آینده فناوری های ساخت و تولید

پیتر فرتی  03 دسامبر 2019 (عکس مربوط به منبع اصلی نیست.)

پیش بینی های اخیر ، سال 2020 را به عنوان سالی که فناوری جایگاه مهمی را بدست می آورد ، شناسایی کرده است. اما از سویی این جایگاه بر وضعیت ساخت و تولید نیز تاثیر می گذارد و ما نگاهی به وضعیت فناوری تولید و آنچه در راه پیش رو ست ، می اندازیم.

فناوری زمینه ای در حال تحول است و دائماً در حال تکرار و نوآوری های جدید است تا فرصت های جدید ی را برای تولید کنندگان امروزی ایجاد کند تا در فرایند و عملکرد خود از آن استفاده کنند. در برخی موارد ، فناوریهای جدید دروازه هایی را به تولیدکننده های مترقی عرضه می كنند كهواقعاً نوآوری های خاص خود را از طریق آن عرضه كنند.

اما یک سوال بزرگ مطرح است؟ کدام فناوری ها سرمایه گذاری هایی را که به منابع قابل توجهی در اغلب موارد نیازمند هستند را برای گذار تحول دیجیتال که در حال انجام است و پذیرش آنچه که وعده می دهد تضمین می کنند.

باید با نگاهی عمیق تر به آنچه اتفاق می افتد به چند فن آوری کلیدی بیاندازیم:

پیشرفت روباتیک و اتوماسیون

تولید کنندگان هوشمند دارای سیستم طراحی کارآمدی هستند. اینجاست که رباتیک و اتوماسیون شکوفا می شود. و طبق اعلام انجمن صنایع رباتیک ، تولید کنندگان این پتانسیل را مشاهده می کنند. به طور خاص ، سفارشات روبات در سه ماهه سوم سال 2019 با 5.2 درصد افزایش همراه بوده است و 23 هزار و 894 واحد رباتیک سفارش داده شده است ، که دارای ارزشی معادل 1.3 میلیارد دلار است.

روند مداومی به سمت ایجاد فرایند های مشترک کاری نقش مهمی را  در خطوط تولید ایفا می کنند. برخلاف چیدمانهای سنتی خطوط که یک یا دو فرآیند اغلب سهم نامتناسبی از هزینه های پروژه را مصرف می کردند ، روبات های مشارکتی (یا کبوت) سرمایه گذاری متعادلی در خطوط را امکان پذیر می کنند. در نتیجه ، تولید کنندگان می توانند فرآیند های همزمان را انجام دهند.

جو کامبل ، مدیر ارشد بازاریابی استراتژیک ، می گوید: بکار گیری کبوت ها آسان تر است ، سرعت بیشتری برای استقرار و تولید سریعتر و بازده بیشتری دارند و دراین شرایط توانایی کار کردن در کنار هم با اپراتورهای ماهر ، امکان پذیر است.

به گفته کمپبل ، تعداد قابل توجهی از شرکتهای تولیدی کوچک و متوسط ​​که ربات های مشارکتی را پذیرفته اند ، بسیار زیاد بوده است.

وی می گوید: “تفاوت در این است که در بسیاری از موارد برنامه نویسی توسط اپراتور خط انجام می شود و تأثیراین امر بر کسب و کار در این شرکت ها قابل توجه است زیرا همه در تلاش برای استخدام و رقابت با هم هستند و این حتی بیشتر به این شرکت ها ضربه می زند. “ما به طور مرتب شاهد هستیم که روبات های مشارکتی با هزینه سالانه یک کارگر تولید بطور متوسط ​​پایین و پایینتر می روند.”

افزایش در دسترس بودن لوازم جانبی پلاگین و پیش ساخته نیز تفاوت قابل توجهی دارد. وی می گوید: “شرکت های متمرکز در هر صنعت در حال ساختن محصولاتی هستند که با روبات ها در یکپارچه سازی در استفاده از مواد و قطعاتی هستند که باعث کاهش زمان ، هزینه و ریسک معمول در ارتباط با روبات ها می شود .”این روند به استفاده ازکیت های کاربردی تر ادامه می یابد ، و باعث جذاب تر شدن روبات های مشترک می شود.”

به عنوان نمونه اصلی ، Robotiq بسته نرم افزاری را ایجاد کرده است که به تولید کنندگان این امکان را می دهد تا به راحتی الگوهای پیچیده شن و ماسه را روی سطوح کانتور شده تنظیم کنند. کمبل می گوید: “این فقط در مورد شن و ماسه نیست.” آنها وسیله ای برای اجرای کارآمد آن هستند. آنها یک برنامه نویسی چند روزه را به یک کار بیست دقیقه ای کاهش داده اند. “

به عنوان مثال دیگر ، Vectis Automation یک کیت جوشکاری کامل شامل یک لایه فرآیند نرم افزاری را ایجاد کرد که برای یک جوشکار به جای یک مهندس طراحی شده بود تا این روبات را به کار ببندد. کمبل می گوید: “این یک مسئله گام مهم است که نیاز به یک مهندس ربات ماهر راکم می کند.”

