Будущее автоматизации производства: тренды и инновации

Автоматизация промышленности позволяет предприятиям работать более эффективно, быстро адаптироваться к меняющимся условиям рынка и повышать конкурентоспособность. В статье рассмотрим перспективы развития автоматизации промышленных предприятий, а также перечислим основные тренды и инновации, которые формируют облик промышленности будущего.

Рынок промышленной автоматизации демонстрирует устойчивый рост. В 2025 его объем оценивался в 215,2 млрд долларов, при этом согласно прогнозам к 2035 году он увеличится практически в 2 раза, а среднегодовые темпы роста составят более 9,5%. Ожидается, что в производственном секторе к 2030 году будет автоматизировано до 59−60% всех видов рабочих операций.

Темпы роста российского рынка промышленной автоматизации составят 16,5% в год, а его объем до 2030 года увеличится почти в 2,5 раза, достигнув отметки в 207 млрд рублей.

Основными драйверами роста автоматизации производства являются:

• Повышение спроса на продукцию с высокой степенью кастомизации и короткими сроками поставки.
• Нехватка квалифицированной рабочей силы и необходимость повышения производительности труда.
• Необходимость снижения производственных издержек и повышения качества продукции.
• Стремительное развитие технологий.

IIoT становится все более значимым фактором в цифровой трансформации промышленности. По разным оценкам российский рынок промышленного Интернета вещей ежегодно растет на 8−15%.

Применение IIoT предполагает использование датчиков, интегрированных с производственным оборудованием, энергетическими системами и инфраструктурой предприятия, которые собирают данные и передают их на уровень аналитики и управления. Это позволяет выявлять узкие места в производственном процессе, прогнозировать возможные сбои в работе оборудования, уменьшать количество простоев, оптимизировать использование ресурсов.

По некоторым прогнозам в ближайшие два года будет усиливаться тренд на внедрение нового поколения IIoT, соединяющего возможности Интернета вещей и искусственного интеллекта. Применение AloT позволит создать локальные интеллектуальные системы управления на уровне отдельных станков и оборудования.

Цифровые двойники предполагают создание виртуальных моделей реальных объектов или процессов, точно отражающих их характеристики и поведение. Использование этой технологии помогает анализировать, моделировать и оптимизировать производственные процессы и цепочки поставок, предсказывать поведение системы и принимать обоснованные решения на основе данных, а также ускоряет процессы разработки и проектирования новых продуктов. По оценкам экспертов рынок цифровых двойников ежегодно увеличивается более чем на 50%.

С 2018 года парк промышленных роботов в мире ежегодно увеличивался в среднем на 12%. Основными сферами их применения стали погрузочно-разгрузочные работы, сварка и сборка — на долю этих операций приходится около 70% от общего числа установок.

Согласно прогнозам, мировой рынок промышленной робототехники к 2035 году увеличится более чем в пять раз. Ключевыми факторами такого стремительного роста станут:

• Распространение коллаборативных роботов, спроектированных для безопасного взаимодействия с человеком в общем рабочем пространстве. Коботы оснащаются специальными датчиками и защитными системами, которые позволяют им автоматически останавливаться или снижать скорость при приближении человека, минимизируя риск травм. Благодаря системам распознавания речи и системам видеоаналитики, коботы могут реагировать на голосовые команды человека, жесты и визуальные сигналы непосредственно в процессе выполнения работы. Еще одно преимущество коллаборативных роботов — их универсальность и возможность быстро адаптироваться к разным задачам без сложной перенастройки.
• Интеграция робототехники и искусственного интеллекта, которая позволяет создавать автономных и адаптивных роботов, способных обучаться, воспринимать и реагировать на окружающую среду, принимать решения и самостоятельно корректировать свои действия при обнаружении отклонений в процессе.
• Снижение стоимости внедрения промышленной робототехники, которое в первую очередь связано с увеличением производства и насыщением рынка. Ожидается, что до 2028 года темпы снижения составят 3% в год.

Машинное зрение — это технология, которая предусматривает использование камер, датчиков и компьютеров для получения, анализа и интерпретации изображений и видеопотоков. На производственных предприятиях она может использоваться для контроля качества, управления оборудованием, мониторинга процессов в реальном времени, обеспечения безопасности и т. д.

