6 تحديات ومخاطر تواجه Industry 4.0

ومن الممكن أن تحقق Industry 4.0، وهي نهج التصنيع الذي يجمع بين آلات المصانع المتصلة بالإنترنت والتحليل الحاسوبي للإنتاج، مكاسب كبيرة في الكفاءة. يمكن أن يؤدي التحول إلى إعداد التصنيع باستخدام المعيار Industry 4.0 إلى زيادة الإنتاجية وخفض التكاليف وتعزيز جودة المنتج وتسريع وقت التسويق وزيادة وقت تشغيل الآلات. كما يمكن أن يؤدي اعتماد تقنيات Industry 4.0 إلى شحذ القدرة التنافسية للمصنعين وتقليل تأثيرها البيئي.

في حين أن فوائد Industry 4.0 كثيرة، يجب على المصنعين أن يظلوا على دراية واضحة بالتحديات والمخاطر التي قد يواجهونها أثناء تنفيذ نهج Industry 4.0: دمج التقنيات الجديدة مع أنظمة تكنولوجيا المعلومات القديمة، وزيادة تهديدات الأمن الإلكتروني، وأكثر من ذلك. وتشمل الحلول التخطيط وتعزيز التعاون والاستثمار في التقنيات التي تسهل التصنيع الآمن والفعال.

ما المقصود بتقنية Industry 4.0؟

تستخدم Industry 4.0 تقنيات الأتمتة وتحليل البيانات لإنشاء مصانع ذكية تتكون من أجهزة متصلة بالشبكة تعمل على مشاركة بيانات الإنتاج مع العمال. تشمل المزايا الرئيسية لنهج التصنيع الذكي هذا إنتاج حجم أكبر من المنتجات بوتيرة أسرع وبجودة أعلى. أحد العناصر المهمة في Industry 4.0 هو إنترنت الأشياء الصناعي (IIoT)، وتطبيق تقنيات إنترنت الأشياء (IoT) في التصنيع: فكر في أجهزة الاستشعار التي تراقب حالة صيانة الجهاز وتنقل بيانات الإنتاج للتحليل. تعتمد Industry 4.0 أيضًا على التقنيات، بما في ذلك تغطية الإنترنت اللاسلكي في المصانع والموانئ وساحات الشحن؛ والروبوتات الآلية؛ وأنظمة معالجة البيانات المتقدمة.

النقاط الرئيسة

• تشمل أهم التحديات في عمليات نشر Industry 4.0 المخاوف الأمنية ومعايير التكنولوجيا وصراعات التشغيل البيني وإعادة مهارات القوى العاملة.
• وللتغلب على هذه التحديات، يجب على الشركات المصنعة تعزيز التعاون بين الأقسام - على سبيل المثال، يمكنهم التغلب على تحديات التكلفة من خلال إطلاق مشاريع Industry 4.0 على نطاق أصغر وتحسينها من خلال تعليقات ثابتة وقيمة من مزيج من الفرق.
• تلعب التكنولوجيا دورًا رئيسيًا في التغلب على تحديات Industry 4.0 وتخفيف المخاطر. وتساعد برامج التكامل في إعادة تأهيل المرافق القديمة وتحويلها إلى مصانع ذكية، كما تحمي الحوسبة السحابية من الهجمات الإلكترونية، على سبيل المثال.

شرح تحديات Industry 4.0

غالبًا ما يواجه المصنعون الذين يتبنون نهج Industry 4.0 مشكلات أثناء تنفيذهم للتكنولوجيا التي تهدف إلى أتمتة عمليات المصنع. يمكن أن تكون التكاليف مرتفعة، خاصة بالنسبة للشركات الصغيرة ومتوسطة الحجم التي قد تواجه صعوبة في الاستثمار في المعدات وأجهزة الاستشعار والبرامج الجديدة. قد يفتقر عمال المصانع إلى المهارات اللازمة للإشراف على أنظمة الإنتاج المادي الإلكتروني، واستخدام أجهزة الحوسبة المحمولة، وضبط العمليات وفقًا لتوصيات البرامج. قد يحتاج المصنعون أيضًا إلى التفكير في توظيف المهندسين، وعلماء البيانات، ومطوري البرامج، وهي الأدوار التي قد يكون المعروض منها من العمال المؤهلين قصيرًا. تتجاوز التحديات فئتي التكاليف والتوظيف: يمكن أن يؤدي دمج تقنيات Industry 4.0 في مصنع إلى تعريض الآلات والشبكات لانتهاكات البيانات أو الهجمات الإلكترونية.

