مقدمه ای بر انقلاب صنعتی چهارم

امروزه با پیشرفت سریع تکنولوژی، شکل سنتی کارگاه ها و کارخانه ها در حال تغییر است. دیگر دوران آن گذشته است که یک اپراتور ساعت ها در کنار یک دستگاه بایستد تا از عملکرد صحیح آن مطمئن شود یا منتظر بماند تا قطعه ای خراب شود و سپس به فکر تعمیر آن بیفتد. ورود اینترنت اشیا به بخش تولید، مفاهیم جدیدی را خلق کرده است. در این میان، کاربرد اینترنت اشیا در هوشمندسازی ماشین آلات صنعتی و کارگاهی به یکی از داغ ترین مباحث در میان مدیران کسب و کارهای تولیدی تبدیل شده است.

این تکنولوژی نه تنها باعث کاهش هزینه های جاری می شود، بلکه با ایجاد یک شبکه ارتباطی میان تمام تجهیزات، کارگاه شما را به یک موجود زنده و هوشمند تبدیل می کند که می تواند وضعیت سلامت خود را گزارش دهد. در این مقاله جامع، قصد داریم به دور از مفاهیم پیچیده و تئوری، به شکل کاملا کاربردی بررسی کنیم که اینترنت اشیا دقیقا چه کاری با دستگاه های ما انجام می دهد و چرا باید هرچه سریع تر به سمت این فناوری حرکت کنیم.

اینترنت اشیا در صنعت دقیقا چیست؟

برای درک بهتر کاربرد اینترنت اشیا در هوشمندسازی ماشین آلات صنعتی و کارگاهی، ابتدا باید بدانیم اینترنت اشیا صنعتی چیست. به زبان ساده، اینترنت اشیا یعنی اتصال اشیا فیزیکی به اینترنت برای ارسال و دریافت داده. وقتی این مفهوم را وارد محیط کارگاه می کنیم، منظورمان نصب سنسورهای کوچک و پیشرفته روی دستگاه های تراشکاری، دستگاه های پرس، موتورهای الکتریکی و نوار نقاله ها است.

این سنسورها می توانند مواردی مانند دما، لرزش، فشار، میزان مصرف برق و رطوبت را در هر ثانیه اندازه گیری کنند. سپس این اطلاعات از طریق شبکه وای فای یا کابل شبکه به یک نرم افزار مرکزی در کامپیوتر یا موبایل مدیر کارگاه ارسال می شود. به این ترتیب، دستگاهی که تا دیروز فقط یک تکه آهن مکانیکی بود، حالا می تواند حرف بزند و بگوید که در چه وضعیتی قرار دارد.

ارکان اصلی در هوشمندسازی دستگاه ها

برای اینکه کاربرد اینترنت اشیا در هوشمندسازی ماشین آلات صنعتی و کارگاهی عملی شود، به چند بخش اساسی نیاز داریم. بخش اول سخت افزار است که همان سنسورها و حسگرها هستند. بخش دوم شبکه ارتباطی است که وظیفه انتقال امن داده ها را بر عهده دارد. بخش سوم فضای ابری یا سرور محلی است که داده ها در آنجا ذخیره می شوند و در نهایت بخش چهارم، هوش مصنوعی و نرم افزار تحلیلگر است. این نرم افزار داده های خام را به نمودارها و هشدارهای قابل فهم برای انسان تبدیل می کند. ترکیب این چهار عنصر، معجزه هوشمندسازی را رقم می زند.

مزایای شگفت انگیز هوشمندسازی تجهیزات کارگاهی

شاید برای شما سوال پیش بیاید که صرف هزینه برای خرید سنسور و نرم افزار چه توجیه اقتصادی دارد. کاربرد اینترنت اشیا در هوشمندسازی ماشین آلات صنعتی و کارگاهی مزایای بسیار ملموسی دارد که در زمان کوتاهی هزینه های اولیه را جبران می کند. در ادامه به مهم ترین این مزایا می پردازیم.

1. تعمیر و نگهداری پیشگویانه (جلوگیری از خرابی های ناگهانی)
بزرگ ترین کابوس هر مدیر تولیدی، توقف ناگهانی خط تولید به دلیل خرابی یک قطعه است. در روش های سنتی، ما صبر می کنیم تا دستگاه خراب شود و بعد آن را تعمیر می کنیم، یا در بهترین حالت به صورت دوره ای قطعات را تعویض می کنیم که این کار هم هزینه بر است. اما با اینترنت اشیا، سنسورهای لرزش سنج روی بلبرینگ های یک موتور نصب می شوند. به محض اینکه لرزش موتور حتی یک میلیمتر از حد استاندارد بیشتر شود، سیستم به موبایل مهندس تعمیرات پیامک می دهد که این بلبرینگ در سه روز آینده از کار خواهد افتاد. این یعنی شما می توانید تعمیرات را برای روز جمعه که کارگاه تعطیل است برنامه ریزی کنید و از توقف تولید جلوگیری نمایید.

2. کاهش چشمگیر مصرف انرژی
مصرف برق و انرژی یکی از هزینه های پنهان اما سنگین در محیط های صنعتی است. کاربرد اینترنت اشیا در هوشمندسازی ماشین آلات صنعتی و کارگاهی به شما اجازه می دهد تا دقیقا بدانید کدام دستگاه در چه ساعتی بیشترین مصرف برق را دارد. سیستم های هوشمند می توانند تشخیص دهند که اگر یک دستگاه برای مدت طولانی بدون بار در حال کار کردن است، به صورت خودکار موتور آن را خاموش کنند یا در حالت آماده به کار قرار دهند.

