نسل چهارم صنعت یا همان Industry 4.0 انقلابی در نحوه تولید محصولات و توزیع محصولات توسط شرکت ها ایجاد کرده است. تولید کنندگان در حال ادغام فناوری های جدید معرفی شده در انقلاب چهارم صنعتی از جمله اینترنت اشیا (IoT)، محاسبات ابری و تجزیه و تحلیل داده‌ها، هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی در تجهیزات و در طول خط تولید هستند.
این کارخانه‌ها به حسگرهای پیشرفته، نرم‌افزارهای تعبیه شده و روباتیک هوشمند مجهز شده‌اند تا داده‌ها را جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل کنند و امکان تصمیم گیری بهتر را برای مدیران فراهم سازند. در این انقلاب صنعتی داده‌های عملیات تولید با سیستم داده های یکپارچه، زنجیره تامین، خدمات مشتری و سایر سیستم‌های سازمانی ترکیب شده‌اند تا سطوح جدیدی از دسترسی به اطلاعات را برای درک و بینش بهتر مدیران فراهم کنند.
این فناوری‌های دیجیتال منجر به افزایش اتوماسیون، تعمیر و نگهداری پیش بینی شده و بهینه‌سازی فرآیند شده اند و از همه مهمتر سطح جدیدی از کارایی و پاسخگویی به مشتریان را که قبلاً امکان‌پذیر نبود در دسترس شرکت‌ها قرار داده است.
توسعه کارخانه های هوشمند فرصتی باورنکردنی برای صنعت تولید است تا با ورود به انقلاب صنعتی نسل چهارم بهره‌وری را به شکل قابل توجهی افزایش دهد.
تجزیه و تحلیل حجم زیادی از داده‌های جمع آوری شده از حسگرها در محیط کارخانه، نگرش واقع بینانه ای در مورد ظرفیت تولید را به ارمغان می آورد و می‌تواند ابزارهایی را برای انجام تعمیرات پیش بینی شونده به منظور به حداقل رساندن خرابی‌ها برنامه ریزی کند.
استفاده از دستگاه های IoT با فناوری پیشرفته در کارخانه های هوشمند منجر به بهره‌وری بالاتر و بهبود کیفیت می‌شود. بعلاوه، جایگزینی مدل‌های تجاری بازرسی دستی با حسگرهای بصری مبتنی بر هوش مصنوعی، خطاهای تولید را به طرز چشمگیری کاهش می‌دهد و در هزینه و زمان صرفه‌جویی می‌کند. با حداقل سرمایه گذاری، پرسنل کنترل کیفیت می‌توانند یک گوشی هوشمند متصل به فضای ابری راه‌اندازی کنند تا فرآیندهای تولید را تقریباً از هر نقطه نظارت کنند. با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین، تولید کنندگان می‌توانند خطاها را فوراً تشخیص دهند، تا هزینه‌های تعمیر را پایین نگه دارند.
مفاهیم و فناوری‌های Industry 4.0 را می‌توان در انواع شرکت‌های صنعتی، از جمله تولید گسسته و فرآیندی، تولیدات نفت و گاز، معدن و سایر بخش‌های صنعتی پساده سازی کرد.
به منظور درک بهتر انقلاب صنعتی نسل 4، مرروری بر انقلاب های صنعتی پیش از آن ارده می دهیم.
از بخار تا حسگر: سیر تاریخی انقلاب های صنعتی
اولین انقلاب صنعتی
اولین انقلاب صنعتی در اواخر قرن 18 در بریتانیا، به تولید انبوه با استفاده از نیروی آب و بخار به جای نیروی انسانی و حیوانی دست منجر شد. از این به بعد کالاها به جای تولید با دست با ماشین آلات ساخته می‌شدند.
انقلاب صنعتی دوم
یک قرن بعد، انقلاب صنعتی دوم راه اندازی خطوط مونتاژ با استفاده از انرژی نفت، گاز و برق بود. این منابع انرژی، همراه با ارتباطات پیشرفته تر از طریق تلفن و تلگراف، تولید انبوه و درجاتی از اتوماسیون را برای فرآیندهای تولید به ارمغان آورند.
انقلاب صنعتی سوم
در اواسط قرن بیستم سومین انقلاب صنعتی رخ داد که کامپیوترها، شبکه‌های مخابرات پیشرفته و تجزیه و تحلیل داده ها به فرآیندهای تولید اضافه شدند. دیجیتالی شدن کارخانه ها با به کار گیری کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) در ماشین آلات برای کمک به خودکارسازی برخی از فرآیندها و جمع آوری و به اشتراک گذاری داده ها آغاز شد.
