ما المقصود بالصناعة 4.0؟
تُعَد Industry 4.0 مرادفًا للتصنيع الذكي، وهي تجسيد للتحول الرقمي في هذا المجال، حيث تمكِّن من اتخاذ القرارات في الوقت الفعلي، وزيادة الإنتاجية والمرونة والرشاقة، ما يُحدِث ثورة في طريقة تصنيع الشركات لمنتجاتها وتحسينها وتوزيعها.
كيف تغيِّر تقنيات Industry 4.0 قطاع التصنيع؟
يعمل المصنِّعون على دمج تقنيات جديدة، مثل إنترنت الأشياء (IoT)، والحوسبة السحابية والتحليلات، والذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي، في منشآتهم الإنتاجية وفي مختلَف عملياتهم التشغيلية.
يتم تزويد المصانع الذكية بأجهزة استشعار متقدمة، وبرمجيات مدمجة، وروبوتات تعمل على جمع البيانات وتحليلها، ما يُتيح اتخاذ قرارات أفضل.يتم تحقيق قيمة أعلى عندما يتم دمج بيانات عمليات الإنتاج مع البيانات التشغيلية من أنظمة تخطيط موارد المؤسسات (ERP)، وسلسلة التوريد، وخدمة العملاء، وغيرها من الأنظمة المؤسسية، ما يوفر مستويات جديدة كليًا من الرؤية والوضوح انطلاقًا من معلومات كانت معزولة سابقًا.
تؤدي هذه التقنيات الرقمية إلى زيادة الأتمتة، والصيانة التنبؤية، والتحسين الذاتي للعمليات، وقبل كل شيء، إلى مستوى جديد من الكفاءة وسرعة الاستجابة للعملاء لم يكن ممكنًا من قبل.
كشفت دراسة أجراها معهد IBM Institute for Business Values أن التصنيع الذكي يمكن أن يُسهم في تحسين اكتشاف عيوب الإنتاج بنسبة تصل إلى 50%، وزيادة العائدات بنسبة 20%.
يُتيح تطوير المصانع الذكية فرصة هائلة أمام قطاع التصنيع لدخول الثورة الصناعية الرابعة. يُسهم تحليل الكميات الهائلة من البيانات الكبيرة التي تم جمعها من أجهزة الاستشعار في أرضية المصنع في توفير رؤية فورية لأصول التصنيع، كما يقدِّم أدوات للصيانة التنبؤية بهدف تقليل فترات تعطُّل المعدات.
يؤدي استخدام أجهزة إنترنت الأشياء عالية التقنية في المصانع الذكية إلى زيادة الإنتاجية وتحسين الجودة. ويؤدي استبدال نماذج الفحص اليدوي برؤى بصرية مدعومة بالذكاء الاصطناعي إلى تقليل أخطاء التصنيع وتوفير المال والوقت. بأقل قدر من الاستثمار، يمكن لموظفي مراقبة الجودة إعداد هاتف ذكي متصل بالسحابة لمتابعة عمليات التصنيع من أي مكان. ومن خلال تطبيق خوارزميات التعلم الآلي، يمكن للمصنِّعين اكتشاف الأخطاء على الفور، بدلًا من اكتشافها في مراحل لاحقة عندما تكون تكلفة الإصلاح أعلى.
يمكن تطبيق مفاهيم وتقنيات Industry 4.0 في جميع أنواع الشركات الصناعية، بما في ذلك التصنيع المنفصل والتصنيع المستمر، بالإضافة إلى قطاعات النفط والغاز، والتعدين، وغيرها من المجالات الصناعية.
النشرة الإخبارية الخاصة بالمجال
أحدث الأخبار التقنية، مدعومة برؤى خبراء
ابقَ على اطلاع دومًا بأهم—اتجاهات المجال وأكثرها إثارة للفضول—بشأن الذكاء الاصطناعي والأتمتة والبيانات وغيرها الكثير مع نشرة Think الإخبارية. راجع بيان الخصوصية لشركة IBM.
سيتم تسليم اشتراكك باللغة الإنجليزية. ستجد رابط إلغاء الاشتراك في كل رسالة إخبارية. يمكنك إدارة اشتراكاتك أو إلغاء اشتراكك هنا. راجع بيان خصوصية IBM لمزيد من المعلومات.
الثورة الصناعية الأولى
بدأت الثورة الصناعية الأولى في أواخر القرن الثامن عشر في بريطانيا، وساعدت على تمكين الإنتاج الضخم باستخدام الطاقة المائية والبخارية بدلًا من الطاقة البشرية والحيوانية البحتة. تم تصنيع المنتجات النهائية باستخدام الآلات بدلًا من إنتاجها يدويًا بمجهود شاق.
الثورة الصناعية الثانية
بعد قرن من الزمان، أدخلت الثورة الصناعية الثانية خطوط التجميع واستخدام النفط والغاز والطاقة الكهربائية. أدَّت مصادر الطاقة الجديدة، إلى جانب وسائل الاتصال المتقدمة مثل الهاتف والتلغراف، إلى إدخال الإنتاج الضخم ونوع من الأتمتة في العمليات التصنيعية.
