أمبر بيلا وينبرغ | خبيرة في استراتيجيات المحتوى | 16 أكتوبر 2023
تستخدم المصانع الذكية شبكة من الآلات والأجهزة والتقنيات المتقدمة لأتمتة عمليات التصنيع واتخاذ قرارات أكثر ذكاءً.
قالت الغالبية العظمى من المشاركين في استطلاع عام 2023 الذي أجرته شركة Rockwell Automation وشمل 1350 شركة مصنعة في 13 بلدًا إنهم يستخدمون أو يخططون لاستخدام تقنيات التصنيع الذكية، والتي تشمل إنترنت الأشياء الصناعية (IIoT) وتحليلات البيانات القائمة على الذكاء الاصطناعي والتوائم الرقمية وأمن المعلومات المتقدمة، على مدار العام أو العامين المقبلين. ومن بين أهدافها: تحسين جودة المنتج، وخفض التكاليف، وزيادة الربحية، وبناء قوة عاملة أكثر مهارة.
لكن ضعف عدد المصنعين الذين شاركوا في استطلاع عام 2022 قالوا إنهم قلقون من تخلفهم عن منافسيهم عندما يتعلق الأمر بتبني أحدث التقنيات. قال ثلث المصنعين الذين شملهم الاستطلاع إن المجموعة الواسعة من الأنظمة والمنصات التي يمكن الاختيار من بينها تؤدي إلى "شلل تكنولوجي". فيما يلي دليل لمساعدة المصنعين على تجنب هذا الشلل في بناء مصانعهم الذكية.
النقاط الرئيسة
تنطوي المصانع الذكية على العديد من التقنيات التي يجب أن تتكامل مع بعضها البعض، لذا فإن التخطيط أمر ضروري. يجب على المصنعين تقييم التقنيات التي سيستخدمونها ووضع مؤشرات أداء رئيسية لقياس تأثيرها. على سبيل المثال، لقياس مدى فاعلية تجهيز آلة ما بأجهزة استشعار تشير إلى الحاجة إلى الصيانة، قد يقيس المصنعون فعالية المعدات الإجمالية (OEE). يأخذ مؤشر الأداء الرئيسي هذا في الاعتبار مقدار الوقت المتاح للماكينة للإنتاج وسرعة عملها وجودة مخرجاتها. يمكن أن يساعد تتبع الفاعلية الإجمالية للعمالة (OLE)، أو الاستخدام والأداء والجودة الإجمالية للقوى العاملة في الشركة المصنعة، في تحديد قيمة إضافة الروبوتات إلى خط الإنتاج.
وفي الوقت نفسه، سيحتاج المصنعون إلى تدريب الموظفين أو توظيف أشخاص جدد. على سبيل المثال، تولد المصانع الذكية كميات ضخمة من البيانات التي يتم جمعها من أجهزة الاستشعار على عدد لا يُحصى من الآلات والأجهزة. يجب أن يفهم الموظفون كيفية إعداد أجهزة الاستشعار هذه وصيانتها، بما في ذلك البرامج التي تتحكم فيها، واستخدام المعلومات التي تولدها لتحسين معدل التشغيل والتشغيل والصيانة واستخدام السعة وفعالية التكلفة وغير ذلك.
يحتاج المديرون التنفيذيون في قطاع التصنيع إلى الحصول على موافقة مديري المصانع ومحترفي تكنولوجيا المعلومات قبل بناء مصنع ذكي أو إدخال التقنيات والعمليات "الذكية" إلى المصنع الحالي. من المستحسن أيضًا الحصول على تعليقات من العمال في المصنع. على سبيل المثال، قد يقترح مشغل الماكينة المقاييس التي يجب تتبعها على خط الإنتاج أو كيفية إعادة تكوين الخط لزيادة مخرجات الأداء. يحتاج المصنعون إلى تعاون جميع الموظفين في اختبار التقنيات والمعدات الجديدة قبل استخدامها في العمليات اليومية. في كل مرحلة من مراحل مبادرة المصنع الذكي، يجب على المصنعين حشد الدعم من أصحاب المصلحة في أقرب وقت ممكن لتسهيل عملية الانتقال.
عند الانتقال من مصنع تقليدي إلى مصنع ذكي، فإن اتباع نهج تدريجي يجعل العملية أكثر قابلية للإدارة ويمنع التوقف عن العمل. قد يعطي المصنعون الأولوية للمجالات ذات العائد الأكبر على الاستثمار، مثل خط الإنتاج عالي القيمة. يجب أن تعين مؤشر أداء رئيسي واحد على الأقل لكل مرحلة من مراحل التحديث لتتبع التقدم. على سبيل المثال، تتضمن إحدى مراحل تنفيذ المصنع الذكي تركيب آلات متصلة بالإنترنت ومزودة بأجهزة استشعار ودمج الروبوتات في عمليات الإنتاج. في هذه المرحلة، يمكن للمصنعين قياس الإنتاجية لتتبع التقدم المحرز نحو تسريع الإنتاج. وفي مرحلة لاحقة، يمكن أن يؤدي قياس وقت تعطل الماكينة إلى قياس دقة التنبؤات القائمة على الذكاء الاصطناعي حول الحاجة إلى صيانة الماكينة وكفاءة فريق الإنتاج في الاستجابة.
