Второй цифровой поход. Часть 1

«Индустрия 4.0», «Фабрика будущего» и прочие визионерские концепты — новая попытка запустить инновационный хайп и увеличить вклад информационных технологий в промышленный сектор. Ключевыми трендами концепции Индустрии 4.0 были обозначены роботы и автоматизация, аддитивные технологии и цифровые технологии — интернет вещей (IoT) и искусственный интеллект. Парадигма Индустрии 4.0 предполагает, что такая система должна быть повсеместно выстроена в короткие сроки — самое позднее к 2030 году. Однако если не брать в расчет традиционные направления модернизации, такие как автоматизация и роботизация, не всё в этих концептах готово к массовому внедрению в ближайшие годы.

В число пророков «четвертой промышленной революции» не записался разве что ленивый — настолько широко вошла в оборот эта тема, получив массированную PR-поддержку. Крупнейшие западные инвестиционные банки, консалтинговые компании, государственные институты развития, эксперты и аналитики уже несколько лет транслируют футуристическое видение ближайшего развития мировой промышленности и отдельных ее технологических переделов. И один за другим выпекают соответствующие техно-визионерские продукты.

В их числе концепция Индустрии 4.0, которая родилась в 2011 году в Германии на одной из главных технологических выставочных площадок мира — Ганноверской ярмарке. Термин был предназначен для обозначения технологии умных заводов, где виртуальные и физические системы производства гибко взаимодействуют между собой на глобальном уровне. Он быстро был подхвачен и вошел в оборот: уже через два года в Германии был создан комитет стратегического планирования Plattform Industrie 4.0 для сотрудничества академических кругов и промышленности. В его работе приняли участие крупные корпорации, включая Bosch, Kuka и SAP. Впоследствии словосочетание разошлось по всему миру.

Схожие концепции появились, соответственно, в США и Японии (см. «Бриллиантовая фабрика в США» и «Умная фабрика в Японии»).

К правительственным и корпоративным инициативам подключились многочисленные инвестиционные банки и консалтинговые компании, запустив волну исследований по «подрывным» технологиям, которые разрушают привычный уклад в экономике, в том числе в промышленности. В общей связке появились также специализированные серийные аналитические продукты вроде «Фабрики будущего», которую выпускает, например, инвестиционный банк Goldman Sachs. У консалтинговых грандов The Boston Consulting Group или McKinsey есть даже свои тематические страницы на эту тему. Похожие продукты имеются у Citibank, UBS, J. P. Morgan, Morgan Stanley, BNP Baribas и многих других.

Одним из самых заметных провозвестников новой промышленной революции и Индустрии 4.0 стал основатель и президент Всемирного экономического форума в Давосе Клаус Шваб, даже написавший нашумевшую одноименную книгу (см. «Призрак бродит»).

Несмотря на разные мотивы авторов этих аналитических продуктов, все они рассказывают нам о новом светлом будущем, главным образом о будущем мирового производства. Несмотря на описываемые социальные риски (рост безработицы и даже потеря смысла жизни для большей части человечества), нацелены они главным образом на то, чтобы простимулировать, поддержать и мотивировать внедрение новых идей и технологий в различные переделы производственных секторов.

Дело в том, что третья промышленная революция — цифровая — по каким-то пока не до конца изученным причинам не принесла эффекта, на который рассчитывали в развитых странах. Экономики развитых стран переживают сейчас период низкого роста ВВП, а рост производительности труда в этих странах упал почти до нуля. Хуже всего то, что население этих стран стареет. «В то время как развивающиеся экономики, такие как Индия и Китай, способствуют росту мировой экономики, адаптируя инновации предыдущих технологических революций, развитому миру нужно все больше полагаться на интенсивный рост, то есть на его способность внедрять новые технологии», — пишут аналитики Citibank, Таким образом, развитые страны оказались перед выбором: либо стагнировать, либо самим инициировать инновационный хайп, который придаст ускорение экономике. И капитал, и правительства ищут новые инвестиционные идеи. Концепция Индустрии 4.0 сумела привлечь их общий интерес. Причиной тому удорожание труда, снижение стоимости дальнейшей автоматизации промышленных производств и рост конкуренции на уже насыщенных рынках, оставляющий в качестве одного из немногих эффективных инструментов борьбы кастомизацию ранее серийной продукции.

