« Четвертая промышленная революция », « 4IR » или « Индустрия 4.0 » [1] — неологизм, описывающий быстрый технологический прогресс в 21 веке. [2] Она следует за Третьей промышленной революцией («Информационный век»). Термин был популяризирован в 2016 году Клаусом Швабом , основателем и исполнительным председателем Всемирного экономического форума , [3] [4] [5] [6] [7], который утверждает, что эти события представляют собой значительный сдвиг в промышленном капитализме . [8]
Частью этой фазы промышленных изменений является объединение таких технологий, как искусственный интеллект , редактирование генов , с передовой робототехникой , которая стирает границы между физическим, цифровым и биологическим мирами. [8] [9]
В ходе этого фундаментальные изменения происходят в том, как работает глобальная сеть производства и поставок посредством постоянной автоматизации традиционных производственных и промышленных практик, используя современные интеллектуальные технологии, крупномасштабную межмашинную коммуникацию (M2M) и Интернет вещей (IoT). Эта интеграция приводит к повышению автоматизации, улучшению коммуникации и самоконтроля, а также использованию интеллектуальных машин, которые могут анализировать и диагностировать проблемы без необходимости вмешательства человека. [10]
Он также представляет собой социальный, политический и экономический сдвиг от цифровой эпохи конца 1990-х и начала 2000-х годов к эпохе встроенной связи, отличающейся повсеместностью технологий в обществе (т. е. метавселенной ), которая меняет способы, которыми люди воспринимают и познают мир вокруг себя. [11] Он утверждает, что мы создали и вступаем в дополненную социальную реальность по сравнению с естественными чувствами и промышленными способностями людей. [8] Иногда ожидается, что Четвертая промышленная революция ознаменует начало эпохи воображения , где творчество и воображение становятся основными двигателями экономической ценности. [12]
Термин «Четвертая промышленная революция» впервые был введен группой ученых, разрабатывающих высокотехнологичную стратегию для правительства Германии. [13] Клаус Шваб , исполнительный председатель Всемирного экономического форума (ВЭФ), представил этот термин более широкой аудитории в статье, опубликованной в журнале Foreign Affairs в 2015 году . [14] «Освоение Четвертой промышленной революции» было темой ежегодного заседания Всемирного экономического форума в Давос-Клостерсе, Швейцария, в 2016 году. [15]
10 октября 2016 года Форум объявил об открытии своего Центра Четвертой промышленной революции в Сан-Франциско. [16] Это также было темой и названием книги Шваба 2016 года. [17] Шваб включает в эту четвертую эру технологии, которые объединяют аппаратное обеспечение, программное обеспечение и биологию ( киберфизические системы ), [18] и подчеркивает достижения в области коммуникации и связи. Шваб ожидает, что эта эра будет отмечена прорывами в новых технологиях в таких областях, как робототехника , искусственный интеллект , нанотехнологии , квантовые вычисления , биотехнологии , Интернет вещей , промышленный Интернет вещей , децентрализованный консенсус, беспроводные технологии пятого поколения , 3D-печать и полностью автономные транспортные средства . [19]
В предложении ВЭФ «Великая перезагрузка » Четвертая промышленная революция включена в качестве стратегического интеллектуального подхода к решению по устойчивому восстановлению экономики после пандемии COVID-19 . [20]
Первая промышленная революция была отмечена переходом от ручных методов производства к машинам посредством использования паровой и гидроэнергии. Внедрение новых технологий заняло много времени, поэтому период, о котором идет речь, был между 1760 и 1820 годами, или 1840 годом в Европе и Соединенных Штатах. Ее последствия отразились на текстильном производстве, которое первым приняло такие изменения, а также на металлургической промышленности, сельском хозяйстве и горнодобывающей промышленности, хотя она также имела социальные последствия с постоянно усиливающимся средним классом. [21]
Вторая промышленная революция, также известная как технологическая революция, — это период между 1871 и 1914 годами, который стал результатом установки обширных железнодорожных и телеграфных сетей, что позволило быстрее перемещать людей и идеи, а также электричество. Рост электрификации позволил фабрикам развивать современную производственную линию . [22]
Третья промышленная революция, также известная как цифровая революция, началась в конце 20-го века. Она характеризуется переходом к экономике, основанной на информационных технологиях , что отмечено появлением персональных компьютеров, Интернета и повсеместной цифровизацией коммуникаций и промышленных процессов.
