هل سمعتم ب”مصانع الأضواء المطفأة”؟
إنّه مصطلحٌ حديثٌ يشير إلى مصانع المستقبل التي ستعتمد في تشغيلها على الذكاء الاصطناعي، أي أن جميع آلات المصنع ستكون مبرمجةً ومصمّمةً لتعمل ذاتيًا، دون الحاجة إلى عمّالٍ يديرونها، وبذلك فلا حاجة لتشغيل الأنوار.
قد يبدو هذا ضربًا من المبالغة أو استشراف المستقبل، ولكنّ هذه الأنواع من المصانع حقيقةٌ واقعةٌ منذ أكثر من 15 عامًا، فشركة صناعة الروبوتات اليابانية FANUC التي تُعتبر واحدةً من أوائل “مصانع الأضواء المطفأة”، تعمل منذ عام 2001 بدون إشرافٍ بشريٍّ تقريبًا، وعن ذلك يقول مديرها غاري زيويول:
“لا يقتصر الأمر على إطفاء الأنوار فحسب، بل نوقف تكييف الهواء والحرارة أيضًا”.
كي تتبلور الفكرة في رؤوسنا، ننظر إلى واحدةٍ من أكثر الشركات طموحًا وأحدثها تقنياتٍ اليوم، كشركة Dongguan City المتخصصة في صناعة الهواتف في الصين، والتي استطاعت بناء معملٍ كاملٍ بلا عمال، كل شيءٍ فيه من معدات التشغيل إلى شاحنات النقل إلى معدات المستودعات، يجري تشغيله بواسطة روبوتاتٍ يتمّ التحكم بها عن بعدٍ من خلال نظام التحكّم المركزي، ممّا مكّنهم من تقليص عدد موظّفيهم إلى أقل من العشر، حيث كان تشغيل المعمل ذلك يتطلب نحو 650 عاملاً، فيما يقتصر عدد العاملين فيه اليوم على 60 فقط، علمًا بأن مدير الشركة صرّح بأنه يهدف إلى تقليص العدد مستقبلًا إلى 20!
ومع ازدياد انتشار تقنيات البرمجة والرقميات واستخدامها في مختلف القطاعات الصناعيّة، من السيارات إلى الإلكترونيات إلى الأدوية وغيرها، يتوقع المراقبون أن تنمو الكفاءة العامة للصناعات على مدى الأعوام الخمسة المقبلة بمعدل 7 أضعاف، ممّا يبشّر بقفزةٍ هائلةٍ على صعيد نوعيّة وكميّة الإنتاج، أطلقوا عليها تسمية: الثورة الصناعيّة الرابعة INDUSTRY 4.0.
من الروبوتات المتقدمة في مختبرات البحث والتطوير، إلى رؤية الكمبيوتر في المستودعات، يمكن لهذه التكنولوجيا أن تتدخّل في جميع مراحل عملية الإنتاج، فلنتعرّف بالتفاصيل على ماهية عمل تقنيّات البرمجة والرقميّات وتأثيرها على كل خطوةٍ من خطوات التصنيع ال8، كي نستطيع رسم تصوّرٍ منطقيٍّ عن شكل مصانع المستقبل:
1- بحث وتطوير الإنتاج:
تعتبر مرحلة التخطيط ضروريةً للإنتاج، وتتمّ عبر الصناعيين والمصممين والكيميائيين والمهندسين الذين يقومون باختبار الفرضيات باستمرار، حيث يعدّ الاختبار والتكرار هو جوهر البحث والتطوير، وتنفق الشركات الكبرى مليارات الدولارات كل عامٍ عليه، حيث أنفقت جنرال موتورز وحدها 8 ملياراتٍ دولار على تطويرٍ جديدٍ في العام الماضي.
