1. ЦИФРОВОЕ
ПРОИЗВОДСТВО:
ОТ БИТОВ К АТОМАМ
ПЕРСПЕКТИВА ИЗ
СКОЛКОВО
АЛЬБЕРТ ЕФИМОВ, ПАВЕЛ ОВЧИННИКОВ
ПРЕЗЕНТАЦИЯ В ФОНДЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Декабрь, 2013

2. ЧАСТЬ I. О СКОЛКОВО
2

3. В ЦЕЛОМ О СКОЛКОВО

4. Российскя и международная инновационная
экосистема
КОМПОНЕНТЫ СКОЛКОВО
986 участника
Технологически
й Университет
Виртуальное
Сколково
52 VCs: $650M
32 глобальных
корпорации
Инфраструктура
Идеи
Сколковская
экосистема
Знания
Люди
Капитал
Доступ к рынкам
Инфраструктура и общение

5. СОЗДАНИЕ ЭКОСИСТЕМЫ
Инновационные
предприятия в Сколково
Energy Efficiency
&
Cleantech
Hardware,
Software
& Distributed
Computation
986
Pharmaceuticals,
Biotechnology,
Medical Devices
&
BioIT
Space
Technologies, Tele
comm
&
Navigation
Systems
Nuclear &
Radiation
Technologies, Ma
terials
&
Engineering

6. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
РАБОТЫ
СКОЛКОВО, 2013 ГОД
6

7. КЛЮЧЕВЫЕ ПАРТНЕРЫ
МГУ имени М.В.
Ломоносова
7

8. 8

9. 9
ЧТО ЗНАЧИТ «ИССЛЕДОВАНИЯ»?
Практическая польза?
Поиск фундаментальных
знаний
НЕТ
ДА
Только фундаментальная
наука
“Бор”
Решение фундаментальных
проблем для практической
пользы
“Пастер”.
ДА
НЕТ
No name
Только практическое
использование
«Эдисон»

10. 10

11. ЧАСТЬ II. ТРЕНДЫ
11

12. •
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
– DIGITAL FABRICATION – 672 ТЫС. (52 МЛН)
– DIGITAL MANUFACTURING – 489 ТЫС (180 МЛН)
– DIGITAL REVOLUTION (NEIL GERSHENFELD)
12

13. 13

14. 14

15. 15

16. 16

17. 17

18. 18

19. 19

20. 20

21. ПОЧЕМУ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ?
Продукт <<-->> Процесс (средства производства)
Предприятие <<-->> Экономика, страна
Сравнительные преимущества:
конкурентоспособность цены/качества
Абсолютное преимущество:
уникальные компетенции производства
Производительность труда
21

22. 22

23. 23

24. Прямой
экономический
эффект 3D printing от
$230 до $550 млрд /
год к 2025г
MGI, 2013
24

25. ЧТО В МИРЕ?
25

26. 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
27

28. ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ РЕВОЛЮЦИИ И СМЕНЫ УКЛАДОВ
Индустриальные революции
1. 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 прво, умные сети и т.п.
Технологические уклады (развитие «ключевых факторов»)
1. Текстильные машины (1770-1830) - фабрики
2. Паровой двигатель, станки (1830-1880) – концентрация производства
3. Электродвигатель (1880-1930) – стандартизация, повышение гибкости
4. ДВС, нефтехимия (1930-1970) – массовое, серийное пр-во
5. Компьютеры, микроэлектроника (1970-2010) –
телеком, индивидуализация потребления
6. NBIC: Нано, био, инфо, когни (2010-сейчас) –
энергоемкость, инжиниринг материи
7. …
28

29. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИР №4
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)
29

30. СУБТРАКТИВНОЕ
ПРОИЗВОДСТВО
• УБИРАЕМ ЛИШНЕЕ
• КОМПЬЮТЕР
СОЕДИНИЛИ СО
СТАНКОМ
(1952, MIT)
30

31. А ДДИДИТВНОЕ
ПРОИЗВОДСТВО:
• ДОБАВЛЯЕМ НУЖНОЕ
• CHUCK HULL, 1980-Е
ГГ.
31

32. РОБОТОТЕХНИКА
РОБОТОТЕХНИКА И ЕСТЬ
ЦИФРОВОЕ
ПРОИЗВОДСТВО:
• ИЗМЕНЕНИЕ
ОКРУЖАЮЩЕГО МИРА
32

33. ЦИФРОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО : ОТ БИТОВ К АТОМАМ
•
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)
Ускорение
жизненного цикла
производства
33

