رؤية صناعة المستقبل الذكي من الصناعة الألمانية 4.0!
Oct 29, 2019
من عام 2009 إلى عام 2012 ، عندما كانت أوروبا تعاني من أزمة ديون ، كان الاقتصاد الألماني لا يزال قوياً. كان نموها مدفوعًا بالقدرة التنافسية الدولية التي تحتفظ بها صناعتها الأساسية وهي الصناعة التحويلية. بالنسبة لألمانيا ، فإن الصناعة التحويلية هي القوة الدافعة التقليدية للنمو الاقتصادي ، وتطوير الصناعة التحويلية هو عامل لا غنى عنه للنمو الاقتصادي الصناعي الألماني. بناءً على هذا الإجماع ، بذلت الحكومة الألمانية جهودًا كبيرة لتشجيع المزيد من الابتكار التكنولوجي ، والكلمة الأساسية لها هي "الصناعة 4.0".
في استراتيجية التكنولوجيا الفائقة 2020 التي نشرتها ألمانيا في عام 2010 ، تم طرح سلسلة من السياسات المبتكرة لتعزيز تنمية الصناعة التحويلية. من أجل تنفيذ الإستراتيجية ، في عام 2012 ، أعلنت الحكومة الألمانية عن خطة العمل المشتركة للإدارات الحكومية المختلفة بعنوان "عشرة مشاريع مستقبلية" ، وقررت تمويل 8.4 مليار يورو للمشاريع العشرة في 2012-2015. يتم الإعلان عن المشروع المستقبلي ، المعروف باسم "الصناعة 4.0" ، في وقت واحد مع إصلاح هيكل إمدادات الطاقة ، والتنمية المستدامة وغيرها من المشاريع. يهدف المشروع المستقبلي لـ "الصناعة 4.0" بشكل أساسي إلى التحكم في العملية برمتها من الطلب على الاستهلاك إلى الإنتاج والتصنيع من خلال التطبيق المتعمق لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات (تكنولوجيا المعلومات والاتصالات) ، وذلك لتحقيق إدارة الإنتاج بكفاءة.
تطور 4.0 الصناعية
الثورة الصناعية 1.0: بدأت الثورة الصناعية الأولى في إنجلترا في أواخر القرن الثامن عشر وانتهت في منتصف القرن التاسع عشر. إن نتيجة هذه الثورة الصناعية هي أن إنتاج الآلات قد حل محل العمل اليدوي ، وأن الاقتصاد والمجتمع قد تحولا من الزراعة وصناعة الحرف اليدوية كأساس لصناعة الآلات والآلات كقوة دافعة للتنمية الاقتصادية.
الثورة الصناعية 2.0: حدثت الثورة الصناعية الثانية في أوائل القرن العشرين ودخلت مرحلة خط الإنتاج. من خلال الفصل الناجح بين إنتاج الأجزاء وتجميع المنتجات ، تم إنشاء وضع جديد للإنتاج بالجملة للمنتجات. منذ سبعينيات القرن العشرين ، أدركت الهندسة الإلكترونية وتكنولوجيا المعلومات تحسين الإنتاج والتشغيل الآلي له.
الثورة الصناعية 3.0: بدأت الثورة الصناعية الثالثة من عملية الإنتاج الآلي للغاية خلال الثورة الصناعية الثانية. منذ ذلك الحين ، يمكن للآلات أن تحل تدريجيا محل العمليات البشرية.
الثورة الصناعية 4.0: في السنوات العشر المقبلة ، ستدخل الثورة الصناعية الرابعة حقبة جديدة من الإنتاج "اللامركزي". يدرك Industry 4.0 الإدارة في الوقت الفعلي من خلال تقنية الشبكة التي تحدد عملية الإنتاج والتصنيع.
نظام الانصهار المادي للمعلومات (CPS)
يعتبر "المصنع الذكي" الذي يربط جميع الأجهزة في المصنع من خلال شبكة الاتصالات أفضل تجسيد. يتم إجراء البحوث المتعلقة بالمشروع في جميع قطاعات صناعة التصنيع الألمانية ، باستثمارات مخططة تبلغ 200 مليون يورو. يعد المصنع الذكي أو "الصناعة 4.0" تطورًا تقنيًا من نظام مضمن إلى CPS. كممثل للثورة الصناعية الرابعة في المستقبل ، تتطور الصناعة 4.0 نحو الإنترنت السلس (إنترنت الأشياء ، وشبكة البيانات وخدمة الإنترنت) للأشياء والبيانات والخدمات.
تعكس الصناعة 4.0 نموذج التغيير في وضع الإنتاج من "مركزي" إلى "غير مركزي". هذا هو بالضبط بسبب التقدم التكنولوجي الذي يفسد نظرية عملية الإنتاج التقليدية أن كل هذا ممكن. في الوقت نفسه ، يمثل الاستخدام الذكي الموزع التفاعل بين العالم الافتراضي والعالم الحقيقي في عملية التصنيع ، ويلعب دورًا مهمًا في بناء شبكة الأشياء الذكية. في المستقبل ، لم تعد آلات الإنتاج الصناعي مجرد منتجات "معالجة" ، بل إن المنتجات تتواصل مع الآلات من خلال التواصل كيفية اتخاذ العملية الصحيحة للمعلومات والتعليمات.