Новая парадигма оказалась тем более актуальной, что, задействуя достижения цифровой революции, теперь она нацелилась на модернизацию «тяжелых» (индустриальных и инфраструктурных) секторов экономики.

График 1. Вклад цифровых технологий в производительность труда США 

Ключевая идея Индустрии 4.0 предполагает, что производственные мощности предприятий будут взаимодействовать с производимыми товарами и по ходу производственного процесса адаптироваться под новые запросы потребителей. Роль умных машин, приборов в таком мире настолько возрастет, что они реально будут участвовать в производстве и управлении. Они также будут объединяться в сети, самостоятельно анализировать данные и принимать решения. В одну сеть будут объединены станки на производстве, сборочные линии (конвейеры) и даже целые заводы и фабрики. При этом взаимодействовать они будут без участия человека. Ключевыми трендами концепции «Индустрии 4.0» были обозначены роботы и автоматизация, аддитивные технологии и цифровые технологии — интернет вещей (IoT) и искусственный интеллект. Парадигма Индустрии 4.0 и ее апологеты предполагают, что такая система должна быть повсеместно выстроена в короткие сроки — самое позднее к 2030 году. То есть уже через тринадцать лет! Нереально? Попробуем разобраться, что же из предлагаемого действительно может внести перемены в индустриальный уклад — и в какие сроки.

Цифра роста не дала

Экономисты подчеркивают, что темпы роста производительности труда в развитых странах мира в последние годы оставались очень низкими(см. график 1). В конце 1990-х рост практически остановился и лег в дрейф.

Цифровая революция не привела к таким радикальным преобразованиям, как изобретение более ранних технологий общего назначения, например электричества или парового двигателя. В свое время на эту особенность обратил внимание отец современной теории экономического роста нобелевский лауреат Роберт Солоу в 1987 году. Он заявил: «Вы можете увидеть компьютерный век повсюду, но только не в статистике производительности». Долгое время парадокс Солоу, который ставил под сомнение инвестиции в компьютеризацию производства, не приводившие к повышению прибыли или производительности труда, стал предметом споров и разбирательств в научной и экспертной сфере.

График 2. Рост производительности труда (за час работы) в основных развитых экономиках 

В то время, когда Роберт Солоу изрек свою провокационную фразу, производительность труда в США росла примерно на 1,5% в год, то есть значительно ниже темпов 2,5–3%, которые наблюдались до начала 1970-х, а измеренный вклад информационных технологий в рост ВВП поражал большинство наблюдателей своей удивительно малой величиной. Однако с середины 1990-х вклад IT-сектора в рост ВВП и общую производительность стал более заметным (см. график 1). Казалось, что парадокс Солоу был разрешен. Затраты на цифровизацию в мире росли гигантскими темпами, росла и производительность.

Но с 2001 года в экономике развитых стран начался долгий и неуклонный спад, унесший с собой надежды на какую бы то ни было отдачу от вложенных в цифровизацию триллионов долларов (см. графики 2 и 3). Парадокс Солоу опять начал действовать. Вклад информационных технологий в рост ВВП США вернулся к уровням, наблюдавшимся в начале 1980-х, а измеренный рост производительности в течение последнего десятилетия составлял в среднем 1,5% (и всего 0,5% за последние три года). Для аналитиков, которые придерживались мнения, что спад был циклическим и временным следствием снижения производства и накопления капитала, последние цифры стали явным разочарованием.

График 3. Производительность труда в мировой экономике в большинстве развитых стран стагнирует 

В своей монографии «Капитал в XXI веке» французский экономист Томас Пикетти подтвердил тезис Солоу: эпоха цифровых технологий не смогла предложить рынку должную норму прибыли на капитал. Венчурный инвестор Питер Тиль предположил, что причина тому — замедление инноваций. «Прогресс в компьютерной отрасли и глобальной сети облегчил взаимодействия, что позволило сделать некоторые вещи гораздо более эффективными, — писал г-н Тиль. — С другой стороны, большой пласт других технологий совершенно не изменился с 1970-х годов: атомная техника, аэро- и астронавтика, химическое машиностроение, машиностроение и даже электротехника. Мы живем в материальном мире, так что очень многое из этого упускаем, и я не думаю, что сегодня мы живем в невероятно быстром технологическом веке».

