صنعت 4.0 (انقلاب صنعتی چهارم) چیست؟

امواج تحول دیجیتال در حال درنوردیدن کلیه ابعاد زندگی بشر است و یکی از حوزه‌هایی که به طور جدی تحت تاثیر آن قرار گرفته، صنعت است. صنعت ۴٫۰، به معنای تحول دیجیتال صنایع است؛ پس می‌توان به کوتاه سخن، صنعت ۴٫۰ را صنعت متحول‌شده با دیجیتال بدانیم. اما برای اینکه این مفهوم را بهتر تبیین کنیم، لازم است به سیر تطور صنعت نگاه کنیم. این سیر تطور را «کلاوس شواب» در کتاب «انقلاب صنعتی چهارم» به خوبی تبیین کرده است.

در اواخر قرن ۱۸ در بریتانیا، اولین انقلاب صنعتی با استفاده از نیروی آب و بخار به جای نیروی انسانی و حیوانی جهت تولید انبوه شکل گرفت. در پی این انقلاب، کالاها با ماشین‌آلات به جای دست انسان ساخته می‌شدند.

یک قرن بعد، خطوط مونتاژ و استفاده از نفت، گاز و برق در انقلاب صنعتی دوم معرفی شدند. این منابع انرژی جدید، همراه با ارتباطات پیشرفته‌تر از طریق تلفن و تلگراف، تولید انبوه و درجاتی از اتوماسیون را برای فرآیندهای تولید به ارمغان آورد.

سومین انقلاب صنعتی که در اواسط قرن بیستم آغاز شد، کامپیوترها، ارتباطات دوربرد پیشرفته و تجزیه و تحلیل داده‌ها را به فرآیندهای تولید اضافه کرد. دیجیتالی شدن کارخانه‌ها با تعبیه کنترل‌گر‌های منطقی برنامه‌پذیر[۱] در ماشین‌آلات برای کمک به خودکارسازی برخی از فرآیندها و جمع‌آوری و به‌اشتراک‌گذاری داده‌ها آغاز شد.

ما اکنون در چهارمین انقلاب صنعتی هستیم که به آن صنعت ۴٫۰ نیز می‌گویند. وجود داده‌های آنالیز شده با داشتن مشخصه افزایش اتوماسیون و استفاده از ماشین‌ها و کارخانه‌های هوشمند، به تولید کالاها با کارایی و بهره‌وری بیشتر در سراسر زنجیره ارزش کمک می‌کند. انعطاف‌پذیری بهبود می‌یابد تا تولیدکنندگان بتوانند با استفاده از سفارشی‌سازی انبوه، خواسته‌های مشتریان را بهتر برآورده کنند؛ که در نهایت به دنبال دستیابی به کارایی است. یک کارخانه هوشمند می‌تواند با جمع‌آوری داده‌های بیشتر از کف کارخانه و ترکیب آن با سایر داده‌های عملیاتی سازمانی، به شفافیت اطلاعات و تصمیم‌گیری‌های بهتر دست یابد. صنعت ۴٫۰ انقلابی در نحوه تولید، بهبود و توزیع محصولات شرکت‌ها ایجاد می‌کند. تولیدکنندگان در حال ادغام فناوری‌های جدید، از جمله اینترنت اشیا، رایانش ابری، تحلیل‌گری داده، و هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی در خط تولید و در طول عملیات خود هستند.

انقلاب صنعتی چهارم را می‌توان به‌عنوان نمونه توسعه‌یافته انقلاب صنعتی سوم توصیف کرد. صنعت ۳٫۰ رایانه‌ها را وارد فرآیند تولید کرد و صنعت ۴٫۰ بر اتصال آن رایانه‌ها به یکدیگر تمرکز دارد. با این حال، صنعت ۴٫۰ بسیار فراتر از سیستم‌هایی است که در کف کارخانه قادر به برقراری ارتباط با یکدیگر هستند. صنعت ۴٫۰ اگر به طور کامل اعمال شود، امکان ایجاد کارخانه‌های هوشمند را فراهم و تولید دیجیتال را امکان‌پذیر می‌کند. صنعت ۴٫۰ را می‌توان در تمام سطوح فرآیند تولید از توسعه محصول تا پایان عمر محصول اعمال کرد.

بعد دیگری از صنعت ۴٫۰ که اهمیت دارد، به دست آوردن داده‌‌های بلادرنگ در تولید است. سپس این داده‌ها می‌تواند برای بهینه‌سازی عملیات تجزیه و تحلیل شود که منجر به بهبود کارایی می‌گردد، زمان ورود به بازار را کاهش داده و در عین حال بهره‌وری سازمان را نیز افزایش می‌دهد. تجزیه و تحلیل حجم زیادی از کلان‌داده که از سنسورهای کف کارخانه جمع‌آوری شده‌اند، داشتن دید آنی برای دارایی‌های تولیدی را تضمین می‌کند و می‌تواند ابزارهایی را برای نگهداری و تعمیرات پیش‌بینانه به منظور به حداقل رساندن خرابی تجهیزات فراهم کند.

وقتی درباره صنعت ۴٫۰ صحبت می‌کنیم باید به این بپردازیم که فناوری‌های تحول‌آفرین چگونه می‌توانند صنعت را به طرز معناداری تحت تاثیر قرار داده و آنها را به‌طور مطلوب بازآفرینی کنند. فناوری‌های تحول‌آفرین به طرق مختلفی ایفای نقش می‌کنند، که در ادامه معرفی می‌شود.

