انقلاب صنعتی چهارم و ۴ حوزه کلیدی آن

شاید شما هم اخیرا با اصطلاح Industry 4.0 یا انقلاب صنعتی چهارم مواجه شده باشید. خود عبارت توضیح چندانی به مخاطب نمی‌دهد، اما به نظر می‌رسد یکی از داغ‌ترین عبارات در تولید باشد. در طول چند صد سال گذشته، چهار روند تکنولوژیکی عمده وجود داشته است که هم صنعت و هم تولید را متحول کرده است. اولین مورد ترکیب مکانیزاسیون با بخار و آب بود. دوم تولید انبوه و برق را ترکیب کرد. سومین مورد، ظهور سیستم‌های الکترونیکی و فناوری اطلاعات و اتوماسیون بود. حالا در عصر حاضر با گسترش فناوری‌های ارتباطی و پیشرفت سیستم‌های فیزیکی-سایبری با انقلاب صنعتی چهارم یا Industry 4.0 روبرو هستیم.

Industry 4.0 چیست؟

Industry 4.0 یا انقلاب صنعتی چهارم، به جدیدترین مرحله انقلاب صنعتی اشاره دارد. طبق Insights PwC، این عبارت به چهارمین انقلاب صنعتی اشاره دارد که ماشین‌ها، افراد و دارایی‌های فیزیکی را به یک اکوسیستم دیجیتال یکپارچه متصل می‌کند. این اکوسیستم به‌طور یکپارچه داده‌ها را تولید، تجزیه و تحلیل و ارتباط می‌دهد و گاهی بر اساس آن داده‌ها بدون نیاز به مداخله انسان اقدام می‌کند. این روش به شدت بر ارتباطات متقابل، اتوماسیون، یادگیری ماشینی و داده‌های بلادرنگ متمرکز است. انقلاب صنعتی چهارم شامل اینترنت صنعتی اشیا و تولید هوشمند می‌شود. این فناوری به تولید فیزیکی و عملیات با فناوری دیجیتال هوشمند، یادگیری ماشینی و داده‌های بزرگ می‌پیوندد تا سیستم‌های متصل بهتری را برای شرکت‌هایی ایجاد کند که بر تولید و مدیریت زنجیره تامین تمرکز دارند.

هر شرکت شرایط متفاوتی دارد، اما همه آن‌ها با یک چالش مشترک روبرو هستند – نیاز به اتصال و دسترسی به بینش بلا درنگ در سراسر فرآیندها، محصولات و افراد. انتظار می‌رود انقلاب صنعتی چهارم، درست همانطور که استفاده از نیروی بخار اولین انقلاب صنعتی را در قرن ۱۹آغاز کرد، تحولی در جهان صنعتی ایجاد کند. تعداد دستگاه‌های متصل به هم که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند، فرصتی برای جمع‌آوری اطلاعات و امکان تصمیم‌گیری پیشرفته در مدیریت و فناوری را فراهم می‌کند که تولید را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد. انقلاب صنعتی چهارم می‌تواند به کاربردی شدن داده‌ها کمک کند. در دسترس بودن اطلاعات در سراسر یک سیستم یا سیستم‌ها در صورت استفاده صحیح می‌تواند به ابزاری قدرتمند تبدیل شود.

این فناوری‌های جدید به پیشرفت تولید کمک می‌کنند، اما ریسک‌هایی هم دارند. داده‌های حساس شرکت ممکن است در شبکه‌ای از دستگاه‌های کوچک، حساس به انرژی و در هم تنیده پخش شوند، که چشم‌انداز تهدید کاملا متفاوتی با رویکرد مبتنی بر رایانه شخصی است که امروزه اکثر کسب‌وکارهای کوچک و متوسط از آن استفاده می‌کنند.

۴ حوزه کلیدی انقلاب صنعتی چهارم

نگاه به انقلاب صنعتی چهارم و بررسی آن در چهار بخش دارای هم‌پوشانی مفید است:

سیستم‌های فیزیکی-سایبری (CPS) و کوبات‌ها (Cobots)

طبق نشریه ویژه‌ی NIST ۱۵۰۰-۲۰۱ با عنوان چارچوب برای سیستم‌های فیزیکی سایبری: جلد ۱، «سیستم‌های فیزیکی سایبری سیستم‌های هوشمندی هستند که شامل شبکه‌های تعاملی مهندسی‌شده از اجزای فیزیکی و محاسباتی هستند». این سیستم‌ها بسیار به هم پیوسته و یکپارچه هستند، عملکردهای جدیدی را برای بهبود کیفیت زندگی ارائه می‌دهند و پیشرفت‌های تکنولوژیکی را در زمینه‌های حیاتی مانند مراقبت‌های بهداشتی شخصی، واکنش اضطراری، مدیریت جریان ترافیک، تولید هوشمند، دفاع و امنیت داخلی و تامین و استفاده از انرژی ممکن می‌سازند. CPS پتانسیل زیادی برای فعال کردن برنامه‌های کاربردی نوآورانه و تأثیرگذاری بر بخش‌های اقتصادی متعدد در اقتصاد جهانی دارد.

