תחילת המאה ה-21 מביאה איתה האצה בדיגיטציה ובקישוריות בין מכונות, והיכולת לאסוף, לאגור ולנתח מידע נתונים במהירות רבה, בכמות גדולה ובמחיר נמוך, מאפשרת מגוון ענק של אפשרויות בהפיכת מרכזי ייצור לחכמים ואוטונומיים. למה מתכוונים בתעשייה 4.0 והאם אנחנו נמצאים בתוך המהפכה התעשייתית או שמדובר בכלל במהלך שיווקי מבריק?
ב-2011 קבעה ממשלת גרמניה את המונח “המהפכה התעשייתית הרביעית 4.0” ומאז הוא צבר תאוצה ברחבי העולם. המונח הטכנולוגי מבוסס על החיבוריות בין מכונות למחשוב, שמאפשרת לאסוף ולאגור מידע רב כמעט על כל מכלול ורכיב שבמכונה וכן על המוצר עצמו בכל שלב בתהליך הייצור.
כאן מדובר ב- Industrial IoT שהופך את המכשיר המחובר מגאדג’ט לא מחייב למכשיר ברמה ובמקצועיות תעשייתית. שליטה ממחושבת על מכונות ורובוטים אמנם קיימת שנים רבות (כחלק מהמהפכה התעשייתית השלישית), אבל המהפכה הרביעית מציגה מעבר מציוד תפעולי ייעודי דוגמת בקר מתכנת – PLC, לציוד מחשוב סטנדרטי. התהליך הזה מכונה לא פעם OT / IT Convergence, או התלכדות של טכנולוגיית התפעול לתוך עולם ה-IT.
עם החיבוריות מגיעה גם היכולת לאסוף ולאגור כמויות ענקיות של מידע שנובעת בעיקר מהוזלה של טכנולוגיות אחרות דוגמת מגוון חיישנים זולים, מדויקים ועמידים יותר מהרכיבים המוכרים לנו כיום. החיבוריות הזאת מעמיקה את יכולות הניטור של מכונות, עד כדי כך שהיא יוצרת להן “תאום דיגיטלי” – Digital Twin. במספר חברות דוגמת בסימנס, בנו מודל סביב התאום הפיזיקלי של המוצר והמכונות, המאפשר לייצר סימולציה שלמה של מוצר עוד לפני שייצרו אותו בפועל, ובכך לחסוך עלויות וזמן ייצור.
אבל, באיסוף ואחסנה של נתונים רבים אין תועלת מרובה; הערך המשמעותי מגיע מניתוח הנתונים, מהצגה שלהם בתרשימים המציגים מגמות ותנודות באופן נוח לפרשנות ובעיקר משילוב של AIהמאפשרת לייצר תחזיות על סמך נתוני היסטוריים. כמו כן, נוח למקסם את השימוש והניצול של ציוד הייצור, לאתר במהירות את הפגמים במוצרים ובמקביל לשפר ולזרז את תהליך הייצור.
להלן מספר טכנולוגיות ייצור מתקדם ממכלול הטכנולוגיות של המהפכה התעשייתית 4.0, המוכרות ומוערכות הן ע"י מערכת רשות החדשנות במסגרת זירת הייצור המתקדם והן ע"י מערכת רשות ההשקעות, במסגרת מסלול 4.54 של הטמעת טכנולוגיות ייצור מתקדמות, כמפורט:
* בתחום Advanced Robotics -רובוטיקה ואוטומציה מתקדמת – רובוט תעשייתי, קובוט, רובוט נייד, רובוט
למכונת הזרקה, רובוט לריתוך, AGV (Automated Guided Vehicle, מלגזה אוטונומית, ציוד אוטומציה
מתקדם המותאם לקו היצור ומחסן אוטומטי.
