تولید هوشمند

تولید هوشمند (Smart manufacturing) استفاده از فناوری‌های پیشرفته مانند هوش مصنوعی، برای افزایش کارایی و چابکی فرآیندهای تولید سنتی است. این شیوه از مدیریت تولید مبتنی بر هوش مصنوعی از اتصال ابری و اینترنت اشیا صنعتی استفاده می‌کند.

مدیریت تولید و عملیات در عصر تحول دیجیتال و انقلاب صنعتی چهارم نیازمند تغییراتی بنیادین است. داده در این شیوه از تولید بسیاار حیاتی است و از داده‌های بی‌درنگ و فناوری‌های مبتنی بر داده مانند هوش مصنوعی و IIoT استفاده می‌کند. هدف آن است تا به طور خودکار با تغییرات در تقاضای مشتری و نیازهای تجاری سازگار شود.

از داده‌های ماشین‌ها و حسگرها برای بهینه‌سازی تولید، بهبود کیفیت، و کارکرد روان تجهیزات استفاده می‌کند. و از داده‌های موجود در سراسر زنجیره تامین برای پیش‌بینی اختلال، نادیده گرفتن مشکلات و عمل به وعده‌های شرکت به مشتریان استفاده می‌کند.

تعریف تولید هوشمند

موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) تولید هوشمند را اینگونه تعریف می‌کند: «سیستم‌های تولیدی کاملاً یکپارچه و مشارکتی که در زمان واقعی پاسخگوی تقاضاها و شرایط متغیر در کارخانه، شبکه تأمین و نیازهای مشتری هستند».

تولید هوشمند مبتنی بر اتصال ابری است. این ترکیبی از خلاقیت انسان، ماشین‌ها و دارایی‌های متصل به دیجیتال، و سیستم‌ها و تحلیل‌های مبتنی بر هوش مصنوعی است. ادغام هوش مصنوعی و ابزارهای هوشمند به سازگاری سوخت کمک می‌کند و ظرفیت سفارشی‌سازی خروجی‌ها بر اساس داده‌های بی‌درنگ و اطلاعات را سرعت می‌بخشد. دیده شدن، چابکی و انعطاف‌پذیری تولید هوشمند، آن را به سنگ بنای مدل‌های زنجیره تامین کارآمدتر و عملیات کلی کسب‌وکار تبدیل می‌کند.

صنعت ۴.۰ به انقلاب صنعتی چهارم اشاره دارد. کلمه “انقلاب” به این دلیل به کار می رود که رشد فناوری تغییراتی بنیادین در دروندادها، فرایندها و بروندادهای صنعت ایجاد کرد. انقلاب صنعتی اول از بخار استفاده کرد. دوم، برق; سوم توسط اتوماسیون اولیه و قدرت محاسباتی هدایت می شد. و چهارم از سیستم های فیزیکی سایبری و فناوری های هوشمند پشتیبانی می کند.

تولید هوشمند امروزی به معنای تخریب کارخانه های سنتی و جایگزینی آنها با چیز دیگری نیست. این در مورد کارخانه هوشمند به‌صورت گام به گام و تقویت آنها با بهترین ابزار و راه حل ها برای رسیدن به اهداف تولیدی کارآمدتر و موثرتر است.

مزایای تولید هوشمند

در میان رقابت بی‌سابقه، کسب‌وکارهای امروزی باید به چیزی بیش از سود به عنوان معیاری برای موفقیت نگاه کنند. ثبات بلندمدت و وفاداری مشتری از مزایایی ناشی می‌شود که در سراسر کسب‌وکار شما احساس می‌شود – از مشتریان، کارکنان شما، و حتی از نظر محیطی.

کارایی و بهره‌وری: با اتوماسیون، تجزیه و تحلیل داده‌های بی‌درنگ و راه‌حل‌های تولید یکپارچه، تیم‌های شما می‌توانند سریع‌تر، هوشمندانه‌تر و ایمن‌تر کار کنند. نگهداری و تعمیرات پیش‌بینی‌شده و گردش‌های کاری خودکار می‌تواند به ماشین‌ها و دارایی‌های متصل به اینترنت اشیا کمک کند تا با خروجی‌های ساده‌تر در سطح اوج کار کنند.

