« Четвертая промышленная революция », « 4IR » или « Индустрия 4.0 » [1] — это модное слово и неологизм , описывающий быстрый технологический прогресс в 21 веке. Этот термин был популяризирован в 2016 году Клаусом Швабом , основателем и исполнительным председателем Всемирного экономического форума , [2] [3] [4] [5] [6] , который говорит, что эти изменения показывают значительный сдвиг в промышленном капитализме . [7]
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. [7] [8]
При этом происходят фундаментальные изменения в работе глобальной сети производства и поставок за счет постоянной автоматизации традиционных производственных и промышленных практик, использования современных интеллектуальных технологий, крупномасштабной межмашинной связи (M2M) и Интернета вещей. (Интернет вещей). Эта интеграция приводит к увеличению автоматизации, улучшению коммуникации и самоконтроля, а также использованию интеллектуальных машин, которые могут анализировать и диагностировать проблемы без необходимости вмешательства человека. [9]
Это также представляет собой социальный, политический и экономический сдвиг от цифровой эпохи конца 1990-х и начала 2000-х годов к эпохе встроенных подключений, характеризующейся повсеместным распространением технологий в обществе (т. е. метавселенной ) , которая меняет способы, которыми люди воспринимают и познают мир вокруг них. [10] Он утверждает, что мы создали и вступаем в дополненную социальную реальность по сравнению с естественными чувствами и производственными способностями людей. [7]
Фраза «Четвертая промышленная революция» была впервые предложена группой ученых, разрабатывающих стратегию высоких технологий для правительства Германии. [11] Клаус Шваб , исполнительный председатель Всемирного экономического форума (ВЭФ), представил эту фразу более широкой аудитории в статье, опубликованной в 2015 году журналом Foreignaffers . [12] «Освоение четвертой промышленной революции» было темой ежегодного собрания Всемирного экономического форума в 2016 году в Давосе-Клостерсе, Швейцария. [13]
10 октября 2016 года Форум объявил об открытии Центра четвертой промышленной революции в Сан-Франциско. [14] Это также было темой и названием книги Шваба 2016 года. [15] Шваб включает в эту четвертую эру технологии, которые сочетают в себе аппаратное, программное обеспечение и биологию ( киберфизические системы ), [16] и подчеркивает достижения в области коммуникации и подключения. Шваб ожидает, что эта эпоха 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 . [17]
В предложении ВЭФ « Великая перезагрузка» Четвертая промышленная революция включена в качестве стратегического обоснования решения по устойчивому восстановлению экономики после пандемии COVID-19 . [18]
Первая промышленная революция ознаменовалась переходом от ручных методов производства к машинам с использованием энергии пара и воды. Внедрение новых технологий заняло много времени, поэтому период, о котором идет речь, был между 1760 и 1820 годами, или 1840 годом в Европе и США. Его последствия имели последствия для текстильной промышленности, которая первой приняла такие изменения, а также для металлургической промышленности, сельского хозяйства и горнодобывающей промышленности, хотя это также имело социальные последствия для еще более сильного среднего класса. [19]
Вторая промышленная революция, также известная как Технологическая революция, — это период между 1871 и 1914 годами, возникший в результате строительства обширных железных дорог и телеграфных сетей, которые позволили быстрее перемещать людей и идеи, а также электричество. Рост электрификации позволил заводам разработать современную производственную линию . Это был период большого экономического роста с увеличением производительности, что также вызвало всплеск безработицы, поскольку многие фабричные рабочие были заменены машинами. [20]
Третья промышленная революция, также известная как революция цифровой электроники, произошла в конце 20-го века, после окончания двух мировых войн, в результате замедления индустриализации и технологического прогресса по сравнению с предыдущими периодами. Производство компьютера Z1 , в котором использовались двоичные числа с плавающей запятой и булева логика , десять лет спустя стало началом более продвинутых цифровых разработок.
В 2011 году была опубликована книга Джереми Рифкина под названием «Третья промышленная революция» , в которой основное внимание уделяется стыку цифровых коммуникационных технологий и возобновляемых источников энергии. В 2017 году Vice Media сняла по нему документальный фильм .
