תעשיה 4.0 היא המפעל החכם שנחוץ היום

מאת: קובי צדף

1

המונח של המהפכה התעשייתית הרביעית הוטבע על ידי ממשלת גרמניה ביריד האנובר לתעשייה בשנת 2011 ובא לבטא את המהפכה תעשייתית החדשה.

עידן האינטרנט של הדברים בו כל רכיבי המפעל מתקשרים זה עם זה כדי לייעל ולשפר את תהליכי הייצור ולאפשר אפקטיביות מרבית בייצור מוצרים לשוק.

עידן זה בו אנו נמצאים, מסמן את הרביעית במהפכות הטכנולוגיות ששינו את פני התעשייה:

המהפכה הראשונה התרחשה במאה ה-18 עת יוצרו ראשוני מנועי הקיטור והחשמל, המהפכה השניה התרחשה בתחילת המאה ה-20 עם תחילת הייצור ההמוני ומפעלי הענק והמהפכה השלישית התרחשה באמצע המאה ה-20 כאשר הוכנסו אמצעים מחשוביים וטכנולוגיות לתהליכי הייצור על מנת לשפרם ולייעלם.

כדי להבין מהי למעשה המהפכה התעשייתית הרביעית תחילה נסביר מספר מונחים אשר בזכותם מתאפשר לנו המפעל החכם ובזכותם מתרחשת המהפכה החדשה.

 האינטרנט של הדברים (IoT):

אחד הנושאים החשובים ביותר מבחינה טכנולוגית בעת הנוכחית הוא האינטרנט של הדברים – IoT (Internet of Things) .

הביטוי המכיל בתוכו את אופן יצירת המידע וצריכתו בכל רחבי העולם ומאפשר לעולם להתקדם בצעדי ענק לעבר אוטומציה ואוטונומיה בתהליכים רבים בחיי היום יום.

כאשר אנו חושבים על המילה ‘אינטרנט’ אנו באופן מיידי חושבים על מחשב או מכשיר נייד המחובר לרשת המידע ושם ניתן למצוא תוכן רב על אודות כל דבר בעולם באתרי אינטרנט אינספור.

אם כן, כדי להסביר את משמעות האינטרנט של הדברים נבקש מכם לדמיין כי המידע באינטרנט לא היה מצוי רק בדפים של אתרי האינטרנט שאת התוכן שלהם הזינו בני האדם אלא שכל אובייקט פיזי בעולם, בין אם מכונת כביסה, מתג של תאורה או אפילו כדורגל…

היה יכול באופן עצמאי לשלוח מידע שעולה מחיישנים שמצויים בו ישירות לאינטרנט וכך היה ניתן ללמוד ממנו ולשלוט עליו בצורה עצמאית, מרחוק.

זהו למעשה האינטרנט של הדברים.

זוהי הטכנולוגיה שמאפשרת חיבור של חפצים פיזיים והפיכתם לאובייקטים סייבר-פיזיים (Cyber Physical Objects) על ידי הטמעת רכיבי אלקטרוניקה, תוכנה, תקשורת וחיישנים בתוך החפצים האלה ובאמצעות כל אלה ניתן יהיה לאסוף מידע מאותו החפץ ולשדר אליו מידע בחזרה.

ישנם חפצים סייבר פיזיים שנמצאים איתנו כבר זמן רב כמו מצלמות במעגל סגור שניתן לשלוט בהן מרחוק דרך האינטרנט.

כמו מוני מים שמשדרים את קריאת המונה ישירות לחברת המים ואפילו כמו מערכות איתור נגד גניבות שמותקנות ברכבים ומשדרים מידע על אודות מיקום הרכב ותפעול המנוע וניתן אף לכבות את מנוע הרכב ממחשבי החברה, באתר מרוחק.

אלו היו הניצנים הראשונים של האינטרנט של הדברים שבחמש השנים האחרונות צובר תאוצה אדירה ובזכות הנגשה משמעותית וקבועה ברכיבי חומרה, מחשוב ותקשורת, הפיכתם לזולים יותר ובעיקר קטנים יותר.