* בתחום Advanced Process Control בקרה מתקדמת לתהליכי הייצור – בקרים, תוכנות לבקרת התהליך, ציוד
בקרה המותאם לקו היצור, בקרה מבוססת Vision. בקרת איכות מבוססת ראייה ממוחשבת, בקרה
אדפטיבית, בקרה מבוססת מערכות לומדות.
* בתחום Industrial Internet of Things -IIoT יישומי IIoT – סנסורים, מדידים וגששים, מצלמות לקווי היצור
(לשיפור תהליכי היצור), מערכות לדיגום ולסריקה תלת-ממדית, פתרונות אבטחת מידע ליישומי IIOT ,
מערכת תקשורת לחיישנים.
* בתחום Factory Digitization & Integration -דיגיטציה של רצפת הייצור- ציוד לשליטה ולתקשורת בתוך
מערך הייצור, מערכת MES , מערכת OEE , מערכת PDM , אבטחת סייבר של רצפת הייצור.
* בתחום Augmented reality – מציאות רבודה – פרטי מחשוב לביש, משקפיים חכמים ל- Augmented Reality
מערכת להפעלת ציוד יצור בשיטות מציאות רבודה.
* בתחום Advanced Data Analytics – מערכות אנליטיקה – מערכות אנליטיקה המבוססות על הדגימות שנאספו
במפעל, תוכנות מבוססות אלגוריתמיקה Data science ו AI לשיפור תהליכי המפעל, תוכנות לביצוע
אופטימיזציה בתהליכי הייצור, תכנון תהליכי מבוסס AI .
* בתחום Big Data – מערכות נתוני-עתק לרצפת הייצור – טכניקות מעולמות ה Data Science, של
Machine & Deep Learning לשיפור התהליכים במפעל.
* בתחום Predictive Maintenance – אחזקה חזויה – ציוד יצור עם מרכיבי אחזקה חזויה, תוכנות לתזמון
פעילויות האחזקה, תוכנות לחיזוי כשלים ולחיזוי התנהגויות עתידיות בשרשרת הייצור ע”ב מידע הנאסף
בצורה שיטתית.
* בתחום Advanced Materials (חומרים מתקדמים) – הטמעת חומרים מתקדמים בעלי תכונות משופרות לייעול
תהליכי הייצור ו/או את המוצרים עצמם, שילוב חומרים מרוכבים, שילוב תוספים לשיפור התכונות.
השאלה: מדוע לא כל המפעלים מאמצים את המהפכה התעשייתית הרביעית? התשובה מבוססת על המצב שטרנספורמציה דיגיטלית במפעלי הייצור הינה מורכבת ודורשת משאבים רבים, כאשר ההחזר על ההשקעה מגיע לרוב בטווח הבינוני. כמו כן, קיימים יחסי הגומלין של ארבעת מרכיבי יסוד של מהפכות תעשייתיות, הכוללות: הון אנושי, תהליכים, תרבות ארגונית וטכנולוגיה.
הון אנושי – מדובר בשינוי משמעותי עבור רוב מעובדי הייצור, רובם עם ניסיון ומומחיות של שנים בתחומי התמחותם. המעבר לניהול מבוסס נתונים ועבודה מול מערכת מידע מרכזית דורש ראייה אינטגרטיבית של מערך הייצור, קריאת נתונים מתרשימים ומיומנויות מחשב. ברוב העולם, הדימוי של תהליכי ייצור כמיושן, כבד ומקובע, מקשה על גיוס של הון אנושי צעיר ומקצועי בעל מיומנויות נדרשות כיום.
תרבות ארגונית ותהליכים – העברת האחריות מהאדם למחשב גורמת לרוב בהתנגדות. במפעלים רבים עובדים אנשים שפיתחו במשך השנים יכולת לבחון על המוצר ולאתר מוצרים פגומים בתהליך הייצור באופן מהיר; עובדים ומנהלים שצברו ניסיון ומיומנות בהכנת תוכניות ייצור שבועיות, המעבירים אחריות זו למחשב, מהווה מעין וויתור על המעמד המקצועי שלהם.