По сути, Четвертая промышленная революция — это тенденция к автоматизации и обмену данными в производственных технологиях и процессах, которые включают киберфизические системы (CPS) , Интернет вещей, промышленный Интернет вещей, [21] облачные вычисления , [22] [23] [ 24] [25] когнитивные вычисления и искусственный интеллект . [25] [26]
Машины не могут заменить глубокие знания, но они, как правило, более эффективны, чем люди, при выполнении повторяющихся функций, а сочетание машинного обучения и вычислительной мощности позволяет машинам выполнять очень сложные задачи. [27]
Четвертая промышленная революция определяется как технологические разработки в киберфизических системах, таких как соединения с высокой пропускной способностью; новые режимы взаимодействия человека и машины, такие как сенсорные интерфейсы и системы виртуальной реальности; и улучшения в передаче цифровых инструкций в физический мир, включая робототехнику и 3D-печать (аддитивное производство); Интернет вещей (IoT); «большие данные» и облачные вычисления; системы на основе искусственного интеллекта; совершенствование и внедрение автономных/автономных систем возобновляемой энергии: солнечных, ветровых, волновых, гидроэлектрических и электрических батарей (литий-ионные системы хранения возобновляемой энергии (ESS) и электромобили).
Четвертая промышленная революция знаменует собой начало эпохи воображения . [28]
Индустрия 4.0 повышает операционную эффективность. Представлены четыре темы, обобщающие Индустрию 4.0: [22]
Сторонники Четвертой промышленной революции предполагают, что это отдельная революция, а не просто продолжение Третьей промышленной революции. [12] Это связано со следующими характеристиками:
Критики этой концепции отвергают Индустрию 4.0 как маркетинговую стратегию. Они предполагают, что, хотя революционные изменения можно обнаружить 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 гармонизировано. 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». [30] Однако он утверждает, что «эволюция цифровизации только начала идти своим чередом и что ее новая конфигурация в виде Интернета вещей представляет собой следующий этап ее развития». [30]
Применение Четвертой промышленной революции осуществляется посредством: [31]
В основном эти технологии можно свести к четырем основным компонентам, определяющим термин «Индустрия 4.0» или «умная фабрика»: [31]
Индустрия 4.0 объединяет широкий спектр новых технологий для создания ценности. Используя киберфизические системы , которые контролируют физические процессы, можно создать виртуальную копию физического мира. Характеристики киберфизических систем включают способность самостоятельно принимать децентрализованные решения, достигая высокой степени автономии. [31]
Ценность, созданная в Индустрии 4.0, может быть основана на электронной идентификации, в которой интеллектуальное производство требует внедрения в производственный процесс определенных технологий, чтобы, таким образом, быть классифицировано как находящееся на пути развития Индустрии 4.0, а не как цифровизация . [32]
«Умная фабрика» — это видение производственной среды, в которой производственные мощности и логистические системы организованы без вмешательства человека.
«Умная фабрика» больше не является мечтой. Хотя различные модельные фабрики представляют собой осуществимое, многие предприятия уже на практических примерах поясняют, как функционирует «умная фабрика».
Техническая основа, на которой базируется Smart Factory – интеллектуальная фабрика, – 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 обеспечивает гораздо более эффективное соединение цепочки поставок и лучшую организацию в любой производственной среде.
