أسرار و تقنيات الجيل الرابع من الصناعات

المدونة / الرقمنة

نحن في خضم تحول كبير فيما يتعلق بالطريقة التي نُصنع بها المنتجات بفضل التحول الرقمي، هذا التحول أصبح مؤثر للغاية لدرجة أنه يطلق عليه مصطلح الجيل الرابع من الصناعات، أو Industry 4.0 لتمثيل الثورة الصناعية الرابعة، وعلى الرغم من أن البعض يرفض مصطلح Industry 4.0 باعتباره مجرد مصطلح طنان للتسويق، إلا أن التحولات الرقمية الهائلة التي تحدث في التصنيع تحت هذا المصطلح تستحق اهتمامنا، ولذلك سنعرض في هذا المقال مفهوم الجيل الرابع من الصناعات، وأهميته في الصناعة.

ما هي الثورة الصناعية الرابعة؟

جاءت الثورة الصناعية الأولى مع ظهور الميكنة والطاقة البخارية والطاقة المائية، وأعقب ذلك الثورة الصناعية الثانية التي دارت حول خطوط الإنتاج والتجميع الضخم باستخدام الكهرباء، ومن ثم جاءت الثورة الصناعية الثالثة مع الإلكترونيات، والأنظمة والأتمتة، مما أدى إلى الثورة الصناعية الرابعة المرتبطة بالأنظمة الفيزيائية السيبرانية.

ما هي تقنيات الجيل الرابع من الصناعات؟

تتعدد تقنيات الجيل الرابع من الصناعات "Industry 4.0" وهي:

إنترنت الأشياء (IoT)

يعد إنترنت الأشياء (IoT) مكونًا رئيسيًا للمصانع الذكية، حيث تجهز الآلات الموجودة في تلك المؤسسات بأجهزة استشعار "IP" الذي يسمح للأجهزة بالاتصال بالأجهزة الأخرى التي تدعم الويب، تتيح هذه الميكنة والاتصال إمكانية جمع كميات كبيرة من البيانات القيمة، وتحليلها وتبادلها.

الحوسبة السحابية

تعرف الحوسبة السحابية بأنها حجر الزاوية في أي استراتيجية تتعلق بالجيل الرابع من الصناعات، ويتطلب الإدراك الكامل للتصنيع الذكي الاتصال والتكامل بين الهندسة وسلسلة التوريد والإنتاج والمبيعات والتوزيع والخدمة، وتساعد الحوسبة السحابية على جعل ذلك ممكنًا.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن معالجة الكمية الكبيرة من البيانات التي يتم تخزينها وتحليلها بشكل أكثر كفاءة وفعالية، ويمكن للحوسبة السحابية أيضًا أن تقلل من تكاليف بدء التشغيل للشركات المصنعة الصغيرة والمتوسطة الحجم التي يمكنها تحديد حجم احتياجاتها وتوسيع نطاقها مع نمو أعمالهم.

الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي

يسمح الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي للشركات بالاستفادة الكاملة من حجم المعلومات التي يتم إنشاؤها ليس فقط في المؤسسة أو المصنع، ولكن عبر وحدات الأعمال الخاصة بهم، وحتى من الشركاء ومصادر الجهات الخارجية.

يمكن للذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي توفير الرؤية، والتنبؤ، وأتمتة العمليات التجارية، على سبيل المثال: الآلات الصناعية عرضة للانهيار أثناء عملية الإنتاج، ويمكن أن يساعد استخدام البيانات التي تم جمعها من هذه الشركات في إجراء الصيانة التنبؤية بناءً على خوارزميات التعلم الآلي، مما يؤدي إلى زيادة وقت التشغيل وزيادة الكفاءة.

حوسبة الحافة

تعمل حوسبة الحافة على تحويل الموارد من مراكز البيانات المركزية والسحابات إلى الأجهزة،ويعمل هذا على تقليل وقت الاستجابة من وقت إنتاج البيانات إلى وقت الاستجابة المطلوب، على سبيل المثال: قد يتطلب اكتشاف مشكلة تتعلق بالسلامة أو الجودة العودة الفورية للجهاز، ويعني استخدام الحوسبة المتطورة أيضًا أن البيانات تبقى بالقرب من مصدرها، مما يقلل من مخاطر الأمان.

الأمن الإلكتروني

لم تفكر شركات التصنيع سابقًا في أهمية الأمن السيبراني أو الأنظمة الفيزيائية السيبرانية، لكن الاتصال بالمعدات التشغيلية في المصنع أو المجال الذي يتيح عمليات تصنيع أكثر كفاءة يكشف أيضًا عن مسارات دخول جديدة للهجمات والبرامج الضارة، عند إجراء تحول رقمي إلى Industry 4.0، من الضروري أن تفكر في نهج للأمن السيبراني يشمل معدات تكنولوجيا المعلومات والتكنولوجيا التشغيلية.