الثورة الصناعية الثالثة
أضافت الثورة الصناعية الثالثة، التي بدأت في منتصف القرن العشرين، أجهزة الكمبيوتر والاتصالات المتقدمة وتحليلات البيانات إلى عمليات التصنيع. بدأت رقمنة المصانع من خلال تضمين وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) في الآلات للمساعدة على أتمتة بعض العمليات وجمع البيانات ومشاركتها.
الثورة الصناعية الرابعة
نحن الآن في الثورة الصناعية الرابعة، والتي يُشار إليها أيضًا باسم Industry 4.0. في ظل تزايد الأتمتة واعتماد الآلات الذكية والمصانع الذكية، تُسهم البيانات المدروسة في تحسين كفاءة وإنتاجية تصنيع السلع عبر سلسلة القيمة. تم تحسين المرونة لتمكين الشركات المصنِّعة من تلبية احتياجات العملاء بشكل أفضل من خلال التخصيص الشامل، مع السعي لتحقيق الكفاءة حتى في حالات الإنتاج بوحدة واحدة. ومن خلال جمع المزيد من البيانات من المصنع ودمج ذلك مع البيانات التشغيلية الأخرى للمؤسسة، يمكن للمصنع الذكي تحقيق شفافية المعلومات واتخاذ قرارات أفضل.
يُعَد إنترنت الأشياء مكونًا أساسيًا للمصانع الذكية. يتم تزويد الآلات في أرض المصنع بمستشعرات تحتوي على عنوان IP، ما يُتيح لها الاتصال بأجهزة أخرى تدعم الاتصال عبر الإنترنت. تُتيح هذه الأتمتة والاتصال إمكانية جمع كميات كبيرة من البيانات القيّمة وتحليلها وتبادلها.
تُعَد الحوسبة السحابية حجر الزاوية في أي استراتيجية Industry 4.0. يتطلب التطبيق الكامل للتصنيع الذكي تحقيق الترابط والتكامل بين الهندسة وسلسلة التوريد والإنتاج والمبيعات والتوزيع والخدمات. تساعد السحابة على جعل ذلك ممكنًا. بالإضافة إلى ذلك، يمكن معالجة الكمية الكبيرة عادةً من البيانات التي يتم تخزينها وتحليلها بشكل أكثر كفاءة وفاعلية من حيث التكلفة باستخدام السحابة. يمكن للحوسبة السحابية أيضًا تقليل تكاليف بدء التشغيل للمصنِّعين الصغار والمتوسطين الذين يمكنهم تحديد حجم احتياجاتهم بشكل مناسب والتوسُّع مع نمو أعمالهم.
يُتيح الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي لشركات التصنيع الاستفادة الكاملة من الكم الهائل من المعلومات التي يتم إنتاجها، ليس فقط في أرض المصنع، بل أيضًا عبر وحدات الأعمال المختلفة، وحتى من الشركاء والمصادر الخارجية. يمكن للذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي إنشاء رؤى توفِّر الرؤية والقدرة على التنبؤ وأتمتة العمليات وعمليات الأعمال. على سبيل المثال، تكون الآلات الصناعية عرضة للتعطل أثناء عملية الإنتاج. واستخدام البيانات التي تم جمعها من هذه الأصول يمكن أن يساعد الأعمال على إجراء الصيانة التنبؤية بناءً على خوارزميات التعلم الآلي، ما يؤدي إلى زيادة مدة التشغيل وزيادة الكفاءة.
تتطلب عمليات الإنتاج في الوقت الفعلي إجراء بعض تحليلات البيانات في "الحافة" - أي في المكان الذي يتم فيه إنشاء البيانات. يؤدي هذا إلى تقليل وقت زمن الانتقال من وقت إنتاج البيانات إلى وقت الحاجة إلى الاستجابة. على سبيل المثال، قد يتطلب كشف مشكلة تتعلق بالسلامة أو الجودة اتخاذ إجراء في زمن شبه حقيقي باستخدام المعدات. قد يكون الوقت اللازم لإرسال البيانات إلى سحابة المؤسسة ثم إعادتها إلى أرض المصنع طويلًا جدًا ويعتمد على موثوقية الشبكة. يعني استخدام حوسبة الحافة أيضًا أن البيانات تظل بالقرب من مصدرها، ما يقلل من المخاطر الأمنية.
لم تراعِ شركات التصنيع دائمًا أهمية الأمن الإلكتروني أو الأنظمة الإلكترونية المادية. ومع ذلك ، فإن اتصال المعدات التشغيلية نفسها في المصنع أو المجال (OT) الذي يتيح عمليات تصنيع أكثر كفاءة يكشف أيضًا عن مسارات دخول جديدة للهجمات الخبيثة والبرامج الضارة. عند إجراء تحول رقمي إلى Industry 4.0 ، من الضروري التفكير في نهج للأمن الإلكتروني يشمل تكنولوجيا المعلومات ومعدات التكنولوجيا التشغيلية.