يربط CPS المساحة الافتراضية بالعالم المادي ، ويجعل الأشياء الذكية تتفاعل وتتفاعل ، وتخلق عالمًا حقيقيًا على الشبكة ، والذي يجسد التطور الإضافي للنظام المضمن الحالي. إلى جانب الإنترنت أو البيانات والخدمات التي يمكن جمعها على الإنترنت ، يعد النظام المضمن أيضًا أحد عناصر CPS.
يمكن أن يوفر CPS الجزء الأساسي من بناء إنترنت الأشياء ، ويتكامل مع "خدمة الإنترنت" لتحقيق الصناعة 4.0. وتسمى هذه التقنيات "تقنيات التنفيذ" ، التي تزرع مساحة حقيقية جديدة أكثر شمولًا استنادًا إلى تطبيقات أو عمليات مبتكرة ، وتضعف الحدود بين العالم الحقيقي والفضاء الافتراضي. تمامًا كما يغير الإنترنت التواصل والتفاعل الشخصيين ، فإن تقنية التنفيذ ستحدث تغييرات أساسية في التفاعل بيننا وبين العالم المادي.
إن التفاعل بين النظام المضمن على أساس البرامج عالية الأداء وواجهة المستخدم الاحترافية المدمجة في الشبكة الرقمية ستولد عالمًا وظيفيًا جديدًا للنظام. على سبيل المثال البسيط ، تشتمل الهواتف الذكية على العديد من التطبيقات والخدمات ، بما يتجاوز وظيفة المكالمة الخاصة بالجهاز. نظرًا لاستمرار ظهور مزودي التطبيقات والخدمات في عصر جديد ، وسيشكلون تدريجياً سلسلة قيمة جديدة ، ستجلب CPS أيضًا تغييرًا نموذجيًا في نموذج الأعمال والسوق الحالي. ستخضع صناعة السيارات واقتصاد الطاقة والعديد من القطاعات الصناعية ، بما في ذلك تقنيات الإنتاج مثل الصناعة 4.0 ، تغييرات كبيرة في سلاسل القيمة الجديدة هذه.
صناعة التصنيع الذكي في المستقبل
في صناعة التصنيع الذكية في المستقبل ، تتمتع CPS بأهمية كبيرة للعديد من القطاعات الصناعية ومجالات التطبيق بما في ذلك الأتمتة وتكنولوجيا الإنتاج والسيارات والهندسة الميكانيكية والطاقة والنقل والتطبيب عن بُعد. ستنتج العديد من التطبيقات التي حققتها CPS سلاسل جديدة للقيمة المضافة ونماذج أعمال. لا يمكن CPS فقط تقليل التكلفة الفعلية ، وتحسين كفاءة الطاقة ، والوقت ، وما إلى ذلك ، ولكن أيضًا تقليل مستوى انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ولعب دور مهم في حماية البيئة.
نظرًا لوجود CPS ، سيكون لنظام الإنتاج والمنتجات والموارد وعملية التصنيع الخاصة بالمصنع الذكي مستوى عالٍ جدًا من الوقت الحقيقي ، وفي الوقت نفسه يتمتع بمزيد من المزايا في توفير الموارد والتكلفة. سيتم تصميم المصنع الذكي وفقًا للمبدأ المركزي للتأكيد على الاستدامة ، بحيث تكون الطاعة والمرونة والقدرة على التكيف وقدرة التعلم والتسامح مع الأخطاء وحتى إدارة المخاطر عناصر لا غنى عنها. يتم تحقيق الأتمتة المتقدمة لمعدات المصنع الذكية بشكل أساسي من خلال شبكة مرنة من نظام إنتاج CPS على أساس المراقبة التلقائية لعملية الإنتاج. من خلال نظام الإنتاج المرن الذي يمكنه الاستجابة في الوقت الحقيقي ، يمكن تحقيق التحسين الشامل لهندسة الإنتاج. في الوقت نفسه ، لا تعد ميزة الإنتاج تجسيدًا لمرة واحدة فقط في ظل ظروف إنتاج محددة ، بل هي أيضًا تحسين شبكة عالمية المستوى تتشكل من مصانع ووحدات إنتاج متعددة.
بالمقارنة مع الصناعة التحويلية التقليدية ، فإن صناعة التصنيع الذكية في المستقبل التي يمثلها المصنع الذكي هي نظام إنتاج مثالي ، يمكنه تعديل خصائص المنتج والتكلفة وإدارة اللوجستيات والسلامة والموثوقية والوقت والاستدامة وعناصر أخرى بذكاء ، من أجل تحسين تصنيع المنتج لكل عميل. لا يمكن لثورة نموذج الإنتاج "من القاعدة إلى القمة" أن توفر فقط تكنولوجيا الابتكار والتكلفة والوقت ، ولكن لديها أيضًا قدرة الشبكة على تنمية فرص جديدة في السوق.