چابکی و پاسخگویی: در هر مرحله از فرآیند، راه‌حل‌های تولید هوشمند و تجزیه و تحلیل داده‌ها به شما این امکان را می‌دهند که به سرعت به تغییرات بازار واکنش نشان دهید. دوایر کیفیت تولید خود را تغییر دهید و محصولات خود را با سرعت و دقت شخصی‌سازی کنید.

پایداری: داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط فناوری‌های تولید هوشمند می‌تواند به اجرای برنامه‌های استراتژیک و مقرون‌به‌صرفه برای ساده‌سازی عملیات و کاهش مصرف انرژی کمک کند. از طراحی محصول پایدار گرفته تا تدارکات سبزتر، راه حل های هوشمند می توانند از ابتکارات پایدار شما حمایت کنند.

بهبود کنترل کیفیت: از ناامیدی از بررسی‌های بد گرفته تا فاجعه فراخوان محصول، راه‌حل‌های تولید هوشمند می‌توانند در زنجیره تامین و عملیات تولیدی شما یکپارچه شوند تا اطمینان حاصل شود که استانداردهای کیفیت در هر مرحله قابل مشاهده و تأیید هستند.

صرفه جویی سرتاسر: ادغام دیجیتال از یک سر زنجیره تامین شما به سر دیگر، امکان پیش بینی بهتر، مدیریت موجودی و راه حل های لجستیکی را فراهم می کند. این به معنای خطرات کمتر، هزینه کمتر و – از همه بهتر – مشتریان شادتر است.

فناوری‌های تولید هوشمند

ملاحظات حیاتی مانند امنیت سایبری و ادغام استراتژیک کسب و کار همگی بخشی از چشم انداز تحول دیجیتال هستند. اما در زیر، ما فقط به اساسی ترین فناوری هایی که زیربنای شیوه های تولید هوشمند هستند نگاه می کنیم.

فناوری‌های سطح نخست

اینترنت اشیا صنعتی IoT/IIoT: وقتی دستگاه‌ها و ماشین‌ها برای ارسال و دریافت داده‌های دیجیتال مجهز شوند، یک شبکه اینترنت اشیا را تشکیل می‌دهند. داده های ارسال شده از دستگاه، وضعیت و فعالیت آن را گزارش می دهند و داده های ارسال شده به دستگاه، اقدامات و گردش کار آن را کنترل و خودکار می کند. یک شبکه صنعتی اینترنت اشیا (IIoT) در هسته تولید هوشمند قرار دارد، زیرا نه تنها دارایی های متصل را شامل می شود، بلکه شامل سیستم های هوشمند و فرآیندهای خودکاری می شود که با آنها یکپارچه شده اند.

هوش مصنوعی/آموزش ماشینی: جامع ترین داده ها در جهان تا زمانی که نتوانید از آن برای گفتن داستان استفاده کنید بی معنی است. هوش مصنوعی با تجزیه و تحلیل پیشرفته و توانایی ذاتی برای مدیریت و ادغام مجموعه داده های گسترده و متفاوت، داده های تولید را زنده می کند. سازندگان مجهز به تمام این داده‌ها، سپس می‌توانند از الگوریتم‌های یادگیری ماشینی استفاده کنند تا سیستم‌های خود را وادار کنند که آنچه را که باید بدانند – در مورد آنچه در حال حاضر در حال وقوع است و پیش‌بینی‌ها در آینده اتفاق می‌افتد، به آنها بگویند.

کلان داده: اگر هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی «هوشمند» را در تولید هوشمند قرار دهند، داده های بزرگ سوخت هستند. Big Data به این دلیل صرفاً حجمی نیست. این با تنوع و پیچیدگی آن تعریف می شود. با تغذیه یک سیستم هوش مصنوعی با مجموعه‌های عظیمی از داده‌های تولیدی پیچیده و نامتجانس، به آن دامنه‌ای می‌دهید که برای نتیجه‌گیری دقیق‌تر و یادگیری سریع‌تر در طول زمان نیاز دارد.