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…
34

35. ЧАСТЬ II.
ПЕРСПЕКТИВА ИЗ
СКОЛКОВО
35

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….
36

37. ПОДХОД К УПРАВЛЕНИЮ ПОРТФЕЛЕМ ПРОЕКТОВ (ПОЧТИ ISO15288)
Разработка
(38%)
Производство
(46%)
Управление
качеством
(7%)
Устойчивость
производства
(9%)
Материалы
(29%)
Технологии
(29%)
Качество/Сервис
(7%)
Внешняя
эффективность
(9)%
Проектирование
(7%)
«Умное»
производство
(7%)
Автоматизация
(4%)
Внутренняя
эффективность
(6%)
5 (4%)
35 (26%)
8 (6%)
24 (18%)
64 (46%)
136
проектов
37

38. ИННОВАЦИОННЫЕ ПРИОРИТЕТЫ
Технологии формирования наноструктур и наносистем
Новые материалы для медицины
Сверхпроводники
Лазеры и их компоненты
Оборудование и технологии измерения и контроля
структуры, состава и свойств материалов и соединений сенсоры, дозиметры и их компоненты
Детекторы,
Предсказательное моделирование в энергомашиностроении
Ускорители частиц и их компоненты
Проектирование, моделирование и аттестация структуры и
свойств материалов в экстремальных условиях
Автоматизированные системы контроля, управления и
предупреждения. Роботизированный контроль и ремонт
Системы управления жизненным циклом сложных
инженерных объектов
Моделирование для нано-, био-, радиационных технологий
Формирование и диагностика плазмы для технологических
применений
Лазерные, терагерцовые и плазменные технологии
для промышленного применения
Объемная и поверхностная обработка материалов излучением.
Напыление. Имплантация
Пучковые, лазерные и плазменные методики для повышения
экологичности промышленных технологий
Новые технологии проводной и беспроводной связи
Новые и эффективные средства управления требованиями и
Использование семантики (смысла) при поиске информации
системной инженерии для верификации и отладки ПО при
разработке сложных систем
Новые технологии и материалы для создания наноразмерных
оптических и электронных компонентов
Новые интегрированные сенсоры и сенсорные сети
Системы визуализации данных
Новые методы и программное обеспечение для
Новые исследования и разработки в фотонике, нанофотонике и
предсказательного моделирования сложных инженерных
метаматериалах…
решений
Разработка новых наноустройств для хранения и обработки
Разработка новых быстродействующих электронных устройств и
информации (туннельные транзисторы, спинтроника;
материалов для перспективных способов
резистивные, наномеханические и другие новые элементы
приема, хранения, обработки и передачи информации, в том
памяти) для энергоэффективных приборов
38
числе беспроводных сетей

39. МАТЕРИАЛЫ
1.
2.
3.
4.
5.
Нано-технологии.
Композиты.
Функциональные «умные» материалы.
«Виртуализация» создания и эксперимента.
Слияние процессов проектирования изделия и материала.
Аксион
Кинтех Лаб
• Высокоселективные
• Системы
•
•
•
•
«умные» ионно-обменные
смолы;
Применение в химической
и перерабатывающей
промышленности;
Извлечение
РЗМ, фильтрация;
Персонал: 14 человек;
Инвестор – Фонд
Биопроцесс
•
•
•
предсказательного
моделирования (на основе
первопринципов) новых
материалов и устройств;
Проведение разработок
материалов;
Применение в
химии, промышленности, м
икроэлектронике
Персонал: 42 человека;
39

40. МАТЕРИАЛЫ
1.
2.
3.
4.
5.
Нано-технологии.
Композиты.
Функциональные «умные» материалы.
«Виртуализация» создания и эксперимента.
Слияние процессов проектирования изделия и материала.
Аксион
Датадванс
• Высокоселективные
• Разработка и внедрение
технологии
предсказательного
моделирования и
многодисциплинарной
оптимизации.
• Автоматизации процессов
проектирования сложных
инженерных изделий, в
авиакосмической и
автомобильной
промышленностях.
•
•
•
•
«умные» ионно-обменные
смолы;
Применение в химической
и перерабатывающей
промышленности;
Извлечение
РЗМ, фильтрация;
Персонал: 14 человек;
Инвестор – Фонд
Биопроцесс
40