وتستخدم الشركات عدّة أساليبٍ تقنيّةٍ ورقميّةٍ من أجل تحسين عملية البحث والتطوير، والحدّ من الغموض عند البدء بعمليّة الإنتاج، ونستعرض فيما يلي أهمّ تلك الأساليب:
يعد تسريع تطوير المنتجات، الأولوية رقم 1 بالنسبة للشركات التي تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد، وفقًا لمسح صناعيٍّ حديث، علمًا أن 57٪ من أعمال الطباعة ثلاثية الأبعاد تتم في المراحل الأولى لتطوير أيّ منتجٍ جديد، حيث يتمّ بواسطتها رؤية نماذج أوّليّة توضّح كيف سيبدو المنتج المستقبلي.
كما تعمل الروبوتات على أتمتة العملية الفيزيائية للتجارب، وتقليل نسبة الأخطاء لدى مجموعة كبيرة من القطاعات.
وبما أن الدارات الالكترونيّة أصبحت أصغر من أي وقت مضى، فإن العمل على مقياس النانو يتطلب دقةً تتجاوز القدرة البشرية، مما يجعل من الروبوتات الخيار المفضل لدى شركات تصنيع الرقاقات الالكترونيّة مثل Intel و Samsung، والتي تعدّ اليوم من بين أكبر الجهات المنفقة على البحث والتطوير في العالم.
قال توماس أديسون ذات يوم:
“لم أفشل 10 آلاف مرة، بل لم أفشل ولا مرةً واحدة، فقد نجحت في إثبات أن تلك الطرق الـ 10 آلاف لن تعمل”.
وتستمر روح إديسون في مختبرات البحث والتطوير الحالية، رغم أن استعمال البرمجة والرقميّات في مجال اكتشاف وتطوير المواد لا يزال أقلّ من المتوقّع -كما تقول الأكاديمية الوطنية للعلوم.
وتعدّ شركات الأدوية والكيميائيّات هي الأكثر ضخًّا للأموال في مجال اكتشاف وتطوير المواد عبر تقنيّات الذكاء الاصطناعي”AI”.
في الوقت الذي يعتمد فيه جميع المصنعين تقريبًا على برامج التصميم الحاسوبيّة Computer Aided Design (CAD) في عمليات التصميم الأوليّة، يمكن للواقع المعزز والافتراضي أن يلعب دورًا أكبر في دعم عمليّة التصميم.
وتعدّ شركة Autodesk -مطورة برامج AutoCAD- رائدةً في مجال استخدام تقنيّات الواقع الافتراضي في التصميم، حيث أضاف محرك الألعاب الخاص بها، ويدعى Stingray، الدعم إلى سماعات الرأس HTC Vive و Oculus Rift، كما أعلنت شركة Unity -صانع محرك VR- عن شراكة مع Autodesk لزيادة قابلية التصميم باستخدام الواقع الافتراضي والمعزز.
2- تخطيط الاستيراد والتصدير:
بمجرد الانتهاء من تصميم المنتج، فإن الخطوة التالية هي التخطيط لكيفية صنعه، وهو الأمر الذي يتطلب عادةً تجميع شبكة من موردي قطع الغيار وصانعي المواد الأساسية، ولكن العثور على الموردين واكتساب الثقة تعدّ عمليةً صعبةً ومستهلكةً للوقت.
وقد نظرنا فيما يلي كيف يمكن لتقنيّات البرمجة والرقميّات أن تحسن عملية الاستيراد المعقدة هذه:
قد يكون التصنيع اللامركزي أحد التغييرات الوشيكة التي تساعد الشركات المصنعة على التعامل مع الطلب على طلبات قطع الغيار، حيث يوظف التصنيع اللامركزي شبكةً من المناطق الموزعة جغرافيًا باستخدام منصات توزيع عالميّة، مثل Xometry و Maketime التي تقدّم خدماتها عبر الانترنيت، وتفي بطلبات القطع عبر شبكاتها المتصلة مع ورش العمل، والتي تعتمد في عملها على شبكة اللوجستيات لتأمين الطلبات على مستوى العالم.
تقنية Blockchain هي عبارة عن برنامجٍ عالميٍّ لتخطيط موارد المؤسسات، يهدف إلى توحيد البيانات من عمليات الشركات المختلفة وأصحاب المصلحة المشتركة في بنية بياناتٍ عالمية.