التوأم الرقمي

أتاح التحول الرقمي الذي يوفره الجيل الرابع من الصناعات للمصنعين إنشاء توائم رقمية تمثل نسخًا افتراضية مماثلة للعمليات وخطوط الإنتاج والمصانع وسلاسل التوريد، ويتم إنشاء التوأم الرقمي عن طريق سحب البيانات من مستشعرات IoT والأجهزة و PLCs والكائنات الأخرى المتصلة بالإنترنت.

يمكن للمصنعين استخدام التوائم الرقمية للمساعدة في زيادة الإنتاجية، وتحسين سير العمل، وتصميم منتجات جديدة، من خلال محاكاة عملية الإنتاج، على سبيل المثال: يمكن للمصنعين اختبار التغييرات على العملية لإيجاد طرق تقلل وقت التوقف عن العمل أو تحسن السعة.

تحليل البيانات لاتخاذ القرار الأمثل

تنتج أجهزة الاستشعار المدمجة والآلات المترابطة قدرًا كبيرًا من البيانات الضخمة لشركات التصنيع، يمكن أن يساعد تحليل البيانات الشركات المصنعة على استكشاف الاتجاهات التاريخية، وتحديد الأنماط واتخاذ قرارات أفضل.

كذلك يمكن للمصانع الذكية استخدام بيانات من قطاعات أخرى في المؤسسة ونظامها الممتد من الموردين، والموزعين؛ لإنشاء رؤى أعمق، من خلال النظر إلى البيانات من الموارد البشرية أو المبيعات أو التخزين، يمكن للمصنعين اتخاذ قرارات الإنتاج بناءً على هوامش المبيعات والموظفين، ويمكن إنشاء تمثيل رقمي كامل للعمليات كـ "توأم رقمي".

تكامل تكنولوجيا المعلومات

تعتمد بنية شبكة المصنع الذكي على الترابط،حيث يسهل استهلاك البيانات في الوقت الفعلي التي يتم جمعها من أجهزة الاستشعار والأجهزة والآلات الموجودة في المصنع واستخدامها على الفور، فضلًا عن مشاركتها عبر المكونات الأخرى في حزمة برامج المؤسسة، بما في ذلك تخطيط موارد المؤسسة، وإدارة الأعمال الأخرى.

التصنيع حسب الطلب

يمكن للمصانع الذكية إنتاج سلع مخصصة تلبي احتياجات العملاء بشكل أكثر فعالية من حيث التكلفة، في الواقع، يطمح المصنعون في العديد من قطاعات الصناعة إلى تحقيق "حجم حصة واحدة" بطريقة اقتصادية، من خلال استخدام تطبيقات برامج المحاكاة المتقدمة والمواد والتقنيات الجديدة مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكن للمصنعين إنشاء مجموعات صغيرة من العناصر المتخصصة لعملاء معينين بسهولة، بينما كانت الثورة الصناعية الأولى تدور حول الإنتاج الضخم، فإن الجيل الرابع من الصناعات يدور حول التخصيص الشامل.

الموردين

تعتمد العمليات الصناعية على سلسلة توريد تتسم بالشفافية والفعالية، والتي يجب أن تتكامل مع عمليات الإنتاج كجزء من استراتيجية الجيل الرابع من الصناعات القوية، ويؤدي هذا إلى تغيير طريقة موارد الشركات المصنعة لموادها الخام وتسليم منتجاتها النهائية، قمن خلال مشاركة بعض بيانات الإنتاج مع الموردين، يمكن للمصنعين جدولة عمليات التسليم بشكل أفضل.

على سبيل المثال، إذا كان خط التجميع يعاني من اضطراب، فيمكن إعادة توجيه عمليات التسليم أو تأخيرها لتقليل الوقت الضائع أو التكلفة، بالإضافة إلى ذلك، فمن خلال دراسة بيانات الطقس وشركاء النقل وتجار التجزئة، يمكن للشركات استخدام الشحن التنبئي لإرسال البضائع النهائية في الوقت المناسب لتلبية طلب المستهلك.

الجيل الرابع من الصناعات وهندسة تقنية المعلومات متعددة الأوساط السحابية المختلطة

يعد بناء بنية تحتية مختلطة متعددة الأوساط السحابية مكونًا رئيسيًا في التحول الرقمي للمصنعين الذين يسعون إلى الاستفادة من Industry 4.0، Hybrid multicloud يقصد به عندما يكون لدى الشركة اثنين أو أكثر من السحابة العامة والخاصة لإدارة أعباء عمل الحوسبة الخاصة بهم.

يمنحهم هذا القدرة على تحسين أعباء العمل الخاصة بهم عبر جميع السحابات الخاصة بهم، حيث أن بعض البيئات مناسبة بشكل أفضل أو أكثر فعالية من حيث التكلفة لأوضاع عمل معينة، يمكن للمصنعين الذين يبحثون عن التحول الرقمي نقل أعباء العمل الحالية من موقعهم المحلي إلى أفضل بيئة سحابية ممكنة.

