8.3. Кластеры и технологические пакеты. Третьей производственной революции

8.3. Кластеры и технологические пакеты. Третьей производственной революции

При всем различии позиций авторы упомянутых выше книг едины в том, что производственная революция означает глубокие, быстрые в исторической перспективе, скачкообразные (фазовые) изменения в самих основах техники и технологий, используемых в ключевых отраслях хозяйства. Эти изменения ведут к необратимым и качественным сдвигам в организации труда и производства, системах логистики, маркетинга и продаж. Производственная революция изменяет базовые структуры экономической жизни. Полностью перестраивает социум и привычные способы его регулирования. Преобразует политические институты. Любая производственная революция имеет неоспоримые положительные эффекты и неизбежно связана с целым рядом негативных социальных последствий и проблем для широких масс населения.

Третья производственная революция по своим масштабам, последствиям и сдвигам стоит не только наравне, а возможно и превосходит Первую и Вторую производственные революции. Первая производственная революция конца XVIII — начала XIX века была связана с текстильной отраслью, энергией пара, углем, железными дорогами и т. п. Вторая производственная революция конца XIX — первой половины XX века стала детищем электричества, двигателей внутреннего сгорания, триумфом машиностроения и конвейера, как метода организации производства.

Уже на начальных стадиях Третьей производственной революции можно выделить несколько определяющих ее черт:

• во-первых, одновременное широкое производственное применение различных независимых кластеров технологий. Прежде всего, робототехники, 3D-печати, новых материалов со спроектированными свойствами, биотехнологии, новых информационных технологий и, конечно же, диверсификация энергетического потенциала производства и общества;

• во-вторых, постоянно возрастающее взаимодействие между отдельными технологическими кластерами, их своеобразное «слипание», взаимное коммулятивное и резонансное воздействие друга на друга;

• в-третьих, появление на границах технологических кластеров принципиально новых, не существовавших ранее технологий и семейств технологий, в которых кластеры взаимодействуют между собой.

Основой основ превращения отдельных технологических кластеров или паттернов в единый технологический пакет играют информационные технологии, которые проникают буквально во все стороны технологической, производственной и социальной жизни, связывая между собой отдельные технологические блоки. Наиболее яркими примерами этого являются такие технологические паттерны, как биотехнологии, робототехника, управляемая на основе больших данных и т. п. По сути, уже на начальном этапе индустриальной революции можно говорить о формировании единого технологического пакета Третьей производственной революции.

В сфере организации производства и труда отличительной чертой Третьей производственной революции является миниатюризация производства в сочетании с сетевой логистикой и персонификацией потребления продукции. Как отмечал в своей работе К. Андерсон: «Если раньше эффективные производства и действенные сети маркетинга и продаж были под силу только большим заводам, крупным ритейловым сетям и транснациональным корпорациям, то в самое ближайшее время это будет доступно всем». Правда, при всей миниатюризации и демократизации производства одновременно будет возрастать зависимость мелкого производителя от поставщиков Больших Данных, программных продуктов и интеллектуальных услуг, которыми останутся, по мнению Дж. Рифкина, крупнейшие информационные компании, типа IBM, Google, Amazon и проч.

Иными словами, децентрализация производства, переход к прямым связям в сфере распределения и персонификации потребления будет происходить в условиях сохранения господства цифровых гигантов, контролирующих ключевую технологию Третьей производственной революции — системы сбора, хранения, интеллектуальной обработки и распределенной доставки цифровых данных и знаний, а также компьютерных программ и сервисов всех типов и конфигураций.

Первым ключевым направлением Третьей производственной революции является стремительная автоматизация и роботизация производства. Как отмечают эксперты, принципиально многие элементы автоматизации и роботизации могли быть внедрены в промышленное производство еще в 80-90-е годы. Однако в те времена экономически выгоднее оказалось использовать вместо роботов практически дармовой труд рабочих из Китая и других азиатских стран. Но по прошествии почти четверти века ситуация изменилась. С одной стороны труд в Азии заметно подорожал. С другой стороны деиндустриализация Америки, многих стран Европы и частично Японии нанесла сильнейший удар по экономике этих стран. Наконец, за этот период появились принципиально новые программные и микроэлектронные решения, позволяющие в разы повысить эффективность и функционал роботов при снижении себестоимости их производства. Сегодня, например, типовой американский робот на конвейере окупается в течение полутора, максимум двух лет.