6. تحديات Industry 4.0 وحلولها

تشمل العوائق التي تحول دون اعتماد Industry 4.0 ارتفاع تكاليف توسيع نطاق عمليات النشر؛ والتحديات التنظيمية، مثل الحصول على موافقة الإدارة على مبادرات المصانع الذكية؛ والتحديات التكنولوجية، مثل اختيار البرامج المطلوبة وشريك التنفيذ، وفقًا لاستطلاع أجرته McKinsey في عام 2020 لأكثر من 800 مصنع في جميع أنحاء العالم. في دراسة استقصائية منفصلة أجريت عام 2022 لصانعي القرار في مجال تكنولوجيا المعلومات أجرتها شركة أبحاث السوق IDC، تضمنت أهم التحديات في تنفيذ مشاريع إنترنت الأشياء المخاوف الأمنية (التي ذكرها 35% من المشاركين)، والمخاوف بشأن قدرات التكنولوجيا واستقرارها (27%)، وتكاليف النشر (26%).

ومع ذلك، لكل تحدٍ، هناك حل واحد على الأقل يمكن للمصنعين استخدامه لكسب فوائد Industry 4.0.

1. أنظمة تكنولوجيا المعلومات القديمة

قد يجد المصنعون الذين لديهم بنية أساسية قديمة لتكنولوجيا المعلومات أنه لا يتكامل مع البرامج الأحدث لتحليل بيانات الإنتاج، مما يتطلب منهم إجراء تحديث مستهلك للوقت.

• الحل: قبل بناء مصنع ذكي أو إعادة تركيب مصنع حالي مع تقنية Industry 4.0، ضع بعض أسس تكنولوجيا المعلومات. قم بتحليل حالة أنظمة إدارة الأعمال لديك عبر البحث والتطوير والمشتريات والشراء والإنتاج والتخزين. وضع في اعتبارك الآثار التكنولوجية لمشاريع Industry 4.0 عبر مواقع التصنيع الخاصة بك، وليس فقط في مصنع واحد، وتأكد من أن قسم تكنولوجيا المعلومات لديك يعمل بشكل تعاوني مع الأقسام الأخرى.

2. قابلية التشغيل البيني

وتدير العديد من المصانع مزيجًا من المعدات الأحدث والتي يعود تاريخها إلى عقود من الزمن والتي تفتقر إلى أجهزة الاستشعار والاتصال بالإنترنت الضرورية لمصنع ذكي، ومع ذلك فمن غير الممكن تحديث الآلات القديمة ولا يرغب المصنعون في استبدالها. كما تفتقر العديد من الشركات المصنعة أيضًا إلى أنظمة تكنولوجيا المعلومات القادرة على تقييم البيانات الواردة من الأجهزة المتصلة.

• الحلول: لطالما كان ربط مصادر البيانات المعزولة تحديًا للمصنعين، إلا أن انخفاض تكاليف أجهزة الاستشعار وبروتوكولات الاتصالات الموحدة يجعل من السهل التغلب عليها. يمكن للمصنعين استخدام برامج التكامل لتوصيل أجهزة الكمبيوتر في مركز البيانات أو السحابة بالأجهزة الموجودة على ساحة المصنع. استثمر في نظام ERP الذي يسمح لتخطيط الإنتاج بالتدفق إلى نظام تنفيذ التصنيع، ثم نزولاً إلى مستوى التحكم في الماكينة، في نهج يسمى التصنيع المتصل الذي يتيح لمخططي الإنتاج وطابق المصنع تبادل المعلومات.

3. التكلفة وحدود الموارد

يتطلب إطلاق مصنع ذكي استثمارات في جعل أنظمة إنترنت الأشياء متوافقة مع أنظمة التحكم والتنفيذ في التصنيع القديمة، والتي قد تستخدم معايير تقنية مختلفة. يمكن أن تمنع القيود المفروضة على الاستثمار التكنولوجي توسيع نطاق مشاريع Industry 4.0 من المراحل التجريبية إلى عمليات التنفيذ في مصانع متعددة. غالبًا ما يشير المصنعون أيضًا إلى تكاليف النشر وصعوبة الحصول على تأييد الإدارة كعقبات أمام التنفيذ الأوسع لنهج Industry 4.0.

