انقلاب های صنعتی: به طور مشخص تا کنون چهار انقلاب صنعتی رخ داده یا در حال رخ دادن است؛ انقلاب صنعتی اول :استفاده از ماشین ها ،انقلاب صنعتی دوم :استفاده از برق(تولید انبوه) ، انقلاب صنعتی سوم: ظهور سیستم های اتوماسیون وکامپیوترها در صنعت(انقلاب دیجیتال) و انقلاب صنعتی چهارم که با خود،واژه کارخانه هوشمند را به همراه دارد که مربوط به حضور اینترنت اشیا به علاوه سیستمهای سایبر فیزیکال و پردازش ابری و هوش مصنوعی می باشد.
چالشی ترین کلمه در قرن 21 ،کلمه ی "Smart" بوده ،طوری که هر سال بخش عظیمی از تکنولوژی را در بر میگیرد؛ مانند :خانه هوشمند، شهر هوشمند، شبکه هوشمند و..... ولی اینبار چالشی تر از هر بار،یعنی کارخانه هوشمند ،که در بعضی مواقع از اصطلاحی به عنوان کارخانه چراغ خاموش هم استفاده می شود.
ابتدا باید این را بدانیم ،که کلمه ی smart factoryو industry4.0 ،دارای یک مفهوم یکسان هستند، اما کلمهindustry4.0 اصطلاح رایج آلمانی است و smart factory یک اصطلاح آمریکایی هست.
واژه industry 4.0 توسط موسس انجمن جهانی اقتصاد کلاوس شواب مطرح شد. به گفته او (این انقلاب،مرز میان قلمروهای فیزیکی ،دیجیتال و بیولوژیکی را کمرنگ می کند.)
در سال 2016 شواب، اولین بار دیدگاه خود را در خصوص چهارمین انقلاب صنعتی ،در جلسه سالیانه مجمع جهانی اقتصاد در شهر داووس سوئیس اعلام کرد، اما جالب است بدانید در سال 2011انقلاب صنعتی4،در نمایشگاه هانوفر آلمان معرفی شد و در سال2013 کشور آلمان ،برنامه ای به نام Industry4.0 راه اندازی کرد تا به این وسیله ،سیستم و شبکه هوشمند صنعتی را ایجاد کند که قادر به برقراری ارتباط با یکدیگر باشد.
کشور های آلمان و آمریکا ،دو کشور پیشرو در این صنعت هستند که آلمان بر تحقیقات در زمینه های فناورهای پایه برای تولید کنندگان مانند: حسگرهای هوشمند ، شبکه حسگر بی سیم وسیستم سایبر فیزیکال تمرکز دارد.
همانطور که شواب ذکر کرده، مرز قلمروهای فیزیکی و دیجیتال ،در حال کمرنگ شدن است و ما میتوانیم این را حس کنیم که روز به روز ،این مرزها در حال باریک تر شدن هستند که این باعث شده مرزهای فناوری ها هم در حال نزدیک شدن به هم باشند؛به طوری که رشته فناوری اطلاعات ،وارد صنعت برق و کنترل شده، که این خود جای تامل دارد.
در ابتدا، کارخانه هوشمند بیانگر ارتباط پیوسته عملگر با کنترل کننده و تبادل اطلاعات با فضای ابری است که پیاده سازی همین سیستم هم کار دشواری است، اما اگر با دید بهتری به این انقلاب صنعتی نگاه کنیم،می بینیم که این صنعت فراتر از یک پروسه ی کنترلی پیچیده هست؛ بلکه یک پروسه کنترلی است که می تواند برای هر مشتری متغیر باشد (که این به سفارشی سازی و انعطاف پذیری بسیار بالای آن اشاره دارد)
این جا دو نکته وجود دارد: اول اینکه محصول تولیدی کارخانه مثلا خودرو ،پس از تولید و فروش هم با کارخانه در ارتباط باشد و مثلا اطلاعاتی در مورد کارکرد ،مصرف،راندمان و... بدهد ونکته دوم اینکه ،ایجاد تغییرات دلخواه مشتری در محصول ،در روند تولید می باشد ،مثل انتخاب نوع رنگ، صندلی و...که بستگی به کمپانی مورد نظر دارد.