وتقوم العديد من الشركات العملاقة اليوم بتجريب مشاريع Blockchain، وغالباً ما تهدف على وجه التحديد إلى الحدّ من تعقيدات قواعد البيانات، وعندما يتعلق الأمر بتتبع مصادر قطع الغيار والمواد الخام، فإن Blockchain يمكنها إدارة التدفقات المتباينة إلى المصنع، وتتبّع المنتجات عبر سلسلة التوريد من التصنيع إلى البيع، كما يمكنها توثيق المعاملات على سجلٍ لامركزي دائم، يعمل على تقليل التأخير الزمني والتكاليف المضافة والأخطاء البشرية.
3- تكنولوجيا العمليات: مراقبة بيانات الآلات
من المفترض لعملية التصنيع في ظلّ الثورة الصناعيّة الرابعة، أن تبدو وكأنها كائنٌ حيويٌّ ضخمٌ ذاتي الاكتفاء، يحتاج فقط إلى تدخلٍ بشريٍّ متقطع، ولكن لا يزال أمامها طريقٌ طويلٌ قبل أن تصل إلى ذلك، فوفقًا لمقاييس التصنيع المرنة (التي يتم قياسها من خلال تقنيّة OEE)، تعمل مواقع التصنيع ذات المستوى العالمي بنسبة 85٪ من قدرتها النظرية، ومع ذلك، يبلغ متوسط معدل الإنتاج في المصنع حوالي 60٪ فقط، مما يعني وجود مجالٍ واسعٍ للتحسين، نرصده عبر الطرق التالية:
ببساطة ، تشبه تكنولوجيا التشغيل (IOT) تكنولوجيا المعلومات التقليدية، ولكنها مصممةٌ خصيصًا للعمل في الأماكن محدودة التجهيز، أي الشركات المتوسطة والصغيرة نسبيًّا، وتشتمل حزمة IOT بالنسبة للمصنّعين عادةً على:
تتيح هذه الحزمة وصول أحدث تقنيات البرمجة والرقميّات إلى كل معملٍ أو قطاعٍ إنتاجي، حتى ولو لم يمتلكوا معداته باهظة الثمن.
هي اتجاهٌ جديدٌ في تقنيّة التشغيل بالانترنيت IOT، يستخدم الذكاء الاصطناعي لمعرفة الفروقات أو الحالات الشاذة فقط، دون الحاجة لنقل جميع البيانات، ممّا يوفر الكثير من الوقت والتكلفة.
فعلى سبيل المثال، لن تحتاج المصانع إلى تلقّي 10 آلاف رسالةٍ من الآلات تقول “أنا على ما يرام”، والتي تؤدي لإرهاق الشبكة عدا عن كلفتها، وبدلاً من ذلك، ستقوم Edge الذكيّة بالتقاط الحالات غير الطبيعيّة فقط وإرسالها إلى الخادم المركزي، ليتمّ الإبلاغ عنها ومعالجتها.
أحد مخاطر تقنية التشغيل بالإنترنيت IoT، أن الآلات قد تكون عرضةً لأخطار الهجمات السيبرانية “القرصنة وأعمال التخريب عبر الانترنيت”، حيث بيّنت دراسةً حديثةً أن 28٪ من الشركات المصنعة شهدت خسائر في الإيرادات بسبب الهجمات السيبرانية العام الماضي.
ورغم ذلك فإن 30٪ فقط من المديرين التنفيذيين عبروا عن رغبتهم في زيادة نفقات تكنولوجيا المعلومات من أجل الأمن السيبراني.
4- زيادة كفاءة العمال:
في إحدى الدراسات الحديثة، تم وصف البشر على أنهم موجودون فقط لمساعدة التكنولوجيا، وليس العكس، لذا فعلى العمال أن يكونوا أكثر مهارةً في استعمال التكنولوجيا عمّا كانوا عليه قبل عقدٍ من الزمن.