Книга под названием «Третья промышленная революция » Джереми Рифкина была опубликована в 2011 году [23], в которой основное внимание уделялось пересечению цифровых коммуникационных технологий и возобновляемой энергии. В 2017 году Vice Media сняла по ней документальный фильм . [24]
По сути, Четвертая промышленная революция — это тенденция к автоматизации и обмену данными в производственных технологиях и процессах, которые включают киберфизические системы (CPS), Интернет вещей (IoT), [25] облачные вычисления , [26] [27] [28] [29] когнитивные вычисления и искусственный интеллект . [29] [30]
Машины повышают эффективность человека при выполнении повторяющихся функций, а сочетание машинного обучения и вычислительной мощности позволяет машинам выполнять все более сложные задачи. [31]
Четвертая промышленная революция определяется как технологические разработки в киберфизических системах, такие как высокоскоростное подключение; новые режимы взаимодействия человека и машины, такие как сенсорные интерфейсы и системы виртуальной реальности; а также усовершенствования в передаче цифровых инструкций в физический мир, включая робототехнику и 3D-печать (аддитивное производство); « большие данные » и облачные вычисления; усовершенствования и внедрение автономных/независимых систем возобновляемой энергии: солнечных, ветровых, волновых, гидроэлектрических и электрических батарей (литий-ионных систем хранения возобновляемой энергии (ESS) и электромобилей).
Он также подчеркивает децентрализованные решения – способность киберфизических систем принимать решения самостоятельно и выполнять свои задачи максимально автономно. Только в случае исключений, помех или конфликтующих целей задачи делегируются на более высокий уровень. [32] [26]
Сторонники Четвертой промышленной революции предполагают, что это отдельная революция, а не просто продолжение Третьей промышленной революции. [14] Это обусловлено следующими характеристиками:
Критики концепции отвергают Индустрию 4.0 как маркетинговую стратегию. Они предполагают, что, хотя революционные изменения и можно идентифицировать в отдельных секторах, системных изменений пока нет. Кроме того, темпы признания Индустрии 4.0 и перехода к политике различаются в разных странах; определение Индустрии 4.0 не унифицировано. Одной из самых известных фигур является Джереми Рифкин , который «согласен с тем, что цифровизация является отличительной чертой и определяющей технологией в том, что стало известно как Третья промышленная революция». [33] Однако он утверждает, что «эволюция цифровизации едва начала идти своим чередом и что ее новая конфигурация в форме Интернета вещей представляет собой следующий этап ее развития». [33]
Применение Четвертой промышленной революции осуществляется посредством: [34]
Сети Индустрии 4.0 охватывают широкий спектр новых технологий для создания ценности. Используя киберфизические системы, которые отслеживают физические процессы, можно разработать виртуальную копию физического мира. Характеристики киберфизических систем включают способность принимать децентрализованные решения независимо, достигая высокой степени автономии. [34]
Ценность, созданная в Промышленности 4.0, может быть основана на электронной идентификации, в которой интеллектуальное производство требует внедрения определенных технологий в производственный процесс, чтобы, таким образом, быть классифицированным как находящийся на пути развития Промышленности 4.0, а не цифровизации . [35]
Четвертая промышленная революция способствует появлению «умных фабрик», представляющих собой производственную среду, где объекты и логистические системы организованы с минимальным вмешательством человека.
