Embed Size (px)
DESCRIPTION
Citation preview
Декабрь, 2013
ЦИФРОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО: ОТ БИТОВ К АТОМАМ
АЛЬБЕРТ ЕФИМОВ, ПАВЕЛ ОВЧИННИКОВПРЕЗЕНТАЦИЯ В ФОНДЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ПЕРСПЕКТИВА ИЗ СКОЛКОВО
2
ЧАСТЬ I. О СКОЛКОВО
В ЦЕЛОМ О СКОЛКОВО
Доступ к рынкам
Инфраструктура и общение
Капитал
Люди
Знания
Идеи
КОМПОНЕНТЫ СКОЛКОВО
986 участника
Технологический Университет
Виртуальное Сколково
52 VCs: $650M
32 глобальных корпорации
Инфраструктура
Сколковская экосистема
Росс
ийск
я и
меж
дуна
родн
ая и
ннов
ацио
нная
эк
осис
тем
а
Инновационные предприятия в Сколково
986
Energy Efficiency & Cleantech
Nuclear & Radiation
Technologies, Materials
&Engineering
Hardware,Software
& Distributed Computation
Pharmaceuticals,Biotechnology,
Medical Devices&
BioIT
Space Technologies,
Telecomm &
Navigation Systems
СОЗДАНИЕ ЭКОСИСТЕМЫ
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ СКОЛКОВО, 2013 ГОД
6
8
9
ЧТО ЗНАЧИТ «ИССЛЕДОВАНИЯ»?
Практическая польза?
Поиск фундаментальных знаний
НЕТ ДА
ДА
Только фундаментальная наука“Бор”
Решение фундаментальных проблем для практической
пользы“Пастер”.
НЕТ
No nameТолько практическое
использование«Эдисон»
10
11
ЧАСТЬ II. ТРЕНДЫ
• КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: – DIGITAL FABRICATION – 672 ТЫС. (52 МЛН)– DIGITAL MANUFACTURING – 489 ТЫС (180 МЛН)– DIGITAL REVOLUTION (NEIL GERSHENFELD)
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
ПОЧЕМУ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ?
Продукт <<-->> Процесс (средства производства)
Предприятие <<-->> Экономика, страна
Сравнительные преимущества: конкурентоспособность цены/качества
Абсолютное преимущество: уникальные компетенции производства
Производительность труда
22
23
24
Прямой экономический эффект 3D printing от $230 до $550 млрд / год к 2025г
MGI, 2013
ЧТО В МИРЕ?
25
26
27
ЧТО В МИРЕ?
Инициатива правительства США “A National Strategic Plan for Advanced Manufacturing”, февраль 2012 г.
Smart Manufacturing Leadership Coalition
Доклад Institute of Defense Analysis “Emerging global trends in advanced manufacturing ”, март 2012 г.
Объединенный центр исследований Европейской коммисси “The Future of Manufacturing in Europe 2015-2020. The Challenge for Sustainability”
Industry 4.0 Smart factory project (Germany)
GE’s Internet of Things initiative
28
ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ РЕВОЛЮЦИИ И СМЕНЫ УКЛАДОВ
Индустриальные революции1. Текстильная фабрика, энергия воды (XVII-XIX век)2. Сталь, автомобили, электричество (XIX-XX век)3. Автоматизация, электроника (XX век)4. «Сyber-physical production systems» (XXI век): распределенное пр-во,
умные сети и т.п.
Технологические уклады (развитие «ключевых факторов»)5. Текстильные машины (1770-1830) - фабрики6. Паровой двигатель, станки (1830-1880) – концентрация производства7. Электродвигатель (1880-1930) – стандартизация, повышение гибкости8. ДВС, нефтехимия (1930-1970) – массовое, серийное пр-во9. Компьютеры, микроэлектроника (1970-2010) – телеком,
индивидуализация потребления10. NBIC: Нано, био, инфо, когни (2010-сейчас) – энергоемкость,
инжиниринг материи11. …
1.ОПЫТ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
2.МАССОВАЯ КАСТОМИЗАЦИЯ
3.GLOCALIZATION: THINK GLOBAL, MAKE LOCAL
4.ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ (СВЯЗАННОСТЬ)
5.УДАЛЕННОЕ УПРАВЛЕНИЕ
6.3Х-МЕРНАЯ ПЕЧАТЬ
7.УМНЫЕ ВЕЩИ (ОСОЗНАННОСТЬ)
8.ВОЗВРАТ ПРОИЗВОДСТВА (ИЗ КИТАЯ?)