انقلاب صنعتی چهارم
ما اکنون در چهارمین انقلاب صنعتی هستیم که به آن Industry 4.0 نیز می‌گویند. مشخصه این انقلاب افزایش اتوماسیون و بکارگیری ماشین‌ها و کارخانه‌های هوشمند، داده‌های آگاهانه به تولید کالاها با کارایی و بهره‌وری بیشتر در سراسر زنجیره ارزش است.
قابلیت سفارشی سازی انبوه به دلیل انعطاف پیش آمده در خط تولید برای تولید کنندگان فراهم شده است تا در نهایت محصولات دقیقا مطابق با نیاز مشتریان و خواست جامعه و با هدف کارایی بالاتر تولید و توزیع شوند.
با جمع آوری داده های بیشتر از عملیات رخ داده در کارخانه و ترکیب آن با سایر داده های عملیات سازمانی، یک کارخانه هوشمند می‌تواند به شفافیت اطلاعات و تصمیم گیری های بهتر کمک کند.
فناوری هایی انقلاب صنعتی چهارم کدامند؟
اینترنت اشیا (IoT)
اینترنت اشیا (IoT) مولفه کلیدی در فرایند هوشمند سازی کارخانه ها در انقلاب صنعتی چهارم است. ماشین‌های فعال در سالن‌های تولید کارخانه مجهز به حسگرهایی با آدرس IP مشخصی هستند که امکان اتصال به سایر دستگاه‌های متصل به وب را فراهم می‌کند. این مکانیزاسیون و اتصال تجهیزات به یکدیگر امکان جمع آوری، تجزیه و تحلیل و مبادله حجم زیادی از داده های ارزشمند را فراهم می‌کند.
پردازش ابری
پردازش ابری سنگ بنای هر استراتژی Industry 4.0 است. تحقق کامل تولید هوشمند نیازمند اتصال و ادغام مهندسی، زنجیره تامین، تولید، فروش و توزیع و خدمات است. فضای پردازش ابری کمک می‌کند که این امر امکان پذیر شود. علاوه بر این، معمولاً حجم زیادی از داده‌هایی که ذخیره و تجزیه و تحلیل می‌شوند را می‌توان با درصد کارآمدی بالاتر و مقرون به صرفه تر با فضای ابر پردازش کرد.
هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی (Artificial Intelligence & Machine Learning)
هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی برای شرکت‌های تولیدی این امکان را فراهم می‌کند که از اطلاعات تولید شده توسط اینترنت اشیا نه تنها در کارخانه، بلکه در سراسر واحدهای تجاری خود و حتی برای همکاری با شرکا و دیگر اشخاص ثالث استفاده کنند. هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی می‌توانند بینش‌هایی ایجاد کنند که قابلیت مشاهده، پیش‌بینی و اتوماسیون عملیات و فرآیندهای تجاری تسهیل گردد. به عنوان مثال؛ ماشین های صنعتی در طول فرآیند تولید مستعد خراب شدن هستند. استفاده از داده‌های جمع‌آوری شده از این تجهیزات می‌تواند به کسب‌وکارها کمک کند تا تعمیر و نگهداری پیش‌بینی شده‌ای را بر اساس الگوریتم‌های یادگیری ماشین انجام دهند و در نتیجه زمان به‌روزرسانی دقیق‌تر همراه با کارایی بالاتری تعیین شود.
پردازش اطلاعات در لحظه
الزامات عملیات تولید بلادرنگ به این معنی است که برخی از تجزیه و تحلیل داده ها باید در “همان لحظه” انجام شود؛ یعنی جایی که داده ها ایجاد می‌شوند. این امر تأخیر در زمان تولید را کاهش داده و زمان پاسخ گویی به مشتریان را به حداقل می‌رساند. به عنوان مثال؛ تشخیص یک مشکل ایمنی یا کیفیت ممکن است نیاز به اقدام فوری داشته باشد. زمان مورد نیاز برای ارسال داده ها به ابر سازمانی و سپس بازگشت به سالن تولید کارخانه ممکن است بسیار طولانی باشد و کارایی سیستم را در لحظه دچار اختلال کند. استفاده از محاسبات بی‌درنگ (محاسبات لبه) به این معنی است که داده ها در نزدیکی منبع خود باقی می‌مانند و خطرات امنیتی کاهش می‌یابد.
