего жизненного цикла продукции вплоть до момента её утилизации. Содержащаяся в ней информация модифицируется, дополняться, заменяться, отражая текущее состояние изделия.

В моделирования продукции выделяются взаимосвязи всех компонент на всех этапов жизненного цикла изделия. Основными связями являются связи электронной модели изделия с планово-финансовыми показателями и методами их управления в процессе разработки изделия. Важно также учитывать ресурсные показатели продукции и проекта. Обязательной составляющей является информационное моделирование эксплуатации, корректировки облика и обслуживания продукции, что является обязательным этапом создания продукции.

Для поддержки принятия решений должны использоваться базы знаний на основе онтологий,

X X

о

го А с.

X

го т

о

ю

М О

а>

о

сч

№ OI

О Ш

m х

<

m о х

X

специальные классы агентов: агенты ресурсов, операций, заказов, которые знают друг о друге и взаимных связях.

Мультиагентные системы должны обеспечиваться: большими сетями малых агентов, параллельным выполнением операций, переговорами агентов, распределенными решениями, управляться знаниями, самоорганизацией, эволюцией, наращиванием сложности, созданием условий для развития.

Способность агентов воспринимать состояние среды и своевременно реагировать на изменения обеспечивает решение задачи интеграции за счёт обмена информацией между агентами через базы знаний [4].

Проблема управления ресурсами комплекса задач жизненного цикла изделий, включая этап эксплуатации:

• Планирование по трудоемкостям в корпоративных системах ведется фактически один раз в год,

• Существующие методы и средства управления не позволяет руководству видеть реальный прогресс по проектам разработки и производства сложных изделий,

• Принципы «затратной экономики» не позволяют планировать и оценивать реальную прибыль по проектам,

• Существующий подход к управлению не обеспечивает требуемой прозрачности, управляемости, оперативности и гибкости в использовании ресурсов,

• Не поддерживается работа в реальном времени без прогнозирования «узких мест» что приводит к задержкам в принятии решений,

• Отсутствует мотивация сотрудников к достижению результатов высокого уровня, росту производительности труда и повышению эффективности деятельности,

• Данные корпоративных систем не систематизированы, являются не полными и не дают корректную, надежную и достоверную картину ведения проектов,

• Текущий подход к организации процессов управления проектами крайне бюрократичен, запутан и неэффективен.

Для перехода предприятия в Индустрию 5.0 требуется разработать и внедрить новую методологию проектного управления и сделать работы доступными для планирования и контроля.

Повысить эффективность управления проектами разработки, производства и эксплуатации сложных изделий техники за счет: внедрения принципов экономике реального времени в принятии решений, адаптивного планирования ресурсов на всех стадиях жизненного цикла изделия, интеллектуальных систем для управления ресурсами на основе многоагентных технологий,

баз знаний предприятия для принятия решений интеллектуальными системами и исполнителями, перестройки принципов управления с целью сокращения издержек в управлении проектами, внедрения Промышленного интернета вещей, постоянного процесса обучение кадров.

При этом должен произойти переход к сетевому предприятию на принципах децентрализация функций на бизнес-центры, многоагентных сетей, баз знаний.

При создании продукции необходимо обеспечить решение экономических задач в реальном времени, согласование планов и факта ежедневно с определением критических узлов в любой момент жизненного цикла изделия.

Возможные проекты на основе многоагентных систем:

• Управление информационными потоками на протяжении жизненного цикла изделий.

• Управление наземной инфраструктурой для поддержки операций функционирования изделий для обеспечения одновременной и согласованной работы специалистов с повышением качества работы, гибкости, эффективности и надёжности выполнения работ.

• Управление группировкой изделий.

• Построение укрупнённых планов производства.

• Управление сопровождением изделий.

• Управление нештатными и аварийными ситуациями.

• Тренажёр по управлению изделиями.

• Управление полным циклом планирования, оптимизации и контроля поставок материалов и комплектующих для обеспечения адаптивного планирования объёмов производства, транспортных и складских мощностей, оптимизации запасов материалов и комплектующих.

