Дипломная работа: Тематический анализ исследований в области Индустрии 4.0

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ВЫСШАЯ ШКОЛА ЭКОНОМИКИ»

Факультет бизнеса и менеджмента

Тематический анализ исследований в области Индустрии 4.0

Умергалина Нурзиля Рустамовна

Москва 2020

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИНДУСТРИЯ 4.0: ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ, КОМПОНЕНТЫ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ

1.1 История развития Индустрии 4.0

1.2 Определение понятия Индустрии 4.0

1.3Компоненты Индустрии 4.0

1.4 Современное состояние Индустрии 4.0

ГЛАВА 2. БИБЛИОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В ОБЛАСТИ ИНДУСТРИИ 4.0

2.1 Понятие и основные направления библиометрического анализа

2.2 Тематическое моделирование

2.3 Применение библиометрического анализа в области Индустрии 4.0

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ИНДУСТРИИ 4.0

3.1 Сбор и обработка данных

3.2 Анализ данных с использованием инструмента VOSviewer

3.3 Анализ данных с использованием инструмента Knime Analytics

3.4 Оценка современного состояния исследований в области Индустрии 4.0

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день человечество стоит на пороге четвертой промышленной революции, которая предполагает переход на полностью цифровое производство. Индустрия 4.0 рассматривается как фундаментальный сдвиг парадигмы в промышленном производстве. В развитых странах данную концепцию рассматривают как стратегический план развития промышленности.

Индустрия 4.0 включает в себя различные цифровые технологии такие как «Большие данные», «Интернет вещей», «Облачные вычисления» и т. д. Ценность концепции Индустрии 4.0 заключается в объединении этих элементов в целостную экосистему. Многие из этих технологий уже давно применяются на практике, только по отдельности. Но сочетание этих идей в одной единой концепции дает огромное преимущество для производственных компаний.

В последние годы произошел резкий скачок технологического развития, что привело к ускорению прогресса во многих областях. Вследствие этого стремительно растет интерес к принципам Индустрии 4.0 как у компаний, так и у ученых. Количество научных публикаций на тему четвертой промышленной революции стремительно увеличивается. Однако очень мало обширных исследований, которые позволяют получить данные о структуре, динамике и закономерностях развития Индустрии 4.0. Для определения тенденций четвертой промышленной революции необходимо провести тематический анализ публикаций в области Индустрии 4.0.

Актуальность данной работы состоит в том, что в условиях быстро развивающихся технологий, стоя на пороге четвертой промышленной революции, важно понимать какие темы и технологии Индустрии 4.0 являются предметом особого внимания.

Существует два подхода исследования информационных потоков: направление, основанное на количественных показателях и направление, которое позволяет выявить взаимосвязь различных научных факторов. В частности, во втором подходе особое внимание уделяется выявлению тем исследования, их динамике и взаимосвязи. Основным недостатком является то, что большинство библиометрических исследований используют неформальные и субъективные подходы к определению темы. Однако существует ряд формальных методов, позволяющих идентифицировать темы в корпусе документов на основе частотности слов.

Библиометрический анализ публикаций в области Индустрии 4.0 можно встретить в работе Filippo Chiarello и др. [32]. Авторы провели анализ публикаций для выявления отраслевых технологий Индустрии 4.0. Главной целью данного исследования являлось создание общей семантики для четвертой промышленной революции. Авторам удалось классифицировать технологии Индустрии 4.0 и выявить наиболее развитые из них.

Стоить отметить работу Sachin S. Kamble и соавторов, которые ставили задачу определить статус исследований в области Индустрии 4.0 [34]. Авторам удалось выявить основные темы публикаций и ключевые технологии четвертой промышленной революции. Они также определили различные исследовательские подходы и принципы Индустрии 4.0.

Pranab K. Muhuri и другие провели детальный библиометрический анализ публикаций в области Индустрии 4.0 [33]. Они выявили высокопродуктивных авторов, наиболее влиятельных авторов, распространённые ключевые слова, продвинутые страны и институты. Однако данные количественные показатели не позволяют в полном объеме определить основные темы публикаций.

Целью исследовательской работы является выявление основных тем публикаций в области Индустрии 4.0 с 2011 года на основе тематического анализа.

Объектом исследования является концепция четвертой промышленной революции, ее структура и основные технологии.

Предметом исследования является тематический анализ публикаций в области Индустрии 4.0.

Для достижения цели исследования в магистерской диссертации были поставлены следующие задачи:

Изучить и систематизировать данные о четвертой промышленной революции

Определить наиболее быстроразвивающиеся технологии Индустрии 4.0

Изучить понятие библиометрического анализа и тематического моделирования

Проанализировать работы авторов, которые применяли методы библиометрического анализа

Провести библиометрический анализ публикаций

Провести тематический анализ публикаций с помощью различных инструментов

Определить основные тенденции развития промышленности на основе полученных данных

Для проведения библиометрического анализа в данной работе применялся метод контент-анализа, статистический и тезаурусный метод. Метод латентного размещения Дирихле (LDA) использовался для проведения тематического анализа.