إليكم أبرز الطرق التي تساعد فيها تقنيّات البرمجة والرقميّات على رفع كفاءة القوى البشرية العاملة:
ستكون أجهزة الواقع المعزّز قادرةً على تعزيز مهارات العاملين في المجال الصناعي، بالإضافة إلى كونها مؤشرًا دقيقًا يتيح تقييم أداء العمال، إذ يمكن لبرامج الذكاء الاصطناعي AI، تحليل بيئات الماكينات المعقدة واستخدام رؤية الكمبيوتر لرسم أجزاء من الماكينة، ممّا يشكّل دليلًا مرئيًّا للعمال يعزّز من مهاراتهم وكفاءتهم.
وعلى سبيل المثال، معمل Steelcase لصناعة الأثاث، يستخدم نظامًا مزوّدًا بإشاراتٍ صوتيةٍ وماسحاتٍ ضوئيةٍ لتعقب العمل، ممّا يقضي على الخطأ البشري في تصنيع الأثاث، إذ لن يسمح النظام للعمال بالمتابعة إذا تم تنفيذ أيّ خطوةٍ بشكل غير صحيح.
رغم دخول الروبوتات جميع مجالات العمل، لا يزال هناك حاجةٌ إلى البشر للقيام ببعض المهام الدقيقة، والتي قد تعرّضهم لأخطارٍ عديدةٍ أهمّها التعرّض للتلوث.
تقنيّات الألبسة الآمنة والأجهزة القابلة للارتداء، ستزيد من قدرة الإنسان على القيام بتلك المهام مع نسبةٍ عاليةٍ من السلامة، مما قد يقلل بشكل كبير من الخسائر المادية الناجمة عن الإصابات البشريّة.
5- الآلات والانتاج والتجميع:
تتيح الآلات المبرمجة -مثل الروبوتات والطابعات ثلاثية الأبعاد- للمصنعين التعامل مع طلبات الوحدات المخصصة، كما تستطيع هذه الآلات العمل عوضًا عن البشر في بعض الوظائف القذرة والمملة والخطيرة، عبر الطرق التالية:
يمكن الاعتماد على الآلات المبرمجة في إنتاج الوحدات المخصصة، أي التي لا تتبع لخطوط إنتاج كاملة، لذا تدعم التوجهات الحالية للصناعيين تخصيص الإنتاج، حيث يصبح بإمكان الأجهزة الذكيّة العمل بكفاءةٍ ودقةٍ أعلى من البشر، كما تقلل كثيرًا من نسبة الأخطاء.
بسبب ارتفاع تكاليف العمالة في جميع أنحاء العالم، أصبحت الشركات تبحث عن الروبوتات للعمل مكان البشر، فهي لا تحتاج لقيودٍ ولا أجور، ولديها قدرةٌ غير محدودةٍ على العمل الدائم والتعاون.
و في استطلاع أجرته BCG عام 2015، قالت 24٪ من الشركات المصنعة التي تم استطلاعها في الولايات المتحدة، أنها تعمل على تحويل الإنتاج من الصين إلى الولايات المتحدة، أو تخطط للقيام بذلك على مدى العامين المقبلين، لأن تكاليف الأتمتة وإعمال الروبوتات تبقى أقل بكثيرٍ من كلفة العمالة البشريّة، التي تتزايد باضطراد.
وتعتبر الوظائف الرتيبة مثل التعبئة والتغليف والفرز، والقذرة كالتنظيف وجمع النفايات، والخطيرة كاللحام والقص، هي أكثر الوظائف قابليةً ليحل الروبوت مكان البشر فيها.
6- ضمان الجودة (QA):
كيف ستعثر رؤية الكمبيوتر على العيوب؟ وكيف ستتمكن تقنيّة Blockchain من تحديد المشكلات بسرعة أكبر؟
في حالة الإنتاج الضخم، يعتبر فحص ما إذا كانت كل قطعةٍ مطابقة للمواصفات عملًا صعبًا ومملًا للغاية للبشر، لذا تعتمد المصانع المستقبلية على الرؤية الآلية في فحص منتجاتها والبحث عن عيوبها، فهي بالطبع تعمل بكفاءةٍ أعلى، كما تستطيع إيجاد العديد من العيوب غير المرئية للعين البشرية.