تشمل إحدى خطوات التنفيذ الأولى فريق تكنولوجيا المعلومات، الذي يجب عليه تكوين الشبكات التي تنقل البيانات بين الأجهزة والكائنات والبرامج وتأمينها. أصبحت أنظمة 5G الشبكة المفضلة للعديد من المصانع الذكية، نظرًا لزيادة قدرتها وزمن انتقالها المنخفض. تشارك الأجهزة والروبوتات وغيرها من "الأشياء" المتصلة بالشبكة والمزودة بأجهزة استشعار البيانات مع صانعي القرار في المصنع أو إبلاغ العمليات الآلية. على سبيل المثال، يمكن لمهندس البرامج برمجة آلة مصنع لإغلاق تلقائيا إذا أجهزة الاستشعار تسجيل درجة حرارة معينة، لمنع الضرر وأضرار الموظفين. يمكن للمديرين أيضًا استخدام البيانات المنشئة بواسطة آلات المصنع لتتبع الفعالية الكلية لمعدات الإنتاج وتحديد التحسينات على الآلات والعمليات ذات الصلة. ويمكنهم استخدام بيانات IIoT لقياس استخدام الطاقة وانبعاثات الكربون الصادرة عن أرضية المصنع لتحقيق أهداف الاستدامة والامتثال للوائح الإبلاغ الناشئة.
تجمع المصانع الذكية كميات هائلة من البيانات، أو بيانات كبيرة، أثناء كل مرحلة من مراحل الإنتاج من الآلات والأجهزة والروبوتات والتطبيقات التي تدير التصنيع وإدارة المشروعات وعمليات المكاتب الخلفية الأخرى. يجب تخزين كل هذه البيانات ومعالجتها وإدارتها في مستودع بيانات، ثم إدخالها في أنظمة التحليلات بحيث تكون متوفرة بسهولة لمسؤولي التصنيع والمديرين والمشرفين.
يرتبط الذكاء الاصطناعي ومجموعته الفرعية التعلم الآلي (ML) بتدفقات البيانات الثابتة التي تستوعبها وتفسرها وتتعلمها باستمرار لمساعدة الشركات على اتخاذ قرارات بشكل أفضل. في سياق التصنيع، يتم دمج هذه التكنولوجيات في برامج الأعمال المستخدمة لإعلام تطوير المنتج، والتنبؤ بالطلب، والتنبؤ بانهيار معدات المصنع، وتحديد احتمالات عيوب المنتج، والحد من النفايات، وتحسين طرق النقل، وأكثر من ذلك. على سبيل المثال، يمكن لروبوتات وآلات المصنع الذكي توسيع إنتاج عنصر معين تلقائيًا إذا توقع تحليل قائم على الذكاء الاصطناعي أو التعلم الآلي زيادة في طلب المستهلك. يقوم النظام الذكي بمراجعة البيانات من المخرجات ويتعلم منها لاتخاذ قرارات بشكل أفضل في المستقبل.
الشركات التي تجمع البيانات من آلات أرضية المصنع إلى جانب البيانات من التصنيع وسلسلة التوريد والإدارة المالية والمبيعات والموارد البشرية وغيرها من تطبيقات المؤسسة في نظام تخطيط موارد المؤسسات (ERP) هي أفضل قدرة على حل المشكلات من تلك التي لا تفعل ذلك. بافتراض أن شحنة الأصناف من المورد تعمل في وقت متأخر. يمكن للأنظمة المترابطة في المصنع الذكي جمع البيانات معًا حول إدارة سلسلة التوريد والمخازن وطلبات العملاء للكشف عما إذا كان التأخير سيؤثر على قدرة الشركة المصنعة على تلبية الطلبات في الوقت المحدد والحاجة إلى الحصول على أجزاء من مورد مختلف أو موقع آخر.
