|
| | | | Проблемы современной экономики, N 4 (84), 2022 | | | | ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РЕГИОНОВ И ОТРАСЛЕВЫХ КОМПЛЕКСОВ | | | Рязанцева Н. А.
профессор кафедры экономической кибернетики и прикладной статистики
Луганского государственного университета им. Владимира Даля,
доктор экономических наук
Лофиченко А. А.
аспирант кафедры экономической кибернетики и прикладной статистики
Луганского государственного университета им. Владимира Даля
| |
| | | | | В статье рассмотрены пять ключевых аспектов текущего этапа цифровой трансформации экономики: Описаны экономические и социальные преимущества цифровой трансформации хозяйственных комплексов, а также отмечены риски, связанные дигитализацией экономики. Отмечены отличительные особенности программы «Индустрия-4.0», основной курс которой направлен на цифровое моделирование, а также представлены ключевые тенденции её исполнения в угольной отрасли. Делается акцент на использовании производственных киберфизических систем и представлена типовая архитектура киберфизической системы угледобывающего предприятия. Проанализирована траектория эволюционирования угольной отрасли ЛНР. Разработана архитектура киберсоциофизической экосистемы для угольной отрасли Луганской Народной Республики. | | Ключевые слова: цифровая трансформация, угольная отрасль, киберфизические системы, киберсоциофизические экосистемы | | УДК 332.1; ББК 65.2/4 Стр: 129 - 134 |
В наши дни наблюдается быстрое приближение новой цифровой технологической революции, которая связана с масштабной трансформацией существующих социально-экономических институтов, а иногда, возможно, и с созданием новых. Текущие технологические трансформации создают новые вызовы для экономической науки, в то время как прежние теоретические концепции, определенные в доцифровую эпоху, прекращают работать.
Весомой проблемой с позиции изучения феномена цифровой трансформации экономики выступает отсутствие единой теоретической основы цифровой экономики. На данный момент существуют единичные попытки теоретического осмысления данного феномена с точки зрения новой институциональной и неоклассической экономической теории [1, 2]. С точки зрения экономической теории присутствует ряд проблем, носящих методологический характер: отсутствие единой терминологии в сфере цифровой трансформации экономики и вариантов периодизации и определения сути технологических революций. Это находит отражение в том, что на данный момент нет понимания того, выступает ли нынешняя цифровая трансформация экономики новой технологической революцией или это пик развития информационно-телекоммуникационной технологической революции.
Однако цифровая трансформация экономики — это уже действительность, и для результативного функционирования хозяйственного комплекса государства в новых условиях требуется перенастройка теоретических концепций менеджмента, его инструментария. Следовательно, необходимо определить содержание, основные направления и вызовы цифровой трансформации в эпоху цифровой экономики.
В статье под цифровой трансформацией предлагается понимать качественные преобразования бизнес-процессов или способов реализации экономической деятельности (бизнес-моделей) за счет внедрения цифровых технологий, которые приводят к существенным социально-экономическим эффектам.
За последние десятилетия многие отрасли хозяйственного комплекса уже преодолели некоторые этапы, относящиеся к развитию новых технологий. Среди таких этапов можно выделить:
– расширение использования ЭВМ;
– первую волну автоматизации производства;
– появление персональных компьютеров;
– развитие Интернет.
Для текущего этапа цифровой трансформации характерна определенная специфика. Рассмотрим пять ее ключевых аспектов:
1. Новый виток развития технологий.
Прогрессивные технологические направления (блокчейн, искусственный интеллект, робототехника, технологии дополненной и виртуальной реальности) становятся ключевыми ускорителями нового этапа цифровой трансформации. Они обеспечивают уникальные возможности для решения разнообразных задач. Это обуславливает рост инвестиций в технологии нового поколения.
2. Небывалый спрос на цифровые технологии.