Уже сейчас в Америке действует или готовится к пуску в ближайшие годы более 9 тыс. полностью автоматизированных производств. И это только начало. В Соединенных Штатах на 10 000 рабочих мест в производстве приходится 870 комплексно-автоматизированных рабочих мест, в Японии — 400, в Корее — 270, Китае — 32. Не менее впечатляющая статистика имеется по так называемым человекоподобным индустриальным роботам всех типов. В 2012 году по данным Международной федерации робототехники шире всего применялись человекоподобные роботы в Южной Корее. Там на 10 000 занятых приходилось 400 таких роботов, в Японии — примерно 320, в Германии — 250, в США — 150.

В настоящее время безусловным лидером по производству промышленных, высокотехнологичных роботов являются Соединенные Штаты Америки. В 2013 году на предприятия США поставлено чуть менее 20 тыс. единиц высокотехнологичных антропоморфных роботов. В нашей стране в 2012 году имелось всего 307 роботов. Из них 65 поступило из-за рубежа. Для сравнения в крошечной Чехии подобных роботов тысяча.

Ради справедливости надо сказать, что США не являются лидером по уже установленным промышленным роботам. Первое место уверенно держит Япония. Второе место занимает Китай. И лишь на третьем месте — Соединенные Штаты. Лидирующую пятерку замыкают Южная Корея и Германия. При этом по оценкам специалистов китайские роботы менее технологичны и применяются в основном на элементарных сборочных работах, связанных с выпуском традиционных гаджетов и бытовой техники.

Вторым направлением Третьей производственной революции, а по мнению, Криса Андерсона, даже главной ее движущей силой является 3D-печать. В основе 3D-печати лежит технология под названием Additive Manufacturing, то есть аддитивное (впору сказать «поэтапное») изготовление. Метод подразумевает, что принтер послойно формирует изделие, пока оно не примет окончательный вид. 3D-принтеры не наносят на бумагу краску, а «выращивают» объект из пластмассы, металла или других материалов.

Методы трехмерной печати также заметно разнятся. 3D-принтер может слой за слоем наносить жидкий материал (например, керамику или пластик), который сразу же застывает. Широко используется более технологичный метод, где сырьем служит порошковый металл (например, сталь, титан, алюминий). В этом случае лазерный луч скользит по отдельным слоям и, согласно заданной программе, плавит и склеивает те или иные крупицы друг с другом. Существует еще множество различных типов 3D-печати. На конец 2013 года выпущено уже более тысячи моделей различных 3D-принтеров, рассчитанных как на принципиально различные методы печати и используемого материала, так и на совершенно различный бюджет. В настоящее время ряд крупных производителей 3D-принтеров выступили вместе с интернет-гигантами, типа Google и Amazon с предложением к правительству США бесплатно поставить 3D-принтеры сначала в подавляющее большинство, а затем и во все школы. А в последующем наладить обязательное обучение на уроках труда работе с 3D-принтерами.

Если на первом этапе 3D-принтеры в основном использовали гики и продвинутые дизайнеры, то затем наступила очередь инженеров и конструкторов. Ведущие компании стали активно использовать 3D-печать для моделирования. Затем 3D-печать пошла в массы. Например, выпускник Принстона Марчин Якубовски создал целую социальную сеть, объединяющую инженеров, конструкторов, энтузиастов 3D-печати, которые совместными усилиями разрабатывают Global Village Construction Set — все, что вам нужно в «глобальной деревне». В сети публикуются в открытом доступе 3D-чертежи, схемы, видеоинструкции, бюджеты и пользовательские инструкции. В результате появляется то, что К. Андерсон называет «индустрией облака» или «облачным производством». По его словам: «Вы загружаете в глобальное сетевое облако заказ на продукт, который вас интересует, где дальше это задание находит своего оптимального исполнителя, который может произвести это максимально быстро, качественно и дешево».