Четвертая промышленная революция способствует развитию так называемого «умного завода». На интеллектуальных фабриках с модульной структурой киберфизические системы контролируют физические процессы, создают виртуальную копию физического мира и принимают децентрализованные решения. [33] Через Интернет вещей киберфизические системы общаются и взаимодействуют друг с другом и с людьми в синхронном времени как внутри компании, так и в рамках организационных услуг, предлагаемых и используемых участниками цепочки создания стоимости . [22] [34]
Индустрия 4.0 также может обеспечить профилактическое обслуживание благодаря использованию технологий и датчиков Интернета вещей. Прогнозирующее обслуживание, которое позволяет выявлять проблемы с обслуживанием в режиме реального времени, позволяет владельцам машин выполнять экономичное техническое обслуживание и определять его заранее, прежде чем оборудование выйдет из строя или будет повреждено. Например, компания в Лос-Анджелесе могла бы понять, работает ли часть оборудования в Сингапуре с аномальной скоростью или температурой. Тогда они смогут решить, нужно ли его ремонтировать. [35]
Говорят, что Четвертая промышленная революция во многом зависит от технологии 3D-печати . Некоторые преимущества 3D-печати для промышленности заключаются в том, что 3D-печать позволяет печатать множество геометрических структур, а также упрощает процесс проектирования продукции. Он также относительно экологичен. При мелкосерийном производстве это также может сократить время выполнения заказа и общие производственные затраты. Более того, это может повысить гибкость, снизить затраты на складирование и помочь компании принять бизнес-стратегию массовой настройки. Кроме того, 3D-печать может быть очень полезна для печати запасных частей и их установки на месте, что снижает зависимость от поставщиков и сокращает время выполнения поставок. [36]
Определяющим фактором является скорость изменений. Соотношение скорости технологического развития и, как следствие, социально-экономических и инфраструктурных преобразований с жизнью человека позволяет констатировать качественный скачок в скорости развития, знаменующий переход в новую временную эпоху. [37]
Датчики и контрольно-измерительные 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. [38]
Интеллектуальные датчики — это устройства, которые генерируют данные и обеспечивают дополнительные функциональные возможности: от самоконтроля и самоконфигурации до мониторинга состояния сложных процессов. Благодаря возможности беспроводной связи они значительно сокращают усилия по установке и помогают реализовать плотный набор датчиков. [39]
Важность датчиков, науки об измерениях и интеллектуальной оценки для Индустрии 4.0 была признана и признана различными экспертами и уже привела к заявлению «Индустрия 4.0: ничто не обходится без сенсорных систем». [40]
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 представляют собой мощность аккумулятора. Одним из примеров интеграции интеллектуальных датчиков в электронные устройства являются умные часы, где датчики получают данные о движении пользователя, обрабатывают данные и, в результате, предоставляют пользователю информацию о том, сколько шагов он сделал. они прошли за день, а также преобразуют данные в сожженные калории.
Умные датчики в этих двух областях все еще находятся на стадии тестирования. [41] Эти инновационные подключенные датчики собирают, интерпретируют и передают информацию, доступную на участках (площадь листьев, индекс растительности , хлорофилл, гигрометрия, температура, водный потенциал, радиация). Основываясь на этих научных данных, цель состоит в том, чтобы обеспечить мониторинг в реальном времени через смартфон с рядом рекомендаций, которые оптимизируют управление участком с точки зрения результатов, времени и затрат. На ферме эти датчики можно использовать для определения стадий выращивания сельскохозяйственных культур и в нужное время рекомендовать необходимые средства и обработки. А также контролировать уровень полива. [42]
Пищевая промышленность требует все большей безопасности и прозрачности, а также полной документации. Эта новая технология используется в качестве системы отслеживания, а также для сбора данных о людях и продуктах. [43]
Экономика знаний – это экономическая система, в которой производство и услуги во многом основаны на наукоемкой деятельности, способствующей ускоренным темпам технического и научного прогресса, а также быстрому устареванию. [44] [45] Индустрия 4.0 способствует переходу к экономике знаний, увеличивая зависимость от интеллектуальных способностей, а не от физических ресурсов или природных ресурсов.
Проблемы внедрения Индустрии 4.0: [46] [47]
Многие страны создали институциональные механизмы для содействия внедрению технологий Индустрии 4.0. Например,
В Австралии есть Агентство цифровой трансформации (основано в 2015 г.) и Рабочая группа премьер-министра по Индустрии 4.0 (основана в 2016 г.), которая способствует сотрудничеству с отраслевыми группами в Германии и США. [53]