أتاحت التحوُّلات الرقمية التي وفّرتها The digital transformation offered by Industry 4.0 الرابعة للمصنّعين إنشاء توائم رقمية تُعَد نسخًا افتراضية للعمليات وخطوط الإنتاج والمصانع وسلاسل التوريد. يتم إنشاء التوأم الرقمي من خلال جمع البيانات من أجهزة الاستشعار إنترنت الأشياء والأجهزة ووحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) وغيرها من الكائنات المتصلة بالإنترنت. يمكن للشركات المصنّعة استخدام التوأم الرقمي للمساعدة على زيادة الإنتاجية وتحسين سير العمل وتصميم منتجات جديدة. من خلال محاكاة عملية الإنتاج، على سبيل المثال، يمكن للمصنِّعين اختبار التغييرات التي يتم إجراؤها على العملية لإيجاد طرق لتقليل فترة التعطل أو تحسين السعة.
تحليل البيانات لصناعة القرار المُثلى
تُنتج أجهزة الاستشعار المدمجة وأدوات الآلات المترابطة كميات ضخمة من البيانات الضخمة لصالح شركات التصنيع. يمكن أن تساعد تحليلات البيانات الشركات المصنِّعة على التحقيق في التوجهات التاريخية وتحديد الأنماط واتخاذ قرارات أفضل. يمكن للمصانع الذكية أيضًا استخدام البيانات من أجزاء أخرى من المؤسسة ومن النظام البنائي الموسَّع من الموردين والموزعين لتوفير رؤًى أعمق. من خلال النظر إلى البيانات من الموارد البشرية أو المبيعات أو التخزين، يمكن للمصنِّعين اتخاذ قرارات الإنتاج بناءً على هوامش المبيعات والموظفين. يمكن إنشاء تمثيل رقمي كامل للعمليات "كتوأم رقمي".
تكامل تكنولوجيا المعلومات والتكنولوجيا التشغيلية
تعتمد بنية الشبكة في المصنع الذكي على الترابط بين الأنظمة. يمكن استخدام البيانات الفورية التي يتم جمعها من أجهزة الاستشعار والأجهزة والآلات في أرض المصنع مباشرةً من قِبَل أصول أخرى في المصنع، كما يمكن مشاركتها مع عناصر أخرى في بنية البرمجيات المؤسسية، بما في ذلك أنظمة تخطيط موارد المؤسسات (ERP) وبرامج إدارة الأعمال الأخرى.
التصنيع حسب الطلب
يمكن للمصانع الذكية إنتاج سلع مخصصة تلبي احتياجات كل عميل بشكل أكثر فاعلية من حيث التكلفة. في الواقع، يسعى المصنِّعون في العديد من القطاعات الصناعية إلى تحقيق إنتاج بوحدة واحدة فقط بطريقة اقتصادية. من خلال استخدام تطبيقات البرمجيات المتقدمة للمحاكاة، والمواد والتقنيات الحديثة مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكن للمصنِّعين إنتاج دفعات صغيرة من المنتجات المتخصصة بسهولة لتلبية احتياجات عملاء محددين. بينما ركَّزت الثورة الصناعية الأولى على الإنتاج الكمي، تتمحور الثورة الصناعية الرابعة حول التخصيص الشامل.
سلسلة التوريد
تعتمد العمليات الصناعية على سلسلة توريد شفافة وفعَّالة، يجب دمجها مع العمليات الإنتاجية ضمن استراتيجية Industry 4.0 قوية. يُغيّر ذلك الطريقة التي يعتمد عليها المصنِّعون للحصول على المواد الخام وتسليم المنتجات النهائية. ومن خلال مشاركة بعض بيانات الإنتاج مع المورِّدين، يمكن للمصنِّعين جدولة عمليات التسليم بشكل أكثر دقة. على سبيل المثال، إذا تعرض خط التجميع لعطل، يمكن إعادة توجيه أو تأجيل عمليات التسليم لتقليل الهدر في الوقت أو التكاليف. كذلك، من خلال تحليل بيانات الطقس وشركات النقل وتجار التجزئة، يمكن للشركات استخدام الشحن التنبؤي لإرسال المنتجات النهائية في الوقت المناسب تمامًا لتلبية الطلب الاستهلاكي. تُعَد تقنية سلسلة الكتل (البلوك تشين) من التقنيات الصاعدة التي تُسهم في تحقيق الشفافية داخل سلاسل التوريد.
يُعَد إنشاء بنية تحتية هجينة متعددة السحب لتكنولوجيا المعلومات عنصرًا أساسيًا في التحول الرقمي للمصنِّعين الذين يسعون إلى الاستفادة من Industry 4.0. الحوسبة الهجينة متعددة السُحب تعني أن تمتلك الشركة سحابتين أو أكثر من السُحب العامة والخاصة لإدارة أعباء عملها الحوسبية. ويمنحهم ذلك القدرة على تحسين توزيع أعباء العمل عبر جميع السُحب، إذ إن بعض البيئات تكون أكثر ملاءمة أو أقل تكلفة لأنواع معينة من أعباء الأعمال. يمكن للمصنِّعين الساعين إلى التحول الرقمي وبيئة آمنة ومفتوحة نقل أعباء العمل الحالية من مواقعهم المحلية إلى البيئة السحابية الأنسب.