• Оперативное планирование сменно-суточных заданий рабочим по цехам с учётом структуры изделий, техпроцессов, норм времени, используемых станков и т.д.

• И многое другое в интересах задач управления, планирования и производства.

Литература

1. Концепция Индустрии 5.0 -http://industry5/ru/koncept/

2. Норицугу, У. Общество 5.0: взгляд Mitsubishi Electric/ У. Норицугу// Экономические стратегии. №4/2017. —С.2-11.

3. Евгенев, Г.Б. Индустрия 5.0 как интеграция Интернета знаний и Интернета вещей / Г.Б. Евге-нев//Онтология проектирования.-2019.-т.9, №1(31).-С.7-23.йС1: 10.18287/2223-9537-2019-9-17-23.

4. Ризванов, Д.А. Интеллектуальная поддержка принятия решений при управлении ресурсами

сложных систем на основе многоагентного подхо-да/Д.А. Ризванов, Н.И. Юсупова// Онтология проектирования.- 2015. Т.5, №3(17). 297-312. - DOI: 10.18287/2223-9537-2015-5-3-297-312.

Principles and approaches of using Industry 5.0

in the enterprise Cherepanov N.V.

Joint-stock company "Lavochkin Association" In article questions of necessity of information of the enterprise in conditions of complexity, dynamics and uncertainty on the basis of prospects of introduction of elements and means of the Industry 5.0 are considered. Transition to the Industry 5.0 is considered on new approaches, creation of knowledge bases and new vision of executors, development of the Internet of things, robotics, an artificial intellect and technology of Big data. The fifth industrial level is characterized by inclusion in a technological chain of opportunities of intelligence. The decision in real time is under construction as a dynamic network in Multi-agent networks. At creation of the Society 5.0 industrial enterprises act in a role of agents Multiagent networks of industrial production, and created products -as elements of information communications between agents. Creation of production in the Industry 5.0 describes all life cycle of object of designing. The virtual model remains actual during all period of operation of object down to his recycling. Designing of production in the Industry 5.0 assumes gathering and processing during designing all subjects, technological, economic and other information on a product. The uniform information base of the description of the basic components of object of designing is created. In modelling production it is offered to allocate interrelations of all a component on all stages of life cycle of a product. For transition of the enterprise in the Industry 5.0 it is required to develop and introduce new methodology of design management and to make works accessible to planning and the control.

Keywords: Industry 5.0, Internet of things, intelligent systems, Life

cycle of production. References

1. Industry Concept 5.0 - http: // industry5 / en / concept /

2. Noritsugu, U. Society 5.0: a view of Mitsubishi Electric / U.

Noritsugu // Economic strategies. No. 4/2017. -C.2-11.

3. Evgenev, G. B. Industry 5.0 as an Integration of the Internet of

Knowledge and the Internet of Things / G.B. Evgenev // Design 0ntology.-2019.

4. Rizvanov, D.A. Intelligent decision support in the management

of complex systems based on a multi-agent approach / D.A. Rizvanov, N.I. Yusupova // Ontology of designing. - 2015.V.5, No. 3 (17). 297-312. - DOI: 10.18287 / 2223-9537-2015-5-3297-312. References

1. Industry 5.0 [In Russian]. - http: // industry5 / ru / concept /

2. Noritsugu U. Society 5.0: Mitsubishi Electric viev [In Russian].

Economic strategies. 2017; 4: 2-11.

3. Evgenev GB. Industry 5.0 as integration of the Internet of Knowledge and the Internet of Things [In Russian]. Ontology of designing. 2019 9 (1), 7-23. - DOI: 10.18287 / 2223-95372019-9-1-7-7-23.

4. Rizvanov DA, Yusupova NI. Intelligent decision for resource

management of complex systemsbased on multi-agent approach [In Russian]. Ontology of designing. 2015.3 (17). 297-312. - DOI: 10.18287 / 2223-9537-2015-5-3-297-312.

X X О го А С.

X

го m

о

ю

М О

to