تحسين حوسبة Industry 3.0

عندما تم إدخال أجهزة الكمبيوتر في الجيل الثالث من الصناعات، كان الاعتماد عليها بسيطًا لأنها كانت تقنية جديدة تمامًا، لكن الآن، وفي المستقبل مع تطور Industry 4.0، فإن أجهزة الكمبيوتر أصبحت متصلة مع بعضها البعض وتساعد في اتخاذ القرارات دون تدخل بشري.

فالمزج بين الأنظمة السيبرانية الفيزيائية، وإنترنت الأشياء، وإنترنت الأنظمة، يجعل الجيل الرابع من  الصناعات شيء ممكن والمصنع الذكي حقيقة واقعة.

ذلك نتيجة لدعم الأجهزة الذكية التي تزداد ذكاءً مع وصولها إلى المزيد من البيانات، ستصبح مؤسساتنا ومصانعنا أكثر كفاءة وإنتاجية وأقل إهدارًا، في النهاية، فإن هذه الآلات ترتبط ببعضها رقميًا وتقوم بإنشاء ومشاركة المعلومات التي تؤدي إلى إظهار القوة الحقيقية لـ Industry 4.0.

فوائد الجيل الرابع من الصناعات

على الرغم من أن العديد من المنظمات قد لا تزال تنكر كيف يمكن أن تؤثر Industry 4.0 على أعمالهم،فإن العديد من المنظمات الأخرى تنفذ التغييرات وتستعد لمستقبل ذكي، وتعمل الآلات على تحسين أعمالها، فيما يلي عدد قليل من التطبيقات الممكنة التي يوفرها الجيل الرابع من الصناعات:

تحديد الفرص

نظرًا لأن الأجهزة المتصلة تجمع حجمًا هائلًا من البيانات التي يمكن أن تفيد في الصيانة والأداء وغيرها من المشكلات، فضلاً عن تحليل تلك البيانات لتحديد الأنماط والرؤى التي سيكون من المستحيل على الإنسان القيام بها في إطار زمني معقول، تقدم Industry 4.0  فرصة للمصنعين لتحسين عملياتهم بسرعة وكفاءة، باستخدام البيانات من أجهزة الاستشعار في أجهزته.

على سبيل المقال: حدد منجم ذهب أفريقي مشكلة في مستويات الأكسجين أثناء الترشيح، وبمجرد إصلاحها، كانوا قادرين على زيادة عائداتهم بنسبة 3.7٪، مما وفر لهم 20 مليون دولار سنويًا.

تحسين اللوجيستيات وسلاسل التوريد

يمكن لسلاسل التوريد المتصلة أن تعدل عند تقديم معلومات جديدة،على سبيل المثال: إذا أدى تأخير الطقس إلى ربط الشحنة، فيمكن للنظام المتصل التكيف بشكل استباقي مع هذا الواقع وتعديل أولويات التصنيع.

المعدات والمركبات المستقلة

توجد ساحات شحن تستخدم الرافعات والشاحنات المستقلة، لتبسيط العمليات.

الروبوتات

أصبحت الروبوتات متاحة الآن للشركات الكبيرة ذات الميزانيات الكبرى، وهي متاحة الآن للمؤسسات من جميع الأحجام، وتتمكن من انتقاء المنتجات في المستودع وتجهيزها للشحن، يمكن للروبوتات المستقلة أن تدعم الشركات المصنعة بسرعة وأمان.

على سبيل المثال: تنقل الروبوتات البضائع حول مستودعات أمازون وتقلل أيضًا من التكاليف، وتسمح باستخدام أفضل لمساحة الأرضية لمتاجر التجزئة عبر الإنترنت.

الطباعة ثلاثية الأبعاد

لقد تحسنت هذه التقنية بشكل كبير في العقد الماضي، وتطورت من الاستخدام الأساسي للنماذج الأولية إلى الإنتاج الفعلي، لقد فتح التقدم في استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد الكثير من الاحتمالات للإنتاج.

بينما لا يزال الجيل الرابع من الصناعات يتطور وقد لا تكون لدينا الصورة الكاملة حتى ننظر إلى ما ستكون عليه تلك الصناعة بعد 30 عامًا من الآن، فإن الشركات التي تتبنى تلك التقنيات تدرك إمكانات Industry 4.0، وتعمل هذه الشركات أيضًا على رفع مهارات القوى العاملة لتولي مسؤوليات عمل جديدة تعتمد على الجيل الرابع من الصناعات.


tags :
tags

نشر :

إضافة تعليق جديد

 تم إضافة التعليق بنجاح
خطأ: برجاء إعادة المحاولة