صنعت 4 چیست و چرا اهمیت دارد؟

مقدمه: از قرن 18 تا به امروز، صنعت جهان، 4 انقلاب صنعتی متفاوت را پشت سر گذاشته است که هر کدام به اندازه خود، تغییرات بسیار بزرگی را ایجاد کردند. اکنون در این عصر، که عصر ارتباطات، تغییرات سریع، هوشمند سازی و تحقق انقلاب چهارم صنعتی است، لازم است تا علاوه بر آشنایی با انقلاب چهارم یا صنعت 4، با انقلاب های اولیه نیز آشنا شد؛ به این منظور که هیچ پیشرفتی و گام رو به جلویی، اگر قرار است صورت بگیرد، به هیچ عنوان بی پایه و اساس بر انقلاب های گذاشته نخواهد بود. 

انقلاب صنعتی اول

 در اواخر قرن هجدهم در بریتانیا، اولین انقلاب صنعتی به تولید انبوه با استفاده از نیروی آب و بخار به جای نیروی انسانی و حیوانی کمک کرد. دیگر کالاهای تمام شده با ماشین آلات ساخته می‌شدند نه با زحمت دستی. تحولاتی از قبیل موتورهای بخار باعث ایجاد تغییرات عظیم دیگری می‌شوند زیرا جابجایی انسان و کالا در مسافتهای طولانی در زمان کمتری ممکن شد. در آن زمان مردم شاهد استخراج گسترده ذغال سنگ به همراه اختراع بسیار مهم موتور بخار بودند که دلیل ایجاد نوع جدیدی از انرژی بود که بعداً در سرعت بخشیدن به توسعه راه آهن کمک کرد و باعث تسریع در رشد اقتصاد شد. 

انقلاب صنعتی دوم

 یک قرن بعد، انقلاب صنعتی دوم خطوط مونتاژ و استفاده از نفت، گاز و برق را معرفی کرد. این منابع انرژی جدید، همراه با ارتباطات پیشرفته تر از طریق تلفن و تلگراف، تولید انبوه و درجاتی از اتوماسیون را برای فرآیندهای تولید به ارمغان آورد. از دیگر نکات مهم انقلاب صنعتی دوم توسعه تقاضای فولاد، سنتز شیمیایی و روشهای ارتباطی مانند تلگراف و تلفن بود. سرانجام اختراع خودرو و هواپیما در ابتدای قرن بیستم از مهمترین نمادهای انقلاب دوم است. به همین دلیل است که تاکنون نیز انقلاب دوم صنعتی مهمترین آن ها به حساب می‌آید.

انقلاب صنعتی سوم 

سومین انقلاب صنعتی که در اواسط قرن بیستم آغاز شد، کامپیوترها، مخابرات پیشرفته و تجزیه و تحلیل داده ها را به فرآیندهای تولید اضافه کرد. دیجیتالی شدن کارخانه ها با تعبیه کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی در ماشین آلات برای کمک به خودکارسازی برخی از فرآیندها و جمع آوری و به اشتراک گذاری داده ها آغاز شد. انقلاب سوم ظهور الکترونیک، ارتباطات از راه دور و البته کامپیوترها را به همراه داشت. از طریق فنآوری‌های جدید، سومین انقلاب صنعتی دروازه سفرهای فضایی، تحقیقات و بیوتکنولوژی را گشود. 

 انقلاب صنعتی چهارم

ما اکنون در چهارمین انقلاب صنعتی هستیم که به آن صنعت 4 نیز می گویند. این عصر، عصر هوشمندسازی است. افزایش اتوماسیون و استفاده از ماشین‌های هوشمند و کارخانه‌های هوشمند، داده‌های آگاهانه به تولید کالاها با کارایی بیشتر و بهره‌وری در سراسر زنجیره ارزش کمک می‌کند.

 با جمع آوری داده های بیشتر از کف کارخانه و ترکیب آن با سایر داده های عملیاتی سازمانی، یک کارخانه هوشمند می تواند به شفافیت اطلاعات و تصمیم گیری های بهتر دست یابد. این کار، امکان برقراری ارتباط با سایر امکانات و خروجی اطلاعات را فراهم می‌آورند. همه اینها مرحله بعدی در اتوماسیون تولید خواهند بود. شبکه‌سازی سیستم‌ها منجر به «سیستم‌های تولید فیزیکی سایبر» شده و بنابراین کارخانه‌ها هوشمند می‌شوند که در آن سیستم‌های تولیدی، مؤلفه‌ها و مردم از طریق شبکه ارتباط برقرار می‌کنند و تولید تقریباً خودکار است. 

چه فناوری هایی صنعت 4 را هدایت می کنند؟

اینترنت اشیا[1] (IOT)جزء کلیدی کارخانه های هوشمند است. ماشین‌های موجود در طبقه کارخانه مجهز به حسگرهایی هستند که دارای یک آدرس IP است که به ماشین‌ها اجازه می‌دهد با سایر دستگاه‌های دارای وب متصل شوند. این مکانیزاسیون و اتصال، امکان جمع آوری، تجزیه و تحلیل و مبادله حجم زیادی از داده های ارزشمند را فراهم می کند.