CPS عموما حسگرها و شبکه‌های حسگر را با محاسبات تعبیه‌شده برای نظارت و کنترل محیط فیزیکی ترکیب می‌کند، با حلقه‌های بازخوردی که به محرک‌های خارجی اجازه می‌دهد تا سیستم را از طریق ارتباط، کنترل یا محاسبات فعال کنند. از دیدگاه صنعت تولید، یک CPS یک موجودیت فیزیکی مبتنی بر اینترنت است، مانند پمپ یا کمپرسور، که با رایانه‌ها و اجزای کنترلی متشکل از حسگرها و محرک‌ها همراه شده است.

تولیدکنندگان به سرعت در حال استفاده از ربات‌ها هستند، روبات‌هایی با تعامل فیزیکی مستقیم با کاربر انسانی در یک فضای کاری مشترک. کوبات‌ها، درست مانند ربات‌های صنعتی سنتی، از یک بازوی مکانیکی تشکیل شده‌اند که می‌توان آن‌ها را برای انجام وظایفی در یک کارخانه تولیدی، مانند جابجایی مواد، مونتاژ، بازرسی کیفیت و بسته‌بندی، برنامه‌ریزی کرد، در حالی که در کنار انسان کار می‌کند. در حالی که خطرات ایمنی در سال‌های اخیر کاهش یافته، کوبات‌ها ممکن است خطراتی را ایجاد کنند. هماهنگی نزدیک آن‌ها با انسان‌ها مستلزم ارزیابی ریسک برای محافظت از کارگران و تجهیزات است.

اینترنت اشیا و کلان داده

اینترنت اشیا به شبکه‌ای از دستگاه‌ها اطلاق می‌شود که شامل سخت‌افزار، نرم‌افزار، سفت‌افزار و محرک‌هایی است که به دستگاه‌ها امکان اتصال، تعامل و تبادل آزادانه داده‌ها و اطلاعات را می‌دهد. اینترنت اشیا در مورد اتصال «چیزها» مانند اشیاء و ماشین‌ها به اینترنت و در نهایت به یکدیگر است.

در حالی که اینترنت اشیا داده‌ها را از اشیاء فیزیکی مانند یک حسگر جمع‌آوری می‌کند، کلان داده امکان پردازش و ذخیره‌سازی کارآمدتر و موثرتر این داده‌ها را فراهم می‌کند. ترکیب اینترنت اشیا و کلان داده، جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌ها را برای بهبود تولید در دسترس قرار می‌دهد.

تولید ابری (CMfgs)

استفاده از برنامه‌های ابری داخلی یا خارجی در تولید می‌تواند منابع و قابلیت‌ها را به خدمات تبدیل کند. سپس می‌توان این خدمات را به صورت یکپارچه مدیریت و اجرا کرد و امکان اشتراک گذاری و گردش منابع و قابلیت‌ها را فراهم کرد. تولید ابری می‌تواند خدمات تولید ایمن و قابل اعتماد، با کیفیت بالا، ارزان و بر اساس تقاضا را برای کل چرخه عمر تولید ارائه دهد.

CMfg نوعی سیستم موازی، شبکه‌ای و توزیع شده است که از یک مخزن خدمات مجازی‌سازی شده یکپارچه و متصل به هم از منابع و قابلیت‌های تولید تشکیل شده است که به عنوان «ابر تولید» شناخته می‌شود. این فناوری همچنین شامل قابلیت‌های مدیریت هوشمند و استفاده بر حسب تقاضا از خدمات برای ارائه راه‌حل‌هایی برای انواع کاربران درگیر در ساخت یک محصول می‌شود.

اتوماسیون

همه سیستم‌هایی که داده‌ها را جمع‌آوری کرده و انتقال می‌دهند، برای خدمت به منظور کارآمدتر و مستقل‌تر کردن شیوه‌های صنعتی و تولیدی وجود دارند. این بخش اساسی انقلاب صنعتی چهارم است. فناوری برای اتصال سیستم‌های گسسته قبلی از طریق سخت‌افزار و نرم‌افزار، ارائه شفافیت اطلاعات، تقویت فرآیند تصمیم‌گیری انسانی، امکان تصمیم‌گیری بلا درنگ و غیرمتمرکز کردن تصمیم‌ها در سیستم‌های تکنولوژیک به کار می‌رود تا بسامد تداخل انسانی کاهش یابد.