В текущем году произошел прорыв в области промышленного использования 3D-печати крупнейшими корпорациями. Линии 3D-печати в настоящее время строят Boing, Samsung, Siemens, Canon, General Electric и т. п. Из стадий опытных образцов и экспериментов на уровень массовой строительной технологии постепенно выходит использование 3D-печати для строительства коттеджей, небольших домов и других сооружений. В настоящее время мировой рынок продажи 3D-принтеров оценивался от 3 до 3,5 млрд. долларов и в среднем удваивается в течение полутора лет, т. е. следует знаменитому компьютерному Закону Мура.

Бесспорным лидером как в производстве 3D-принтеров, так и в их использовании являются Соединенные Штаты. На них приходится почти 40 % мирового производства 3D-принтеров. Около 10 % — доля Японии. Практически столько же приходится на Германию и Китай. Пятерку лидеров с 6 % замыкает Великобритания. Россия в сфере промышленного применения 3D-принтеров занимает десятое место. Что же касается применения 3D-принтеров, как основы минифабрик, то в России вместе с Африкой таких производств, по данным ведущего мирового эксперта в сфере 3D-печати, нет вообще, за исключением нескольких учебных лабораторий.

Третьим направлением новой производственной революции является производство новых материалов, включая материалы с заранее спроектированными свойствами, композитные материалы и т. п. Необходимость появления широчайшей гаммы новых материалов диктуется с одной стороны требованиями широкого внедрения экономичной, эффективной BD-печати, а с другой — развитием микроэлектроники, биотехнологий и т. п.

В свое время новое материаловедение связывали исключительно с наноматериалами, т. е. с новыми материалами, производимыми на основе миниатюризации. Однако действительность оказалась несколько иной. При всей важности нанотехнологий на сегодняшний день ключевое место заняло производство материалов с наперед заданными характеристиками, требуемыми с одной стороны для наилучшего выполнения изделием своих функций, а с другой — возможности использования для производства изделий новых технологических методов типа BD-печати. Лидерами в новом материаловедении и производстве принципиально новых материалов являются опять же Соединенные Штаты, Япония и Германия. Россия, несмотря на колоссальный научный, и частично технический задел, созданный еще в советские годы, благодаря достижениям институтов АН СССР и деятельности композитной промышленности, в настоящий момент не входит в число лидеров. Хотя отдельные разработки у российских ученых имеются. Ярким подтверждением этого стал факт присуждения Нобелевской премии по физике за 2010 год А. Гейму и К. Новоселову за новаторские эксперименты с графеном. Нобелевскую премию они получили, будучи уже гражданами Нидерландов и Великобритании, но работу проводили еще как сотрудники Научного центра РАН в Черноголовке.

Ключевым направлением Третьей производственной революции являются без сомнения биотехнологии в широком смысле этого слова. По сути, сюда входит индустрия индивидуализированных лекарств, на которые делают ставку и фармацевтические гиганты, и новые, молодые, быстроразвивающиеся компании в этой сфере. Сюда же относятся различные виды регенеративной медицины. Широко используются возможности 3D-печати для производства донорских органов. Сегодня это уже не фантастика, а прошедшая клинические испытания обыденность, которую взяли на вооружение, например, медицинские учреждения Франции, Германии, Соединенных Штатов и т. п.

Особым направлением является биоинформатика. Четыре года назад группе исследователей во главе с Джоном Крейгом Вентерем удалось впервые в истории создать искусственную жизнь, используя ДНК одного из вирусов. Теперь эта команда может, что называется, производить новые виды бактерий и живых организмов прямо из компьютера. Дж. Вентер так и заявил, что им удалось сделать «первый самовоспроизводящийся биологический вид на планете, родителем которого является компьютер». В 2009 году, после приема у Б. Обамы исследования хотели засекретить. Но в итоге приняли решение открыть разработки миру. Сегодня, по мнению Дж. Вентера, синтетическая биология — это «мощнейший набор инструментов, который в ближайшие годы приведет к созданию эффективных вакцин против самых различных заболеваний, начиная от гриппа, заканчивая СПИДом». Правда, он же предупредил о страшной опасности, попади эти инструменты в руки террористов и экстремистов.

