Технет 4.0 План мероприятий (дорожная карта) Национальной технологической инициативы (2020 год) - часть 7

 

97

 

 

 

 

 

Технологический 
сегмент 

Тренды 

Развитие рынка аддитивных технологий будет оставаться 
одним из значимых факторов развития рынка новых 
материалов 

Внедрение подходов, основанных на данных и 
предполагающих применение статистики, машинного 
обучения и искусственного интеллекта (Artificial intelligence, AI) 
для моделирования и оценки поведения материалов. 
Результатом является сокращение сроков, затрачиваемых на 
разработку материалов и описание их свойств. Ранее срок 
вывода на рынок (time–to–market) для новых материалов мог 
составлять до 15 лет, цифровые технологии помогают 
сокращать данный срок до 5 лет 

Отмечается увеличение доли конечных деталей, 
изготавливаемых с использованием аддитивных технологий 
(direct manufacturing). 

Смещается фокус с разработки новых аддитивных технологий 
на определение и расширение перечня сфер применения 3D–
печати отдельных функциональных элементов конечной 
продукции в самых разных отраслях. Сдвиг в сторону 
производства изделий/продуктов является ключевым 
фактором совершенствования технологий/оборудования. 
Разработчики технологий участвуют в создании практических 
решений в рамках совместных проектов с промышленными 
компаниями  

 

98

 

 

 

 

 

Технологический 
сегмент 

Тренды 

Разработка и распространение автоматизированных решений 
для сокращения времени, которое необходимо для 
выполнения ключевых задач.  

Создание коммерческих образцов «умных» материалов, 
которые способны контролируемо изменять свои свойства под 
внешним воздействием. К «умным» материалам относят 
полимеры, обладающие эффектом самозалечивания, 
полимеры с эффектом памяти формы, а также 
электроактивные полимеры (ЭАП). 

Для обеспечения комплексного развития направления 
«Аддитивные технологии» выделены следующие области для 
развития компетенций: 

• Материалы и технологии; 

• Оборудование; 

• Программное обеспечение; 

• Центры аддитивных технологий; 

• Стандартизация. 

Технологии «умного» 
производства (Smart 
Manufacturing) 

Рост рынка интеллектуального производства, вероятно, будет 
продиктован высоким спросом со стороны сегмента оборонной 
и аэрокосмической промышленности 

Активное развитие рынка связано с потребностями 
предприятий, реализующих программы промышленной 
трансформации (например, Индустрия 4.0) в автоматизации. 

 

99

 

 

 

 

 

Технологический 
сегмент 

Тренды 

Использование технологий: управление транспортировкой, 
бортовые устройства на транспортных средствах, 
интеллектуальная автоматизация складского хозяйства, 
методы для расчета чистых таблиц — восходящий расчет 
«истинных» затрат на обслуживание, использование подходов 
динамической маршрутизации, — позволит получить 
следующие эффекты: 1. снижение эксплуатационных расходов 
на 30%; 2. сокращение потерь на 75% при одновременном 
ожидаемом снижении запасов до 75%; увеличение гибкости 
цепочек поставок. 

Использование платформ операторов сетей связи общего 
пользования. Обеспечивается совместимость разнообразных 
существующих решений по передаче информации у 
предприятий и организаций Промышленного интернета с 
сетью и платформами операторов сетей связи общего 
пользования. Насчитывается порядка 8–9 тысяч платформ с 
учетом вероятного появления цифровых агломераций 

Технологии 
робототехники и 
сенсорики 

Увеличенные темпы роботизации в целом положительно 
влияют на экономику стран. Капитал стимулирует рост 
производительности за счет инвестиций в машины, 
компьютеры, робототехнику и другие высокотехнологичные 
системы. 

 

100

 

 

 

 

 

Технологический 
сегмент 

Тренды 

Повышение уровня роботизации производств приводит к 
росту производительности и конкурентоспособности, 
сокращению издержек и цен на готовую продукцию. 