Впрочем, споры по поводу вклада цифрового сектора в экономику продолжаются. Макроэкономисты не могут прийти к единому мнению, является ли слабость влияния цифровых технологий на производительность труда реальностью.

Одни утверждают, что цифровую экономику неправильно измеряют и это приводит к статистическому занижению реального роста ВВП. Мол, статистики не способны измерить прирост благосостояния, связанный с внедрением новых продуктов в экономике, многие цифровые продукты, которые не имеют цены, не фиксируются в статистике, даже если они могут генерировать значительную часть потребительского излишка. По оценке Яна Хатциуса, главного экономиста Goldman Sachs, официальная статистика недостаточно корректирует индексы цен на информационные продукты, которые работают на качество. Кроме того, он не согласен с тем, что бесплатные цифровые продукты, такие как Facebook или Google Maps, исключены из расчетов при оценке ВВП.

График 4. Динамика поставок промышленных роботов в мире (оценка) 

Другие, например Дэвид Бирн из Совета Федеральной резервной системы, Джон Ферналд из Федеральной резервной системы Сан-Франциско и Маршал Рейнсдорф из МВФ, придерживаются иного мнения. Они согласны с тем, что рост производительности долгое время оценивался с ошибками, но при этом уверены, что сейчас влияние ошибки практически нивелировано, а бесплатные цифровые продукты концептуально нерыночные. «То, в чем Google и его коллеги преуспевают, начиная с поиска в интернете и заканчивая мобильным программным обеспечением, меняют наши принципы работы, игры и общения, но не имеют заметных макроэкономических последствий. Трансформационные инновации действительно происходят в интернете. Это просто не происходит в другом месте», — приводят они в качестве эпиграфа своего исследования цитату из статьи журналиста Грегори Ипа из Wall Street Journal от 12 августа 2015 года. «Парадокс продуктивности 2.0 остается: несмотря на продолжающиеся инновации в области информационных технологий, совокупный рост производительности в США заметно замедлился после 2004 года», — пишут Бирн, Ферналд и Рейнсдорф.

График 5. Цены на роботы продолжают снижаться, приближаясь к величине издержек на оплату труда в Китае 

Недавнее исследование McKinsey («Случай для цифрового переосмысления», McKinsey Quarterly, февраль 2017 года) указывает на возможные причины такого эффекта. Согласно исследованию, в среднем промышленные предприятия оцифрованы менее чем на 40%, несмотря на относительно высокое проникновение этих технологий в медиа, розничную торговлю и высокотехнологические отрасли. По версии McKinsey, оцифровка, по мере ее проникновения в экономику, вероятно, приводила к снижению доходов и замедлению роста прибыли. Уменьшая экономическое трение, оцифровка усиливает конкуренцию, которая оказывает давление на рост доходов и прибыли. Текущие уровни дигитализации уже лишили промышленников в среднем до 6 пунктов годового дохода и 4,5 пункта роста прибыли до уплаты процентов и налогов (EBIT). И впереди еще большее давление, так как цифровое проникновение углубляется. «Цифра только начала преобразовывать многие отрасли промышленности, считают в McKinsey, — ее влияние на экономические показатели компаний, хотя и является значительным, далеко не завершено».

Бирн, Ферналд и Рейнсдорф в своем многостраничном анализе также приходят к выводу, что новая формирующаяся парадигма, направленная на то, чтобы сместить компьютеризацию из области модных инвестиций в область инвестиций традиционных, направленных на извлечение реальной прибыли, действительно назрела.

Вкалывают роботы, а не человек

На самом деле то, что отчасти рисуется как фантастика, уже существует. «Безлюдные производства», включающие в себя все вышеуказанные направления, работают. Вопрос лишь в степени их распространения.

График 6. Текущий уровень автоматизации в различных отраслях (макс. 100%) 

Так, история промышленной робототехники началась в 40-е годы прошлого века в США, с появлением первых автоматов для окраски. В 1950-е появились первые патенты на промышленные манипуляторы, а уже в начале 1960-х компании AMF (American Machine and Foundry) и Unimation выпустили первые из них на рынок. В 1968 году промышленных роботов стала производить и японская Kawasaki Heavy Industries.