روند اصلی در اتوماسیون ، طبق گفته مدیرعامل Rockation Automation ، بلیک مورت ، همگرایی فناوری IT و OT است.

وی می گوید: “این امر باعث می شود كه سازمان ها برای ایجاد مزیت از طریق ادغام ، خود را به گونه ای متفاوت ساختار دهی کنند.” “وقتی کارکنان در مورد تحول دیجیتالی صحبت می کنند ، این امر در سراسر شرکت مطرح می شود . ما شاهد چیزهای بسیار جالبی هستیم که سازمان IT نقش متفاوتی را بر عهده می گیرد  ، از جمله  قرار دادن موضوعات جدید در زیرساخت های سازمانی.ما هنوز هم به دستگاه های هوشمند و مایل نهایی نیاز داریم تا موتورها را چرخانده و I / O را بکارگیریم  ، اما بهره وری با افزایش نرم افزار داده محور ایجاد می شود. “

مورت توضیح می دهد ، از آنجا که اتوماسیون در فضاهای جدیدی از جمله علوم زیستی تا وسیله نقلیه الکتریکی قرار می گیرد ، استفاده کارآمد از داده ها بسیار مهم خواهد بود.

وی می گوید: “راه اشتباه برای انجام این کار این است که همه ی آنرا در بانک اطلاعاتی قرار دهیم که بعد از آن مجبور شوید برای ایجاد بینش به ماهیگیری  اطلاعات بروید.” “برای اینکه بتوانید راه حل های مقیاس پذیر داشته باشید که فقط داده های کافی را پردازش می کنند که می توانند درست در دسترس و یا در فضای ابری باشند ، نیروی کار شما باید در تعامل راحتی با سیستم باشد ، این امر ، ساده سازی را مهم می کند. ما باید پیچیدگی را کم و برطرف کنیم.”

تولید مواد افزودنی و چاپ سه بعدی

صنعت چاپ سه بعدی در سال 2013 به ارزش 3 میلیارد دلار بود و در سال 2017 به 7 میلیارد دلار رسید. تا سال 2025 ، پیش بینی می شود این بازار بیش از 20 میلیارد دلار پتانسیل داشته باشد. چند تحول مهم در این فضا اتفاق می افتد که به مسیر در حال رشد دامن می زنند.

از همه مهمتر معرفی مواد جدید و پیشرفت های نرم افزاری است که هر دو مسیر ارایه کننده برنامه های خلاقانه جدید هستند. به عنوان مثال ، همزمان با افزایش بلوغ و آناتومی دیجیتال ، توانایی جابجایی یکنواخت بین مواد برای بهره مندی از خواص مختلف آنها وجود دارد. در حالی که پیشرفت های فعلی همچنان به ساده سازی نمونه سازی اولیه ادامه می دهد ، شاید دلگرم کننده ترین نتیجه ، توانایی تجسم بهتر پتانسیل های آینده برای سفارشی سازی جمعی باشد.با نگاه به آینده ، پل بننین ، فن آوری چاپ 3D و تولید دیجیتال HP ، چهار پیش بینی را در مورد چگونگی تبدیل چاپ سه بعدی به آینده چشم انداز تولید در سال 2020 ارائه می دهد:

    مونتاژ اتوماتیک وارد بازار خواهد شد و صنایع  ،‌ مجموعه های چند قسمتی از جمله ترکیبی از قطعات فلزی چاپی و پلاستیکی را یکپارچه می کنند. در حال حاضر سوپر پرینتر وجود ندارد که بتواند همه کارها را به صورت کامل انجام دهد ، مانند چاپ قطعات فلزی و پلاستیکی ،که به دلیل عواملی مانند دمای پردازش امکان پذیر نیست . با این حال ، با افزایش سطح اتوماسیون ، چشم اندازی از این صنعت برای مجموعه اتوماتیک تر در خطوط مونتاژ وجود دارد که در آن از هر دو روش دسترسی به تولید  بصورت بخشی وجود دارد. بخش خودرو نمونه خوبی از مونتاژ اتوماتیک است که می تواند در کف کارخانه رونق بگیرد. از مزایای مونتاژ خودکار برای کاربردهای صنعتی می توان به چاپ فلزات به قطعات پلاستیکی ، قطعات مقاوم در برابر سایش و جذب   الکتریسیته ، افزودن عملیات سطحی و حتی رسانا یا ساخت موتور در داخل قطعات پلاستیکی اشاره کرد. این صنعت هنوز آماده نیست که این فناوری را به بازار عرضه کند ، اما نمونه ای از آن است که در سال های 2020 انجام می شود.