تكون المصانع التي تستخدم تقنيّات دفتر البيانات العالميّ Blockchains، في وضع أفضل عند حالات إعادة استرداد المنتجات التي فيها خلل، وهي مطلوبةٌ بشدّةٍ بالأخص في مصانع المواد الغذائية أو صناعة السيارات، حيث يمكن لنظامٍ عالميٍّ موحّدٍ أن يتعرف بسرعة على الدفعات الملوثة أو الأجزاء المعيبة في السيارة، ممّا يساهم في إنقاذ الأرواح والأموال.
7- التخزين:
مع صعود التجارة الإلكترونية، انفجر الطلب على مساحات التخزين، ففي العام الماضي ارتفع متوسط علو سقف المستودعات بنسبة 21٪ مقارنة بعام 2001، وبلغ الإنفاق على بناء المستودعات الجديدة ذروته في أكتوبر 2017، حيث أنفق 2,3 مليار دولار على الإنشاء في ذلك الشهر وحده.
كيف يمكن لتقنيّات البرمجة والرقميّات أن تحوّل المستودعات العادية إلى مستودعات مطفأة الأنوار؟
تركز الشركات الكبرى على أتمتة المستودعات بشكلٍ كامل، وذلك باستعمال الأذرع الآلية الالكترونيّة “الروبوتات” في العمل، ممّا يوفّر الكثير من الجهد والمال، ويؤمّن دقّةً أعلى وسرعةً أكبر.
باستعمال تقنيّات الذكاء الالكتروني AI في التخزين، ستكون هناك حاجةٌ إلى عددٍ أقلّ بكثيرٍ من الأشخاص، في عمليات الفرز والمسح الضوئي وتحديد العيوب، حيث يمكن للرؤية الالكترونيّة قياس أبعاد المنتجات وحساب عدد الصناديق وفحص جودة محتوياتها، خلال أجزاءٍ من الثانية.
8- إدارة عمليات الشحن والنقل:
بمجرد أن يتم تعبئة المنتج، فإن إخراجه من الباب بكفاءةٍ يعد مهمة معقّدة، مع وجود الآلاف من الأرقام التسلسليّة وأوامر الشحن، ولكن مع تقنيّات IOT و Blockchain تصبح عمليات الشحن والنقل أكثر سهولةً ودقة:
يمكن استعمال تقنية التشغيل عبر الانترنيتIoT لإنشاء شاحنات ذاتية التسيير، يصبح فيها نظام الشحن وتنظيم البوليصة وتسليم البضائع آليًّا بالكامل، وبذلك نضمن عملًا أقلّ مجهودًا وأكثر دقةً وسرعة.
تساعد تقنيّة Blockchain الجميع على تعقّب سلسلة الشحن، وخاصّة في عمليّات الشحن البعيدة عبر البحار، حيث يمكن للمصنّع والمستورد وشركة الشحن أن يطّلعوا على مكان البضاعة ويعرفوا موعد وصولها بدقّة عبر تلك التقنيّة، التي تستعملها كبرى شركات الشحن العالميّة مثل Maersk.
استنتاج
وهكذا نرى أن استعمال تقنيّات البرمجة والرقميّات في القطاع الصناعي، يجعل من عملية التصنيع أكثر كفاءةً وتخصيصًا، ويأخذ المصانع إلى مستوياتٍ غير مسبوقةٍ من الإنتاج، ورغم ذلك فالكثير من الشركات المصنعة مازالت بطيئةً جدًا في تبني تلك التكنولوجيا وإنفاق الأموال لأجلها، بسبب خوفهم من التغيير، ولكن -على حد تعبير هنري فورد:
“إذا كنت تفعل ما تفعله دائمًا، فستحصل على ما تحصل عليه دائمًا”.