رایانش ابری

رایانش ابری سنگ بنای هر استراتژی صنعت 4 است. تحقق کامل تولید هوشمند نیازمند اتصال و ادغام مهندسی، زنجیره تامین، تولید، فروش و توزیع و خدمات است. علاوه بر این، معمولاً مقدار زیادی از داده‌هایی که ذخیره و تجزیه و تحلیل می‌شوند را می‌توان با کارآمدتر و مقرون به صرفه‌تر با ابر پردازش کرد. رایانش ابری همچنین می‌تواند هزینه‌های راه‌اندازی را برای تولیدکنندگان کوچک و متوسط ​​که می‌توانندنیازها و مقیاسخود رابا رشدکسب‌وکارشان اندازه‌گیری کنند،کاهش دهد.

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 تجاری 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 تجاری را فراهم می‌کنند. به عنوان مثال: ماشین های صنعتی در طول فرآیند تولید مستعد خراب شدن هستند. استفاده از داده‌های جمع‌آوری‌شده از این دارایی‌ها می‌تواند به کسب‌وکارها کمک کند تا تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده را بر اساس الگوریتم‌های یادگیری ماشین انجام دهند و در نتیجه زمان به‌روزرسانی بیشتر و کارایی بالاتری داشته باشند.

محاسبات لبه[2]

این محاسبات که اسم استعاری دارد، به این معنی است که برخی از تجزیه و تحلیل داده ها باید در "لبه" انجام شود. یعنی جایی که داده ها ایجاد می شوند. این امر زمان تأخیر را از زمان تولید داده تا زمانی که نیاز به پاسخ است به حداقل می رساند. به عنوان مثال، تشخیص یک مشکل ایمنی یا کیفیت ممکن است نیاز به اقدام تقریباً واقعی با تجهیزات داشته باشد. زمان لازم برای ارسال داده ها به ابر سازمان و سپس بازگشت به کارخانه ممکن است بسیار طولانی باشد و به قابلیت اطمینان شبکه بستگی دارد. استفاده از محاسبات لبه همچنین به این معنی است که داده ها در نزدیکی منبع خود باقی می مانند و خطرات امنیتی را کاهش می دهند.

امنیت سایبری

شرکت های تولیدی همیشه اهمیت امنیت سایبری یا سیستم های فیزیکی سایبری را در نظر نگرفته اند. با این حال، همان اتصال تجهیزات عملیاتی در کارخانه یا میدان که فرآیندهای تولید کارآمدتر را ممکن می‌سازد، مسیرهای ورود جدید را برای حملات مخرب و بدافزارها نیز آشکار می‌کند. هنگام تغییر دیجیتال به صنعت 4.0، در نظر گرفتن یک رویکرد امنیت سایبری که تجهیزات فناوری اطلاعات را در بر می گیرد، ضروری است.

دوقلوی دیجیتال!

تحول دیجیتال ارائه شده در صنعت 4 به تولیدکنندگان این امکان را داده است که دوقلوهای دیجیتالی را بسازند که درواقع نوعی کپی مجازی فرآیندها، خطوط تولید، کارخانه‌ها و زنجیره‌های تامین هستند. یک دوقلو دیجیتال با کشیدن داده‌ها از حسگرهای اینترنت اشیا، دستگاه‌ها و سایر اشیاء متصل به اینترنت ایجاد می‌شود. تولیدکنندگان می توانند از دوقلوهای دیجیتال برای کمک به افزایش بهره وری، 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.

جمع بندی

عصر جدید مملو از تغییرات بزرگ و سریع است. دانش و تکنولوژی روز به روز در حال پیشرفت است و لذا بدیهی است که نه تنها درک صنعت 4 و ابعاد مختلف آن، بلکه نزدیک شدن به پیاده سازی آن امری ضروری است. دیر نخواهد بود زمانی که بخش قابل توجهی از شرکت ها و کارخانه ها به علت مماس نبودن و نزدیک نشدن به فناوری های صنعت 4، عقب بمانند و به تدریج از شبکه تولید حذف شوند. باید در نظر داشت که انقلاب های صنعتی اولیه، بیشتر متکی به اجرا هستند؛ اما صنعت 4، شدیدا نیازمند پیشینه تحقیقاتی و پژوهشی است و بسیار به تکنولوژی و علم متکی است. البته شاید به نظر بیاید که این مطالب اساسا مربوط به جوامع غرب و به خصوص جوامع توسعه یافته است و کشور ما سال ها برای تحقق این موضوع زمان نیاز دارد. اما با نگاه دقیق تر، می توان ردپاهایی از حضور و تحقق هر چند کوچک این صنعت را در ایران دید. آینده روشن است.

[1]Internet of things

[2]Edge calculating

منابع:

V., Gheorghe, I. G., Subić, J., & Nancu, D. (2020). Influences of the industry 4.0 revolution on the human capital development and consumer behavior: A systematic review. Sustainability, 12(10), 4035.‏

Wikipedia.com

Ibm.com

Techtarget.com

Abbaskhodadi.com