اینترنت اشیا (IoT)

اینترنت اشیا جزء کلیدی کارخانه‌های هوشمند است. ماشین‌های موجود در کارخانه مجهز به سنسورهایی هستند که آدرس IP دارند که به ماشین‌ها اجازه می‌دهد با سایر دستگاه‌های متصل به وب ارتباط برقرار کنند. این مکانیزاسیون و اتصال، امکان جمع‌آوری، تجزیه و تحلیل و مبادله حجم زیادی از داده‌های ارزشمند را فراهم می‌کند.

رایانش ابری

رایانش ابری سنگ بنای هر استراتژی صنعت ۴٫۰ است. تحقق کامل تولید هوشمند نیازمند اتصال و ادغام مهندسی، زنجیره تامین، تولید، فروش و توزیع و خدمات است. رایانش ابری کمک می‌کند که این کار امکان‌پذیر شود. علاوه بر این، معمولاً حجم زیادی از داده‌هایی که ذخیره و تجزیه و تحلیل می‌شوند را می‌توان به‌صورت کارآمدتر و مقرون به صرفه‌تر با ابر پردازش کرد.

هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی

هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی به شرکت‌های تولیدی این امکان را می‌دهد تا از حجم اطلاعات تولید شده نه تنها در کارخانه، بلکه در سراسر واحدهای کسب‌وکاری خود و حتی از شرکا و منابع شخص ثالث بهره‌مند شوند. هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی می‌توانند بینش‌هایی ایجاد کنند که قابلیت مشاهده، پیش‌بینی و اتوماسیون عملیات و فرآیندهای کسب‌وکاری را فراهم می‌کنند. به عنوان مثال؛ ماشین‌های صنعتی در طول فرآیند تولید مستعد خراب شدن هستند. استفاده از داده‌های جمع‌آوری‌شده از این دارایی‌ها می‌تواند به کسب‌وکارها کمک کند تا نگهداری و تعمیرات پیش‌بینانه را بر اساس الگوریتم‌های یادگیری ماشین انجام دهند و در نتیجه زمان به‌روزرسانی بیشتر و کارایی بالاتری داشته باشند.

تولید افزوده (چاپ سه بعدی)

این فناوری در دهه گذشته به شدت بهبود یافته و از استفاده صرف جهت نمونه‌سازی به سمت تولید واقعی حرکت کرده است. پیشرفت در استفاده از تولید افزوده‌های فلزی، فرصت‌های زیادی را برای تولید باز کرده است.

امنیت سایبری

شرکت‌های تولیدی همیشه به اهمیت امنیت سایبری بی‌توجهی می‌کنند. با این حال، همان اتصال تجهیزات عملیاتی کارخانه که فرآیندهای تولیدی کارآمدتر را ممکن می‌سازد، مسیرهای ورود جدید برای حملات مخرب و بدافزارها را نیز آشکار می‌کند. هنگام حرکت به سمت صنعت ۴٫۰، در نظر گرفتن یک رویکرد امنیت سایبری که تجهیزات IT و OT را در بر بگیرد ضروری است.

دوقلوی دیجیتال[۲]

تحول دیجیتال ارائه شده توسط صنعت ۴٫۰ به تولیدکنندگان این امکان را داده است که دوقلوهای دیجیتالی را بسازند که کپی مجازی فرآیندها، خطوط تولید، کارخانه‌ها و زنجیره تامین هستند. یک دوقلوی دیجیتال با دریافت داده‌ها از حسگرهای اینترنت اشیا، دستگاه‌ها، کنترل‌گر‌های منطقی برنامه‌پذیر و سایر اشیاء متصل به اینترنت ایجاد می‌شود. تولیدکنندگان می‌توانند از دوقلوهای دیجیتال برای کمک به افزایش بهره‌وری، بهبود گردش کار و طراحی محصولات جدید استفاده کنند. برای مثال، با شبیه‌سازی فرآیند تولید، تولیدکنندگان می‌توانند تغییرات فرآیند را آزمایش کنند تا راه‌هایی برای به حداقل رساندن زمان توقف یا بهبود ظرفیت بیابند.

راه‌حل‌های زیادی در صنعت ۴٫۰ وجود دارد که به شرکت‌ها کمک می‌کند زنجیره تامین دیجیتال خود را تغییر دهند؛ تولید را بازآفرینی کنند، بر مشتریان تمرکز کرده و کل سازمان خود را به هم متصل نمایند. در اینجا برخی از مزایایی که شرکت‌ها تجربه می‌کنند آورده شده است:

پیشرفت‌های اساسی در بهره‌وری و اتوماسیون: کسب‌وکارها در سراسر عملیات خود تصمیمات مبتنی بر داده می‌گیرند، دقت پیش‌بینی را بهبود می‌بخشند، از تحویل به موقع پشتیبانی می‌کنند، و برنامه‌های بهینه سود می‌سازند.
انعطاف‌پذیری و چابکی: شرکت‌ها در حال شکل دادن به زنجیره تامین دیجیتال آینده به‌کمک برنامه‌ریزی پیشرفته هستند.
اعتماد به گسترش مدل‌های کسب‌وکاری جدید و استفاده سریع از فرصت‌ها: به لطف راه‌حل‌های صنعت ۴٫۰، کسب‌وکارها هزینه‌ها را کاهش می‌دهند، کارایی بازار را بهبود می‌بخشند و زنجیره‌های تامین را از طریق دریا، زمین و هوا به هم متصل می‌کنند.
راه‌حل‌های سبز و پایدار بدون به خطر انداختن سودآوری: افراد، با دیجیتالی‌شدن به‌صورت کارآمدتر و مقرون به‌صرفه‌تر کار می‌کنند. همچنین، اهداف زیست محیطی خود را بدون به خطر انداختن سایر اهداف کسب‌وکاری، مانند سودآوری و مقیاس‌پذیری، برآورده می‌کنند.

[۱] PLC: programmable logic controllers

[۲] Digital Twin