Бережливые инновации: Делать лучше с меньшими затратами - Джайдип Прабху

быстро обучается, ее производительность стремительно растет. С инструментами BM клиенты могут производить несколько версий продукта – или несколько продуктов – на одной сборочной линии, что сокращает дорогостоящие переналадки. BM оценивает: по сравнению с традиционными заводами ее микрозаводы сокращают уровень брака на 88% и повышают производительность на 66%. Сегодня микрозаводы BM автоматизируют производство индивидуализированных высококлассных серверов, используемых в дата-центрах ИИ.

Вместо того чтобы приобретать эти микрозаводы в собственное владение, производители теперь могут получать доступ к услугам распределенного производства по требованию, точно так же, как мы с вами, вместо того чтобы владеть автомобилем, можем пользоваться услугами по вызову такси от Uber или Lyft где и когда захотим. Xometry из Гейтерсберга, штат Мэриленд, – рынок производства по требованию, использующий ИИ для быстрого выявления и соединения американских стартапов и крупных производителей, таких как GE и Dell, с мировой сетью из 10 000 высокоспециализированных механических цехов, расположенных в 50 странах и способных быстро производить качественные, экономически эффективные детали, изготовляемые на заказ. Xometry позволяет испытывающим финансовые трудности владельцам небольших заводов в США и Европе получить доступ к глобальным рынкам и непрерывно эксплуатировать свои станки, получая тем самым стабильный доход.

«Микроботы» – это передовая технология, обещающая уменьшить крупные заводы до размера муравья. Исследователи в ведущих американских университетах разрабатывают следующее поколение крошечных роботов, называемых микроботами, размером всего 1 мм. Эти микроботы очень мобильны, они питаются от множества возобновляемых источников энергии и могут выполнять сложные задачи, работая вместе.

В Кремниевой долине, например, уже упоминавшийся SRI приступил к проектированию микророботов размером с насекомое, недорогих и перемещающихся в пространстве под воздействием внешнего электромагнитного поля. Эти шустрые микророботы позволяют надежно контролировать широкий спектр процессов в жидких средах и твердотельных материалах, включая полупроводниковые. Запустив высокомобильный рой таких «насекомых», например, в микрозавод, мы можем с высокой точностью и качеством производить сколь угодно миниатюрные детали. И микророботы будут делать это быстрее, дешевле и надежнее любого громоздкого и дорогостоящего механического оборудования сегодняшнего дня. Исследователи из Технологического института Джорджии под руководством Азаде Ансари создали «микроботов-щетинок», крошечных 3D-печатных роботов (всего 2 мм в ширину), которые быстро передвигаются, используя различные вибрации в окружающей среде (ультразвук, сонар или даже акустические динамики). Эти микроботы, питаемые одной электромагнитной катушкой, могут совместно выполнять сложные задачи, такие как доставка микродоз лекарств или восстановление повреждений внутри человеческого тела.

Инвестируют средства в микропроизводства и крупные корпорации. GE совместно с инновационной компанией Local Motors, работающей по принципу открытого аппаратного обеспечения, организовала в Луисвилле, штат Кентукки, микрозавод FirstBuild. На нем местные жители и глобальная сеть новаторов могут совместными усилиями за короткие сроки и экономно создавать бытовую электротехнику нового поколения, используя гибкие методы цифрового моделирования, 3D-печати, быстрого итерирования и производства продуктов малыми партиями. Микрозавод GE также поможет местному сообществу быстро претворять в жизнь перспективные общественно полезные идеи.

FirstBuild уже вывел на рынок инновационные продукты вроде индукционной варочной панели и машины для варки холодного кофе, возымевшие некоторый успех. После Луисвилла GE внедрила микрозавод FirstBuild в Китае и Индии. Желая применить с большей пользой опыт с FirstBuild, GE запустила в 2018 году Giddy – виртуальную платформу совместных инноваций, предназначенную для компаний, которые хотят создавать новые продукты совместно с глобальным сообществом дизайнеров и изобретателей. Цель Giddy – не дать клиентам «рыбу» (единственный инновационный продукт), а научить их «ловить рыбу» (бережливый метод систематического создания инноваций быстрее, лучше, дешевле). «Мы явно выходим за рамки нашей традиционной бизнес-модели, продавая то, как можно производить продукты, а не то, что мы производим», – отмечает Рик Хассельбек, коммерческий директор GE Appliances. В 2016 году китайская промышленная компания Haier приобрела GE Appliances, которая продолжает работать независимо.