В 20015 году в мире было продано 254 тыс. промышленных роботов (см. график 4), и рынок продолжает расти. На сегодня промышленные роботы в денежном выражении представляют собой рынок примерно в 11 млрд долларов, это 10% более широкого рынка автоматизации, и ожидается, что к 2025 году сегмент робототехники достигнет 24 млрд долларов.

График 7. Глобальные инвестиции в основной капитал в мире     

Причина столь бурного роста роботизации в мире — промышленный рост в Китае, сопровождающийся ростом заработной платы. Стоимость человеческого труда в Поднебесной уже выросла до тех уровней, когда покупка роботов стала окупаемой. Так, по данным Goldman Sachs, минимальная заработная плата в Шанхае в 2016 году составляла 2190 юаней в месяц (320 долларов), причем компании, выплачивавшие страховку платили немного больше — 2300 юаней в месяц. Сверхурочные надбавки в пик сезона увеличивали зарплату работников до 4000–4000 юаней в месяц (580–730 долларов). Учитывая правительственные директивы, дальнейший рост заработной платы в Китае на 10% в год в течение следующих пяти-десяти лет весьма вероятен.

В то же время из-за роста числа игроков на рынке робототехники и жесткой конкуренции цены на роботов стали падать. К примеру, рыночная цена роботов типа SCARA упала с 7200–14 500 долларов до 5800, а шестиосевые роботы грузоподъемностью 7–10 кг или меньше теперь продаются за 11 600 долларов. Их окупаемость составляет уже год-два, включая затраты на системную интеграцию.

Рост применения промышленных роботов скорее всего ускорится по мере падения экономических и технических барьеров. Цены на робота-сварщика упали со 182 тыс. долларов в 2005 году до 133 тыс. в 2014-м, а кобот последней версии компании Baxter уже стоит меньше 22 тыс. долларов (см. график 5).

Робототехника — это рынок всего пяти стран. На долю Китая, США, Японии, Южной Кореи и Германии сейчас приходится 70% мирового рынка роботов. Причем в Японии установлена самая большая в мире база промышленных роботов, на долю которой приходится 20% общемирового объема. Однако в скором времени Китай отнимет у Японии лидерство. По оценкам IFR, к 2018 году в КНР будет продано 38% всех промышленных роботов.

Впрочем, несмотря на бурный рост спроса на роботов в КНР, уровень адаптации роботов во всем мире остается относительно низким, и, по сути, он ориентирован только на две отрасли промышленности — автомобильную и электронную (см. таблицу 1 и график 6). 40% продаж промышленных роботов в мире приходится на автопром, еще 20% идут в электронную промышленность. Высокая концентрация капитала в этих отраслях (см. график 7) и исторически сложившийся серийный, конвейерный способ производства способствовали удобному встраиванию роботов в техпроцесс и глубокой автоматизации этих сегментов рынка.

Проблема в том, что уровень автоматизации в этих отраслях уже и так достаточно высок, в автомобильной промышленности он достигает 80% (см. график 6). А вот другие отрасли роботами пока не насыщены. При этом есть отрасли — например, складская логистика, транспорт, добыча полезных ископаемых, химическая промышленность, — где спрос на роботизацию огромен, а ее развитие ограничено, скорее, отсутствием предложения.

Но сейчас на рынке робототехники появился ряд технологических новинок, которые, возможно, смогут способствовать появлению новых конкурентоспособных решений в тех производственных сегментах, где роботизация и автоматизация ранее были невысоки. Речь идет о коботах, роботах для совместной работы. Они стали большим технологическим прорывом, поскольку устранили одно из самых важных препятствий для более широкого внедрения роботов в промышленности — физическую близость к людям. Раньше по соображениям безопасности большинство роботов должны были находиться в специальной клетке. Но коботы оснащены датчиками и другими механизмами управления движением, которые дают возможность гораздо более широкого их использования.

Аналитики Goldman Sachs отмечают резкий рост числа небольших роботов (грузоподъемностью 10 кг и меньше) из-за растущего спроса на автоматизацию в электронной промышленности, особенно со стороны сервисных компаний, работающих на подряде у игроков электропрома. Если общий спрос на роботов в Китае вырос в 2016 году на 10–15%, то на малых роботов — на 20–30%. В частности, наблюдается рост объемов производства (более чем на 30%) многоосевых роботов вертикального типа грузоподъемностью 7 кг и меньше и так называемых SCARA-роботов (это сочлененные двухрычажные роборуки, по принципу действия похожие на человеческие, что позволяет рычагу выходить в ограниченные области, а затем втягиваться или «складываться» в сторону).