نظرًا لأن المصانع الذكية تقوم بتوصيل العديد من المعدات والأجهزة والتطبيقات، وأحيانًا على شبكة واحدة، فإن الثغرات الأمنية في أي نظام واحد قد تعرض الشركة المصنعة لاختراق أمني موهن. تتضمن أنواع الهجمات البرمجيات الخبيثة (البرمجيات الخبيثة هي تهديد خاص)، وسرقة المعلومات الشخصية والملكية الفكرية القيمة، والحرمان من الخدمة. يعد تصحيح النظام اليقظ وكلمات المرور المعقدة وتدريب المستخدمين على كيفية تجنب التصيد الاحتيالي وتقنيات الهندسة الاجتماعية الأخرى أمرًا لا بد منه، معززة بأحدث أنظمة الأمان. فهو أحد الأسباب التي تجعل الشركات المصنعة تتحول إلى الحوسبة السحابية لتطبيقات المكاتب الخلفية الخاصة بها، والتي يديرها الموفرون الذين يطبقون أحدث تصحيحات الأمان والأدوات والتقنيات المدمجة في كل طبقة من المجموعة، بما في ذلك برامج الأعمال والخوادم والأجهزة الأخرى.
يكشف مسح سريع للمناصب المفتوحة في المصنع الذكي المعلن عنها على LinkedIn عن العناوين التالية: مدير أنظمة التصنيع الذكية، والمدير الأول للرؤى والتحليلات الاستراتيجية، والمنسق المعني بفريق الروبوتات، وقائد التحول الرقمي، وأخصائي السيارات الذاتية. في حين أن الشركات المصنعة لا يزال يلزمها الكثير من عمال اللحام والماكينات ومديري المصانع وعمال خطوط الإنتاج، فمن الواضح أن المهنة أصبحت أكثر تقنية، مما يتطلب من أصحاب العمل تحسين مهارات موظفيهم وتوظيف مواهب جديدة. على سبيل المثال، يمكن أن يكون من السهل نسبيًا ترقية مدير المصنع ليصبح مدير مصنع ذكي، ولكن دور مثل مهندس التوأم الرقمي يتطلب مهارات أكثر تخصصًا سيتعين على معظم أصحاب العمل العثور عليها في مكان آخر.
على الرغم من أن الأتمتة هي فائدة كبيرة من المصانع الذكية (تحسين الإنتاجية والسلامة وخفض التكاليف والخطأ البشري)، إلا أن المديرين والمشرفين ذوي المهارات العالية تستمر أهميتهم. على سبيل المثال، تؤدي الروبوتات العديد من مهام المصنع الذكية، ولكن يلزم محترفو الروبوتات إجراء برمجتها وصيانتها. تحلل خوارزميات التعلم الآلي كمية هائلة من بيانات المنتج لقياس طلب المستهلك والكشف عن العيوب وإبلاغ طرق تحسين تصميمات المنتجات، ولكن هذه مجرد مجموعة واحدة من المدخلات التي يفكر فيها مديرو تصميم المنتجات ذوي الدم الحار.
Oracle Smart Manufacturing هو مجموعة من التطبيقات المستندة إلى السحابة، وكثير منها مضمن بالذكاء الاصطناعي، لإدارة إنترنت الأشياء، وصيانة المعدات، ومراقبة الجودة، وتخطيط سلسلة التوريد، وتحليلات الأعمال. ضمن فوائدها العديدة، تساعد المجموعة المتكاملة الشركات المصنعة على مراقبة أداء الإنتاج وضبط جداول الإنتاج وتحسين جودة المنتج وتجنب التوقف المكلف.
ما الذي يجعل من المصنع مصنعًا ذكيًا؟
على عكس المصنع التقليدي، تستخدم المصانع الذكية أجهزة الشبكة والأجهزة والتطبيقات، في كثير من الحالات الاستفادة من الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي، لجمع البيانات وتحليلها، وأتمتة العمليات، وتحسين عملية اتخاذ القرار.
ما التقنيات التي يستعملها المصنع الذكي؟
تتضمن المصانع الذكية بشكل عام بعض مزيج من التقنيات التالية: إنترنت الأشياء الصناعي (IIoT)، وتحليلات البيانات المتقدمة، والذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي، والتوائم الرقمية، والروبوتات / الروبوتات، والطابعات ثلاثية الأبعاد، والشبكات اللاسلكية 4G / 5G، والتطبيقات المستندة إلى السحابة، وأجهزة الحوسبة المتطورة، وأمن المعلومات المتقدم.
كيف تقوم المصانع الذكية بتغيير الوظائف؟
في حين أن المصانع الذكية لا تزال توظف الكثير من عاملي خطوط الإنتاج والرقابة، فإن الأتمتة تحل محل بعض الوظائف وتتطلب المزيد من المهارات الفنية للآخرين. المتخصصون في الروبوتات، وإدارة البيانات، وعلم البيانات، وهندسة البرمجيات، والذكاء الاصطناعي/ التعلم الآلي، وإدارة المشاريع، وإدارة الشبكة/ النظام في ارتفاع الطلب، إلى جانب التركيز على التفكير النقدي وحل المشاكل.