هر چهار بخش انقلاب چهارم صنعتی به برقراری ارتباط در موارد زیر بستگی دارد:

• ماشین آلات و سیستم‌های مدیریت تولید
• اطلاعات در سراسر فرآیندهای تولید
• اطلاعات در طول چرخه عمر تولید

مقاله پیشنهادی“در نمایشگاه CES 2022 چه گذشت؟“

ارتباطات برای موفقیت حیاتی است

ارتباطات متقابل بر ارتباط بین ماشین‌ها، حسگرها و افراد متکی است. ارتباطات باید محافظت شوند و برای اجرای موفقیت آمیز انقلاب صنعتی چهارم حیاتی هستند. ارتباطات و امنیت سایبری نمی‌توانند به عنوان فرآیندهای مجزا در نظر گرفته شوند. برای استفاده کامل از فرصت‌هایی که انقلاب صنعتی چهارم ارائه می‌کند، تولیدکنندگان در هر مقیاسی باید توانایی‌ها و خطرات احتمالی آن را درک کنند.

کسب‌وکارها پیچیده هستند و اشتباهات در جمع‌آوری داده‌ها اغلب ناشی از سیستم‌های مختلف است که چیزها را به‌طور متفاوتی اندازه‌گیری می‌کنند. رویکرد انقلاب صنعتی چهارم به کسب‌وکارها کمک می‌کند تا به بهره وری بیشتر دست یابند و مشکلات مربوط به خرابی ماشین آلات و سیستم‌های کنترل را برطرف کنند. یک شرکت تولیدی با افزودن حسگرها از طریق کارخانه می‌تواند:

• بر جریان تولید نظارت بلا درنگ داشته باشد.
• ضایعات محصول و دوباره کاری را کاهش دهد.
• بر موجودی و تولید نظارت داشته باشد.

داده‌های جمع‌آوری شده توسط حسگرها می‌توانند برای تجزیه و تحلیل به ابر ارسال شوند و به ایجاد مدل‌های پیش‌بینی‌کننده و توسعه هشدارهای نگهداری مبتنی بر شرایط کمک کنند. سپس مهندسان کارخانه می‌توانند با پیش بینی دقیق خرابی دستگاه، زمان از کار افتادن دستگاه را کاهش دهند و خروجی کارخانه را افزایش دهند. مدیران کارخانه می‌توانند شرایط کارخانه را از راه دور کنترل و مدیریت کنند. متغیرهایی مانند دما را می‌توان برای صرفه جویی در انرژی و کاهش هزینه‌های سربار کنترل کرد. مدیران عملیاتی می‌توانند از داده‌های حسگرها برای مشاهده وضعیت خط تولید و انجام تنظیمات لازم برای مدیریت هزینه‌ها استفاده کنند. بخش تحقیق و توسعه می‌تواند بینش‌هایی در مورد الگوهای مشتری‌ها دریافت کند، خرابی تجهیزات را ردیابی کند و مشکلات را مهندسی مجدد کند تا عملکرد کارخانه بهتر شود. مدیران خدمات میدانی می‌توانند تشخیص دهند که چه زمانی باید منابع را برای تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌شده مستقر کنند، که خرابی تجهیزات و هزینه‌های خدمات تجهیزات را به حداقل می‌رساند.

انقلاب صنعتی چهارم امکان استفاده بهتر از داده‌ها را در تمام بخش‌های کسب‌وکار فراهم می‌کند. داده‌ها در قالبی قابل هضم ارائه می‌شوند و اطلاعات عملی را ارائه می‌دهند و به نوسازی کسب‌وکار کمک می‌کنند. این امکان برقراری ارتباط بهتر را هم بین بخش‌های داخلی و هم با مشتریان و تامین کنندگان فراهم می‌کند.

در حالی که به نظر می‌رسد پیاده سازی فرایند‌های انقلاب صنعتی چهارم بسیاری از مشکلات تولید کسب‌و‌کارها را حل می‌کند، ممکن است نگرانی‌های جدیدی در مورد امنیت سایبری مطرح شود. استفاده از حسگرها و دسترسی از راه دور ممکن است نقاط ورود هکرها، مجرمان سایبری یا رقبای صنعتی را برای دسترسی به سیستم‌های شرکت فراهم کند. قبل از اجرای فناوری‌های جدید، ارزیابی ریسک سایبری باید انجام شود تا درک کاملی از نیازها و قابلیت‌های امنیت سایبری شرکت ارائه شود.

جمع بندی

انقلاب صنعتی چهارم اصطلاحی است که می‌توانیم انتظار داشته باشیم که با شروع به تطبیق مفاهیم آن توسط سازندگان، بیش از پیش در مورد آن بشنویم. امنیت سایبری جنبه مهمی از ادغام IT و OT و متضمن موفقیت مرحله بعدی انقلاب صنعتی در آینده خواهد بود. کسب‌وکارهایی که برای استفاده از مزایای انقلاب صنعتی چهارم اقدام به استقرار و به کارگیری فناوری‌های مربوط به آن می‌کنند باید در مورد ریسک‌هایی که این فناوری‌ها به صورت ضمنی همراه خود دارند اطلاعات داشته باشند و اقدامات موثر را برای کاهش خطرات به کار بگیرند.

منبع