فناوری‌های سطح دو

ربات‌های خودمختار: همانطور که قبلاً بحث شد، رباتیک چیز جدیدی در تولید نیست. این توانایی خودکارسازی خارجی دارایی ها نیست که بازی را تغییر می دهد – این توانایی آن دارایی های متصل به ابر است تا از فناوری های هوشمند برای خودکارسازی خود استفاده کنند. کارخانه های هوشمند برای چابکی و سرعت مورد نیاز خود به اتوماسیون مستقل وابسته هستند.

تولید افزودنی/تولید هیبریدی: تولید افزودنی که بیشتر به عنوان چاپ سه بعدی شناخته می شود، انعطاف پذیری و چابکی را افزایش می دهد. به عنوان مثال، یک جت بوئینگ ۷۴۷ از بیش از شش میلیون قطعه تشکیل شده است که همه آنها نیاز به تعویض در برنامه های مختلف دارند. به جای تلاش برای انبار کردن تمام آن قطعات، پرینترهای سه بعدی فلزی یا پلاستیکی هوشمند می توانند به گزارش های نگهداری دسترسی داشته باشند و قطعات را در صورت نیاز تولید کنند، و به شرکت اجازه می دهد یک “موجودی مجازی” داشته باشد.

رایانش ابری: اتصال و محاسبات ابری به تولیدکنندگان امکان دسترسی به تقاضای منابع سیستم مانند داده‌های IIoT، تجزیه و تحلیل و اتوماسیون‌های فرآیند را می‌دهد، همه در کانال‌های بی‌سیم مانند Wi-Fi یا ۵G. ابرهای بزرگ ممکن است به صورت مرکزی مدیریت شوند اما در مکان های منطقه ای یا جهانی توزیع شوند.

فناوری‌های سطح سه

اتصال ۵G: با ۵G، کسب‌وکارها از مزایا و مزایای اتصال ابری اینترنتی استفاده می‌کنند و آنها را با تأخیر کمتر، سرعت‌های بسیار سریع‌تر و ظرفیت تقریباً نامحدود در مقیاس افزایش می‌دهند.

محاسبات لبه: کارخانه‌های هوشمند امروزی همه در مورد چرخش سریع و پاسخ سریع در زمان واقعی هستند. ارسال داده‌های جمع‌آوری‌شده در یک مکان، به سیستم‌هایی که در مکان فیزیکی دیگری قرار دارند، زمان می‌برد. برای کارخانه‌های هوشمند، این زمان از کار افتادگی نشان دهنده ضرر است. محاسبات لبه کمک می‌کند تا هوش مصنوعی وبه سطح فروشگاه بیایند و تاخیر در شبکه اینترنت اشیا را از بین ببرد.

شبیه‌سازی/دوقلو دیجیتال: یک دوقلوی دیجیتال یا شبیه سازی ایجاد می‌شود تا یک کپی مجازی یکسان از یک ماشین یا فرآیندی باشد که در دنیای واقعی وجود دارد. این به تیم‌های تولیدی اجازه می‌دهد تا روش‌های جدید انجام کارها را آزمایش کنند. نمونه‌های اولیه مجازی را به حد مطلق خود برسانند، بدون اینکه هزینه و خطر آسیب رساندن به چیزی در زندگی واقعی را داشته باشند.

طراحی برای تولید: این به خودی خود یک فناوری نیست بلکه یک عمل متقابل است که به دلیل فناوری وجود دارد. طراحی برای اصول تولید به متخصصان تحقیق و توسعه اجازه می دهد تا از داده ها – از سرتاسر کارخانه و پایگاه مشتری – بیاموزند. سپس این بینش‌ها به آنها کمک می‌کند تا محصولات برد/برد را طراحی کنند که خواسته‌های مشتری را برای کیفیت و شخصی‌سازی برآورده می‌کنند، و همچنین ایجاد طرح‌هایی آسان‌تر، نازک‌تر و سریع‌تر برای تولید و سفارشی‌سازی می‌شوند.