    امکان ورود داده برای قطعات چاپی سه بعدی وارد بافت سطحی می شوند. این یک مزیت رقابتی است که بتوانید چیزهای جالبی را روی سطوح ایجاد کنید. چیزی که HP آنرا آزمایش کرده است کد کردن اطلاعات دیجیتالی در یک سطح است. با کدگذاری اطلاعات در خود بافت ، تولید کنندگان می توانند حجم داده بیشتری نسبت داشته باشند. این یک روش برای برچسب زدن قسمتی از محصول به صورت آشکار یا پنهان است تا هم افراد و هم ماشینها بتوانند آن را بر اساس شکل یا جهت گیری برجستگی ها بخوانند. HP همچنین می تواند صدها نسخه از شماره سریال را در سطح یک قسمت پخش کند تا هم پنهان باشد و هم بصور کاربرد جهانی.

دانشگاه ها و برنامه های آموزشی مجموعه جدیدی از فرآیندهای فکری را برای رهایی طراحان از تفکر قدیمی ایجاد می کنند و به آنها اجازه می دهند تا به فناوری های آینده بپردازند. بزرگترین تأثیر چاپ سه بعدی در مهارت های شغلی در طراحی است. دنیایی از طراحان وجود دارد که با فن آوری های موجود مانند قالب تزریق آموزش دیده و رشد کرده اند. به همین دلیل ، مردم ناخواسته طراحی خود را به سمت فرآیندهای سابق سوق می دهند و از فناوری هایی مانند چاپ سه بعدی دور می شوند. برای مقابله با این امر ، مربیان طراحان فعلی به زودی باید با توجه به فن آوری های جدید موجود ، روند فکری را که برای طراحی تولید نیاز می شود را تنظیم کنند. ما می دانیم که این مسئله به ویژه برای دانشگاههایی که برنامه هایی را شروع می کنند مدتی طول خواهد کشید. ابزارهای جدید طراحی نرم افزار ، طراحان را راهنمایی می کند تا از چاپ سه بعدی در ساخت استفاده بهتری داشته باشند.

    پیشرفت در نرم افزار و مدیریت داده باعث بهبود مدیریت سیستم و کیفیت خواهد شد که منجر به نتایج بهتر برای مشتری می شود. شرکت های فعال در این صنعت در حال ایجاد قلاب API برای ساختن اکوسیستم سیال برای مشتریان و شرکای خود هستند. HP در حال استفاده از داده های بالادست برای فعال کردن طرح های ایده آل و گردش کار بهینه شده برای کارخانه های Multi Jet Fusion است. این داده ها از فایل های طراحی ، دستگاه های تلفن همراه یا فناوری اسکن تهیه شده و برای بهبود کارایی تولید و تحویل محصولات جداگانه ای که برای مشتریان نهایی آنها ساخته شده است ، اعمال می شوند.

کار با  فناوری های پوشیدنی

ذکر  کلمه پوشیدنی ها اغلب تصویری مانند Star Trek را به یاد می آورد. با این حال ، همه پوشیدنی ها ماهیتا آینده نگر نیستند و همچنین همه آنها از فن آوری های یکبار مصرف و حیرت انگیز نیستند.

وقتی می بینیم که چگونه پوشیدنی ها می توانند تأثیر مثبتی بر فضای تولید بگذارند ، مهم این است که فراتر از شرایط حاضر حرکت کنیم تا با تمرکز بیشتری بر روی برنامه کار کنیم.

لارنس ویتل ، مدیرعامل پارسابل می گوید: پوشیدنی ها به کالاهای مرتبط با چشم محدود نمی شوند ، زیرا ساعتهای هوشمند امروزی قادر به نظارت بر معیارهای پزشکی هستند. وی گفت: “این دستگاه های هوشمند در حال پیشرفت هستند و با کمی خلاقیت می توانند از جهات زیادی ارزشمند باشند. به عنوان مثال وقتی یک پوشیدنی خستگی را تشخیص دهد ، می تواند یک سرپرست را آگاه کند .

هدف از  فناوری پوشیدنی ، شناسایی برنامه های کاربردی قادر به افزایش ایمنی کارگران و راندمان تولید است. سازندگان آنها می توانند باعث تقویت توانایی انسان شوند. البته شرکت ها باید از نوع استفاده خود آگاه باشند زیرا برخی از ویژگی هایی مانند تشخیص صدا هنوز برای محیط های صنعتی پر سر و صدا بهینه نشده اند.