9.СОБЛЮДЕНИЕ ТЕХРЕГУЛИРОВАНИЯ, ПОЛИТИК
10. УСТОЙЧИВОСТЬ (АНТИХРУПКОСТЬ)
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИР №4
29
СУБТРАКТИВНОЕ ПРОИЗВОДСТВО• УБИРАЕМ ЛИШНЕЕ• КОМПЬЮТЕР
СОЕДИНИЛИ СО СТАНКОМ (1952, MIT)
30
АДДИДИТВНОЕ ПРОИЗВОДСТВО:• ДОБАВЛЯЕМ
НУЖНОЕ• CHUCK HULL, 1980-
Е ГГ.
31
РОБОТОТЕХНИКА
РОБОТОТЕХНИКА И ЕСТЬ ЦИФРОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО:• ИЗМЕНЕНИЕ
ОКРУЖАЮЩЕГО МИРА
32
• ЭТО ПРО МОДЕЛИ…– «СОФТ РЕШАЕТ ВСЁ: КВАДРОТОРЫ ЕСТЬ У ВСЕХ, А ВОТ ЖОНГЛИРУЮТ
ОНИ НЕ У ВСЕХ» (С) А. ЛЕВЕНЧУК– ПРЕДСКАЗАТЕЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ (ДАТАДВАНС, КИНТЕХ)– МНОГОДИСЦИПЛИНАРНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ (ДАТАДВАНС)– CAD/CAE (АПМ, ФИДЕСИС)– МДМ (ЭСДИАЙ)
ЦИФРОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО : ОТ БИТОВ К АТОМАМ
33
Ускорение жизненного цикла производства
34
УСКОРЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ
Дарвиновское выживание
Закон Мура.
Они были здесь до нас!!!
«Софт решает всё: квадроторы есть у всех, а вот жонглируют
они не у всех» (с) Левенчук
Ключевые слова: digital fabrication, advanced manufacturing,
customization, fast production cycle…
35
ЧАСТЬ II. ПЕРСПЕКТИВА ИЗ
СКОЛКОВО
36
ОСНОВНЫЕ ДВИЖУЩИЕ ФАКТОРЫ
• Информационные технологии: вычисления, виртуализация…
• Материаловедение: нанотехнологии, инжиниринг материалов…
• «Умные сети»: Сенсоры и сенсорные сети, big data, internet of things…
• Новая энергетика: эффективность, накопление, генерация…
• Биотехнологии: клеточные технологии, персонализированная медицина, 3д принтинг….
37
ПОДХОД К УПРАВЛЕНИЮ ПОРТФЕЛЕМ ПРОЕКТОВ (ПОЧТИ ISO15288)
Разработка (38%)
Производство (46%)
Управление качеством(7%)
Устойчивость производства (9%)
Материалы (29%)
Проектирование (7%)
Технологии (29%)
«Умное» производство (7%)
Автоматизация (4%)
Качество/Сервис (7%)
Внутренняя эффективность (6%)
Внешняя эффективность (9)%
5 (4%)
35 (26%)
8 (6%)
24 (18%)
64 (46%)
136проектов
38
ИННОВАЦИОННЫЕ ПРИОРИТЕТЫ
Сверхпроводники
Новые материалы для медициныТехнологии формирования наноструктур и наносистем
Оборудование и технологии измерения и контроля структуры, состава и свойств материалов и соединений
Ускорители частиц и их компоненты
Лазеры и их компоненты
Детекторы, сенсоры, дозиметры и их компоненты
Предсказательное моделирование в энергомашиностроении
Проектирование, моделирование и аттестация структуры и свойств материалов в экстремальных условиях
Системы управления жизненным циклом сложных инженерных объектов
Системы визуализации данныхМоделирование для нано-, био-, радиационных технологий
Формирование и диагностика плазмы для технологических применений
Объемная и поверхностная обработка материалов излучением. Напыление. Имплантация
Лазерные, терагерцовые и плазменные технологии для промышленного применения
Пучковые, лазерные и плазменные методики для повышения экологичности промышленных технологий
Автоматизированные системы контроля, управления и предупреждения. Роботизированный контроль и ремонт
Использование семантики (смысла) при поиске информации
Новые технологии проводной и беспроводной связи
Новые технологии и материалы для создания наноразмерных оптических и электронных компонентов
Новые методы и программное обеспечение для предсказательного моделирования сложных инженерных решений
Новые интегрированные сенсоры и сенсорные сети
Разработка новых быстродействующих электронных устройств и материалов для перспективных способов приема, хранения, обработки и передачи информации, в том числе беспроводных сетей
Новые исследования и разработки в фотонике, нанофотонике и метаматериалах…
Разработка новых наноустройств для хранения и обработки информации (туннельные транзисторы, спинтроника; резистивные, наномеханические и другие новые элементы памяти) для энергоэффективных приборов
Новые и эффективные средства управления требованиями и системной инженерии для верификации и отладки ПО при разработке сложных систем
39
МАТЕРИАЛЫ
1. Нано-технологии.2. Композиты.3. Функциональные «умные» материалы.4. «Виртуализация» создания и эксперимента.5. Слияние процессов проектирования изделия и материала.