Нельзя не отметить, что вплоть до 1991 года советская микробиология и биоинженерия занимали лидирующие позиции в мире. По оценкам американских экспертов, благодаря существованию специализированного российского комитета — Главмикробиопрома, с большой сетью подведомственных научно-исследовательских и производственных центров и учебных институтов, Советский Союз заметно опережал другие страны мира по многим направлениям биотехнологий и генной инженерии. Однако затем, под флагом борьбы с биологическим оружием и в условиях погрома высокотехнологичных отраслей отечественной промышленности, значительная доля потенциала оказалась утерянной. Хотя, по оценкам зарубежных экспертов, при должной мобилизации сил Россия может, базируясь на имеющихся разработках и достижениях действующих научных школах, диаспоре российских биотехнологов, работающих за рубежом, наверстать упущенное.

Первая и Вторая производственные революции в корне меняли основной энергетический источник. Если первая промышленная революция была реализована на угле, то вторая производственная революция стала детищем нефти и электричества. В отличие от других направлений, относительно энергетического базиса Третьей производственной революции единодушия среди специалистов нет. В частности, автор первой и самой популярной в свое время книги о Третьей производственной революции, Дж. Рифкин являлся убежденным сторонником «зеленой», возобновляемой энергетики. Более того, он стал одним из инициаторов разработки принятого в ЕС плана, связанного с закрытием АЭС, сокращением использования, по его мнению, экологически вредных электростанций на угле, нефти и т. п. Сегодня европейские промышленники, отдавая должное Дж. Рифкину в других областях, часто и недобрым словом поминают его в части «озеленения» энергетики, а также продвижения бредовых идей замены газа ветряками и подобными шалостями «зеленых».

Без излишнего шума большинство теоретиков, а главное — практиков на высоких правительственных постах, отвечающих на Третью производственную революцию, считают, что будущее принадлежит не возобновляемым источникам энергии, а принципиально новым видам ядерной энергетики, прогрессивным технологиям добычи газа и нефтесодержащих элементов, а также совершенно новым типам энергетики.

Стержневой составляющей, пронизывающей все технологические кластеры Третьей производственной революции и превращающей их в единый технологический пакет, являются без сомнения, информационные технологии. Применительно к теме Третьей производственной революции в структуре информационных технологий выделяются три ключевые составляющие.

Первая. Это — Большие Данные. Большие Данные — это сбор, хранение, оцифровка, обработка и предоставление в удобном для пользователя виде в любое время и в любой точке всей совокупности сведений о тех или иных событиях, процессах, явлениях и т. п. Ключевым в Больших Данных является то, что они позволяют работать именно со всей информацией в режиме онлайн. Главным является слово «всей». У пользователя Больших Данных имеется вся картина, не зависящая как раньше от каких-либо выборок, ограничений по источникам, времени предоставления данных и т. п. Большие Данные могут включать в себя любые форматы — от таблиц до потокового видео, от оцифровки старых отчетов, до текстовой записи, сделанной теми или иными источниками. Никогда раньше в истории человечества у лиц, занимающихся анализом, прогнозированием, конструкторскоинженерной деятельностью, принятием решений не было возможности оперировать со всей информацией. Причем, не просто оперировать, а получать эту информацию в удобном и доступном для восприятия виде. Сегодня безусловными лидерами в сфере Больших Данных являются США, Великобритания, Япония и Китай. В этих странах имеется большое количество платформ, обеспечивающих работу с Большими Данными, специальные курсы подготовки, множество центров, где компании могут получить консультации или услуги, связаннее с Большими Данными.

