الصناعة 4.0 Industry 4.0، هواسم التوجه الحالي لأتمتة وتبادل البيانات في تقنيات التصنيع. ويضم الأنظمة الإلكترونية الفيزيائية، إنترنت الأمور، الحوسبة السحابيةوالحوسبة المعهدية. يستخدم مصطلح الصناعة 4.0 بشكل رائج للإشارة إلى الثورة الصناعية الرابعة.

خلقت الصناعة 4.0 ما سُمي "بالمصنع الذكي". داخل المصانع الذكية المهيكلة المعيارية، تقوم الأنظمة الإلكترونية الفيزيائية بمراقبة العمليات الفيزيائية، خلق نسخة افتراضية من العالم المادي واتخاذ قرارات لامركزية. عبر إنترنت الأمور، تتواصل الأنظمة الإلكترونية الفيزيائية وتتعاون مع بعضها البعض ومع البشر في الوقت الحالي، وعبر الحوسبة السحابية، ويتم تقديم واستخدام كلاً من الخدمات الداخلية والمؤسسية عن طريق المساهمين في سلسلة القيمة.

التسمية

استخدم مصطلح "الصناعة 4.0" في مشروع في إستراتيجية التكنولوجيا الفائقة للحكومة الألمانية، والتي تشجع على حوسبة التصنيع.

قورن مصطلح الصناعة 4.0 بالثورة الصناعية الرابعة. غير حتى هذا الأخير تعبير عن تحول تام يضم التأثير على المجتمع المدني وهياكل الحوكمة، وهوية الإنسان والتداعيات على الاقتصاد والتصنيع. في الثورة الصناعية الأولى تمت أتمتة الإنتاج باستخدام المياه والطاقة البخارية؛ في الثورة الصناعية الثانية تطور الإنتاج بفضل الطاقة الكهربائية، ثم اتىت الثورة الرقمية واستخدام الإلكترونيات والزيادة في أتمتة الإنتاج. مصطلح "الثورة الصناعية الرابعة" يتمثل في التطورات التكنولوجية المهمة خلال الـ75 عام الماضية، وهي في فترة النقاش الأكاديمي. هجرز الصناعة 4.0 على التصنيع في السياق الحالي، وبالتالي فهي منفصلة عن الثورة الصناعية الرابعة من حيث المدى.

مبادئ التصميم

هناك أربع مبادئ للتصميم ضمن الصناعة 4.0. تدعم هذه المبادئ الشركات في تحديد وتطبيق سيناريوهات الصناعة 4.0.

• العمل المشهجر: قدرة الآلات، الأجهزة، المجسات، والأشخاص على الاتصال والتواصل مع بعضها البعض عبر إنترنت الأمور أوإنترنت الأشخاص.
• شفافية المعلومات: قدرة نظم المعلومات على خلق نسخة افتراضية للعالم الفيزيائي عن طريق إثراء النماذج الرقمية للمصانع ببيانات المجس. يحتاج هذا تجميع بيانات المجس الرئيسي مع معلومات السياق الأعلى قيمة.
• المساعدة الفنية: أولاً، قدرة أنظمة المساعدة على دعم البشر من خلال تجميع وتصور المعلومات بشكل مفهوم لاتخاذ قرارات مستنيرة وحل المشاكل العاجلة في فترة زمنية قصيرة. ثانياً، قدرة الأنظمة الإلكترونية الفيزيائية على دعم البشر عن طريق القيام بمجموعة من المهام غير السارة، أوالمرهقة، أوغير الآمنة لزملائهم في العمل من البشر.
• القرارات اللامركزية: قدرة الأنظمة الإلكترونية الفيزيائية على اتخاذ القرار بشكل مستقل والقيام بمهامهم بأكبر قدر من الاستقلالية. في بعض الاستثناءات فقط، التداخلات أوالأهداف المتضابة، توكل المهام لمستوى أعلى.

الآثار

في يونيو2013، نشرت شركة الاستشارات مكنزي لقاءة خبراء مع القادة التطبيقيين في شركة روبرت بوش - زيگفريد دايس (إحدى شركات روبرت بوش القابضة) مع هاينز درنباخ (الرئيس التفيذي لشركة بوش لابتكارات البرمجيات) - وخبراء من مكنزي. تناولت اللقاءة غلبة إنترنت الأمور في الصناعة والتغيرات الناتجة عن التكنولوجيا والتي تعِد بإطلاق ثورة صناعية جديدة. في بوش، وعموماً في ألمانيا، هذه الظاهرة يشار إليها بإسم Industry 4.0. المبدأ الأساسي في "الصناعة 4.0" هوأنه بتربيط الآلات وبتر وأنظمة العمل، فإن الأعمار تخلق شبكات ذكية على طول سلسلة القيمة يمكنها التحكم في بعضها البعض ذاتياً.

Some examples for Industry 4.0 are machines which can predict failures and trigger maintenance processes autonomously or self-organized logistics which react to unexpected changes in production.