На данный момент свыше 40% руководителей компаний в РФ планируют расширение использования цифровых технологий, около 30% — в течение ближайших пяти лет. В мире следуют данным тенденциям, в соответствии с данными 2021 г., более половины топ-менеджеров крупных компаний [3].
3. Уменьшение продолжительности жизненного цикла технологий.
Рост спроса приводит к сокращению сроков «выхода прогрессивных технологий из лабораторий». Один из примеров — заметный прогресс в области квантовых технологий. По прогнозам в течение 3–5 лет их развитие позволит выйти на качественно новый уровень в надёжности, скорости и защищённости в передаче и обработке данных.
4. Новые всплески цифровизации, обусловленные пандемией.
Одним из основных факторов являются трансформировавшиеся потребности населения и отраслей на фоне распространения коронавирусной инфекции. За считанные месяцы пандемии произошел скачек в уровне цифровизации продуктовых линеек и внутренних процессов в различных секторах экономики, сравнимый со схожими изменениями в течение предыдущих 3–4 лет.
5. Рост технологических и социальных рисков.
Цифровая трансформация привносит как позитивные эффекты, так и совокупность рисков. Основная проблема — кибербезопасность. При переходе на удаленную работу на 40% увеличилось количество личных устройств, используемых в обмене корпоративными данными и обладающих недостаточным уровнем защиты. Еще один риск — уменьшение количества рабочих мест, связанное с цифровизацией, роботизацией различных трудовых процессов, а также риск алгоритмической дискриминации — например, процессы сбора данных, контроля за движениями сотрудников и т.п.
Проанализировав текущее состояние цифровой трансформации экономики в мире, можно выделить следующие экономические и социальные преимущества цифровизации экономики (рис. 1). | | |  | | Рис. 1. Экономические и социальные преимущества цифровой трансформации экономики |
Наряду с положительными эффектами, к сожалению, цифровая трансформация экономики обладает также и негативными последствиями и рисками:
– рост киберпреступности;
– технологическая уязвимость построенной цифровой инфраструктуры;
– стремительное устаревание техники, что обуславливает проблемы ее утилизации;
– увеличение технологической зависимости от иностранных поставщиков, что влечет за собой снижение уровня экономической и технологической безопасности как на уровне государства в целом, так и на уровне конкретных отраслей и предприятий;
– рост безработицы как следствие автоматизации процессов предприятий.
Происходящая на данный момент в различных государствах технологическая революция нуждается во внедрении программы «Индустрия-4.0» (Industry 4.0), которая бы охватила всю промышленность, в том числе и угольную [4,5]. Цифровое моделирование, выступающее одним из ключевых курсов воплощения программы «Индустрия-4.0», будет повсеместно применяться в производственных процессах. Максимальный прогресс в применении цифровых технологий ожидается в машиностроении, электронной промышленности, автомобилестроении, компьютерных технологиях.
Отличительной особенностью программы «Индустрия-4.0» выступает применение в промышленности потенциалов «Интернета вещей» (IoT — Internet of Things) и использование в процессах производства «киберфизических систем» (CPS — Cyber-Physical System). Программой «Индустрия-4.0» предлагается реализация следующих направлений:
– использование Интернета вещей в промышленном производстве;
– применение дополненной реальности;
– бизнес-аналитика и большие данные (Big Data);
– внедрение «облачных технологий»;
– разработка и использование автономных роботов;
– горизонтальная и вертикальная интеграция систем;
– повышение информационной безопасности;
– использование 3D-печати;
– использование цифрового моделирования [6].
Рассмотрим основные тенденции цифровой трансформации угольной отрасли. Программа «Индустрия-4.0» является исходной точкой для последующих технологических прорывных новшеств в угольной отрасли. Исследование используемых угольной отраслью технологий позволяет сделать вывод о потребности в создании «Интеллектуальной платформы», которая учитывает ключевые тенденции исполнения проекта «Индустрия-4.0» и соответственные цифровые технологии. Создание данной платформы в угольной отрасли следует базировать на проведении научно-исследовательских опытно-конструкторских работ:
– по созданию производственных киберфизических систем;
– реализации концепции «Интернета вещей» в процессах производства на предприятиях отрасли.
