ПОДХОДИ И ПОСЛЕДОВАТЕЛНОСТ НА ПРИЛОЖЕНИЕ НА ПРИНЦИПИТЕ НА ЧЕТВЪРТАТА ТЕХНИЧЕСКА РЕВОЛЮЦИЯ В ИНДУСТРИЯТА Д. Дамянов, К.Чукалов Резюме: Нарастващата конкуренция, изисква драстично намаляване на времето и разходи за производство на индустриални продукти. Нарастващото търсене пък на индивидуализирани индустриални продукти и услуги, заедно с изискванията за по-ефективно използване на ресурсите, гъвкавост и скорост на производствените процеси значително увеличават сложността на съвременните производствени системи. За да могат фирмите устойчиво да съществуват в тази динамична среда трябва не само да повишават своята производителност и гъвкавост на процесите, но и основно да изменят своята стратегия на технологично развитие. Обвързването на технологичните процеси с високата степен на автоматизация вследствие на информационните и комуникационните технологии поставят нови предизвикателства пред нея.ето защо четвъртата техническа революция се превръща в основен приоритет за много индустриални фирми в рамките на последните години. Ключови думи: Индустрии 4.0,кибер-физически системи,гъвкавост и др. 1. Теоретични основи на използвани подходи, начини, форми и др при създаването на условия за въвеждане на принципите на четвърта техническа революция в производството. Четвъртата техническа революция се явява като една от основните предпоставки за бъдещето технологичното развитие в световен мащаб. В рамките на тази стратегическа инициатива се цели да се използва водещата роля на индустриалните информационни технологии, които в момента са революционен етап. Чрез оперативна съвместимост и използване на интелигентните фабрики" (Smart Factory) е възможно да се обменя реална информация за по-добро задоволяване на потребителските изисквания. Това гъвкаво развитие ще доведе до по-голяма индивидуализация при предоставянето и ползването на интелигентни и съобразени с конкретните нужди индустриални продукти и услуги. Въвеждането на принципите на тази революция в производството изисква създаването на условия за нейното нормално функциониране; Това означава че вертикалното и хоризонталното сътрудничество между машина и интернет, машина и човек и машина и машина по веригата на стойността, в реално време, представлява основата на производствената кибер система. Островите на автоматизацията ще бъдат свързани помежду си в безброй мрежи и варианти. Софтуер и мрежи ще 353
свързват интелигентните продукти, цифровите услуги и потребителите с новите новаторски продукти на бъдещето. Наложително е създаването на кибернетична среда оцигуряваща; Функционална съвместимост: способността на кибер-физически системи (напр. интелигентни машини), хора и "интелигентни фабрики" (Smart Factory), да обменят информация помежду си посредством "интернет на нещата" (Internet of Things) и "интернет на услугите" (Internet of Services); Виртуална съвместимост; Създаване на виртуално копие на "интелигентна фабрика", което се създава посредством свързване на данни събрани от физически сензори с виртуални модели на производствените процеси, специализиран софтуер, и др. Децентрализирано управление: способността на кибер-физически системи,отделни компоненти и др. в рамките на една интелигентна фабрика да вземат самостоятелни решения; Възможност за нформация в реално време: способността да се събират и анализират данни и взимане на решения в момента; Ориентация към услуги: Посредством интернет на услугите предлагане на услуги на хора и "интелигентните потребители", Модулност: гъвкаво адаптиране на интелигентните фабрики към променящите се изисквания чрез замяна или разширяване на отделни основни и присъединителни модули Гъвкавост.Инвидуализация на масовото производство, като се използват принципите на масовото производство чрез поръчкова система на планиране. Възможност за вертикална и хоризонтална интеграция. Вертикалното и хоризонталното сътрудничество между машина и интернет, машина и човек и машина и машина. Възможност за вграждане на системи в системи.интегриране на информационните и комуникационните технологии (ИКТ) на (CPS ) в производствените системи, водещи до появата на така наречената киберфизическа производствена система(cpps)[4]. Взаимодействието между вградените системи, основани на високоспециализиран софтуер и специализирани потребителски интерфейси, които са интегрирани в цифрови мрежи създават изцяло нов свят на системните функции. Модерните мобилни телефони са най-очевидният пример, които предлагат пълен пакет от Приложения и услуги, които напълно изпреварват оригиналната функция на устройството да се телефонира. Киберфизичните системи качествено изменят съществуващите технологични, бизнес и пазарни модели. Индустриалните сектори, са примери, които ще бъдат трансформирани чрез тези нови модели. В световен мащаб мегатенденции на глобализацията, урбанизацията, демографски промени и енергийни трансформации са преобразяващите движещите сили на технологичния тласък 354