وی افزود: ” توانایی اتصال این فناوری ها باکارگران به طور واضح وجود دارد ، VR و AR مواردی را برای آموزش به اثبات رسانده اند. آنچه معتقدیم نقش با ارزش برای پوشیدنی ها در اجرای کار است. اگر به یک قطعه از حسگر برگردید ویتل می گوید: شما می توانید حسگرهایی برای انسان داشته باشید تا بدانند که چگونه کارها را بهتر انجام دهند و این امردر حال افزایش است. ” “آنها می توانند نقش مهمی در تشخیص آنچه مرتبط با  محیط است مانند دما ، دود در هوا یا هر عاملی که می تواند در افراد یا فرآیندهای مختلف تأثیر بگذارد ، بهتر درک کنند.”

تشخیص نیاز رو به رشد 5G

لیست فن آوری های تأثیر گذار بر محیط های تولید امروز از جمله گسترش اینترنت صنعتی اشیاء و تعداد دستگاه های متصل ، تقاضای پهنای باند با ایجاد و استفاده از داده ها بطور مداوم در حال افزایش است. آخرین نسل فن آوری شبکه ، 5G نیاز به سرعت بالا ، اتصال مطمئن و ایمن را پشتیبانی می کند که از یک واقعیت جدید و سازگار پشتیبانی می کند. این فناوری با سرعت حداکثر 100 گیگابیت در ثانیه ، تقریبا 100 برابر سریعتر از 4G است.

به عنوان مثال تصور کنید ، یک هواپیمای بدون سرنشین در حال انتقال وسیله ای در داخل مرکز که وارد منطقه  بدون سیگنال می شود و ناگهان اتصال خود را از دست می دهد. در حالی که برنامه نویسی نرم افزاری داخلی می تواند برخی از سطوح افزونگی و سازگاری را برای نگه داشتن پهپاد ها در پرواز تا زمان برقراری مجدد اتصال فراهم کند ،  این زمان در منطقه بدون سیگنال به طور قابل درک می تواند عواقب منفی قابل توجهی داشته باشد.

در حالی که ایالات متحده هنوز نتوانسته پتانسیل های خود را بفهمد ، فناوری مورد نیاز 5G در شرکتهایی مانند اریکسون ، کوالکام و هواوی که راه پیشرفت آن را بر عهده دارند ، وجود دارد. بر خلاف نسل های قبلی ، 5G از چندین فن آوری دیجیتالی خروجی چند ورودی با استفاده از پرتوهای هدفمند برای دنبال کردن کاربران استفاده می کند و باعث می شود به طور مداوم پوشش و ظرفیت را بهبود ببخشند. البته ، در دسترس بودن گسترده آن در بهترین حالت از جمله نیاز به سرمایه گذاری گسترده در تاسیسات شبکه جدید و به روزرسانی های نرم افزاری گسترده ، جای سوال دارد.

ادامه سرمایه گذاری IoT

اینترنت اشیا به عنوان خط اتصال و جمع آوری کوهی از داده ها از طیف وسیعی از تجهیزات و دستگاه ها ، پیشرفت پایدار را ادامه می دهد.

مطابق نظر PwC’s Internet of Things Survey 2019 ، سازندگان نسبت به IoT خوشبین هستند و 93٪ معتقدند مزایای آن از خطرات آن فراتر رفته است. در حقیقت ، 68٪ قصد دارند سرمایه گذاری خود را طی دو سال آینده در کاربرد آنها افزایش دهند.

“تولید کنندگان باید بدانند که اگر IoT را پیاده سازی نکرده اند ، آنها در حال عقب ماندن از رقبای خود هستند – 81٪ از تولید کنندگان صنعتی برای افزایش بهره وری عملیاتی از IoT استفاده کرده اند و تقریباً دو سوم برنامه دارند که سرمایه گذاری IoT خود را تا دو سال دیگر افزایش دهند.”

با این حال ، Mesirow خاطرنشان می کند هنگام اجرای IoT نگرانی های مربوط به امنیت سایبری وجود دارد. به طور خاص ، تعداد بیشتری از مدیران در ساخت و ساز نسبت به سایر صنایع PwC مورد بررسی ، نسبت به امنیت اینترنت و فضای مجازی بسیار نگران هستند. وی می گوید: “با این دانش ، تولید کنندگان باید از نزدیک دستگاه های IoT و شرکای مورد نظر خود را مورد بررسی قرار دهند تا از دستگاه ها یا شبکه های ضعیف استفاده نکنند.” “چند رویکرد در نظر گرفته شده ، مدیریت بهتر اکوسیستم ها و تدوین سیاست های قوی تر برای مدیریت داده است.”

او می گوید: “از آنجا که تولید به تجهیزات متکی است ، فکر می کردم تولید کنندگان بیشتری از قبل برای استفاده از IoT برای ردیابی تعمیرات یا برای پیاده سازی فناوری برنامه ریزی کرده اند ، اما فقط 27٪ از مدیران تولید برنامه دارند که طی دو سال این کار را انجام دهند.”

www.industry week.com