Научная новизна данной исследовательской работы заключается в выявлении основных технологий и тем Индустрии 4.0, с использованием формальных методов тематического анализа, что сможет оказать существенное влияние на процесс цифровизации производства.

Данная магистерская диссертация состоит из 3 глав. Первая глава посвящена теоретической базе Индустрии 4.0. В этой главе определяются основные понятия и компоненты Индустрии 4.0. Также в данной главе выявляются наиболее быстроразвивающиеся сегменты рынка, связанные с четвертой промышленной революцией. Вторая глава посвящена определению понятий библиометрического анализа и тематического моделирования. В этой главе определены основные подходы и методы анализа, а также проведен сравнительный анализ применения этих подходов в различных работах. В третьей главе проводится библиометрический и тематический анализ публикаций в области Индустрии 4.0 с использованием различных инструментов визуализации. На основе полученных данных производится оценка современного состояния исследований в области Индустрии 4.0.

ГЛАВА 1. ИНДУСТРИЯ 4.0: ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ, КОМПОНЕНТЫ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ

1.1 История развития Индустрии 4.0

Понятие «Индустрия 4.0» впервые появилось в Германии как стратегический план развития промышленности, который предполагает переход на полностью цифровое производство. В производстве такого типа предполагается объединение промышленного оборудования и всех систем в едином информационном пространстве, что позволяет им взаимодействовать между собой и внешней средой без участия человека. Планируется, что полностью цифровое производство будет управляться интеллектуальными системами в режиме реального времени.

Термин «Индустрия 4.0» используется как синоним четвертой промышленной революции. Цифры «4.0» предполагают, что это направление развития промышленности имеет огромный потенциал, который приведет к четвертой индустриальной революции [1].

На рисунке 1 подробно описана схема развития мировой промышленности в разрезе промышленных революций.

Рис. 1. Развитие мировой промышленности в разрезе индустриальных революций (Источник: Статья «Индустрия 4.0» [2])

Первая промышленная революция, как известно, началась с изобретением парового двигателя, что привело к переходу от ручного труда к машинному.

Вторая промышленная революция связана с освоением электричества, а также изобретением конвейера, благодаря которому удалось создать массовое производство.

Третья индустриальная революция началась с изобретением компьютера и последующей эволюцией информационных технологий. Также данная промышленная революция характеризуется внедрением роботизированных систем.

Четвертая промышленная революция предполагает концепцию развития «умного производства», которая предусматривает, что оборудование на «умных фабриках» будет самостоятельно обмениваться необходимыми данными между собой и внешней средой. А также предполагается самонастройка и оптимизация производственных мощностей.

Основные результаты для каждого из этапов промышленных переворотов представлены в Таблице 1.

Таблица 1. Смена технологических укладов (промышленные революции)

Источник: Статья «На пороге четвертой промышленной революции»[3]

В результате первого промышленного переворота произошел переход от аграрной экономики к промышленному производству. Результатом второй промышленной революции является электрификация и поточное производство. Третья промышленная революция предполагает применение электронных и информационных систем, которые обеспечивают автоматизацию производственных процессов. Индустрия 4.0 предполагает создание «умных фабрик», взаимодействие основных элементов в единой информационной сети, автономное и распределенное производство и замену посредников на распределенные сети.

Таким образом, четвертая промышленная революция не за горами, и выведет нас на следующий уровень производства, где машины, системы и сотрудники взаимодействуют между собой, общаются и выполняют индивидуальные функции.

Однако четвертая промышленная революция, обычно называемая Индустрией 4.0, касается не только промышленности. Речь идет об общей трансформации с использованием цифровой интеграции и интеллектуальных систем. Для любой системы, которая рассматривается с точки зрения Индустрии 4.0, постоянная связь, человеческая помощь и децентрализованное принятие решений являются абсолютной необходимостью.

1.2 Определение понятия Индустрии 4.0

Понятие "Индустрия 4.0" было впервые использовано в 2011 году. Четвертая промышленная революция объединяет виртуальный и реальный мир с акцентом на инженерные приложения, такие как робототехника, автоматизация и оцифровка. Основными компонентами Индустрии 4.0 являются киберфизические системы, интернет вещей (IoT), аддитивное производство, виртуальная и дополненная реальность, облачные вычисления, аналитика больших данных, наука о данных и т.д. Различные исследования показали, что оцифровка продуктов и услуг стала необходимостью для здоровой промышленной экосистемы.

Индустрия 4.0 предполагает переход на полностью цифровое производство, в котором промышленное оборудование, сотрудники и все системы компании объединены в едином информационном пространстве, где система работает как голова, а оборудование как тело. Когда происходят изменения в данной системе, то она принимает решение, на основе проанализированных данных, и реализует это решение через другие системы и оборудование.

Такое информационное пространство позволит построить рабочие процессы таким образом, чтобы взаимодействовать с производственными продуктами, уменьшить количество производственных ошибок, а также при необходимости подстроиться под новые потребности клиентов. Главной особенностью такого рода «умных фабрик» является производство продукции в полностью автономном режиме [2].