Технические основы, на которых базируются умные фабрики, — это киберфизические системы, которые взаимодействуют друг с другом с помощью Интернета вещей и услуг. Важной частью этого процесса является обмен данными между продуктом и производственной линией. Это позволяет гораздо эффективнее подключать цепочку поставок и улучшить организацию в любой производственной среде. [ необходима цитата ]
В рамках модульных структурированных интеллектуальных фабрик киберфизические системы отслеживают физические процессы, создают виртуальную копию физического мира и принимают децентрализованные решения. [36] Через Интернет вещей киберфизические системы общаются и взаимодействуют друг с другом и с людьми в синхронном времени как внутри организации, так и в рамках организационных услуг, предлагаемых и используемых участниками цепочки создания стоимости . [26] [37]
Искусственный интеллект (ИИ) имеет широкий спектр применения во всех секторах экономики. Он приобрел известность после достижений в области глубокого обучения в 2010-х годах, и его влияние усилилось в 2020-х годах с ростом генеративного ИИ , период, часто называемый « бумом ИИ ». [38] Такие модели, как GPT-4o, могут участвовать в вербальных и текстовых обсуждениях и анализировать изображения. [39]
ИИ является ключевым драйвером Индустрии 4.0, организуя такие технологии, как робототехника, автоматизированные транспортные средства и аналитика данных в реальном времени. Позволяя машинам выполнять сложные задачи, ИИ переопределяет производственные процессы и сокращает время переналадки. [40] ИИ также может значительно ускорить или даже автоматизировать разработку программного обеспечения . [41] [42]
Некоторые эксперты полагают, что ИИ сам по себе может быть столь же преобразующим, как промышленная революция. [43] Несколько компаний, таких как OpenAI и Meta, заявили о своей цели создания общего искусственного интеллекта (ИИ, который может выполнять практически любую когнитивную задачу, которую может выполнить человек), [44] [45] вкладывая крупные инвестиции в центры обработки данных и графические процессоры для обучения более эффективных моделей ИИ. [46]
Гуманоидные роботы традиционно не имели полезности. Им было трудно выбирать простые объекты из-за неточного управления и координации, и они не понимали свое окружение и то, как работает физика. Они часто были явно запрограммированы на выполнение узких задач, терпя неудачу при столкновении с новыми ситуациями. Современные гуманоидные роботы, однако, обычно основаны на машинном обучении , в частности обучении с подкреплением . В 2024 году гуманоидные роботы быстро становятся более гибкими, более легкими в обучении и универсальными. [47]
Индустрия 4.0 облегчает предиктивное обслуживание благодаря использованию передовых технологий, включая датчики IoT. Предиктивное обслуживание, которое может выявлять потенциальные проблемы обслуживания в режиме реального времени, позволяет владельцам машин выполнять экономически эффективное обслуживание до того, как оборудование выйдет из строя или будет повреждено. Например, компания в Лос-Анджелесе может понять, работает ли часть оборудования в Сингапуре с ненормальной скоростью или температурой. Затем они могут решить, нужно ли его ремонтировать. [48]
Говорят, что Четвертая промышленная революция сильно зависит от технологии 3D-печати . Некоторые преимущества 3D-печати для промышленности заключаются в том, что 3D-печать может печатать множество геометрических структур, а также упрощать процесс проектирования продукта. Она также относительно экологична. При мелкосерийном производстве она также может сократить сроки выполнения заказов и общие производственные затраты. Более того, она может повысить гибкость, сократить расходы на складирование и помочь компании принять бизнес-стратегию массовой кастомизации. Кроме того, 3D-печать может быть очень полезна для печати запасных частей и их локальной установки, тем самым снижая зависимость от поставщика и сокращая время выполнения заказа. [49]
Датчики и приборы являются движущей силой инноваций не только для Индустрии 4.0, но и для других «умных» мегатрендов, таких как умное производство, умная мобильность, умные дома, умные города и умные фабрики. [50]
Интеллектуальные датчики — это устройства, которые генерируют данные и обеспечивают дополнительную функциональность от самоконтроля и самонастройки до мониторинга состояния сложных процессов. Благодаря возможности беспроводной связи они значительно сокращают усилия по установке и помогают реализовать плотный массив датчиков. [51]
Важность датчиков, измерительной науки и интеллектуальной оценки для Индустрии 4.0 была признана и подтверждена различными экспертами и уже привела к заявлению: «Индустрия 4.0: ничто не обходится без сенсорных систем». [52]
Однако есть несколько проблем, таких как ошибка синхронизации времени, потеря данных и работа с большими объемами собранных данных, которые ограничивают реализацию полноценных систем. Более того, дополнительные ограничения на эти функции представляет собой мощность батареи. Одним из примеров интеграции интеллектуальных датчиков в электронные устройства является случай интеллектуальных часов, где датчики получают данные о движении пользователя, обрабатывают данные и в результате предоставляют пользователю информацию о том, сколько шагов он прошел за день, а также преобразуют данные в сожженные калории.