Основными трендами в области роботизации являются: 

•

 

удешевление технологий роботизации; 

•

 

упрощение интерфейсов взаимодействия робота и 
человека; 

•

 

создание программного обеспечения для автоматического 
программирования роботов; 

•

 

повышение гибкости производственных процессов 
(возможность производства разной продукции на одном 
производственном участке, снижение стоимости 
переналадки роботизированного технологического 
комплекса); 

•

 

расширение сфер применения робототехники, в частности 
для мелкосерийного производства; 

•

 

использование бизнес-модели «Робототехника как 
услуга»; 

•

 

использование автономных мобильных роботов в 
логистической сфере; 

•

 

использование технологии виртуальной и дополненной 
реальности для моделирования/программирования 
робототехнических процессов.  

 

101

 

 

 

 

 

Технологический 
сегмент 

Тренды 

Снижение стоимости как самих сенсоров, так и связанных с 
ними технологий, в первую очередь, IIoT–платформ, на фоне 
расширения области применения сенсоров и значительных 
инвестиций в научно–исследовательские работы в данной 
области. 

Переориентация на предиктивное облуживание и удаленный 
мониторинг оборудования в различных отраслях 
промышленности по всему миру. 

Переход все большего числа предприятий в 
интеллектуальные среды с цифровым управлением и 
преобразованием существующего частично 
автоматизированного оборудования в полностью 
автоматизированное и интегрированное с целью повышения 
качества, скорости и производительности процессов. 

Развитие бесконтактных пользовательских интерфейсов и их 
внедрение в автомобильные приложения. 

Более широкое внедрение промышленных роботов, 
использующихся в различных отраслях. 

Развитие адаптируемых и перенастраиваемых производств 
на основе матричной структуры. Отличительной 
особенностью таких производств является вовлечение 
большого количества промышленных и мобильных роботов и 
разработка универсальных производственных ячеек с 1–4 
роботами, способными выполнять широкий спектр задач. 

 

102

 

 

 

 

 

Технологический 
сегмент 

Тренды 

Развитие коллаборативных роботов. К этим устройствам 
можно отнести как специализированные манипуляторы, 
предназначенные для совместной работы с человеком, так и 
устройства носимой и ассистирующей робототехники 
(экзоскелеты).  

Тренд повсеместной автоматизации и роботизации 
складских операций.  

Индустриальный 
интернет и 
беспроводная связь 

 

•

 

предиктивное обслуживание оборудования – устройства, 
способные обнаруживать аномалии в работе 
промышленного оборудования и компонентах 
инфраструктуры и строить вероятностные прогнозы 
аварий и поломок; 

•

 

сервисы по созданию полноценных цифровых двойников 
в производстве на базе искусственного интеллекта;  

•

 

продукты и инфраструктура для «туманных вычислений» 
(Fog computing) и «пограничные вычисления (Edge 
computing), которые могут быть востребованы для 
интероперабельности и межмашинной коммуникации 
цехового оборудования или транспортных средств; 

•

 

продукты и решения по обеспечению кибербезопасности. 

5G (от англ. fifth generation – пятое поколение) – поколение 
сотовой связи, действующее на основе стандартов 
телекоммуникаций, следующих за существующей технологией 
четвертого поколения 4G–LTE. 

 

103

 

 

 

 

 

Технологический 
сегмент 

Тренды 

Развитие сетей пятого поколения в мире диктуется 
множеством факторов, как напрямую относящихся к 
телекоммуникациям, например, предоставление 
сверхвысокоскоростной мобильной связи на плотно 
населенных территориях, так и косвенных, − таких как 
увеличение времени работы абонентских терминалов от 
батареи, среди прочих. 

Появляются новые требования, из которых вырастает 
потребность в создании и использовании сетей 5 поколения, а 
именно: 

•

 

Растущие требования к усовершенствованной 
мобильной широкополосной связи (eMBB); 

•

 

Требования к сверхнадежной связи с минимально 
возможными задержками (URLLC); 

•

 

Требования к возможности подключения большого 
числа устройств (MMTC); 

•

 

Требования к пропускной способности и постоянно 
растущим объемам трафика. 

LPWAN (англ. Low Power Wide Area Network – 
энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия). 

Сети LPWAN разрабатываются специально для целей 
межмашинной коммуникации и использования в сетях 
индустриального интернета.  