امنیت سایبری
شرکت های تولیدی همیشه اهمیت امنیت سایبری یا سیستم های فیزیکی سایبری را در نظر نگرفته اند. با این حال، اتصال تجهیزات عملیاتی در کارخانه که فرآیندهای تولید کارآمدتر را ممکن می‌سازد، مسیرهای ورود را برای حملات مخرب و بدافزارها نیز فراهم می‌سازد. هنگام ایجاد تغییر دیجیتال در انقلاب صنعتی چهارم، در نظر گرفتن یک رویکرد امنیت سایبری که تجهیزات IT و OT را پوشش دهد ضروری است.
ویژگی های یک کارخانه هوشمند در انقلاب صنعتی چهارم
تجزیه و تحلیل داده ها برای تصمیم گیری بهینه در لحظه انجام می‌شود؛
حسگرهای تعبیه شده و ماشین آلات به هم پیوسته حجم قابل توجهی از داده های بزرگ را برای شرکت های تولیدی تولید می‌کنند. تجزیه و تحلیل داده ها می‌تواند به تولیدکنندگان کمک کند تا تغییرات روندها را بررسی کنند، الگوها را شناسایی کنند و تصمیمات بهتری بگیرند. کارخانه‌های هوشمند همچنین می‌توانند از داده‌های سایر بخش‌های سازمان و اکوسیستم توسعه یافته‌شان از تأمین کنندگان و توزیع کنندگان برای ایجاد نگرشی عمیق‌تر در تدوین استراتژی های خود استفاده کنند. با مشاهده لحظه ای داده‌های منابع انسانی، فروش یا انبارداری، تولیدکنندگان می‌توانند بر اساس حاشیه فروش و پرسنل در مورد تولید تصمیم گیری کنند.
سیستم IT-OT با هم ادغام شده‌اند؛
معماری شبکه کارخانه هوشمند به اتصال متقابل تجهیزات بستگی دارد. داده‌های جمع‌آوری‌شده از حسگرها، دستگاه‌ها و ماشین‌های موجود در کارخانه را می‌توان بلافاصله توسط دیگر تجهیزات کارخانه در فرآیند اجرایی پیاده سازی کرد. همچنین می‌توان با استفاده از نرم افزاها دیتای دریافتی از هوش مصنوعی را برای برنامه ریزی منابع انسانی و سایر بخش های مدیریتی به کار گرفت.
امکان تولید سفارشی سازی انبوه فراهم شده است؛
کارخانه‌های هوشمند می‌توانند کالاهای سفارشی سازی شده‌ای را تولید کنند که نیازهای تک تک مشتریان را به صورت هدفمند تر برآورده کند. در واقع، در بسیاری از بخش‌های صنعتی، سازندگان تمایل دارند به روش های اقتصادی تر سفارشی سازی محصول دست یابند.
با استفاده از نرم افزارهای شبیه سازی پیشرفته، مواد و فناوری های جدید مانند چاپ سه بعدی، تولیدکنندگان می‌توانند به راحتی دسته های کوچکی از اقلام تخصصی را برای مشتریان خاص تولید کنند. در حالی که اولین انقلاب صنعتی مربوط به تولید انبوه بود، Industry 4.0 در مورد سفارشی سازی انبوه است.
زنجیره تامین و تولید شفاف است؛
بخشی از تغییرات بنیادی عمیق در انقلاب صنعتی چهارم شفافیت عملیات صنعتی یک زنجیره و کارآمد است. اینکه تولیدکنندگان مواد خام خود را تامین می‌کنند و محصولات نهایی خود را تحویل می‌دهند از ابتدا تا انتها در یک سیستم شفاف ثبت شده و هر لحظه امکان گزارش گیری دارد. با به اشتراک گذاشتن برخی از داده های تولید با تامین کنندگان، تولیدکنندگان می‌توانند تحویل کالا را بهتر برنامه ریزی کنند. برای مثال، اگر یک خط مونتاژ با اختلال مواجه شود، می‌توان همان لحظه مسیر تحویل را تغییر داد یا آن را به تأخیر انداخت تا هزینه‌های مراحل بعدی کاهش یابد.
علاوه بر این، با مطالعه شرایط آب و هوایی، شرایط حمل و نقل و داده‌های خرده فروشی، شرکت‌ها می‌توانند از حمل و نقل پیش بینی شده‌ای برای ارسال کالاهای نهایی در زمان مناسب متناسب با تقاضای مصرف‌کننده استفاده کنند.