Аксион• Высокоселективные
«умные» ионно-обменные смолы;
• Применение в химической и перерабатывающей промышленности;
• Извлечение РЗМ, фильтрация;
• Персонал: 14 человек;• Инвестор – Фонд
Биопроцесс
Кинтех Лаб• Системы предсказательного
моделирования (на основе первопринципов) новых материалов и устройств;
• Проведение разработок материалов;
• Применение в химии, промышленности, микроэлектронике
• Персонал: 42 человека;
40
МАТЕРИАЛЫ
1. Нано-технологии.2. Композиты.3. Функциональные «умные» материалы.4. «Виртуализация» создания и эксперимента.5. Слияние процессов проектирования изделия и материала.
Аксион• Высокоселективные
«умные» ионно-обменные смолы;
• Применение в химической и перерабатывающей промышленности;
• Извлечение РЗМ, фильтрация;
• Персонал: 14 человек;• Инвестор – Фонд
Биопроцесс
Датадванс• Разработка и внедрение
технологии предсказательного моделирования и многодисциплинарной оптимизации.
• Автоматизации процессов проектирования сложных инженерных изделий, в авиакосмической и автомобильной промышленностях.
41
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
1. Снижение времени и затрат на разработку и тестирование.2. Быстрое прототипирование (3D печать).3. Интеграция с процессами на всем цикле ЖЦ продукта: создание
материалов, производства, эксплуатации и утилизации, вывода технологии из эксплуатации (CAD/CAE/т.д.).
4. Симуляция и проектирование производственных процессов.
Кортона-НТ• Разработка PLM платфолрмы для
автоматизации разработки технической документации CATP интегрированние с PLM/PDM системами;
• Позволяеть создавать каталоги, деталей, технические руководства, технологические карты, обучающие курсы;
• Персонал: 6 чел.
НТЦ АПМ• Более 19 лет на рынке систем
автоматизированного проектирования (CAE) и прочностных расчетов;
• Эксперт по проишествию на Саяно-Шушенской ГЭС;
• Конкуренция с ANSYS, NASTRAN;
• УралМаш, LG Industry, KITECH, Bauer
• Персонал: 24 человека;
42
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
1. Семантическое управление справочными данными2. САЕ
ЭсДиАй Ресерч• Создание семантической MDM
системы, адаптированной к условиям машиностроительных производств и оперирующей онтологическими моделями данных.
Фидесис• Универсальная
прочностная CAE FIDESYS позволяет повысить качество создаваемых изделий и снизить издержки на разработку и производство.
43
КЛЮЧЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
1. Аддитивное производства, 3D-принтинг.2. Новые технологии работы с материалами.3. Кастомизация процессов производства (“one fits one”).
СКБ-ИСКРА
• Коммерцализация метода ИПД (интенсивная пластическая деформация) для создания аллюминиевых наноструктурированных проводников;
• Разработка технологии 3D печати в комбинации с методами направленной клистализации и льтем в ультра мощных магнитных полях;
• Персонал: 10 человек;
Оптогард-Нанотех
• Система лазерно-плазменной модификации (упрочнения) и нанесения покрытий на материлы;
• Применение промышленности, транспорте, безопасности;
• Партнерство: РЖД. TRUMPF;
• Персонал: 10 человек
44
«УМНОЕ» ПРОИЗВОДСТВО
1. Рост требований к гибкости и перестраиваемости производственных процессов и технологий.
2. Появление платформ обработки больших объемов информации (Big Data), созданных специально для промышленных применений.
3. Развитие Интернета вещей с включением процессов производства.
Центр Интеллектуальных Систем Прогнозирования
• Удаленные системы мониторинга и превентивной диагностики сложных технических промышленных объектов;
• Модель поставки ПО и системы конечных устрйоств;
• Партнеры: Chery Motors, Philips, Bosch;
• Персонал: порядка 100 человек;
Инновационная компания ГМК
• Компьютерные модели, системы управления технологическими процессами с использованием систем SCADA, MES-технологий;
• Интеграция для применения с CAD/CAE и PLM;
• Партнеры: IBM, Honeywell, ABB, Autodesk;
• Персонал: 6 чел;
45
АВТОМАТИЗАЦИЯ
1. Резкое удешевление роботизированных систем за счет развития компонентной базы;
2. Появление новых модельностей работы роботов: идентификация объектов, симуляция человеческих движений (сборка изделий), способность к обучению, ко-роботикс;
Компьютерная робототехника• Технология планирования и
управления движением робота (motion planning) с учетом желаемых сил взаимодействия;
• Применение в промышленной сборке, медицине;
• Лаборатории в Норвегии и Швеции;
• Партнерство с ABB;
Вист Майнинг Технолоджи
• Автоматизация процессов работы добывающих карьеров на базе машинной техники (автомобили, установки бурения и т.п.);
• Базовая технлогия: роботизация автомобиля (БЕЛАЗ) и GPS/Глонасс
• Партнеры: СУЭК, СДС;• Персонал: 55 человек;
46
ВНУТРЕННЯЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
1. Рекуперация попутной энергии (в частности, тепловой).2. Оптимизация логистических процессов в увязке PLM и ERP системами.3. Сервисные услуги в области энергоэффективности (в РФ – гос
политика).
