کارخانه هوشمند

کارخانه هوشمند چیست؟

منبع: کارخانه هوشمند نوشته مهدیه نگارستانی نشر الکترونیک پارس مدیر

کارخانه هوشمند Smart Factory نسل جدید کارخانه مبتنی بر اینترنت اشیا است که در مدیریت تولید مطرح شده است. به‌موازات توسعه فن‌آوری‌های اطلاعات و ارتباط، اینترنت، شبکه‌های بی‌سیم، تولید توسعه‌یافته و صنعتی تغییرات جدی و عمیقی را تجربه کرده است. کارخانه‌ها در پاسخ به آشفتگی پیچیده بازار مدرن انعطاف‌پذیرتر از همیشه شده‌اند. مفاهیم مدرن سیستم‌های تولید، به یکپارچه‌سازی عمودی و افقی همه شرکت‌کنندگان در فرایند تولید نیاز دارد. این ادغام، پایه و اساس یک تغییر بنیادین در نحوه تولید را ایجاد می‌کند که صنعتگران آلمانی از آن به‌عنواننسل چهارم صنعت یا صنایع ۴.۰ یاد می‌کنند. ایده اصلی این صنایع بر مبنای همگام­سازی توسعه تولید صنعتی و فناوری اطلاعات و ارتباطات با یکدیگر است.

در قلب کارخانه های هوشمند موضوع هوشمندی قرار دارد و هوشمندی مکانی بخش مهمی از این کارخانه ها را تشکیل میدهد: در صورتی که چیزی حرکت کند و فرآیند انجام آن از اهمیت بالایی برخوردار باشد، ابتدا باید دید که این اتفاق در کدام مکان به وقوع پیوسته و در حال انجام چه کاری است. صنعت ۴.۰ محیطی را توصیف میکند که در آن فرآیندهای انعطاف پذیر و هوشمند با بهره گیری از داده های به دست آمده از سنسورهای متصل به تمامی بخش های یک زنجیره ی ارزش به صورت همزمان با وقوع رخداد استفاده میکند تا فرآیندهای بیزینسی بهینه سازی شوند. این سیستم های سایبری-فیزیکی از قدرت آنالیتیک های کلان داده ای برای ترجمه دید عملیاتی کامل به سرعت عمل و کارآمدی بی سابقه در امر تولید استفاده میکنند.

هوشمندی کارخانه‌ها و نسل چهارم صنعت

برای درک بهتر موضوع ابتدا باید اجزای نسل چهارم صنعت شناسایی شود. پنج جزء اصلی صنایع ۴.۰ عبارت‌اند از:

  • داده بزرگ (Big Data)
  • کارخانه هوشمند (Smart Factory)
  • سیستم­های سایبری فیزیکی(Cyber-physical systems)
  • اینترنت اشیا ( IOT)
  • قابلیت همکاری (Interoperability)

بنابراین کارخانه هوشمند یکی از اجزاء اساسی صنایع ۴.۰ و راه‌حلی برای تولید به شکلی انعطاف‌پذیر و کارآمد است که باید نیازهای بازار امروز را برآورده سازد و به یکپارچه‌سازی بین شرکای مختلف صنعتی و غیر صنعتی که سازمان‌های پویا و اکثراً مجازی هستند ، منجر شود. این نوع ادغام ، اجزای فیزیکی سیستم تولید را با اجزای دیجیتال، انتزاعی و مجازی پیوند می‌دهد و منجر به خلق یک سیستم واحد به نام سیستم‌های تولید سایبری – فیزیکی می‌شود این سیستم‌ها، ستون فقرات کارخانه هوشمند هستند.

سیستم‌های تولیدی فیزیکی سایبری طوری ساخته می‌شوند که می‌توانند به‌موقع، تقریباً به هرگونه تغییر در بازار نه­تنها در کارخانه‌های هوشمند، بلکه در خارج از مرزهای آن نیز پاسخ دهند. این امر نه‌تنها منجر به تولید سریع‌تر و مطابق با الزامات خاص مشتریان خاص می­شود، بلکه حتی باعث می‌شود که فرآیندهای تولید داخل شرکت از طریق شبکه‌ای از همکاری جهانی، تطبیقی ​​و تکاملی و خودسازمان‌دهی بهینه شوند. پتانسیل بهبود و نوآوری در این سیستم‌های تولیدی بسیار زیاد است. اجرای سیستم‌های تولید فیزیکی سایبری در کارخانه‌های هوشمند دستیابی به مدیریت زمان واقعی که یکی از اصول بنیادین حوزه تولید صنعتی مدرن است، را محقق می‌سازد.

کارخانه هوشمند چیست؟

کارخانه هوشمند یک تأسیسات تمام دیجیتالی و متصل به تولید است که بر تولید هوشمند متکی است. مفهوم کارخانه هوشمند به عنوان کارخانه آینده و هنوز در دوران ابتدایی خود است و نتیجه مهم انقلاب چهارم صنعتی است.