Благодаря росту производительности графических процессоров и развитию технологий искусственного интеллекта, значительно повысились точность и скорость распознавание и анализа изображений. Наряду с удешевлением аппаратного обеспечения это должно привести к росту использования машинного зрения в промышленности. По прогнозам, до 2034 года объем рынка машинного зрения увеличится почти в три раза.

Предиктивная аналитика основана на сборе, обработке и интерпретации данных с целью выявления закономерностей и прогнозирования событий, которые произойдут в будущем. Прогнозная аналитика помогает предприятиям принимать более обоснованные решения, предсказывать спрос, оптимизировать уровень запасов, повышать эффективность обслуживания оборудования и многое другое.

На базе прогнозной аналитики развивается и новое направление — прескриптивная, предписывающая аналитика, которая не просто прогнозирует будущее, но и анализирует возможные действия, предлагая оптимальный вариант для достижения конкретной цели или минимизации рисков. По прогнозам, темпы роста рынка прескриптивной аналитики период до 2030 года будут составят порядка 32% в год.

Аддитивное производство предполагает внедрение технологий 3D-печати, позволяющих создавать физические объекты путем послойного добавления материала в соответствии с цифровой 3D-моделью. Это позволяет создавать детали со сложной геометрией и с меньшим количеством отходов, повышать скорость и точность их изготовления, а также открывает широкие возможности для индивидуализации продукта.

Благодаря своим возможностям, аддитивные технологии получили широкое применение во всем мире: в 2025 году объем этого сегмента рынка составил порядка 113 млрд долларов. Согласно прогнозам, с 2026 по 2035 год его среднегодовые темпы роста составят 21,4%.

Внедрение гибких производственных систем — еще один тренд автоматизации промышленности, позволяющий предприятиям адаптироваться к изменениям спроса. В их основе лежит сочетание передовых технологий: современных станков, роботов и систем управления, обеспечивающих быстрый переход производства на новые виды продукции с минимальными затратами за счет автоматизированной переналадки оборудования и процессов.

Инновации в автоматизации производства позволили создавать автономные производственные системы, способные самостоятельно принимать решения и адаптироваться к изменяющимся условиям без вмешательства человека. Это достигается за счет применения искусственного интеллекта, робототехники, промышленного интернета вещей, машинного обучения и других передовых технологий. Автономные системы могут самостоятельно оптимизировать производственные процессы, предотвращать аварии и повышать эффективность использования ресурсов.

Практически все новые тренды промышленной автоматизации предполагают применение технологий искусственного интеллекта — от компьютерного зрения и предиктивной аналитики до гибких, автономных производственных систем. Использование ИИ в промышленности ежегодно увеличивается на 25%, поскольку он может применяться для решения большого количества задач, включая оптимизацию производственных процессов, прогнозирование поломок оборудования, контроль качества продукции и управление логистикой.

Пример прикладного решения, основанного на технологиях искусственного интеллекта, — система производственного планирования Adeptik APS. Система предназначена для сквозного планирования производства по всей цепочке — от закупок до выпуска продукции. Она позволяет формировать укрупненные планы и производственные расписания с учетом ограничений, а также точно рассчитывать потребности в ресурсах. В Adeptik APS предусмотрены многокритериальная оптимизация, сценарное моделирование «что, если», предназначенное для сравнения разных вариантов планов, и функция оперативного перепланирования, позволяющая в режиме реального времени вносить корректировки в производственный процесс.

При внедрении технологий промышленной автоматизации, производственные предприятия получают реальные преимущества:

• Предиктивное обслуживание оборудования обеспечивает сокращение количества аварий, инцидентов и поломок на 25−40%, что способствует снижению количества простоев.
• Внедрение промышленных роботов в 2−3 раза увеличивает производительность.
• Системы производственного планирование на основе искусственного интеллекта позволяют снизить себестоимость выпускаемой продукции — до 33%, уменьшить уровень запасов — до 50%, сократить объемы незавершенного производства — до 25%, повысить эффективность использования оборудования на 30%.