Ключевыми особенностями узкополосных беспроводных сетей 
связи LPWAN являются: 

 

104

 

 

 

 

 

Технологический 
сегмент 

Тренды 

•

 

низкая стоимость услуг на одно устройство; 

•

 

низкие потребности в пропускной способности на одно 
устройство; 

•

 

низкое энергопотребление устройств; 

•

 

требования обеспечения высокой надежности и 
достоверности доставки сообщений управления 
процессами и устройствами; 

•

 

требования к безопасности связи, сохранению 
персональных данных и пр. 

Сети LPWAN имеют следующую специфику применения, 
которая позволяет задействовать их в сценариях 
индустриального интернета, когда использование сетей 
сотовой связи, по различным причинам (техническим, 
финансовым и др.) невозможно или нецелесообразно: 

•

 

Отсутствие или невозможность подключения к 
электросети; 

•

 

Требования к автономности – сложность или 
нежелательность обслуживания; 

•

 

Сложные для распространения радиосигнала места 
размещения (подвалы, подземные сооружения, 
железобетонные здания и т.д.); 

•

 

Требования к минимальной стоимости датчика; 

•

 

Отсутствие покрытия операторами сотовой связи. 

Wi–Fi 6 (IEEE 802.11ax) – это модификация версии стандарта 
технологии беспроводной передачи данных 802.11ac (Wi–Fi 

 

105

 

 

 

 

 

Технологический 
сегмент 

Тренды 

5), работающая в общепринятых для Wi–Fi диапазонах частот 
от 2,4 ГГц до 5 ГГц. 

Ключевыми особенностями Wi–Fi 6 поколения являются: 

•

 

Использование нескольких антенн для приема и 
передачи сигнала (технологий MIMO и MU–MIMO); 

•

 

Режим ортогонального частотного 
мультиплексирования (OFDMA) для улучшения 
спектральной эффективности; 

•

 

Модуляция 1024–QAM для увеличения пропускной 
способности; 

Wi–Fi 6 основывается на тех же подходах к развитию 
беспроводной связи, что и сети 5G, а именно: 

•

 

Увеличение пропускной способности; 

•

 

Уменьшение времени задержки; 

•

 

Увеличение ёмкости сети (количества подключаемых 
устройств). 

Данные подходы позволяют обеспечить поддержку новейших 
приложений и сценариев использования (например, получить 
иммерсивный опыт в виртуальной или дополненной 
реальности), а также поддерживают масштабные сети 
индустриального интернета, которые характеризуются 
взрывным ростом объемов передаваемого трафика и 
количества подключенных устройств. 

Беспилотные летательные аппараты 

 

106

 

 

 

 

 

Технологический 
сегмент 

Тренды 

По мере развития технологий в области БПЛА, в них будет 
интегрироваться все большее количество элементов, 
обеспечивающих функционирование в системах 
индустриального интернета, с перемещением части 
вычислительных мощностей, использующих технологии 
обработки данных на базе искусственного интеллекта и 
методов машинного обучения, на борт БПЛА. Непрерывный 
поток данных с БПЛА, в системах индустриального интернета, 
позволит в реальном времени выявлять отклонения, 
осуществлять своевременное реагирование и оперативно 
принимать релевантные решения. 

Граничные (периферийные) вычисления (англ. edge 
computing) − принцип построения иерархической ИТ–
инфраструктуры, при котором вычислительные ресурсы 
частично перемещаются из ядра – центрального дата–центра 
на периферию и располагаются в непосредственной близости 
от места создания первичных «сырых» данных для их 
первичной обработки перед передачей вышестоящему 
вычислительному узлу. Таким образом сбор и анализ данных 
проводится не в централизованной вычислительной среде 
(ЦОД), а там, где происходит генерация потоков данных. 

Тенденция внедрения дополненной и виртуальной реальности 
в системы индустриального интернета стремительно набирает 
популярность в промышленности, поскольку позволяет 
ускорить выполнение различных технологических операций, 
улучшить качество продукции, увеличить количество и 

 

107

 

 

 

 

 

Технологический 
сегмент 

Тренды 

скорость ее выпуска, вывести на новый уровень мониторинг и 
выявление отклонений в работе оборудования, ремонт и 
техническое обслуживание, а также проектирование, 
обучение, планирование, сборочные операции, безопасность, 
тестирование, прототипирование и др. 