В рамках вышеописанной платформы необходимо организовать создание и непрерывное обновление банка инновационных разработок по технологиям, которые обеспечивают формирование производственных киберфизических систем в угольной отрасли. Этот банк должен включать в себя эффективные технологии добычи угля, использующие гибкие роботизированные системы 2-го и 3-го поколений, снабженные искусственным интеллектом. Новейшие технологии, которые позволяют построение полностью автоматизированных предприятий, способны объединить небольшие производственные блоки, базирующиеся на применении автономных киберфизических систем. Перспективные технологии и тенденции, которые соответствуют исполнению программы «Индустрия-4.0» в угольной отрасли, приведены в табл. 1
Таблица 1
Ключевые тенденции исполнения «Индустрия-4.0» в угольной отрасли| Направления горного производства | Передовые тенденции и технологии |
|---|
| Разведка запасов угольных месторождений | Виртуализация разведочных и поисковых работ | | Дистанционное зондирование участков | | Улучшение геоинформационных систем с помощью трехмерного моделирования геологических условий | | Добыча угля и подготовка запасов | Автоматизация и использование роботов при проведении горных работ и формировании подземного пространства | | Выемка угля без непосредственного участия человека (безлюдная выемка) | | Геоинформационное обеспечение, базирующееся на цифровом моделировании механических процессов | | Совершенствование технологий добычи угля без участия человека | | «Интернет вещей», который охватывает процесс добычи угля и является основой комплекса «Интеллектуальная шахта» | | Переработка угля и угольных отходов | «Интернет вещей», используемый в процессах переработки и обогащения угля и отходов, является основой формирования комплекса «Интеллектуальная обогатительная фабрика» | | Получение продуктов со значительной добавленной стоимостью | | Применение био- и нанотехнологий | | Транспорт | Использование автоматизированных транспортных средств | | «Интернет вещей», используемый в качестве основы для комплекса «Интеллектуальный транспорт и центры управления» |
Базируясь на использовании производственных киберфизических систем и иных вариантов технологического развития, которые обусловлены исполнением программы «Индустрия-4.0», выделены направления цифровой трансформации угольной отрасли, включающей следующие составляющие горного производства:
– разведка залежей и планирование работ;
– добыча угля;
– переработка угля и угольных отходов;
– транспортировка угля и иных грузов.
Представленные составляющие являются основой формирования передовых производственных единиц: «Интеллектуальная шахта», «Интеллектуальный транспорт», «Интеллектуальная фабрика».
Центральным элементом цифровой трансформации выступает использование киберфизических производственных систем при добыче и подготовке запасов, а также в процессе транспортирования и переработки угля. Функционирование данных систем базируется на использовании интеллектуальных роботизированных комплексов в изолированных производственных блоках малой мощности. Так, в блоках для подземной угледобычи могут использоваться спроектированные и испытанные еще в 80-х гг. прошлого века, так называемые, фронтальные агрегаты, призванные осуществлять одновременную обработку всей плоскости очистного забоя без непосредственного участия человека. Это приводит к многократному увеличению производительности добычи угля.
Использование киберфизических систем делает возможным широкое использование технологий добычи угля без непосредственного участия человека, в т.ч. скважинных. Это подготовит базис для дальнейшего расширения производственных объектов, которые в работе используют принципы «Интеллектуальной шахты» и являют собой целостные информационно-управляющие структуры, допускающие проведение мониторинга и управление техническим оборудованием на шахте в процессе осуществления добычных и горно-подготовительных работ.
Роботизация и автоматизация горных работ представляет возможность создания новой группы горнопроходческих машин — геоходов. Расширение сектора безлюдной добычи угля также возможно благодаря использованию роботизированных систем бурошнековой и скреперо-струговой выемки угля. Подготовка и добыча угля должна поддерживаться цифровым моделированием всевозможных геомеханических процессов, которые реализуются при разработке месторождений угля.