تولید خودکار در مقابل تولید مستقل

تولید خودکار چیز جدیدی نیست. این به سادگی به دستگاه های رباتیکی اشاره دارد که تنها با هدف انجام یک عمل خاص برنامه ریزی شده اند. اغلب، این وظایف تکراری در هماهنگی با سایر ماشین‌ها و انسان‌ها در محیطی مانند خط مونتاژ اتفاق می‌افتد. اتوماسیون برای ارائه سرعت و دقت مورد نیاز برای تولید با حجم بالا ضروری است.

تولید خودمختار اساساً فقط تولید خودکار با استفاده از فناوری‌های Industry 4.0 مانند هوش مصنوعی و یادگیری ماشین است. یک سیستم تولید هوشمند و دستگاه‌های IoT درون آن، مجموعه داده‌های متفاوتی را ضبط می‌کند. مانند بازخورد مصرف‌کننده، عرضه و تقاضا، ظرفیت ماشین و هر اطلاعات مرتبط دیگر. سپس الگوریتم‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین را می‌توان در آن مجموعه داده‌ها اعمال کرد. تا گردش‌ها و فرآیندهای کارآمدتر و بهینه‌تر را ارائه دهد و به طور خودکار اجرا کند.

نمونه هایی از تولید هوشمند در عمل

ببینید چگونه برخی از نوآورترین شرکت‌های جهان از راه‌حل‌های نرم‌افزاری برای بهینه‌سازی و ساده‌سازی عملیات تولید و زنجیره تامین خود استفاده می‌کنند:

شرکت Leonhart: راه‌حل‌های هوشمند مبتنی بر ابر، دید، بهره‌وری و امنیت را ارائه می‌دهند. سیستم های مقیاس پذیر از رشد و پاسخگویی به فرصت های تجاری پشتیبانی می کنند.

شرکت AMPERE: فرآیندهای خودکار در سراسر زنجیره تامین و به‌روزرسانی‌های ارز خارجی و سهام امکان محاسبه سریع قیمت و انجام سفارشات به موقع را فراهم می‌کند.

شرکت Yanmar Marine: اتوماسیون و استانداردسازی بین شرکتی ارتباطات و دید بین کسب و کار را تسهیل می کند – که منجر به نوآوری و بهره وری بیشتر می شود.

فروشگاه هوشمند پرس: افزایش کارایی و انعطاف‌پذیری زنجیره تامین با تولید هوشمندانه‌تر و پایدارتر قطعات خودرو.

سخن پایانی

برخی از کسب‌وکارهای پیشگام مدت زیادی است که به استقبال تحول دیجیتال شتافته‌اند. این شرکت‌ها طیف وسیعی از فناوری‌های Industry 4.0 را در عملیات خود ادغام کرده‌اند. برخی به تازگی سفر خود را آغاز کردند و برخی نیز به این فکر می‌کنند که از کجا باید شروع کنند. محبوبه قوامی اینجاست تا شما را با تازه‌های فناوری آشنا کند و هوشمندی را برای شما به ارمغان آورد.

خبر خوب این است که هنوز هم برای تغییر دیر نیست. بهترین راهکارهای تولید هوشمند در مسیر رشد و گسترش هستند و تجارب زیادی در این زمینه وجود. به‌عنوان مدیر سازمان و واحد تولیدی باید سفر خود را آغاز کنید. با برنامه‌ریزی منابع سازمان به‌صورت هوشمند، می‌توانید هوشمندسازی را در دستور کار قرار دهید. نگاه فرایندی براساس ورودی، فرایند، ستاده باید مورد توجه قرار گیرد. با تکیه بر عوامل فنی و مدیریتی موفقیت دور از دسترس نییست.

منبع: قوامی، محبوبه. (۱۴۰۳). هوش مصنوعی در سازمان. نشر پارس‌مدیر.