در صورت دریافت اطلاعات از محصول تولیدی و تجهیزات کارخانه و پردازش آن ،می توان برای پیش بینی فرسایش یا تشخیص عیوب و ارزیابی تجهیزات و محصول استفاده کرد ،معمولا این تحلیل ها تا 40 درصد باعث کاهش هزینه های نگهداری و تعمیر می شوند.
با روی کار آمدن صنعت نسل 4 انتظار می رود که سیستم های تولید 30% سریع تر و 25% کارآمدتر شوند؛در واقع صنعت 4 ما را به اجرا و پیاده سازی کامل یک سیستم اتوماسیونی بسیار نزدیک می کند و حتی در زمینه هایی فراتر از آن خواهد رفت.
همانطور که می دانید، واژه اتوماسیون به معنای ایجاد فرایندی است که محصول تولیدی بدون دخالت انسان یا با کمترین دخالت ممکن تولید شود.
یکی از شرکت های پیشرو در این زمینه ،شرکت ژاپنی فانوک می باشد که کارخانه هایی را به صورت چراغ خاموش احداث کرده و این کارخانه ها بدون نیاز به سوپروایزر ،به صورت 24 ساعت در حال تولید(PLC) هستند، در این کارخانه ها، فرایند تولید بدون دخالت انسان و به صورت کاملا خودکار انجام می شود ؛به صورتی که واقعا در بعضی از این کارخانه ها چراغی روشن نیست یا اصلا وجود ندارد.
برای ایجاد چنین کارخانه ای، نیاز است که هر بخشی از کارخانه و بخش تولید، به یک شبکه اینترنت اشیا متصل باشد که این شبکه مسئولیت اتصال،ارتباط و نظارت را دارد. اینترنت اشیا، کاربرد اتصال تجهیزات به شبکه اینترنت را دارد که از طریق آن ،می توانند با یکدیگر تعامل داشته باشند و این شروع اتصال و ارتباط دنیای فیزیکی با دنیای دیجیتال(مجازی) است.
اینجا سیستم های سایبر فیزیکال معنا پیدا می کنند ؛این سیستم مانند یک رابط بین دنیای مجازی و فیزیکی هستند که اطلاعات جمع آوری شده را به اطلاعات قابل اجرا تبدیل می کنند، این سیستم با تمامی عملگر ها،ایستگاها،خطوط کارخانه و...بایکدیگر ،از طریق اینترنت اشیا ارتباط دارند.
(باید این را مد نظر داشت که در کارخانه های هوشمند دستگاه ها و محصولات تولیدی دارای شناسه می باشند و با سیستم های کنترلی در ارتباط اند که این کار بیشتر با RFID یا وسایل مشابه آن انجام میشود).
سیستم های سایبر فیزیکال، توانایی این را دارند که در کارخانه به تنهایی تصمیم گیری کنند ، ویژگی دیگر این سیستم ها بلادرنگ بودن بسیار بالای آن است.
سپس اطلاعات برای پردازش،ذخیره سازی و اشتراک، به فضایابری خواهد رفت و در فضای ابری ،روی دیتا ها محاسبات و پردازش انجام خواهد شد و همینطور اطلاعات برای مدیر یا سوپروایزر، در صورت خواستن اطلاعات در دسترس است و نتیجه محاسبات به سیستم سایبر فیزیکال خواهد رفت و طبق آن دیتا ،دستورهایی صادر خواهد شد،این روند کلی یک کارخانه هوشمند می باشد.
همانطور که متوجه شدید هدف کلی این انقلاب، دیجیتالی سازی کارخانه و داشتن حداکثر تعامل است.
اینجا باید به چند نکته اشاره کرد؛ اینکه سیستم سایبر فیزیکال با اینترنت اشیا شباهت هایی دارند اما یکی نیستند و ارتباط بسیار زیادی
باهم دارند و دیگری این است که چرا این سیستم ها هنوز پیاده سازی نشده اند؟
زیرا اجرای کامل (cps)، به فناوری هایی مثل:
تحلیل کلان داده،پروتکل های ارتباطی، امنیت سایبری ، پهنای باند بسیار بالا و... نیاز دارد که هنوز به تحقیقات، آزمون و توسعه نیاز دارد تا بتوان از تمام ظرفیت سیستم سایبر فیزیکال و اینترنت اشیا صنعتی استفاده کرد و میتوان گفت، علم و تکنولوژی مورد نیاز به بلوغ کامل نرسیده است .