• الحل: بدلاً من الانتظار حتى يتم تحديد بنية كاملة لتكنولوجيا المعلومات ونشرها قبل تنفيذ مشاريع Industry 4.0، يمكن للمصنعين اتباع الحد الأدنى من نهج المنتج القابل للتطبيق، وتقديم المشاريع في فترات زمنية أقصر وتصحيح المسار بناءً على تعليقات المستخدمين. ويمكن أن يساعد هذا النهج أيضًا في تركيز الإنفاق وتحديد نطاق المشاريع.

4. الفجوة في مهارات القوى العاملة

يعد جذب المواهب وإعادة تدريب الموظفين الحاليين من بين تحديات الموارد البشرية للمصنعين في تنفيذ Industry 4.0، نظرًا لأن العديد من العمال لم يتعلموا كيفية دمج الأنظمة الرقمية مع أعمال الإنتاج. وغالبًا ما يحتاج المصنعون إلى إعادة تدريب العمال على تشغيل الشاشات التي تعمل باللمس والأجهزة اللوحية والأجهزة الأخرى التي تتيح لهم التفاعل مع الأنظمة المتصلة وتحسين عمليات الإنتاج باستخدام الرؤى المدعومة بالبيانات.

• الحلول: يجب أن يتعلم مشغلو الآلات في المصانع الذكية كيفية تفسير الأنواع الجديدة من المعلومات، والتدخل وإصلاح العمليات عند الحاجة، والتحكم في الآلات بطرق جديدة. يمكن أن يساعد التدريب في ساحة المصنع بدلاً من المكتب. كما ينبغي تدريب المهندسين على النهج التحليلي الجديد لتحسين عمليات التصنيع. يحتاج المصنعون أيضًا إلى التفكير في التوظيف لأدوار تقنية عالية، مثل متخصصي الروبوتات ومهندسي التوأم الرقمي.

5. إدارة التغير

لا تقتصر الصناعة 4.0 على منطقة الإنتاج، تحتاج الشركات المصنعة إلى إنشاء فهم على مستوى المؤسسة حول المجالات التي تحتاج فيها العمليات إلى التغيير والأقسام التي تحتاج إلى التنسيق لإجراء تجارب تجريبية ناجحة للصناعة 4.0 وعمليات إطلاق أوسع نطاقًا. وهذا يتطلب طرق عمل جديدة تختلف عن العمليات القائمة منذ فترة طويلة.

• الحلول: قبل بدء تطبيق إنترنت الأشياء، يجب على الشركات المصنعة تحديد حالات الاستخدام والمواقع التي ستحقق مكاسب سريعة وعوائد مالية لإثبات قيمة تقنيات الصناعة 4.0 وتسهيل إدارة التغيير. يعتمد نجاح مشاريع الصناعة 4.0 على استخدام الموظفين للتكنولوجيا الجديدة بنشاط؛ ويمكن أن يساعد إثبات العائد على الاستثمار للمديرين في إشراك فرق العمل في هذه التكنولوجيا الجديدة.

6. الأمن السيبراني

كانت الطريقة التقليدية لحماية معدات المصانع من الهجمات الإلكترونية تنطوي على توصيل أقل قدر ممكن من معدات المصانع بالإنترنت المفتوح. تتخذ الصناعة 4.0 نهجًا مختلفًا، حيث تربط الآلات ببعضها البعض وأنظمة إدارة الأعمال عبر الإنترنت. كثيرًا ما يشير صانعو القرار في مجال إنترنت الأشياء إلى المخاوف المتعلقة بأمن تقنيات الصناعة 4.0، والتي تأسست على أساسها: فقد أثرت البرمجيات الضارة Stuxnet منذ أكثر من عقد من الزمان على مرافق التصنيع والطاقة، وفي عام 2017، أوقف فيروس Petya المتفشي آنذاك الإنتاج في أكثر من عشرة مصانع تابعة لشركة Nivea المصنعة لكريم البشرة Beiersdorf.

• الحلول: يمكن للحوسبة السحابية أن تعزز الأمن لأن مزودي الخدمات السحابية يضمنون للعملاء تشغيل أحدث إصدارات البرامج دائمًا، ويمكن للبنية التحتية السحابية أن توفر الأمن في طبقات متعددة من شبكة الكمبيوتر. تعمل الشركات التي تطبق إنترنت الأشياء بشكل متزايد على إنشاء شبكات LTE و5G خاصة، حيث تمتلك وتتحكم في الطيف الراديوي المستخدم لنقل بيانات المستشعرات، مما يعزز أمن إنترنت الأشياء. يمكن للمصنعين أيضًا تقليل المخاطر من خلال تطبيق معايير الأمن السيبراني وحقوق الوصول المحدودة إلى أنظمة إنترنت الأشياء.