רבים מיצרני המוצרים מעדיפים להטמיע את הרכיבים הללו ולהפוך את המוצר ה”טיפש” למוצר “חכם” הניתן לשליטה מהמכשיר הסלולרי.

ניתן לקבל ממנו מידע שנאסף על ידו באופן עצמאי וכך כבר היום ניתן לראות כי כמעט כל מכשיר חשמלי לבית (“מכשירים לבנים”) כבר מגיע עם אפליקציה ייעודית המאפשרת כיבוי והדלקה מרחוק וקבלת מידע ישירות למכשיר, מתגי תאורה ושקעי חשמל בבתים אשר ניתנים להתקנה על תשתית חשמל קיימת .

רק מחליפים את הכפתור עצמו באחד כזה שגם מחובר לנתב הביתי ומשם לאינטרנט, צעצועים שמחוברים לאינטרנט, תשתיות עירוניות שמשדרות מידע ישירות למחשבי השליטה במשרדים, רכבים, ועוד ועוד ועוד.

לחפצים סייבר פיזיים יש יתרון גדול נוסף שלרוב סמוי מן העין של הצרכן הסופי.

זהו היתרון החשוב ביותר בעיני היצרן והוא היכולת לתקשר עם המוצר לאחר קנייתו ולאסוף מידע לאורך חיי המוצר ובכך להבין טוב יותר על אופן השימוש במוצר בחיי היום היום.

הדבר יוביל בהכרח לשיפור המוצר בצורה מתמדת והתאמתו ללקוח וכך, יכול יצרן שמייצר מוצר מסוים להבין שהשימוש העיקרי שנעשה במוצר שלו שונה ממה שאליו התכוון ולתאים את המוצרים הבאים לאופן הצריכה והשימוש בפועל.

בשנת 2015 ישנם כ-12 מיליארד חפצים סייבר-פיזיים המחוברים לאינטרנט וע”פ מחקר של גרטנר וסיסקו  מספר זה צפוי להגיע לכ-50 מיליארד בעוד 5 שנים.

המשמעות של זה היא אדירה וכמויות המידע שיזרמו באינטרנט שיגיעו ישירות מחפצים ולא מאנשים שהזינו דפי תוכן יהוו אחוז ניכר מכלל המידע העולמי ברשת.

כדי לעזור לנו, בני האדם, להבין את המידע שנאסף קמו בשנים האחרונות חברות ענק המתמחות בדבר הזה הנקרא בפשטות Big-Data והנגשתו לכל צורך.

2

ביג דאטה (Big Data)

על השאלה איך נוכל להשתמש בכמויות אדירות של מידע גולמי שמגיע בצורה אוטומטית מחפצים סייבר פיזיים באו לענות חברות הביג דאטה.

חברות אלה אוספות את המידע הענק הזה הנמצא בשרתים, בבסיסי נתונים, בשירותי ענן של אינספור אפליקציות ובכלל, בכל מקום באינטרנט, והן יודעות “לקטלג” אותו באופן כזה שיוכלו לספק את המידע הזה כאשר מישהו יזדקק לו.

כדי להסביר את המושג המופשט אני אתן דוגמא:

נניח שישנה חברה שרוצה לפתח מערכת בטיחות חדשה שתוכל לתת לנהג הרכב התראה לפני תאונה בהתבסס על ניתוח הרגלי הנהיגה שלו, תנוחת הישיבה שלו ברכב, מזג האויר בחוץ, מהירות הנסיעה שלו .

צריך גם לקחת בחשבון את מצב התנועה מסביב.

כדי לפתח מערכת מורכבת שכזו יש צורך לקבל מידע רב שעולה ממגוון של מערכות/חפצים אחרים שכבר מישהו אחר פיתח ושמשדרים את המידע שלהם לאינטרנט, כמו מושב הנהג שמשדר את תנוחת הנהיגה, הרכב שמשדר מידע על מהירות הנסיעה, רכבים אחרים שמשדרים את המיקום שלהם, מזג האויר הנוכחי שיכול להגיע מחפצי מטאורולוגיה שנמצאים בסמוך למיקום הרכב ועוד ועוד.