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
НТЦ АПМ
• Разработка PLM платфолрмы для
• Более 19 лет на рынке систем
•
•
автоматизации разработки
технической документации CATP
интегрированние с PLM/PDM
системами;
Позволяеть создавать
каталоги, деталей, технические
руководства, технологические
карты, обучающие курсы;
Персонал: 6 чел.
•
•
•
•
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;
41

42. ПРОЕКТИРОВАНИЕ
1. Семантическое управление справочными данными
2. САЕ
ЭсДиАй Ресерч
Фидесис
• Создание семантической MDM
• Универсальная
системы, адаптированной к
условиям машиностроительных
производств и оперирующей
онтологическими моделями
данных.
прочностная CAE FIDESYS
позволяет повысить качество
создаваемых изделий и
снизить издержки на
разработку и производство.
42

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;
ОптогардНанотех
• Система лазерно-
•
•
•
плазменной модификации
(упрочнения) и нанесения
покрытий на материлы;
Применение
промышленности, транспо
рте, безопасности;
Партнерство: РЖД.
TRUMPF;
Персонал: 10 человек
43

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.
Инновационная
компания ГМК
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;
• Компьютерные
•
•
•
модели, системы управления
технологическими
процессами с
использованием систем
SCADA, MES-технологий;
Интеграция для применения
с CAD/CAE и PLM;
Партнеры:
IBM, Honeywell, ABB, Autodes
k;
Персонал: 6 чел;
44

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
Вист
Майнинг
Технолоджи
• Технология планирования и
• Автоматизация процессов
•
•
•
управления движением
робота (motion planning) с
учетом желаемых сил
взаимодействия;
Применение в
промышленной
сборке, медицине;
Лаборатории в Норвегии и
Швеции;
Партнерство с ABB;
•
•
•
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;
45

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
СмС Тензотерм
• Система оптимизации
• Тензометрические изделия
•
•
движения товаров в
рамках международных
производственнологистических цепочек;
Базовые технологии: big
data, SAP HANA, Hadoop;
Персонал: 6 человек
•
•
и термоэлектрические
генераторы на осноме SmS;
Использование как в
рамках реуперации
энергии, так и в рамках
готовых решений (системы
мониторинга);
Персонал: 13 человек
46

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;
47

48. ВНЕШНЯЯ ЭФЕЕКТИВНОСТЬ
1. Интернализация внешних эффектов технологии производства и ЖЦ
продуктов производства.
Кавикорм
Инжиниринг
Лаборатория
Экоэнергетики
• Утилизация стоков и отходов
• Термохимическая
•
•
•
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;
•
•
•
переработка отходов в
энергию во широкому
спектру :
муниципальные, промышл
енные (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;
48

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;
49

50. ЧАСТЬ III.
ПРИМЕРЫ, ЗАДАЧИ
50

51. MITRE INITIATIVE:
“MAKEONE” PROJECT, АВГУСТ 2010
ЗАДАЧИ
Защищенные протоколы
передачи данных
Проектирование системы
Производственные
мощности (требования по
прочности, материалам)
Каталогизация
http://www.mitre.org/publications/project-stories/making-parts-layer-by-layer-may-improve-militaryacquisition-and-logistics
51

52. ЗАЩИЩЕННЫХ КЛЮЧЕЙ БОЛЬШЕ НЕТ!
“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.
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/
52

53. РОБОТЫ, КО-РОБОТЫ…
http://youtu.be/hJHfyETCaVo
ВОПРОС
• Какие
задачи
можно
«разделить»
между
солдатом и машиной?
• Решение конкретных задач
53

54. ПИСТОЛЕТ УЖЕ НАПЕЧАТАН (CODY WILSON, “WIKI WEAPONS”)
ЗАДАЧА
• Как
ПО
может
определить, что на
печать
отправлен
пистолет?
54