Оптимальное управление• Система оптимизации
движения товаров в рамках международных производственно-логистических цепочек;
• Базовые технологии: big data, SAP HANA, Hadoop;
• Персонал: 6 человек
СмС Тензотерм• Тензометрические изделия
и термоэлектрические генераторы на осноме SmS;
• Использование как в рамках реуперации энергии, так и в рамках готовых решений (системы мониторинга);
• Персонал: 13 человек
47
КАЧЕСТВО/СЕРВИС
1. Интеграция процесса контроля качества во все стадии ЖЦ продукта – от созданяи материала до осуществления сервиса последством технологий удаленного мониторинга и обраобтки данных;
2. Технлогии неразрушающего контроля, визуализация, машинное зрение, интерпретация;
Геомера
• Платформа автоматизации процессов разработки и контроля качества на базе технологии 3D сканирования и интерпретации;
• Совместимость с лазерными и сенсорными системами большинства производителей (ABB, Riftek и т.д.);
• Конкурентное преимущество – в результирующем повышении аккуратности измерений относительно существующх систем в 2-5 раз;
• Персонал: 5 человек;
48
ВНЕШНЯЯ ЭФЕЕКТИВНОСТЬ
1. Интернализация внешних эффектов технологии производства и ЖЦ продуктов производства.
Кавикорм Инжиниринг
• Утилизация стоков и отходов предприятий пищевой промышленности;
• Эффект – снижение энергозатрат на переработку в 1,5 разаи повышение рентабельности произвосдвта за счет выхода побочной продукции;
• Ключевые узлы: кавитационная установка + циклонаня сушка;
• Персонал: 8 человек;
Лаборатория Экоэнергетики
• Термохимическая переработка отходов в энергию во широкому спектру : муниципальные, промышленные (твердые), с/х и т.д.;
• Базовая технология: выделение синтетического газа и его рециклинг в энергосети предприятия;
• Опытные внедрения в Твери, Ставрополе и Перми;
• Персонал: 7 человек;
49
КАЧЕСТВО/СЕРВИС
1. Интеграция процесса контроля качества во все стадии ЖЦ продукта – от созданяи материала до осуществления сервиса последством технологий удаленного мониторинга и обраобтки данных;
2. Технлогии неразрушающего контроля, визуализация, машинное зрение, интерпретация;
Геомера
• Платформа автоматизации процессов разработки и контроля качества на базе технологии 3D сканирования и интерпретации;
• Совместимость с лазерными и сенсорными системами большинства производителей (ABB, Riftek и т.д.);
• Конкурентное преимущество – в результирующем повышении аккуратности измерений относительно существующх систем в 2-5 раз;
• Персонал: 5 человек;
50
ЧАСТЬ III. ПРИМЕРЫ, ЗАДАЧИ
51
MITRE INITIATIVE: “MAKEONE” PROJECT, АВГУСТ 2010
http://www.mitre.org/publications/project-stories/making-parts-layer-by-layer-may-improve-military-acquisition-and-logistics
ЗАДАЧИ
Защищенные протоколы передачи данных
Проектирование системы
Производственные мощности (требования по прочности, материалам)
Каталогизация
52
ЗАЩИЩЕННЫХ КЛЮЧЕЙ БОЛЬШЕ НЕТ!
ЗАДАЧИ• Распознавание образов,
построение модели по двухмерным фотографиям
http://www.forbes.com/sites/andygreenberg/2013/08/03/mit-students-release-program-to-3d-print-high-security-keys/
“All you need is a friend that works there, or to take a picture of their key, or even a picture of the key hanging off their belt,” says Lawrence.
53
РОБОТЫ, КО-РОБОТЫ…
ВОПРОС• Какие задачи можно
«разделить» между солдатом и машиной?
• Решение конкретных задачhttp://youtu.be/hJHfyETCaVo
54
ПИСТОЛЕТ УЖЕ НАПЕЧАТАН (CODY WILSON, “WIKI WEAPONS”)
ЗАДАЧА• Как ПО может
определить, что на печать отправлен пистолет?