Выходя за рамки традиционной модели промышленного производства, концепция изготовления ресурсосберегающих инновационных продуктов на базе микроцехов, фабрик и лабораторий обещает трансформировать динамику не только производства потребительских товаров. В частности, в энергетике развитых стран после Второй мировой войны складывалась тенденция к строительству все более крупных электростанций. В результате к сегодняшнему дню производство электроэнергии сосредоточено на немногочисленных гигантских ТЭЦ, АЭС и ГЭС, от которых она распределяется конечным потребителям по сетям магистральных ЛЭП протяженностью в сотни и тысячи километров. Централизованные энергосети характеризуются дорогостоящей инфраструктурой, высокой ресурсоемкостью, дороговизной в эксплуатации и техническом обслуживании и уязвимостью перед стихийными бедствиями, терактами и техногенными авариями, наподобие тех, что привели к массовому отключению от энергоснабжения всей северо-восточной части США в 2003 году и Калифорнии в 2019-м.

В наши дни, однако, на смену традиционным энергосетям приходят распределенные (децентрализованные) энергосистемы, основанные на использовании относительно небольших электрогенераторов, по возможности размещаемых максимально близко к основным локализациям энергопотребления. Подобная миниатюризация объектов энергетики становится осуществимой благодаря прогрессу в разработке технологий получения электроэнергии из возобновляемых источников, делающему производство энергии в малых масштабах все более доступным и рентабельным. Мощность типичной ТЭЦ – порядка 1 ГВт, ветрогенератора – 2–3 МВт, а солнечно-батарейной панели – максимум несколько киловатт. Иными словами, генерация электроэнергии теперь может иметь в 1 млн раз меньший масштаб.

Эти мини-установки по выработке энергии – они бывают как подключаемыми к сети, так и автономными – могут быть быстро развернуты или активированы во время внезапного скачка спроса (например, во время экстремальных зим), непредвиденного отключения электроэнергии (например, в результате стихийного бедствия, такого как ураган «Сэнди», который опустошил все восточное побережье США в 2012 году и нанес ущерб в $70 млрд) – или добровольного (как те, что производились по всей Калифорнии в октябре 2019 года во избежание риска катастрофических лесных пожаров, вызванных линиями электропередач). В 2024 году Wood Mackenzie прогнозировала, что США добавят 217 ГВт мощности распределенных энергетических ресурсов до 2028 года. Ожидается, что инвестиции в технологии распределенной энергетики вырастут с $281 млрд в 2022 году до $744 млрд к 2030-му.

Почувствовав серьезную рыночную возможность, крупные промышленные игроки, такие как ABB, Enel X, ENGIE, GE, Siemens и Schneider Electric, теперь предлагают комплексные решения для бизнеса и сообществ по строительству и эксплуатации распределенных энергосистем.

Schneider Electric спроектировала и развернула более 350 проектов передовых микросетей только в Северной Америке. После того как округ Монтгомери в Мэриленде с населением в 1 млн человек пережил массовые отключения электроэнергии, вызванные разрушительным штормом, в нем воспользовались услугами Schneider, чтобы поддерживать работу критически важных объектов в случае отключения электроэнергии.

Итальянский энергетический гигант Enel теперь помогает гражданам и малым предприятиям, которые устанавливают фотоэлектрические системы или ветроэнергетические мини-системы, подавать свою избыточную энергию непосредственно в национальную сеть. По состоянию на 2024 год Enel уже подключила 2,4 млн «продуктивных потребителей» (клиентов, которые производят свою собственную энергию локально) к своим сетям, доведя общую распределенную возобновляемую мощность до 78 ГВт. Сегодня, по данным BloombergNEF, только 27% энергии Европы подается непосредственно в распределительные сети. Эта доля достигнет 50% к 2034 году.

С помощью Siemens