Интеллектуальные датчики в этих двух областях все еще находятся на стадии тестирования. [53] Эти инновационные подключенные датчики собирают, интерпретируют и передают информацию, имеющуюся на участках (площадь листьев, индекс вегетации , хлорофилл, гигрометрия, температура, водный потенциал, радиация). Основываясь на этих научных данных, цель состоит в том, чтобы обеспечить мониторинг в реальном времени с помощью смартфона с рядом рекомендаций, которые оптимизируют управление участком с точки зрения результатов, времени и затрат. На ферме эти датчики могут использоваться для определения стадий роста урожая и рекомендации по внесению и обработке в нужное время. А также для контроля уровня орошения. [54]
Пищевая промышленность требует все больше и больше безопасности и прозрачности, а также полной документации. Эта новая технология используется как система отслеживания, а также для сбора данных о людях и продуктах. [55]
Экономика знаний — это экономическая система, в которой производство и услуги в значительной степени основаны на наукоемких видах деятельности, которые способствуют ускорению темпов технического и научного прогресса, а также быстрому устареванию. [56] [57] Индустрия 4.0 способствует переходу к экономике знаний за счет увеличения опоры на интеллектуальные возможности, а не на физические затраты или природные ресурсы.
Проблемы внедрения Индустрии 4.0: [58] [59]
Во многих странах созданы институциональные механизмы для содействия внедрению технологий Индустрии 4.0. Например,
В Австралии есть Агентство цифровой трансформации (основано в 2015 году) и целевая группа премьер-министра по Индустрии 4.0 (основана в 2016 году), которые содействуют сотрудничеству с промышленными группами в Германии и США. [66]
Термин «Индустрия 4.0», сокращенно I4.0 или просто I4, возник в 2011 году из проекта в рамках стратегии высоких технологий правительства Германии и конкретно относится к политике этого проекта, а не к более широкому понятию Четвертой промышленной революции 4IR, [8] которая способствует компьютеризации производства. [67] Термин «Индустрия 4.0» был публично представлен в том же году на Ганноверской ярмарке . [68] Известный немецкий профессор Вольфганг Вальстер иногда называется изобретателем термина « Индустрия 4.0 ». [69] В октябре 2012 года Рабочая группа по Индустрии 4.0 представила набор рекомендаций по внедрению Индустрии 4.0 федеральному правительству Германии. Члены рабочей группы и партнеры признаны отцами-основателями и движущей силой Индустрии 4.0. 8 апреля 2013 года на Ганноверской ярмарке был представлен заключительный отчет Рабочей группы по Индустрии 4.0. Эту рабочую группу возглавляли Зигфрид Дайс из Robert Bosch GmbH и Хеннинг Кагерманн из Немецкой академии наук и техники . [70]
По мере того, как принципы Industry 4.0 применялись компаниями, они иногда переименовывались. Например, производитель аэрокосмических деталей Meggitt PLC назвал свой собственный исследовательский проект Industry 4.0 M4. [71]
Обсуждение того, как переход к Индустрии 4.0, особенно цифровизация , повлияет на рынок труда, обсуждается в Германии в рамках темы « Работа 4.0» . [72]
Федеральное правительство Германии через свои министерства BMBF и BMWi является лидером в разработке политики I4.0. Публикуя установленные цели и задачи для предприятий, федеральное правительство Германии пытается задать направление цифровой трансформации. Однако существует разрыв между сотрудничеством немецких предприятий и знанием этих установленных политик. [73] Самая большая проблема, с которой в настоящее время сталкиваются МСП в Германии в отношении цифровой трансформации своих производственных процессов, заключается в обеспечении наличия конкретного ландшафта ИТ и приложений для поддержки дальнейших усилий по цифровой трансформации. [73]