2. Етапи на приложение принципите на четвърта техническа революция в производството. Последователността на тези етапи е показана на фи.1. Фиг.1 Етапи на въвеждане на Индустрии 4.0 3.Етапи на въвеждане на кибер физическите системи..[5] Друг важен момент е изборът на подхода за въвеждането на кибер физичните системи в производствените системи, а от там и приложението на принципите на Индустри 4. На фиг.2 са показани етапите на развитие на 355
киберфизичните системи, техните нива на интелигентност и възможности за интегрирането им с информационите и комуникационни системи. Фиг.2. Етапи в развитието на киберфизични системи.[3] Киберфизичните системи (CPS) са интелигентни саморегулиращи се системи, които свързват виртуалния и физични свят в мрежов свят, в който комуникират и си въздействат. Тези системи представят следващата революционна стъпка от съществуващите вградени системи. Заедно с Интернет на нещата и данните на услугите осигуряват свързани онлайн вградени системи, които оформят кибер физичните системи. Целта в този комплекс е интегриране на информационните и комуникационните технологии (ИКТ) на (CPS ) в производствените системи, водещи до появата на така наречената кибер-физическа производствена система (CPPS) в смисъл на интелигентната фабрика (Smart Fabrik). По този начин се създава непрекъсната верига от процеси през жизнения цикъл на продукта и устойчиво да се повишава гъвкавостта и ефективността на промишленото производство. Това трябва да се създаде, чрез използване на възможностите на киберфизическата производствена система, въпреки динамични условия на персонализирано, бързо реагиращо и екологосъобразно промишлено производство с използване на разпределени и отчасти изключително разнородни производствени ресурси Киберфизичните системи осигуряват създаване на Internet of Things ( интернет на нещата), който комбиниран с Internet of Servieves (интернет на услугите). Има вградени системи, които правят иновативни приложения и 356
процеси като границата между виртуалния и реалния свят изчезва. По този начин това позволява да се революционизира връзката с физичния свят, като Интернет транформира персоналната комуникация и интеракция. 4. Изводи Въвеждането на принципите на Индустри 4 в производството изисква създаването на условия за нейното нормално функциониране; Това означава че вертикалното и хоризонталното сътрудничество между машина и интернет, машина и човек и машина и машина по веригата на стойността, в реално време, представлява основата на производствената кибер система. Софтуер и мрежи ще свързват интелигентните продукти, цифровите услуги и потребителите с новите новаторски продукти на бъдещето.. Литература: 1. Kagermann, H.,W. Wolfgang, and J. Helbi. Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0.(Online]. Available: www.plattform-i40. de/finalreport2013 2. Kagermann, W. Wahlster, and J. Helbig, eds., Securing the Future of German Manufacturing Industry: Recommendations for Implementing the Strategic Initiative Industrie 4.0, ACATECH (Nat l Academy of Science and Engineering), 2013 3. Plattform Industrie 4.0 2014: Industrie 4.0(12.3.2015). 4. М2М комуникации, Сп. Инженеринг ревю - брой 3, 2015 5. Fraunhofer Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO): Produktionsarbeit der Zukunft: Industrie 4.0, 2013 APPROACH AND APPLICATION OF THE PRINCIPLES OF THE FOURTH TECHNICAL REVOLUTION D. Damianov, K. Chukalov, Abstract: Increasing competition requires drastically reducing the time and cost of production of industrial products. The growing demand even individualized industrial products and services, together with requirements for more efficient use of resources, flexibility and speed of production processes significantly increase the complexity of modern production systems. To enable sustainable businesses exist in this dynamic environment should not only increase their productivity and flexibility of processes, but mainly to amend its strategy of technological development. Linking processes with a high degree of automation as a result of information and communication technologies pose new challenges to it. 357
That's why the fourth technological revolution is becoming a top priority for many industrial companies within the last years Данни за авторите: Димитър Дамянов, проф. доктор, инж., катедра АДП при МФ, Технически университет-софия, Р. България, София 1000, бул. Св.Климент Охридски 8, е-mail: damianov@tu-sofia.bg Константин Чукалов, докторант инж., катедра ТМММ при МТФ, Технически университет-софия, Р. България, София 1000, бул. Св.Климент Охридски 8, е-mail: konstantin_chukalov@tu-sofia.bg 358