Деятельность производственных киберфизических систем (в особенности при проведении горных выработок и добыче угля) должна подкрепляться системой самодиагностики узлов и деталей применяемых агрегатов и машин, предоставляющей возможность не только подавать сигналы о потребности замены или ремонта определенных частей оборудования, но и непосредственно участвовать в практической реализации данных процессов. Озвученные производственно-технологические системы угольной добычи, подготовки запасов, а также осуществления горных работ должны быть функционально интегрируемы с IТ-системой. Данная интеграция должна реализовываться при помощи специальных датчиков, систем производственного контроля, видеокамер, собирающих и отправляющих информацию в центр контроля и управления с целью краткосрочного планирования ключевых показателей производства. Это сделает возможным осуществление прямой связи и взаимодействия работников предприятий.
Производственные решения необходимо принимать на основе технологий «Больших данных», которые представляют собой обработку информации огромных объемов и многообразного состава, часто обновляемой и расположенной в различных источниках для увеличения эффективности работы. В то же время доставка и обработка информационных потоков должна осуществляться с применением «облачных технологий». «Облачные технологии» — это комфортная среда для обработки информации, которая объединяет в себе совокупность аппаратных средств, программного обеспечения, каналов связи и технической поддержки осуществляемых производственных процессов.
Важную роль в процессах разведки залежей и подготовки горных работ играют моделирование, цифровое проектирование и симуляция. Они базируются на использовании 3D-моделей для повседневного управления производством. Эти системы призваны моделировать месторождение, планировать выработку запасов, исследовать другие варианты горных работ и находить их наилучший вариант в реальном времени.
Внедрение передовых цифровых технологий раскрывает новые возможности проведения разведочных и поисковых работ. Открываются возможности повсеместного 3D-моделирования геологических условий в процессе разведки месторождений. Широкое применение получают технологии удаленного зондирования земли, базирующиеся на использовании лазерного сканирования и спутниковой геодезии, а также применение дронов и навигации. Потенциал виртуализации разведочных и поисковых работ создает базис для интерактивного проектирования скважин и оперативного управления геологическими изысканиями.
Представленные технологические решения по угольной отрасли, позволят сформировать интеллектуальную технологическую платформу, которая включает потребность реализации проекта «Виртуальная шахта будущего». Предложенные рекомендации по реализации элементов программы «Индустрия-4.0» в практику угольной отрасли являются основой формирования и развития новой интеллектуальной угольной отрасли.
В Луганской Народной Республике в 2020 г. стартовала реорганизация угольной отрасли, одной из главных задач которой являлось обеспечение безубыточного функционирования отрасли [7]. Однако сама по себе реорганизация отрасли является первым шагом на пути к обеспечению стабильного функционирования предприятий, в основе которого лежит использование передовых достижений научно-технического прогресса (рис. 2). | | |  | | Рис. 2. Траектория эволюционирования угольной отрасли |
Итогом автоматизации угольной отрасли должно стать построение киберфизических систем угледобывающих предприятий. Для создания таких систем необходимо внедрение в производственные процессы передовых технологий: роботизированные агрегаты для добычи угля, «Интернет вещей», цифровые двойники, анализ больших данных, облачные технологии. Несмотря на непростое политическое и экономическое положение Луганской Народной Республики, реализация пилотных проектов по созданию киберфизических систем угольных предприятий возможно уже сейчас. Типовая архитектура киберфизической системы угледобывающего предприятия представлена на рис. 3. | | |  | | Рис. 3. Типовая архитектура киберфизической системы угледобывающего предприятия |
Завершающим этапом эволюционирования угольной отрасли должна стать ее цифровая трансформация. В рамках данного этапа необходимо создание киберсоциофизической экосистемы угольной отрасли. В состав киберсоциофизической экосистемы входят три взаимосвязанные подсистемы [8], базирующиеся на:
1) человеке — представляет социальную систему, которая содержит человеческие субъекты, а также неразрывно связанные с ними агенты / устройства и / или социальные платформы, которые представляют услуги людям;
2) программном обеспечении — представляет кибер-мир, который оказывает услуги на базе программного обеспечения, которое включает основные платформы и инфраструктуры, как локальные, так и облачные;
3) вещах — представляют физический мир, включающий различные датчики, шлюзы, исполнительные механизмы, а также базовые инфраструктуры.