Характеристики стратегии правительства Германии в области промышленности 4.0 включают сильную адаптацию продуктов в условиях высокогибкого (массового) производства. [74] Требуемая технология автоматизации улучшается за счет внедрения методов самооптимизации, самоконфигурации, [75] самодиагностики, познания и интеллектуальной поддержки работников в их все более сложной работе. [76] Крупнейшим проектом в области промышленности 4.0 по состоянию на июль 2013 года является передовой кластер Федерального министерства образования и исследований Германии (BMBF) «Интеллектуальные технические системы Восточная Вестфалия-Липпе (OWL)». Еще одним крупным проектом является проект BMBF RES-COM, [77] а также кластер передового опыта «Интегрированные производственные технологии для стран с высокой заработной платой». [78] В 2015 году Европейская комиссия начала международный исследовательский проект Horizon 2020 CREMA (облачное быстрое эластичное производство) в качестве крупной инициативы по продвижению темы промышленности 4.0. [79]
В Эстонии цифровая трансформация, названная Клаусом Швабом и Всемирным экономическим форумом в 2015 году 4-й промышленной революцией, началась с восстановлением независимости в 1991 году. Хотя Эстония опоздала к информационной революции из-за 50 лет советской оккупации , она перешла в цифровую эпоху, почти полностью пропустив аналоговые соединения. Ранние решения, принятые премьер-министром Мартом Лааром по курсу экономического развития страны, привели к созданию того, что сегодня известно как электронная Эстония , одной из самых продвинутых в цифровом отношении стран мира .
Согласно целям, поставленным в Цифровой повестке дня Эстонии 2030, [80] следующим шагом в цифровой трансформации страны станет переход на основанные на событиях и проактивные услуги как в частной, так и в деловой среде, а также разработка экологичного, работающего на основе искусственного интеллекта и ориентированного на человека цифрового правительства.
Другим примером является Making Indonesia 4.0, нацеленная на улучшение показателей промышленности. [66]
Индия, с ее растущей экономикой и обширным производственным сектором, приняла цифровую революцию, что привело к значительным достижениям в производстве. Индийская программа для Индустрии 4.0 сосредоточена на использовании технологий для производства конкурентоспособной на мировом уровне продукции по рентабельным ценам, при этом внедряя новейшие технологические достижения Индустрии 4.0. [81]
Общество 5.0 предполагает общество, которое ставит во главу угла благополучие своих граждан, достигая гармоничного баланса между экономическим прогрессом и эффективным решением общественных проблем посредством тесно взаимосвязанной системы как цифровой сферы, так и физического мира. Эта концепция была введена в 2019 году в 5-м Базовом плане по науке и технологиям для правительства Японии в качестве проекта будущей социальной структуры. [82]
Национальная политика Малайзии в отношении Индустрии 4.0 известна как Industry4WRD. Запущенная в 2018 году, эта политика включает в себя ключевые инициативы по улучшению цифровой инфраструктуры, оснащению рабочей силы навыками 4IR и поощрению внедрения инноваций и технологий в различных отраслях. [83]
В 2019 году Южная Африка назначила Президентскую комиссию по Четвертой промышленной революции, в состав которой вошли около 30 заинтересованных лиц с опытом работы в академических кругах, промышленности и правительстве. [84] [85] Южная Африка также создала Межминистерский комитет по Промышленности 4.0.