3. افزایش کیفیت محصولات خروجی
در بسیاری از صنایع مانند تزریق پلاستیک یا صنایع غذایی، تغییرات جزئی در دما یا فشار دستگاه می تواند باعث افت کیفیت محصول نهایی شود. سنسورهای متصل به اینترنت اشیا به صورت لحظه ای پارامترهای تولید را کنترل می کنند. اگر دمای کوره حتی یک درجه افت کند، سیستم فورا دستور افزایش حرارت را صادر می کند. این نظارت ثانیه به ثانیه، میزان تولید محصولات معیوب و ضایعات را به نزدیک صفر می رساند.

4. افزایش ایمنی محیط کار
حفظ سلامت کارگران یکی از اولویت های اصلی است. دستگاه های هوشمند می توانند حضور انسان را در مناطق خطرناک تشخیص دهند. برای مثال اگر دست کارگر بیش از حد به تیغه دستگاه برش نزدیک شود، سنسورهای نوری و حرارتی این موضوع را درک کرده و در کسری از ثانیه برق دستگاه را قطع می کنند. این سطح از ایمنی تنها با هوشمندسازی یکپارچه امکان پذیر است.

همزاد دیجیتال چیست و چه کمکی به کارگاه می کند؟

یکی از جذاب ترین نتایج کاربرد اینترنت اشیا در هوشمندسازی ماشین آلات صنعتی و کارگاهی، خلق چیزی به نام همزاد دیجیتال است. همزاد دیجیتال یعنی یک کپی دقیق و سه بعدی از دستگاه واقعی شما در داخل کامپیوتر. تمام سنسورهایی که روی دستگاه فیزیکی نصب شده اند، اطلاعات را به این مدل کامپیوتری می فرستند. مدیر کارگاه می تواند بدون اینکه به محیط پر سر و صدای کارخانه برود، پشت میز خود بنشیند و در مانیتور ببیند که در داخل دستگاه دقیق چه اتفاقی در حال رخ دادن است. حتی می توان تغییرات تنظیمات را ابتدا روی همزاد دیجیتال تست کرد و اگر نتیجه مثبت بود، آن را روی دستگاه واقعی اعمال کرد.

چالش های پیش رو در مسیر هوشمندسازی

با وجود تمام این مزایای فوق العاده، پیاده سازی و کاربرد اینترنت اشیا در هوشمندسازی ماشین آلات صنعتی و کارگاهی با چالش هایی هم روبرو است که نباید از آنها چشم پوشی کرد. اولین چالش، هزینه های اولیه راه اندازی شبکه و خرید سنسورهای صنعتی است که ممکن است برای کارگاه های کوچک کمی سنگین به نظر برسد.

چالش دوم مسئله امنیت سایبری است. وقتی دستگاه های شما به اینترنت متصل می شوند، خطر هک شدن آنها توسط افراد سودجو وجود دارد. بنابراین استفاده از فایروال های قدرتمند و رمزنگاری داده ها در شبکه کارگاهی بسیار حیاتی است. چالش سوم نیز مقاومت نیروی انسانی سنتی در برابر تغییرات است. پرسنل قدیمی کارگاه ممکن است کار با نرم افزارهای جدید را سخت بدانند، از این رو آموزش مستمر کارمندان یکی از شروط اصلی موفقیت در این پروژه ها است.

مراحل قدم به قدم برای هوشمندسازی یک کارگاه سنتی

اگر تصمیم گرفته اید که از مزایای این تکنولوژی بهره مند شوید، نیازی نیست در روز اول تمام کارخانه را تغییر دهید. بهترین رویکرد این است که از یک دستگاه گلوگاهی شروع کنید. دستگاه گلوگاهی یعنی دستگاهی که اگر خراب شود، کل خط تولید متوقف می شود.

در قدم اول، پارامترهای حیاتی این دستگاه (مثل دما یا لرزش) را شناسایی کنید.

در قدم دوم سنسورهای مناسب را خریداری و نصب کنید.

در قدم سوم یک نرم افزار ساده برای جمع آوری اطلاعات روی یک کامپیوتر محلی راه اندازی کنید. پس از گذشت چند ماه، زمانی که نتایج شگفت انگیز کاهش خرابی ها و افزایش بهره وری را مشاهده کردید، می توانید این سیستم را به سایر دستگاه های کارگاه نیز تعمیم دهید.

نتیجه گیری

در دنیای به شدت رقابتی امروز، تولیدکنندگانی زنده می مانند که بتوانند با کمترین هزینه، با کیفیت ترین محصولات را تولید کنند. کاربرد اینترنت اشیا در هوشمندسازی ماشین آلات صنعتی و کارگاهی دیگر یک رویای علمی تخیلی برای آینده نیست، بلکه یک ضرورت انکارناپذیر برای بقا در بازار فعلی است.

با اتصال دستگاه ها به اینترنت و استفاده از هوش پنهان در داده ها، شما به جای واکنش نشان دادن به مشکلات، آنها را پیش بینی می کنید. مدیریت هوشمند مصرف انرژی، جلوگیری از توقف خط تولید و کنترل کیفیت لحظه ای، تنها بخشی از هدایای این تکنولوژی برای صنعتگران است. وقت آن رسیده است که دیدگاه سنتی به محیط های کارگاهی را کنار بگذاریم و به دستگاه های خود اجازه بدهیم تا با ما صحبت کنند. شروع این تغییر بزرگ می تواند از نصب یک سنسور کوچک در کارگاه شما آغاز شود