Интероперабельность − способность продукта или системы, 
интерфейсы которых полностью открыты, взаимодействовать и 
функционировать с другими продуктами или системами без 
каких–либо ограничений доступа и реализации. 

Согласно оценкам компании McKinsey & Company, для 
получения 40% (а в некоторых сценариях до 60%) 
потенциального экономического эффекта от внедрения 
концепции интернета вещей, решения должны поддерживать 
интероперабельность. 

Выработка международных и региональных стандартов (в т.ч. 
отраслевых), активное взаимодействие участников рынка и 
регуляторов, создание мер поддержки и мотивации развития 
функциональной совместимости решений позволят 
индустриальному интернету развиваться большими темпами и 
наиболее эффективным образом, с максимальным эффектом от 
подобной синергии. 

Искусственный интеллект и анализ индустриальных данных 

Возросшее проникновение решений индустриального 
интернета привело к увеличению объемов множества 
собираемых и передаваемых данных. Управление и анализ 

 

108

 

 

 

 

 

Технологический 
сегмент 

Тренды 

больших потоков данных с различных устройств, с 
использованием технологий искусственного интеллекта и 
методов машинного обучения, предоставляет 
дополнительную ценность при внедрении систем 
индустриального интернета, и позволяет увеличивать 
эффективность и оптимизировать затраты на производство, 
улучшать качество и контроль за качеством продукции, 
создавать инструменты для предиктивной и прескриптивной 
(предписывающей) аналитики, автоматизировать часть задач 
и процессов, а также ускорять и улучшать качество 
принимаемых решений на предприятии. 

Кибербезопасность и защита персональных данных 

Кибербезопасность и защита персональных данных остаются 
одними из самых острых проблем, как для разработчиков, так 
и для пользователей оборудования и систем индустриального 
интернета.  

Важным элементом новых поколений систем 
кибербезопасности для промышленного интернета является 
использование блокчейн − формы технологии 
распределенного реестра, как блокчейн. Данная технология 
будет играть важную роль в том, каким образом устройства 
индустриального интернета взаимодействуют между собой. 

Следует отметить, что с развитием индустриального 
интернета и ростом числа подключенных устройств, будет 
неуклонно расти количество исследований и объемы 
инвестиций в указанных направлениях, как критически важных 

 

109

 

 

 

 

 

Технологический 
сегмент 

Тренды 

для начала массового применения систем индустриального 
интернета. 

Технология компьютерного зрения является одной из 
центральных в концепции «фабрик будущего», поскольку 
системы компьютерного зрения могут получать, собирать и 
передавать изображения и видеопотоки в экосистеме 
индустриального интернета, позволяя анализировать, 
обрабатывать и своевременно реагировать/принимать 
решения на основании полученных данных (в т.ч. в реальном 
времени). 

Основными направлениями для использования технологии 
компьютерного зрения являются: 

•

 

Задачи калибровки камер и оптических систем; 

•

 

Задачи определения движения по изображениям; 

•

 

Задачи определения препятствий по ходу движения; 

•

 

Задачи распознавания объектов на сцене; 

•

 

Задачи пространственной реконструкции сцены; 

•

 

Задачи локализации изображения в заранее известной 
сцене; 

•

 

Задачи анализа отличия в наборе изображений. 

Рост значимости предиктивного обслуживания, основанного 
на диагностике и контроле его состояния при помощи анализа 
поступающих с него данных, с целью своевременного 
обнаружения отклонений в работе и предупреждения 
непредвиденных технологических простоев. 

 

110

 

 

 

 

 

Технологический 
сегмент 

Тренды 

Программное обеспечение как услуга 

Использование программного обеспечения как услуги (англ. 
SaaS – Software–as–a–Service) постепенно трансформируется 
в привычный инструмент «новой реальности» 
индустриального интернета. SaaS – это модель 
использования различных бизнес–приложений в формате 
интернет–сервисов. Данная модель подразумевает, что 
провайдер SaaS услуг владеет серверами, занимается их 
настройкой и обслуживанием, а клиент оплачивает подписку и 
пользуется сервисами. 