Термин «Индустрия 4.0», сокращенный до I4.0 или просто I4, возник в 2011 году из проекта высокотехнологичной стратегии правительства Германии и конкретно относится к политике этого проекта, а не к более широкому понятию Четвертой промышленной революции. 4IR, [7] который способствует компьютеризации производства. [54] Термин «Индустрия 4.0» был публично представлен в том же году на Ганноверской ярмарке . [55] Знаменитого немецкого профессора Вольфганга Вальстера иногда называют изобретателем термина « Индустрия 4.0 ». [56] В октябре 2012 года Рабочая группа по Индустрии 4.0 представила федеральному правительству Германии ряд рекомендаций по внедрению Индустрии 4.0. Члены рабочей группы и партнеры признаны отцами-основателями и движущей силой Индустрии 4.0. 8 апреля 2013 года на Ганноверской ярмарке был представлен итоговый отчет рабочей группы «Индустрия 4.0». Эту рабочую группу возглавляли Зигфрид Дайс из Robert Bosch GmbH и Хеннинг Кагерманн из Немецкой академии наук и техники . [57]
Поскольку компании применяли принципы Индустрии 4.0, они иногда подвергались ребрендингу. Например, производитель запчастей для аэрокосмической отрасли Meggitt PLC назвал свой собственный исследовательский проект «Индустрия 4.0» M4. [58]
Дискуссия о том, как переход к Индустрии 4.0, особенно цифровизации , повлияет на рынок труда, обсуждается в Германии в рамках темы Work 4.0 . [59]
Федеральное правительство Германии через свои министерства BMBF и BMWi является лидером в разработке политики I4.0. Публикуя поставленные перед предприятиями цели и задачи, федеральное правительство Германии пытается определить направление цифровой трансформации. Однако существует разрыв между сотрудничеством немецких предприятий и знанием этих установленных политик. [60] Самой большой проблемой, с которой в настоящее время сталкиваются МСП в Германии в связи с цифровой трансформацией своих производственных процессов, является обеспечение конкретной среды ИТ и приложений для поддержки дальнейших усилий по цифровой трансформации. [60]
Характеристики стратегии правительства Германии «Индустрия 4.0» включают в себя строгую индивидуализацию продукции в условиях очень гибкого (массового) производства. [61] Требуемая технология автоматизации совершенствуется за счет внедрения методов самооптимизации, самонастройки, [62] самодиагностики, познания и интеллектуальной поддержки работников в их все более сложной работе. [63] Крупнейшим проектом Индустрии 4.0 по состоянию на июль 2013 года является передовой кластер Федерального министерства образования и исследований Германии (BMBF) «Интеллектуальные технические системы Оствестфален-Липпе (его OWL)». Еще одним крупным проектом является проект BMBF RES-COM [64] , а также кластер передового опыта «Интегративные производственные технологии для стран с высокой заработной платой». [65] В 2015 году Европейская комиссия запустила международный исследовательский проект Horizon 2020 CREMA (облачное быстрое эластичное производство) в качестве крупной инициативы по продвижению темы Индустрии 4.0. [66]
В Эстонии цифровая трансформация , которую Клаус Шваб и Всемирный экономический форум в 2015 году назвали 4-й промышленной революцией, началась с восстановления независимости в 1991 году . цифровая эпоха, практически полностью пропуская аналоговые соединения. Первые решения, принятые премьер-министром Мартом Лааром относительно курса экономического развития страны, привели к созданию того, что сегодня известно как электронная Эстония , одной из наиболее развитых в цифровом отношении стран мира .
В соответствии с целями, поставленными в «Цифровой программе Эстонии до 2030 года», [67] следующим шагом в цифровой трансформации страны будет переход на основанные на событиях и проактивные услуги, как в частной, так и в деловой среде, а также развитие зеленой, основанной на искусственном интеллекте и цифровое правительство, ориентированное на человека.
Другой пример — «Создание Индонезии 4.0» с упором на повышение эффективности промышленности. [53]
Индия, с ее растущей экономикой и обширным производственным сектором, полностью охватила цифровую революцию, ведущую к новой эре производственного совершенства. Индийская программа «Индустрия 4.0» сосредоточена на использовании технологий для производства конкурентоспособной на мировом рынке продукции по экономически эффективным темпам, при этом внедряя новейшие технологические достижения Индустрии 4.0. [68]
Общество 5.0 представляет собой общество, которое отдает приоритет благополучию своих граждан, обеспечивая гармоничный баланс между экономическим прогрессом и эффективным решением социальных проблем посредством тесно взаимосвязанной системы как цифровой сферы, так и физического мира. Эта концепция была представлена в 2019 году в 5-м Базовом плане по науке и технологиям правительства Японии в качестве основы будущей социальной структуры. [69]
В 2019 году Южная Африка назначила президентскую комиссию по четвертой промышленной революции, в которую вошли около 30 заинтересованных сторон, имеющих опыт работы в научных кругах, промышленности и правительстве. [70] [71] Южная Африка также учредила Межминистерский комитет по Индустрии 4.0.
С 2017 года в Республике Корея существует Президентский комитет по четвертой промышленной революции. Стратегия Республики Корея «И-Корея» (2017 г.) фокусируется на новых двигателях роста, включая искусственный интеллект, дроны и автономные автомобили, в соответствии с инновациями правительства. управляемая экономическая политика. [70]
См. Науку и технологии в Испании.