כדי לקבל את המידע הזה, אני אוכל לפנות לחברת ביג דאטה ולבקש מהם להביא לי אותו.

בעתיד הקרוב תוכלו לדמיין מנוע חיפוש, כמו גוגל (אולי אפילו גוגל..), שידע דרך שאילתות וביטויים ‘אנושיים’ ופשוטים להביא לנו מידע שנכרה מאיסוף הנתונים של חברות הביג דאטה.

3

המפעל החכם ומוצרים מותאמים אישית

כעת משהסברנו את הגורמים העיקריים להתרחשות המהפכה התעשייתית הרביעית נחזור ונסביר על המפעל החכם.

המהפכה הזו היא למעשה הכנסת האינטרנט של הדברים (או IIoT – industrial Internet of Things) לתוך התעשייה ולתוך מפעלי הייצור כדי לאפשר לכל אובייקט במפעל יצרני, בין אם קו ייצור, מכונה בודדת, ואפילו מוצרים וחומרי גלם – לשדר לתוך מערכות ייעודיות (מערכות ניהול ייצור, MES, אשר תומכות Industrie 4.0) את המידע שנאסף לאורך תהליך הייצור וכך לאפשר למפעל לייצר בצורה יעילה, שקופה ואפילו מותאמת אישית.

המפעל החכם אם כן, זהו ביטוי למפעל שבו משאבי הייצור הינם חפצים סייבר-פיזיים שמתקשרים בינם לבין עצמם ובינם לבין מערכות אחרות בארגון ואף מתקשרות עם מערכות בארגונים אחרים, וכל זאת לטובת שיפור תהליכי הייצור והגברת היכולת של אותו מפעל להתחרות בשווקים המקומיים והבינלאומיים.

אתן דוגמא למפעל חכם:

בחברת בוש (BOSCH) בגרמניה ישנו מפעל לייצור רכיבי מנוע ליצרני רכב גרמניים כגון מרצדס, פולקסוואגן וב.מ.וו.

במפעל זה כל משאבי הייצור ותומכי הייצור מחוברים לבקרה ולאוטומציה (באמצעות בקרים מתוכנתים, PLC) ואוספים מידע של כל פעולה שנעשית עליהם.

עד כאן, שום דבר לא חדש, כי מערכות בקרה ו-HMI  נמצאים במפעלי ייצור בישראל כבר עשרות בשנים, אך לזה יש להוסיף כי לאותו המפעל יש גם מערכות נוספות שמחוברות אף הן ומשדרות את המידע שלהם למערכת ניהול הייצור:

  • ציוד ראיה ממוחשבת שמאפשר לדעת בצורה אוטומטית אילו חלקים טובים יוצרו ואילו פסולים, ואשר משדרת בזמן אמת את המידע על כל חלק שעובר בפס הייצור למערכת ניהול הייצור (MES) הארגוני.
  • תגי RFID למוצרים המוגמרים ולמוצרים בתהליך, מאפשר לאותו מפעל בוש לעקוב אחר המוצר הבודד לאורך תהליך הייצור, לכייל את המכונות (סטאפ) בצורה אוטומטית ע”י זה שפרטי המוצר שעובר בקו נקראים על ידי מערכת ניהול הייצור שמכירה את המפרט של אותו מוצר ומשדרת למכונה הבאה בתהליך את נתוני הסטאפ בצורה אוטומטית, דרך הבקר.
  • תקשורת System2System מאפשרת למפעל בוש לעקוב אחר המוצרים שלו לאחר שעזבו את שערי המפעל, לדעת מתי הם מותקנים במנוע של היצרן (מרצדס, פולקסוואגן או ב.מ.וו) ודרך תקשורת בין מערכות המידע של שני הארגונים (בוש והיצרן הסופי) מתבצעת הזמנה אוטומטית לייצור, בהסתמך על הצריכה.
  • בוש מבצעת גם מעקב לאורך כל חיי המוצר שכן לכל מוצר בודד יש היסטוריה שלמה של הדרך שעשה מרמת חומר הגלם, דרך תהליכי הייצור השונים והמדדים שנאספו בדרך ועד לרגע ואופן התקנתו במנוע.