کارخانه هوشمند با استفاده از تکنولوژی هایی مانند هوش مصنوعی (AI)، روباتیک، تجزیه و تحلیل، داده های بزرگ و اینترنت اشیا (IoT) که توسط شرکت های تولیدی مورد استفاده قرار می گیرد، می تواند به طور اتفاقی با توانایی خودکفا اجرا شود.

پنج ویژگی اصلی کارخانه هوشمند

متصل بودن (Connected): تجهیزات موجود در کارخانه‌های هوشمند به شبکه‌ها وصل می‌شوند تا بتوانند اطلاعات را منتقل کنند. این داده‌ها در زمان واقعی منتقل می‌شوند. این ویژگی علاوه بر این‌که، منجر به همکاری سریع و مؤثرتر  تولیدکنندگان و تأمین‌کنندگان می‌شود، تعامل داخلی (بین بخش‌ها) را نیز افزایش می‌دهد.

بهینه‌سازی شده (Optimized): کارخانه هوشمند از طریق اتوماسیون عملیات تولید خود را بهینه می‌کند. بهینه‌سازی مفاهیمی چون دستیابی به ظرفیت تولید مطمئن، قابل پیش‌بینی بودن ، افزایش زمان و کارایی تولید و به حداقل رساندن هزینه تولید با  تأکید برافزایش کیفیت است. اتوماسیون هوشمند نیاز به مداخله انسان را به طرز چشمگیری کاهش می‌دهد و این باعث کاهش میزان خطاها می‌شود.

شفافیت (Transparent): یکی از مشکلات تولید سنتی این است که دسترسی به داده‌ها و منابع دقیق آن‌ها دشوار است. اما در کارخانه‌های هوشمند می‌توانید ببینید که چه چیزی در کارخانه اتفاق می‌افتد. داده‌ها در زمان واقعی در دسترس هستند، بنابراین سفارش‌های مشتریان و روند تغییر تقاضای مشتری در آینده نزدیک و همچنین میان‌مدت قابل رصد خواهد بود.

پیش­کنشگرانه (Proactive): فناوری‌های موجود در کارخانه­های هوشمند انسان را قادر می‌سازد تا  ناهنجاری‌ها در مواد اولیه و همچنین محصولات نهایی را توسط کامپیوتر شناسایی کند. علاوه بر این، سنسورها در کارخانه‌های هوشمند نه‌تنها امکان تشخیص کارکرد نامطلوب اجزای تولید را فراهم می‌کند بلکه قبل از رسیدن به حدنصاب تعیین‌شده، به‌طور خودکار مواد اولیه لازم را سفارش می‌دهند. درواقع این ویژگی باعث می‌شود تا قبل از شروع کار مشکلات را متوقف کنید.

چابکی (Agile): پنجمین و آخرین ویژگی یک کارخانه هوشمند چابکی است. کارخانه‌های هوشمند چابک دارای چیدمان و تجهیزاتی هستند که می‌توانند پاسخگوی تغییرات نیازهای تولید باشند. ایجاد تغییرات برنامه‌ریزی و نیز کاربری آسان است و تولیدکنندگان می‌توانند اثرات تغییرات تولید را به‌سرعت مشاهده کنند.

جمع بندی بحث

امروزه مراحل مختلف فرآیندهای تولید، از همان ابتدا از پایین ترین سطح یک ماشین یا تجهیزات، مستقیما از طریق سنسورها/اینترنت اشیاء IoT به یکدیگر متصل شده و مستقیما قادر به تعامل با یکدیگر هستند و در نتیجه این امر کل زنجیره ی تولید شفاف و کارآمدتر میشود. در حال حاضر این ماشین ها و تجهیزات را میتوان طوری برنامه ریزی کرد که علاوه بر تعامل با یکدیگر، با سیستم های بالاتر و پایین تر خود نیز به تعامل بپردازند و مستقل از مداخله نیروی انسانی، تصمیماتی هوشمندانه اتخاذ کنند. این دقیقا تعریف کارخانه هوشمند مدرن است.

کارخانه هوشمند به صنعتی گفته میشود که از دستگاه های متصل به اینترنت اشیاء IoT برای بهبود کارایی، پیوستگی و امنیت عملیات های خود بهره میگیرد. تعامل به صورت همزمان و دورادور بین اجزای تولید و اپراتورها، کارخانه جات را به ویترینی برای اتوماسیون و اتوماتیک سازی تبدیل میکند. مفهوم کارخانه هوشمند را میتوان در دو فاز مجزا تعریف نمود. به عنوان مثال، کارخانه هوشمند بخشی از صنعت ۴.۰ است. صنعت ۴.۰ شامل فاز طراحی، فاز تولید و فاز لجستیک می‌شود. تمام این فازها به عنوان صنعت نسل چهارم نامیده می‌شوند، اما کارخانه هوشمند به نقطه ی میانی این فرآیند تبدیل می‌شود.