С 2017 года в Республике Корея действует Президентский комитет по Четвертой промышленной революции. Стратегия Республики Корея «I-Korea» (2017) фокусируется на новых двигателях роста, включающих искусственный интеллект, беспилотные летательные аппараты и автономные автомобили, в соответствии с инновационной экономической политикой правительства. [84]
В октябре 2020 года Уганда приняла собственную Национальную стратегию 4IR с упором на электронное управление, городское управление (умные города), здравоохранение, образование, сельское хозяйство и цифровую экономику; для поддержки местного бизнеса правительство рассматривало возможность принятия в 2020 году законопроекта о местных стартапах, который потребовал бы от всех бухгалтеров исчерпать местный рынок, прежде чем закупать цифровые решения из-за рубежа. [84]
В политическом документе, опубликованном в 2019 году Министерством бизнеса, энергетики и промышленной стратегии Великобритании под названием «Регулирование для четвертой промышленной революции», была обозначена необходимость развития текущих моделей регулирования для сохранения конкурентоспособности в меняющихся технологических и социальных условиях. [9]
Министерство внутренней безопасности в 2019 году опубликовало статью под названием «Промышленный Интернет вещей (IIOT): возможности, риски, смягчение». Базовые элементы критической инфраструктуры все больше оцифровываются для большей связанности и оптимизации. Следовательно, ее внедрение, рост и обслуживание должны быть тщательно спланированы и защищены. В статье обсуждаются не только приложения IIOT , но и связанные с ними риски. В ней предложены некоторые ключевые области, в которых возможно смягчение рисков. Для улучшения координации между государственными, частными, правоохранительными органами, академическими кругами и другими заинтересованными сторонами Министерство внутренней безопасности сформировало Национальный центр интеграции кибербезопасности и коммуникаций (NCCIC). [86]
Аэрокосмическая промышленность иногда характеризуется как «слишком низкий объем для широкой автоматизации». Однако принципы Индустрии 4.0 были исследованы несколькими аэрокосмическими компаниями, и были разработаны технологии для повышения производительности там, где первоначальные затраты на автоматизацию не могут быть оправданы. Одним из примеров этого является проект M4 производителя аэрокосмических деталей Meggitt PLC . [71]
Растущее использование промышленного интернета вещей в Bosch и в целом в Германии называют Индустрией 4.0 . Приложения включают машины, которые могут прогнозировать сбои и запускать процессы обслуживания автономно или самоорганизующуюся координацию, реагирующую на неожиданные изменения в производстве. [87] В 2017 году Bosch запустила Connectory, инновационный инкубатор в Чикаго , штат Иллинойс , который специализируется на IoT, включая Индустрию 4.0.
Индустрия 4.0 вдохновила на инновации 4.0, переход к цифровизации для академических кругов, исследований и разработок . [88] В 2017 году в Ливерпульском университете открылась Фабрика инноваций в области материалов стоимостью 81 млн фунтов стерлингов (MIF) как центр компьютерного материаловедения, [89] где роботизированное формулирование, [90] сбор данных и моделирование интегрируются в практику разработки. [88]
С последовательным развитием автоматизации повседневных задач некоторые увидели выгоду в полной противоположности автоматизации, когда самодельные продукты ценятся больше, чем те, которые включали автоматизацию. [91] Эта оценка называется эффектом IKEA , термин, введенный Майклом И. Нортоном из Гарвардской школы бизнеса , Дэниелом Мочоном из Йельского университета и Дэном Ариели из Дьюка . Еще одна проблема, которая, как ожидается, ускорится с ростом IR4, — это распространенность психических расстройств, [92] известная проблема среди операторов высокотехнологичных компаний. [93] Кроме того, IR4 вызвала значительную критику в отношении предвзятости ИИ и этических проблем, поскольку алгоритмы, используемые в процессах принятия решений, часто увековечивают существующее социальное неравенство, непропорционально влияя на маргинализированные группы, при этом не имея прозрачности и подотчетности. [94]
Индустрия 5.0 была предложена в качестве стратегии по созданию смены парадигмы для промышленного ландшафта, в котором основное внимание должно уделяться не повышению эффективности, а содействию благосостоянию общества и устойчивости экономики и промышленного производства. [95] [96] [97]
{{cite web}}
: CS1 maint: numeric names: authors list (link)Цифровые технологии ... не являются новыми, но в связи с третьей промышленной революцией они становятся все более сложными и интегрированными и, как следствие, преобразуют общества и мировую экономику.
Возможности миллиардов людей, подключенных с помощью мобильных устройств, с беспрецедентной вычислительной мощностью, емкостью хранения и доступом к знаниям, безграничны. И эти возможности будут умножены новыми технологическими прорывами в таких областях, как искусственный интеллект, робототехника, Интернет вещей, автономные транспортные средства, 3D-печать, нанотехнологии, биотехнологии, материаловедение, хранение энергии и квантовые вычисления.
{{cite book}}
: |journal=
проигнорировано ( помощь ){{cite book}}
: |journal=
проигнорировано ( помощь )