التغلب على تحديات الصناعة 4.0 مع Oracle

مع برمجيات الصناعة 4.0 من Oracle، يمكن للمصنعين اكتساب المزيد من المعلومات عن عملياتهم ودمج برمجيات تخطيط موارد المؤسسات (ERP) وإدارة سلسلة التوريد بسهولة مع خطوط الإنتاج.

يلتقط نظام Oracle Fusion Cloud Manufacturing البيانات من أرضية المصنع، والتي يمكن للمديرين العمل عليها من جهاز كمبيوتر شخصي أو هاتف أو جهاز لوحي. يتم دمج البيانات مع تطبيقات إدارة سلسلة التوريد الأخرى وتطبيقات تخطيط موارد المؤسسات (ERP)، مما يجهز الشركات المصنعة لهدم صوامع المعلومات التي يمكن أن تعيق التوسع في مشاريع الصناعة 4.0.

وفي الوقت نفسه، تتيح تطبيقات Oracle Fusion Cloud Internet of Things الذكية للمصنعين استخدام بيانات مستشعرات الماكينات للصيانة التنبؤية لزيادة وقت التشغيل إلى أقصى حد. تعمل برامج مراقبة الأصول وصيانتها معًا لإنتاج تنبيهات وتصورات للمكونات، مع وضع علامة على بيانات المستشعرات التي توضح ما يجب فحصه. يراقب نظام Oracle Manufacturing Execution للتصنيع المنفصل الإنتاج ويرفع الإنتاجية من خلال توجيه المشغلين من خلال قائمة من الأنشطة اليومية. يمكن للبرنامج تحديد أولويات الأنشطة الضرورية والمساعدة في اكتشاف الأنشطة المهدرة. أخيرًا، تتعامل برمجيات التصنيع المختلط مع التصنيع المنفصل والدفعي في نفس المصنع، بحيث يمكن لمصنعي السلع الاستهلاكية المعبأة، على سبيل المثال، تتبع إنتاج الوجبات الخفيفة والتغليف باستخدام برنامج مشترك.

الأسئلة الشائعة حول تحديات الصناعة 4.0

ما بعض المخاطر المتصورة لتبني تقنيات الصناعة 4.0؟
يمكن أن تؤدي أتمتة التصنيع إلى إلغاء أو إعادة تحديد أدوار بعض العمال، مما يتطلب من الشركات المصنعة الاستثمار في توظيف عمال بمهارات مختلفة أو إعادة تدريب العمال الحاليين. قد تكون الآلات المجهزة بأجهزة استشعار متصلة بالإنترنت أكثر عرضة للهجوم الإلكتروني من الآلات التي لا تحتوي على أجهزة استشعار. كما تخاطر الشركات أيضًا بعدم تحقيق العوائد المتوقعة على الاستثمار أثناء قيامها بتوسيع نطاق مشاريع الصناعة 4.0 من مرحلة التجريب إلى مرحلة الإنتاج.

كيف يمكن للمصنعين توسيع نطاق مشاريع الصناعة 4.0 بشكل أفضل من المشاريع التجريبية الأولية؟
تحتاج الشركات المصنعة إلى تحديد واضح لعمليات الأعمال وتدفق البيانات من خلال شبكاتها، ثم إشراك المديرين في التغييرات. إذا كانت الموارد محدودة، يمكن أن يساعد طرح الحد الأدنى من المنتجات القابلة للتطبيق، وجمع آراء المستخدمين وتحسين النظام في تحقيق التوسع. قد تحتاج الشركات المصنعة أيضًا إلى توظيف المواهب أو إعادة تدريب الموظفين الحاليين لتوسيع نطاق مشاريع الصناعة 4.0.

ما بعض التقنيات التي تشكل الصناعة 4.0؟
تدعم شبكات الاستشعار والحوسبة المتطورة وبرامج تحليل البيانات والتعلم الآلي مبادرات الصناعة 4.0. تستخدم العديد من الشركات المصنعة الطباعة ثلاثية الأبعاد، والتي تسمى أيضًا التصنيع الإضافي، لتشكيل الأجزاء. وقد يستخدمون أيضًا التوائم الرقمية، ويختبرون التغييرات في تخطيطات المصانع وخطوط الإنتاج في النماذج المحوسبة قبل تنفيذها.