זה לא בכדי שממשלת גרמניה, המדינה התעשייתית המובילה בעולם, נרתמה לתהליך והכריזה על התקנת רגולציה ממשלתית המחייבת את מפעלי התעשייה בגרמניה לעבור לשיטת המפעל החכם, תוך סבסוד מסויים מצד הממשלה ותוך הנחיות ברורות מה על כל מפעל, שאינו חכם כיום, לבצע כדי להפוך למפעל חכם ובכך להפוך ליעיל בהרבה ולאפשר לאותו מפעל להתחרות בשוק הבינלאומי בצורה טובה יותר מאשר בעבר.

עיקר הרגולציה ברגמניה בתחום המפעל החכם והמהפכה התעשייתית הרביעית מושתתת על שישה עקרונות מנחים:

  • תקשורת הדדית – היכולת של חפצים סייבר פיזיים (מכונות, ציוד, מוצרים), אנשים, ומפעלים חכמים לתקשר בינם לבין עצמם דרך האינטרנט של הדברים
  • וירטואליזציה – יכולת יצירה העתק וירטואלי של המפעל החכם ותהליכיו וחיבור להעתק זה לסנסורים השונים לצורך מתן יכולת לייצר תהליכי סימולציה שונים אשר יאפשרו פיתוח מוצרים בצורה קלה ומהירה יותר
  • איריכוזיות – מתן יכולת החלטה עצמאית לרכיבים שונים (חפצים סייבר-פיזיים) ברצפת הייצור
  • יכולות זמן אמת – קבלת מידע בזמן אמת מהחפצים השונים במפעל ויכולת לנתחו ולקבל תובנות על אודות הייצור באופן מיידי
  • מוכוונות לשירות – על המפעל החכם להיות בעל יכולת לספק שירותים שמוצעים באינטרנט של השירותים (למשל, אם אדם מסויים מזמין מוצר בודד באמצעות שירות כלשהו, על המפעל החכם להיות בעל יכולת לייצרו באופן רווחי)
  • מודולאריות – היכולת להתאים את המפעל והמכונות שלו לפי השינויים והתמורות שיש בשוק, בצורה מהירה וקלה. חיבור מכונה נוספת, הכנסת תהליך נוסף וכדומה צריכים להיעשות בצורה מהירה ומודולארית

בישראל, ישנם מפעלים רבים אשר אימצו את מרבית העקרונות הנ”ל .

במפעלים אלה ניתן למצוא מערכות אוטומציה ובקרה מתקדמות כגון בקרים מתוכנתים, מערכות פיקוד ובקרה (HMI/SCADA), מערכות ראייה ממוחשבת, מערכות רובוטיות, תיוג מוצרים ומעל הכל – מערכת ניהול ייצור (MES) המאפשרת שליטה מלאה על כל הרכיבים השונים ונותנת את האפשרות לתקשורת ההדדית בין כל משאבי המפעל.

בקונטאל אנו עוסקים מזה שנים רבות במתן פתרונות טכנולוגיים והנדסיים למפעלים יצרניים ועם השנים הוספנו לסל הפתרונות שלנו יכולות אוטומציה רבות הכוללות את כל המערכות המוזכרות לעיל במאמר זה.

קונטאל הינה נציגה בלעדית של החברות המובילות בעולם בתחומי הבקרה, האוטומציה, הראייה הממוחשבת וניהול הייצור.

במהלך השנים ביצענו מאות מערכות טכנולוגיות מורכבות וכעת עם פרוץ עידן האינטרנט של הדברים וההכרה ההולכת וגוברת ביכולות המהפכה התעשייתית הרביעית לגרום לשינוי תעשייתי רוחבי, לאפשר למפעלים להפוך מהירים יותר, יעילים יותר ובעיקר תחרותיים יותר, אנו גאים להיות החברה אשר תומכת באופן רשמי במוצרי הדגל שלה בעקרונות המהפכה הרביעית.

[gravityform id=”1″ title=”true” description=”true”]

כללי