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; Чтобы поддержать местный бизнес, правительство рассматривало возможность принятия в 2020 году законопроекта о местных стартапах, который потребует от всех бухгалтеров исчерпать местный рынок, прежде чем закупать цифровые решения из-за границы. [70]
В политическом документе, опубликованном в 2019 году Министерством бизнеса, энергетики и промышленной стратегии Великобритании под названием «Регулирование для четвертой промышленной революции», обозначена необходимость развития существующих моделей регулирования, чтобы оставаться конкурентоспособными в развивающихся технологических и социальных условиях. [8]
В 2019 году Министерство внутренней безопасности опубликовало статью под названием «Промышленный Интернет вещей (IIOT): возможности, риски, смягчение последствий». Базовые элементы критической инфраструктуры все чаще оцифровываются для большей возможности подключения и оптимизации. Следовательно, его реализация, рост и поддержание должны быть тщательно спланированы и защищены. В документе обсуждаются не только применения IIOT , но и связанные с этим риски. В нем предложены некоторые ключевые области, в которых возможно снижение рисков. Чтобы улучшить координацию между государственными, частными, правоохранительными органами, научными кругами и другими заинтересованными сторонами, DHS сформировало Национальный центр интеграции кибербезопасности и коммуникаций (NCCIC). [72]
Аэрокосмическую отрасль иногда характеризуют как «слишком малые объемы для масштабной 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 . [58]
Растущее использование промышленного Интернета вещей в Bosch и в целом в Германии называется «Индустрия 4.0» . Приложения включают в себя машины, которые могут прогнозировать сбои и запускать процессы технического обслуживания автономно, а также самоорганизующуюся координацию, которая реагирует на неожиданные изменения в производстве. [73] В 2017 году компания Bosch запустила Connectory, инновационный инкубатор в Чикаго , штат Иллинойс , который специализируется на IoT, включая Индустрию 4.0.
Индустрия 4.0 вдохновила Инновации 4.0 — движение к цифровизации научных кругов, исследований и разработок . [74] В 2017 году Фабрика инновационных материалов (MIF) стоимостью 81 миллион фунтов стерлингов в Ливерпульском университете открылась как центр компьютерного материаловедения, [75] где роботизированное формулирование, [76] сбор данных и моделирование интегрируются в практику разработки. . [74]
С последовательным развитием автоматизации повседневных задач некоторые увидели преимущества в полной противоположности автоматизации, когда продукты, созданные самостоятельно, ценятся выше, чем те, которые связаны с автоматизацией. [77] Эта оценка называется эффектом ИКЕА , термин, придуманный Майклом И. Нортоном из Гарвардской школы бизнеса , Дэниелом Мочоном из Йельского университета и Дэном Ариэли из Дьюка . Еще одна проблема, которая, как ожидается, усугубится с ростом IR4, — это распространенность психических расстройств. [78] Мир уже сталкивался с такими проблемами в высокотехнологичных отраслях. [79]
Индустрия 5.0 была предложена в качестве стратегии, направленной на смену парадигмы промышленного ландшафта, в которой основное внимание больше должно быть сосредоточено не на повышении эффективности, а на содействии благосостоянию общества и устойчивости экономики и промышленного производства. [80] [81]
Эра искусственного интеллекта, также известная как революция искусственного интеллекта, представляет собой продолжающийся переход человеческой экономики и общества к экономике после дефицита и обществу после труда , обеспечиваемому искусственным интеллектом (ИИ), который начался примерно в начале 2020-х годов .
Все более быстро развивающиеся системы искусственного интеллекта проникают во все больше и больше секторов экономики и сфер жизни и, как ожидается, в конечном итоге займут большую часть человеческих рабочих мест . В результате промышленное производство также во все большей степени управляется искусственным интеллектом .
{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)Цифровые технологии... не новы, но в результате третьей промышленной революции они становятся все более сложными и интегрированными и в результате преобразуют общества и глобальную экономику.
Возможности миллиардов людей, связанных мобильными устройствами с беспрецедентной вычислительной мощностью, емкостью хранилища 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.
В эту статью включен текст из бесплатного контента . . Текст взят из «Доклада ЮНЕСКО по науке: гонка со временем ради более разумного развития», Шнееганс, С., Т. Страза и Дж. Льюис (редакторы), ЮНЕСКО.