בחברות ייצור רבות, אין מסורת של חדשנות וקצב השינויים בהן איטי ומסורבל. חברת ייצור נבחנת לאורך השנים באיכות מוצריה, באמינות ובסדירות האספקה ללקוחותיה. קיימת מסורת רבת שנים שקשה לשנות ונדרשת סבלנות מרובה ואמונה בדיגיטציה, במטרה לאפשר את התממשות החדשנות בפועל.
טכנולוגיה – קיימים שני חסמים מובילים:
הראשון כולל חוסר בסטנדרטים אחידים בחיבוריות, בפרוטוקולים, במבני הנתונים ובשיטות העיבוד: לאחרונה בוצעה השקעת עבודה רבה על מנת לייצר תשתית פתוחה בעלת יכולת התרחבות לפי הצורך; שיתוף של גופי תקינה מרכזיים העוסקים באפיון, בהגדרה ופרסום של תקנות וסטנדרטים מתאימים, אך זה תהליך ארוך ומיידע; חוסר הסטנדרטים גורם לכל יצרן לייצר בשיטות שלו והיכולת לבצע אינטגרציה בין מערכות, נפגעת אנושות.
אבטחת נתונים- ככל שנגדיל את נקודות החיבוריות לרשת הארגונית, כך נגדיל גם את משטחי התקיפה הפוטנציאלית- ראה התקפות הסייבר ופעילות ההאקרים למיניהם. גם בתחום זה נעשה מאמץ רב לייצר סטנדרטים גבוהים יותר של אבטחה והגנה, ועדיין אבטחת המידע מהווה מרכיב חשוב במצב שמנהלי חברות ייצור לא מתקדמים מהר יותר בהטמעת טכנולוגיות הייצור של Industry 4.0.
הנתונים הקיימים מביאים אותנו לתובנה שנדרש שיתוף פעולה משמעותי במטרה להאיץ את תהליך האימוץ של טכנולוגיות המהפכה Industry 4.0.; אף חברה, ואפילו ממשלה גדולה ככל שתהיה, אינה יכולה להאיץ שינויי כזה לבד.
העולם התעשייתי מתקדם וכולם משקיעים בתחום ה- Industry 4.0 כולל רשות החדשנות ובפרט זירת הייצור המתקדם ברשות החדשנות. כולנו נושאים את עיניהם לנושא ומחפשים דרכים יצירתיות להשתלב בתוכו- כולל רשות ההשקעות של משרד הכלכלה והתעשייה (מרכז ההשקעות לשעבר), שחקן חדש יחסית המשקיע בתחום במהלך השנתיים האחרונות למעלה מ-200 מיליון ₪ במסגרת מסלול 4.54 באמצעות השקעה בהטמעת טכנולוגיות ייצור מתקדמות במפעלי תעשייה בכל רחבי ישראל.
אמנם מגפת הקורונה האיטה את התהליך בטווח הבינוני, אך כולם יודעים כיום שדווקא המעבר ליישום וטכנולוגיות ומיכון מתקדם במסגרת ה-Industry 4.0 בונה חוסן ועמידות בתעשייה בפרט ולחברה במצבי משבר.
אנחנו יכולים לציין שעולם הייצור בעוד 5 שנים ייראה שונה לחלוטין ויכלול יותר אוטונומיות, גמישות ויעילות וזאת במקביל ובשילוב של ירידה עקבית בהיקף ובתהליכי עבודה ידנית מונוטונית;
עלויות הייצור ירדו משמעותית והיכולת לייצר על פי דרישה והתאמה אישית תגדל לאין ערוך.
חברות יצרניות חייבות לייצר לעצמן מפת דרכים לאימוץ טכנולוגיות, להכשרת הון אנושי ומתודולוגיות Industry 4.0 בשוק מאתגר כיום, כי זו הדרך היחידה לבנות מערכת יציבה ומתקדמת ולשמר תחרותיות לאורך זמן.