В России, надо прямо сказать, ситуация плачевная. Притом, что в нашей стране разработана мощнейшая алгоритмическая и математическая база для интеллектуального анализа Больших Данных, самих Данных по большому счету нет. То, что у нас называют Большими Данными в подавляющей части — это уже много лет применяемая за рубежом традиционная бизнес-аналитика. Специалисты по Большим Данным в стране пока не готовятся. Нет ускоренных центров переподготовки. У нас издана на сегодняшний день единственная книга, посвященная этой теме, которая носит скорее не учебный, а научно-популярный характер (В. Майер-Шенбергер и К. Кукьер «Большие Данные. Революция, которая изменит то, как мы живем, работаем и мыслим»).

Сами по себе Большие Данные являются важнейшим государственным и корпоративным активом, который при должном использовании обеспечивает их владельцам устрашающее интеллектуальное превосходство и деловое доминирование.

Вторая. Это — когнитивные вычисления и экспертные системы. За последние два-три года Соединенным Штатам и частично Великобритании удалось осуществить подлинный прорыв в области создания экспертных систем, базирующихся на так называемых когнитивных вычислениях. В основу когнитивных вычислений заложены программы, в определенной степени моделирующие и имитирующие некоторые известные психофизиологические процессы. За счет этого созданы программы, которые облают возможностями самодописываться и совершенствоваться, учитывая допущенные ими при решении тех или иных задач ошибки. Наиболее известной экспертной системой, базирующейся на когнитивных вычислениях, стал знаменитый компьютер Watson корпорации IBM, победивший во вполне человеческой игре «Своя игра». После победы на игровом поле Watson показал высокие результаты как экспертная система в медицинской онкологии, фармацевтике, полицейских расследованиях, биржевом деле. По оценкам различных экспертов в ближайшие 7-12 лет он может вытеснить до 70 % работников, занимающихся рутинным умственным трудом в самых различных сферах деятельности. Главное даже не в этом. Экспертные системы дают их обладателям и пользователям огромную интеллектуальную мощь, ставя на службу богатство человеческого знания, помноженного на мощь вычислительных алгоритмов. При этом надо отметить, что IBM уже не является монополистом. Об активной работе в этом направлении объявили Google, Facebook, Amazon.com и проч.

Третья. Это — облачные и распределенные вычисления. Как нетрудно заметить, огромные мощности и программные ресурсы, потребные для работы с Большими Данными, когнитивными вычислениями, созданием мощных экспертных систем класса Watson по карману только крупнейшим корпорациям. В этих условиях развитие облачных распределенных вычислений, т. е. создание платформ, которыми одновременно могут пользоваться десятки, сотни, а то и миллионы пользователей, делает Большие Данные, когнитивные вычисления и мощнейшие экспертные системы доступными для самого маленького бизнеса и отдельных граждан. Уже сегодня компания IBM открыла для сторонних разработчиков облачный Watson, и они делают программы под заказ для небольшого бизнеса.

Иными словами, три составляющих информационных технологий позволяют наделить децентрализованные маленькие и сверхмаленькие производства на основе робототехники, BD-печати, биотехнологий и проч. мощнейшими интеллектуальными ресурсами, которыми сегодня располагают только крупнейшие корпорации.

Правда, ценой такого наделения и вообще широкого использования интеллектуальных облачных технологий является отказ от прокламируемой рядом пионеров

Третьей индустриальной революции, типа Дж. Рифкина и К. Андерсона, исключительно демократического, полностью сетевого характера Третьей индустриальной революции, где не будет места иерархии. Это, конечно же, иллюзия. Но она ни в коей мере не отменяет будущее, которое наступает в странах, где разворачивается Третья индустриальная революция буквально не по дням, а по часам.

В настоящее время информационные технологии являются своего рода платформой технологического развития, точно так же как во время Второй производственной революции такой платформой выступало машиностроение. Наступает эра цифрового производства.