برای مثال فرض کنید تکنولوژی 5G چقدر در این صنعت حائز اهمیت است ، وجود آن باعث بالا رفتن سرعت و همینطور پهنای باند ما خواهد شد.
این تعاملی سازی، بین ربات ها و ماشین ها ،درانقلاب صنعتی چهارم شروع شده ودر آینده هم پیشرفت های زیادی در آن رخ خواهد داد.
صنعت4 ،در سال 2030 به اوج خود خواهد رسید و اما پیش بینی می شود این تعاملی سازی بین ماشین و انسان ،تا سال 2050ادامه داشته باشد.
می توان این نتیجه را گرفت که فناوری های بسیاری در صنعت نسل 4 حضور دارند و شاید می توان گفت هر ساله تعداد آن افزایش می یابد، فناوری هایی مانند واقعیت افزوده -ربات های تعاملی - بلاکچین - پرینتر سه بعدی و...که موارد مهم آن ذکر شد.
یکی دیگر از مباحث جالب ،ورود رمز ارز ها در حوضه اینترنت اشیا است که پیش بینی می شود ،کمتر از 5 سال دیگر به طورجدی تری بلاکچین و رمز ارزها وارد این حوضه شوند، یکی از این رمز ارز ها، IOTA است که با سرعت زیاد و بدون کارمزد است و برای این حوضه طراحی شده که قطعا بر روی صنعت هم تاثیر گذار خواهند بود.
فواید و چالش ها
مانند هر علم دیگری، این زمینه هم فواید و چالش های خود را دارد که مختصر به آن می پردازیم. این انقلاب باعث افزایش تولید(کمیت) - افزایش کیفیت محصول – امکان سفارشی سازی – انعطاف پذیری بالا - کاهش ضایعات و…….شده که قابلیت اطمینان بالای آن را میتوان از مهم ترین فواید آن ذکر کرد،مهم ترین چالش های آن: حریم شخصی(البته با بلاکچین این مشکل حل خواهد شد) و امنیت سایبری – بیکاری و نا برابری اقتصادی – تغییرات زیاد با سرعت و شتاب زیاد است که همسو شدن با آن کار مشکلی است.
نتیجه
چیزی که این انقلاب را از انقلاب های قبلی متمایز می کند تغییرات عمیق و نظام مند است که باعث تحولات عظیمی در اجتماع،اقتصاد، مدیریت و روش تولید در این صنعت می شود. مثلا در تمامی محصولات ساخته شده در حد امکان از فناوری اطلاعات استفاده میشود یا کارخانه هایی را در نظر بگیرید که بدون هیج نیروی انسانی، در حال کار با حداکثر تولید هست و بحث زمان تولید(lead time) محصول که در مهندسی صنایع بسیار حائز اهمیت است ،تغیرات بسیار وسیع و ریشه ای هستند.
کشورهایی که با انقلاب های صنعتی پیشین همسو نشدند تبدیل به کشورهای جهان سوم شدند ولی کشور هایی که با این انقلاب همراه نباشند ،عاقبتی بدتر در انتظار آنهاست و تبدیل به کشورهای فقیر و حاشیه نشین جهان خواهند شد.
پس کشور ها، شرکت ها و خود ما، باید با سرعت با این تغییرات رشد کنیم و خود را با آن وفق دهیم. به گفته کلاوس شواب ”در دنیای جدید ماهی های بزرگ ماهی های کوچک را نمی خورند،بلکه این ماهی های سریع هستند که ماهی های کند را می بلعند.”
در این مقاله کوتاه سعی کردم که یک دید جامع به شما بدهم و این پیشنهاد را دارم که در این صنعت از مهارت (T)بهره ببرید ؛ به معنای اینکه شما باید در یکی از این زمینه های گفته شده متخصص باشید و درسایر زمینه ها و حوزه های مربوطه، دارای اطلاعات عمومی خوبی باشید و اساس آن را بدانید.