According to Dais, "it is highly likely that the world of production will become more and more networked until everything is interlinked with everything else". While this sounds like a fair assumption and the driving force behind the Internet of Things, it also means that the complexity of production and supplier networks will grow enormously. Networks and processes have so far been limited to one factory. But in an Industry 4.0 scenario, these boundaries of individual factories will most likely no longer exist. Instead, they will be lifted in order to interconnect multiple factories or even geographical regions.

There are differences between a typical traditional factory and an Industry 4.0 factory. In the current industry environment, providing high-end quality service or product with the least cost is the key to success and industrial factories are trying to achieve as much performance as possible to increase their profit as well as their reputation. In this way, various data sources are available to provide worthwhile information about different aspects of the factory. In this stage, the utilization of data for understanding current operating conditions and detecting faults and failures is an important topic to research. e.g. in production, there are various commercial tools available to provide overall equipment effectiveness (OEE) information to factory management in order to highlight the root causes of problems and possible faults in the system. In contrast, in an Industry 4.0 factory, in addition to condition monitoring and fault diagnosis, components and systems are able to gain self-awareness and self-predictiveness, which will provide management with more insight on the status of the factory. Furthermore, peer-to-peer comparison and fusion of health information from various components provides a precise health prediction in component and system levels and force factory management to trigger required maintenance at the best possible time to reach just-in-time maintenance and gain near-zero downtime.

التحديات

التحديات التي يواججها تطبيق الصناعة 4.0:

• قضايا أمن تكنولوجيا المعلومات، والتي تتفاقم بشكل كبير بسبب الحاجة الكامنة لفتح متاجر الإنتاج التي كانت مغلقة في السابق.
• الموثوقية والاستقرار لازمان بشكل أساسي للألة-الآلة.
• التواصل، ويضم أوقات الاستجابة القصيرة والمستقرة.
• الاحتياج للحفاظ على سلامة عمليات الإنتاج.
• الحاجة لتجنب أي عقبات في تكنولوجيا المعلومات، حيث تتسبب في فترات إيقاف إنتاج مكلفة.
• الاحتياج لفهم كيفية الحماية الصناعية (الواردة أيضاً في ملفات التحكم لمعدات الأتمتة الصناعية).
• عدم وجود مجموعات المهارات الكافية لتسريع المسيرة نحوالثورة الصناعية الرابعة.
• التهديد بدث تكرار في قسم تكنولوجيا المعلومات بالشركات.
• إحجام عام عن التغيير من قبل أصحاب المصلحة.
• فقدان الكثير من الوظائف بسبب عمليات الأتمتة وعمليات التحكم التكنولوجي، وخاصة للفئات المجتمعية ذات المستوى التعليمي المنخفض.
• تدني التزام الادارة العليا.
• عدم وضوح القضايا القانونية وأمن المعلومات.
• عدم وضوح الجدوى الاقتصادية/ الاستثمار الموسع.
• عدم وجود التنظيم، المعيار وأشكال التصديق.
• الموظفون غير مؤهلين بشكل كافي.

دور البيانات الضخمة والتحليلات

1. الاتصال (المجسات والشبكات)
2. السحابة (الحوسبة والبيانات عند الطلب)
3. الفضاء الإلكتروني (النموذج والذاكرة)
4. المحتوى/السياق (المعنى والارتباط)
5. المجتمع (المشاركة والتعاون)
6. التخصيص (التخصيص والقيمة)

أثر الصناعة 4.0

1. نماذج الخدمات والأعمال
2. الموثوقية والإنتاجية المستمرة
3. أمن تكنولوجيا المعلومات: شركات مثل سيمانتك، سيسكووپنتا للأمن بدأت بالعمل في معالجة قضية أمن تكنولوجيا المعلومات
4. سلامة الآلات
5. دورات حياة المنتج
6. سلسلة القيمة الصناعية
7. تعليم ومهارات العمال
8. العوامل الاجتماعية-الاقتصادية
9. المسيرة الصناعية

خارطة الطريق التكنولوجية للصناعة 4.0

انظر أيضاً

• تصنيع متكامل بالحاسوب
• النمذجة الرقمية والتصنيع
• نظام التحكم الصناعي
• نظام الصيانة الذكي
• آلة-لآلة
• نظام التصنيع التنبؤي
• Cyber manufacturing
• سكادا
• الخدمة 4.0
• المنتدى الاقتصادي العالمي 2016
• الثورة الصناعية الرابعة
• برمجيات المحاكاة

المصادر

وصلات خارجية

• Industry 4.0 - Only One-Tenth of Germany's High-Tech Strategy
• Cloud-based design and manufacturing
• Industrie 4.0 – Hightech-Strategie der Bundesregierung
• Bundesministerium für Forschung und Entwicklung - Zukunftsprojekt Industrie 4.0
• Plattform Industrie 4.0
• Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0 English edition - www.plattform-i40.de/
• BMBF-Spitzencluster"Intelligente technische Systeme OstwestfalenLippe it's OWL
• Exzellenzcluster Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer
• Communication in Industry 4.0
• Open Manufacturing Language for SMT Assembly
• Open XML machine-to-machine communication for PCB assembly