Цифровое производство приобретает самые неожиданные формы. В настоящее время несколько американских компаний, занятых производством роботов и 3D-принтеров, включая Google, заняты реализацией проекта Factory-in-a-Day. Первые такого рода минизаводы предполагается запустить уже в 2015 году. Проект должен позволить разворачивать автоматизированное производство не только на крупных предприятиях, но и на средних, мелких и сверхмелких не более чем за 24 часа. Эти заводы комплектуются гибкими многофункциональными роботами, 3D-принтерами, лазерными резаками и т. п. Роботы, принтеры и другое оборудование поставляются с уже загруженными в них наиболее популярными программами, обеспечивающими их эффективную работу. Т. е. завод поставляется примерно так, как сегодня продается смартфон или планшетник с предустановленным ПО. Все необходимое в течение дня можно получить из облака. Заблаговременно, до поставки предприятия, его владельцы и персонал получают учебный курс работы на предприятии с компьютерной игрой, эмулирующей и обучающей реальной деятельности. В ходе эксплуатации завода 24 часа в сутки его пользователям обеспечивается техническая поддержка и консультации со стороны изготовителя оборудования и софта. Плюс из облака имеется возможность подгружать необходимые дополнительные программы, получать экспертные советы, обрабатывать Большие Данные.

Еще дальше пошли производители фаблабов. Эти производственные лаборатории оснащаются многофункциональными станками, 3D-принтерами, другими необходимыми приспособлениями. Особенность этих лабораторий состоит в том, что они не только позволяют произвести в натуре ту или иную разработку или изобретение, но и обладают потенциалом для собственного расширенного производства. Т. е. фаблаб спроектирован таким образом, что, используя имеющееся оборудование, способен достраивать и расширять имеющийся функционал. Никогда раньше такого не предусматривалось. Хорошо известно, что всегда существовали предприятия по производству средств производства для производства средств производства и т. п. Теперь же в рамках одного предприятия можно расширять и само предприятие и производить средства производства, и предметы для конечного персонифицированного пользователя.

Идеолог фаблабов — преподаватель Массачусетского технологического института Нил Гершенфельд доказывал, что производственная революция уже произошла, только она находится в латентной стадии: «Охват сети интернет каждый год удваивался в течение примерно десяти лет. Казалось, что интернет возник из ниоткуда, но на самом деле он просто долгое время развивался и мало кто его замечал. То же сейчас происходит с фа-блабами. Или другая параллель: когда только стали появляться персональные компьютеры, почти все производители больших компьютеров решили, что это игрушки, что-то несерьезное. И все они потерпели крах, кроме IBM. То же и с новыми машинами для цифрового производства: они замещают привычную промышленность и создают новую, подрывая сложившийся порядок».

В мире насчитываются уже сотни, а в следующем году будут созданы и тысячи фаблабов. В 2013 году первый фаблаб в России был открыт в Москве на базе МИСИС Н. Гершенфельдом.

Одним из первых плодов ранней стадии Третьей производственной революции становится возврат производства в Америку и Европу. В 2013 году более половины компаний с оборотом миллиард долларов, объявило, что в ближайшие несколько лет полностью вернет производство из Китая и других азиатских стран в Соединенные Штаты. В США за последнее время темпы роста промышленности превышают динамику многих других секторов экономики. Создано более 500 тыс. несезонных рабочих мест. Это, конечно, не идет ни в какое сравнение с 6 млн. рабочих мест, потерянных промышленностью США. Но это места в своей массе, отвечающие требованиям Третьей производственной революции с соответствующими показателями производительности и эффективности.

Следует также иметь в виду, что 75 % новых разработок и технологий и почти 90 % новых, зарегистрированных патентов создаются в США именно в сфере промышленного производства. Нельзя также не отметить, что в настоящее время Соединенные Штаты контролируют более 65 % высокотехнологичных разработок и 55 % высокотехнологичных патентов в мире.

Подобные процессы активно разворачивается в Южной Корее, Японии. Началась реиндустриализация Великобритании. Спохватилась Германия, длительное время почивавшая на лаврах самой успешной высокоиндустриальной экономики XXI века. Пытается развернуть у себя Третью производственную революцию и Китай. Хотя именно в Китае в силу чрезвычайно высокой избыточной доли сельского работоспособного населения, и занятости традиционным индустриальным трудом основной части городского населения реализовать достижения Третьей индустриальной революции очень и очень тяжело. А что же Россия?

Данный текст является ознакомительным фрагментом.