Киберсоциофизическая экосистема служит развитием концепций Интернета вещей и киберфизических систем, полученным с помощью включения социальной составляющей (человека); содействует синергетическому содействию человеческого опыта и компьютерных вычислений. Проанализировав текущее состояние киберсоциофизических экосистем, можно сделать вывод о существовании двух основных точек зрения на роль человека в них:
1. Человек в роли датчика: относительно ранняя точка зрения на, возникшую в связи с более широким использованием людьми интеллектуальных устройств с датчиками. С этой точки зрения социальный аспект был привнесен путем рассмотрения людей как источников информации для киберфизических систем (то есть датчиков) [9]. Эта концептуализация в первую очередь сосредоточена на объединении различной информации, поступающей из социального пространства (люди и их наблюдения), с кибер-системами и физическими системами для удовлетворения различных потребностей приложений.
2. Человек в роли системного компонента. В последнее время большинство исследователей склонны рассматривать человека не только как социальный сенсор, но и как сотворца, являющегося неотъемлемой частью системы [10]. Люди рассматриваются в качестве членов киберсоциальной экосистемы, включая наблюдения, опыт, фоновые знания, общество, культуру и восприятие для совместного создания продуктов и услуг вместе с киберфизической системой. Здесь люди выступают в роли ресурсов, т.к. они предоставляют информацию, знания, услуги и т.д., которые в то же время потребляют, становясь, таким образом, пользователями киберсоциальной экосистемы (рис. 4). | | |  | | Рис. 4. Киберсоциофизическая экосистема |
На рис. 5 представлена архитектура киберсоциофизической экосистемы для угольной отрасли Луганской Народной Республики. Ядром предлагаемой экосистемы является хранилище данных, содержащее информацию о функционировании киберфизических систем шахт и обогатительных фабрик и обеспечивающее информационное взаимодействие предприятий угольной отрасли и ведомств, регулирующих функционирование отрасли. Знания, сформированные на основе данных из хранилища, могут быть использованы как в процессе управления отраслью, так и, например, при обучении рабочих. Основываясь на данных из хранилища, производится оценка функционирования угольной отрасли при помощи системы мониторинга. | | |  | | Рис. 5. Архитектура киберсоциофизической экосистемы угольной отрасли ЛНР |
Среди преимуществ создания киберсоциофизической экосистемы угольной отрасли можно выделить следующие:
– формирование единой платформы, которая объединяет различные системы управления предприятиями отрасли;
– возможность оптимизации плановых ремонтов оборудования;
– регламентирование обмена внутриотраслевой информацией;
– грамотное управление кадрами, возможность их быстрого перераспределения;
– использование технологий виртуальной и дополненной реальности, позволяющих моделировать конкретные производственные условия, при подготовке кадров;
– применение накопленных данных при проведении разведочных и добычных работ.
Завершающим этапом цифровой трансформации угольной отрасли Луганской Народной Республики станет включение в киберсоциофизическую экосистему предприятий металлургической отрасли, являющейся основным потребителем продукции угольной отрасли, и машиностроения — основного поставщика оборудования для угледобывающих предприятий.
Таким образом, учитывая, что для Республики угольная отрасль является одной из ведущих, сформированная киберсоциофизическая экосистема должна стать основой для её цифровой трансформации, а также остальных отраслей промышленности, связанных с ней. Такая система станет драйвером развития всего хозяйственного комплекса Луганской Народной Республики. |
| |
|
|