Примером решения в индустриальном интернете может 
служить SaaS LoRaWAN сервер, доступный по подписке, 
облегчающий и ускоряющий запуск решения на своей основе 
для клиента. В будущем подобные решения будут 
использоваться повсеместно, поскольку несут в себе 
значительные выгоды как для потребителя, так и для 
провайдеров SaaS услуг. 

3.3.

 

 Глобальные политические, экономические, социальные, экологические 

и регуляторные тренды 

3.3.1.

 

Общие тренды  

В мире активно развивается цифровая экономика  (Digital Economy), в которой 

ключевым фактором производства являются данные в цифровом виде, а использование 
результатов их анализа позволяет существенно повысить эффективность различных видов 
производства, технологий, оборудования, хранения, продажи, доставки товаров и услуг. 
Центральное место в экономике занимает сфера материального производства – 

 

111

 

 

 

 

 

высокотехнологичная промышленность, которая должна отвечать требованиям глобальной 
конкурентоспособности, эффективности и высокой производительности труда.  

Помимо этого, для промышленности цифровая  трансформация характеризуется 

переходом к киберфизическим системам благодаря использованию цифровых двойников, 
промышленного интернета, больших данных, искусственного интеллекта, машинного 
обучения, развития робототехники и сенсорики, новых материалов и аддитивных 
технологий. Эти изменения сопровождаются развитием принципиально новых бизнес–
процессов на всех уровнях.  

В рамках трансформации активно развиваются новые рынки технологий. Так, 

согласно оценке Ассоциации «Технет», объем мировых рынков по направлениям «Технет» 
НТИ превысил $ 400 млрд, в России – $ 5 млрд в 2018 году.  

Важной объективной характеристикой роста спроса на передовые производственные 

технологии является снижение доли промышленных производств в ВВП стран «развитого» 
мира и рост аутсорсинга, а затем –  локализации промышленных производств в странах 
развивающегося мира. 

Рисунок 10 – Динамика изменения доли промышленных производств в ВВП 

некоторых стран мира (%, 2000–2018 гг.) 

 

Источник: Всемирный банк (World Bank)  

 

112

 

 

 

 

 

На графике условно можно выделить четыре группы стран по трендам изменения 

доли промышленных производств в ВВП. 

•

 

Первая группа –  замедление темпов прироста / снижение доли 
промышленных производств в ВВП. Такая ситуация характерна для КНР и 
Республики Кореи. Перелом произошел в 2012–2013 гг. Процесс может быть 
связан с постепенным завершением этапа промышленной модернизации для 
этих стран, ростом заработной платы в промышленной сфере. 

•

 

Вторая группа –  удержание доли промышленности в ВВП за счет 
совершенствования технологий и повышения маржинальности выпускаемой 
продукции. В такой ситуации оказались такие «постиндустриальные» страны 
как Германия и Япония. Удержание доли осуществляется за счет высокой 
специализации предприятий и производства высокотехнологичной 
дорогостоящей продукции. 

•

 

Третья группа – рост доли промышленности в структуре ВВП. Промышленная 
модернизация характерна, например, для Индии. 

•

 

Четвертая группа –  снижение доли промышленности в структуре ВВП 
вследствие аутсорсинга производства, перехода к экономике услуг, 
трансформации цепочек добавленной стоимости: США, Франция, Россия, 
Великобритания. 

Все представленные группы демонстрируют повышенный спрос на передовые 

производственные технологии и решения, некоторые страны –  для остановки рецессии 
промышленного производства (США, Великобритания, Россия), некоторые  –  для 
поддержания роста, стабилизации роста (КНР, Республика Корея, Япония, Германия), 
некоторые – для ускорения роста модернизации на основе индустриализации (Индия). 

Технологические рынки оказывают прямой эффект как на развитие промышленного 

производства в целом, так и на развитие ключевых отраслей, таких как автомобилестроение, 
двигателестроение, авиастроение, судостроение, машиностроение, непрерывное 
производство и др.