Рост производства малых роботов (в том числе коботов) может ускориться по причине снижения цен на них, вызванного конкуренцией между их производителями.

Рынок малых роботов в 2015 году составил 2 млрд долларов, и, по оценке Goldman Sachs, он будет расти на 20% ежегодно вплоть до 2020 года.

Еще одним интересным решением, которое появилось в робототехнике за последний год, стали так называемые моботы (мобильные роботы), уже довольно широко распространенные в производственном секторе Китая. Мобот представляет собой робота, размещенного поверх транспортной платформы. Он выполняет функции как транспортировки, так и производства. 

В The Boston Consulting Group считают, что производительность роботизированных систем ежегодно будет возрастать на 5% и постепенно достигнет переломной точки, когда автоматизированная операционная система станет на 15% дешевле человека. С этого момента производители начнут повсеместно заменять работников роботами. Помимо экономии на заработной плате в пользу роботов будет играть потребность в стандартизированном качестве. Впрочем, пока стоимость людской рабочей силы кратно различается в разных странах и отраслях, одномоментного перехода на роботов скорее всего не произойдет, на что указывает и исторический опыт: процесс тянется уже более полувека.

И тем не менее тенденция роста роботизации промышленности продолжается, база для «умного» производства продолжает выстраиваться.

Ток теснит воздух

Еще один из осязаемых трендов текущего года (см. таблицу 2) в рамках автоматизации заводов — переход от пневматической автоматизации производства к электрической. Традиционные подходы к автоматизации промышленности оказываются недостаточно эффективными из-за усложнения производственных процессов и повышения требований к их точности, а также к совместимости с цифровыми платформами. Процессы обработки и сборки требуют еще большей скорости, производительности и точности, которые, как считают в Goldman Sachs, приведут к еще большей их электрификации. «В результате в промышленной автоматизации продолжится переход с пневматического оборудования на электромоторное, будет расти спрос на электроприводы и электродвигатели», — считают аналитики банка. Ограничить этот тренд может лишь экономический фактор: хотя электрическая автоматизация позволяет автоматизировать более сложные процессы, ограничением для электрических решений является то, что они в среднем вдвое дороже, чем «пневматика».

Продолжит также расти спрос на автоматизацию складов и дистрибуции. Автоматическая сортировка требует тщательного программирования оборудования в соответствии с отраслевыми стандартами. Инновационные решения на современных складах следующего поколения включают в себя роботизированные приложения, машинное зрение, голосовые технологии и радиочастотную идентификацию (RFID), которые упрощают работу, связанную с обнаружением объектов, с тем чтобы обеспечить точность и скорость обработки материалов и минимизировать потери из-за человеческой ошибки.

Рост затрат на рабочую силу устраняет препятствия для использования автоматизированных технологий в складском хозяйстве и логистике. Автоматизированные системы логистики также смогут сократить потребности в рабочей силе и повысить производительность и эффективность.

Раньше препятствием для развития этого тренда было отсутствие систем роботизации складов, а также недостаточно полные и/или связные системы учета и управления запасами. Это как раз сейчас и устраняется в парадигме Индустрии 4.0. Процесс идет, хотя и не столь активно, как хотелось бы в рамках этой концепции.

Сегодня мировые затраты на рабочую силу составляют 6 трлн долларов, и дальнейшая автоматизация труда может дать значительную экономию средств. Согласно отчету McKinsey, в развитых странах по таким специальностям, как производство, упаковка, строительство, техническое обслуживание и сельское хозяйство, 15–25% задач промышленного рабочего могут быть автоматизированы. К 2025 году 5–15% задач рабочего предприятия могут быть автоматизированы для соответствующих профессий. McKinsey оценивает потенциальное экономическое воздействие от этого процесса в 0,6–1,2 трлн долларов.

Продолжение следует

Автор выражает благодарность Виталию Сараеву за помощь, правки и замечания при подготовке материала